1 南 陽 理 工 學(xué) 院 本科生 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 學(xué)院（系）： 機械電子工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生： 支計韜 學(xué) 號： 21407060 指導(dǎo)教師： 吳希讓（副教授） 完成日期 2009 年 6 月 2 南陽理工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 變速器小軸加工工藝及銑花鍵夾設(shè)計 Transmission of Small-axis Milling Process And Fixture Design Spline 總計： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32頁 表格： 6 個 插圖 ： 13 幅 3 目 錄 1 前言 . 1 1.1本次設(shè)計的目的意義 . 1 1.2 設(shè)計內(nèi)容 . 1 1.3銑花鍵夾具設(shè)計目的 . 1 2 對變速器小軸的分析 . 1 2.1 變速器小軸的作用 . 1 2.2 變速器小軸工藝性分析 . 2 2.3 確定毛坯小軸、畫階梯小軸毛坯 零件合圖 . 2 2.3.1 確定毛坯的制造形式 . 2 2.3.2 確定各表面的加工余量 . 2 2.3.3 主要毛坯尺寸與公差 . 3 2.3.4 小軸毛坯 零件合圖 . 3 3 工藝規(guī)程設(shè)計 . 3 3.1 定位基準的選擇 . 3 3.2 制定工藝路線 . 4 3.2.1 加工方法的選擇 . 4 3.2.2 工藝過程的設(shè)計 . 4 3.2.3 最終工藝過程的確定 . 5 3.3 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具 . 6 3.4 時間定額的計算 . 6 3.4.1 銑花鍵的時間定額 . 6 3.4.2 銑鍵槽的時間定額 . 7 3.5 定位誤差的計算 . 8 3.5.1 工 序基準和定位基準不重合誤差的計算 . 8 3.5.2 基準位移誤差 . 8 3.5.3工序基準在定位基面上的誤差計算 . 9 3.6 鍵槽尺寸鏈的計算 . 9 3.6.1 鍵槽的加工順序 . 9 3.6.2 確定工序尺寸 x及其公差 . 9 3.7 切削用量的選擇 . 10 3.7.1 選擇刀具的幾何參數(shù) . 10 3.7.2 選擇切削用量 . 10 4 4 銑花鍵夾具設(shè)計 . 13 4.1 確定設(shè)計方案 . 14 4.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖 . 14 4.3 審查方案與改進設(shè)計 . 15 4.4 夾具的精度分析 . 15 4.5 定位誤差計算及夾具中小軸的強度校核計算 . 16 4.6 夾具體零件的設(shè)計 . 17 4.6.1 夾具體底座的設(shè)計 . 17 4.6.2 夾具體支撐架的設(shè)計 . 17 4.6.3 分度裝置的設(shè)計 . 18 4.7 銑花鍵的對刀 . 18 4.8 加緊機構(gòu)設(shè)計 . 19 4.9 操作夾具動作說明 . 19 5 設(shè)計心得體會 . 19 結(jié)論及尚存在的問題 . 20 參考文獻 . 21 附錄 . 21 致謝 . 26 5 變速器小軸加工工藝及銑花鍵夾具設(shè)計 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 支計韜 摘要 ： 本文對變速器小軸零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計及銑花鍵的專用夾具設(shè)計進行了說明。 針 對 變速器小軸 零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，本文為其設(shè)計了合理的機械加工工藝過程，填寫了相關(guān)機械加工工藝文件，并根據(jù)實際需要為 變速器小軸 零件上的花鍵加工設(shè)計了經(jīng)濟實用的專用夾具，且繪出了 變速器小軸 零件的毛坯零件合圖和 銑花鍵 夾具的裝配圖以及夾具零件圖等全部圖紙。在設(shè)計過程中對各種相關(guān)資料進行查閱。本課題在設(shè)計過程中利用了所學(xué)理論知識，并結(jié)合生產(chǎn)實際 ,適用于 中小批量加工 。 關(guān)鍵詞 ： 變速器小軸； 加工工藝； 銑花鍵 夾具； 工時定額 Transmission of Small-axis Milling Process And Fixture Design Spline Design and Manufacture of Machinery and Automation Zhi Ji-tao Abstract： In this paper, A small transmission shaft machining process planning design and dedicated spline milling fixture design were described. To transmission shaft parts for small structural characteristics and technical requirements, A reasonable process of the machining process was designed by this paper. This article was filled the relevant documents in the machining process. It was designed process of economic and practical special fixture for the transmission of small parts on the shaft spline basing on we actual needs. A small map of the transmission axis of the rough parts and milling parts Graph spline assembly jig and fixture parts drawing plans, and all other drawings were protracted. All relevant information was refered during the design process. This issue applicabled to a small and medium-sized batch processing. We have been used the theory of knowledge and combined with the production of practical during the design process. Key words： Small transmission shaft； Processing Technology； Spline milling fixture Fixed working hours 6 1 前言 1.1 本次設(shè)計的目的意義 本題目要求根據(jù)變速器小軸零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，為其設(shè)計合理的工藝過程，填寫相關(guān)工藝文件，為其中變速器小軸花鍵設(shè)計專用銑夾具并繪出全部圖紙。通過本設(shè)計，增加了對變速器小軸零件的工藝特點的了解，同時鍛煉了工藝設(shè)計能力、專用夾具設(shè)計能力和繪圖能力，掌握了資料的查閱方法，培 養(yǎng)了自學(xué)能力。 本次畢業(yè)設(shè)計是建立在學(xué)完了全部大學(xué)課程的基礎(chǔ)上進行的，是我們在畢業(yè)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。我希望能夠通過這次課程設(shè)計對未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力。 1.2 設(shè)計內(nèi)容 變速器小軸加工工藝規(guī)程的制定正逐步趨向低成本、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的方向，通過對變速器小軸加工工藝的設(shè)計，熟練變速器小軸機械加工工藝規(guī)程的制定原則、步驟和方法。重點研究工藝路線的擬定、工序尺寸及其公差的確定。并對變速器小軸上的花鍵設(shè)計合理的夾具 。 1.3 銑花鍵夾具設(shè)計目的 銑花鍵夾具為迅速可靠的夾緊工件的機床附加裝置，它對小軸的頂芯準確定位夾緊，保證花鍵槽表面的位置精度，有利于提高勞動生產(chǎn)率，大大降低成本和降低個人勞動強度。 通過對本次夾具的設(shè)計掌握專用機床夾具的設(shè)計方法與技巧，并熟練繪圖能力與工程意識，熟練操作機床時間與理論結(jié)合、解決生產(chǎn)中的實際問題。同時也是熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐機會，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，敬請各位老師給于指教。 2 對零件變速器 小軸的分析 2.1 零件變速器小軸的作用 變速器小軸是組成機器的主要零件，是傳動系中最主要的部件之一，一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件（例如：齒輪、蝸輪等）都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。變速器小軸用來提供變速，提供扭矩。涌來支撐齒輪、及軸承等，其加工表面的尺寸精度、位置精度（如對外圓面、臺階對軸線的圓跳動）、形狀精度及表面粗糙度等，都有 7 較高的要求。 由變速器小軸零件圖可知，變速器小軸兩端 200.018用來與軸承裝配，左端 M24 1.5 軸上一段螺紋是用來固定零件或調(diào)整軸承間隙的。 33 花鍵和 26 軸上 的平鍵用來裝配齒輪或渦輪、半聯(lián)軸器等。 2.2 變速器小軸加工工藝分析 由零件圖小軸精度和技術(shù)要求可知，其材料為 45 鋼，并根據(jù)不同的工作條件進行熱處理規(guī)范，以獲得一定得強度、韌性和耐磨度。如：預(yù)備熱處理：正火或調(diào)質(zhì)。最終熱處理：局部加熱淬火后回火。（沿浴爐加熱淬火，火焰加熱淬火，高頻加熱淬火等）表面硬度 45 52HRC。 該變速器小軸上的槽、花鍵都需要加工。 變速器小軸兩端 200.018的精度、同軸度直接影響與軸承的配合度；花鍵和平鍵的精度直接影響與齒輪的嚙合精度；螺紋公差帶是用于限制與之配合的壓緊螺母 的端面圓跳動所必須的要求，因為，若壓緊螺母的端面圓跳動過大，則壓緊滾動軸承的過程中，會造成軸承內(nèi)環(huán)軸線的傾斜。由于軸承內(nèi)環(huán)是主軸支撐軸頸配合的，這就引起軸承的徑向圓跳動；各軸肩的位置關(guān)系將直接影響到裝配位置精度。 由參考文獻中有關(guān)與鍵槽的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度可知上述技術(shù)要求是可以達到的，變速器小軸的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 2.3 確定毛坯小軸、畫階梯小軸毛坯 零件合圖。 2.3.1 確定毛坯的制造形式： 根據(jù)零件材料確定毛坯應(yīng)為鑄件。又知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為中小批生產(chǎn)，考慮到變速器小軸在運行中要經(jīng) 常正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)，零件在工作過程中經(jīng)常承受交變載荷，且階梯軸段直徑相差較大，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。毛坯采用自由鍛造型。 綜上，毛坯的制造形式為自由鍛。 2.3.2 確定各表面的加工余量： 參考機械設(shè)計與制造工藝簡明手冊表 14 2， 14 3， 14 6可知：表 1 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 粗車 33外圓 33 h15 2 外圓雙側(cè)加工 粗車 26軸 26 h15 2 外圓 車端面 h15 0.8 單側(cè)加工 粗車 20軸 20 h15 2 外圓雙側(cè)加工 8 精車 33軸 33 h13 1 外圓雙側(cè)加工 精車 26軸 26 h13 11 外圓雙側(cè)加工 精車 20軸 20 h13 1 外圓雙側(cè)加工 精車 24軸 24 h13 1 外圓雙側(cè)加工 精車 25軸 25 h13 1 外圓雙側(cè)加工 磨階梯外圓 h11 0.3 外圓雙側(cè)加工 磨端面 h11 0.4 外圓雙側(cè)加工 2.3.3 主要毛坯尺寸與公差 參考機械加工工藝學(xué)與機床夾具設(shè)計手冊 JB4249,2 86表 4 31和實用機械加工工藝設(shè)計手冊表 7 3，表 7 7，表 7 10可知：表 2 零件尺寸（ mm） 總余量（ mm） 毛坯尺寸（ mm） 公差等級 33 8 41 IT7 26 2 1 0.3 5 34 IT7 25 6 31 IT7 24、 23、 20 4 8 28 IT7 長 166 0.8 0.4 4.8 172 IT7 IT6 2.3.4 小軸毛坯 零件合圖如下 圖 1小軸毛坯 -零件合圖 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 定位基準的選擇 軸類零件的加工一般選外圓表面作為粗基準鉆兩中心孔，在以小軸中心孔定位作為精基準。 9 3.2 制定工藝路線 由于內(nèi)徑定心和齒側(cè)定心的矩形齒花鍵軸技術(shù)要求高，制造工藝較為復(fù)雜，所以外徑定心的矩形齒花鍵軸使用較為普遍。 3.2.1 初步擬訂加工工藝路線 表 3 工藝過程 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 備料 2 鋸頭 41階梯軸長 170mm 3 精鍛 立式精鍛機 4 熱處理 正火 5 車端面，鉆中心孔 CA6140 6 車 粗車各外圓 CA6140 7 熱處理 調(diào)質(zhì) HBS220 240 8 精車各表面 留磨銷余量 CA6140 9 車螺紋 CA6140 10 銑花鍵 花鍵軸銑床 Y631K 11 粗精銑鍵槽 立式銑床 X52K 12 車 研磨中心孔 CA6140 13 磨外圓 磨各階梯軸外圓 外圓磨床 14 磨花鍵 花鍵磨床 15 檢驗、終檢 3.2.2 變速器小軸零件加工工藝過程的分析 定位基準的選擇：以工件的中心孔定位，在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，這些表面的設(shè)計基準一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準重合的原則。中心孔不僅是車削時的定為基準，也是其它加工工序的定位基準和檢驗基準，又符合 基準統(tǒng)一原則。精車時，為保證安裝精度，切方便可靠，多采用雙頂尖安裝。當(dāng)采用兩中心孔定位時，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面。所以變速器小軸類零件在精加工時宜采用兩中心孔定位，既符合基準重合原則又方便安裝符合基準統(tǒng)一原則。用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。外圓表面選擇粗加工時，為提高零件的裝夾剛度，則采用軸外圓表面為 10 定位基面，或以外圓和中心孔同作定位基面，即一夾一頂。（一頭用卡盤加緊外圓，一頭用中心孔定位夾緊）的定位方式。 加工階段的劃 分：由于變速器小軸類零件是階梯軸，切除大量金屬后，會引起殘余應(yīng)力重新分布而變形，安排工序時，選擇粗精分開。粗加工開始前先準備毛坯并進行熱處理；粗加工階段為切端面、鉆中心孔、粗車外圓等；精加工階段是精車外圓、各輔助表面（鍵槽、花鍵、螺紋等）的加工與表面淬火。 工序順序的安排：機械加工工藝安排時，先鉆中心孔定軸線的基準，以便為后續(xù)工序做準備。先加工外圓，加工階梯外圓時應(yīng)先加工直徑較大的 ，后加工直徑較小的 、 、 這樣可避免過早的削弱工件剛度。主軸上的鍵槽、花鍵、螺紋等次要表面的加工通常均安排在 外圓精車或粗磨后、精磨外圓之前進行。如果精車前就銑出鍵槽，精車時因斷續(xù)車削而產(chǎn)生震動，既影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難控制鍵槽的深度。這些加工不能放到主要表面精磨之后，以免破壞主要表面已經(jīng)獲得的精度。 3.2.3 故最終工藝過程如下： 表 4 序號 工藝過程 工序內(nèi)容 設(shè)備 夾具量具 10 備料，精鍛 立式精鍛機 通用夾具游標卡尺 20 熱處理 正火 30 粗車卡 25臺階 普車 CA6140 通用夾具游標卡尺 車 41外圓 至 34長 109mm CA6140 通用夾具游標卡尺 車 34外圓 至 27長 59mm CA6140 通用夾具游標卡尺 車 25外圓 至 21長 14mm CA6140 通用夾具游標卡尺 40 調(diào)頭夾 27外圓 CA6140 通用夾具游標卡尺 車端面 保證長 166mm CA6140 通用夾具游標卡尺 鉆中心孔 鉆中心孔至尺寸 CA6140 車 31外圓 至 26長 57mm CA6140 通用夾具游標卡尺 車 26外圓 至 24長 39mm CA6140 通用夾具游標卡尺 50 熱處理 調(diào)質(zhì) HBS220240 60 精車各表面 留磨銷余 量 0.4 CA6140 通用夾具 ,游標卡尺 70 兩中心孔定位 車槽 ,倒角 ,螺紋 CA6140 專用夾具 ,游標卡尺 序號 工藝過程 工序內(nèi)容 設(shè)備 夾具量具 11 80 銑花鍵 留磨銷余量 0.4 花鍵銑床 專用夾具，花鍵量規(guī) 90 粗精銑鍵槽 控制 22 立式銑床 專用夾具、量規(guī) 100 車 研磨中心孔 CA6140 專用夾具 ,游標卡尺 110 磨外圓至尺寸 外圓磨磨削 M1432A 專用夾具 120 磨花鍵 花鍵磨床 專用夾具、量具 130 檢驗、入庫 3.3 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、 量具 由于生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機床為主，其生產(chǎn)方式為以通用機床和專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水線生產(chǎn)，工件在機床上的裝卸及各機床間的傳送均由工人完成。 車小軸外圓選 CA6140 型普通臥式車床。（機械制造技術(shù)，表 3.2）車刀選 90外圓車刀；車槽選 2切槽車刀；車削端面選 45端面車刀；車削外螺紋選米制三角螺紋車刀，刀尖角 60。（機械制造技術(shù)，圖 3.14）粗車量具選游標卡尺，精車量具選軸用光滑極限量規(guī)和普通螺紋量規(guī)。 銑花鍵選花鍵銑床 Y631K。機械制造工藝設(shè)計手冊，表 4-24，刀具選用直齒三面刃銑刀，專用銑夾具，量具選矩形花鍵量規(guī)。銑鍵槽選立式銑床 X52K，刀具選 6鍵槽銑刀，專用夾具，通用量具檢具（游標卡尺、量規(guī)等）。磨外圓選外圓磨床 M1432A。刀具選氧化鋁砂輪。專用夾具。量具選專用量規(guī)。 3.4 時間定額的計算 3.4.1 銑花鍵的時間定額 (1) 機動時間 Tb Tb= ( 1 2 )B L L Z iSm B為花鍵長度， i為行程次數(shù)， L1為切入長度， L2為超出長度， Z為花鍵齒數(shù)， Sm為進給量。 所以 Tb= ( 3 8 2 4 ) 6 6 1 5 . 8 m i n0 . 1 1 0 0 0 12 (2) 輔助時間 Ta 分度轉(zhuǎn)換時間 0.04min 裝配夾具時間 2min 變換進給量 0.025 6=0.150min 量規(guī)測量 0.25 6=1.50min 開停銑床 0.015min 主軸運轉(zhuǎn) 0.02min 清除銑銷 0.04min 所以 Ta=3.8min 作業(yè)時間： Tb=Ta+Tb=19.6min 布置工作地時間 Ts=TB =0.59min （ =3%） 休息與生理需要時間： Tr=TB =0.59min （ =3%） 單件時間： Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=20.8min 3.4.2 銑鍵槽的時間定額 機械加工的時間定額是指在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需要的時間。時間定額的制定定要科學(xué)合理，應(yīng)考慮能最有效的利用生產(chǎn)工具，并參照實際經(jīng)驗。 由實用機械加工工藝設(shè)計手冊表 8 31，表 8 32，可知： (1) 機動時間 Tb Tb= 1M G M Zh l l DTj ff MGf為垂直進給量， MGf為水平進給量， L1為切入長度， 1l =(1 2) l 為加工長度，如右圖 2：所以： Tb= 4 2 3 0 6 1 7 5 0 5 2 31 6 1 6 . . . m i n (2) 輔助時間 Ta 由實用機械加工工藝設(shè)計 手冊表 8 34典型動作輔助時間參考值可知： 13 裝配夾具時間 2min，變換進給量 0.025 6=0.150min，量規(guī)測量 0.25 6=1.50min，開停銑床 0.015min，主軸運轉(zhuǎn) 0.02min，清除銑銷 0.04min 所以 Ta=2.7min (3) 作業(yè)時間： Tb=Ta+Tb=5min (4) 布置工作地時間 Ts=TB =0.59min （ =3%） (5) 休息與生理需要時間： Tr=TB =0.59min （ =3%） (6) 單件時間： Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=6.2min 3.5 定位誤差的計算 銑鍵槽時，工件以外圓柱面 26003.0在 =90的 V型塊上定位，加工尺寸為 A1=2201.0時的定位誤差：如下圖，（ 03.0d） 圖 3 銑鍵槽定位誤差計算 3.5.1 工序基準是圓柱下母線，定為基準是圓柱軸 線，兩者不重合。 015.02 dB 3.5.2 由上圖可知：由于工件小軸外圓柱面直徑有制造誤差，由此殘生的基準位移誤差為： 0214.045s i n2 03.0)2s i n (2)2s i n (2)2s i n (221 ddddOOY 14 3.5.3 工序基準在定位基面上： 當(dāng)定位基面直徑由大變小時，定位基準朝下變動，定位基準不變動，定位基面直徑由大變小時，工序基準朝上變動。兩者的變動方向相反，取“ ”號。 006.0)145s i n 1(2 03.0)1)2s i n (1(22)2s i n (22 dddBYA DDD3.6 鍵槽尺寸鏈的計算 （ a） （ b） 圖 4 鍵槽尺鏈的計算 3.6.1 鍵槽的加工順序 如圖所示零件鍵槽深度尺寸為 錯誤 !未找到引用源。 ，與保證此設(shè)計尺寸有關(guān)的工序尺寸和加工順序是： (1) 精車外圓至 錯誤 !未找到引用源。 ,即尺寸半徑為 A1=錯誤 !未找到引用源。 mm。 (2) 銑鍵槽保證尺寸 ，這時的工序尺寸只能從留有磨削余量的內(nèi)孔下母線注出，就是說標注工序尺寸的基準是還需要繼續(xù)加工的設(shè)計基準。 (3) 熱處理（為簡化起見，不考慮熱 處理后內(nèi)孔的變形誤差）。 (4) 磨外圓，保證設(shè)計尺寸 錯誤 !未找到引用源。 （即 A2=錯誤 !未找到引用源。 mm）。并最后間接保證鍵槽深度尺寸 錯誤 !未找到引用源。 mm。 3.6.2 確定工序尺寸 及其公差 由圖 a 的有關(guān)尺寸，可以建立起圖 b 的尺寸鏈，在尺寸鏈中，設(shè)計尺寸 錯誤 !未找到引用源。 mm是間接保證的，因而是尺寸鏈的封閉環(huán)，即 A0=錯誤 !未找到引用源。 mm。 考 慮到磨外圓后的中心不可能與外圓中心完全重合，故另以組成環(huán) Z來表示兩中心的距離，其基本尺寸為 0，同軸度誤差為 0.05mm，則有： Z=0 0.025mm 15 由公式： 錯誤 !未找到引用源。 所以 Z= +0+13.875-13 所以 =21.125mm 由公式： 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ES =-0.04 EI =-0.075 所以 =錯誤 !未找到引用源。 mm=錯誤 !未找到引用源。 mm 3.7 切削用量的選擇：（粗車、精車、刀具材料、刀具幾何參數(shù)） 圖 5 車削小軸參數(shù)的確定 3.7.1 選擇刀具的幾何參數(shù)： 采用焊接硬質(zhì)合金刀，刀片材料為 TY15，刀片厚度 S=4mm，刀桿尺寸 16mmx25mm，前刀面選用到棱的曲面形。 根據(jù)加工材料取 r0=10倒棱參數(shù) br1=0.3mm， r01=-10， a0=6， Kr=75， Kr=10 錯誤 !未找到引用源。 5=0，刀具半徑 r=0.51mm 確定刀具耐用度為 60min。 3.7.2 選擇切削用量： （ 1）切削深度 ap，粗車余量為 4 1 3 5 322wmddA ，所以 ap=3mm。 （ 2）進給量 f，由機械加工工藝表 1-14 查得進給量 f=0.5 錯誤 !未找到引用源。0.7mm/r，根據(jù)機床說明書取 f=0.51 mm/r。 （ 3） 切削速度 v，由公式： 錯誤 !未找到引用源。 式中 錯誤 !未找到引用源。 ， T=60min 16 有表 1-16查出 錯誤 !未找到引用源。 =0.35,m=0.20 有表 1-17查出： 錯誤 !未找到引用源。 所以 錯誤 !未找到引用源。 最后： m in)/(6960.051.0360 242 35.015.02.0 mv 計算轉(zhuǎn)速 n m in)/(9.5354114.3 6910001000 rdw vn 根據(jù)機床說明書選定轉(zhuǎn)速 錯誤 !未找到引用源。 =520r/min.此時實際切削速度 v應(yīng)為： 錯誤 !未找到引用源。1 0 0 0 5 2 04114.31 0 0 0 ww ndV=66.9m/min. (4) 效驗機床功率，機床輸出功率： 錯誤 !未找到引用源。 =7.5錯誤 !未找到引用源。0.75=5.6kw=錯誤 !未找到引用源。 切削功率 錯誤 !未找到引用源。 v錯誤 !未找到引用源。 .式中 v=66.9m/min=1.12m/s . 由表 1-1有 錯誤 !未找到引用源。 =9.81錯誤 !未找到引用源。 (N) =9.81錯誤 !未找到引用源。 =2532 由表 1-2，表 1-3有 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。=1.11 錯誤 !未找到引用源。 =0.92, 錯誤 !未找到引用源。 =1.0, 錯誤 !未找到引用源。 =1.0, 錯誤 !未找到引用源。 =0.93. 所以 錯誤 !未找到引用源。 =1.11 錯誤 !未找到引用源。 0.92 錯誤 !未找到引用源。 1.0錯誤 !未找到引用源。 1.0錯誤 !未找到引用源。 0.93=0.95 最后 錯誤 !未找到引用源。 =2532k 錯誤 !未找到引用源。 =2532 錯誤 !未找到引用源。0.95=2405N 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 v錯誤 !未找到引用源。 =2.7kw 所以： 錯誤 !未找到引用源。 粗車切削用量為： 錯誤 !未找到引用源 。 =3mm f=0.15mm/r v=67m/min 精車： (1) 采用焊接硬質(zhì)合金刀，刀片材料為 TY15，刀具參數(shù)：根據(jù)加工材料取 r0=15倒棱參數(shù) br1=0.2mm， r01=-5， a0=8， Kr=45， Kr =10 錯誤 !未找到引用源。 S=3， 17 r =1.0刀具耐用度為 60min。 (2) 選擇切削用量： 切削深度 ap =1mm。 進給量 f，由 機械加工工藝表 1-15查得當(dāng)工件為碳鋼，表面粗糙度進給量 錯誤 !未找到引用源。 為 5錯誤 !未找到引用源。 2.5 m，刀尖圓弧半徑 r =1.0，預(yù)設(shè) v 50m/min,查出進給量 f=0.300.35mm/r,根據(jù)機床說明書取 f=0.30 mm/r。 切削速度 v，由公式： 錯誤 !未找到引用源。 式中 錯誤 !未找到引用源。 ， T=60min 有表 1-16查出 錯誤 !未找到引用源。 =0.20,m=0.20 有表 1-17查出： 錯誤 !未找到引用源。 所以 錯誤 !未找到引用源。 最后 v=錯誤 !未找到引用源。 計算轉(zhuǎn)速 n m in )/(8.11623514.3 9.12710001000 rdw vn 根據(jù)機床說明書選定轉(zhuǎn)速 錯誤 !未找到引用源。 =1000r/min.此時實際切削速度 v應(yīng)為： 1 0 0 0 1 0 0 03514.31 0 0 0 ww ndV =錯誤 !未找到引用源。 109.9m/min=110m/min. 錯誤 !未找到引用源。 精車切削用量為： 錯誤 !未找到引用源。 =1mm f=0.30mm/r v=110m/min 根據(jù)有關(guān)公式可以一次算得：如下頁表 5 所示。 由實用機械加工工藝設(shè)計 手冊表 8 4 可知： 切槽的切削用量：（硬質(zhì)合金刀 YT15） f=0.26（ mm/r） , 切削速度 vc=0.82 (m/s) 由實用機械加工工藝設(shè)計手冊表 8 23 可知： 高速鋼銑鍵槽銑刀銑槽的切削用量： ， fm=47(mm/min) (一次行程銑鍵槽每分鐘進給量 )。 由實用機械加工工藝設(shè)計手冊表 8 24 可知： 硬質(zhì)合金三面刃銑刀銑花鍵的切削用量： v=223 (m/min) fz=0.15(mm/z) 表 5 車外圓 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 18 34 31 41 粗車 精車 粗車 精車 粗車 精車 ap（ mm） 3 1 3 1 3 1 f（ mm/r） 0.5 0.3 0.5 0.3 0.5 0.3 V 55 123 68 127 67 110 n（ m/min） 640 1400 700 1500 520 1000 n（ r/s） 10 20 10 20 10 20 由實用機械加工工藝設(shè)計手冊表 8 25表 8 28可知： 磨削加工磨外圓的切削用量如表 6所示： 表 6 磨削直徑 (mm) 工件圓周速度 （ m/min） 工件單行程縱向進給量 （ m/單行程） 粗 磨 20 10 18 25 15 12 26 20 9 精 磨 20 20 7.0 25 25 5.6 26 32 4.5 4 銑花鍵夾具設(shè)計 在現(xiàn)代制造技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，機床夾具無論在傳統(tǒng)機床上還是在數(shù)控機床、加工中心上，仍是必不可少的重要工藝裝備。通過機床夾具設(shè)計，不僅可以培養(yǎng)綜合運用已學(xué)知識的能力而且可以得到工程設(shè)計的初步訓(xùn)練。 本次設(shè)計的銑花鍵夾具為前工序的銑削花鍵所用，該夾具適用于花鍵銑床。 被加工零件的生產(chǎn)批量對工藝過程的制定和夾具設(shè)計都有 著十分重要的影響。該夾具為中、小批生產(chǎn)，宜采用簡單結(jié)構(gòu)，成本低廉的手動夾具。 夾具的設(shè)計除了考慮工件的定位和加緊之外，還有考慮夾具如何在機床上定位，以及刀具相對夾具的位置如何得到確定。對本次銑花鍵夾具而言，在機床上是以夾具體底面與銑床工作臺面接觸和夾具體上的反向 T 型槽與銑床工作臺上的 T 型槽配合而定位 19 的。 調(diào)整刀具和夾具的相對位置是為了保證夾具相對工件有一個正確的位置，以保證工序的加工要求。對本次銑花鍵夾具而言，在銑床上調(diào)刀最方便的方法是直接將刀具對夾具體小軸的頂尖。 4.1 確定設(shè)計方案 在 本次的夾具設(shè)計中，由于花鍵在變速器小軸的外圓中徑上，小軸外徑與其它階梯小軸直徑相差不大，故花鍵銑刀不宜選得太大，從對工件的結(jié)構(gòu)形狀分析可知，花鍵有6 個齒，加工過程中需要一分度裝置，從經(jīng)濟學(xué)角度考慮，盡可能不用萬能分度頭，只需設(shè)計一簡易分度盤裝置即可滿足要求。 4.1.1 方案一 采用三角卡盤和后頂座一夾一頂式，定位并加緊，限制 4個自由度。輔以分度裝置和夾具體支撐。設(shè)計底座和銑床 T型槽連接。 4.1.2 方案二 采用一頂芯軸和后頂座兩頂芯式定位，限制 5個自由度。外加一雞心夾頭和撥盤完成加緊操作，并輔以分度裝置 和夾具體支撐。設(shè)計底座和銑床 T型槽連接。 4.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖。 從工件在夾具上定位的角度來考慮兩種方案均具有其合理性，從設(shè)計難度上考慮，三角卡盤屬通用夾具可以直接選用，雞心夾頭和撥盤也可以直接選用，后頂座也很常見，只需要簡單的改進，難易程度均適中，其設(shè)計都是容易實現(xiàn)的，從力學(xué)層性能考慮，三角卡盤定位夾緊夾緊力比較大，故工件軸的強度要求高，適用于高速旋轉(zhuǎn)。 在本次的夾具設(shè)計中，夾緊力滿足分度要求和切削力即可，無需其他力提供扭矩旋轉(zhuǎn)，采用一頂芯軸和后頂座兩頂芯式定位，外加一雞心夾頭和撥盤即 可完成加工要求，從加工精度等級來考慮，三角卡盤定位沒有兩頂芯式定位精度高，故本次設(shè)計采用方案二，一頂芯軸和后頂座兩頂芯式定位，外加一雞心夾頭和撥盤完成加緊操作，并輔以分度裝置和夾具體支撐。設(shè)計底座和銑床 T型槽連接。結(jié)構(gòu)簡圖如下： 20 圖 6 夾具體的結(jié)構(gòu)方案 4.3 審查方案與改進設(shè)計 夾具設(shè)計要求除能完成既定的定位夾緊任務(wù)以外還要考慮到操作者的操作方便與否，因此夾具也要求人性化設(shè)計?？紤]到多數(shù)操作者都習(xí)慣右手用力，因此，將 后頂座安裝在工件 右 側(cè) 。實現(xiàn)螺旋頂緊。 夾具內(nèi)部的配合尺寸為：定位銷與夾具體支撐座的配合 尺寸為 1077hH；夾具的外輪廓尺寸為 780 305 290 軸承和夾具小軸的配合尺寸為 2667nH； 軸承和夾具體支撐座的配合尺寸為 5567nH。 4.4 夾具的精度分析： （ 1） 定位誤差，工序基準與定位基準重合，基準不重合誤差 B=0，基準位置誤差w=0， 因此工件在夾具中定位時位置不準確所造成的加工誤差 D=0。 （ 2） 夾具的制造加工誤差 夾具的制造及其在機床上的安裝不正確所造 成的加工誤差： Z-A=0.02mm （ 3） 加工過程誤差 機床的質(zhì)量，工件的材料，工藝系統(tǒng)的受力分析，熱變形等因素所造成的加工誤差 G=0.02mm。工序尺寸 166008.0的公差為 0.08，其三分之二為 0.05mm。則滿足 D+ Z A 23。 21 從上述分析可以看出，采用此套夾具滿足夾具定位基準的要求。 4.5 夾具的精度驗算： 下面僅對小軸的調(diào)動公差要求加以驗算，影響該項精度的誤差因素主要有： 4.5.1 定位 誤差 該夾具的定位基準與工序基準重合，定位誤差即工件的軸線與夾具體小軸的同軸度誤差，可以得到 定位 =0.01mm。 4.5.2 夾具的制造安裝誤差 包括軸承套與軸承間的配合精度誤差，軸承襯套與花鍵夾具體小軸的配合精度誤差 1=0.015mm。 4.5.3 精度驗算 忽略其它因素誤差即加工誤差 0.025略小于公差 0.04的三分之二。故認為該夾具滿足其精度驗算要求，基本可用。 4.5.4 夾具中小軸的強度校核計算： 圖 7夾具中小軸的強度校核 由銑花鍵夾具小軸在夾具中的作用可知：該軸只承受彎矩，分 度裝置提供分度作用，在切削過程中沒有力的作用，所以小軸幾乎不承受扭矩。 對小軸進行受力分析，受力圖及其彎矩圖如上圖所示。 計算其強度得： 22 M p aM p adWM 605.157.219341832704.4752013 經(jīng)計算可知，該小軸的彎曲強度足夠。 4.6 夾具體零件的設(shè)計 4.6.1 夾具體底座的設(shè)計 在實際生產(chǎn)中，銑床夾具底板常常采用鑄造的方法，其優(yōu)點是工藝性好，可以鑄造出各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，切抗壓強度，剛度和耐震性好。單生產(chǎn)周期較長，鑄造時易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起變形，從而影響夾具體的持久性，故必須進行實效處理來消除內(nèi) 應(yīng)力。 4.6.2 夾具體支撐架的設(shè)計 夾具體支撐架是整個夾具的基座和機架，通過它將夾具的各組成裝置和元件連接為一個整體，并且通過它將夾具安裝在機床上。如圖 8所示夾具體支撐架： 圖 8夾具體支撐架 23 因為本次設(shè)計的夾具切削力較小，該夾具支撐架具有足夠的強的和剛度，以保證在切削力、夾緊力等作用下，不會產(chǎn)生不允許的變形和震動。結(jié)構(gòu)簡單、緊湊尺寸不大，可以在使用時隨意移動操作。切有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和實用性，便于制造和裝配。 4.6.3 分度裝置的設(shè)計 本次設(shè)計為銑床花鍵的銑削，花鍵有 6各齒，故需要一回轉(zhuǎn)式分度裝置 ，其固定部分是整個分度裝置的基體，通過它與機床工作臺相連接，分度裝置的其它部分一般都裝在它上邊，即上夾具體就屬于其固定部分?；顒硬糠譃榛剞D(zhuǎn)分度裝置的運動件，工件變速器小軸安裝在上面，并由它帶動變速器小軸實現(xiàn)分度轉(zhuǎn)位。如圖： 圖 9 分度裝置 其中 1為拔銷，實現(xiàn)分度定位， 2為分度桿， 3為軸承端蓋，用來密封軸承， 4為滾動軸承， 5 為操作手餅， 6 為分度盤， 7， 8 分別為定位銷，螺釘，保證分度盤在夾具體上的定位和夾緊， 9 為夾具體， 10 為撥盤， 11 為夾具體小軸， 12 為雞心夾頭，用來加緊工件。 4.7 銑花鍵的對刀： 在 專用夾具上，銑花鍵的對刀：將三面仞銑刀安裝在刀軸上，用銑刀的側(cè)仞銑削花鍵齒的側(cè)面。必須使銑刀側(cè)刀刃和花鍵齒重合，才能保證花鍵寬度及鍵側(cè)的對稱性。先 24 使銑刀側(cè)仞對準分度裝置芯軸頂芯針，裝好工件后，再使橫向工作臺移動 b/2（ b鍵寬）的距離。 若以銑刀側(cè)面刀刃和工件小軸圓柱面相切后對刀，則以工作臺橫向移動距離 S： S=D/2+B+b/2 (mm) 式中： D 花鍵外徑 B 一把銑刀的寬度 b 花鍵齒寬 對刀完成后，把橫向工作臺緊固，再按鍵深升起工作臺，將升降臺緊固后即可銑削。 花鍵的檢驗采用花鍵綜合量規(guī)進行 ，綜合量規(guī)能通過的說明被檢驗的零件為合格。（如圖 10所示）。 4.8 加緊機構(gòu)設(shè)計 本次夾具的設(shè)計采用雞芯夾頭作為小軸工件的加緊機構(gòu)，經(jīng)計算得知，其加緊力能夠滿足其軸向力切削要求。分析本次夾具所滿足的要求可知，變速器小軸在銑削花鍵的過程中，主要承受軸向力。故本次加緊機構(gòu)設(shè)計可行。 4.9 操作夾具動作說明 該夾具操作相當(dāng)?shù)暮唵危紫劝训鬃蛫A具體、尾座用螺栓連接。再裝上分度裝置，調(diào)整其對中性。 夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護： （ 1）使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置； 對軸承進行使用前潤滑。 （ 2）如果擋 銷磨損超差，可以進行打磨修復(fù)；如果插銷、定位錐頭銷磨損超差，可以重新組裝，錯開磨損部位后繼續(xù)使用。 （ 3）使用后需要涂防繡油。 5 設(shè)計心得體會 本次 設(shè)計是 變速器小軸 零件的 機械 加工工藝規(guī)程及 銑花鍵 夾具 的 設(shè)計。 設(shè)計時 首先通過對 變速器小軸 零件的分析，了解 到零件各段 的 作用 ，明確了 零件的具體技術(shù)要求 和精度要求 ，從而對 零件 選擇合適的加工方法。 然后 擬訂較為合理的 加工工藝規(guī)程， 力爭做到在滿足各種要求的前提下用最少的材料 、 最簡單的方法、最少的時 25 間完成生產(chǎn)任務(wù) 。 接著根據(jù)加工工藝規(guī)程 ,為變速器小軸上花鍵的加工設(shè)計一套 經(jīng)濟實用的專用夾具。 通過本課題的設(shè)計，我對變速器小軸零件的工藝特點有了較為深刻的認識，同時鍛煉了機械加工工藝設(shè)計能力