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青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 1 摘要 本文介紹了離合齒輪的加工工藝設計過程及其專用夾具的設計過程。通過本設計 進一步了解了機械加工工藝設計過程的一般方法和步驟。聯(lián)系生產(chǎn)現(xiàn)場實際條件進行 工藝方案的比較選擇適當方案；掌握根據(jù)生產(chǎn)的要求設計專用機床夾具的方法。 本文內容包括：機械加工工藝的組成，工藝過程的作用，工藝規(guī)程的作用，工藝 規(guī)程的設計原則，生產(chǎn)綱領的計算和生產(chǎn)類型的確定，毛坯的制造形式，制造工藝中 基準的選擇，零件的尺寸、形狀誤差和位置誤差的分析，機械加工工藝路線的確定， 各個工序的加工余量、工序尺寸。尺寸公差的確定及某些刀具的幾何參數(shù)的選擇和常 見的金屬切削機床的選用，機械加工各工序的切削深度、進給量、些小速度的確定， 機械加工工時的計算，專用夾具設計的基本要求，專用設計的依據(jù)、夾具裝置的選擇、 夾緊力的估算、定位誤差的分析、夾具的操作說明。本文介紹的各個工序都要保證使 用功能要求、提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量、降低勞動強度，注意勞動保護和環(huán)境 保護，提高可靠性出發(fā)進行各個工序的工藝和夾具的比較和制定。為了更好的了解各 國先進的工藝技術文本還選擇了兩篇相關的英文文獻進行了可供讀者參考 關鍵詞：機械加工；工藝；機械加工余量；工序；夾具；機床 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 2 Abstract In this paper, the processing gear off the design process and its dedicated fixture design process. Through the design of a better understanging of the engine machining process of the gengral process design methods and steps. Contace production at the scene of the actual conditions of the programme compared select the apptopriate progrannes; master in accordance with he requirements of the production design for the machine tool fixture methods and in accordance with commercial interesrs of the programme compared with the technical and economic analysis. This areicle includes: the composition of mechanical processing technology, the role of a point of order, the order of the design principles, the calculation of the Ptogramme of production and production types of identification, the rough form of manufacturing, manufacturing process in the choice of benchmarks, spare parts The size,shape and location of error of error, mechanical processing line of development, the variots processes machining allowance,process size, Tolerance and the determination of certain tools geometric parameters of common metal-cutting dpeed the identification, machining wotking hours, the fixture design gor the basic requirements, rhe basis for fixture design, the choice of fixture installation, the clamping force estimamates, positioning error the analysis, fixture instructions. This paper describes the various processes are guaranteed from the use of functional requirements, raising labor producticity, and ensure ptocessing qualitu, reduce labor intensity and attention to labor protection and environmental protection, to improve the reliability of the process and the process of comparison and the development of fixture. In order to better understand the countrides of advanced technology has also selected the two texts related to English literature afeference for readers. Keywords: Engine machining ; process;machining allowance；processes; fixture; Machine 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 3 目 錄 摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract………………………………………………………………………………Ⅱ 目錄……………………………………………………………………………………Ⅲ 第 1 章 緒論………………………………………………………………………1 第 2 章 零件的分析…………………………………………………………… 2 2.1 零件的作用…………………………………………………………………..2 2.2 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定………………………………………..2 第 3 章 工藝規(guī)程的設計………………………………………………………3 3.1 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖…………………………………..3 3.2 基準的選擇…………………………………………………………………3 3.3 確定毛坯的制作方式………………………………………………………..4 3.4 機械加工余量，毛坯尺寸的確定…………………………………………4 3.5 制定工藝路線………………………………………………………………...7 3.6 選擇加工設備和工藝設備…………………………………………………...8 3.7 確定切削用量及基本時間…………………………………………………...9 第 4 章 機床夾具設計…………………………………………………………18 4.1 機床夾具介紹……………………………………………………………...18 4.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向……………………………………………………...18 4.3 機床夾具的定位及夾緊………………………………………………….. 19 4.4 工件的裝夾方式………………………………………………………….. 21 4.5 基準及其分類…………………………………………………………….. 22 4.6 工件的定位……………………………………………………………….. 23 4.7 常見定位方式及定位元件……………………………………………….. 24 4.8 工件的夾緊……………………………………………………………….. 25 4.9 設計宗旨………………………………………………………………….. 27 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 4 4.10 夾具設計………………………………………………………………….27 4.11 工件定位誤差分析…………………………………………………….….27 4.12 夾具簡介………………………………………………………………...28 結論……………………………………………………………………………….…. 30 參考文獻……………………………………………………………………………..31 致謝………………………………………………………………………………….. 32 附件 1………………………………………………………………………………..33 附件 2………………………………………………………………………………..34 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 5 第 1 章 緒論 本次設計是在我們學完了大學的全部基礎課，技術基礎課以及專業(yè)課之后進行的。 這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學的各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一 次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。因此， 它在我們的大學生活中占有重要的地位。另外在做完這次畢業(yè)設計之后，我得到一次 在畢業(yè)工作前的綜合性訓練，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉： （1）運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識， 正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題， 保證零件的加工質量。 （2）提高結構設計能力。通過設計夾具的訓練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求， 設計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質量的夾具的能力。 （3）學會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱，出處， 能夠做到熟練的運用。 就我個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應 性訓練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 6 第 2 章 零件分析 2.1 零件的作用 用于接通或斷開主軸的反轉傳動路線 2.2 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 零件的工藝分析 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要 求齊全。該零件屬盤套類回轉體零件，它的所有表面均需切削加工，各表面的加工精 度和表面粗糙度都不難獲得。齒輪的基圓 的粗糙度要求 Ra0.8μm 有些偏高。125m? 一般 8 級精度的齒輪，其基準孔要求 。2-38mm 的槽口相對 軸的軸線.6Ra?120m? 互成 90 度垂直分布，其徑向設計基準是 軸的軸線，軸向設計基準是0 軸的左端面。同理五槽也是這樣定位基準。120m? 離合齒輪的零件圖 圖 1-1 零件圖 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 7 第 3 章 工藝規(guī)程的設計 3.1 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 選擇毛坯時，應考慮一下因素： 1. 零件材料的工藝性（如可鑄型和可塑性）以及零件對材料組織和性能的要求。 例如鑄鐵和青銅不能鍛造，只能選鑄造件。 2. 零件的結構尺寸和外形結構。 3. 生產(chǎn)綱領的大小，它在很大程度上決定采用某種毛坯方法的階級性。 4. 現(xiàn)場的條件，這里主要指毛坯制造的實際水平、設備狀況以及外設的可能性和 經(jīng)濟性，但同時也要考慮生產(chǎn)的發(fā)展，采用比較先進的毛坯制造技術和先進的毛坯鍛 造方法。 3.2 基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工 質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還 會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇 粗基準的選擇應以下面的幾點為原則：a 應選能加工出精基準的毛坯表面作粗基準。 b 當必須保證加工表面與不加工表面的位置和尺寸時，應選不加工的表面作為粗基準。 c 要保證工件上某重要表面的余量均勻時，則應選擇該表面為定位粗基準。d 當全部表 面都需要加工時，應選余量最小的表面作為基準，以保證該表面有足夠的加工余量。 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工 件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。因本零件毛坯 是模鍛，鍛件度精度處于中等水平。 （2）精基準的選擇 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定 位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間 的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 8 可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削 都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面 的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。 例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能 保證齒面余量均勻。 自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表 面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在 無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。 并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 這里主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行 尺寸換算，要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置出發(fā)，進而保證零件 在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。 3.3 確定毛坯的制作方式 該零件材料為 45 鋼?？紤]到車床在車削螺紋工作中要經(jīng)常正反旋轉，該零件在加 工過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應該選用鍛件，以使金屬纖維盡量 不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為 2222 件，屬于大批量生產(chǎn)，而且零 件的輪廓尺寸不大，故采用模鍛成形。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是 應該的。 3.4 確定機械加工余量，毛坯尺寸和公差 3.4.1 概念 加工余量是指加工過程中所切去的金屬厚度。余量有工序余量和加工總余量（毛 坯余量）之分。工序余量是相鄰兩個工序的工序尺寸之差，加工總余量是毛坯尺寸與 零件圖樣的設計尺寸之差。 由于工序尺寸有公差，故實際的切削余量大小不等。 影響加工余量的因素： （1） 被加工表面上道工序表面粗糙度和缺陷層。 （2） 被加工表面上道工序尺寸公差。 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 9 （3） 被加工表面上道工序的行為公差。 （4）本道工序裝夾誤差。 3.4.2 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 鋼質模鍛件的機械加工余量按 JB3835-85 確定。確定時，根據(jù)估算的鍛件質量， 加工精度和鍛件的形狀復雜系數(shù)，由《簡明手冊》表 2.2-25 可查得除孔以外的各內外 表面的加工余量?？椎募庸び嗔坑伞逗喢魇謨浴繁?2.2-24 查得，表中余量值為單面余 量。 （1）鍛件公差等級 由該零件的功用和技術要求，確定其鍛件等級為普通級 （2）鍛件質量 根據(jù)零件的成品質量 1.4kg,估算約為 2.5kg （3）鍛件形狀復雜系數(shù)鍛件形狀復雜系數(shù) S S=Md/Mw S=0.2 形狀復雜系數(shù)為 S3 （4）鍛件材質系數(shù) M 由于該鍛件為 45 鋼，是碳的質量分數(shù)小于 0.65%的碳素鋼， 故該鍛件的材質系數(shù)屬 M1 級。 確定機械加工余量 （5）根據(jù)鍛件質量、兩級那表面粗糙度、形狀復雜系數(shù)，由此查的單邊余量在厚 度、水平方向為 1.7～2.2mm，即鍛件各外徑的單面余量為 1.7～2.2mm，各軸向尺寸的 單面余量為 1.7～2.2mm。鍛件中心兩孔的單面余量查的為 2.5mm。 3.4.3 確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適應于機械加工表面粗糙度 Ra>3.2μm。Ra3.2μm，因此125m? 這些表面的毛坯尺寸只需要將零件的尺寸加上所查的加工余量即可。 孔需要125m? 精加工達到 Ra0.8μm，參考磨孔余量確定精鏜孔單面余量為 0.5mm。 綜上所述，確定毛坯尺寸 3.4.4 確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質量、材質系數(shù)、形狀復雜系數(shù)查的。本零件毛坯尺寸允 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 10 許偏差 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m137? 5 mm147?20 2 25 2 9m1? 2 mm106?02 2 896 2 92mH78? 4 mm74?5 2 6010 2 122 2 m 表 1-2 離合齒輪毛坯尺寸允許偏差 鍛件尺寸 偏差 鍛件尺寸 偏差m147? +1.7 -0.8 92?+1.5 -0.72 +1.5 -0.7 m67+0.6 -1.4m10? +1.5 -0.7 12+1.7 -0.598 +1.5 -0.7 m47?+0.6 -1.4 3.4.5 設計毛坯圖 （1）確定圓角半徑 鍛件的內、外圓角半徑查手冊確定。本鍛件各部分的 t/H 為> 0.5~1,為簡化起見，本鍛件的內外圓角半徑分別取相同數(shù)值，結果為： 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 11 外圓角半徑 6m=r 內圓角半徑 3R 以上所取得圓角半徑數(shù)值是能保證各表面的加工余量。 （2）定模鍛斜度 本鍛件由于上、下模膛深度不相等，模鍛斜度應為模膛較深的 一側計算。 ,外模鍛斜度 °，內模鍛斜度0.3952/1 HB, 132/ L/B??5?? °。7?? （3）確定分模位置 由于毛坯是 的圓盤類鍛件，應采取軸向分模，這樣可D? 沖孔，使材料利用率得到提高。為了便于起模及便于發(fā)現(xiàn)上下模在模鍛過程中錯移， 選擇最大直徑即齒輪處的對稱平面為分模面，分模線為直線，屬于直分模線。 （4）確定毛坯的熱處理方式 鋼制齒輪毛坯經(jīng)鍛造后應安排正火，以消除殘余的 鍛造應力，并使不均勻的金相組織通過重新結晶而得到細化、均勻的組織，從而改善 加工性。 下圖為本零件的毛坯圖 圖 1-2 毛坯圖 3.5 制定工藝路線 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 12 工序 1 以外圓面 和端面為定位，粗車外圓面 ，粗車端面 B，132m?138.4m? 粗鏜孔外圓 ，拉花鍵孔。09 、5 82 工序 2 以外圓面 和端面定位，粗車外圓面 ，粗車端8.4 0、2 面 A 及粗鏜孔 。16m?1? 工序 3 鉗工去毛刺 工序 4 外圓面 和端面定位，半精車外圓面 ，半精車38.4m15m20? 端面 A 及半精鏜孔 。2、01? 工序 5 以外圓面 φ115mm 和端面定位，半精車外圓面 、半精車端面 B，37 半精鏜孔 。69? 工序 6 鉗工去毛刺。 工序 7 以孔 和端面定位，滾齒。82H7m 工序 8 以孔 和端面定位，齒部倒角。? 工序 9 以孔 和端面定位，銑五爪槽。 工序 10 以孔 和端面定位，銑寬 38mm 的槽。2H7 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。 3.6 選擇加工設備和工藝設備 （1）選擇機床 根據(jù)不同的工序選擇機床 工序 1、2、3、4 是粗車、半精車，粗鏜、半精鏜。 車削的各工序的步數(shù)不多， 成批生產(chǎn)的要求不是很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 13 不大，精度要求不是很高，選用最常用的 C620-1 型臥式車床即可。鏜孔的各工序由于 加工的零件外廓的尺寸不大，又是回轉體，故宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高， 表面粗糙度數(shù)值較小，需選用較精密的車床上才能滿足要求，因此選用 C616A 型臥式 車床。 工序滾齒 從加工要求和尺寸大小考慮，選用 Y3150 型滾齒機較合適。 工序用三面刃銑刀粗銑及半精銑銑槽，應選用臥室銑床?？紤]本零件屬成批生產(chǎn)， 所選機床使用范圍較廣為宜，故選用的 X62 型銑床能滿足加工要求。 （2）選擇夾具 本零件除粗銑及半精銑槽工序用到專用夾具外，其他各工序使用 通用家具即可。前四道車床工序用三爪自定心卡盤，滾齒工序用心軸。 （3）選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具 在車床上加工的工序，一般都選用硬質合金刀具和鏜刀。加工鋼制零件采用 YT 類硬質合，粗加工用 YT15，半精加工用 YT30。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，應選用可轉 位車刀。切槽刀宜選用高速鋼。 滾齒采用 A 級單頭滾刀能達到 8 級精度。滾刀的選擇，選模數(shù)為 2.5mm 的Ⅱ型 A 級精度滾刀。 銑刀選用鑲齒三面刃銑刀。零件要求銑切深度為 14mm，銑刀直徑應為 100- 160mm。 （4）選擇量具 本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。 3.7 確定切削用量及基本時間 3.7.1 粗車加工工序的切削用量及其基本時間的確定 切削用量包括背吃刀量 ，進給量 f 和切削速度 v.確定順序是先確定 , pa pa 車床型號：C620-1 臥式車床。工件裝卡在三爪自定心卡盤中。 刀具：YT15 硬制合金可轉位車刀，由于 C620-1 車床的中心高 200mm，故選刀桿 尺寸 B×H=16×25=200，刀片厚度為 4.5mm，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱形前刀 面。前角 =12°，后角 =6°，主偏角 =90 度，負偏角 ’=10°，刃傾角 = 0 度，0?0?rkrks? 刀尖圓弧半徑 = 0.8mm。?? （1）確定粗車外圓 確定被吃刀量 粗車雙邊余量為 8.6mm，顯然138.4m?pa 為單面余量， =4.3mm。papa 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 14 確定進給量 ? 根據(jù)手冊查的，在粗車鋼材、刀桿尺寸為 16mm×25mm、 >3mm、工件直徑為 100 400mm 時，?=0.6 1.2mm/r，按 C620-1 車pa~~ 床的進給量，選擇 ?=0.6mm/r。 確定的進給量尚需要滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校核。 進行校核：根據(jù)機械設計 紀明剛編寫，表 10-1 查的：45 鋼調制后 ，650Mpa?p C620-1 車床進給機構允許的進給力 。350Nmax?F 查 8、工藝手冊表 8.4.10 得： 修正系數(shù)： ， ， ， 1 ?mK0.89 PF1. RsFK1?sF? 總修正系數(shù)： （3-1）03.??? 進給力： （3-2）5N6526 1.7.0? （3-3）79=×9 F 選擇車刀磨鈍標準，后刀面最大磨損量為 1mm，耐用度 T=1h。 計算切削速度：按切削手冊表 1.27，切削速度的計算公式為 （3-4） vvxympzCkTaf? 式中， ， ， ，291=Cv0.5 xv.2 =yv0. /in48 （3-5）w cd?1? 機床主軸轉速： 18r/min= 根據(jù) C620-1 選擇主軸轉速 n=120r/min 則實際切削速度為： （3-6）54.8m/ind/10n??cV 校驗車床功率： （3-7）)6/(4?cFP 1.6kw=、0×5179、= 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 15 修正系數(shù) （3-8）1.480.931.8 K??? 機床主軸允許功率為 ,因此可以在次車床上進行加工。7kw=Pe 最后決定切削用量 。5.m/in=v2r/in,、.6mf4.3 p? （2）確定粗車外圓 及齒輪的兩端面的切削用量，采1012?? 用車外圓 的刀具加工這些表面，車外圓 的背吃刀量m4.381? 16? =1.5mm，外圓 的背吃刀量 =2mm，齒輪兩端面的背吃刀量 =1.3mm。pa0papa 的進給量 ,齒輪兩端面的進給量1、629 0.6m/r=f .主軸的轉速與車外圓的轉速相同。/r 0.5=f 各工序的加工時間 ① 確定粗車外圓 的基本加工時間。車外圓基本時間為 4.381? （3-9） ifllifLTnnj 3211?? ② 式中， , , =90°， ， ， ，m56?l )~(ta1rpklrk02?l3l0.6m/r?f2r/s?n s483211??nnj fllifLT 外圓 的加工條件和外圓 的相同，則：0m、612m?? m.1? 外圓 的加工時間： =48 s（l=54mm） ifllifLTnnj 3211?? 外圓 的加工時間： = 20 s（l=22mm ） 16? ifllifnnj 3211 外圓 的加工時間： =18 s（l=20mm ） m0 ifllifLTnnj 3211?? ③ 確定粗車端面的加工時間 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 16 （3-10） ifllifLTnnj 3211?? 式中， 321 lldL??? A 端面 , , , , °， ， 6m01?)3~2(tan1?rpkl 90kr?2m1l ， ， , , ，則：42?l03l.52/rf.r/sn?i 191ifLTnj B 端面， d=138.4mm,d1=110mm, , =90°， =2mm， =4mm )3~2(ta1??rpklrk1l2l ， =0， =0.52mm/r, =2.0r/s, =1，則：3lfni =33 sifLTnj?1 （3）確定粗鏜 孔的切削用量所選用刀具為 YT15 硬質合金、直徑為 20mmm82? 的圓形鏜刀。 確定背吃刀量 雙邊余量為 4mm，則 =2mmpapa 確定進給量 根據(jù)表 5-115，當粗鏜鋼料、鏜刀直徑為 20mm、 2mm、鏜刀f pa 伸出長度為 100mm 時， =0.15—0.30mm/r，現(xiàn)取 =0.2 mm/r。f f 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 車刀后面最大磨損量為 1，耐用度為 T=60min。 確定切削速度 v，按計算公式確定 （3-11）v vxympzCkTaf? 式中 ，0.468=.5×80.9= 、6in0.2= 、.15 x2= m91 Cvvvv 則 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 17 78m/in46.02.5.160902. ????v31r/i87?dn 按 C620-1 車床的轉速，選擇 n=305r/min。 確定粗鏜 孔的切削用量，它們跟粗鏜 孔的加10m、9510m?? m28? 工條件相同， 的轉速 ,選擇車床的轉速為 230 r/min，26r/in?dvn? 的轉速 =241r/min,選擇車床的轉速為 230 r/min。103?dvn?10? 確定粗鏜 的基本時間。選擇鏜刀的主偏角82m? 045r?? （3-12） 123illTifn?? 式中， .,i=.,n.，f=l l.=，ll 1r/s76m/045364321 =58s12iTifn?? 孔 的加工條件跟孔 φ82mm 的加工條件相同，則：0m、9510m?? 孔 ， =21s18= l 123illTifn?? 孔 ， =19s6 59l?123illif 孔 ， =14s1m=、 10l 123illTifn?? 確定工序的基本時間： 296s=13+2583+198047+8= 51jij??i 3.7.2 半精加工工序的切削用量及其基本時間的確定 切削用量 本工序為半精加工。已知條件和粗加工工序的條件相同。 1， 確定半精車外圓 確定被吃刀量 粗車雙邊余量為 1.4mm，顯然137m?pa 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 18 為單面余量， =0.7mm。：可選刀具為 YT15 硬制合金可轉位車刀，車刀形狀、papa 刀桿尺寸及刀片厚度均和粗車的相同，車刀幾何形狀為前角 =12°，后角 =8°，0?0? 主偏角 °，負偏角 ’=5°，刃傾角 °，刀尖圓弧半徑 。90?rkrk0 ?s?.5m ??? 確定進給量 ? 根據(jù)手冊查的，按 C620-1 車床的進給量，選擇 。.3/r? 由于半精加工，切削力小，故不需要校核機床進給機構的強度。 選擇車刀磨鈍標準，后刀面最大磨損量為 0.4mm，耐用度 。0minT? 計算切削速度：按切削手冊表 1.27，當用 YT15 硬質合金車刀加工 =600-700Mpa 鋼b? 材、 1.4mm、 0.38mm/r 時，切削速度為 v=156m/min。paf 切削速度的修正系數(shù)： ， ，其余修正系數(shù)為 1，故0.81 ?kvK.5Tv43m/in56?? r/idn? 按照 C620-1 車床的轉速，選擇 ，實際切削速度為r/s 6.17370/in? 。半精加工機床功率也可不校核。2.7m/s?v 最后決定切削用量 。159m/in= v30r/in, 、.m/r=f 0. p? 2，確定粗車外圓 及齒輪的兩端面的切削用量，采用車外圓152? 的刀具加工這些表面，車外圓 的背吃刀量 ，齒137? 1520?0.?pa 輪兩端面的背吃刀量 。 的進給量 ,齒輪兩端.3?pa .3/r=f 面的進給量 .主軸的轉速與車外圓的轉速相同。0.m/r=f 各工序的加工時間 ④ 確定半精車外圓 Φ137mm 的基本加工時間。車外圓基本時間為 （3-13） ifllifLTnnj 3211?? 式中， , ， =90°， ， ， ，m56 ?l )3~2(ta1?rpkl rk02?l3l0.3m/r=f 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 19 6.17r/s?n 31s1?ifLTnj 外圓 的加工條件和外圓 的相同，則：5m、120?8.4m? 外圓 的加工時間： 7.6s（l=12mm）??ifLTnj1 外圓 的加工時間： 11 s（l=18mm）15ifnj1 ⑤ 確定半精車端面的加工時間 ifLTnj?1 式中， 321lldL??? A 端面 , , , °，102m= d5, )3~2(tan1??rpkl 90?rk ，則： 6.7r/s, .3/r, 、0= 4m 2= 31 inflll 10.31?ifLTnj B 端面， , , °，0m= d137, 1 )3~2(tan1??rpkl 90?rk ，則：= 6.7r/s, .3/r, 、 4m= 2 31 inflll 11?ifLTnj 3，確定半精鏜 孔的切削用量所選用刀具為 YT15 硬質合金、直徑為102? 20mm 的圓形鏜刀，耐用度為 T=60min。 確定背吃刀量 雙邊余量為 1mm，則 =0.5mmpapa 確定進給量 現(xiàn)取 =0.1 mm/r。ff 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 20 確定切削速度 v，按計算公式確定 （3-14）vvxympz CkTaf? 式中， =291， =2， =0.15， =0.2， =60min， =0.9×0.8×0.65=0.468vCmvxv vk 則 183/min9.0.160225.. ??? 57.4r/i?dvn 按 C620-1 車床的轉速，選擇 n=600r/min=10 r/s，則實際切削速度 v=192.2r/min=3.2m/min。 確定半精鏜 φ110mm，φ96mm 孔的背吃刀面 =0.5mm，它們跟粗鏜 φ102mm 孔pa 的加工條件相同 確定半精鏜 φ102mm 的基本時間，選擇鏜刀的主偏角 045r?? （3-15） 123illTifn?? 式中 ， 。1=i0r/s,n0.1m/,=f、lm 4l3.5=l 、10ml 321 =17.5s1iTifn?? 孔 φ110mm，φ96mm 的加工條件跟孔 φ102mm 的加工條件相同，則： 孔 φ110mm ，l=18mm， =25.5s123illifn?? 孔 φ96mm ，l=16mm， =23.5s123illTif 確定工序的基本時間： 12.s3.52.17.5.651 ?????jiij 3.7.3 齒輪加工工序 1， 切削用量 本工序為滾齒，選用標準的高速鋼單頭滾刀，模數(shù) m=2.5mm， 直徑 ?90mm。工件齒面要求表面粗糙度為 1.6μm，選擇工件每轉滾刀軸向進給量aR 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 21 ，按照 Y3150 型滾齒機進給量表選 。1.0m/r-8?af 0.83m/r?af 根據(jù)切削速度的計算公式確定齒輪滾刀的切削速度： （3-16） vxyamkfTCvv? 式中， 0.64=8×.k 、-0.5= x.8 2.5= 、0.83/r=f 24in 、T36= V vvvac ，則 79in?v9.r/min0.1???d 按照 Y3150 型滾齒機的主軸轉速，選 。實際切削速度為1.72/s=3/in 。0.49m/s=29.1/in v 加工時的切削功率按下式計算 （3-17）c cccc pqupxypkvzdmfCP310? 式中， ， ， ， ， ， 124?pcC0.9pcy.7pc-.?pc0pc.83m/r,?f , , , , 。2.5m9d5z2/inv2k037kwcP Y3150 型滾齒機的主電動機功率 。因此 小于 ，故所選擇的切削用量3w?EPcPE 可在該機床上使用?；緯r間 用滾刀滾圓柱齒輪的基本時間為： （3-18）aqnf zlB)cos(Tj21??? 式中， ，0.83m/s=f.7r/s,i 、=50z = 、56m Ba?l1.m)3~2()( 21 ??????hdl （3-19） sqnfzlTaj 46183.05)756(cos21??? 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 22 第 4 章 機床夾具設計 4.1 機床夾具介紹 夾具最早出現(xiàn)在 1787 年，至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的 結合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低，機械產(chǎn)品工件的制造質量主要依賴勞 動者個人的經(jīng)驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段 是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、 夾緊、導向（或對刀）元件的結構也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之 一；第三階段，即近代由于世界科學技術的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系 統(tǒng)中占據(jù)相當重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結合。夾具 的現(xiàn)狀幾生產(chǎn)對其提出新的要求 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場激烈競爭，盡管國 際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明中不批，多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的 85%左右。 然而目前，一般企業(yè)習慣與采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個具有只能感等生產(chǎn)的能力工 廠中約擁有 13000~15000 套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔 4 年 就要更新 80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量只有 15%左右，特別最近年來柔 性制造系統(tǒng)（FMS） 、數(shù)控機床（NC） ，加工中心（ MC）和成組加工（GT）等新技術 被應用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。 綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求： （1）能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準備周期 （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度的機床 （4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型技術 （5）采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進一步提高勞動生產(chǎn)率 4.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展發(fā)向 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化等四個方面： （1）精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必也相應提高對其精度要求。精密化夾具的結 構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度可達正負 0.1，用于精密車削的高精 度三爪卡盤，其定心精度為 5um，又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 23 讀可達 0.2~0.5um。 （2）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的機動時的和輔助時的，以提高勞動生產(chǎn)率， 減少工人勞動強度，常見的高效化夾具有：自動化夾具、告訴化夾具、具有夾緊動力 模塊的夾具等。例如使用電動虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高了 5 倍左 右；而高速卡盤則可保證卡爪在轉速 9000r/min 的條件下能正常夾緊工件，使切削速度 大幅度提高。 （3）柔性化 夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是通過調組合等方式，以適應工藝可變因 素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等，具 有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊夾 具、數(shù)控夾具等，在較長時間內，夾具的柔性化趨向將是夾具發(fā)展的主要方向。 （4）標準化 夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面，在制造典型夾具，結構的基礎上， 首先進行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近 的夾具元件和不見的形成：舍棄一些功能低劣的結構，通用化方法包括：夾具、部件、 元件、毛呸和材料的通用化夾具的標準化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造 了良好的條件。目前，我國已有夾具零件、部件的國家標準：GB2148~2249- 80，GB2262~2269-80 以及通用夾具標準，組合夾具標準等。夾具的標準化也是夾具柔 性化高效化的基礎，作為發(fā)展趨勢，這類夾具的標準化，有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和 有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣 泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造 業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正 確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重 要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 4.3 機床夾具的定位及夾緊 概述 在機械制造中，用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 24 加工對象，使之占有正確位置，一接受施工或檢測的裝置。 機床夾具的概念 在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置， 確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固 定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上 定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。 機床夾具的組成 （1）機床夾具的基本組成部分 ①定位裝置 該裝置由定位元件組合而成，其作用是確定工件在夾具中的正確位置。 ②夾具裝置 該裝置的作用是將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工的過程中正確位置不變。 ③夾具體 夾具體是夾具的基本骨架，通過它將夾具所有的元件構成一個整體。 （2）機床夾具的其他特殊元件或裝置 ①連接元件 根據(jù)機床的特點，夾具在機床上的安裝連接常有兩種形式。一種是安裝在機床工 作臺上，另一種是安裝在機床主軸上。連接元件用以確定夾具本身在機床上的位置。 如機床夾具所使用的過渡盤，銑床夾具所使用的定向鍵等，都是連接元件。 ②對刀元件 常用在普通銑床夾具中，用對刀快調整銑刀加工前的位置。對刀時，銑刀不與對 刀快直接接觸，而用塞尺進行檢查，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀快工作表面。 ③導向元件 常用在鉆床、鏜床夾具中，用鉆套和鏜套引導刀具加工中的正確位置。 ④其他元件或裝置 根據(jù)加工需要，有些夾具還分別采用分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、預出器 個平衡快等。這些元件或裝置需要專門設計。 隨行夾具 3）機床夾具的分類 根據(jù)機床夾具的通用化程度，可將夾具氛圍以下幾種：通用夾具， 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 25 專用夾具，成組夾具，組合夾具，隨行夾具。 其中專用夾具是針對某一種工件的某道工序專門設計的夾具。所以結構緊湊，操 作迅速方便。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設計與制造。專用夾具定位精度高， 一批工件加工或所得尺寸穩(wěn)定，互換性高，并且可以減輕勞動強度，節(jié)省工時，顯著 提高效率，另外利用專用夾具還可以擴大機床的工藝范圍。但專用夾具是為滿足某個 工件某道工序的加工需要而專門設計的，所以它的適用范圍較窄。此外、專用夾具的 設計制造周期較長。當產(chǎn)品更換時，往往因無法再使用而報廢，因此，專用夾具主要 適用于產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定的大批大量生產(chǎn)。 4） 機床夾具在機械加工中的作用 夾具是機械加工中的一種工藝裝備，它在生產(chǎn)中起的作用很大，所以在機械加工 中的應用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用： 保證工件的加工精度 由于采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，所以在 機械加工中，可以保證工件各個表面的相互位置精度，使其不受或不受各種主觀因素 的影響，容易獲得較高的加工精度，并使一批工件的精度穩(wěn)定。 提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本 采用夾具使工件裝夾方便，免去工件逐個找正對刀所花費的時間，因此可以縮短 輔助時間。另外，采用夾具裝夾或，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，對操作工人的技術水平的要求可 以降低，有利于提高生產(chǎn)率和降低成本。 擴大機床工藝范圍和改變機床用途 使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。這 是在生產(chǎn)條件有限的也器中常用的一種技術改造措施。例如，在車床或搖臂鉆床上安 裝鏜摸夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工，一充分發(fā)揮通用機床的作用。 改善勞動條件和保證生產(chǎn)安全 使用專用機床夾具可減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，保證安全生產(chǎn)。 4.4 工件的裝夾方式 工件在機床上的裝方式有以下三種方法： 直接找正法 在機床上根據(jù)工件上有關基準直接找正工件，使工件獲得加工的正確位置的方法。 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 26 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。 劃線找正法 在機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。 此法由于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。 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)。 上述用裝夾工件的方法有以下幾個特點： （1）工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準與夾具上的定位元件相接觸 而實現(xiàn)的。 （2）由于夾具預先在機床上已調整好位置（也有在加工過程中再進行找正的） ， 因此，工件通過夾具相對于機床也就有了正確的位置。 （3）通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。 4.5 基準及其分類 機器零件是由若干個表面組成的。這些表面之間的相對位置關系包括兩方面的要 求：表面見的位置尺寸精度和相對位置精度。研究零件表面的相對位置關系，是離不 開基準的。不明確基準就不無法確定表面的位置。 基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面。根 據(jù)基準的不同功能，基準分為設計基準和工藝基準兩大類。 設計基準 在零件圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。 工藝基準 零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為 裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。 （1）裝配基準 裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準，稱為裝配基準。 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 27 （2）測量基準 測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準，稱為測量基準。 （3）工序基準 在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準， 稱為工序基準。 （4）定位基準 工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。 需要說明的是，作為基準的點、線、面在工件上并不一定具體存在。如軸心線、 對稱面等，它們是由某些具體表面來體現(xiàn)的。用以體現(xiàn)基準的表面稱為定位基準。 4.6 工件的定位 工件定位的基本原理 工件裝夾在機床上必須使工件相對于刀具和機床處于正確的加工位置，它包括工 件在夾具的定位、夾具在機床上的安裝以及夾具相對于刀具和整個工藝系統(tǒng)的調整等 工作過程。在使用夾具的情況下，就要使機床、刀具、夾具和工件之間保持正確的加 工位置。顯然，工件的定位是其中極為重要的一個環(huán)節(jié)。 六點定位原則 定位，就是限制自由度。通常是用一個支承點限制工件的一個自由度，用合理設 置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是 工件定位的“ 六點定位原則 ” 。 工件定位中可能出現(xiàn)的集中情況 Ⅰ完全定位 六個支承點限制了工件的全部自由度，稱為完全定位。 Ⅱ不完全定位 根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位，稱為不完 全定位。 Ⅲ欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有被限制的定位，稱為欠定位。器定 位無法保證加工要求，所以是決不允許的。 Ⅳ過定位 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 28 夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn) 象，稱為過定位。過定位中常會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 消除或減小過定位所引起的干涉，一般有兩種方法： 一種是提高定位基準之間以及定位元件工作表面之間的位置精度。 一種是改變定位元件的結構，使定位元件在重復限制自由度的部分不起定位作用。 4.7 常見定位方式及定位元件 定位方式和定位元件的選擇包括選擇定位元件的結構、形狀、尺寸及布置形式等， 他們主要取決于工件的加工要求、工件定位基準和外力的作用等因素。 、、 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 ①固定支承 ②可調支承 ③自位支承 ⑵ 輔助支承 提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性 ①螺旋式輔助支承 ②自位式輔助支承 ③推引式輔助支承 ④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 4.8 工件的夾緊 在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 29 位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不 會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以 保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。 １） 夾緊裝置的組成及基本要求 （1）夾緊裝置的組成 ①力源裝置 ②中間傳動機構 作用如下： Ⅰ 改變夾緊作用力的方向 Ⅱ 改變夾緊作用力的大小 Ⅲ 具有一定的自鎖性能 ③夾緊元件 （2）對夾緊裝置的基本要求 ①夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置 ②夾緊力的大小要適當 ③夾緊裝置要操作方便 ④結構要進湊簡單，有良好