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摘 要
此畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是“汽車(chē)主動(dòng)傘齒輪”的工藝工裝設(shè)計(jì)。其中介紹了主動(dòng)傘齒輪從毛坯變成成品的一個(gè)完整的機(jī)械加工過(guò)程，此書(shū)包含了機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)，專(zhuān)用刀具設(shè)計(jì)，專(zhuān)用量具設(shè)計(jì)四章主要內(nèi)容。
第一章介紹了此零件的工藝分析，加工類(lèi)型，選定毛坯并且制定了加工工藝。
第二章為此設(shè)計(jì)書(shū)的重點(diǎn)章節(jié)，本書(shū)以?xún)商讓?zhuān)用夾具為例，詳細(xì)的闡述了典型工序中的專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程。其中包括了夾具功能簡(jiǎn)圖和工作原理，夾具的定位方案設(shè)計(jì)（定位方式、元件等），夾具的定位誤差分析，切削力及夾緊力的計(jì)算，夾具的夾緊裝置或機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，夾具動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)此章的閱讀，可以詳細(xì)了解夾具的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程，并且可以當(dāng)作典型例子去應(yīng)用到其他零件的機(jī)械加工工藝中的夾具設(shè)計(jì)。
第三章為專(zhuān)用道具設(shè)計(jì)，第四章為專(zhuān)用量具設(shè)計(jì)，其中有詳細(xì)步驟及公式，多可以借鑒此章進(jìn)行設(shè)計(jì)。
通過(guò)對(duì)此書(shū)的閱讀，可以獨(dú)立完成汽車(chē)傘齒輪的工藝工裝設(shè)計(jì)，可以說(shuō)此書(shū)是汽車(chē)主動(dòng)傘齒輪工藝工裝設(shè)計(jì)的專(zhuān)用機(jī)械加工手冊(cè)
關(guān)鍵詞：汽車(chē)；傘齒輪；夾具；刀具；量具
Abstract
This graduation project topic is the design of “the automobile driving bevel gear” craft work clothes. Introduced a completed machine-finishing process that the driving bevel gear turns the end product from the semifinished materials. This book contained four chapter of primary coverages that is the machine-finishing technological process formulation, the unit clamp design, the special-purpose cutting tool design, the special-purpose measuring instrument designs.
First chapter introduced this components craft analysis, the processing type, the designation semifinished materials and formulat the processing craft.
The second chapter is the key chapter of this book.This book take two grip designs s as an example.It expound detailed design two grips in a model of a production processes.It contains the photo of the grip function , design a way for locating the grip(a way for locating, element and so on).,the positioning error analysis of the fixrture, the calculation of cutting force and the clamping force , the clamping device or mechanism design of fixtures, the power plant design of Fixture. Through reading this chapter, you can learn more about the fixture design methods and processes, and can act as a typical example to apply to design other parts of the machining process in the fixture design field.
Chapter III as props for the design, chapter IV for measuring tool for the design, including the detailed steps and formula, most of the design can be draw on this chapter.
Through reading this book, you can complete an independent automotive bevel gear technology tooling design, the book is the vehicle that can take the initiative to bevel gear technology Equipment designed for manual machining.
Keyword: Automobile; bevel gear; fixture; knife tool; Measuring Tool
IV
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………………………….………..Ⅰ
Abstract………………………………………………………………………………………………….…….Ⅱ
目錄……………………………………………………………………………………………………….………Ⅲ
緒論………………………………………………………………………………………………………………..1
1.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………………………1
1.1零件分析…………………………………………………………………………………………..…..1
1.1.1零件的作用………………………………………………………………………….….……1
1.1.2零件工藝分析………………………………………………………………………..……..1
1.2確定毛坯、畫(huà)毛坯圖………………………………………………………………….….……..1
1.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………….….……4
1.3.1定位基準(zhǔn)的選擇………………………………………………………………….…….….4
1.3.2制定工藝路線…………………………………………………………………………….…5
1.3.3選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具………………………………………….…7
1.3.4確定主要表面的加工余量和工序尺………………………………………….…8
1.3.5加工工序設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………..8
2.工藝裝備設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………………………18
2.1夾具設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………………………..18
2.1.1鉆2-5孔夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………………………..18
2.1.2車(chē)面錐夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………….23
2.2專(zhuān)用刀具設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………………26
2.3專(zhuān)用量具設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………………29
2.3.1量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式…………………………………………………29
2.3.2卡規(guī)的工作面尺寸及公差的確定………………………………31
2.3.3卡規(guī)其它技術(shù)要求的確定………………………………………32
結(jié)論………………………………………………………………………………………………………………….33
致謝…………………………………………………………………………………………………………………34
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………………………….35
附錄A.1…………………………………………………………………………………………………………..36
附錄A.2………………………………………………………………………………………………….…..…..45
附錄B.1…………………………………………………………………………………………………….……..40
附錄B.2…………………………………………………………………………………………………….……..48
緒論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié),也是學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)是為了進(jìn)一步檢驗(yàn)學(xué)生在學(xué)校期間的學(xué)習(xí)情況，也是在學(xué)生走向工作崗位之前的一次大的實(shí)踐演習(xí)，重在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)理論知識(shí)的能力，獨(dú)立解決一般機(jī)械類(lèi)技術(shù)問(wèn)題的能力，以及樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。經(jīng)過(guò)將近歷時(shí)一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了自己大學(xué)四年所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并且拓展了知識(shí)面，學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的知識(shí)，還從中掌握了一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中的技巧，在運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)與動(dòng)手設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合的過(guò)程中，提高了自己的設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐能力，而且初步形成了自己的設(shè)計(jì)理念。
本論文設(shè)計(jì)中包括主動(dòng)傘齒輪的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和工藝裝備設(shè)計(jì)及其加工過(guò)程中的刀具和量具設(shè)計(jì)（由于時(shí)間關(guān)系和能力，只設(shè)計(jì)了木以典型工序中的刀具和量具）等。在設(shè)計(jì)時(shí)，主要以汽車(chē)主動(dòng)傘齒輪的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和工藝裝備設(shè)計(jì)這兩大部分為重點(diǎn)。此書(shū)中具體闡述了其工藝路線，并設(shè)計(jì)了一套與之相配套的專(zhuān)用刀具和量具（只是某一典型工序的刀具與量具），還設(shè)計(jì)了其中典型加工工序中所需要的兩套夾具。此次設(shè)計(jì)，本著力求使所設(shè)計(jì)的工件實(shí)際、實(shí)用的原則來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量是設(shè)計(jì)內(nèi)容向?qū)嶋H加工靠攏，使設(shè)計(jì)更具科學(xué)性，更具合理性，其中所用的很多公式與參數(shù)均查閱于工廠一線的工具用書(shū)以及機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)手冊(cè)。通過(guò)此次系統(tǒng)的動(dòng)手設(shè)計(jì)，本人已初步掌握了一般零件的工藝路線的擬訂，并掌握了設(shè)計(jì)一般夾具、刀具和量具的設(shè)計(jì)方法，可以說(shuō)對(duì)整個(gè)機(jī)械加工過(guò)程在自己的知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。
在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了趙麗巍偉老師的悉心指導(dǎo)與幫助以及同組同學(xué)對(duì)我的設(shè)計(jì)也提出了許多寶貴的意見(jiàn)和建議，在此，對(duì)趙老師的指導(dǎo)以及同學(xué)們的幫助表示衷心的感謝。
由于自我水平有限，且此次設(shè)計(jì)涉及面廣，內(nèi)容覆蓋面廣，時(shí)間倉(cāng)促，其中一定會(huì)有這樣那樣的錯(cuò)誤和不足，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正和諒解。
１ 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（汽車(chē)主動(dòng)傘齒輪）
1.1 零件分析
1.1.1 零件的作用
該零件是汽車(chē)各種結(jié)構(gòu)中一個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的主傳動(dòng)零件，且為主動(dòng)件，為主動(dòng)傘齒輪。該主動(dòng)傘齒輪與從動(dòng)螺旋傘齒輪相配合，兩個(gè)齒輪的軸線互相垂直，從而實(shí)現(xiàn)了力、轉(zhuǎn)矩、速度、傳動(dòng)比的傳動(dòng)，多用于高速，大功率機(jī)械裝置的傳動(dòng)，由于是已逐漸接觸的方式傳動(dòng)，因此比較安靜，有較大的強(qiáng)度。該零件為傘齒輪且為主動(dòng)輪，在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中的作用至關(guān)重要，故其加工要求、加工精度、形位精度等要求都比較高。具體要求參照零件圖。
1.1.2零件工藝分析
由零件圖知，零件的材料為20CrMnTi。分析零件可知，該零件是主動(dòng)傘齒輪，在傳動(dòng)中要求有較高的精度，傳動(dòng)時(shí)有較好的耐磨性，且輪齒根部具有較高的韌性和沖擊性。型號(hào)為20CrMnTi的合金鋼能滿足這些要求，故選用該型號(hào)的鋼。該零件上的主要加工面為外圓錐面、 ?、?48±0.008、滾壓螺紋、 滾花鍵、鉆2-?5孔、銑齒輪等。該齒輪與從動(dòng)輪相配合傳動(dòng)力、速度和轉(zhuǎn)矩，故齒面的加工精度要求較高；外圓錐面和?48面是與其它零件之間的接觸平面，直接影響該零件與其它工件之間的接觸精度；花鍵是用于聯(lián)接的表面，在加工時(shí)，應(yīng)有較高的精度以及強(qiáng)度要求；由于?5兩孔相互垂直，鉆孔時(shí)應(yīng)保證兩孔的形位精度要求。
參考各工藝標(biāo)準(zhǔn)及切削手冊(cè)的各種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度，及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。
1.2 確定毛坯、畫(huà)毛坯圖
根據(jù)材料及零件的機(jī)械性能確定毛坯的加工方法為鍛造。
由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000—10000件/年，零件的重量約為9㎏，查表知零件的生產(chǎn)類(lèi)型為大量生產(chǎn)（《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第1卷表5.2-1）
用查表法，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第1卷表3.2-1～3.2-8，查外圓柱表面加工余量及偏差：
表1.1 外圓柱表面加工余量及偏差
基本尺寸
粗加工余量
精加工直徑余量
偏差
?65
2.3
0.2
-0.30～-0.45
?48
2.3
0.2
-0.25～-0.39
?45
2.0
0.2
-0.25～-0.39
?27
2.0
0.3
-0.21～-0.33
端面
1.5
1
單位：mm
確定鍛件公差和機(jī)械加工余量的主要因素：
（1）鍛件重量 根據(jù)鍛件圖的基本尺寸進(jìn)行計(jì)算，并以次數(shù)據(jù)查表確定公差和余量。該零件的重量約為9Kg。
（2）復(fù)雜系數(shù)S 由公式
[1]
S=W鍛件W外廓包容件 (1.1)
式中
W鍛件------鍛件重量
W外廓包容鍛件------相應(yīng)鍛件外廓包容件的重量
鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)分為4級(jí)：簡(jiǎn)單（﹥0.63～1），一般(﹥0.32～0.63),較復(fù)雜（﹥0.16～0.32），復(fù)雜（≤0.16）。該鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)選一般。
（3）分模線形狀 分模線分為兩類(lèi)：平直分模線和對(duì)稱(chēng)彎曲分模線；此毛坯件外廓為不對(duì)稱(chēng)彎曲分模線。
（4）鍛件材質(zhì)系數(shù) 分為和兩級(jí)
：鋼的最高含碳量小于0.65％的碳鋼或合金元素的最高總含量小于3.0％的合金鋼。
：鋼的最高含碳量大于或等于0.65％的碳鋼或合金元素的最高總含量大于或等于 3.0％的合金鋼。
該鍛件的合金元素分別為Cr、Mn、Ti,它們的最高總含量小于3.0％，故材質(zhì)系數(shù)為。
（5）零件的加工表面粗糙度 零件的加工表面粗糙度是確定鍛件加工余量的重要依據(jù)。當(dāng)加工表面的粗糙度Ra＜1.6um時(shí)，其余量要適當(dāng)加大。
根據(jù)以上影響機(jī)械加工余量的各因素，包括鍛件重量、加工精度、鍛件復(fù)雜系數(shù)及工件尺寸，查表（《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第1卷表3.1-56）得模鍛的單邊余量為2.5mm，孔徑的單邊余量為3mm。由此可畫(huà)出零件汽車(chē)主動(dòng)傘齒輪的毛坯圖，如下圖所示：
圖1.1 傘齒輪毛坯圖
1.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.3.1定位基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇
在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，要考慮到以下幾點(diǎn)要求：第一，在保證各個(gè)加工表面均有加工余量的前提下，使重要的加工表面的加工余量均勻；第二，保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，應(yīng)以不加工表面為粗基準(zhǔn)；第三，選擇粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。該鍛件為軸類(lèi)零件，在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，優(yōu)先考慮了第一個(gè)要求，因此選了鍛件的小端面為粗基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇
選擇精基準(zhǔn)須滿足以下要求：第一，用工序基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差；第二，當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)可以方便地加工其它各表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，以減少工序設(shè)計(jì)的費(fèi)用，提高生產(chǎn)率，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差；第三，為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循自為基準(zhǔn)的原則；第四，當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面自身為精基準(zhǔn)，即“自為基準(zhǔn)”的原則?；诘谝?、第二兩個(gè)原則，選擇以鍛件的小端面為粗基準(zhǔn)，加工鍛件的大端面即傘齒輪的大端面，再以此大端面為精基準(zhǔn)。
1.3.2制定工藝路線
分析零件圖，依據(jù)各個(gè)所要加工面的尺寸要求、加工精度、形位精度及配合關(guān)系和技術(shù)要求，現(xiàn)提出以下兩種工藝路線方案：
表1.2 工藝規(guī)程方案一
工序號(hào)
工序內(nèi)容
1
銑軸兩端面和鉆中心孔
2
粗車(chē)外圓錐面， 65外圓，50外圓，47外圓等
3
精車(chē)外圓錐面， 65外圓，50外圓，47外圓等
4
車(chē)面錐
5
滾花鍵
6
粗磨65外圓
7
粗磨花鍵外圓
8
粗磨65外圓
9
鉆孔2-5孔
10
到角1*
11
在 27外圓上滾壓螺紋M27×1.5-6h
12
清除鐵屑
13
中間檢查，，
14
粗銑齒輪
15
精銑齒輪凸面
16
精銑齒輪凹面
17
將大齒輪大端面口修成1.5×的倒角
18
清洗毛刺
19
中間檢查
20
熱處理
21
精磨65外圓和傘齒輪背平面
22
精磨花鍵外圓
23
精磨50外圓及其端面
24
校正螺紋
25
最終檢查
表1.3 工藝規(guī)程方案二
1
模鍛
2
時(shí)效處理
3
粗車(chē)外圓錐面， 65外圓，50外圓，47外圓等
4
精車(chē)外圓錐面， 65外圓，50外圓，47外圓等
5
車(chē)面錐，49.5外圓，132外圓
6
粗磨選用錐齒輪銑齒機(jī)床，刀具為9″，花鍵外圓，50外圓
7
滾花鍵
8
27外圓上滾壓螺紋M27×1.5-6h
9
鉆孔2-5孔
10
精磨65外圓，齒輪背平面，
11
精磨花鍵外圓
12
精磨50外圓及其端面
13
粗銑齒輪
14
精銑齒輪
15
去毛刺
16
校正螺紋
17
熱處理
18
最終檢驗(yàn)
方案分析 方案二的工序在排列時(shí)雖遵循了“工序集中”的原則，在一定程序上減少了工序。但過(guò)多的工序集中，難以保證加工精度。另一方面，考慮到該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是大量生產(chǎn)，須保證生產(chǎn)效率。在方案一中，雖然工序比較分散，但由于每一工序的加工內(nèi)容較少，便于流水線作業(yè)，以提高效率，降低成本。另外，方案二的熱處理 工序也不合理，該工序精磨前、粗銑后。這樣不像方案二那樣，若將熱處理工序放在最后，這時(shí)齒輪的表面強(qiáng)度、硬度、剛度均有所提高，再加工齒輪比較困難，花費(fèi)工時(shí)較大，工作效率降低，生產(chǎn)成本增大。綜合以上分析，選擇方案一是比較合理的。
1.3.3 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具
該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000～10000件/年。除卻休息日，一年中的工作時(shí)間約為200天。若全年的最大生產(chǎn)量為10000件，那么一天的產(chǎn)量是 10000/200=50件。由此知道加工設(shè)備不需要專(zhuān)用機(jī)床，用通用機(jī)床即可。工件在各機(jī)床上的裝卸及在各機(jī)床間的傳遞均由人工完成。
下面分析各主要工序中所用的加工設(shè)備及刀具、夾具、量具。
銑兩端面和鉆中心孔： 這是該工件的第一個(gè)工序。首先以小端面為粗基準(zhǔn)銑大端面，之后把該大端面作為以后相關(guān)工序的精基準(zhǔn)。這一工序很關(guān)鍵，涉及到后面相關(guān)工序的加工精度和形位精度等技術(shù)要求。因此，銑兩端面和鉆中心孔就合并在了一個(gè)工序中，這也反映了“工序集中”的原則。機(jī)床選用ZBT8216，根據(jù)《金屬切削手冊(cè)》表6-7選擇三面刃銑刀，鉆具為中心鉆，夾具為V型塊，量具為卡規(guī)。
車(chē)外圓錐面和65等外圓 ： 工件為軸類(lèi)零件，且為階梯軸（除去傘齒輪）。65若選用普通車(chē)床，在車(chē)各外圓時(shí)切削量須不斷調(diào)整，即浪費(fèi)工時(shí)有難以保證加工精度，故選用仿形車(chē)床CE7120。夾緊方式采用雙頂尖夾緊，刀具為機(jī)夾車(chē)刀，量具為專(zhuān)用卡規(guī)、樣板。
滾花鍵： 參考《金屬切削手冊(cè)》第二卷表18.3-7和18.3-8，選用半自動(dòng)萬(wàn)能花鍵軸銑床YB6212，刀具為漸開(kāi)線花鍵滾刀，用雙頂尖夾緊，量具為漸開(kāi)線花鍵環(huán)規(guī)。
粗磨65外圓： 這是普通的磨削加工，磨床采用端面外圓磨床M120W,夾緊方式采用雙頂尖夾緊，磨削工具即為砂輪，量具為卡規(guī)和百分尺。
鉆5孔： 選用臺(tái)鉆Z4006A鉆床，鉆頭選擇直徑為5mm的5麻花鉆，夾具為鉆床專(zhuān)業(yè)夾具。在鉆削時(shí)要隨時(shí)去毛刺清除鐵屑，以避孔所在的軸外圓表面劃傷，保證表面粗糙度。
滾壓螺紋M27×1.5-6h： 選用滾絲機(jī)床YG3603,切削工具為滾絲輪，采用V型塊夾緊，量具為螺紋環(huán)規(guī)。滾壓螺紋相比于切削加工具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）材料利用率高；（2）螺紋表面能獲得較細(xì)的表面粗糙度；（3）螺紋強(qiáng)度和表面硬度均有所提高；（4）用滾壓加工工藝，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，經(jīng)濟(jì)效益好。此些優(yōu)點(diǎn)正好符合此零件的加工，所以選擇液壓螺紋。
粗銑齒輪： 選用錐齒輪銑齒機(jī)床，刀具為9″左刃雙向粗切刀片，夾具為銑床專(zhuān)用夾具，量規(guī)為齒輪卡規(guī)。
精銑齒輪： 選用錐齒輪銑齒機(jī)床，刀具為9″單向內(nèi)切刀片，量規(guī)為齒輪卡規(guī)。
粗磨外圓、端面： 同粗磨時(shí)一樣，采用端面磨床M120W，采用雙頂尖夾緊，磨削工具為砂輪，量具為卡規(guī)和百分尺。
最終檢查： 檢查加工精度，形位精度。
1.3.4 確定主要表面的加工余量和工序尺寸
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第一卷表3.2-2～3.2-48確定各主要工序的加工余量及偏差；由表4.1-9～4.1-29確定各主要工序的經(jīng)濟(jì)精度；由表4.2-4確定各種加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度。
工序之粗車(chē)65外圓： 加工余量2Z=2.3mm,公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為12.5um。
工序之精車(chē)65外圓： 加工余量2Z=1.5mm,公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度為6.3um。
工序之滾花鍵： 加工余量2Z=0.8mm,表面粗糙度為3.2um。
工序之粗磨65外圓： 加工余量2Z=0.50m,表面粗糙度為1.6um，精度等級(jí)是2（GB197-63）。
工序之鉆孔5： 直接用5麻花鉆一次加工完成,公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為6.3um。
工序之精銑齒面： 齒厚余量0.93mm，表面粗糙度為1.6um。
工序之精磨48外圓： 加工余量2Z=0.01mm,表面粗糙度為0.8um。
工序之磨軸端面： 加工余量為Z=2.3mm,公差等級(jí)為IT11，表面粗糙度為3.2um。
1.3.5 加工工序設(shè)計(jì)
（1）粗銑大端面
1)選擇刀具 銑刀直徑的大小直接影響切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意選取。該工序是端面銑，因此根據(jù)切削寬度來(lái)選取刀具直徑。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1（在該工序中，所用公式和數(shù)據(jù)如不特殊說(shuō)明均來(lái)自《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》），該工件的〈90㎜，選取刀具直徑=100㎜。工件為合金鋼20CrMnTi，因此刀具采用YT15硬質(zhì)合金端銑刀，故齒數(shù)Z=5（表3.15）。
2)選擇切削用量
①確定切削深度 由于加工余量為2.3㎜，可一次走刀完成，那么
=2.3㎜
②確定每齒進(jìn)給量 根據(jù)ZBT8216型銑床說(shuō)明書(shū)，其主軸電動(dòng)機(jī)功率為7.5Kw,選工藝系統(tǒng)剛度為中等，根據(jù)表3.3，=0.08～0.15㎜/z，選取
=0.10㎜/z
③選取銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命T 根據(jù)表3.7，銑刀刀后面最大磨損量為1.2㎜。根據(jù)表3.8，確定刀具壽命
T=180min
④確定切削速度和每分鐘進(jìn)給量
根據(jù)表3.15，當(dāng)=100㎜，=2.5㎜，=0.10㎜/z時(shí)，=212m/min,=706r/min,=248㎜/min。
各修正系數(shù)為：
===1.27
===0.65
===1.0
故
==212×1.27×0.65×1.0 =175m/min
n==706×1.27×0.65×1.0=582r/min
==248×1.27×0.65×1.0=205㎜/min
根據(jù)ZBT8216型銑床技術(shù)參數(shù)，選擇n=520r/min, =220mm/min。因此，實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為
vc=πd0nc1000[5]=182m/min (1.2)
f x=vfcn?z[5]=220520×5=0.08mm/z (1.3)
⑤檢驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)表3.23，已知20CrMnTi的HBS=156～159，抗拉強(qiáng)度為540M,故M/HBS=560/160,=2.5㎜,〈90㎜時(shí)，
=3.1Kw
根據(jù)ZBT8216型銑床技術(shù)參數(shù)，主電動(dòng)機(jī)的總功率為=7.5kw。因，所以確定的切削用量可以采用，即=2.5㎜，n=520r/min，=182m/min, =0.08㎜/z, =220mm/min。
3）計(jì)算基本工時(shí)
tm=LVf[5] （1.4）
式中，L=l+y+,l=90㎜。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.26，查得入切量和超切量y+=30㎜，那么L=90+30=120㎜，故
=120/220=0.55min
（2）粗車(chē)65外圓
1） 選擇刀具 選刀桿尺寸B×H=16㎜×25㎜
2） 選擇切削用量
①確定背吃刀量 前面經(jīng)查表知毛坯的單邊余量為2.5㎜,在這里取粗車(chē)加工余量為2㎜，可以一次走刀完成，故
=（70-60）/2=2㎜
②確定進(jìn)給量f 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4（在該工序中，所用公式和數(shù)據(jù)如不特殊說(shuō)明均來(lái)自《切削用量簡(jiǎn)簡(jiǎn)明手冊(cè)》），在粗車(chē)時(shí)，當(dāng)?shù)稐U尺寸B×H=16㎜×25㎜，=2㎜，及工件直徑為70㎜時(shí)，f=0.5～0.9,這里選
f=0.6㎜/r
③選擇車(chē)刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命T 根據(jù)表1.9，車(chē)刀后刀面最大磨損量取為1㎜，那么車(chē)刀壽命
T=60min
④確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式算出，也可直接有表中查出。由表1.10，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車(chē)刀加工抗拉強(qiáng)度=540鋼料（該工件材料為20CrMnTi,抗拉強(qiáng)度為0.54G）,進(jìn)給量為f=0.6㎜/r，切削深度為=2㎜時(shí)，切削速度為=138m/min。
由表1.28查得切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，故
==138×1.0×1.0×0.8×1.0=110M/min
[5] （1.5）
根據(jù)CE7120車(chē)床的技術(shù)參數(shù)，選擇
=510r/min
這實(shí)際切削速度為
（1.6）
⑤檢驗(yàn)機(jī)床功率
切削功率由公式計(jì)算 =（由《金屬切削簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.29）。有表1.19，當(dāng)=540M，=2㎜，f=0.6㎜/r,=112m/min時(shí)，主切削力=1200N。切削力的修整系數(shù)=0.94，=1.0（由表1.28），所以 =1200×0.94×1=1128N。故 [5]
（1.7）
根據(jù)CE7120車(chē)床的技術(shù)參數(shù)，主電動(dòng)機(jī)最大功率=17Kw或22Kw。因?yàn)椤矗运x的切削用量可CE7120機(jī)車(chē)上進(jìn)行。
3） 計(jì)算基本工 [5]
（1.8）
式中L=l+y+,l=48㎜,根據(jù)表1.26，車(chē)削時(shí)入切量及超切量y+=2.7㎜，則L=48+2.7=50.7㎜。故 [5]
（3）滾花鍵加工
1）選擇刀具 零件上的花鍵為漸開(kāi)線花鍵，根據(jù)零件圖要求，參照《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第二卷第十八章之3.1節(jié)漸開(kāi)線花鍵的規(guī)格尺寸及結(jié)構(gòu)，選用壓力角為，模數(shù)為8的型漸開(kāi)線花鍵滾刀，其外徑=112㎜，孔徑D=40㎜，全長(zhǎng)L=112㎜。
2）選擇切削用量
①確定進(jìn)給量 因花鍵配合精度要求較高，故選為精加工。由第二卷表17.3-18選用進(jìn)給量
=1.5㎜/r
②走刀次數(shù)S（切削深度）選擇 整個(gè)加工一般不超過(guò)2～3次。因?yàn)榛ㄦI的加工精度要求比較高，故選擇走刀次數(shù)2次。
③滾刀耐用度T的選擇 由表17.3-10選擇滾刀耐用度T=240min。
④切削速度V
由表17.3-19和17.3-20，當(dāng)模數(shù)為8㎜，=1.5㎜/r時(shí)，切削速度=35m/min。各修整系數(shù)為
=1.25，=0.9，=1.0，=0.75，=1.2
故
V=[5] （1.9）
=35×1.25×0.9×1.0×0.75×1.2
=34.5m/min
⑤檢驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率可按下列公式計(jì)算
=
式中
——工件每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 ㎜/r
D——花鍵軸大徑 ㎜
將=1.5㎜/r,D=47㎜代入得
==0.038Kw
3)機(jī)動(dòng)時(shí)間的確定 滾切花鍵的機(jī)動(dòng)時(shí)間為
[5]
（1.10）
式中
——花鍵長(zhǎng)度 ㎜
——滾刀切入長(zhǎng)度 ㎜（由表18.3-19查得=22㎜）
——滾刀切出長(zhǎng)度 ㎜（一般取3㎜～5㎜）
N——鍵數(shù) （由零件圖知N=14）
——滾刀每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) r/nin
——滾刀進(jìn)給量 ㎜/r
k——滾刀頭數(shù) （取k=2）
其中，為滾刀直徑，代入數(shù)據(jù)得=101r/min
分別將各數(shù)據(jù)代入得
（4）粗磨外圓
1）磨具選擇 根據(jù)加工條件，選擇代號(hào)為P2A的雙凹面砂輪。由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第二卷（在該工序中，所用公式和數(shù)據(jù)如不特別說(shuō)明均來(lái)自該書(shū)）表13.2-18，令其外徑為100㎜，厚度為20㎜。
2）磨削用量選擇 合理選擇磨削用量，對(duì)磨削加工質(zhì)量、精度和生產(chǎn)率均有很大的影響。
① 確定砂輪速度 由公式（參見(jiàn)第二卷）
m/s （1.11）
式中
——砂輪直徑 ㎜
——砂輪速度 r/min
已查得=100㎜，令=5700r/min，將數(shù)據(jù)代入得
②工件速度 工件速度與砂輪速度有關(guān)，其速度比q=/。一般外圓直徑取為q=60～150，這里取q=120。則
==30/120=15m/min
③縱向進(jìn)給量速度 一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，縱向進(jìn)給量=（0.3～0.7）（為砂輪寬度）。在這里，=20㎜，令=0.4×20=8㎜。那么
④磨削深度 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取=0.02㎜（參見(jiàn)第二卷）。
⑤縱向磨削力 磨削力的計(jì)算沒(méi)有統(tǒng)一算法，現(xiàn)依據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式（參見(jiàn)第2卷）
（1.12）
自表13.1-4中查得系數(shù)分別為=21,=0.5,=0.9,=0.4,=0.6,=0。
將各系數(shù)代入得
4） 檢驗(yàn)機(jī)床功率 主運(yùn)動(dòng)消耗的功率為
Kw （1.13）
式中
——切向磨削力N
——砂輪速度m/s
將數(shù)據(jù)代入公式得
根據(jù)M120w型磨床的技術(shù)參數(shù)，電動(dòng)機(jī)總功率為=4.525Kw。因<，故在粗磨50外圓時(shí)所確定的磨削用量均可采用。
（5）鉆5孔
1）選擇鉆頭 選擇高速鋼鉆頭，其直徑=20㎜。
2）選擇切削用量
①確定進(jìn)給量 按加工要求確定進(jìn)給量：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（本工序中以下所用公式、參數(shù)除特別說(shuō)明外均出自此書(shū)）表2.7，當(dāng)=5㎜，鋼的強(qiáng)度=540Mpa時(shí)，f=0.14～0.18㎜/r。
由于孔的深度與直徑之比為27/5>3，故應(yīng)乘孔深系數(shù)=0.88，則
f=(0.14～0.18)×0.88=0.12～0.16mm/r,取f=0.14mm/r
②確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命T 由表2.12，當(dāng)=5㎜時(shí)，鉆頭 后刀面最大磨損量取為0.6㎜，壽命T=15min。
③確定切削速度V
由表2.14，已知工件的材料為20CrMnTi，強(qiáng)度為=540Mpa，則工件的加工性屬于6級(jí)。
由表2.13，當(dāng)加工性屬6級(jí)，f=0.14mm/r, =5㎜時(shí),=14㎜/min。
由表2.31查得切削速度的修正系數(shù)為： =0.58，=0.82，=1.0，=0.74，故
（1.15）
（1.16）
④檢驗(yàn)機(jī)床扭Mc矩及功率P
根據(jù)表2.20，當(dāng)=5㎜，f=0.14mm/r時(shí),扭矩=2.69N·M。又扭矩的修正系數(shù)為=0.88，=1.0，故
（1.17）
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第二卷表10.4-11查得功率公式為
（1.18）
把各數(shù)據(jù)代入得
根據(jù)Z4006C鉆床的技術(shù)參數(shù)，知計(jì)算所得和P均小于額定扭矩和最大功率，故所選的切削用量均可采用。
3）計(jì)算基本工時(shí)
（1.19）
式中㎜，入切量及超切量由表2.29查得=2.5㎜。故
（6）滾壓螺紋
1)選擇滾絲輪
①確定滾絲輪直徑 滾絲輪直徑越大，滾壓越平穩(wěn)，滾絲輪的壽命越長(zhǎng)，但不能超過(guò)滾絲機(jī)床允許的最大滾絲輪直徑。即
（1.20）
式中
——計(jì)算滾絲輪線數(shù)所用的直徑 ㎜
——機(jī)床允許的滾絲輪最大直徑 ㎜（參見(jiàn)表16.6-24。注：本工序計(jì)算過(guò)程中所用公式、數(shù)據(jù)除特別說(shuō)明外均來(lái)自《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第1卷）。
——被滾壓螺紋的公稱(chēng)直徑 ㎜
由表16.6-24查得本工序中滾壓螺紋時(shí)所用機(jī)床型號(hào)為Z28-80，查得=150㎜，又=27㎜，代入得。
②滾絲輪線數(shù)n的計(jì)算（取整數(shù)）
（1.21）
式中
——螺紋中徑 ㎜
將數(shù)據(jù)代入得
③滾絲輪寬度B的計(jì)算 計(jì)算公式為
（1.22）
式中
——工件螺紋最長(zhǎng)度 ㎜
C——滾輪端部倒角
P——螺距 ㎜
由表16.6-22查得C=,又=1.5㎜，代入得
2）選擇切削用量
①滾壓速度選用 工件材料為20CrMnTi，其強(qiáng)度=540Mpa，由表16.6-25查得V=40～70m/min,使V=50m/min。
②滾絲輪進(jìn)給速度f(wàn)選用 當(dāng)P=1.5㎜，=540Mpa時(shí)，由表16.6-29查得進(jìn)給速度f(wàn)=0.12㎜/r。
③滾壓時(shí)間的選用 在這里滾壓所用時(shí)間主要受滾壓螺紋時(shí)工件持續(xù)轉(zhuǎn)數(shù)確定。當(dāng)P=1.5㎜，=540Mpa時(shí)，由表16.6-30確定工件持續(xù)轉(zhuǎn)數(shù)為11。
④滾壓壓力計(jì)算
徑向力：
（1.23）
切相力：
（1.24）
式中
——工件材料屈服強(qiáng)度
——工件材料彈性模量
——滾絲輪中徑 ㎜
——滾絲輪小徑 ㎜
——工件螺紋線數(shù)
——工件螺紋牙型角
——工件螺紋牙頂或牙底寬度 ㎜
——系數(shù)
根據(jù)《機(jī)械工程材料手冊(cè)——金屬手冊(cè)》第5版表4-17查得＝835,=1080,又知，＝5, =,b=0.286㎜, =3.5,=0.08,代入得
Fr＝117615N
=0.06×117615=9409N
（7）粗銑齒輪
用普通分度頭，在臥式銑床或立式銑床上加工直齒錐齒輪。主要操作步驟如下：
1） 調(diào)整分度頭傾角：將分度頭扳起一個(gè)跟錐角。
2） 銑刀對(duì)中：用切痕法使銑刀廓形的對(duì)稱(chēng)線對(duì)準(zhǔn)齒坯的中心。
3） 調(diào)整切削深度：以大端為基準(zhǔn)，將工作臺(tái)聲高一個(gè)大端全齒高就可以銑齒槽中部。
4） 精銑大端面兩側(cè)余量：由于直齒錐齒輪成型銑刀的厚度是按錐齒輪小端面的齒槽厚度設(shè)計(jì)的。所以齒槽中部銑好后，齒輪大端面還有一定加工余量。
銑齒槽兩側(cè)面時(shí)，須逐個(gè)加工。如果先銑齒槽的右側(cè)面，則可將已經(jīng)銑好齒槽中部的齒坯逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。角度按下公式計(jì)算
（1.25）
式中
——與刀號(hào)和節(jié)錐距與齒面寬之比R/b有關(guān)的基本旋轉(zhuǎn)角
Z——被加工齒輪齒數(shù)
由表17.10-4查得=，又Z=13。將數(shù)據(jù)代入公式得
為了使齒輪大端面齒厚達(dá)到規(guī)定的數(shù)據(jù)，再齒坯轉(zhuǎn)動(dòng)角度后，還要將橫向工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)距離S，然后才能銑出槽的右側(cè)齒面。工作臺(tái)橫向移動(dòng)量S的計(jì)算公式如下
（1.26）
式中
——銑刀中徑處的厚度 ㎜
——模數(shù)
——與刀號(hào)和比值R/b有關(guān)的系數(shù)
2 工藝裝備設(shè)計(jì)（汽車(chē)主動(dòng)傘齒輪）
2.1 夾具設(shè)計(jì)
2.1.1 鉆孔夾具設(shè)計(jì)
（1）研究原始材料明確設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
由任務(wù)書(shū)可知此零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000～10000件/年，屬大批量生產(chǎn)。從零件圖和工藝過(guò)程簡(jiǎn)表上知，孔的加工精度要求不是很高，用孔的麻花鉆一次加工即可完成。但兩個(gè)孔的形位精度有要求，即兩孔的軸線夾角為，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)夾具時(shí)很重要。在鉆孔時(shí)，根據(jù)加工要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)選擇合適的襯套與鉆套。設(shè)計(jì)夾具時(shí)，在考慮定位問(wèn)題時(shí)的要考慮到所加工工件的形狀是一階梯軸類(lèi)零件。
（2）確定定位夾緊設(shè)計(jì)方案
確定夾具設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的基本原則，即“在確保零件的加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，操作方便高效，制作成本低廉”，進(jìn)行綜合分析。
在分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度、形位精度、配合關(guān)系等因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)六點(diǎn)定位原則，結(jié)合實(shí)際、加工精度的要求，來(lái)確定定位方案。所鉆的兩個(gè)孔在外圓上，那么夾緊體不能離端面太遠(yuǎn)，否則元件剛度不夠，難以保證加工精度。又因?yàn)榱慵橐浑A梯軸類(lèi)零件，在夾具中應(yīng)用定心套定位，以便保證軸線精度。在孔所在軸的另一端須加上一似V型塊的支承件，使支承件靠緊傘齒輪背端面。這樣即起到了支承作用，又起到了定位作用。支承件靠在傘齒輪背端面上，這樣就限制了方向的自由度，另外 它還限制了、方向的自由度。定心套在夾緊力的作用下，除了限制了、方向的自由度外，關(guān)鍵還限制了、方向的自由度。這樣只剩下了方向的自由度沒(méi)有限制。而兩個(gè)孔的軸線夾角為，需要一定位器來(lái)保證兩孔的形位精度。這樣在限制了5個(gè)自由度的情況下，恰能使零件的加工滿足設(shè)計(jì)要求。定位夾緊基準(zhǔn)，如圖2-1所示
圖2.1 定位加緊基準(zhǔn)簡(jiǎn)圖
（3）確定并設(shè)計(jì)導(dǎo)向元件
為了迅速、準(zhǔn)確地確定刀具與夾具的相對(duì)位置，鉆模上設(shè)置了引導(dǎo)刀具且防止刀具在加工過(guò)程中發(fā)生偏移的元件——鉆模套。根據(jù)加工孔的數(shù)目及加工的位置特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)用了兩個(gè)鉆套，并在裝配時(shí)使其中心線相互垂直，用以保證被加工孔的位置精度及提高工藝系統(tǒng)的剛度。
零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是5000～10000件/年，屬大批大量生產(chǎn)，所以鉆套磨損很快，為了方便更換磨損的鉆套，選用可換鉆套。如圖2-2所示，為了避免鉆模板的磨損，在可換鉆套與鉆模板之間按的配合，并用螺釘加以固定，防止在加工過(guò)程中因鉆頭與鉆套內(nèi)孔的摩擦使發(fā)生移動(dòng)，或退刀時(shí)隨刀具升起，以影響加工質(zhì)量和磨損刀具。鉆套下端面應(yīng)與工件加工表面間留有一定的距離尺寸，以利于在鉆削時(shí)工件的排屑。安裝鉆模時(shí)，首先用裝在主軸上的鉆頭插入鉆套以校正鉆模位置，然后將其固定。這樣可以保證鉆床主軸軸線與鉆套孔軸線的同軸度，即可以減少鉆套的磨損，又可以保證孔有較高的位置精度。
1.夾具體 2.螺釘 3.鉆套 4.襯套
圖 2.2 鉆套
（4）計(jì)算夾緊力，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)
由于工件的質(zhì)量不大，產(chǎn)量為批量生產(chǎn)，考慮到加工精度要求不是很高，故采用手動(dòng)夾緊——用固定手柄壓緊螺釘。壓緊螺釘具有以下特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；②擴(kuò)力比大；③自鎖性好；④行程不受限制；⑤夾緊動(dòng)作舒緩。壓緊螺釘與定心套的螺紋孔相配合，往下旋轉(zhuǎn)螺釘時(shí)，便給了工件一個(gè)徑向的夾緊力，在支撐件和夾具體的共同作用下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件的夾緊。
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》（王啟平主編）查得夾緊件是螺釘時(shí)的夾緊力為
（2.1）
式中
——夾緊力 N
——原始作用力 N（一般取80～100N）
——作用力臂 ㎜（一般取=14）
——螺紋中徑 ㎜
——螺紋升角（取=）
——螺紋處摩擦角（取=）
——螺桿端部與工件的摩擦角
——螺桿端部與工件（或壓角）的當(dāng)量摩擦半徑㎜（螺桿端部為球面時(shí)=0）
把以上數(shù)據(jù)代入公式得
為了保證工件的裝夾安全可靠，應(yīng)將理論夾緊力乘以安全系數(shù)K?？紤]到切削力的變化和工藝系統(tǒng)變形等因素，一般K=1.5～3。那么實(shí)際所需的夾緊力為
(5)夾具體的設(shè)計(jì)
在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件、構(gòu)件、裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機(jī)床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應(yīng)滿足一定的要求，它主要取決于工件的外廓尺寸和各類(lèi)元件與裝置的布置情況以及加工性質(zhì)等要求。
夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下基本要求：
1）有足夠的強(qiáng)度和剛度 在加工過(guò)程中，夾具體要承受切削力、夾緊力、慣性力，以及切削過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，所以?shī)A具體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。因此，夾具體要有足夠的壁后，并根據(jù)受力情況適當(dāng)布置加強(qiáng)筋或采用框式結(jié)構(gòu)。一般加強(qiáng)筋厚度取壁后的0.7～0.9倍，筋的高度不大于壁后的5倍。
2）減輕重量，便于操作 在保證一定的強(qiáng)度和剛度的情況下，應(yīng)該盡可能地使夾具體體積小、重量輕。在不影響剛度和強(qiáng)度的地方，如果可能應(yīng)該開(kāi)窗口、凹槽，以便減輕重量。
3）安放穩(wěn)定、可靠 夾具體在機(jī)床上的安放應(yīng)穩(wěn)定，以免加工工件時(shí)發(fā)生振動(dòng)或移動(dòng)而影響工件的加工質(zhì)量。對(duì)于固定在機(jī)床上的夾具應(yīng)使其重心盡量低；對(duì)于不固定在機(jī)床上的夾具，則其重心和切削力的作用點(diǎn)應(yīng)落在夾具體在機(jī)床上的支承范圍內(nèi)。夾具越高，支承面積越大。為了使接觸面積接觸緊密，夾具體底面中部一般應(yīng)挖空。
4）結(jié)構(gòu)緊湊、工藝性好 夾具體結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，工藝性好，便于制造、裝配。夾具體上最重要的加工表面有三組：夾具體在機(jī)床上定位部分表面；安放定位元件的表面；安放對(duì)刀和導(dǎo)向裝置或元件的表面等。夾具體的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于這些表面的加工。
5）尺寸穩(wěn)定，用一定精度 夾具體制造后應(yīng)避免發(fā)生日久變形。為此鑄造夾具體，要進(jìn)行時(shí)效處理；對(duì)于焊接夾具體，要進(jìn)行退火處理。鑄造夾具體的壁后過(guò)渡要和緩、均勻，以避免產(chǎn)生過(guò)大的鑄造殘余應(yīng)力。夾具體各主要表面要有一定的精度和表面粗糙度要求，特別是位置精度。這是保證工件在夾具體中加工精度的必要條件。
6）排屑方便 在加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑，一部分要落在夾具體上。若切屑積累過(guò)多，將影響工作安裝可靠性，因此夾具體在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮清除切屑方便。
綜合分析后，方案采用鑄造夾具體的鉆床夾具。此方案安裝穩(wěn)定，拆裝方便，制造工藝性好，鑄件的抗壓強(qiáng)度剛度和抗振性都較好。
（6）繪制夾具裝配總圖
裝配圖中的支承件，用兩個(gè)銷(xiāo)定位后再用四個(gè)螺栓固定在夾具體上。為了增加夾具體的剛度和強(qiáng)度，在夾具體的底端加上了兩塊筋板。裝配夾具時(shí)，先將可換鉆套裝入定心套。將與定心套周向的襯套裝配到夾具體上后，將已裝配好的可換鉆套的定心套與襯套相配合裝配到夾具體上。這時(shí)，用大螺帽套在定心套上旋緊，然后擰上帶固定手柄的壓緊螺釘。之所以用兩個(gè)大螺母擰緊，是為了防止夾具體松懈，起到了機(jī)械預(yù)緊的目的。這樣，夾具裝配總圖就完成了，見(jiàn)圖2-3所示。
1.定心套 2.螺釘 3.襯套 4.鉆套 5.襯套 6.夾具體 7.襯套
8.螺釘 9.支承 10.螺釘 11.銷(xiāo) 12.螺帽 13.墊圈
圖2.3 鉆床夾具
（7）標(biāo)注尺寸和公差配合
1)夾具體的最大輪廓尺寸為：350㎜×220㎜×264㎜
2）可換鉆套與襯套的配合取，定心套與襯套?。?
3）定心套與襯套的配合取，定心套與小襯套的徑向配合?。?
4）襯套與夾具體的配合取，定位器襯套與夾具體的配合取。
2.1.2 車(chē)面錐夾具設(shè)計(jì)
（1）零件工藝過(guò)程及車(chē)面錐工序圖分析
分析零件圖和工序圖，根據(jù)加工內(nèi)容、尺寸要求、技術(shù)要求等初步確定夾具體形狀、定位夾緊元件、夾緊方式。
（2）定位基準(zhǔn)的選擇和定位元件的確定
由工序簡(jiǎn)圖知，錐面尺寸與傘齒輪背端面有關(guān)。而傘齒輪的背端面又與臺(tái)階有關(guān)，因此選取臺(tái)階作為定位基準(zhǔn)，能滿足基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在這兒，采用了雙頂尖定位。兩個(gè)頂尖分別頂在了零件的中心孔。這樣兩個(gè)頂尖就限制了、、、、方向的自由度，只剩下方向的自由度。由于加工方向是圓周方向，所以沒(méi)有限制方向自由度是合理的。
（3）夾緊裝置的確定
1）車(chē)夾具對(duì)夾緊裝置的要求 設(shè)計(jì)車(chē)夾具時(shí)，除了考慮一般要求外，還要考慮到車(chē)削加工的特點(diǎn)。車(chē)削加工時(shí)工件高速旋轉(zhuǎn)，所以工件除了受切削力外，由于有質(zhì)量偏心而產(chǎn)生較大的離心力。故為了防止工件脫離定位元件甚至飛出機(jī)車(chē)造成事故，必須使夾緊更加可靠，應(yīng)采用夾緊力較大且自鎖性能好的夾緊裝置。
2）選擇夾緊力的方向和作用點(diǎn) 夾緊力的方向應(yīng)指向支承面，使夾緊可靠、穩(wěn)定。夾緊力的作用點(diǎn)不宜施加在錐面附近，否則夾緊裝置容易碰刀，既限制了車(chē)刀的活動(dòng)路線，又妨礙了視線。另一方面，夾緊力的作用點(diǎn)又不能施加于錐面的對(duì)立端，否則在加工時(shí)工件不穩(wěn)定。所以，夾緊力的作用點(diǎn)就選擇在外圓距離錐面較近的一端。這樣，即可以避免上述缺點(diǎn)，又能防止工件飛出，保證安全生產(chǎn)。
3）夾緊裝置形式的選擇 車(chē)削加工的一個(gè)明顯特點(diǎn)是工件高速旋轉(zhuǎn)，并且?jiàn)A緊裝置和工件在高速旋轉(zhuǎn)的情況下產(chǎn)生較大的離心力。離心力問(wèn)題是設(shè)計(jì)車(chē)床夾具無(wú)法回避的問(wèn)題，處理得當(dāng)，它有利于夾緊工件；處理不當(dāng)，它會(huì)對(duì)工件的車(chē)削加工造成影響。根據(jù)車(chē)削加工的這一特點(diǎn)，按照離心力的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了卡爪離心夾具。其示意圖如圖2.4所示。
1.卡爪 2.卡爪軸 3.工件 4.銷(xiāo)軸
圖2.4 車(chē)床夾具主視圖
該夾緊裝置采用了三個(gè)卡爪，均勻分布在卡盤(pán)上。卡爪開(kāi)槽中的銷(xiāo)軸固定在卡盤(pán)上，卡爪可以沿槽的方向作徑向往復(fù)移動(dòng)。卡爪軸固定在卡爪上，這樣可以使卡爪連同卡爪軸沿周向擺動(dòng)?？ㄗS和銷(xiāo)軸之間沿徑向有一偏心距，當(dāng)卡盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，卡盤(pán)啟動(dòng)的瞬間，卡爪由于慣性它要以銷(xiāo)軸為圓心作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?？ㄗD(zhuǎn)動(dòng)，卡爪與工件相接觸的點(diǎn)到銷(xiāo)軸的距離增大，于是工件被夾緊。旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力公式
（2.2）
式中
——卡爪產(chǎn)生的離心力 N
——卡爪質(zhì)量 ㎏
——卡爪旋轉(zhuǎn)時(shí)的當(dāng)量半徑 m
——工件轉(zhuǎn)速r/min
由公式知道，當(dāng)卡爪的質(zhì)量、當(dāng)量半徑一定時(shí)，工件轉(zhuǎn)速越高，卡爪離心力就越大。工件高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，若工件直徑過(guò)小，卡爪將沿著槽徑向向外移動(dòng)，同時(shí)沿周向擺動(dòng)，銷(xiāo)軸和卡爪軸之間的偏心距減小，離心力增大。當(dāng)銷(xiāo)軸和卡爪軸間的偏心距減小到0時(shí)，若工件繼續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，卡爪將失去對(duì)工件的夾緊力，工件可能飛出而發(fā)生事故。因此，銷(xiāo)軸和卡爪軸之間的距離為0是臨界點(diǎn)。如果工件運(yùn)動(dòng)時(shí)所引起的偏心距大于0（不能接近0，則不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)；如果工件運(yùn)動(dòng)引起的偏心距接近0，則會(huì)可能發(fā)生危險(xiǎn)。
（4）車(chē)夾具結(jié)構(gòu)的擬訂
設(shè)計(jì)車(chē)夾具時(shí)要盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小、重量輕、夾具的重心要靠近車(chē)床主軸中心，以減小離心力的影響。外形要圓整，所有元件不應(yīng)超出夾具體邊緣之外，以免造成事故。如必須有不規(guī)則的凸出部分，應(yīng)加防護(hù)罩，確保安全生產(chǎn)。根據(jù)加工特點(diǎn)，在夾具體上除了必要的定位元件、夾緊元件，還有一些必要的輔助元件，如前罩、端蓋等。夾具結(jié)構(gòu)剖面圖如圖2.5所示。
1. 六角螺堵 2.頂尖桿 3.套 4.圓螺母 5.拉簧 6.前罩 7.端蓋
8.上卡盤(pán) 9.下卡盤(pán) 10.后罩 11.法蘭盤(pán) 12.頂尖套 13.頂尖
圖2.5 車(chē)床夾具剖視圖
（5）標(biāo)注尺寸和公差配合
1）夾具體的最大直徑和長(zhǎng)度為：。
2）頂尖和頂尖桿的配合取，頂尖與頂尖套的配合取
3）法蘭盤(pán)與下卡盤(pán)的配合取，法蘭盤(pán)與端蓋的配合取
4）下卡盤(pán)與軸銷(xiāo)的配合取，上卡盤(pán)與卡爪軸的配合取
5）卡爪軸與卡爪的配合取，下卡盤(pán)與鋼球定銷(xiāo)的配合取
2.2專(zhuān)用刀具設(shè)計(jì)
（1）設(shè)計(jì)條件和要求
工件材料是20CrMnTi，，切削寬度=9㎜，加工余量2Z=1.5～2㎜，表面粗糙度Ra為12.5，車(chē)床功率足夠，要求設(shè)計(jì)硬質(zhì)合金的外圓車(chē)刀。
（2）刀片形狀的選擇
刀片的邊數(shù)越多，刀尖角越大，強(qiáng)度好，散熱條件也好，可延長(zhǎng)刀具耐用度。同時(shí)邊數(shù)多，刀刃多，刀片利用率高，刀具壽命長(zhǎng)。（使用壽命=刀尖數(shù)×耐用度）。但邊數(shù)多，切削刃長(zhǎng)度也相應(yīng)減小，不一定能滿足切削寬度的要求。所以刀具邊數(shù)的選擇原則是：在滿足切削寬度的前提下，盡量取大值較好。另外選擇刀片形狀時(shí)，還必須考慮它們的特點(diǎn)。三角形刀片加工時(shí)，徑向力較小，廣泛用于主偏角的車(chē)刀，車(chē)削帶直角臺(tái)階的外圓、端面，也可用于一般外圓車(chē)刀、仿形車(chē)刀。在加工該工序時(shí)，車(chē)床為防形車(chē)床，且有帶直角臺(tái)階的外圓，故選三角形刀片。
（3）刀片厚的確定
刀片的厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度要求，切削力的大小主要決定于走刀量和切削寬度。因此刀片的厚度主要根據(jù)走刀量和切削寬度的大小來(lái)選擇，在滿足走刀量和切削寬度的條件下，盡可能選用尺寸較小的刀片。參照《刀具設(shè)計(jì)原理與計(jì)算》圖4-2-4，當(dāng)。另外刀片厚度的選擇，還要考慮允許重磨的次數(shù)，刀片固夾方式及受力狀況（受力的方向，力的分布情況等），不要單純考慮強(qiáng)度而造成刀片較厚和利潤(rùn)率不高。
（4）刀尖圓弧半徑的選擇
刀尖圓弧半徑主要根據(jù)刀尖強(qiáng)度及工件表面粗糙度的要求來(lái)選擇。刀尖圓弧半徑大，刀尖強(qiáng)度高，對(duì)提高表面粗糙度也有利。但徑向力增加，可能工藝系統(tǒng)的剛度不夠而引起振動(dòng)，反而影響加工質(zhì)量。若機(jī)床功率不夠，還會(huì)造成悶車(chē)、打刀現(xiàn)象。參照《刀具設(shè)計(jì)原理與計(jì)算》（在刀具設(shè)計(jì)過(guò)程中所用公式與參數(shù)若不特殊說(shuō)明均來(lái)自《刀具設(shè)計(jì)原理與計(jì)算》）圖4-2-5，當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑。
（5）切削角度的計(jì)算 參照表4-6-1選定刀具的參數(shù)具體如下
1）車(chē)刀主偏角 根據(jù)工件形狀、材料、粗糙度要求及工藝系統(tǒng)的剛度選定。常用的有幾種。選取
2）車(chē)刀理論后角 根據(jù)加工精度選定，一般粗加工為=～，精加工為～，選取
3）車(chē)刀理論前角 根據(jù)加工材料選定= 。
4）車(chē)刀刃傾角 根據(jù)切屑流向要求及刀刃強(qiáng)度選擇，為了保證后角及副角不能為負(fù)，不能為正值，選取
5）確定所需刀刃的長(zhǎng)度 當(dāng)0時(shí)
（2.3）
式中
——最大吃刀深度 ㎜
——要求的刀刃長(zhǎng)度 ㎜
——切削刃實(shí)際工作長(zhǎng)度 ㎜
把，，代入得
6）由刀片生產(chǎn)圖冊(cè)查得刀片幾何角度，刀片法向前角，刀片法向后角，刀片刃傾角，刀片刀尖角。
車(chē)刀主截面內(nèi)刀片前角，則
（2.4）
把，代入得。那么
車(chē)刀主截面內(nèi)刀桿刀片槽前角 由公式
（2.5）
把代入得。由于一般取整數(shù)，那么取。
車(chē)刀主截面內(nèi)刀片后角 由公式
（2.6）
把，代入得。那么
車(chē)刀副偏角 由公式
（2.7）
式中為車(chē)刀刀尖角，取，代入得。
安裝所形成的車(chē)刀副后角 由公式
（2.8）
式中
——刀桿刀片槽最大前角
——車(chē)刀刀尖角
——刀桿刀片槽最大前角所在截面方位角
把代入得。
（6）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：1）刀具的全部結(jié)構(gòu)要素都應(yīng)以充分發(fā)揮刀刃的切削作用為目的的；2）合理確定刀片的嵌入角；3）刀片的定位精度要高；4）夾固要可靠，要有足夠的剛性和抗振能力；5）有合理可靠的裝卡方式；6）結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單實(shí)用，工藝性好，便于制造，易于推廣。
分析加工要求，又考慮到是在仿形車(chē)床上加工，選取楔塊式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是利用斜面將刀片壓緊的。當(dāng)壓緊螺釘將楔塊向下壓時(shí)，楔塊的一個(gè)側(cè)面將刀片內(nèi)孔壓緊在刀片中間孔的圓柱銷(xiāo)上。當(dāng)螺釘松開(kāi)時(shí)，彈簧擋圈能抬起楔塊，不使刀片與楔塊卡死。刀墊是靠刀片中間孔與刀桿上的孔配合很緊密的圓柱銷(xiāo)上的臺(tái)階壓緊而定位的。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：夾緊力大，夾緊牢固可靠。刀片的調(diào)位及換片也比較方便、迅速。結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，工藝性較好。刀片前面上沒(méi)有夾緊元件，切屑流動(dòng)不受阻礙，也便于觀察切削情況。
2.3 專(zhuān)用量具的設(shè)計(jì)
2.3.1 量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式
光滑極限量規(guī)用于檢驗(yàn)國(guó)家《公差與配合》標(biāo)準(zhǔn)GB1800-78規(guī)定的基本尺寸至500mm、公差等級(jí)IT6～I(xiàn)T16級(jí)的孔與軸。我所設(shè)計(jì)的量規(guī)是用于檢驗(yàn)主動(dòng)傘齒輪上較重要的工作表面軸徑?軸所用的。
國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中按泰勒原則（即極限尺寸判斷原則）規(guī)定：軸的作用尺寸應(yīng)不大于其最大實(shí)體尺寸MMS（最大極限尺寸），且在任何位置的最小實(shí)際尺寸應(yīng)不小于其最小實(shí)體尺寸LMS（最小極限尺寸）。
按此規(guī)定：檢驗(yàn)工件最大實(shí)體尺寸MMS（即孔的最小、軸的最大極限尺寸）的量規(guī)稱(chēng)為通規(guī)（代號(hào)“T”），并要求通規(guī)的測(cè)量面應(yīng)該是與孔或軸形狀相對(duì)應(yīng)的完整表面（通常稱(chēng)全形量規(guī)），其尺寸等于工件的最大實(shí)體尺寸，且長(zhǎng)度等于配合長(zhǎng)度；檢驗(yàn)工件的最小實(shí)體尺寸LMS（即孔的最大、軸的最小極限尺寸）的量規(guī)稱(chēng)為止規(guī)（代號(hào)“Z”），止規(guī)的測(cè)量面應(yīng)該是點(diǎn)狀的，其尺寸等于工件的最小實(shí)體尺寸，見(jiàn)圖3.1。
圖3.1 符合泰勒原則的光滑極限量規(guī)
當(dāng)用符合以上規(guī)定的量規(guī)檢驗(yàn)工件時(shí)，如果通規(guī)能通過(guò)，止規(guī)不能通過(guò)，則該工件應(yīng)該為合格品。
在