齒輪套機(jī)械加工工藝及鏜φ30內(nèi)孔夾具設(shè)計

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紹模塊化裝配是工業(yè)制造的一個重要方面，準(zhǔn)確的設(shè)計夾具對確保產(chǎn)品質(zhì)量，精度，準(zhǔn)確性，以及完成部分加工是非常重要的。組合夾具是在安全，準(zhǔn)確位置，為交匯處和高標(biāo)準(zhǔn)組件提供支持的一種系統(tǒng)，并支持整個加工過程中的工件【1】。一般來講，夾具設(shè)計者通過經(jīng)驗或反復(fù)試驗的方法就能確定夾具計劃是不是合適。隨著計算機(jī)技術(shù)，計算機(jī)輔助設(shè)計的出現(xiàn)，計算機(jī)已在組合夾具設(shè)計領(lǐng)域普遍應(yīng)用。一般情況下，與夾具設(shè)計相關(guān)的活動，即裝配刨，夾具元件設(shè)計，夾具布局設(shè)計，是在機(jī)床發(fā)展的下游才會去考慮。這些古老的做法對銜接設(shè)計和制造都是很不利的。例如，很少有系統(tǒng)能合并機(jī)械檢測的一系列功能。這就導(dǎo)致了在夾具設(shè)計和制造之間產(chǎn)生了一個缺口，這個缺口使得人們不能在設(shè)計階段【2】考慮刀具路徑。因此，在制造設(shè)計中，人們重新設(shè)計也無法避免刀具被夾具元件妨礙的問題。所以，為了把機(jī)系列夾具領(lǐng)入柔性制造的舞臺，更系統(tǒng)，更自然的設(shè)計環(huán)境是人們必須去研究的。一個綜合的，立體的，互動的環(huán)境通常由計算機(jī)來實現(xiàn)。在數(shù)十年之內(nèi)【4】，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)都是能起到很大作用的人機(jī)接口。在制造業(yè)中，虛擬現(xiàn)實也有很大的應(yīng)用潛力，它可以在實際生產(chǎn)之前解決很多問題，從而避免出現(xiàn)一些代價高昂的錯誤。在過去的十年，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進(jìn)步，為虛擬現(xiàn)實技術(shù)在不同的工程中的應(yīng)用提供了推動作用，例如產(chǎn)品設(shè)計【5】，裝配【6】，加工仿真【7】，培訓(xùn)【8】。本文的目的要闡述如何建立一個基于虛擬現(xiàn)實的模塊化夾具設(shè)計系統(tǒng)（VMJFDS）。第一步就是為模塊化設(shè)計裝置制定一個綜合的，擬真的環(huán)境。這種應(yīng)用程序在運(yùn)用了自然和啟發(fā)性的方式，這種方式在設(shè)計夾具方面是有優(yōu)勢的，它可以在使用條件，縮短交貨時間，提高夾具生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)性等諸多方面形成良好的匹配。.擬議系統(tǒng)的概敘擬議的桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系是基于系統(tǒng)功能要求的模塊，由圖1所示。在系統(tǒng)水平上，有3個擬議模塊的設(shè)計，即圖形界面（GUI），虛擬環(huán)境（VE）和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫模塊。對于任何一個模塊，某種功能要求由一組對象來實現(xiàn)。在這篇論文中，詳細(xì)的對象設(shè)計和實施都省略了。相反，這三個模塊的概簡要說明如下：1） 圖形界面（GUI）：大體上說圖形用戶界面是一個友好界面，它用于整合虛擬環(huán)境，組合夾具設(shè)計。2） 虛擬環(huán)境（VE）：虛擬環(huán)境用三維模型把組合夾具系統(tǒng)、虛擬環(huán)境及其組成部分的導(dǎo)航和操作步驟顯示給用戶，如圖所示1，虛擬環(huán)境模塊包括兩部分，即裝配設(shè)計環(huán)境和加工仿真環(huán)境。用戶選擇適當(dāng)?shù)脑堰@些元件寫在裝配設(shè)計方面的辦公區(qū)域內(nèi)，然后，用執(zhí)導(dǎo)系統(tǒng)把最終的夾具系統(tǒng)建立起來，人們就能把選中的元件逐個的組合起來。圖1，概述基于組合夾具設(shè)計系統(tǒng)的桌面虛擬現(xiàn)實3） 數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫存放著所有模型的環(huán)境和夾具模塊元件以及該領(lǐng)域的知識和一些典型的例子。如圖1所示，顯示了5個數(shù)據(jù)庫，其中知識和規(guī)則單元是該系統(tǒng)最重要的地方，它管轄著所有夾具設(shè)計的原則。 . 程序化組合夾具設(shè)計在本節(jié)中，作者提出了在虛擬環(huán)境中有啟發(fā)性的組合夾具設(shè)計程序。除了三維技術(shù)的深入，用戶擁有和真實世界一樣的操作感覺，這個過程還有情報功能。在設(shè)計過程中，采用智能推理的方法把一些典型的案件和建議提供給用戶作參考，如實例推理（CBR）和常規(guī)推理（RBR）。此外，相關(guān)知識和規(guī)則作為幫助頁面展現(xiàn)給用戶，用戶就可以在設(shè)計過程中輕松瀏覽了。概述組合夾具設(shè)計過程總結(jié)，如圖2。虛擬環(huán)境之后就是草簽和工件加載，第一步是夾具規(guī)劃。在這個步驟中，首先用戶決定了夾具計劃，即指定交互夾具要面臨的工件。 為了幫助用戶成功決策，一些有用的個案，以及他們的夾具計劃將通過自動推理檢索方法提供給用戶。一旦選定了要使用的夾具，用戶到就能指定的夾具點。在這這項任務(wù)中，計算機(jī)還給出了一些建議和規(guī)則。夾具規(guī)劃后，下一步就是夾具元件選擇、設(shè)計階段。在這個階段，用戶可以選擇合適的夾具元件和組裝成夾具需要的特殊部分。根據(jù)該夾具點的空間信息與基本夾具和工件的關(guān)系，一些典型的夾具元件的選擇和建議可以自動提交給用戶，這些都將有助于為用戶服務(wù)。經(jīng)過規(guī)劃和夾具元件選擇這個設(shè)計階段后，下一階段就是把選擇的夾具元件連接到基板上經(jīng)行交互裝配設(shè)計。當(dāng)外形裝配完成，在加工范圍內(nèi)對結(jié)果進(jìn)行檢查和評估。在這種環(huán)境中執(zhí)行的任務(wù)包括裝配規(guī)劃，加工仿真和夾具評價。裝配規(guī)劃是用于獲得最佳的裝配順序和得到裝配各組件準(zhǔn)確的路徑。加工仿真負(fù)責(zé)制造時的交互檢測。夾具評價是將檢查和評估設(shè)計的結(jié)果。最后，整個設(shè)計過程是在很自然的方式下進(jìn)行，這都得益于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。此外，展示的內(nèi)容和知識可以告訴用戶怎樣才能選擇最好的設(shè)計決策。. 組合夾具建模a. 組合夾具結(jié)構(gòu)分析夾具元件組合起來的一個功能是為了在基板和工件【11】之間創(chuàng)造連接點。一般來說，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的基本特征，組合夾具結(jié)構(gòu)可分為3個功能單元，即定位裝置，夾緊裝置，和支持單位。許多夾具元件可能由一個或多個元件組成，其中只有一個元件作為一個定位器，支持器或夾鉗。組合夾具裝配的主要任務(wù)是選擇的支持，定位，夾緊及附件生成夾具，使他們能夠?qū)⒐ぜB接到基板。 通過分析模塊化裝置的實際應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)，模塊化裝置通過選擇合適的夾具元件構(gòu)造成夾具，然后把這些夾具安裝到基板上。因此，這些夾具可視為組合夾具系統(tǒng)的部件。此外，組合夾具系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)圖3中表現(xiàn)出來。圖 2，擬議組合夾具系統(tǒng)程序設(shè)計b.在虛擬現(xiàn)實中，用分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型代表組合夾具相應(yīng)的虛擬環(huán)境可能含有數(shù)以百萬計的幾何多邊形圖元，這是很正常的。在過去的幾年中，若干個模型計劃，例如作為BSP樹10和八叉樹，已提議組成多邊形模型。然而，模塊化設(shè)計的應(yīng)用，相互作用的影響,現(xiàn)場也是動態(tài)變化。例如，在設(shè)計過程中，部分模塊可能改變其空間位置，方向和裝配關(guān)系。圖3.模塊化夾具系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)這表明一個靜態(tài)的畫面，如BSP樹，是不夠的。此外，上述模型只能在系統(tǒng)組件的水平上表現(xiàn)夾具布局結(jié)構(gòu)。然而，關(guān)于夾具元件之間的裝配關(guān)系，是指裝配特征之間的嚙合關(guān)系，這些都不會去關(guān)注。在本節(jié)中，為了描繪組合夾具系統(tǒng)，我們提出一個層次化結(jié)構(gòu)和基于約束的數(shù)據(jù)模型，實時可視化和精確的3D操縱的虛擬環(huán)境。 圖4所示，在高級別的元件模型用于涉及交互式裝配的拆散操作。它證明了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和鏈接組件之間的關(guān)系。以高級別模型為代表的信息可分為兩種類型，即組件對象和裝配關(guān)系。組件對象可以是一個組件或一個部分。一個組件包括各個部分之間的零件和他們的組裝的關(guān)系。 圖. 4層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型的虛擬環(huán)境中層基礎(chǔ)模型特征的是建立功能和限制功能。在一般的情況下，在裝配中，裝配關(guān)系往往被視為交配關(guān)系。因此，基礎(chǔ)特征模型用來描述裝配關(guān)系，在裝配操作中，為精確的空間關(guān)系提供必要的信息。在這個模型中，只考慮兩個不同元件之間的特征關(guān)系。下面專題討論，在夾具元件模塊化建模在一個元素之間的功能關(guān)系。低級別的多邊形基礎(chǔ)模型對應(yīng)以上兩個級別的模型：實時可視化和層次模型。它描述了以一個相互聯(lián)系的三角曲面網(wǎng)格作為整個表面，更多關(guān)于如何將一個元素組織成多邊形，將在下一節(jié)討論，。C.夾具元件模塊化建模 眾所周知，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，夾具元件模塊化建模只是表示為多邊形的數(shù)目。將CAD系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換到VR系統(tǒng)中，拓?fù)潢P(guān)系和參數(shù)信息中的結(jié)果將會丟失。為了避免這些問題出現(xiàn)，本節(jié)我們將討論夾具元件建模的計劃。 夾具元件模塊化是以標(biāo)準(zhǔn)尺寸為依據(jù)預(yù)先制造的部件。計劃夾具設(shè)計完之后，接下來的任務(wù)是選擇合適標(biāo)準(zhǔn)的元件，裝配這些元件以形成一個可行的夾具系統(tǒng)。因此，在建議的制度下，需要考慮夾具元件裝配功能。在這篇論文中，裝配特征是作為一個夾具的屬性，這個屬性提供相關(guān)的確切信息來保證夾具的模塊化設(shè)計和組裝/拆卸。以下八個功能被定義為組合夾具元件的裝配特征：支持面，被支持面，定位孔，擴(kuò)孔孔，螺紋孔，固定槽，和螺栓。除了類型和尺寸等特征信息外，其他參數(shù)，如相對位置，元素在局部坐標(biāo)系統(tǒng)中的定位特征等，在夾具元件的數(shù)據(jù)庫中都用幾何模型記錄下來。當(dāng)一個元件和另一個元件組裝起來時候的，檢索出來的交配功能信息可以決定兩個元件的空間關(guān)系。更多關(guān)于裝配特征及其交配關(guān)系的資料進(jìn)行了討論參考詳情11。D.在虛擬環(huán)境中以約束為基礎(chǔ)的夾具裝配 1）夾具元件之間的裝配關(guān)系交配關(guān)系是在裝配現(xiàn)場組裝是被定義的。根據(jù)上一節(jié)總結(jié)的裝配特征，交配夾具元件有五種關(guān)系類型。即依賴關(guān)系，擬合關(guān)系，螺紋嚙合，交叉關(guān)系，和 T型槽配合關(guān)系，如圖 5所示?；谶@些交配關(guān)系，我們可以推斷，任何兩個元件夾具可能的裝配關(guān)系。2）裝配關(guān)系的推理一般來說，兩個組裝零件的裝配關(guān)系是代表著它們的組裝交配功能。上面的部分，我們定義了夾具元件之間五個基本交配關(guān)系。因此，通過可能出現(xiàn)的裝配關(guān)系決定啟用那種可能的交配特征。為了在下一階段的裝配，把這些可能的夾具裝配關(guān)系存放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中（ARDB）。然而，當(dāng)夾具復(fù)雜，復(fù)合夾具元件的數(shù)量多時，要花費(fèi)很多時間來推斷和處理這些可能的裝配關(guān)系。為了避免這種情況，首先我們要確定可能的組裝元件對。但是為了避免推理夾具和底板的之間的裝配關(guān)系，我們絕對不能將他們組裝在一起。在這個階段，人們利用一些規(guī)則來尋找可能的元件組裝對。組裝的推理算法類似于在文獻(xiàn)12中討論的。因此，詳細(xì)的算法描述在這篇論文中被忽略了。3）基于約束的夾具裝配進(jìn)行裝配關(guān)系推理的之后，所有被選擇的可能的裝配關(guān)系都建立在ARDB中，并被保存起來。在這些關(guān)系的基礎(chǔ)上，人們可以把單個零件組裝成夾具系統(tǒng)。這部分是討論關(guān)于在虛擬環(huán)境中互動裝配的操作。單一的裝配過程如圖5所示，并介紹了兩個簡單的部件裝配如圖6所示。一般來說，裝配操作過程分為三個步驟，即裝配關(guān)系的認(rèn)識，約束的分析和應(yīng)用，基于約束的議案。首先，技師選擇一個元件，將它移動給組裝組件。在移動過程中，一旦推理組裝和組裝組件的被檢測到，推斷特征就能選中了。如果這兩個特征是在ARDB數(shù)據(jù)庫中的儲存的裝配關(guān)系之一，他們將突出顯示，并等待用戶確認(rèn)。一旦被用戶確認(rèn)，這種被確認(rèn)的裝配關(guān)系將運(yùn)用約束理論來分析和解決問題，這是為了平移調(diào)整組裝元件的方向，以滿足這兩個組件的位置關(guān)系，以及應(yīng)用新的約束來組裝元件。當(dāng)應(yīng)用了新的約束，對裝配元件的運(yùn)動將被映射到一個約束空間。這樣做的目的，可以通過3D移動數(shù)據(jù)，把物體的輸入裝置轉(zhuǎn)換成允許的移動。基于約束的運(yùn)動不但保證了組件的可獲得確切位置，而且還保證了在將來的運(yùn)動中，現(xiàn)有的約束不會受到侵犯。繼續(xù)運(yùn)用確認(rèn)和約束的裝配關(guān)系，這種裝配元件將能到達(dá)最終的位置。.加工仿真a. 制造的相互影響在加工過程中，與夾具有關(guān)的有多種類型的制造交互作用都有可能發(fā)生。這些相互作用可以分為兩大類別如下圖所示，即靜態(tài)的相互作用和動態(tài)的相互作用。1）靜態(tài)的相互作用是指夾具部件之間的干擾、夾具組件和機(jī)器工具之間的干涉、在工件安裝中夾具元件和機(jī)械加工工件之間的干擾.2）動態(tài)交互是指參考夾具的相互作用，它發(fā)生在一個單一的工具和操作時的夾具用在切割過程中操作可能會發(fā)生碰撞。一般來說，加工過程和刀具路徑等方面是沒有考慮在夾具設(shè)計階段的。因此，這些相互作用可能常常發(fā)生在實際制造過程中。所以，機(jī)械師們必須花很多時間去查明和解決這些相互作用, 它往往導(dǎo)致夾具系統(tǒng)修改或重新設(shè)計，這是繁瑣和昂貴工程。b. 干擾檢測但是目前的商業(yè)軟件，如VERICUT軟件，在實際加工工件之前，這些軟件可以模擬數(shù)控加工來檢測刀具路徑錯誤和低效率的運(yùn)動。在部分編程階段，它可用于避免一些錯誤，如損壞燈具，打斷刀具，或撞毀機(jī)器等. 然而，這些軟件價格昂貴，而且面向數(shù)控編程，不適合的夾具設(shè)計。在夾具的設(shè)計階段，應(yīng)確保避免相關(guān)的夾具之間的相互作用。在這個系統(tǒng)中，當(dāng)夾具配置齊全后，加工仿真模塊是提交給用戶識別，讓用戶來解決他們之間的相互作用。在加工仿真環(huán)境中，提供了機(jī)床的三維數(shù)字模型。人們可在工作臺上組裝工件和安裝夾具組件，正如加工工程師做的實際的網(wǎng)站上一樣。在安裝過程，組件和夾具工件移動到它們的裝配位置。干擾檢查模塊被執(zhí)行。如果發(fā)生干擾，推斷的對象將被顯現(xiàn)。它可以調(diào)整裝配順序或裝配路徑這樣可避免的干擾。但是，如果不能避免干擾，用戶就必須更改元件或夾具單元。安裝后的工件，刀具的運(yùn)動是在CAM系統(tǒng)中，根據(jù)模擬生成的刀具路徑。對于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，穩(wěn)固，動態(tài)，優(yōu)越的三維圖形允許刀具運(yùn)動在屏幕上可視化的表現(xiàn)出來。因此，模擬刀具路徑允許用戶關(guān)閉檢查，如果發(fā)生的干擾，并提供干擾信息。.建議制度的執(zhí)行情況與個案研究A. 桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)接口 為了裝備最后的部分，夾具設(shè)計工程師用一個自然界面來實現(xiàn)更有效的設(shè)計。在圖形用戶界面參考了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)軟件，通過隱藏窗口的大多數(shù)內(nèi)容來實現(xiàn)設(shè)計的。在圖形用戶界面（圖7）包括虛擬現(xiàn)實顯示一個主窗口，一個右手組成工具欄和狀態(tài)欄底部的輸出按鈕。系統(tǒng)和用戶之間的交互鼠標(biāo)和鍵盤輸入通過實現(xiàn)。該工具欄為開發(fā)的系統(tǒng)提供的所有的功能。圖七.圖形用戶界面組合夾具設(shè)計系統(tǒng)B研究案例 在模塊化夾具設(shè)計系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出桌面虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)用一個個例完美的闡述。工件加工過程如圖 6。面銑刀在頂面執(zhí)行，隨后就完成了來那個臺階孔。為了工件步驟和指導(dǎo)步驟，用戶設(shè)計了這是一個模塊化的夾具系統(tǒng)。該夾具規(guī)劃模塊已應(yīng)用于一個可行的設(shè)計方案。在這個模塊中，定位，夾緊和支持的面，以及定位，支持和夾緊點，則取決于相應(yīng)的的知識基礎(chǔ)和夾具啟發(fā)式規(guī)則。在此之后，用戶在元素存放區(qū)探索并選擇適當(dāng)?shù)膴A具元件完成夾具上各點的空間要求。當(dāng)完成后，用戶移動到裝配設(shè)計區(qū)域，把選定的元素放在在書桌上，如圖所示 8（a）。下一個的任務(wù)是選定元件來完成夾具結(jié)構(gòu)分布。在虛擬環(huán)境中，用戶可以自然的方式裝配夾具元件。如圖所示圖。 8（b）項，例如模塊化的夾具系統(tǒng)的最后配置，工件的形成。當(dāng)夾具配置完成后，下一階段是加工推理的模擬檢測。如圖9（a）和圖9（b）項所示，夾具系統(tǒng)的構(gòu)建安裝在一臺數(shù)控機(jī)床并且模擬了刀具路徑執(zhí)行情況。 .結(jié)論對于組合夾具的設(shè)計制造，我們已經(jīng)提出并制定了桌面虛擬現(xiàn)實的環(huán)境 。提供了該建議的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和虛擬現(xiàn)實環(huán)境，即裝配設(shè)計環(huán)境和加工仿真環(huán)境的設(shè)計。通過分析組合夾具結(jié)構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模塊，以及XML提出了基礎(chǔ)夾具元件。從而準(zhǔn)確在虛擬現(xiàn)實模型中操作，實現(xiàn)組合夾具設(shè)計和裝配。此外，還要總結(jié)夾具元件之間的裝配關(guān)系和描述在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的裝配操作過程的。加工制造業(yè)的模擬檢查中，使用該方法。最后一個案例研究的提出，用來說明我們的集成系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)【1】 候江亮，特拉皮猶太委員會，“計算機(jī)輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)”，詮釋。39（16），2001年，第3703 3725頁?！?】 A.Senthi 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日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期2016.1.27 機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱齒輪套零件名稱齒輪套共1頁第1頁材 料 牌 號 45鋼毛 坯 種 類鍛件毛坯外形尺寸11467每毛坯可制件數(shù)1每 臺 件 數(shù)1備 注 工 序 號工 名序 稱工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段設(shè) 備工 藝 裝 備 工 時 /s 準(zhǔn)終 單件1鍛造2時效處理3粗鏜粗鏜30內(nèi)孔，雙邊加工余量為3mm。T68臥式鏜床內(nèi)徑百分尺、深度百分尺、專用夾具、硬質(zhì)合金鏜刀9.334粗車粗車63外圓，雙邊加工余量為3mm。粗車齒輪右端面，加工余量為1.5mm。C620-1臥式車床硬質(zhì)合金車刀、游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、專用夾具25.45粗鏜粗鏜32內(nèi)孔，雙邊加工余量為6mm，鏜倒角。T68臥式鏜床內(nèi)徑百分尺、深度百分尺、專用夾具、硬質(zhì)合金鏜刀10.36粗車粗車40端面，齒輪左端面，加工余量為1.5mm。粗車42外圓，雙邊加工余量為3mm。粗車40外圓，雙邊加工余量為2mmC620-1臥式車床硬質(zhì)合金車刀、游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、專用夾具77.957拉鍵槽拉鍵槽L6110臥式拉床鍵槽拉刀、專用夾具、208半精鏜 半精鏜30內(nèi)孔，雙邊加工余量為1mm，鏜倒角。T68臥式鏜床內(nèi)徑百分尺、深度百分尺、專用夾具、硬質(zhì)合金鏜刀12.179半精車 半精車63外圓，雙邊加工余量為1mm。半精車齒輪右端面，加工余量為0.5mm。車倒角。C620-1臥式車床硬質(zhì)合金車刀、游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、專用夾具16.210半精車半精車40端面，齒輪左端面，加工余量為0.5mm。半精車42外圓，雙邊加工余量為1mm。半精車40外圓，雙邊加工余量為1mm。車溝槽，倒角。C620-1臥式車床硬質(zhì)合金車刀、游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、專用夾具26.8711鉆孔鉆8.5孔Z518立式鉆床游標(biāo)卡尺、專用夾具、直柄麻花鉆3.912滾齒滾齒Y3150滾齒機(jī)公法線百分尺、高速鋼單頭滾刀、專用夾具96.9713淬火淬火14磨削磨削40，42外圓，雙邊加工余量為0.4mm。M114W萬能外圓磨床砂輪、專用夾具、6515磨削磨削30內(nèi)孔，雙加工余量為0.4mmM2110砂輪、專用夾具6316終檢 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會 簽（日期）2016.1.27標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期標(biāo)記處數(shù)更改文件號簽 字 日 期 課 程 設(shè) 計 說 明 書課程名稱：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計題目：齒輪套零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計 姓 名：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：2016年1月27日理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院3太原理工大學(xué)課程設(shè)計說明書目錄摘要3第一章 緒論4第二章 齒輪套的加工工藝規(guī)程規(guī)定52.1 零件的分析52.1.1零件的作用52.1.2零件的工藝分析52.2 確定生產(chǎn)類型62.3 確定毛坯62.3.1 確定毛坯種類62.3.2 確定鑄造加工量及形狀62.3.3 繪制毛坯圖82.4 工藝規(guī)程設(shè)計82.4.1 選擇定位基準(zhǔn)82.4.2 制定工藝路線92.4.3 選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備102.4.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定112.5 確定切削用量及基本工時132.5.1粗鏜30內(nèi)孔132.5.2粗車67外圓及齒輪右端面132.5.3粗鏜32內(nèi)孔162.5.4 粗車左端面及46.4外圓、43.4外圓172.5.5拉鍵槽182.5.6半精鏜30內(nèi)孔192.5.7 半精車63202.5.8半精車43.4，41.4外圓，端面212.5.9鉆8.5孔232.5.10滾齒242.5.11 磨削外圓252.5.12 磨削內(nèi)孔262.6 本章小結(jié)27第三章 鏜30內(nèi)孔夾具設(shè)計283.1設(shè)計要求283.2 夾具設(shè)計283.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇283.2.2 切削力及夾緊力的計算283.3 定位誤差的分析31參考文獻(xiàn)33致謝34摘要本文是對齒輪套零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、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。選擇正確的加工方法，設(shè)計合理的加工工藝過程。此外還對軸承座零件的一道工序的加工設(shè)計了專用夾具.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)，專為某工件加工工序服務(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)計制造。本論文夾具設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計齒輪套齒輪上加工30孔的鏜床夾具設(shè)計。太原理工大學(xué)課程設(shè)計說明書第一章 緒論機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。齒輪套零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個全面的考核。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，并設(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強(qiáng)、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。第二章 齒輪套的加工工藝規(guī)程規(guī)定2.1 零件的分析 2.1.1零件的作用題目所給的零件是齒輪套。齒輪套是屬于齒輪的一種。齒輪套的用途很廣泛，是各種機(jī)械設(shè)備零件中的重要零件，例如機(jī)床，飛機(jī)，輪船等等都要使用齒輪套。齒輪套的主要作用是調(diào)整機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速和力矩，傳遞動力；改變動力輸出的旋轉(zhuǎn)方向等。2.1.2零件的工藝分析圖2.1 齒輪套零件圖零件的材料為45鋼，鍛造性能和切削加工性能優(yōu)良。以下是齒輪套需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：(1) 中心圓孔,32，30。(2) 端面與中心孔有垂直度(4) 外圓表面與中心孔30有位置關(guān)系。由上面分析可知，可以先粗加工加工齒輪套內(nèi)孔，然后以此作為基準(zhǔn)加工30孔，再以孔為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行精加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，并且此齒輪套零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。2.2 確定生產(chǎn)類型已知此軸承座零件的生產(chǎn)類型屬于中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序應(yīng)當(dāng)分散；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。2.3 確定毛坯 2.3.1 確定毛坯種類零件材料為45鋼?？紤]零件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)批量大，毛坯精度要求不高，從高效低成本綜合考慮，選擇模鍛成型鍛造毛坯。 2.3.2 確定鑄造加工量及形狀查機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表2.2-25確定加工余量及鍛件毛坯尺寸如下表：表2.1 毛坯尺寸零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸110211419223403.246.4422.246.43022663267查機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表2.2-13 確定毛坯尺寸偏差如下表：表1.2 毛坯尺寸偏差鍛件尺寸偏差114114-0.61.22323-0.20.846.4464-0.51.12626-10.46767-0.51.1 2.3.3 繪制毛坯圖圖2.2 齒輪套毛坯圖2.4 工藝規(guī)程設(shè)計 2.4.1 選擇定位基準(zhǔn) 1）粗基準(zhǔn)的選擇以零件的內(nèi)孔為主要的定位粗基準(zhǔn)，以左端面輔助粗基準(zhǔn)。2）精基準(zhǔn)的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以加工后的30為主要的定位精基準(zhǔn)，以已加工的右平面輔助的定位精基準(zhǔn)。3）在鉆孔時以鍛造的孔一側(cè)作輔助定位基準(zhǔn)2.4.2 制定工藝路線根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用各種機(jī)床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(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。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：表2.3 工藝路線工序一鍛造工序二時效處理工序三粗鏜30內(nèi)孔工序四粗車齒輪右端面，粗車63外圓工序五粗鏜32內(nèi)孔，鏜倒角工序六粗車40端面，粗車齒輪左端面，粗車42外圓，粗車40外圓工序七拉鍵槽工序八半精鏜30內(nèi)孔，鏜倒角工序九半精車齒輪右端面，半精車63外圓，車倒角工序十 半精車40端面，半精車齒輪右端面，半精車42外圓，半精車40外圓，車倒角、溝槽工序十一鉆8.5孔工序十二滾齒工序十三淬火工序十四磨削42外圓，磨削40外圓工序十五磨削30內(nèi)孔工序十六終檢入庫2.4.3 選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備1）機(jī)床的選擇工序四、六、九、十、采用C620-1臥式車床工序三、五、八采用T68臥式鏜床工序十一采用Z3025立式鉆床工序七采用L6110臥式拉床工序十二采用Y3150滾齒機(jī)工序十四采用M114W萬能外圓磨床工序十五采用M2110內(nèi)圓磨床2）選擇夾具該齒輪套的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。3）選擇刀具在車床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金車刀即可保證加工質(zhì)量，鉆床加工采用高速鋼復(fù)合鉆頭，零件加工內(nèi)孔較小，使用硬質(zhì)合金鏜刀加工。4）選擇量具加工的孔均采用極限量規(guī)。5）其他對垂直度誤差采用千分表進(jìn)行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。2.4.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定1）圓柱面工序尺寸的確定：表2.2 圓柱面工序尺寸加工表面加工內(nèi)容單邊加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大32粗鏜3IT123212.533.10530粗鏜1.3IT1228.66.31.51.605半精鏜0.5IT829.63.20.4350.5115磨削0.2IT7301.60.18350.210540粗車1IT1241.46.311.125半精車0.5IT940.43.20.3750.531磨削0.2IT8400.80.1690.212542粗車1.5IT1243.46.31.51.625半精車0.5IT942.43.20.3750.531磨削0.2IT8420.80.1690.212563粗車1.5IT12646.31.51.625半精車0.5IT9633.20.3750.552) 軸向工序尺寸的確定表2.3 軸向工序尺寸加工內(nèi)容加工余量基本尺寸經(jīng)濟(jì)精度粗車齒輪右端面1.5112.5IT12粗車40端面1.5111IT12粗車齒輪左端面1.520IT12半精車齒輪右端面0.5110.5IT9半精車40端面0.5110IT9半精車齒輪左端面0.519IT92.5 確定切削用量及基本工時 2.5.1粗鏜30內(nèi)孔所選用刀具為YT5硬質(zhì)合金鏜刀,選用T68臥式鏜床。1）確定切削深度ap ap=1.3mm2）確定進(jìn)給量f根據(jù)實用機(jī)械加工工藝手冊表9-145，查得粗鏜時，選用硬質(zhì)合金刀頭，加工材料為鋼時：v=4060m/min f=0.31.0mm/r按機(jī)床的進(jìn)給量（表4.221），選擇， f=0.74mm/r3）確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n n=500r/min=8.33r/s4）計算基本工時選鏜刀的主偏角kr=45，則L1=3.5mm，L=54mm，L2=L3=0,f=0.74mm/r ，n=8.33r/s則： T=3.5+540.748.33=9.33S 2.5.2粗車67外圓及齒輪右端面 本工序為粗車。已知加工材料為45鋼，b=670Mpa，鍛件，有外皮，機(jī)床為C620-1臥式車床，工件裝在專用夾具中。確定粗車外圓67外圓的切削用量 所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊第一部分表1.1，由于C620-1機(jī)床中心高為200mm（表1.30），故選擇刀桿尺寸BH=16mm 25mm,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀形狀為卷屑槽帶倒菱形前刀面，前角0=12，后角0=6，主偏角0=90，副偏角0=10，刃傾角0=0，刀尖圓弧半徑r=0.8mm。1) 確定切削深度ap 最大單邊加工余量為2.2mm，可在一次走刀完成，故粗加工余量取1.5mm，2) 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表切削用量簡明手冊表1.4，在粗車鋼料，刀桿尺寸為16mm 25mm，ap3mm，工件直徑在60100mm時， f=0.40.7mm/r 按C620-1車床說明書選擇 f=0.55mm/r 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。 根據(jù)C620-1車床說明書，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力Fmax=3530N, 根據(jù)表切削用量簡明手冊1.21，但鋼料b=570670Mpa，ap2mm，f0.75mm，r=45，v=65m/s（預(yù)計）時，進(jìn)給力F=760N， Ff的修正系數(shù)為k0Ff=1.0，ksFf=1.0，krFf=1.17(表1.292)，故實際進(jìn)給力Ff=7601.17=889.2N 由于切削時進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選的f=0.65mm/r可用。3） 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。4）確定切削速度v 切削速度v可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出?，F(xiàn)采用查表法確定切削速度。 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.10，但用YT15硬質(zhì)合金車刀加工b=600700Mpa鋼料，ap3mm，f0.75mm/r，切削速度v=109m/min。 切削速度的修正系數(shù)ksv=0.8，ktv=0.65，krv=0.81，kTv=1.15，kMv=kkv=1.0(均見表1.28)，故 V=1090.80.650.811.15m/min=52.8m/min n=1000vd=100052.567=250.85r/min， 按C620-1機(jī)床轉(zhuǎn)速（表4.2-8），選擇 n=230r/min 此時實際切削速度VC=48.41m/min。5）校驗機(jī)床功率 由切削用量簡明手冊表1.24，但b=580970Mpa，HBS=166277，ap2.0mm，f0.6mm/r，v57m/min時，Pc=1.7kw 切削功率的修正系數(shù)krPc=1.17，k0Pc=kMpc=kKPc=1.0，kTPc=1.13，kSPc=0.8，ktPc=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為： Pc=0.72KW根據(jù)切削用量簡明手冊表1.30，但n=230r/min，機(jī)床主軸允許功率PE=5.9KW，PcPE，故所選的切削用量可在C620-1機(jī)床上進(jìn)行。 最后決定的切削用量為 ap=1.5mm，f=0.55mm/r，n=230r/min，v=48.4m/min確定粗車外圓46.4，端面的切削用量 采用車外圓67的刀具加工這些表面。加工余量皆可一次走刀切除，車外圓46.4的f=0.55mm/r，ap=1.5mm，主軸轉(zhuǎn)速與車外圓67相同。1.2 基本時間 確定粗車外圓67的基本時間 根據(jù)表6.2-1，車外圓基本時間為Tj1=Lfni=l+l1+l2+l3fni 式中:l=23mm，l1=0，l2=4，l3=0，i=1，f=0.55r/min，n=3.83mm/r， 則Tj1=23+40.553.83=12.82s確定粗車67端面的時間 Tj2=Lfni，L=d-d12+l1+l2+l3 式中: d=67mm。d1=26mm。l1=2mm，l2=4mm，l3=0，f=0.55mm/r，i=1，n=3.38r/s，則Tj2=20.5+2+43.830.55=12.58s2.5.3粗鏜32內(nèi)孔所選用刀具為YT5硬質(zhì)合金鏜刀。1）確定切削深度ap ap=3mm2）確定進(jìn)給量f根據(jù)實用機(jī)械加工工藝手冊表9-145，查得粗鏜時，選用硬質(zhì)合金刀頭，加工材料為鋼時： V=4060m/min f=0.31.0mm/r按機(jī)床的進(jìn)給量（表4.221），選擇， f=0.74mm/r3）確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n n=500r/min=8.33r/s4）計算基本工時選鏜刀的主偏角kr=45，則L1=3.5mm，L=60mm，L2=0，f=0.74mm/r， n=8.33r/s則： T=3.5+600.748.33 10.3 2.5.4 粗車左端面及46.4外圓、43.4外圓本工序仍為粗車，已知條件與工序一相同，車端面，車外圓采用與工序一相同的可轉(zhuǎn)位車刀，采用工序一確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間，得下表：表2.4 切削余量工步ap（mm）f（mm/r）V（m/s）n（r/s）T(s)粗車64端面1.50.550.813.837.74粗車64.4端面1.50.550.493.8312.53粗車46.4外圓1.50.550.563.8345.10粗車43.4外圓10.550.523.8312.582.5.5拉鍵槽根據(jù)實用機(jī)械加工工藝手冊表7-160，選寬刀體鍵槽拉刀，根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊，選L6110型臥式內(nèi)拉床。 基本時間T=ZbLk1000VfzZ 式中： V=0.06m/s(3.6m/min) zb 單面余量2.7mm L 拉削表面長度，110mm； 考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.2； k 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4 ； fa 拉刀每齒進(jìn)給量； Z 拉刀同時工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.25-1.5)sqrt110=1.35sqrt110=14mm拉刀同時工作齒數(shù)z=l/14=80/146 T=2.71101.21.4/（10003.60.066）=0.33min2.5.6半精鏜30內(nèi)孔 所選用刀具為YT15硬質(zhì)合金鏜刀。1）確定切削深度ap ap=0.5mm2）確定進(jìn)給量f根據(jù)實用機(jī)械加工工藝手冊表9-145，查得半精鏜時，選用硬質(zhì)合金刀頭，加工材料為鋼時： V=80120m/min f=0.20.8mm/r按機(jī)床的進(jìn)給量（表4.221），選擇， f =0.37mm/r3）確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n n=800r/min=13.33r/s4）計算基本工時選鏜刀的主偏角kr=45，則L1=3.5mm，L=52.5mm L2=4mm，L3=0，f=0.37mm/r， n=13.33r/s則： T=3.5+52.5+40.3713.33 12.17 2.5.7 半精車63 外圓及齒輪右端面 本工序為半精加工，已知條件與粗加工工序相同。1） 確定半精車外圓67外圓的切削用量 所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀，刀桿尺寸以及刀片厚度均與粗車相同。根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀為0=12，0=8，0=90，0=5，n=0，r=0.5mm。2） 確定切削深度ap ap=0.5mm3） 確定進(jìn)給量 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.6及C620-1機(jī)床進(jìn)給量（表4.2-9），選擇f=0.3mm/r，由于是半精加工，切削力較小，所以不需要進(jìn)行車床進(jìn)給量強(qiáng)度校核。4） 選擇選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為0.4mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。5） 確定切削速度V 根據(jù)表根據(jù)切削用量簡明手冊表1.10，但用YT15硬質(zhì)合金車刀加工b= 600700Mpa鋼料，ap1.4mm，f0.38mm/r，切削速度V=156m/min。 切削速度的修正系數(shù)krv=0.81，kTv=1.15，其余修正系數(shù)為1，均見表1.28)，故 V=1380.811.15m/min=145.5m/min n=1000vd=1000145.364=722.66r/min， 按C620-1機(jī)床轉(zhuǎn)速（機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表4.2-8），選擇 n=600r/min=10r/s 此時實際切削速度Vc=120.64m/min。 最后決定的切削用量為 ap=0.5mm，f=0.3mm/r，n=600r/min=10r/s，v=120.64m/min=2.01m/s6) 基本時間 確定半精車車外圓64的基本時間 根據(jù)表6.2-1，車外圓基本時間為Tj1=Lfni=l+l1+l2+l3fni 式中:l=19.5mm，l1=0，l2=4，l3=0，i=1，f=0.3r/min，n=10r/s， 則Tj1=19.5+4100.3=7.83s確定半精車64端面的時間 Tj2=Lfni，L=d-d12+l1+l2+l3 式中: d=64mm。d1=26mm。l1=2mm，l2=4mm，l3=0，f=0.3mm/r，i=1，n=10r/s，則Tj2=19.4+2+4100.3=8.4s2.5.8半精車43.4，41.4外圓，端面1）采用半精車外圓63的刀具加工這些表面。車外圓43.4，41.4的ap=0.5mm，f=0.33mm/r，n=1075.59r/min。按C620-1機(jī)床轉(zhuǎn)速（機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表4.2-8），選擇:n=960r/min=16r/s2)最后確定 ap=0.5mm，f=0.3mm/r，n=960r/min=16r/s，v=103.69m/min=1.73m/s3）確定半精車車外圓43.4的基本時間 根據(jù)表6.2-1，車外圓基本時間為Tj1=Lfni=l+l1+l2+l3fni 式中： l=69.5mm，l1=0，l2=4，l3=0，i=1，f=0.3mm/r，n=16r/s， 則Tj1=69.5+4160.3=15.31s4）確定半精車41.5端面的時間 Tj2=Lfni，L=d-d12+l1+l2+l3 式中: d=41.5mm。d1=26mm。l1=2mm，l2=4mm，l3=0，f=0.3mm/r，i=1，n=10r/s，則Tj2=7.75+2+4160.3=2.86s5) 確定半精車車外圓41.5的基本時間 根據(jù)表6.2-1，車外圓基本時間為Tj1=Lfni=l+l1+l2+l3fni 式中: l=22mm，l1=0，l2=4，l3=0，i=1，f=0.3r/mm，n=16r/s， 則Tj1=22+4160.3=5.41s6）確定半精車63端面的時間 Tj2=Lfni，L=d-d12+l1+l2+l3 式中： d=63mm。d1=43.4mm。l1=2mm，l2=4mm，l3=0，f=0.3mm/r，i=1，n=10r/s，則Tj2=9.8+2+4160.3=3.29s7）車溝槽，車倒角 選用高速鋼成形切槽刀，采用手動進(jìn)給，主軸轉(zhuǎn)速n=40r/min，切削速度v=0.14m/s。2.5.9鉆8.5孔本工序為鉆孔，刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，直徑8.5。1）確定進(jìn)給量f 由于孔徑和深度都很小，宜采用手動進(jìn)給。2）選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)切削用量簡明手冊表2.12，鉆頭后刀面最大磨損量取為0.8mm;耐用度T=25min。3)確定切削速度v 由表2.14，b=670MPa的45鋼加工性屬五類。根據(jù)表2.7，暫定進(jìn)給量f=0.25mm/r。由表2.13查得v=14m/min,n=524.5r/min。根據(jù)Z518立式鉆床機(jī)床說明書選擇主軸實際完成轉(zhuǎn)速。4）基本時間的確定 L=6.7mm,L1=3mm,L2=0mm T=6.7+30.25449.4=3.9S2.5.10滾齒 1） 選用標(biāo)準(zhǔn)的高速鋼單頭滾刀，模數(shù)m=1.5,直徑63mm,可以采用一次走刀切至全深。工件齒面要求表面粗糙度為Ra1.6m，根據(jù)，切削用量簡明手冊表4.2，選擇工件每轉(zhuǎn)滾刀軸向進(jìn)給量fa=0.50.8mm/r。按Y150型滾齒機(jī)進(jìn)給量表（表4.2-51），選fa=0.7mm/r。2）計算切削速度v = 式中Cv=364，T=240min，fa=0.7mm/r，m=1.5mm，mv=0.5，yv=0.85，xv=-0.5，kv=0.64 V =3642400.50.70.851.5-0.5 0.64= 24.9m/min n=125r/min根據(jù)Y3150型滾齒機(jī)主軸轉(zhuǎn)速（表4.2-50），選n=135r/min=2.25r/s。 實際切削速度為 v=0.45m/s加工時的切削功率Pc=0.091kw,Y3150型滾齒機(jī)的主電機(jī)PE=3kw。因PCPE，顧所選擇的切削用量可在該機(jī)床上使用。3) 基本時間根據(jù)表6.2-13，用滾刀滾圓柱齒輪的基本時間B=19mm, =0,z=50,q=1,n=2.25r/s,fa=0.7mm/r，則La1=16.18mm， fa=3mm， T =(19+16.18+3）4012.250.7 = 96.97s2.5.11 磨削外圓 1）選擇砂輪。根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊第三章中各表選擇磨具，結(jié)果為：ZA46JV6P30040127其含義為：磨輪磨料為鉻剛玉，為了防止粒度過小而磨輪堵塞，所以選用為粒度為46，硬度為軟3級。 平型砂輪，其尺寸為16640（DdH）。2）切削用量的選擇 根據(jù)實用機(jī)械加工工藝手冊表10-9，查得:工件速度V=2040m/min,縱向進(jìn)給量fa=16mm/r,工作臺單行程磨削深度fr=0.0049mm/st 3) 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表42-30，選用M114W萬能外圓磨床。4) 基本時間 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表6.2-8, T=ZbLknfafr磨削40外圓時，L=22mm,Zb=0.2mm,k=1.4,n=300r/min, fa=16mm/r, fr=0.0049mm/st T1=220.21.4300160.0049 =0.26min=15.71s磨削42外圓時，L=69mm,Zb=0.2mm,k=1.4,n=300r/min, fa=16mm/r, fr=0.0049mm/stT2=690.21.4300160.0049 =0.82min=49.29s2.5.12 磨削內(nèi)孔1）選擇砂輪。 磨輪磨料為鉻剛玉，為了防止粒度過小而磨輪堵塞，所以選用為粒度為46，硬度為軟3級。 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表3.2-8、3.2-9查得內(nèi)圓磨輪直徑d=25mm,B=3240mm。2）切削用量的選擇 根據(jù)實用機(jī)械加工工藝手冊表10-15，查得:工件速度V=2540m/min,縱向進(jìn)給量fa=16mm/r,工作臺單行程磨削深度fr=0.0030mm/st3) 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表42-31，選用M2110內(nèi)圓磨床。4) 基本時間 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊表6.2-8, T=ZbLknfafr磨削30內(nèi)孔時，L=54mm,Zb=0.2mm,k=1.4,n=300r/min, fa=16mm/r, fr=0.0030mm/st T1=540.21.4300160.0030 =1.05min=63s最后，將以上各個工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一起填入機(jī)械加工工藝過程綜合卡中。2.6 本章小結(jié)本章節(jié)主要從零件的結(jié)構(gòu)和外型入手分析，從而得出設(shè)計毛坯的依據(jù)。再查閱有關(guān)資料，設(shè)計出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進(jìn)行比較，選取一個最佳方案來。在計算每一步的切削用量時，先選用刀具和機(jī)床，再查閱資料找出進(jìn)給量，由它算出機(jī)床所需的轉(zhuǎn)速，翻閱機(jī)床手冊選一個最接近它的一值。算切削速度、機(jī)動時間等。第三章 鏜30內(nèi)孔夾具設(shè)計3.1設(shè)計要求 為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。下面即為鏜床夾具(鏜30內(nèi)孔)的專用夾具，本夾具將用于T68臥式鏜床。本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。3.2 夾具設(shè)計 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇本夾具如圖所示，是工序一、六，即用T68臥式鏜床加工30內(nèi)孔，采用專用夾具進(jìn)行加工。該零件加工精度要求最高的是中間30 的內(nèi)孔，且其余加工面都與該孔有關(guān)，因此在該孔時以32內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，保證同軸度。工序一，先對30內(nèi)孔進(jìn)行粗加工。到工序六時，零件的兩個端面已經(jīng)粗加工過，選左側(cè)端面和32內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，定位中選用了一個A型可換定位銷和一支承板限制零件的自由度，可換定位銷直徑為26，為一個短銷，可以限制兩個自由度，夾具側(cè)板限制三個自由度。3.2.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：硬質(zhì)合金鏜刀YT5。 根據(jù)切削用量簡明手冊表1.29查得：主切削力Fc=CFcapXFcfyFcVnFckFc徑向切削力Fp=CFpapXFpfyFpVnFpkFp軸向力Ff=CFfapXFffyFfVnFfkFf 其中CFc=2795,XFc =1.0, yFc=0.75, nFc=-0.15； CFp=1940， XFp=0.9, yFp=0.6, nFp=-0.3；CFf =2880， XFf=1.0, yFf=0.5, nFf=-0.4；ap=1.5mm，f=0.74mm/r,V=500r/min。 可得: Fc=27951.51.00.740.75500-0.5=1316.9N Fp =19401.50.90.740.75500-0.3500=361.5N Ff=22801.51.00.740.5500-0.4=244.9N 根據(jù)切削用量簡明手冊1.29-1、1.29-2查得修正系數(shù)k 得： Fc=1316.91.0220.94=1265N Fp=361.51.0420.77=290N Ff=244.91.031.11=280N根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：Wk=WK 式中：Wk-實際所需夾緊力 K-安全系數(shù) K-在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力其中，K=K0K1K2K3K3K5K6 K0考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)K1加工性質(zhì)K2刀具鈍化程度K3切削特點、K4夾緊力的穩(wěn)定性K5手動夾緊時的手柄位置K6僅有力矩時工件回轉(zhuǎn)時工件與支承面接觸的情況根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計手冊表1-2-1可得：主切削力FcFC安全系數(shù): K0=1.2，K1=1.2，K2=1.0, K3 =1.0，K4=1.3，K5=1.0，K6 =1.0 徑向切削力Fc安全系數(shù)：K0=1.2，K1=1.2，K2=1.0, K3 =1.0，K4=1.3，K5=1.0，K6 =1.0軸向力Ff安全系數(shù)： K0=1.2，K1=1.2，K2=1.0, K3 =1.0，K4=1.3， K5=1.0，K6 =1.0所以，可以計算出： Kc=1.21.21.01.01.31.01.0=1.872 Kp=1.21.21.41.01.31.01.0=2.62 Kf=1.21.21.61.01.31.01.0=2.99若安全系數(shù)K的計算結(jié)果小于2.5時，取K=2.5。 所以，WC =2.51265=3162.5N WP=2902.62=760N Wf=2802.99=837N鏜孔時的主切削力由定位面和夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡，f1,f2 分別為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，F(xiàn)=3162.5/0.5=6325N定位面和夾緊力產(chǎn)生的摩擦力遠(yuǎn)大于鏜孔產(chǎn)生的徑向切削力，鏜床側(cè)板作為軸向力的支承。3.3 定位誤差的分析 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差：e基+T 其中，e定= e不+e基鏜孔時，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，因此 e不=0定位銷與孔配合公差為H7/h6，定位銷水平放置時：e基=1/2（TD+Td+Cmin）=1/2Cmax=0.022 按加工經(jīng)濟(jì)精度查表得=0.13 e定+=0.152T=0.21從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 圖3.1 齒輪套鏜孔裝配圖主視圖圖3.2 齒輪套鏜孔裝配圖俯視圖圖3.3 齒輪套鏜孔裝配圖左視圖參考文獻(xiàn)1曾志新，呂明.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.武漢理工出版社，2001.72李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊M.機(jī)械工業(yè)出版社，1993.43艾興,肖詩綱.切削用量簡明手冊M.第3版，機(jī)械工業(yè)出版社，1997.84馬麟.畫法幾何與機(jī)械制圖M.高等教育出版社,2011.95王光斗,王春福.機(jī)床夾具設(shè)計手冊M.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2000.16陳均宏.實用機(jī)械加工工藝手冊M.機(jī)械工業(yè)出版社,1996.127朱耀祥，蒲林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊M.第3版,機(jī)械工業(yè)出版社,2009.108廖念釗，古瑩菴，莫雨松.互換性與技術(shù)測量.第六版，中國質(zhì)檢出版社，2012致謝在這次課程設(shè)計的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。首先，我眼感謝指導(dǎo)老師在課程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，只是我能順利完成這次報告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能做的更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了很多新知識，而且開闊了視野，提高了自己的設(shè)計能力。其次我要感謝幫助過我的同學(xué)，他們?yōu)槲医鉀Q了不少我不太明白的設(shè)計難題。感謝所有在設(shè)計中幫助過我的良師益友和同學(xué)。36