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)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(xiě)。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)AbstractThis 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目錄引言 11 緒論 21.1 機(jī)械加工工藝概述 21.2 機(jī)械加工工藝流程 .21.3 夾具概述 .31.4 機(jī)床夾具的功能 .31.5 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) .41.5.1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 .41.5.2 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 42 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 62.1 零件的分析 62.1.1 零件的作用 62.1.2 零件的工藝分析 62.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 72.2.1 確定毛坯的制造形式 72.2.2 基面的選擇 72.2.3 制定工藝路線 72.2.4 機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 112.2.5 確定切削用量 123 鉆 2-Φ4mm孔夾具設(shè)計(jì) .253.1 設(shè)計(jì)要求 .253.2 夾具設(shè)計(jì) .263.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 263.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 263.3 誤差分析與計(jì)算 273.4 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 283.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 293.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 303.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) .30總 結(jié) 32參考文獻(xiàn) 33致 謝 341引言機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)畢業(yè)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)畢業(yè)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]21 緒論1.1 機(jī)械加工工藝概述機(jī)械加工工藝是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過(guò)程，加工工藝是工人進(jìn)行加工的一個(gè)依據(jù)。一個(gè)普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗(yàn)-包裝，就是個(gè)加工的籠統(tǒng)的流程。機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過(guò)程稱為機(jī)械加工工藝過(guò)程。 比如，上面說(shuō)的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個(gè)步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個(gè)步驟，每個(gè)流程的詳細(xì)說(shuō)明?？偟膩?lái)說(shuō)，加工工藝是每個(gè)步驟的詳細(xì)參數(shù)工藝流程是綱領(lǐng)，工藝規(guī)程是某個(gè)廠根據(jù)實(shí)際情況編寫(xiě)的特定的加工工藝。1.2 機(jī)械加工工藝流程機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及 檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。 2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。3) 確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。 4) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。5) 填寫(xiě)工藝文件。 6) 選擇毛坯。 7) 擬訂工藝路線。 8) 確定切削用量及工時(shí)定額。 8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。 3在制訂工藝規(guī)程的過(guò)程中，往往要對(duì)前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時(shí)對(duì)工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。1.3 夾具概述現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過(guò)程中。在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。1.4 機(jī)床夾具的功能在機(jī)床上用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件定位和夾緊。1．機(jī)床夾具的主要功能機(jī)床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。（1） 定位 定位是通過(guò)工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件面接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。確定工件在夾具中占有正確位置的過(guò)程。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夾緊 由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫落。工件定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變的操作。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。2．機(jī)床夾具的特殊功能機(jī)床夾具的特殊功能主要是對(duì)刀和導(dǎo)向。（1）對(duì)刀 如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速地確定銑刀相對(duì)于夾具的正確位置。調(diào)整刀具切削刃相對(duì)工件或夾具的正確位置。（2）導(dǎo)向 導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模4如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。1.5 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。1.5.1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀數(shù)控機(jī)床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。特別是近年來(lái)，，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：1）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。3）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。4）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。5）適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。6）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。1.5.2 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化、柔性化四個(gè)方面。標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259—91 以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。精密化精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1；用于精密5車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為 5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在 1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無(wú)心夾具，工件的圓度公差可達(dá) 0.2～0.5μm。高效化高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有：自動(dòng)化夾具、高速化夾具、具有夾緊動(dòng)力裝置的夾具等。柔性化機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機(jī)床夾具等。可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。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。用于與聯(lián)軸器相連接傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。圖 2-1 齒輪軸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、軸段外圓面。其中主要加工表面為軸段外圓面。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.以分度圓直徑為花鍵中心的加工表面7這一組的加工表面包括：分度圓直徑為的花鍵中心。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。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 20CrNi4A 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。10 鍛 造820 去飛邊30粗車齒輪軸右端面，粗車外圓Φ65mm、Φ61.3mm、Φ65mm、Φ69.8 ，留 2mm 加工余量40粗車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，粗車外圓Φ81.3mm、Φ70mm、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 Φ81.3mm、Φ70mm 、留2mm 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 粗車、半精車右端 Φ54H6mm 內(nèi)孔，Φ52mm 內(nèi)孔,90 粗車、半精車左端 Φ54H6mm 內(nèi)孔100粗、精磨右端面及外圓 Φ70mm、Φ65mm ，以及磨制過(guò)渡圓角。110鉆孔 2-Φ4mm120鉆孔 2-Φ9.4mm130鉆孔 Φ6 斜孔 mm140 銑 3 處花鍵150 去毛刺160 檢驗(yàn)170 入庫(kù)2.工藝路線方案二10 鍛 造20 去飛邊930粗車齒輪軸右端面，粗車外圓Φ65mm、Φ61.3mm、Φ65mm、Φ69.8 ，留 2mm 加工余量40粗車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，粗車外圓Φ81.3mm、Φ70mm、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 Φ81.3mm、Φ70mm 、留2mm 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 粗車、半精車右端 Φ54H6mm 內(nèi)孔，Φ52mm 內(nèi)孔,90 粗車、半精車左端 Φ54H6mm 內(nèi)孔100粗、精磨右端面及外圓 Φ70mm、Φ65mm ，以及磨制過(guò)渡圓角。110鉆孔 2-Φ4mm120鉆孔 2-Φ9.4mm130鉆孔 Φ6 斜孔 mm140 銑 3 處花鍵150 去毛刺160 檢驗(yàn)170 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1020 去飛邊30粗車齒輪軸右端面，粗車外圓Φ65mm、Φ61.3mm、Φ65mm、Φ69.8 ，留 2mm 加工余量40粗車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，粗車外圓Φ81.3mm、Φ70mm、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 Φ81.3mm、Φ70mm 、留2mm 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粗、精磨右端面及外圓 Φ70mm、Φ65mm ，以及磨制過(guò)渡圓角。90 粗車、半精車右端 Φ54H6mm 內(nèi)孔，Φ52mm 內(nèi)孔,100 粗車、半精車左端 Φ54H6mm 內(nèi)孔110鉆孔 2-Φ4mm120鉆孔 2-Φ9.4mm130鉆孔 Φ6 斜孔 mm140 銑 3 處花鍵150 去毛刺160 檢驗(yàn)170 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：10 鍛 造1120 去飛邊30粗車齒輪軸右端面，粗車外圓Φ65mm、Φ61.3mm、Φ65mm、Φ69.8 ，留 2mm 加工余量40粗車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，粗車外圓Φ81.3mm、Φ70mm、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 Φ81.3mm、Φ70mm 、留2mm 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 粗車、半精車右端 Φ54H6mm 內(nèi)孔，Φ52mm 內(nèi)孔,90 粗車、半精車左端 Φ54H6mm 內(nèi)孔100粗、精磨右端面及外圓 Φ70mm、Φ65mm ，以及磨制過(guò)渡圓角。110鉆孔 2-Φ4mm120鉆孔 2-Φ9.4mm130鉆孔 Φ6 斜孔 mm140 銑 3 處花鍵150 去毛刺160 檢驗(yàn)170 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 20CrNi4A 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：121.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 Φ65mm、Φ 61.3mm、Φ65mm、Φ69.8 ，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 = ，mHB?m2516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5.4 0V角 = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 =0?6vK09'vK01s?0sr。m8.①.確定切削深度 pa由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故m5= = （3-p269.7?m5.31）②.確定進(jìn)給量 f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)，m1625?pam4?10進(jìn)給量 =0.5～1.0fr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：=0.7fr13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 。maxFN根據(jù)表 1.21，當(dāng)強(qiáng)度在 174～207 時(shí)， ， ， =HBSp4?f75.0rmrK時(shí)，徑向進(jìn)給力： =950 。045RFN切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.29—2），故f rofKsFf?krFfK實(shí)際進(jìn)給力為：=950 =1111.5 （3-fF17.?N2）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。frm7.0③.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5.1刀壽命 = 。Tmin60④.確定切削速度 0V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 200～2196YG的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpam4?fr75.0Vmin3切削速度的修正系數(shù)為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見(jiàn)tvKmvsvKTvKv表 1.28），故：= tVv=63 （3-'0?0.184.920.1?3）in48m?= = =120 （3-nDc?'10127?ir4）根據(jù) CA6140 車床說(shuō)明書(shū)選擇=1250nmir這時(shí)實(shí)際切削速度 為：cV14= = cV10cDn?01257?min?（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， = ～ ， ，HBS160245pam3?f，切削速度 時(shí)，rm75.0min50V?=CPKW7.1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：krcPcr0=1.7 =1.2 C3.?（3-6）根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為 = ， ，故nmi125r EPKW9.5C?EP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 ， = ， = = ， =pafr7.0ni125rsr08.Vmin03.2 工序 40 粗車齒輪軸左端面，保證全長(zhǎng)，粗車外圓 Φ81.3mm、Φ70mm、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 ，《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》 20hm?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《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》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《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》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 4515副偏角 Kr? 10～15 15前角 0?5～10 10后角 ?5～8 5刃傾角 s?0 0倒棱前角 ol?-10～ -15 -10續(xù)表 12 車刀幾何形狀角度倒棱寬度 lb?0.4［（0.3~0.8）f］1e0.4~0.8 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=2.9mm2）、進(jìn)給量 f依據(jù) ，根據(jù)表 1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于 40mm 時(shí)，0.4~5/fmr?依據(jù) ，根據(jù) CA6140 車床的使用說(shuō)明書(shū)選擇《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》.8/f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(shū)得其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》進(jìn)給力為 。max350FN?依據(jù) ，根據(jù)表 1.21，當(dāng)鋼的強(qiáng)度 =570~670MPa，《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》 b?， ， ， (預(yù)計(jì))時(shí)，進(jìn)給力為.4p?./fr045k?6/mincvN。107fF?16依據(jù) ，根據(jù)表 1.29-2，切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0，《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》 fFvoFfk=1.0， =1.0，故實(shí)際進(jìn)給力為sFfk?krFfN107.1.07f???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)0.48/fmr?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《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命 T=60min。4）、確定切削速度 cv依據(jù) ，根據(jù)表 1.28，切削速度的修正系數(shù)為《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》=1.0， =1.0， =0.8， =1.0， =1.0， 故tvkkrvsvTvkkv1.8Mv?=0.94Mtkr?依據(jù) ，根據(jù)表 1.27，切削速度的計(jì)算《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》vcmxyCTapf故 =110m/min0.2.150.35494698cv???r/min/in1nrD??依據(jù) ，根據(jù) CA6140 車床的使用說(shuō)明書(shū)，選擇《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》120/crm?這時(shí)實(shí)際切削速度 為cv=120m/min3210/in10cDnv??最后決定的車削用量為。2.9,.48/,/mi,120/inp camfrrv???3.3 工序 60 半精車齒輪軸右端面，半精車外圓 Φ81.3mm、Φ70mm、留 2mm 留0.5mm 加工余量，其余表面加工到尺寸要求。1、加工條件17（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 ，《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》 20hm?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《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》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《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》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 Kr? 10～15 15前角 0?5～10 10后角 ?5～8 5刃傾角 s?0 0倒棱前角 ol?-10～ -15 -10續(xù)表 12 車刀幾何形狀角度倒棱寬度 lb?0.4［（0.3~0.8）f］1e0.4~0.8 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=2.9mm2）、進(jìn)給量 f依據(jù) ，根據(jù)表 1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于 40mm 時(shí)，0.4~5/fmr?18依據(jù) ，根據(jù) CA6140 車床的使用說(shuō)明書(shū)選擇《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》0.48/fmr?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(shū)得其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》進(jìn)給力為 。max350FN?依據(jù) ，根據(jù)表 1.21，當(dāng)鋼的強(qiáng)度 =570~670MPa，《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》 b?， ， ， (預(yù)計(jì))時(shí)，進(jìn)給力為.4p?./fr045k?6/mincvN。107fF?依據(jù) ，根據(jù)表 1.29-2，切削時(shí) 的修正系數(shù)為 =1.0，《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》 fFvoFfk=1.0， =1.0，故實(shí)際進(jìn)給力為sFfk?krFfN107.1.07f???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)0.48/fmr?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《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命 T=60min。4）、確定切削速度 cv依據(jù) ，根據(jù)表 1.28，切削速度的修正系數(shù)為《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》=1.0， =1.0， =0.8， =1.0， =1.0， 故tvkkrvsvTvkkv1.8Mv?=0.94Mtkr?依據(jù) ，根據(jù)表 1.27，切削速度的計(jì)算《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》vcmxyCTapf故 =110m/min0.2.150.35494698cv???r/min/in1nrD??19依據(jù) ，根據(jù) CA6140 車床的使用說(shuō)明書(shū)，選擇《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》120/cnrm?這時(shí)實(shí)際切削速度 為cv=120m/min3210/in10cDv??最后決定的車削用量為。2.9,.48/,/mi,120/inp camfrrv???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《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》1）、進(jìn)給量 f依據(jù) ，根據(jù)表 1.6，材料為碳鋼，當(dāng)表面粗糙度為 ，《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》 3.2aRm?（預(yù)計(jì)）時(shí)， 。0.5,/minrv???0.25~.3/fmr?依據(jù) ，根據(jù) CA6140 車床的使用說(shuō)明書(shū)選擇《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》0.28/fr?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《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》0.5mm,刀具的壽命 T=60min。3）、切削速度 cv依據(jù) ，根據(jù)表 1.28，可查得切削速度的修正系數(shù)為《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》=1.0， =1.0， =0.8， =1.0， =1.0， 故tvkkrvsvTvkkv1.8Mv?=0.94Mtkr?依據(jù) ，根據(jù)表 1.27，切削速度的計(jì)算《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》20vcmxyCkTapf?故 =158m/min0.2.150.299468c ??r/min/in15.vnrD???依據(jù) ，根據(jù) CA6140 車床的使用說(shuō)明書(shū)，選擇《 切 削 用 量 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 》120/mincr這時(shí)實(shí)際切削速度 為cv=97m/min5.8120/in10cD???最后決定切削用量 .9,.2/,/mi,97/inp camfrnrv??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 =0.5mm2） 確 定 進(jìn) 給 量 ,取 f= 0.05mm/r3） 根 據(jù) 機(jī) 床 選 n=2667r/min， 計(jì) 算 出 = =2093.6m/mincV154.3267?4） 基 本 時(shí) 間 = ， 故 = =0.195minjTfl??1jT05.3??5) 計(jì) 算 ,查 表 得 輔 助 時(shí) 間 =0.2min,布 置 工 作 地 時(shí) 間xfwfj?總 fT=0.3min,休 息 與 生 理 需 要 時(shí) 間 =0.1min fwT則 =0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min xfwfjT??總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。218.16.1 工 序 磨 外 圓 達(dá) 到 尺 寸 要 求 ， 磨 外 圓 尺 寸 要 求0.589??0.7254??1） 確 定 磨 削 深 度 =0.4mm2） 確 定 進(jìn) 給 量 ,取 f= 0.05mm/r3） 根 據(jù) 機(jī) 床 選 n=2667r/min， 計(jì) 算 出 = =2093.6m/mincV4） 基 本 時(shí) 間 = i， 故 = =0.66minjTfl??1jT12705.38??5) 計(jì) 算 ,查 表 得 輔 助 時(shí) 間 =0.2min,布 置 工 作 地 時(shí) 間xfwfj?總 fT=0.3min,休 息 與 生 理 需 要 時(shí) 間 =0.1min,fwT則 =0.66+0.2+0.3+0.1=1.26min xfwfjT??總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 =0.5mm2） 確 定 進(jìn) 給 量 ,取 f= 0.05mm/r3） 根 據(jù) 機(jī) 床 選 n=2667r/min， 計(jì) 算 出 = =2093.6m/mincV154.3267?4） 基 本 時(shí) 間 = ， 故 = =0.195minjTfl??1jT05.3??5) 計(jì) 算 ,查 表 得 輔 助 時(shí) 間 =0.2min,布 置 工 作 地 時(shí) 間xfwfj?總 fT=0.3min,休 息 與 生 理 需 要 時(shí) 間 =0.1min fwT則 =0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min xfwfjT??總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：鉆孔 2-Φ4mm22機(jī)床：立式鉆床 Z525刀具：從第三本文獻(xiàn)的表號(hào)中 4.3～9 可找出選高速鋼錐柄麻花鉆頭。進(jìn)給量 ：從第三本文獻(xiàn)查到表號(hào)中 2.4～38 可找出，選擇 。f rmf/3.0?切削速度 ：從第三本文獻(xiàn)查到表號(hào)中 2.4～41 可找出，選擇 。V 48Vs機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n，100.486539./min31vrd????從第三本文獻(xiàn)查到表 3.1～31，取 0?所以實(shí)際切削速度 ：v.16.5/dns???切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度 ：l42m?刀具切入長(zhǎng)度 ：1117(~)05.9622rDlctgkctgm?????刀具切出長(zhǎng)度 ： 選擇l42?l32走刀次數(shù)為 1機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： jt630.5in.jLfn???工序 120：鉆孔 2-Φ9.4mm憑據(jù)【機(jī)械加工工藝手冊(cè)】NO.2 卷。鉆孔工序時(shí)的刀具選擇直柄短麻花鉆（GB1436-85），鉆床選 Z525 搖臂機(jī)床。按照【機(jī)械加工工藝手冊(cè)】NO.2 卷書(shū)中找出表號(hào)為 10.4-2 的表格，找出鉆孔進(jìn)給量 0.20～0.35 。rm則選擇 rmf30.?按照【機(jī)械加工工藝手冊(cè)】NO.2 卷書(shū)本中表號(hào)為 10.4-9 的表格來(lái)定量切削速度切削速度計(jì)算公式為 in0kfaTdcvvyxpmzv經(jīng)查，參數(shù)是 ，刀具耐用度 T=35125.0,.,,25.,1.8???mzcvvvv min23則 = =1.6v0.250.125.8733?min所以 = =72n6.4ir選取 mi120r?所以，實(shí)際切削速度是 =2.6412.3?vmin確定切削時(shí)間（一個(gè)孔） =ts0.8??工序 130：鉆孔 Φ6 斜孔機(jī)床：立式鉆床 Z525刀具：按照第三本文獻(xiàn)查到表號(hào)中 4.3～9 可找出選高速鋼錐柄麻花鉆頭。切削深度 ：pa5.m?進(jìn)給量 ：從第三本文獻(xiàn)查到表號(hào)中 2.4～38 可找出，取 。f rmf/3.0?切削速度 ：從第三本文獻(xiàn)查到表號(hào)中表 2.4～41，取 。V 48Vs機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n，100.486539./min31vrd????從第三本文獻(xiàn)查到表 3.1～31，取 0?所以實(shí)際切削速度 ：v.16.5/dns???切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度 ：l42m?刀具切入長(zhǎng)度 ：1117(~)05.9622rDlctgkctgm?????刀具切出長(zhǎng)度 ： 取l42?l32走刀次數(shù)為 1機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： jt60.5in.3jLfn???工序 140 銑 3 處花鍵24機(jī)床：銑床 X52K刀具：硬質(zhì)合金花鍵銑刀每齒進(jìn)給量 ：從第三本文獻(xiàn)的表號(hào)中 2.4～73 可找出，選擇 ：fa 0.15/famZ?從第三本文獻(xiàn)的表號(hào)中 2.4～81 可找出，選擇銑削速度 2.8/Vs每齒進(jìn)給量 ：從第三本文獻(xiàn)的表號(hào)中 2.4～73 可找出，選擇 從f f/8.第三本文獻(xiàn)的表號(hào)中 2.4～ 81 可找出，選擇銑削速度 .47/s?機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n102.47601.97/min31Vrd????從第三本文獻(xiàn)的表號(hào)中 3.1～74 可找出，選擇 45/inr?實(shí)際銑削速度 ：v3.140752.9/06dns???進(jìn)給量 ： fV.80.1/ffaZm工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m7./475infVs??：從第三本文獻(xiàn)的表號(hào)中 2.4～81 可找出, 選擇?a a60?切削工時(shí)被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 14lm?'8l?刀具切入長(zhǎng)度 ：120.5()(~3lDa????2061)2?刀具切出長(zhǎng)度 ：選擇2lml2走刀次數(shù)為 1機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： jt12420.36in7.5jmlf????機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：'1jt'1268.19i.jlf所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 '105injjtt??25