2487 倒檔齒輪加工工藝規(guī)程制定,齒輪,加工,工藝,規(guī)程,制定,制訂 設(shè) 計(jì) 說 明 書題目：倒檔齒輪加工工藝及插鍵槽（6 正負(fù) 0.015）工裝夾具設(shè)計(jì)班 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 前言我們?cè)诖髮W(xué)期間學(xué)完專業(yè)所有課程后所要進(jìn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這是我們對(duì)所學(xué)課程的一次深入的全面的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在幾年的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。是利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力的具體體現(xiàn)。此次設(shè)計(jì)既是對(duì)我們的一次鍛煉，也是一次挑戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)過程中，通過搜集和整理相關(guān)資料、查閱大量的手冊(cè)、國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)政策，不僅使我們?cè)鲩L了見識(shí)，也開闊了視野。畢業(yè)設(shè)計(jì)的課程也是一次綜合性的理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練過程，是我們從學(xué)校走向工作崗位的一個(gè)過度環(huán)節(jié)。我希望能夠通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)將來要從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，希望在設(shè)計(jì)中能夠鍛煉自己獨(dú)立工作和綜合分析的能力，為今后工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，樹立一個(gè)良好的開端，這個(gè)階段也將在我的大學(xué)生活中留下深刻的印象。就我而言，希望通過這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)自己今后從事的工作，進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，通過設(shè)計(jì)鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)由于能力所限，設(shè)計(jì)中尚有許多不足之處，希望各位教師給予批評(píng)指教，敬請(qǐng)尊敬的院領(lǐng)導(dǎo)和專業(yè)教師提出寶貴意見和建議！目錄一、零件圖的分析……………………………………………………1.1 零件的功用……………………………………………………1.2 圖紙的完整性和正確性…………………………………………1.3 零件的技術(shù)要求分析……………………………………………1.4 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析…………………………………………二、毛坯的選擇……………………………………………………2.1 確定毛坯種類及制造方法………………………………………2.2 毛坯的形狀及加工總余量………………………………………三、定位基準(zhǔn)的選擇………………………………………………3.1 精基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………3.2 粗基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………四、工藝路線的擬定…………………………………………………4.1 表面加工方法的選擇………………………………………………4.2 確定加工工藝路線（要求兩套工藝方案）…………………………4.3 工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析………………………………………五、確定工序加工余量、工序尺寸及公差……………………………5.1 選擇工序加工余量……………………………………………5.2 計(jì)算工序尺寸及公差……………………………………………六、確定切削用量及工時(shí)定額………………………………………七、設(shè)計(jì)體會(huì)與收獲…………………………………………………八、參考文獻(xiàn)書目……………………………………………………一、 零件圖的分析1. 1 零件的功用用來傳遞的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，改變轉(zhuǎn)向傳遞扭矩從而使汽車實(shí)現(xiàn)反向行使1.2 圖紙的完整性和正確性本零件各表面的加工并不困難。齒輪零件圖樣由兩個(gè)剖視圖組成，視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。零件內(nèi)、外輪廓描述清楚完整，零件圖的粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線、點(diǎn)化線的線型均符合于國家標(biāo)準(zhǔn)；有利于加工時(shí)的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，零件材料為 45 鋼。1.3 零件的技術(shù)要求分析零件圖的尺寸比較多，但尺寸的標(biāo)注多而不亂。圖紙當(dāng)中有對(duì)齒面粗糙度和孔面粗糙度的要求為 3.2，齒部熱處理 45-52HRC，齒圈徑向跳動(dòng)公差為 0.08mm，還有一些技術(shù)要求倒角為 C2.5、未標(biāo)注為 1*450，零件表面光潔、精度等級(jí) 8GK。1.4 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1.4.1 零件結(jié)構(gòu)本產(chǎn)品是一個(gè)雙聯(lián)齒輪零件，該零件是由兩個(gè)不同的齒廓組成，一個(gè)為 m=4,z=17 的齒廓一個(gè)為 m=5,z=19 的齒廓，由 φ40mm 的圓柱的連接在一起。零件有 φ20mm 的孔和寬6mm 的鍵槽。1.4.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下，制造的方便性、可行性和經(jīng)濟(jì)性，即零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)方便加工時(shí)工件的裝夾、對(duì)刀、測量，結(jié)構(gòu)越簡單,工藝性越好。結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡化?？梢蕴岣咔邢餍实?。根據(jù)零件的外形尺寸 Φ105×100mm，所以選擇 Φ110*105 的毛坯。鉆孔結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，選擇合適的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速率，就可以將此結(jié)構(gòu)作出為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出 45°的倒角。零件表面硬度的分析硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。調(diào)質(zhì) 45-52HRC，該鋼具有較高的硬度和耐磨性，淬火時(shí)變形較小。具有良好的沖載能力，使用時(shí)進(jìn)行熱處理。、、毛坯的選擇2.1 確定毛坯種類及制造方法輸出軸為傳動(dòng)零件，要求有一定的強(qiáng)度，該零件的材料為 45 鋼，輪廓尺寸不大，形狀并不復(fù)雜，又屬于大批生產(chǎn)，故毛坯可采用模鍛成型。這對(duì)于提高生產(chǎn)效率、保證加工質(zhì)量也是有利的。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。2.2 毛坯的形狀及加工總余量毛坯的形狀 毛坯的總余量主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸φ76 外圓 76 6 82φ105 外圓 105 5 110φ40 40 40100 長 100 5 10515 厚 15 3 18、、 定位基準(zhǔn)的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)中重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則就會(huì)使加工工藝規(guī)程問題百出，嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無法進(jìn)行。3.1 精基準(zhǔn)的選擇本零件是帶孔的雙聯(lián)齒輪，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)。為避免因基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。即選 孔及一端面為精基準(zhǔn)。027.??3.2 粗基準(zhǔn)的選擇由于本零件的表面都需要加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先加工，因此應(yīng)先加工出一外圓及一個(gè)端面為粗基準(zhǔn)。、、 工藝路線的擬定4.1 表面加工方法的選擇本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、齒面、鍵槽，材料為 45 鋼。參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》 ，加工方法選擇如下：（1） 齒圈外圓面：為標(biāo)注公差尺寸，根據(jù) GB1800-97 規(guī)定其公差等級(jí)為 IT14，表面粗糙度為 ，需粗車、半精車（表 1.4-6）mRa?2.3（2）φ40mm 外圓面：為標(biāo)注公差尺寸，根據(jù) GB1800-97 規(guī)定其公差等級(jí)為 IT14，表面粗糙度為 ，需粗車、半精車（表 1.4-a.6）（3） mm 內(nèi)孔：公差等級(jí)為 IT7，表面粗糙度 ，根027.?? mRa?2.3據(jù)表 1.4-7，加工方法選用鉆、粗鉸、精鉸。（4）端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度、表面粗糙度未作要求，只需粗車即可。（5）齒面：齒輪模數(shù)分別為 4、5，齒數(shù)分別為 17、19，精度都為 8GK 螺旋圓錐齒輪刀盤銑齒即可（表 1.4-16、表 1.4-17） 。（6）鍵槽：槽寬和槽深的公差等級(jí)分別為 IT9 和 IT12，需粗插、精插（表 1.4-17）4.2 確定加工工藝路線（要求兩套工藝方案）工藝路線的擬訂，為了保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。制定工藝路線的出發(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，盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。齒輪的加工工藝路線一般是先進(jìn)行尺坯的加工，然后在進(jìn)行齒面的加工。齒坯加工包括個(gè)圓柱表面及端面的加工，按照先加工基準(zhǔn)面及先粗后精的原則，齒坯加工可按下述工藝路線進(jìn)行：工藝路線方案一：工序 10:毛坯進(jìn)行正火熱處理工序 20：粗車各外圓及各端面工序 30：鉆孔 φ20mm工序 40：粗鉸 φ20mm工序 50：調(diào)質(zhì)工序 60：精鉸 φ20mm工序 70：半精車外圓 及各端面m105?76?m40工序 80：銑齒輪工序 90：粗插鍵槽工序 100: 精插鍵槽工序 110: 高頻淬火工序 120：修正工序 130：終檢工藝路線方案二：工序 10:毛坯進(jìn)行正火熱處理工序 20:銑平面工序 30：鉆孔工序 40 粗鉸工序 50：粗車各外圓工序 60：調(diào)質(zhì)工序 70：半精車外圓 及各端面m105?76?m40工序 80：精鉸 φ20mm工序 90：粗插鍵槽工序 100：精插鍵槽工序 110: 銑齒輪工序 120: 高頻淬火工序 130：修正工序 140：終檢工藝路線的比較分析：第二條工藝路線不同于第一條工藝路線是把平面銑出來，并將孔與外圓柱面的加工進(jìn)行了互換，其它的先后順序均沒有變化。零件的基準(zhǔn)有所變化，第一條工藝路線，直接車出端面，有利于保證精度減小誤差，節(jié)省拆裝時(shí)間；再者先加工孔，確定了精基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合原則，有利于提高其他部分的加工精度。 第二條工藝路線，增加了銑平面，要換床，拆裝過程中會(huì)產(chǎn)生誤差，先加工外圓柱面再加工孔，改變了精基準(zhǔn)，以外圓柱面為精基準(zhǔn)，違反了基準(zhǔn)重合原則。從保證精度的前提下，我們選擇了第一條工藝路線進(jìn)行生產(chǎn)。4.3 工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析齒圈外圓面及 φ40mm 外圓和兩端面都未標(biāo)注公差尺寸，根據(jù)GB1800-97 規(guī)定其公差等級(jí)為 IT14，表面粗糙度為 ，粗車、半mRa?2.3精車（表 1.4-6）即能達(dá)到要求，φ20mm 孔為公差等級(jí)為 IT 工方法選用鉆、粗鉸、精鉸（表 1.4-7）即能達(dá)到要求；和鍵槽槽寬和槽深的公差等級(jí)分別為 IT9 和 IT10，需粗插、精插（表 1.4-17）即能達(dá)到要求，兩齒部齒面精度都為 8GK 螺旋圓錐齒輪刀盤銑齒即可（表1.4-16、表 1.4-17） 。從經(jīng)濟(jì)性分析不需要過精的加工即可， 、、 確定工序加工余量、工序尺寸及公差5.1 選擇工序加工余量工序加工余量（直徑）工序尺寸 IT 公差粗車 φ76mm 端面 2mm 103mm 11+0.220粗車 φ76m 2.9mm φ77.1mm 13+0.460粗車 φ40mm 4mm φ41mm 13+0.390粗車 φ76mm 齒厚15mm2mm 16mm 11+0.110粗車 φ105mm 端面 2mm φ101mm 11+0.220粗車 φ105mm3.9mmφ106.1mm 13+0.540粗車 φ105mm 齒厚15mm2mm 16mm 11+0.110鉆孔 φ20mm 18mm φ18mm 130-0.33粗鉸 φ20mm1.94mm φ19.94mm 100-0.084精鉸 φ20mm0.06mm φ20mm 8+0.0270半精車外圓 φ76mm端面0.5mm 100.5mm 9+0.0870半精車外圓 φ76mm 1.1mm φ76mm 10 0-0.12半精車外圓 φ40mm 1mm φ40mm 10 0-0.1半精車 φ76mm 齒厚 15mm0.5mm 15mm 9+0.0430半精車外圓 0.5mm 100mm 9 +0.0870φ105mm 端面半精車外圓φ105mm1.1mm φ105mm 100-0.14半精車 φ105mm 齒厚 15mm0.5mm 15mm 9+0.0430粗插鍵槽 5.6*2.4 5.6*2.4精插鍵槽0.4*0.4 6*2.85.2 計(jì)算工序尺寸及公差粗車 φ76 端面：L=105-2=103IT 為 11 公差為 2.0?粗車 φ76mm ：φ=80-3.9=77.1 IT 為 13 公差為 46.0粗車 φ40mm 外圓：φ=45-4=41IT 為 13 公差為 39.?粗車 φ76 齒厚 15：L=18-2=16IT 為 11 公差為 1.0粗車 φ105 齒厚：L=18-2=16IT 為 11 公差為 .0?粗車 φ105 端面：L=103-2=101IT 為 11 公差為 2.粗車 φ105：φ=110-3.9=106.1IT 為 13 公差為 54.0?鉆孔 φ20：φ=0+18=18IT 為 13 公差為 03.?粗鉸 φ20：φ=18+1.94=19.94IT 為 10 公差為 084.?精鉸 φ20：φ=19.94+0.06=20IT 為 8 公差為 27.0?半精車外圓 φ76 端面：L=101-0.5=100.5IT 為 9 公差為 087.?半精車外圓 φ76：φ=77.1-1.1=76IT 為 10 公差為 012.?半精車外圓 φ40：φ=41-1=40IT 為 10 公差 為 .0半精車 φ76 齒厚 15：L=15.5-0.5=15IT 為 9 公差為 43.?半精車 φ105 齒厚：L=15.5-0.5=15IT 為 9 公差為 043.?半精車外圓 φ105 端面：L=100.5-0.5=100IT 為 9 公差為 087.?半精車外圓 φ105：φ=106.1-1.1=105IT 為 10 公差為 14.0?粗插鍵槽精插鍵槽（3） 確定切削用量及基本工時(shí)工序 1：車端面，鉆頂尖孔。加工條件：45 鋼正火，模鍛。加工要求：粗車直徑 65mm 端面及鉆中心孔。機(jī)床：C620-1 臥式車床。刀具：刀片材料 YT15，刀桿尺寸 16*25mm2，K r=90°，r o=15°， ao=12°， r=0.5mm。計(jì)算切削用量：粗車端面：已知毛胚長度方向的加工余量為 4mm，考慮到鍛模拔模斜度，則長度方向的加工余量 Zmax=7.5mm。分兩次加工，a p=3mm。進(jìn)給量 f 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得當(dāng)?shù)稐U尺寸 16*25mm2，且工件直徑為 65mm 時(shí)：f=0.5-0.7mm/r，則選取 f=0.5mm/r。計(jì)算切削速度 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得切削速度公式為：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv （1） 其中：C v=242，X v=0.15，y v=0.35，m=0.2。修正系數(shù) Kv為：Kv=KmvKsvKkrvKkvKBv （2） Vc=(242*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97)/(600.2*30.15*0.50.35)=108.6(m/min)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：Ns=1000Vc/3.14*dw （3）將數(shù)值代入，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為 532r/min。取與 532r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600m/min。切削工時(shí)，根據(jù)《工藝手冊(cè)》查表可得：Tm=(l+l1+l2+l3)/nwf （4）代入數(shù)值可得：T m=0.45(min)。工序 2：粗車加工。粗車直徑為 65mm 的軸段，切削深度 單邊余量為 1.25mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入數(shù)值可得，V c=118(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000*118/3.14*65=578(r/min)按機(jī)床選取 n=600r/min所以實(shí)際的切削速度為 132m/min。檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力 Fc根據(jù)《切削手冊(cè)》所示公式計(jì)算Fc=CFapxffyfVcnfKfc （5）CF=2795，x Fc=1.0,yFc=0.75,nFc=-0.15,Fc=2795*1.5*0.50.75*122-0.15*0.94*0.89Fc=1012.5(N)切削時(shí)消耗功率為：Pc=FcVc/6*104 （6）代入數(shù)值得：P c=2.06（kw）由切削手冊(cè)得知 C620-1 主電機(jī)功率為 7.8kw，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為 600r/min，主軸傳遞得最大功率為 5.5kw，所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度 已知主切削力為 1012.5N，則徑向切削力為：FP=CFp*apxffyfVcnfKFp （7）CFp=1940,xFp=0.9,yFp=0.6,nFp=-0.3,Fp=1940*1.50.9*0.50.6*122-0.3*0.897*0.5=197(N)而軸向力為：Ff=CFf*afxf*fyf*Vcnf*KFf （8）CFf=2880,xFf=1.0,yFf=0.5,nFf=-0.4，代入數(shù)值為 Ff=480(N)。取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)為 0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為：F=Ff+u(Fc+Fp)代入數(shù)值算得 F=600(N)。而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可以承受的最大縱向力為 3530N，故可以正常功能工作。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=86，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.3（min）車削直徑為 72mm 的軸段的外圓切削深度單邊余量為 1.25mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入數(shù)值可得，V c=118(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速： n=1000Vc/3.14dwn=(1000*118)/(3.14*72)=521(r/min) 按機(jī)床選取 n=600r/min 。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=60，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.21（min）粗車直徑為 75mm 的軸段的外圓切削深度單邊余量為 1.25mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入數(shù)值可得，V c=118(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min) 按機(jī)床選取 n=600r/min 。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=74，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.26（min）粗車直徑為 80mm 的軸段的外圓切削深度單邊余量為 1.25mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入數(shù)值可得，V c=118(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*118)/(3.14*80)=469.7(r/min) 按機(jī)床選取 n=480r/min 。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=86，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.375（min）粗車直徑為 75mm 的軸段的外圓切削深度單邊余量為 1.25mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入數(shù)值可得，V c=118(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min) 按機(jī)床選取 n=600r/min 。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=46，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.16（min）工序 3：精車加工。精車直徑為 65mm 的軸段，切削深度單邊余量為 1mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入數(shù)值可得，V c=218(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*65)=1068(r/min) 按機(jī)床選取 n=1000r/min 。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=86，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.45（min）精車直徑為 72mm 的軸段的外圓切削深度單邊余量為 1mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入數(shù)值可得，V c=218(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*72)=964(r/min) 按機(jī)床選取 n=1000r/min 。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=60，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.32（min）精車直徑為 75mm 的軸段的外圓切削深度單邊余量為 1mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入數(shù)值可得，V c=218(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*75)=926(r/min) 按機(jī)床選取 n=1000r/min 。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=74，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.39（min）精車直徑為 80mm 的軸段的外圓切削深度單邊余量為 1mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入數(shù)值可得，V c=218(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*80)=868(r/min) 按機(jī)床選取 n=1000r/min 。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=86，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.45（min）精車直徑為 75mm 的軸段的外圓切削深度單邊余量為 1mm，可以一次切除。進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。計(jì)算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入數(shù)值可得，V c=218(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*75)=926(r/min) 按機(jī)床選取 n=1000r/min 。切削工時(shí)：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=46，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.25（min）工序 4：插削鍵槽。削軸外鍵槽選用高速鋼鍵槽插刀，d=20mm ,z=2,參考《數(shù)控機(jī)床與編程》Vc=30m/min。機(jī)床轉(zhuǎn)速：N s=1000*30/3.14*20=477(r/min)。每分鐘進(jìn)給量：f m=0.08*2*480=76.8(mm/min)。機(jī)動(dòng)時(shí)間：t m=9/76.8=0.21(min)。2.3 夾具的設(shè)計(jì)為了提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。這樣，在產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中，可以較大的提高生產(chǎn)效率和加工精度。且批量生產(chǎn)中工件的加工精度能夠趨于一致。2.3.1 問題的提出本夾具用來加工軸類零件外鍵槽。鍵槽與工件外圓表面有位置要求。加工本工序時(shí)，零件外圓柱面已經(jīng)精車過，主要考慮如何保證鍵槽與工件外圓表面的位置精度要求。2.3.2 夾具的設(shè)計(jì)（1） 定位基準(zhǔn)的選擇由零件的工藝分析可知，軸外鍵槽與軸外圓表面有對(duì)稱度要求。零件外圓已經(jīng)精車過，則應(yīng)以零件外圓柱表面為定位基準(zhǔn)。為了簡化夾具的結(jié)構(gòu)，方便操作，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊。（2） 確定定位元件工件以外圓柱面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)外圓柱面的完整程度，加工要求及安裝方式，可以在 V 形塊，定位套，半圓套及圓錐套中定位。本夾具是用來加工軸類零件的外鍵槽的，定位基準(zhǔn)直徑與長度均較大，且銑削加工是多刀多刃斷續(xù)切削，切削用量和切削力都較大，且切削力的方向變化不斷，加工時(shí)極易產(chǎn)生振動(dòng)。因此選用長 V 形塊作為定位元件，其定位支撐面積大，定位可靠。V 形塊定位的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)中性好，可以使工件的定位基準(zhǔn)軸線對(duì)中在 V 形塊兩斜面的對(duì)稱面上，不會(huì)發(fā)生偏移而且安裝方便；應(yīng)用范圍廣泛，不論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過加工，不論是否完整，都可以采用 V 形塊定位。V 形塊上兩斜面間的夾角一般選用 60°，90°，和 120°。隨著 V 形塊的夾角的增大，其定位誤差減小，但夾角過大時(shí)，又會(huì)引起工件定位不穩(wěn)定，綜合兩方面考慮選擇 90°的 V 形塊。本夾具中采用的定位元件如圖 1 所示，V 形塊與工件接觸的平面其表面粗糙度要求較高，工件定位誤差較小，且夾具的使用壽命更長，定位更為可靠 [5]。（3）確定夾緊機(jī)構(gòu)及夾緊元件夾緊機(jī)構(gòu)常用的有斜楔，螺旋，偏心等夾緊機(jī)構(gòu)，它們都是根據(jù)斜面加緊原理來實(shí)現(xiàn)夾緊工作的。但是本工序采用數(shù)控銑床加工，考慮到切削力的方向變化不斷，加工時(shí)極易產(chǎn)生振動(dòng)等因素。不采用偏心夾緊機(jī)構(gòu)，而采用螺旋壓板組合夾緊機(jī)構(gòu)。圖 1 V 形塊主視圖本夾具采用的夾緊機(jī)構(gòu)。其制造簡單，夾緊行程大擴(kuò)力比大，自鎖性能好，適合于手動(dòng)夾緊。運(yùn)用雙頭螺桿——壓板系統(tǒng)可以沿橫向移動(dòng)而只起壓緊作用。（4）切削力及夾緊力的計(jì)算F=CFapxffzyfaeuf （10）Cf=650,ap=3mm，x F=1.0，f z=0.08，y F=0.72，a e=9mm，u f=0.86，d o=22mm，q F=0.86，wF=0，z=2所以 F=141.27(N)。實(shí)際切削力為：F’=F*K1K2K3K （11）實(shí)際夾緊力為 F’=291(N)選用壓板 V 形塊夾緊機(jī)構(gòu):F={(2*M*K)/(D*f)}*{（sin45）/（1+sin45）} （12）其中：安全系數(shù) K=3，壓板尺寸為 D=24，摩擦系數(shù)為 f=0.16，M=500。需要夾緊力為 F=531.25（N） 。可以安全工作。 f(3)f(Cv*Kv)f(Cv*Kv)（5）確定定位鍵銑床夾具底面應(yīng)該設(shè)置兩個(gè)定位鍵。通過定位鍵與銑床工作臺(tái) T 形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面相對(duì)于銑床工作臺(tái)的進(jìn)給方向具有正確的位置關(guān)系。定位鍵的位置相距越遠(yuǎn)，定位精度越高。除了定位外，定位鍵還能承受部分切削轉(zhuǎn)矩，增加夾具的穩(wěn)定性。定位鍵有矩形和圓柱型兩種，矩形更為常用。故此采用矩形定位鍵。矩形定位鍵有 A 型和 B 型。A 型比 B 型更為常用，且 B 型與銑床工作臺(tái)的 T 形槽配合，但較易磨損，故選用 A 型定位鍵 [6]。本夾具采用的定位鍵如圖 2 所示。 圖 2 定位鍵（6）夾具體的設(shè)計(jì)夾具體上應(yīng)該設(shè)置耳座，方便夾具體在工作臺(tái)上的固定。本夾具體的尺寸較小，可以在兩端各設(shè)置一個(gè)耳座。但若是夾具體尺寸較大，則應(yīng)該在夾具體兩邊各攝制兩個(gè)耳座，以固定夾具體。本夾具采用的耳座如圖 3 所示。圖 3 耳座夾具體用于連接，固定夾具上各定位與夾緊元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。本夾具采用的定位元件是 V 形塊，為了避免零件裝夾時(shí)發(fā)生干涉。故此，本夾具體上的槽的寬度設(shè)計(jì)應(yīng)該大于 V 形塊的設(shè)計(jì)尺寸，則工件可以正常裝夾，這樣的設(shè)計(jì)是正確合理的。本夾具的夾具體主視圖如圖 4，左視圖如圖 5 所示。圖 4 夾具體主視圖圖 5 夾具體左視圖（7）定位誤差分析工件以外圓柱面在 V 形塊上定位時(shí)，若不考慮 V 形塊的制造誤差，則工件定位基準(zhǔn)在V 形塊的對(duì)稱面上，因此工件中心線在水平方向上的位移為零。但在垂直方向上，因?yàn)楣ぜ鈭A有制造誤差，而產(chǎn)生基準(zhǔn)位移。軸外圓直徑為 80mm，其上偏差為 0mm，下偏差為-0.15mm 其值為：基準(zhǔn)位移誤差=0.053mm；工序基準(zhǔn)選在上母線或是下母線時(shí)，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，其誤差值為：基準(zhǔn)不重合誤差=0.075mm；工序基準(zhǔn)選在下母線時(shí)，工序尺寸為 H3，定位誤差最小。其值為：定位誤差=基準(zhǔn)位移誤差-基準(zhǔn)不重合誤差=0.022mm；已知鍵槽的深度為 9 上偏差為+0.2mm，下偏差為 0mm。定位誤差值滿足要求。2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明本夾具屬于銑床夾具，直接安裝在工作臺(tái)上。工件以外圓柱面在 V 形塊上定位，擰緊雙頭螺桿，使壓板夾緊工件。采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，夾緊行程大擴(kuò)力比大，自鎖性能好，適合于手動(dòng)夾緊。運(yùn)用雙頭螺桿——壓板系統(tǒng)可以沿橫向移動(dòng)而只起壓緊作用。操作方便快捷。采用 V 形塊作為定位元件，對(duì)中性好，定位誤差小，應(yīng)用廣泛。采用本夾具加工軸類零件的外鍵槽，對(duì)稱度誤差較小，可以適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)加工。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，制造容易，定位可靠，對(duì)中精度高，操作方便，可以大大提高軸外鍵槽的對(duì)稱度，同時(shí)還能提高鍵槽其他方面的加工精度，具有較高的實(shí)用價(jià)值。需要指出的是，本設(shè)計(jì)從夾具的設(shè)計(jì)，制造，定位這些環(huán)節(jié)上討論了提高鍵槽加工對(duì)稱度的問題，實(shí)際上影響軸外鍵槽加工對(duì)稱度的因素有很多。比如：（1）因?yàn)槎ㄎ灰蛩卦斐傻逆I槽對(duì)稱平面與軸的縱向?qū)ΨQ面不重合，引起對(duì)稱度誤差。（2）因?yàn)槭芰Σ痪?，?dǎo)致銑刀微量變形引起的對(duì)稱度誤差。（3）機(jī)床的精度與剛度不足引起的對(duì)稱度誤差。（4）工件的質(zhì)量低，引起的對(duì)稱度誤差。（5）刀具的刃磨出現(xiàn)誤差所引起的對(duì)稱度誤差。（6）運(yùn)動(dòng)副的間隙引起的對(duì)稱度誤差。上述原因都會(huì)對(duì)工件的加工精度造成影響，故使用本夾具時(shí)，必須考慮其他因素，對(duì)于相關(guān)的環(huán)節(jié)作以必要的改進(jìn)，才能達(dá)到較高的加工精度。3 鍵槽的傳統(tǒng)加工工藝與傳統(tǒng)加工方式3.1 加工鍵槽的傳統(tǒng)工藝與傳統(tǒng)工藝分析3.1.1 傳統(tǒng)工藝運(yùn)用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽如圖 6 所示：現(xiàn)將銑刀垂直進(jìn)給移向工件，到一定深度后，將縱向進(jìn)給切至鍵槽全長；再進(jìn)行垂直進(jìn)給，然后反向縱向進(jìn)給，反復(fù)多次直至切刀要求深度。3.1.2 傳統(tǒng)工藝分析運(yùn)用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽會(huì)帶來兩個(gè)弊端：其一垂直切削分力加大，引起刀具撓度和轉(zhuǎn)角加大，這樣就加劇鍵槽側(cè)面傾斜，另外順銑與逆銑時(shí)產(chǎn)生的不對(duì)稱變形，這些都會(huì)給對(duì)稱度帶來不利影響。其二吃深較大，銑刀與工件接觸弧長，切削沿前刀面滑動(dòng)時(shí)間較長，因此前后刀面同時(shí)磨損，而后刀面磨損尤為嚴(yán)重，這樣鍵槽寬度尺寸會(huì)受到影響，同時(shí)減少刀具重磨次數(shù)?；谝陨蟽牲c(diǎn)，此工藝對(duì)于加工軸外鍵槽的效果較差。3.2 軸外鍵槽的傳統(tǒng)加工方式圖 6 傳統(tǒng)加工方式圓軸類外鍵槽通常使用鍵槽銑刀或立銑刀加工，如圖 6 所示。用鍵槽銑刀銑削封閉式鍵槽時(shí)，一般用抱鉗裝夾工件或 v 型體裝夾工件夾緊工件前必須校正夾具在工作臺(tái)中的位置，然后利用螺栓與工作臺(tái) T 型槽連接。鍵槽長度進(jìn)給量由工作臺(tái)縱向進(jìn)給手輪控制，深度進(jìn)給由工作臺(tái)升降進(jìn)給手柄來控制，寬度由銑刀直徑控制。其工作循環(huán)如圖 6 所示；先將銑刀垂直進(jìn)給移向工件，切削少量的深度，將工件縱向進(jìn)給切至鍵槽的全長；再進(jìn)行垂直進(jìn)給，然后方向縱向進(jìn)給，反復(fù)多次直至完成。用傳統(tǒng)的工藝方法和普通銑床來加工精度要求不是很高的鍵槽，應(yīng)用較為廣泛，隨處可見。3.3 傳統(tǒng)加工方式分析用傳統(tǒng)的工藝方法和普通銑床來加工精度要求不是很高的軸外鍵槽，應(yīng)用較為廣泛。運(yùn)用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽，在精度要求較高，尺寸范圍變化大的時(shí)候存在如下弊端：（1） 質(zhì)量穩(wěn)定性差?yuàn)A具在工作臺(tái)中的位置是引起鍵槽的對(duì)稱平面與軸的縱向?qū)ΨQ面不重合的重要因素，在加工中若工件長度的變化沒有任何規(guī)律性，工作臺(tái)上中央 T 型槽磨損量不均衡，必然會(huì)影響夾具定位的準(zhǔn)確性，進(jìn)而造成鍵槽定位的不準(zhǔn)確，引起質(zhì)量穩(wěn)定性較低。（2） 生產(chǎn)效率低因?yàn)楣ぜ蠈?duì)稱度要求越高，就對(duì)機(jī)床的定位精度要求高，而且對(duì)工件在夾具上的定位精度要求也越高，因此調(diào)試難度就會(huì)加大。（3） 運(yùn)動(dòng)剛性差普通銑床調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)多，引起誤差的幾率高（如梯形絲杠與螺母之間的間隙調(diào)整；刀桿與主軸連接的間隙調(diào)整等） ，導(dǎo)致相對(duì)運(yùn)動(dòng)剛性差。此外，由作用于銑刀刀刃上的不均衡切削力導(dǎo)致銑刀的微量變形也會(huì)引起對(duì)稱度誤差。5 結(jié)束語鍵槽加工，對(duì)稱度是關(guān)鍵問題。在普通機(jī)床上加工軸外鍵槽時(shí)，采用傳統(tǒng)工藝，會(huì)引起刀具的微量變形，從而影響加工精度。在數(shù)控機(jī)床上加工外鍵槽時(shí)，采用“之”字形走到路線，可以改善刀具受力，從而提高了加工精度。在數(shù)控機(jī)床上加工，比普通機(jī)床效率高，質(zhì)量穩(wěn)定性好，也可以適應(yīng)在較大的直徑范圍內(nèi)加工軸外鍵槽，適應(yīng)性與靈活性更強(qiáng)。生產(chǎn)加工完這一種（或這一批）零件后，需要更換為另一種（或另一批）零件時(shí)，只需要更換新的零件加工程序。所以數(shù)控機(jī)床是產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁時(shí)代的首選柔性設(shè)備。在大批大量的加工生產(chǎn)中采用專用夾具裝夾工件，縮短了輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，使批量生產(chǎn)中的精度趨于一致。本夾具的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)合理，制造容易，定位可靠，對(duì)中精度高，操作方便，可以大大提高軸外鍵槽的對(duì)稱度，同時(shí)還能提高鍵槽其他方面的加工精度，具有較高的實(shí)用價(jià)值。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是數(shù)控加工鍵槽的工裝設(shè)計(jì)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，將所學(xué)的夾具設(shè)計(jì)，工藝知識(shí)，以及數(shù)控知識(shí)相結(jié)合，掌握一定的設(shè)計(jì)方法和技巧。了解了軸外鍵槽加工中的一些相關(guān)問題。熟悉相關(guān)的繪圖軟件，提高了夾具設(shè)計(jì)水平。通過該課題的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步強(qiáng)化了我的專業(yè)知識(shí)，比較全面的將大部分的知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次全面的復(fù)習(xí)；在設(shè)計(jì)中遇到的問題教材中不一定有，只有通過查資料，請(qǐng)教老師解決，增加了經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)該課題的設(shè)計(jì)是參加工作前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)，熟悉夾具設(shè)計(jì)的基本過程，了解夾具設(shè)計(jì)的一些常見的問題，為以后工作打下一定的基礎(chǔ)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，將對(duì)我在夾具設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用和發(fā)展情景的認(rèn)識(shí)有著重要的作用，對(duì)我的專業(yè)知識(shí)的升化和以后從事夾具設(shè)計(jì)有著重要的意義。致謝本文是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。指導(dǎo)老師具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在治學(xué)及做人方面使我受益匪淺。衷心感謝幫助過我的每一位老師和同學(xué)。參考文獻(xiàn)［1］楊書子，機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004［2］上海金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)，金屬切削手冊(cè)[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2004［3］李洪，機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990［4］方昆凡，公差與配合手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999［5］王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000［6］東北重型機(jī)械學(xué)院，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979［7］吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987［8］劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊(cè)[M]，哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987［9］上海金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)，金屬切削手冊(cè)[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984［10］周永強(qiáng)，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002［11］黃如林，切削加工簡明實(shí)用手冊(cè)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004［12］余光國，馬俊，張興發(fā)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995［13］東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1980［14］李慶壽，機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊(cè)[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991［15］廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量[M]，中國計(jì)量出版社，2000［16］樂兌謙，金屬切削刀具，機(jī)械工業(yè)出版社，2005［17］王先逵，機(jī)械制造工藝學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，2006［18］吳明友.數(shù)控機(jī)床加工技術(shù).[M].南京:東南大學(xué)出版社,2000［19］杜家熙.數(shù)控機(jī)床編程與機(jī)構(gòu).[M].北京:中國國際商務(wù)出版社,2003［20］楊有君.數(shù)字控制技術(shù)與數(shù)控機(jī)床.[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999