1、I 車床離合齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計 摘要： 這篇文章是一篇完整的離合齒輪加工生產(chǎn)過程設(shè)計，以及在這次生產(chǎn)中需要的 專用夾具的設(shè)計，目的旨在通過這次的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計了解一般的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程， 通過對生產(chǎn)工藝過程的設(shè)計達(dá)到對具體生產(chǎn)過程的了解以及所需具體參數(shù)的了解和設(shè)計， 在對夾具設(shè)計的過程中，我可以在夾具的設(shè)計的過程中逐步實習(xí)對機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)分類的 了解。 下面的設(shè)計部分包含：零件尺寸的確定，毛胚的選擇條件和規(guī)程，機(jī)械加工的過程 因素，工藝確定，工藝要求，此外，在機(jī)械加工過程中求得詳細(xì)加工參數(shù)如：刀具的選 取，刀具工藝參數(shù)的計算與確定，在該工序時所需要的加工余量的前期預(yù)計算，零

2、件加 工的切削深度，切削速度，夾具所要提供搞得夾緊力，誤差產(chǎn)生的來源和計算確定，定 位因素的選擇和定位原則的綜合考慮。以及生產(chǎn)中所需使用的機(jī)床型號的確定，夾具使 用要求，裝配要求的考慮因素。在具體設(shè)計中，還考慮了實際生產(chǎn)中對效率的提高，對 人工成本的降低，對勞動者的保護(hù)，對環(huán)境保護(hù)的充分考慮。在這次設(shè)計中要注重實際 生產(chǎn)中對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)影響的因素，了解較為成熟的生產(chǎn)工藝，探索先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，尋求 更好的加工設(shè)計。從而實現(xiàn)對各個工序中的各種實現(xiàn)方式的對比，從而采用最優(yōu)最高效 率的方式來實現(xiàn)最終的產(chǎn)品成形。設(shè)計之余為讀者更好的了解前沿生產(chǎn)工藝的設(shè)計，本 文額外提供相關(guān)翻譯文獻(xiàn)，供讀者深入了解相關(guān)技術(shù)和

3、研究。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；工藝；機(jī)械加工余量；工序；夾具；機(jī)床 II Mechanical machining lathe clutch gear parts and special fixture design Abstract: This article is a complete design of the clutch gear production process and the design of the special fixtures needed in this production. The purpose of this paper is to understand

4、 the general part structure design process through this mechanical structure design. The design of the production process reaches the understanding of the specific production process and the understanding and design of the specific parameters required. Through the design of the fixture, the purpose

5、of familiarizing with the design process of the machine tool fixture is achieved. The following design sections include: the determination of the dimensions of the part, the selection conditions and procedures of the blank, the process factors of the machining, the process determination, the process

6、 requirements, and, in addition, the specific machining parameters such as the selection of the tool during the machining process. The calculation and determination of the process parameters, the pre- calculation of the machining allowance required in the process, the cutting depth of the part machi

7、ning, the cutting speed, the clamping force to be provided by the fixture, the source of the error and the calculation and determination, the positioning factor Comprehensive consideration of the choice and positioning principles. And the determination of the machine model required for production, f

8、ixture usage requirements, and assembly considerations. In the specific design, the improvement of efficiency in actual production, the reduction of labor cost, the protection of laborers, and the full consideration of environmental protection are also considered. In this design, we should pay atten

9、tion to the factors affecting the product structure in actual production, understand the more mature production processes, explore advanced production processes, and seek better processing design. Thereby achieving a comparison of the various implementations in the various processes, thereby achievi

10、ng the final product formation in an optimal and most efficient manner. In addition to design, readers can better understand the design of cutting-edge production processes. This article provides additional translation literature for readers to understand relevant technologies and research. III Key

11、words: machining; process; machining allowance; process; fixture; machine tool IV 目 錄 摘要 Abstract 目錄 緒論 1 第 1 章 零件的分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 2 第 2 章 工藝規(guī)程的設(shè)計 3 2.1 確定毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖 3 2.2 基準(zhǔn)的確定3 2.3 確定毛坯的制作方式 4 2.4 機(jī)械加工余量，毛坯尺寸的確定4 2.5 制定工藝路線 7 2.6 確定加工設(shè)備和工藝設(shè)備8 2.7 確定切削用量及基本時間 9 第 3 章 機(jī)床夾具設(shè)

12、計 18 3.1 機(jī)床夾具介紹18 3.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向18 3.3 機(jī)床夾具的定位及夾緊 19 3.4 工件的裝夾方式 21 3.5 基準(zhǔn)及其分類 22 3.6 工件的定位23 3.7 常見定位方式及定位元件 24 3.8 工件的夾緊 25 V 3.9 設(shè)計宗旨 27 3.10 夾具設(shè)計 27 3.11 工件定位誤差分析 27 3.12 夾具簡介 28 結(jié)論 30 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 1 引 言 設(shè)計之前，完成了相關(guān)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，相關(guān)專用知識的學(xué)習(xí)，在大學(xué)四年的學(xué)習(xí) 尾聲，我開始了該項課題的研究與設(shè)計，設(shè)計之初，我查閱資料，回顧過往課程，嘗試 將本枯燥的基本知識，基礎(chǔ)學(xué)科運用

13、到真實的設(shè)計中去，這種真實的設(shè)計體驗和挑戰(zhàn)， 充滿了困難，但這些困難更是對我們四年大學(xué)生活學(xué)習(xí)的一次考驗，一次深入的外部與 內(nèi)部的評價，也鑒于此，畢設(shè)是我們大學(xué)不可或缺的重要組成，在畢設(shè)完成后，我們很 快就會趕赴的工作崗位，參加真實的生產(chǎn)設(shè)計，而這一次預(yù)演，給與我們的更多的是對 工作的從容，是對設(shè)計觀的塑造，故在此，我對該次設(shè)計給予下面的需求： 1. 利用所學(xué)機(jī)械設(shè)計和機(jī)械原理課程，真實的面對設(shè)計，合理的解決離合齒輪在生 產(chǎn)中的定位問題，制定出完整的生產(chǎn)工藝鏈條，達(dá)到足以基本指導(dǎo)生產(chǎn)的能力，并且使 得零件的質(zhì)量得以保證。 2. 在對夾具的設(shè)計過程中，真正的學(xué)習(xí)到其所采用的機(jī)械原理，以及在夾具中

14、所用 的標(biāo)準(zhǔn)件選擇，裝配公差的確定，位置公差的確定，真正的設(shè)計出一個具備提高生產(chǎn)效 率的專用夾具。 3. 綜合設(shè)計過程，我們應(yīng)該學(xué)會在設(shè)計過程中完善自己的理論知識，掌握對機(jī)械設(shè) 計手冊的使用，能夠正確使用所要的相關(guān)資料。 從我的角度來看，我真心的希望自己能在最后的設(shè)計中有著自己獨到的對于機(jī)械知 識的相關(guān)理解，對自己審計能力的提升，這些都是我為了生活工作的寶貴財富，是對我 的一直考驗，更是一次難得的訓(xùn)練，希望在這次畢設(shè)中我的設(shè)計能夠取得成功。 2 第 1 章 零件分析 1.1 零件的作用 用在主軸傳動切換正反轉(zhuǎn)。 1.2 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 零件的工藝分析 在繪制完整零件圖過程中，根

15、據(jù)現(xiàn)有資料和設(shè)計需求，確定尺寸公差，工藝路線等 相關(guān)設(shè)計參數(shù)。簡單可知離合齒輪是回轉(zhuǎn)體零件，在生成過程中，需要對加工它的全部 表面，根據(jù)確定的加工工藝以及已知的設(shè)計需求，可確定齒輪各個表明的粗糙度和齒輪 所需精度。零件上的基圓有著 Ra0.8m 粗糙度要求，這個數(shù)值相對較高。正112.5mm 常的來說，精度在這個齒輪上為八級，它的基準(zhǔn)孔表明粗糙度標(biāo)準(zhǔn)為。缺口尺 m1.6Ra 寸為 2-38mm，它和軸軸線成 90。垂直關(guān)系，它在徑方向上確定一個設(shè)計基準(zhǔn)，106.5mm 軸軸線因為與其的垂直關(guān)系可成為基準(zhǔn)，左端面可以是軸向的基準(zhǔn)軸106.5mm 的左端面。五槽的定位基準(zhǔn)也可以采用同樣的方法確定。

16、106.5mm 下面是的精確加工后的零件圖： 3 圖 1-1 零件圖 4 第 2 章 工藝規(guī)程的設(shè)計 2.1 確定毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖 需根據(jù)下列條件選定毛胚 1.可鑄性和可塑性是選擇材料很重要的參考標(biāo)準(zhǔn)，再結(jié)合零件對材料的具體要求進(jìn) 行確定。 2.實際生產(chǎn)中的使用需求來確定產(chǎn)品的尺寸和外形。 3.采用某種毛坯方法的階級性很大部分由生產(chǎn)綱領(lǐng)決定。 4.具體的生成狀況也決定著設(shè)計過程，要考慮實際生產(chǎn)發(fā)展對毛胚的實際性能的需 要，在考慮經(jīng)濟(jì)性的同時，使用盡可能先進(jìn)的毛胚生產(chǎn)技術(shù)和先進(jìn)的毛胚鍛造方法。 2.2 基準(zhǔn)的確定 在設(shè)計工藝過程中的很重要的一部分是對于各個加工基準(zhǔn)面的確定，好的基面

17、可以 使得加工簡單，精度得以保證，增高生產(chǎn)效率，錯誤的基面確定甚至?xí)斐纱罅慨a(chǎn)品的 報廢，影響到正常的生產(chǎn)。 （1）粗基準(zhǔn)的確定 粗基準(zhǔn)原則： a 應(yīng)選能加工出精基準(zhǔn)的毛坯表面作粗基準(zhǔn)。 b 當(dāng)必須保證加工表面與不加工表面的位置和尺寸時，應(yīng)選不加工的表面作為粗基準(zhǔn)。 c 要保證工件上某重要表面的余量均勻時，則應(yīng)確定該表面為定位粗基準(zhǔn)。 d 當(dāng)全部表面都需要加工時，應(yīng)選余量最小的表面作為基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠的 加工余量。1 一般來說，不加工的面位作為粗基面是最為合適的，因為鍛件的精度并不是很高， 要盡量的保證的零件的精度，需要盡可能的確定相對位置精度高的面作為粗基面。 （2）精基準(zhǔn)的確定原則

18、 基準(zhǔn)一致原則：盡可能的保證設(shè)計基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)保持一致，這樣可以降低基準(zhǔn)不 相同產(chǎn)生的誤差。 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：定位基準(zhǔn)確定時，要考慮清楚加工過程中的基準(zhǔn)變換次數(shù)，盡量的 1 參考機(jī)械加工標(biāo)準(zhǔn)手冊 5 去減少它，盡可能統(tǒng)一基準(zhǔn)的確定，在設(shè)計條件許可的情況下，盡最大可能的保持各工 序夾具一致。 互為基準(zhǔn)的原則。在確定相關(guān)精基準(zhǔn)之時，會出現(xiàn)這種情況，兩個需要加工的面， 能互相以對方為加工基準(zhǔn)，反復(fù)加工以提高加工精度。例如：對于齒輪磨齒工序，是以 齒輪端面為基準(zhǔn)去加工內(nèi)孔的，再反過來也孔為基準(zhǔn)，這樣能讓齒面余量更平滑。 自為基準(zhǔn)準(zhǔn)則。很多精準(zhǔn)加工需要保證余量小而且較為平均，能夠確定加工外表本 身為基準(zhǔn)。

19、例如：機(jī)床導(dǎo)軌面在進(jìn)行加工時，正定位正是以導(dǎo)軌面來確定的。 一般而言，零件的某一表面精度越高，尺寸越大的標(biāo)面作為精基準(zhǔn)。這樣的做的目 的是為了定位的可靠性。在確定基準(zhǔn)之初就要充分考慮到夾具的設(shè)計難度。 本次設(shè)計涉及最大的部分就是對于確定基準(zhǔn)的沖重合性問題，為處理這項問題，應(yīng) 當(dāng)在設(shè)計時，對尺寸進(jìn)行在設(shè)計基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)之間的互相轉(zhuǎn)換，從加工位置出發(fā)，從 而保證各個加工位置不會出現(xiàn)較大的尺寸重合誤差。 2.3 確定毛坯的制作方式 材料：45 號鋼，綜合車床加工螺紋的過程需要正反轉(zhuǎn)，零件因此要承受不斷變化的 沖擊性載荷，基于此，確定強(qiáng)度高鍛件，保證零件的工作可靠性，2000 件的年產(chǎn)量已經(jīng) 屬于大批

20、量生產(chǎn)，采用模鍛成形，可以提高效率，降低成本，從這一點，鍛件的毛胚是 最佳確定。 2.4 確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差 2.4.1 概念 加工余量定義：加工過程需要切除部分材料，以使材料成型，這個過程就需要在上 道加工工序中留足需要被切除的材料余量。余量也可根據(jù)針對的對象進(jìn)行區(qū)分，一個是 各工序余量和需要的毛胚計算的余量。顧名思義，工序余量是各個工序的余量，而毛胚 余量是毛胚在設(shè)計時與零件之間的對應(yīng)尺寸差值。 由于公差的存在，實際加工時的余量和設(shè)計余量存在偏差。 影響加工余量的因素： （1）加工表面上道工序的工藝性能如粗糙度等參數(shù)。 （2）尺寸公差的存在時累計的余量誤差。 （3）下一刀工序

21、得加工會承接上一工序的行為公差。 （4）本道工序裝夾誤差。 6 2.4.2 確定加工余量的方法 1）經(jīng)驗估計法 2)分析及算法 3)查表修正法 本設(shè)計的加工余量按 JB3835-85 確定。對鍛件的質(zhì)量進(jìn)行評估，據(jù)此，從而對加工時 所要求的精度進(jìn)行確認(rèn)，查詢簡明手冊可以查詢得到每個加工表面的加工所需余量。 （1）鍛件公差等級：考慮到實際的生產(chǎn)情況，只需采用普通級鍛件即可。 （2）鍛件質(zhì)量 由于零件完成后的產(chǎn)品質(zhì)量,現(xiàn)估算毛胚鍛件質(zhì)量，定為。kg1.4kg2.5 （3）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) S。 S=Md/Mw S=0.2 形狀復(fù)雜系數(shù)為 S3 （4）據(jù)上確定鍛件的材料，選定為 45 號鋼，該材料的

22、含碳量為 0.65%，可確定為碳 素鋼，所以是 M1 級。 確定機(jī)械加工余量 （5）綜合考慮鍛件的質(zhì)量、表面粗糙度、形狀復(fù)雜系數(shù)，據(jù)此可查得余量具體要求 水平：1.72.2mm，該數(shù)值表明得是厚度和水平要求，就是外徑余量 1.72.2mm，雙邊 就為 3.44.4mm，在軸向得各個余量與相同。中心的兩個孔余量也可以查到，為 2.5m， 雙邊 5mm。 2.4.3 確定毛坯尺寸 上文所查的余量適應(yīng)于表面粗糙度為 Ra3.2m。對于 Ra3.2m，也112.5mm 就是說把零件的尺寸和確定的加工余量相加就可以了?？妆砻娲植诙容^高，為112.5mm Ra0.8m，根據(jù)磨孔的加工余量，我們可以得到精鏜

23、孔余量為單邊 0.5mm。 綜上所述，確定毛坯尺寸。 2.4.4 確定毛坯尺寸公差 確定毛坯的公差有以下幾個因素：1、鍛件質(zhì)量 2、材質(zhì)系數(shù) 3、形狀復(fù)雜系數(shù)。此 8 次設(shè)計的毛坯允許偏差的存在。 9 表 1-1 離合齒輪毛坯尺寸 零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸 mm711 5mm mm127 mm06.51 2mm mm110.5 mm011 2mm mm105 mm94 2mm mm90 mm88 2mm mm84 mm82 2mm mm78 mmH768 4mm mm60 mm562mmmm60 mm1082mmmm112 mm122mmmm16 表 1-2 離合齒輪毛坯尺寸允許偏差 鍛件

24、尺寸偏差鍛件尺寸偏差 mm127 +1.7 -0.8 mm78 +1.5 -0.7 mm110.5 +1.5 -0.7 mm60 +0.6 -1.4 mm105 +1.5 -0.7 mm112+1.7 -0.5 mm84 +1.5 -0.7 mm60+0.6 -1.4 2.4.5 設(shè)計毛坯圖 （1）查詢手冊可確定圓角半徑，內(nèi)外圓角半徑，采取的毛胚徑長比為0.51,以簡單 易處理為目的，此次設(shè)計毛胚鍛造的內(nèi)圓和外圓角半徑取值相同： 外圓角半徑 6mm=r 10 內(nèi)圓角半徑 3mm=R 上述所確定的數(shù)值是可以確保各個加工表面的加工余量。 （2）模鍛斜度的確定 此次采用的鍛件的上下摸具深度并不相同，

25、模鍛斜度的確定 要依據(jù)模膛較深的一側(cè)，這樣計算結(jié)果才會準(zhǔn)確。,0.3952/132 H/B1, 132/132 L/B 外、內(nèi)模鍛斜度分別為，。57 （3）分模位置的確定 由于，這種情況在鍛件中屬于圓盤類，采用圓孔軸向DH 分模方式，沖孔工序可以實現(xiàn)，從而增加材料利用率。根據(jù)實際生產(chǎn)需要，方便模具的 打開，方便發(fā)現(xiàn)摸具的錯位，分模面選擇最大直徑處，本設(shè)計中就是齒輪所在位置，這 類分模方式的分模線名稱叫直分模線。 （4）為消除殘余的鍛造應(yīng)力，毛坯的熱處理的方式是經(jīng)鍛造后需要正火處理，這樣 處理目的是讓本不均勻的金相組織用重新結(jié)晶的方式得到細(xì)化、均勻的組織，從而改善 加工藝性。下圖為本零件的毛坯圖

26、。 。 圖 1-2 毛坯圖 2.5 制定工藝路線 工序 1 本定位采用圓和端面，外圓面和端面 B 進(jìn)行粗車，孔外118mm118.4mm 圓采用粗鏜，最后拉出花鍵孔。105mm 、81mm 、68mm 工序 2 以外圓面和端面定位，粗車外圓面，粗車端面 A118.4mm96mm、107m 及粗鏜孔。102mm87mm 工序 3 鉗工去毛刺 11 工序 4 外圓面和端面定位，半精車外圓面，半精車118.4mm101mm、106.5mm 端面 A 及半精鏜孔。68mm、88mm 工序 5 以外圓面 101mm 端面定位，半精車外圓面、半精車端面 B，半精127mm 鏜孔。82mm、94mm 工序

27、6 鉗工去毛刺。 工序 7 以孔和端面定位，滾齒。68H7mm 工序 8 以孔和端面定位，齒部倒角。68H7mm 工序 9 以孔和端面定位，銑五爪槽。68H7mm 工序 10 以孔和端面定位，銑寬 38mm 的槽。68H7mm 工序 11 五爪槽的熱處理。 工序 12 校正花鍵槽 。 工序 13 剃齒。 工序 14 齒端熱處理。 工序 15 校正花鍵槽。 工序 16 冷擠齒。 工序 17 終檢入庫。 2.6 確定加工設(shè)備和工藝設(shè)備 （1）確定機(jī)床 根據(jù)不同的工序確定機(jī)床 由于車削的步驟和次數(shù)不是很繁瑣，這種情況，選擇臥式機(jī)床就最合適了，雖然生 產(chǎn)率不是很高，但是成本較低，在這次設(shè)計中，我選擇的

28、就是常見的一種臥式機(jī)床- C620-1，非常適合這種精度要求的零件的生產(chǎn)，此外本次設(shè)計的鏜孔工序因為其特性， 使用車床鏜孔最為合適，由于孔的精度要求比較高，粗糙度要求也低，鏜孔的機(jī)床選擇 為更為精密的 C616A 機(jī)床來加工 滾齒：綜合上面的工序選擇要求，采用 Y3150 型號的滾齒機(jī) 銑槽：粗銑和半精銑對精度要求不高，采用臥式銑床就可以滿足需求，查詢得 X62 型銑床合適本次設(shè)計。 （2）夾具：本設(shè)計由上文可知，在進(jìn)行粗銑和半精銑時需要使用獨特得夾具，對于 12 剩余得工序采用普通得通用夾具就行了。 （3）確定刀具 根據(jù)不同的工序確定刀具 鋼制零件由于它得硬度很大，我們需要采用得刀具硬度也要

29、比較大，YT 類刀具用來 加工這類高硬度得零件較為合適，這類我確定使用 YT15 和 YT30 刀具，分別用于粗加工 和版精加工，更進(jìn)一步，采用轉(zhuǎn)位車刀和高速鋼材料可使得生產(chǎn)效率得到一定得提升。 8 級精度得刀具用于滾齒，A 級單頭刀具很合適，滾刀也是齒輪，模數(shù)確定為 2.25mm 得 A 級精度得滾刀。 銑刀的選擇：鑲齒三面刃銑刀。 根據(jù)上文，需銑切深度為 14mm，所以選擇直徑為 100-160mm 的銑刀。 （4）量具： 這次設(shè)計的產(chǎn)品時需要成批生產(chǎn)的，所以量具盡可能的通用化。 2.7 確定切削用量及基本時間 2.7.1 粗車加工工序的切削用量及其基本時間的確定 切削用量： 1 背吃刀量

30、， p a 2 進(jìn)給量 f 3 切削速度 v. 首確定背吃刀量： 車床型號：C620-1 臥式車床。利用三爪卡盤固定工裝。 刀具：YT15 可轉(zhuǎn)位車刀 刀桿:200mm 刀片厚度：4.5mm 前角=12 0 后角=6 0 主偏角=90 度 r k 負(fù)偏角=10 r k 刃傾角 = 0。 s 刀尖圓弧半徑 = 0.8mm 13 （1）粗車外圓背吃刀量 ，雙邊余量的粗車 8.6mm，由此可知，單邊118.4mm p a =4.3mm。 p a 刀桿尺寸的確定，的限值，工件的大小直徑都能影響到進(jìn)給量，根據(jù)設(shè)計需求： p a 粗車鋼材，刀桿尺寸為 16*25mm、ap3mm，再加上工件尺寸，可得 f=

31、0.6mm/r。 因為進(jìn)給過程可能會對機(jī)床產(chǎn)生較大的沖擊，所以需要對機(jī)床進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的校核。 進(jìn)行校核：根據(jù)機(jī)械設(shè)計 一書，表 10-1 ： 45 鋼經(jīng)歷調(diào)制處理之后650Mpa p a C620-1 所能承受最大進(jìn)給力。3530N max F 由工藝手冊表得： 修正系數(shù)：， 1 m K0.89 PF K1.1 RsF K1 sF K 總修正系數(shù)： （3-1）0.91 10.931.10.891 K 進(jìn)給力： （3-2）1955N 6065 . 0 22650 15. 075 . 0 F （3-3） 1779N = 0.911955 =K F ，耐用度 T=1h。1mm、 由機(jī)械設(shè)計切削速度的

32、計算公式： （3-4） vv v v xym pz C vk T af 式中，291 =Cv0.15 =xv0.2 =yv0.2 = m m/min 54.08v （3-5） w c d v v 1000 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 118r/min=n 根據(jù) C620-1 確定主軸轉(zhuǎn)速 n=120r/min 則實際切削速度： （3-6）54.8m/mind/1000n c V 14 校驗車床功率： （3-7）)106/( 4 ccV FP 1.6kw=、106、/、551779、= P 4 修正系數(shù) （3-8）1.48110.9310.89 K 由于 Pe=7Kw，大于 P，故可用該機(jī)床 最后決定切削用

33、量。54.8m/min=v120r/min,=n、0.66mm=f、4.3= p （2）圓加工過程中兩個端面所需要的切削用量，所用94mm、102mm、107.5mm 刀具的加工刀。的加工背吃刀量，的 mm4 . 811102mm、107.5mm 1.5mm p a110mm 加工背吃刀量，齒輪端面背吃刀量。2mm p ammap1.3 的,端面.主軸的轉(zhuǎn)速=車外圓的 94mm、102mm、107.5mm0.6mm/r=fmm/r 0.52=f 轉(zhuǎn)速 各工序的加工時間 確定粗車外圓的基本加工時間。車外圓基本時間為 mm 4 . 118 （3-9） i f llll i f L T nn j 3

34、21 1 式中，, ,=90，mm56l) 32( tan 1 r p k a l r k0 2 l0 3 l0.6mm/rf 2r/sn s 48 321 1 nn j f llll i f L T 外圓的加工條件和外圓的相同，則：94mm、102mm、107.5mmmm4 . 811 外圓的加工時間：=48 s（l=54mm） mm07.51i f llll i f L T nn j 321 1 外圓的加工時間：= 20 s（l=22mm） mm021i f llll i f L T nn j 321 1 15 外圓的加工時間：=18 s（l=20mm） mm94i f llll i f

35、L T nn j 321 1 確定粗車端面的加工時間 （3-10） i f llll i f L T nn j 321 1 式中， 321 1 2 lll dd L A 端面 , 、 、 、， 102mmd88mm 1 d) 32( tan 1 r p k a l 90kr 2mm 1 l 、,，則：4mm 2 l0 3 l0.52mm/rf2.0r/sn1i s 19 1 i f L T n j B 端面，, , ， 110mm=d1138.4mm,=d) 32( tan 1 r p k a l 90 r kmml2 1 ，,，則：mml4 2 0 3 l0.52mm/r=fsrn/2.01

36、i si f L T n j 33 1 （2）粗鏜孔切削用量的初步選定：mm82 條件：鏜刀刀具為 YT15，材料是硬質(zhì)合金；直徑 20mm。 進(jìn)給量：由查表可知，鏜刀直徑是、其多出尺寸是 f 時， ，據(jù)此初步選取確定。0.30mm/r0.15=fmm/r 0.2=f 確定背吃刀量 雙邊余量為 4mm，則=2mm p a p a 確定車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 1 是車刀磨損的限定值，疲勞限定值為。60min=T 確定切削速度 v，按計算公式確定 （3-11） vv v v xym pz C vk T af 式中，則 0.468=0.650.80.9=k 、60min=T、0.2=y 、0.15=

37、、x2= 、m291= C vvvv 16 78m/min468 . 0 2 . 05 . 160 219 2 . 015 . 0 2 . 0 v 301r/min 82 7810001000 d v n ，確定。、1-C620、305r/min=n 加工位置切削用量，這些位置與孔的粗鏜要求是一87mm、81mm、95mm68mm 致的，的轉(zhuǎn)速,從而選定車床為的轉(zhuǎn)速，的94mm226r/min 1000 d v n r/min 23089mm 轉(zhuǎn)速in。mr d v n/241 1000 確定粗鏜的基本時間。確定鏜刀的主偏角82mm 0 45 r （3-12） 123 i llll Ti fn

38、 式中，.,i=.,n=.，f=，l ，l.=，ll=1r/s176mm/r0200mm4mm53mm64 321 =58s 123 i llll Ti fn 孔與 68mm 的機(jī)加工要求一致，所以：87mm、81mm、95mm 孔， =21s18mm=、 95mml 123 i llll Ti fn 孔， =19s16mm=、 81mml 123 i llll Ti fn 孔， =14s11mm=、 87mml 123 i llll Ti fn 確定工序的基本時間：296s=13+19+21+58+33+19+18+20+47+48= T=T 5 1 jij i 2.7.2 半精加工工序的切

39、削用量及其基本時間的確定 切削用量確定 本步驟為半精加工過程，要求所知與上文的工藝設(shè)計一致。 17 1、半精車的背吃刀量 粗車的余量為，顯而易見，是單邊， 117mm p a mm1.4 p a ， 合金刀，并且可轉(zhuǎn)位車刀，其基本物理性質(zhì)如形狀等和粗車刀是一致0.7mm= p a15YT 的，車刀幾何形狀為前角，后角，負(fù)偏角=5，刃傾角，12 890 r k r k0 s 。0.5mm 本步驟的進(jìn)給量 查詢得，根據(jù)，選擇。1620C0.3mm/r 本步驟根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計經(jīng)驗，無需進(jìn)行進(jìn)給強(qiáng)度校驗。 選擇車刀的加工磨損標(biāo)準(zhǔn)，為后刀面設(shè)定值，疲勞度。mm0.430minT V 切削：根據(jù)相關(guān)設(shè)計手冊，

40、因為本次設(shè)計采用的是 YT15 硬質(zhì)合金車刀，在生產(chǎn)時， ，材料鋼： 、，速度是。pa700-600M b p amm1.4frmm/0.38min/156mv 切削速度的修正系數(shù)：，其余修正系數(shù)為 1，故0.81 kvv K1.15 Tv K 145.3m/min1.150.81156v 338r/min 1000 d v n 根據(jù) C620-1 型號的轉(zhuǎn)動速率，推出，真實生產(chǎn)時的速度時r/s 6.17370r/min n ，根據(jù)經(jīng)驗，無需對其校核計算。 2.7m/sv 最后決定切削用量。159m/min= v370r/min,=n 、0.3mm/r=f 、0.7mm= p 2、選取兩圓端面

41、的切削用量，選擇圓的加工刀具來加101mm、106.5mm117mm 工他們，背吃刀量，端面吃刀量。101mm、106.5mm0.5mm p a1.3mm p a 進(jìn)給量和端面分別是,.轉(zhuǎn)速采用相同的速度101mm、106.5mm0.3mm/r=f0.3mm/r=f 各工序的加工時間 確定半精車外圓 117mm 的基本加工時間。車外圓基本時間為 （3-13） i f llll i f L T nn j 321 1 式中，, ， =90，mm 56 l) 32( tan 1 r p k a l r k0 2 l0 3 l0.3mm/r=f 18 6.17r/sn 31s 1 i f L T n

42、j 的加工要求和的一致，則：115mm、120mm138.4mm 外圓的加工時間： 7.6s（l=12mm）120mmi f L T n j1 外圓的加工時間： 11 s（l=18mm）115mmi f L T n j1 確定半精車端面的加工時間 i f L T n j 1 式中， 321 1 2 lll dd L A 端面 , , ,，88mm= d101mm,=d 1 ) 32( tan 1 r p k a l90 r k ，則：1= 6.17r/s,= 0.3mm/r,= 、0= 、 4mm= 、2mm= 321 inflll 10.3s 1 i f L T n j B 端面，, ,，9

43、4mm= d117mm,=d 1 ) 32( tan 1 r p k a l90 r k ，則：1= 6.17r/s,= 0.3mm/r,= 、0= 、 4mm= 、2mm= 321 inflll s 17 1 i f L T n j 3、選定半精鏜的切削用量：88mm 刀具信息：YT15 硬質(zhì)合金、20mm 的鏜刀，形狀為圓，疲勞限值：T=60min。 確定背吃刀量 雙邊余量為 1mm，則=0.5mm p a p a 進(jìn)給量 ：。frmmf/ 確定車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 19 確定切削速度 v，按計算公式確定 （3-14） vv v v xym pz C vk T af 式中，=291，=2，

44、=0.15，=0.2，=60min， =0.90.80.65=0.468 v Cm v x v yT v k 則 183m/min9 . 0 1 . 0160 219 2 . 015 . 0 2 . 0 v 571.4r/min 102d v n 根據(jù)車床的轉(zhuǎn)動速度，可知，1620Csrrn/10min/600 。min/2 . 3min/192.2mrV 實際 確定半精鏜 110mm，96mm 孔的背吃刀面=0.5mm，它們跟粗鏜 102mm 孔的 p a 加工條件相同 確定半精鏜 88mm 的基本時間，確定鏜刀的主偏角 0 45 r （3-15） 123 i ll

45、ll Ti fn 式中 ，。1=i10r/s,=n0.1mm/r,=f、0= 、lmm 4、l3.5mm=l 、10mm=l 321 =17.5s 123 i llll Ti fn 孔 88mm，82mm 的加工要求和孔 102mm 的加工要求一致，則： 孔 94mm ，l=18mm， =25.5s 123 i llll Ti fn 孔 96mm ，l=16mm， =23.5s 123 i llll Ti fn 確定工序的基本時間： 122.1s23.525.517.5117.631 5 1 ji i T j T 2.7.3 齒輪加工工序 切削用量 滾齒工序，所選刀具模數(shù) m=2.25mm，9

46、0mm。加工工藝要求為1.6m，求得每 a R 20 轉(zhuǎn)刀具得，根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)表選則。1.0mm/r-0.8 a f3150Y0.83mm/r a f 所選滾刀的切削速度計算： （3-16） v xy a m v k mfT C v v v 式中， ，0.64=0.80.8=k 、-0.5= x、0.85=y 、2.5mm= 、m0.83mm/r=f 、240min= 、T364= V vvvac 則 27.9m/minv 98.5r/min 90 9 . 2710001000 d v n 根據(jù) Y3150 型號得產(chǎn)品主軸參數(shù)，。實際切削速度為1.72r/s=103r/min=n 。0.49m/

47、s=29.1m/min= v 加工時的切削功率按下式計算 （3-17） c ccccc p qpupxpypp k vzdmfC Pc 3 10 式中， 124 pc C0.9 pc y1.7 pc x-1.0 pc u0 pc q0.83mm/r,f , , , 。2.5mmm90mmd50z29.1m/minv1.2 pc k 0.37kw c P Y3150 型滾齒機(jī)的主電動機(jī)功率。因此小于，故所確定的切削用量可3kw E P c P E P 在該機(jī)床上使用?；緯r間 滾齒得加工本位時間為： （3-18）a qnf zll B ) cos ( Tj 21 式中，0.83mm/s=f 1.

48、71r/s,=i 、1=q 、50=z 、0= 、56mm= B a 3mml17.55mm) 32()( 21 hdhl s qnf zll B T a j 4611 83 . 0 11 50)355.1756( ) cos ( 21 （3-19） 21 第 3 章 機(jī)床夾具設(shè)計 3.1 機(jī)床夾具介紹 工件在加工過程中肯定是需要固定得，如果沒有完好的固定方式則工件得各項工藝 性能就會大打折扣，所以在加工過程我們需要對工件進(jìn)行固定，通常來說，形狀規(guī)則的 工件可以通過通用的夾具固定在機(jī)床上，這種固定方式往往需要經(jīng)驗的加持，很多時候 通用的夾具并不能解決問題，這時我們就需要設(shè)計專用的夾具用于生產(chǎn)，

49、但是專用夾具 也有很多缺點，比如制造復(fù)雜，只能針對一種產(chǎn)品使用，當(dāng)這種產(chǎn)品發(fā)生變更時，夾具 很可能就會報廢，所以這種專用夾具只能用在大規(guī)模生產(chǎn)時使用才具有經(jīng)濟(jì)意義，在夾 具的使用中，夾具的設(shè)計需要根據(jù)工件的定位基準(zhǔn)來進(jìn)行的，設(shè)計出的專用夾具會和工 件接觸，支撐和固定工件，同時也讓工件的定位基準(zhǔn)有存在的意義，保證了零件的精度 要求。 就目前技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床和加工中心的大規(guī)模使用，促使了夾具的變革，小批量的 生產(chǎn)目前已經(jīng)趨近于大規(guī)模生產(chǎn)的效能了。 由上文可得，夾具應(yīng)符合以下條件： （1）能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期 （2）能裝夾一組相似性特征的工件 （3）適用于精密加工的高精

50、度的機(jī)床 （4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù) （5）采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率 3.2 夾具的分類 1）通用夾具 因為很多形狀規(guī)則的產(chǎn)品的夾具是可以公用的，所以在長期的機(jī)械生產(chǎn)中，誕生了很 多被標(biāo)準(zhǔn)化的夾具，這些夾具很多部分是活動的，可以調(diào)節(jié)的，它可以很好的適應(yīng)各種 形狀不過分奇怪的零件，這類夾具的誕生大大的降低了生產(chǎn)成本，使得小批量生產(chǎn)成為 可能。 2）專用夾具 很多時候，通用夾具并不能解決所有問題，專用夾具便應(yīng)運而生，顧名思義，它是專 門為一種產(chǎn)品打造的夾具，結(jié)構(gòu)比較固定，操作起來也很迅速便捷，也很省時省力，但 22 是其設(shè)計困難，成本高，未到壽命報廢

51、率高，所有也存在著較大的使用局限性。 3）通用可調(diào)夾具和成組夾具 顧名思義，它是一種可以調(diào)節(jié)的夾具，部分裝置甚至說可以更換，可以更加的通用的安 裝工件，適用范圍更為廣闊，但是其使用可能會造成定位誤差偏大。 4）組合夾具 組合夾具的使用是對零件的加工要求更高的一種使用方式，通用性更強(qiáng)，非常靈活，且 精度也可以保證，它是由實現(xiàn)做好的標(biāo)準(zhǔn)件來組裝成夾具，類似于小時候的積木的使用， 很適合小批量的生產(chǎn)各種零件。 按使用分類 這種分類很好理解，就是按照使用的地方進(jìn)行分類，車、銑、鉆等等工藝為名稱命名夾 具。 按夾緊分類 由產(chǎn)生夾緊力的機(jī)械結(jié)構(gòu)的區(qū)別，可分為：手動、氣動、液壓夾具等。 3.3機(jī)床夾具的定位

52、及夾緊 1、定位元件 用來固定工件的第一接觸物，是固定基準(zhǔn)的原件，保證加工時的精度。 2、夾緊裝置 為了固定工件，必然要夾緊工件，夾緊裝置就是起到這個作用的。 3、對刀、引導(dǎo)元件或裝置 加工時，工件相對于刀具的位置也是很重要的保證參數(shù)，這類原件就是用來保證這個 參數(shù)的，對刀塊的作用就是確保刀具的使用是正常的，保證零件的精度不被影響。 4、連接元件 這種元件是用在和機(jī)床相連接的，保證夾具的固定。 5、夾具體 這種夾具體是一個聯(lián)合的整體，它將整個夾具連接成一個整體。 6、其它元件及裝置 這類就是其他的輔助性裝置，根據(jù)需要添加。 上面寫的這 6 種裝置是機(jī)床夾具的必要組成，夾具要想正常工作，則必須

53、6 種裝置都齊 全且正常工作，他們是加工精度保證的基礎(chǔ)，是確定產(chǎn)品工藝性的重要決定因素。 3.4 工件的裝夾方式 23 在機(jī)床上的固定方式有下面幾種： 直接找正法 直接根據(jù)基準(zhǔn)來確定工件的位置。 直接找正法的定位精度和工作效率，取決于被找工件表面的精度、找正方法和所用 工具及工人的技術(shù)水平。此法一般多用于單件小批生產(chǎn)和精度要求特別高的場合。i 劃線找正法 在機(jī)床上按毛坯或工件上所劃線找正工件，使工件獲得正確位置的方法。 此法因為受到劃線精度的限制，定位精度比較低，多用于單件小批量生產(chǎn)、毛坯精 度較低以及大型零件等不使用夾具的粗加工中。ii 用夾具裝夾 即通過夾具上的定位元件使工件相對于刀具及機(jī)

54、床獲得正確位置的方法。 此法使工件定位迅速方便，定位精度較高，廣泛用于成批和大量生產(chǎn)。 提到的裝夾方式有如下 3 個特征： （1）定位基準(zhǔn)決定了工件的定位標(biāo)準(zhǔn)，而夾具上的定位原件是實現(xiàn)定位的裝置，它 和基準(zhǔn)配合共同決定工件的方向和位置。 （2）由于夾具在機(jī)床上的位置已經(jīng)固定好，只要工件和夾具相對位置正確，則工件 和機(jī)床相對位置也不會出現(xiàn)問題。 （3）加工面和刀具的位置也很關(guān)鍵，對刀裝置就是起這個作用的。 3.5 基準(zhǔn)及其分類 基準(zhǔn)在生產(chǎn)中的地位極為重要，所以在機(jī)加工生產(chǎn)中，不可避免的就要涉及刀基準(zhǔn) 的講解，基準(zhǔn)不明確，零件的表面位置就無法有效的得到確定，也無法保證精度和尺寸。 基準(zhǔn)的分類是根據(jù)

55、基準(zhǔn)產(chǎn)生的目的性，用于實現(xiàn)生產(chǎn)目的的是為工藝基準(zhǔn)，在設(shè)計 是定下來的用于確定各個幾何特征相對位置的設(shè)計基準(zhǔn)。 設(shè)計基準(zhǔn) 設(shè)計零件圖時，參考的坐標(biāo)基準(zhǔn)為設(shè)計基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn) 在具體生產(chǎn)過程中用到的實現(xiàn)生產(chǎn)的基準(zhǔn)我們稱為工藝基準(zhǔn)，工藝基準(zhǔn)也是有分類 的，時根據(jù)具體用途來分的。 （1）裝配基準(zhǔn) 24 （2）產(chǎn)品在裝配時，互相位置關(guān)系需要一個基準(zhǔn)來衡量，這個基準(zhǔn)就是裝配基準(zhǔn)了。 （3）測量基準(zhǔn) 在檢驗時有時需要新的基準(zhǔn)去檢測零件尺寸是否合格，這個新基準(zhǔn)就是測量基準(zhǔn) （4）工序基準(zhǔn) 用來確定工件被加工后的尺寸的基準(zhǔn)時工序基準(zhǔn) （5）定位基準(zhǔn) 用來定位工件的基準(zhǔn)。 3.6 工件的定位 工件定位的基本原理

56、工件的位置在加工時，必須對于機(jī)床和刀具的位置都要恰好，都要精準(zhǔn)定位，這個 步驟是非常重要的，它必須要有合理的設(shè)計的，四塊組成部分的相對位置都是要完全確 定固定好的，那么顯而易見，這個原理在實現(xiàn)過程中的重要部分就是保證加工的順利進(jìn) 行，工件的定位就是非常非常重要的部分了。 六點定位原則 任何工件在無限制的情況下都是有六個自由度的，而通過合理的布置 6 個支撐點可 以使得零件的 6 個自由度完全被固定，這樣的話零件就被完全固定了，這種通過 6 個點來固定零件的方式，我們稱之為：“6 點定位原則” 。 工件定位中可能出現(xiàn)的集中情況 完全定位 6 個自由度完全確定即為完全定位。 不完全定位 根據(jù)需求，

57、6 個自由度不能被全部約束，則零件處于不完全定位狀態(tài) 欠定位 這種定位狀態(tài)是不被允許的，本應(yīng)被約束的自由度，而沒有被約束則稱為欠約束 過定位 這種情況也是一種不被允許的狀態(tài)，一個自由度被約束了兩次，這種情況會導(dǎo)致運動沖 突。 為了消除這種定位產(chǎn)生的干涉問題，一般提供下面兩個方案以供根據(jù)情況選擇： 25 1、提高基準(zhǔn)和元件之間的位置精度。 2、改變結(jié)構(gòu)讓其中一個定位點失去作用，消除多余的約束。 3.7 常見定位方式及定位元件 因受加工要求以及外力等影響作用，定位元件和它們的布置方式主要便是由加工要 求等因素所決定。 、工件及平面定位 1主要支承 主要支承用來限制工件的自由度，起定位作用 固定支承 可調(diào)支承 自位支承 輔助支承 提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性 螺旋式輔助支承 自位式輔助支承 推引式輔助支承 液壓鎖緊的輔助支承 2）工件以圓柱空定位 （1）圓柱銷 （2）圓錐銷 （3）圓柱心軸 3）工件以外圓柱面定位 （1）在 V 形塊中定位 （2）在圓孔中定位 （3）在半圓孔和圓錐孔中定位 3.8 工件的夾緊 對于機(jī)加工過程，定位、夾緊兩種過程互相決定，互相影響。定位是確定位置，為夾 緊就需要在定位后幫助工件完成在該位置的固定，從而不會因為外力而改變位置，而夾 緊需要定位為其提供正確的位置。 ）