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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
城南 學(xué)院 機(jī)械制造及自動(dòng)化 專業(yè) 11級(jí)機(jī)電 班
題 目 齒輪軸零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計(jì)
任務(wù)起止日期： 2015年 3 月 16日～2015 年 6 月 19 日
學(xué) 生 姓 名 楊宇佳 學(xué) 號(hào) 201179250108
指 導(dǎo) 教 師 李旭宇
教研室主任 年 月 日審查
院 長(zhǎng) 年 月 日批準(zhǔn)
摘要
本文是對(duì)齒輪軸零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對(duì)零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過(guò)程。此外還對(duì)支架零件的兩道工序的加工設(shè)計(jì)了專用夾具.
機(jī)床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標(biāo)準(zhǔn)化，并且有專業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為齒輪軸工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計(jì)制造。本論文夾具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)兩套夾具。
關(guān)鍵詞 齒輪軸，加工工藝，專用夾具，設(shè)計(jì)
I
Abstract
This paper is the analysis of the gear shaft parts processing technology application and processing, including the parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the fixture, the formulation of the process route, tool selection, cutting, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition, processing of two processes to support part of the design of special fixture.
Many kinds of the machine tools fixture, the fixture, the most widely used, the size has been standardized, and there is a professional factory production. But widely uses in the volume production, specially the special fixture for gear shaft workpiece machining processes and services, to the factory according to the workpiece machining process to design and manufacture. The main content of this thesis is to design two sets of fixture design fixture.
Keywords gear shaft, machining process, fixture, design
目錄
1. 引言 2
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
2.1 零件的分析 2
2.1.1 零件的作用 2
2.1.2 零件的工藝分析 3
2.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
2.2.1 確定毛坯的制造形式 4
2.2.2 基面的選擇 4
2.2.3 制定工藝路線 4
2.2.4 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8
2.2.5 確定切削用量 8
3 基本工時(shí) 21
4 銑16槽夾具設(shè)計(jì) 26
4.1研究原始質(zhì)料 26
4.2定位基準(zhǔn)的選擇 26
4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 26
4.4 誤差分析與計(jì)算 28
4.5 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 29
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 30
結(jié)論 32
致謝 33
參考文獻(xiàn) 34
1. 引言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)后的教學(xué)環(huán)節(jié)，它一方面
要求學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)過(guò)的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，另外，也為以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。學(xué)生應(yīng)當(dāng)通過(guò)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)在下述各方面得到鍛煉：
1.能熟練運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確的解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。
2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、既經(jīng)濟(jì)合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
3.學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱出處、能夠做到熟練運(yùn)用。[3]
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目說(shuō)給定的零件是齒輪軸，位于傳動(dòng)系統(tǒng)中，一般與蝸輪配合使用。主要作用是用于空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。零件上有兩個(gè)的軸段，用于與軸承內(nèi)圈相配合，其支承作用。零件上有帶鍵槽的的軸頭用于與聯(lián)軸器相連接傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
2.1.2 零件的工藝分析
齒輪軸這個(gè)零件從零件圖上可以看出，它一共有四組加工表面，而這四組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這三組加工表面分述如下：
1.以兩端為中心的加工表面
這一組的加工表面包括：兩端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面為兩端中心孔，這要是因?yàn)橹行目椎妮S線要用作后面加工的定位和工序基準(zhǔn)。
2.以外圓面為中心的加工表面
這一組的加工表面包括：軸段外圓面、一個(gè)的鍵槽、軸段外圓面。其中主要加工表面為軸段外圓面、一個(gè)的鍵槽，這是用來(lái)連接聯(lián)軸器的。
3.以兩個(gè)軸段外圓面為中心的加工表面
這一組的加工表面包括：兩個(gè)軸段的外圓面及左邊倒角、右邊定位軸肩。其主要加工表面為兩個(gè)軸段的外圓面，這是用來(lái)與軸承內(nèi)圈配合用于支承的。
4.以分度圓直徑為齒輪中心的加工表面
這一組的加工表面包括：分度圓直徑為的齒輪中心。
這四組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：
軸頭外圓面，兩個(gè)軸段外圓面，軸段外圓面把兩端中心孔軸線A—B作為公共基準(zhǔn)，有圓跳動(dòng)要求。
鍵槽兩側(cè)面相對(duì)于公共基準(zhǔn)A—B有對(duì)稱度要求。
由以上分析可知，對(duì)于這四組加工表面而言，我們可以先加工兩端中心孔這一組加工表面，然后以其軸線為基準(zhǔn)，借助夾具進(jìn)行其他三組表面的加工，并且保證它們之間的形狀精度要求。
2.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為40Cr鋼，考慮到蝸桿在傳動(dòng)過(guò)程中收到的振動(dòng)，載荷，受力等方面的影響，因此應(yīng)該選用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠，由于零件產(chǎn)量為中大批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，可以采用模鍛成型，這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
2.2.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。[3]
（1）粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。但對(duì)于本零件來(lái)說(shuō)，所有表面都需要加工，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則，選取最大外圓面作為粗基準(zhǔn)。
（2）精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，工序基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)相重合，可以減少定位誤差和基準(zhǔn)不重合引起的誤差，因此選擇兩中心孔的公共中心線作為精基準(zhǔn)。
2.2.3 制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
1.工藝路線方案一
10 鍛 造
20 去飛邊
30 粗車齒輪軸右端面，粗車外圓Φ60mm、Φ65mm、Φ80mm、Φ141.78 ，留2mm加工余量
40 粗車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，粗車外圓Φ60mm、Φ75mm、留2mm加工余量
50 調(diào)質(zhì)處理
60 半精車齒輪軸右端面，半精車外圓Φ60mm、Φ65mm、Φ80mm、Φ141.78 ，其中外圓 Φ60mm、Φ65mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。
70 半精車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，半精車外圓Φ60mm留0.5mm加工余量、半精車外圓 Φ75mm加工到尺寸要求。
80 銑鍵槽，選擇兩個(gè)Φ60mm 外圓面作為基準(zhǔn)。
90 插齒輪
100 粗、精磨右端面及外圓Φ60mm、Φ65mm，以及磨制過(guò)渡圓角。
110 粗、精磨左端面及外圓Φ75mm。
120 去毛刺
130 檢驗(yàn)
140 入庫(kù)
2.工藝路線方案二
10 鍛 造
20 去飛邊
30 粗車齒輪軸右端面，粗車外圓Φ60mm、Φ65mm、Φ80mm、Φ141.78 ，留2mm加工余量
40 粗車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，粗車外圓Φ60mm、Φ75mm、留2mm加工余量
50 調(diào)質(zhì)處理
60 半精車齒輪軸右端面，半精車外圓Φ60mm、Φ65mm、Φ80mm、Φ141.78 ，其中外圓 Φ60mm、Φ65mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。
70 銑鍵槽，選擇兩個(gè)Φ60mm 外圓面作為基準(zhǔn)。
80 半精車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，半精車外圓Φ60mm留0.5mm加工余量、半精車外圓 Φ75mm加工到尺寸要求。
90 插齒輪
100 粗、精磨右端面及外圓Φ60mm、Φ65mm，以及磨制過(guò)渡圓角。
110 粗、精磨左端面及外圓Φ75mm。
120 去毛刺
130 檢驗(yàn)
140 入庫(kù)
3.工藝路線方案的比較與分析
上述兩個(gè)工藝路線方案的特點(diǎn)在于：方案一對(duì)于整個(gè)齒輪軸一起加工，減少裝夾次數(shù)，同時(shí)在加工過(guò)程中有效防止了加工產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)后加工工序的影響；方案二對(duì)不同部位進(jìn)行粗、半精、精加工，不能對(duì)一臺(tái)機(jī)床進(jìn)行連續(xù)運(yùn)用。綜合比較選擇工藝路線方案一。
10 鍛 造
20 去飛邊
30 粗車齒輪軸右端面，粗車外圓Φ60mm、Φ65mm、Φ80mm、Φ141.78 ，留2mm加工余量
40 粗車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，粗車外圓Φ60mm、Φ75mm、留2mm加工余量
50 調(diào)質(zhì)處理
60 半精車齒輪軸右端面，半精車外圓Φ60mm、Φ65mm、Φ80mm、Φ141.78 ，其中外圓 Φ60mm、Φ65mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。
70 半精車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，半精車外圓Φ60mm留0.5mm加工余量、半精車外圓 Φ75mm加工到尺寸要求。
80 銑鍵槽，選擇兩個(gè)Φ60mm 外圓面作為基準(zhǔn)。
90 插齒輪
100 粗、精磨右端面及外圓Φ60mm、Φ65mm，以及磨制過(guò)渡圓角。
110 粗、精磨左端面及外圓Φ75mm。
120 去毛刺
130 檢驗(yàn)
140 入庫(kù)
考慮到本零件在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，顯然上述方案還有一些欠考慮之處。例如加工與軸承配合軸段的定位軸肩時(shí)，定位軸肩在模鍛上不易直接加工出來(lái)，采用車床加工更合適，因此，這應(yīng)該列為單獨(dú)的一道工序。綜合考慮，工藝路線方案為：
工藝一：鍛造
工藝二：去飛邊
工藝三：以作外圓面為粗基準(zhǔn)車端面，打中心孔。選擇六角車床
工藝四：粗車齒輪軸所有外圓面，以中心孔軸線為精基準(zhǔn)。選擇普通車床
工藝五：車制兩個(gè)定位軸肩，以及兩個(gè)軸段退刀槽，以中心孔軸線為精基準(zhǔn)。選擇普通車床
工藝六：調(diào)制
工藝七：半精車外圓，控制軸線方向的各個(gè)軸段的長(zhǎng)度。以中心孔軸線為精基準(zhǔn)。選擇普通車床
工藝八：倒角
工藝九：銑鍵槽，選擇兩個(gè)外圓面作為基準(zhǔn)，選擇普通立式銑床，采用專用夾具。
工藝十：車螺紋，選擇兩個(gè)外圓面作為基準(zhǔn)，選擇普通車床，采用專用夾具。
工藝十一：淬火
工藝十二：粗磨軸頭外圓面，兩個(gè)軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以及磨制過(guò)渡圓角，以兩中心孔軸心線為基準(zhǔn)。采用普通磨床。
工藝十三：精磨軸頭外圓面，兩個(gè)軸段外圓面，軸段外圓面及螺紋面，以兩中心孔軸心線為基準(zhǔn)。采用普通磨床。
工藝十四：研磨螺紋面
工藝十五：去毛刺
工藝十六：檢驗(yàn)入庫(kù)
2.2.4 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
蝸桿零件材料為40Cr鋼，硬度為217~255HBS，生產(chǎn)類型為中、大批生產(chǎn)，采用普通模鍛，精度IT13。
根據(jù)原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.軸段外圓面
這段軸表面粗糙度為1.6,需要粗車，半精車，粗磨，半精磨加工。直徑加工余量為2Z=7mm。
2. 軸段沿軸線長(zhǎng)度方向的加工余量
長(zhǎng)度余量取4mm，模鍛斜度為5。
3．直徑65軸段外圓面
這段軸無(wú)表面粗糙度要求，需要粗車，半精車，直徑加工余量為2Z=7mm。
4直徑65軸段沿軸線長(zhǎng)度方向的加工余量
長(zhǎng)度余量取3.5mm，模鍛斜度為5，外圓角為R4。
2.2.5 確定切削用量
3.1工序30 粗車齒輪軸右端面，粗車外圓Φ60mm、Φ65mm、Φ80mm、Φ141.78 ，留2mm加工余量
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.1，由于CA6140機(jī)床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故
== （3-1）
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時(shí)，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174～207時(shí)，，，=時(shí)，徑向進(jìn)給力：=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （3-2）
由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接有表中查出。
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.11，當(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故：
==63 （3-3）
===120 （3-4）
根據(jù)CA6140車床說(shuō)明書選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為：
== （3-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.25，=～，，，切削速度時(shí)，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：
=1.7=1.2 （3-6）
根據(jù)表1.30，當(dāng)=時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：
=3.75，=，==，=
3.2工序40 粗車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，粗車外圓Φ60mm、Φ75mm、留2mm加工余量
1、加工條件
（1）選擇刀具
1） 選擇直頭焊接式外圓車刀
2）依據(jù)，根據(jù)表1.1，車床CA6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。
3）依據(jù)，根據(jù)表1.2，粗車毛坯為45鋼，可以選擇YT15硬質(zhì)合金刀具。
4）依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12
表12 車刀幾何形狀角度
刀角名稱
符號(hào)
范圍
取值
主偏角
kr
30～45
45
副偏角
10～15
15
前角
5～10
10
后角
5～8
5
刃傾角
0
0
倒棱前角
-10～ -15
-10
續(xù)表12 車刀幾何形狀角度
倒棱寬度
0.4［（0.3~0.8）f］
1
0.4~0.8
0.5
（2）選擇切削用量
1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量?jī)H為2.9mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故
ap=2.9mm
2）、進(jìn)給量
依據(jù)，根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時(shí)，
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說(shuō)明書選擇
確定的進(jìn)給量尚需滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說(shuō)明書得其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力為。
依據(jù)，根據(jù)表1.21，當(dāng)鋼的強(qiáng)度=570~670MPa，，，， (預(yù)計(jì))時(shí)，進(jìn)給力為N。
依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實(shí)際進(jìn)給力為
N
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選的進(jìn)給量可用
3）、車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度T
依據(jù)，根據(jù)表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。
4）、確定切削速度
依據(jù)，根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故
=0.94
依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計(jì)算
故 =110m/min
r/min
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說(shuō)明書，選擇
這時(shí)實(shí)際切削速度為
=120m/min
最后決定的車削用量為
。
3.3工序60 半精車齒輪軸右端面，半精車外圓Φ60mm、Φ65mm、Φ80mm、Φ141.78 ，其中外圓Φ60mm、Φ65mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。
1、加工條件
（1）選擇刀具
1） 選擇直頭焊接式外圓車刀
2）依據(jù)，根據(jù)表1.1，車床CA6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。
3）依據(jù)，根據(jù)表1.2，粗車毛坯為45鋼，可以選擇YT15硬質(zhì)合金刀具。
4）依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12
表12 車刀幾何形狀角度
刀角名稱
符號(hào)
范圍
取值
主偏角
kr
30～45
45
副偏角
10～15
15
前角
5～10
10
后角
5～8
5
刃傾角
0
0
倒棱前角
-10～ -15
-10
續(xù)表12 車刀幾何形狀角度
倒棱寬度
0.4［（0.3~0.8）f］
1
0.4~0.8
0.5
（2）選擇切削用量
1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量?jī)H為2.9mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故
ap=2.9mm
2）、進(jìn)給量
依據(jù)，根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時(shí)，
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說(shuō)明書選擇
確定的進(jìn)給量尚需滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說(shuō)明書得其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力為。
依據(jù)，根據(jù)表1.21，當(dāng)鋼的強(qiáng)度=570~670MPa，，，， (預(yù)計(jì))時(shí)，進(jìn)給力為N。
依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實(shí)際進(jìn)給力為
N
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選的進(jìn)給量可用
3）、車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度T
依據(jù)，根據(jù)表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。
4）、確定切削速度
依據(jù)，根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故
=0.94
依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計(jì)算
故 =110m/min
r/min
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說(shuō)明書，選擇
這時(shí)實(shí)際切削速度為
=120m/min
最后決定的車削用量為
。
工序70 半精車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，半精車外圓Φ60mm留0.5mm加工余量、半精車外圓Φ75mm加工到尺寸要求。
1、加工條件
(1)、選擇刀具
車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。
（2）、背吃刀量ap
查，得半精車余量ap=0.9mm
1）、進(jìn)給量
依據(jù)，根據(jù)表1.6，材料為碳鋼，當(dāng)表面粗糙度為，（預(yù)計(jì)）時(shí)，。
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說(shuō)明書選擇
2）、車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度T
依據(jù)，根據(jù)表1.9，選擇車刀的后刀面的最大磨損量為0.5mm,刀具的壽命T=60min。
3）、切削速度
依據(jù)，根據(jù)表1.28，可查得切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故
=0.94
依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計(jì)算
故 =158m/min
r/min
依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說(shuō)明書，選擇
這時(shí)實(shí)際切削速度為
=97m/min
最后決定切削用量
工序80 粗銑鍵槽
機(jī)床的選擇：X52K型銑床
（1）選擇刀具：查，根據(jù)表2.1-72，因?yàn)殂娤鲗挾?，可查得立銑?
2）查，根據(jù)表2.1-20，選擇7:24錐柄立銑刀，標(biāo)準(zhǔn)系列L=198mm，標(biāo)準(zhǔn)系列l(wèi)=63mm，粗齒數(shù)為4。
（2）選擇切削用量
1）決定銑削深度
銑削深度由工序決定，因?yàn)槊看蔚你娤魃疃炔淮螅示梢砸淮涡宰咄?，則粗銑削時(shí)為3.4mm。
2）決定每齒進(jìn)給量
查，根據(jù)表2.1-72，當(dāng)銑削寬度=12mm時(shí)，銑刀的每齒進(jìn)給量，取，所以。
3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命
查，根據(jù)表2.1-75，可選擇高速鋼立銑刀，，粗銑，后刀面的最大磨損限度為0.3～0.5mm，查，根據(jù)表2.1-76，可選用的高速鋼立銑刀，其耐用度T=90min。
4）決定切削速度
查，根據(jù)表2.1-77可查得：=1.18，=1.0，=0.9，=1.2，=1.0，=1.25（銑削余量較小時(shí)，）
銑削速度計(jì)算公式：
查，根據(jù)表2.1-77可查得：
所以 m/min
r/min
查，根據(jù)表3.30，X52K型銑床的使用說(shuō)明書，選擇：
這時(shí)實(shí)際切削速度為
m/min
3.6.1精銑鍵槽
（1）選擇的機(jī)床、刀具的型號(hào)、尺寸均和粗銑相同
（2）選擇切削用量
1）決定銑削深度
根據(jù)，可查得精銑=0.6mm。
2）決定每齒進(jìn)給量
查，根據(jù)表2.1-72，當(dāng)銑削寬度時(shí)，銑刀每齒進(jìn)給量，取，所以 mm/r
3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命
查，根據(jù)表2.1-75，可選擇高速鋼銑刀，立銑刀，，精銑，后刀面的最大磨損限度為0.2~0.25mm，查，根據(jù)表2.1-76，可查得選用的高速鋼立銑刀，其耐用度T=90min。
4）決定切削速度
查，根據(jù)表2.1-77可查得：，，，，，（銑削余量較小時(shí)，）
銑削速度計(jì)算公式：
查，根據(jù)表2.1-77，可查得：
所以 m/min
r/min
查，根據(jù)表3.30， XK5532型數(shù)控銑床的使用說(shuō)明書，選擇：
這時(shí)實(shí)際切削速度為
m/min
工序100: 粗、精磨右端面及外圓Φ60mm、Φ65mm，以及磨制過(guò)渡圓角。
1）確定磨削深度=0.5mm
2）確定進(jìn)給量,取f= 0.05mm/r
3）根據(jù)機(jī)床選n=2667r/min，計(jì)算出= =2093.6m/min
4）基本時(shí)間=，故 ==0.195min
5) 計(jì)算,查表得輔助時(shí)間=0.2min,布置工作地時(shí)間=0.3min,休息與生理需要時(shí)間=0.1min
則=0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min
6）小結(jié)
綜上所述，機(jī)床為磨床床M114W，主軸轉(zhuǎn)速為2667r/min，切削速度2093.6m/min，進(jìn)給量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，機(jī)動(dòng)時(shí)間0.195min, 輔助時(shí)間0.2min。
8.16.1工序 磨外圓達(dá)到尺寸要求，磨外圓尺寸要求
1）確定磨削深度=0.4mm
2）確定進(jìn)給量,取f= 0.05mm/r
3）根據(jù)機(jī)床選n=2667r/min，計(jì)算出= =2093.6m/min
4）基本時(shí)間=i，故 ==0.66min
5) 計(jì)算,查表得輔助時(shí)間=0.2min,布置工作地時(shí)間=0.3min,休息與生理需要時(shí)間=0.1min,
則=0.66+0.2+0.3+0.1=1.26min
6）小結(jié)
綜上所述，機(jī)床為磨床M114W，主軸轉(zhuǎn)速為2667r/min，切削速度2093.6m/min，進(jìn)給量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，機(jī)動(dòng)時(shí)間0.66min, 輔助時(shí)間0.2min。
工序100: 粗、精磨右端面及外圓Φ60mm、Φ65mm，以及磨制過(guò)渡圓角。
1）確定磨削深度=0.5mm
2）確定進(jìn)給量,取f= 0.05mm/r
3）根據(jù)機(jī)床選n=2667r/min，計(jì)算出= =2093.6m/min
4）基本時(shí)間=，故 ==0.195min
5) 計(jì)算,查表得輔助時(shí)間=0.2min,布置工作地時(shí)間=0.3min,休息與生理需要時(shí)間=0.1min
則=0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min
6）小結(jié)
綜上所述，機(jī)床為磨床床M114W，主軸轉(zhuǎn)速為2667r/min，切削速度2093.6m/min，進(jìn)給量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，機(jī)動(dòng)時(shí)間0.195min, 輔助時(shí)間0.2min。
工序110 粗、精磨左端面及外圓Φ75mm。
1）確定磨削深度=0.5mm
2）確定進(jìn)給量,取f= 0.05mm/r
3）根據(jù)機(jī)床選n=2667r/min，計(jì)算出= =2093.6m/min
4）基本時(shí)間=i，故 ==0.66min
5) 計(jì)算,查表得輔助時(shí)間=0.2min,布置工作地時(shí)間=0.3min,休息與生理需要時(shí)間=0.1min,
則=0.66+0.2+0.3+0.1=1.26min
6）小結(jié)
綜上所述，機(jī)床為磨床M114W，主軸轉(zhuǎn)速為2667r/min，切削速度2093.6m/min，進(jìn)給量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，機(jī)動(dòng)時(shí)間0.66min, 輔助時(shí)間0.2min。
3 基本工時(shí)
3.1工序30 粗車右端面
式中，l=75mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量,則L=80mm,故
min
3.2工序30 粗車Φ68外圓留2.5mm的余量，粗車Φ50外圓留2.5mm的余量，粗車至圖紙尺寸外圓留2.5mm余量
式中，l=413.5mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量為,則L=418.5mm,故
min
3.2工序30 粗車外圓留2mm的余量，粗車外圓留2mm的余量，以及對(duì)應(yīng)的臺(tái)階面，粗車外圓留2mm的余量
式中，l=263mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量為,則L=268mm,故
min
3.2.1半精車左端面，保證總長(zhǎng)614.5，半精車Φ68外圓以及外圓臺(tái)階達(dá)到尺寸要求，半精車Φ50外圓以及外圓臺(tái)階達(dá)到尺寸要求，半精車外圓以及外圓臺(tái)階留1mm余量
式中，l=413.8mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量為,則L=415.8mm,故
min
3.2.1 掉頭裝夾，半精車外圓留2mm的余量，半精車外圓留1mm的余量，以及對(duì)應(yīng)的臺(tái)階面. 半精車外圓留1mm的余量
式中，l=413.8mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量為,則L=415.8mm,故
min
3.2.2工序110 車退刀槽4XΦ38, 車退刀槽3XΦ38
式中，l=45mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量為,則L=47mm,故
min
3.2.2工序110 精車外圓以及外圓臺(tái)階留0.5mm余量，并倒角0.5x45度
式中，l=45mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量為,則L=47mm,故
min
3.2.2工序110 精車外圓留0.8mm的余量，精車外圓留0.5mm的余量，以及對(duì)應(yīng)的臺(tái)階面
式中，l=45mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量為,則L=47mm,故
min
3.2.2工序110 車螺紋M40X1.5-6g
式中，l=75mm, 根據(jù)，根據(jù)表1.26，車削時(shí)的入切量以及超切量為,則L=77mm,故
min
3.5.1精銑
式中，。，則，
min
3.5.1精銑
式中，。，則，
min
32
4 銑16槽夾具設(shè)計(jì)
4.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)粗、精銑18槽，該槽對(duì)中心線要滿足對(duì)稱度要求以及其槽兩邊的平行度要求。在銑此槽時(shí)，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.2定位基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)工件的加工要求，該工件必須限制工件的六個(gè)自由度，現(xiàn)根據(jù)加工要求來(lái)分析其必須限制的自由度數(shù)目及基準(zhǔn)選擇的合理性。
（1） 為了保證58必須限制Z向的移動(dòng)及X向的轉(zhuǎn)動(dòng)。
（2） 為了保證18和槽面的對(duì)稱度必須保證Z向的轉(zhuǎn)動(dòng)，X向的移動(dòng)，Y向的轉(zhuǎn)動(dòng)。
（3） 為了保證軸肩與鍵槽右端的長(zhǎng)度為5，必須限制Y向的移動(dòng)。
4.3 切削力及夾緊分析計(jì)算
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如2.1.
由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
4.4 誤差分析與計(jì)算
注：V型塊夾角α=90°。
基準(zhǔn)位移誤差：
工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對(duì)一批工件來(lái)說(shuō)，當(dāng)直徑由最小D－δD變大到D時(shí)，工件中心（即定位基準(zhǔn)）將在V型塊的對(duì)稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準(zhǔn)位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出：
ΔY==
基準(zhǔn)不重合誤差：
從圖（b）中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動(dòng)，當(dāng)工件直徑由最小D－δD變到最大D時(shí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變化量為，即基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=。
從圖(c)中可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準(zhǔn)變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差.
ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207
ΔD=0.00207＜T 即滿足要求
4.5 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過(guò)定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖5.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表5.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示：
圖5.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：
表5.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
結(jié)論
JS008接頭的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，主要是對(duì)JS008接頭的加工工藝和夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。JS008接頭的加工工藝設(shè)計(jì)主要是確定加工工藝路線，機(jī)械加工余量和切削用量、基本工時(shí)的確定，夾具的設(shè)計(jì)主要是要設(shè)計(jì)出正確的定位夾緊機(jī)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機(jī)構(gòu)也能達(dá)到定位夾緊的目的，能保證加工工件的精度。在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，如出現(xiàn)工藝路線的不合理，甚至出現(xiàn)不能保證加工所要求達(dá)到的精度。在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，因定位基準(zhǔn)選擇不合理，出現(xiàn)過(guò)定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保證。在選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)由于機(jī)構(gòu)的大小，尺寸等不合理，而達(dá)不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點(diǎn)或作用面的位置不合理而使工件產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)。不過(guò)在指導(dǎo)老師的悉心認(rèn)真的指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)三個(gè)多月自身的不斷努力，這些問(wèn)題都一一解決。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)機(jī)械加工工藝和夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)有了更深的理解，增強(qiáng)了對(duì)本專業(yè)綜合知識(shí)運(yùn)用的能力，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。
致謝
首先，我要感謝老師對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，他給予了我學(xué)術(shù)和指導(dǎo)性的意見。我萬(wàn)分的感謝他們給我的寶貴的指導(dǎo)意見和鼓勵(lì)。
我也非常感謝我的父母。在學(xué)習(xí)和生活上，他們一直都很支持我，使我能全身心地投入到學(xué)習(xí)中。
最后，很感謝閱讀這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的人們。感謝你們抽出寶貴的時(shí)間來(lái)閱讀這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。
33
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