空心齿轮轴的工艺规程及铣左端槽的工装夹具设计（全套含CAD图纸）
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外文翻译 译文题目 一种自动化夹具设计方法 原稿题目 A 稿出处 2001)18:784 789 一种自动化夹具设计方法 塞西尔 美国，拉斯克鲁塞斯，新墨西哥州立大学，工业工程系，虚拟企业工程实验室（ 在这片论文里， 描述了一种新的计算机辅助夹具设计方法。对 于一个给定的工件，这种夹具设计方法包含了识别加紧表面和夹紧位置点。通过使用一种定位设计方法去夹紧和支撑工件，并且当机器正在运行的时候，可以根据刀具来正确定位工件。 该论文还给出了自动化夹具设计的详细步骤。 几何推理技术被用来确定可行的夹紧面和位置。要识别所完成工件和定位点就 还 需要一些输入量包括型的技术要求、特征。 关键词：夹紧；夹具设计 1. 动机和目标 夹具设计是连接设计与制造间的一项重要任务。自动化夹具设计和计算机辅助夹具设计开发（夹具 下一代制造系统成功实现目标的关键。在这片论文里， 讨论了一种夹 具设计的方法，这种方法有利于在目前环境下夹具设计的自动化。 夹具设计方法的研究已成为国内多家科研工作的重点。 作者：周在 1中对工件的稳定和总需求约束了双重标准，突出重点的工作。在夹具设计中广泛的运用了人工智能（ 及专家系统。部分 型几何信息也被用于夹具设计。4描述了一个基于规则的专家系统，以确定回转体零件的定位和夹紧。夹紧机制同时用于执行定位和夹紧功能。 其他研究者（如 ， 5,6）分析了切削力钻井机械和建筑模型及其他金属切削加工。 康有为等在 2中定义了装配约束 建模的模块化与夹具元件之间的空间关系。一些研究人员采用模块化夹具设计原则，用以生成 2,7 另一些夹具设计工作者已经报告了 1,3,9,12可以在 21,24中找到夹具设计相关的大量的审查工作。 在第二节中，对夹具设计任务中各种步骤进行了概述。在 第 3 节和第四节中描述了工件的加工过程，要夹紧工件表面，否则将面临工件的全面自动测定。 第5 节讨论了对工件的夹紧点的测定。 2. 夹具设计的整体方法 在本节中，描述了整体夹紧的设计方法。 通常对较理想的位置的那一部分进行夹紧，并减低切削力的影响。 夹紧的位置和 夹具设计中定位的位置是高度相关的。 通常，夹紧和定位可以通过同样的方法来完成。 但是，不明白这两个是夹具设计中不同的方面，可能导致夹具设计的失败。多数人的在规划过程中首先解决定位问题， 这样可以使开发的定位与设计的定位相契合。 不过，整体定位及设计方法不在本文讨论范文内。 除了零件的设计（ 为此夹具设计有待开发 ），公差规格，过程序列，定位点和设计等因素外，还应投入 型到夹具设计方法中。这样的夹具可以夹紧并支撑定位器。指导使用的主要内容应尽量不抵制切割或加工过程和中所涉及的操作。相反，应定位夹具，使切削力在正确的 方向，这将有助于保持在一个特定的部分加工操作安全。通过引导对定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位点，因此不能移动的定位器。 在这里讨论的夹具的设计方法必须在整体夹具设计方法的范围内。在此之前进行定位器 /支撑和夹具设计的初步阶段，涉及到的分析和识别的功能、相关的公差和其他规范是必要的。 根据初步的评估和测定，定位 /支撑设计与夹具设计结果的在此基础上可以同时进行。 本文对所描述夹具设计的方法讨论基于定位器/支撑设计与先前已经确定的假设（包括适当的定位和支持测定一个工件的定位，以及识别和夹具，如 V 元素的支 持面块，基础板，定位销等）。 （ 1） 夹具设计的输入 输入包括对特定产品的设计翼边模型，公差信息，提取的特征，过程顺序和部分在给定的每一个设计的相关特性的加工方向，面向的位置和定位装置，以及加工过程中的各种工序，须出示每个相应的功能。 （ 2）夹具设计的方法 图一是自动化夹具设计主要步骤总结图。 对这些步骤概述如下： 第 1 步：设置配置清单以及相关的 进程 _功能 条目。 第 2 步： 确定方向和夹紧力。 输入必要的加工方向向量 面对 支持力，并确定法向量。 如果加工方向向下（对应的方向向量 0， 0， ，和面的支持向量平行于加工方向，那么， 夹紧力方向平行向下加工方向 0， 0， 如果必需要侧面夹紧并没有可夹紧的地方，那么在其中放置一个夹具夹紧下调，然后边钳方向计算如下。让 助常规的向量代替次要的和三级定位孔。然后，使用夹紧机构夹紧一个方向，例如， 平行于这两个法向量，即，正常向量应分别与每块表面的 量平行。侧面夹紧面应该是一对分别平行于面 平面孔。 第三步：从列表中选出最大有效加工力 。这样能够有效的平衡各加工力。 第四步：利用计算出的最高有效加工力，才能确定用来支撑工件加工的面积的夹具尺寸（例如，一个带夹子可以作为一个夹紧机构使用）。 第五步：确定给定工件的夹紧面。这一步在第 4 步中所述过。 第六步： 该夹具的夹紧面的实际位置自动在第 5 节中确定。考虑接下来的步骤并返回第一步。 3. 判断夹具尺寸 在这项工作中所用到的夹具都来自一个系列。夹具的原理与图二相同。在这一节里，描述了一个自动化夹具。 锁模力所需的有关螺杆的螺纹装置大小或保存到位钳。 夹紧力平衡加工工件使工件保持恰当的位置。 让锁模力为 W 和 螺杆直径为 D。 各种螺丝夹紧力大小，可以按以下方式确定：最初，极限拉伸强度（抗拉强度）和该夹具的材料（供应情况而定）可以从数据检索库检索。各种材料有不同的拉伸强度。该夹具材料的选择，也可直接采用启发式规则进行。例如，如果部分材料是低碳钢，那么钳材料可低碳钢或机器钢。为了确定设计应力，抗拉强度值应除以安全系数（如 4 或 5）。 根区的螺丝格 一个螺丝钳）可以被确定： 锁模力 /设计应力 。随后，螺栓截面全面积可以计算为等于 格 （ 65）， （因为螺丝的地方可能会发生根切面积约为 65螺栓的总面积） 。螺钉 的直径 D 可以被确定等同于（ 4）。另一项涉及可用于方程有关的宽度 B，高度 H 和跨度的钳 L 的螺丝直径为 D（ B， H 和 L 可以为不同的值计算 D）： 4/3 . 4. 判断夹紧表面 确定夹具经常出现的相关参数包括了产品的 型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的选择。考虑所有潜在的加紧面，如图 3。 最关键的是夹紧表面不应重叠或与该面相交，如图 4 所示。夹紧面积是与工件表面（或触的是一个二维轮廓线段组成的（见图 6）。 利用线段相交测试，可以测定在给定的光子晶体光纤的任何范围内是否可能有接触面夹紧面重叠。 夹紧面的确定可以如下所示： 第 1 步：鉴别平行于二级和三级定位面（ 分别到 远的距离的面。如下所示：（一）鉴别面 面 行 行（二）在 列出面对 面。 （三）通过检查所有 面对 面，确定的面对 面是到 别最远的面，并舍弃所有其他 第 2 步： 鉴别平行面的位置， 除了不相邻的附加面。 最好是选择一个不与其他定位面垂直相邻的面。这一步如下所示： (a) 考虑 表中的 ，获得与每个 垂直或相邻的面然后，在表中插入每个 。 (b) 检查每个 ，并执行以下测试：如果 相邻、垂直于 后从列表中舍弃它并插入 表中。 第 3 步 :确定加紧面都在有效的加紧面上，如下所述夹紧面： 例 1:如果没有条目在列表 ，就使用 的面并继续执行步骤 4。如果任何面发现，垂直于第二，第三位置的面孔 将要面临的是 下次选择可行的夹具。在这种情况下，唯一剩下的选择是重新审视在列表 面。 例 2：如果列表中 目数为 1 时，可行夹紧面为 法向量垂直相邻的相应轴是夹紧轴。 例 3： 如果在列表 数大于 1，确定最大的 紧面再进行步骤 4。 例 4： :夹紧力的方向可以是 1， 0， 0或 0， 1， 0，可以夹紧 的中心位置。 在其他几何位置可确定使用零件几何形状和拓扑信息，这在下一节中描述。 5. 判断夹紧表面上的夹紧点 确定夹紧面后，必须确定实际夹紧位置。输入夹具侧面积，沿着 x， Y， Z和 潜在的夹紧面 向。 容下使用 何获得夹具侧面积： 第一步是确定一个箱体的大小，这是用来测试它是否包含在它里面的任何部分。 相交测试也可以在前面介绍的方法使用。 如果相交测试返回一个负的结果，那么有部分箱体与夹具相交，如图 4 所示。 如果相交测试返回一个正的结果，可以执行下列步骤： 1 划分成更小的矩形大小条（ 1 W）夹框轮廓 (图 5 和图 6)。 2 执行指定与功能配置文件出现在 的零件设计的相交测试。 3 没有功能相交的条形区域，都是可行夹紧区域。如果有一个以上的长方形候选 面， 矩形配置文件，向中沿轴夹紧 点的是夹紧配置文件（夹点）。 如果没有发现配置文件，夹具宽度可减少一半，夹具数可以增加两个。使用这些修改过的夹具尺寸，执行前面描述的特征相交测试。如果此测试也失败了，那么可以用相邻的面作为夹紧面用于执行端夹紧。这面可以重复进行 功能相交测试。 : 输入需要的二维轮廓 用下列方法可以自动确定该配置文件的交集。每一个输入的资料组成一个封闭环。此配置文件测试的步骤如下： (考虑 段中的 L（ i， 1）和 段中的 L（ 2， j）。 (采用 L（ i， 1）线段和 L（ 2， j）线段的相交段。如果边缘相交测试返回一个正值，那么特征面和潜在面相交。如果它返回一个负值，继续执行步骤 3。 （ 复与步骤（ 同的部分或者缓慢走过其余 的 ()段直到的 (j 1) j n1段。 (其余部分边和 的 重复（ （ 骤。 如果特征面与夹紧面重复，线相交测试将决定该事件。相交的边可以进行自动检测两个面是否相互交叉。输入所需的边 接 (和 (和接 (和 (。 方程的可表示为： F(x,y) =0 (1) H(x,y) =0 (2) . 第一步：使用等式（ 1）计算 (用 取代 3;计算(用 取代 4。 第二步：如果 4都与 0不相等，但 4结果相同（ 2在相同的一边），则边 34不相交。如果这样不满足条件，那么进行第三步。 第三步：使用等式（ 2）计算 (接着，计算 (进行第四步。 第四步：如果 2都不等于 0，且 2的结果相同，那么把 2放在相同的一边并输入不相交。如果，这个也不满足条件，那么进行第五步。 第五步：给定相交线段。 这样就完成了测试。考虑如图 7 所示的 一部分样品。将要生产一个盲孔。起初，完成定位设计。 定位器的（或主要定位器）是一个基盘（放在 ）和二级和三级定位器面临 应到定位面 第 4 节中讨论）。 一个辅助定位器也被使用，这是一个 V 型块（对 辅助定位），如图 8 所示。 在前面讨论的夹具设计方法中所述的步骤的基础上，候选面孔（这是平行的，并在从 遥远的距离）是面对 。 没有面孔，这是平行到定位面，但他们不相邻。在这种情况下使用的优先权规则（如步骤 3 第 4 步讨论），剩余的候选面面对的是 。夹具方向向下的 V 型块径向定位器和其他与对工件夹紧底面提供所需位置。 根据第五步选择夹具的位置。如果没有功能发生在面 ，那么也没有必要进行相交测试确定夹具优美加紧。 夹具位置应远离 V 型定位器（这是辅助定位位置）的夹紧面毗邻辅助定位面（这确保了更好的快速夹紧）。最终位置和夹具的设计如图 8 所示。 本文讨论的方法，毫不逊色于其他夹具设计文献中讨论的方法。本文所讨论的方法的独特性是零件的夹紧面的几何形状，拓扑和功能发生了被加工为基础的系统鉴定。 其他方法都没有利用了定位器的位置，该方法使用定位器在对持有一级，二级和三级定位器加 工的工件。这种方法的另一个好处是在可行的候选面上确定在面上用夹具面交点测试（如前所述），并迅速和有效地确定潜在的下游过程中可能出现问题，夹紧和加工的功能检测。 6. 总结 在这篇论文中，对在一个夹具设计方法的总体框架内进行了夹具设计方面的讨论。 设计定位器，规范零件设计，和其他相关被用来确定夹紧面和夹紧方向。并讨论了各种自动化步骤。 2001) 18:784789 2001 an in of on a be in a to to AD is an is an of to of In a in of of 1 on of of as in 2,3. a to a to is to . 8003, et 5,6) et 2to to 2,711. 1,3,9,1223. An of be 21,24, in of to a , of or on a of on a is to to of in be to of in a is of of to be to is to is to to a be in in a By 85or is so be of a of is on of in is on of on as as of of of in to in of 1. An of . Ui in 20841 . of .,of 0, 0, 1), of is to of is to 0, 0, 1. If is no at to a a is sv tv be of by a as a be to of of in be to sv be a of to sv . i = 1,.,n). E be . of E, of to be to 1. be a as a . on a be as . of on is in an as U(i + 1) to of to of to as A is on as of 2). In of a is is to of in to be d. of be in of of on a of if is be . 2. or To TS be by a ). 1 of a be S. A be as 65%)(of 5% of of d be by A ). be , of to d (B, H, be of d): 4/3 of to AD of on a CF as 3. be is on as is in is a 2D of 6). By it be of on of be as 3. 4. . to at is as a) is to is to b) in c) By . is to to It is a to a be a) in CF to in b) f is to it CF it in . on as a). If no in in CF to . If to to be is to in b). If of in , is of is c). If of in is ,to . on of is + )1, 0, 0 (+ ) 0, 1, 0, of of be is 875. of of a on be x,y, z, F. as in g) F as is to a is it be If a no as 4. If a be . 1 w) ( )on F 6. of no If is of F is If no i be be by of to on If to CF be as be D 1 2. of be i of a of in as a (i,1) 1 (2, j)(i,1) (2, j), of be If a If it a to .(or ) (j+1) j = n1 2.(12, . .,in of be to 12 34 12 be (x,y) = 0 (1)34 (x,y) = 0 (2). q. (1) F(by y3 x y F(by x4 y4 x . If r3 is , r4 is , of r3 r4 (r1 on 12 34 do is 3) is . q. (2), H( G(to . If r1 is to r2 is to of r1 r2 , r2 . 7. to do if is to . do 7. be a or is f6 to An is is a f3 8. on in 8. at no to to in as in ), is is of is on . As no is no of be is as is in in of is of on of to be of to of of on of of in a in to Y. C. V. . “A of 111(4), 299306, Y. Y. . “fixtureassem 机械加工工艺卡片 工件名称 空心齿轮轴 工序号 1 零件名称 空心齿轮轴 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 45 55 58 件 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三瓜卡盘 车 床 C A 6140 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/z 主轴转速r/削速度m/本工 时 粗车左端 20 外圆 外圆车刀 卡尺 40 1 75 119 3 半精车左端 20 外圆 外圆车刀 卡尺 40 1 0 4 75 119 3 0 050 3 粗车 10 内孔 内孔车刀 卡尺 30 1 75 半精车 10 内孔 内孔车刀 卡尺 30 1 75 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名称 空心齿轮轴 工序号 2 零件名称 空心齿轮轴 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 45 55 58 件 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪卡盘 车 床 C A 6140 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次 数 切削深度给量mm/r 主轴转速r/削速度m/本工 时 粗车 右端 20， 25， 30， 39 等外圆 外圆车刀 卡尺 112 1 75 半精车 右端 20，25， 30， 39 等外圆 外圆车刀 卡尺 112 1 75 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 空心齿轮轴 工序号 3 零件名称 空心齿轮轴 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 45 55 58 件 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 专用夹具 立 式铣床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/z 主轴转速r/削速度m/本工 时 铣右端键槽 立 铣刀 卡尺 20 2 2 450 477 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名称 空心齿轮轴 工序号 4 零件名称 空心齿轮轴 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 45 55 58 件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 专用夹具 立式 铣 床 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次 数 切削深度给量mm/r 主轴转速 r/削速度m/本工 时 钻 9孔 麻花钻 卡尺 16 1 75 铣槽 立铣刀 卡尺 16 1 3 75 477 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名称 空心齿轮轴 工序号 5 零件名称 空心齿轮轴 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 45 55 58 件 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪卡盘 车 床 C A 6140 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/z 主轴转速 r/削速度m/本工 时 精车左端 20 外圆 外圆车 刀 卡尺 40 1 00 车 螺纹车刀 量规 20 1 00 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 空心齿轮轴 工序号 6 零件名称 空心齿轮轴 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 45 55 58 件 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 三爪卡盘 车 床 C A 6140 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/z 主轴转速r/削速度m/本工 时 精车右端 20、25、 30 等外圆 外圆车刀 卡尺 112 1 00 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺卡片 工件名 称 空心齿轮轴 工序号 7 零件名称 空心齿轮轴 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 45 55 58件 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 专用夹具 滚齿机 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 刀次数 切削深度给量mm/z 主轴转速r/削速度m/本工 时 滚齿 滚刀 卡尺 24 24 4 75 477 计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 机械加工工艺过程卡片 零件号 工序号 工序名称 设备 夹具 刀具 量具 名称 型号 名称 规格 名称 规格 名称 规格 锻 造 渗碳 淬火 55 58 粗车，半精车左端 20 外圆及 10 内孔 车 床 用 夹具 外圆车刀，内 孔车刀 粗车，半精车右端 20、 25、 30、 39 等的外圆，及 10 的内孔 车 床 用夹具 外圆车刀，内 孔车刀 铣右端键槽 立式铣床 用夹具 立铣刀 铣左端槽 立式铣床 用夹具 麻花钻，立铣 刀 精车 左端 20 外圆 ，螺纹 车 床 用夹具 外圆车刀 ，螺纹车刀 车右端 20、 25、30 等外圆 车 床 用夹具 外圆车 刀 齿 滚齿机 用夹具 滚齿 X 质检，入库 毕业设计说明书 题目： 空心齿轮轴 的工艺规程及 铣 左端 槽 的工装夹具设计 学 生 ： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床 夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 空心齿轮轴 加工工艺规程及其铣 左端 槽 的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析 夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词 ：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 so on 140 is as as on in to is on to a of is on to as as in to 目 录 序言 1 一 . 零件分析 2 件作用 2 2 二 . 工艺规程设计 3 3 4 4 、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 7 三 夹具设计 20 题的提出 120 位基准的选择 20 削力及夹紧力计算 20 位误差分析 21 向键和对刀装置设计 21 具设计及操作简要说明 23 总 结 26 致 谢 27 参考文献 28 第 1 页 共 28 页 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中 意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 空心齿轮轴 的加工工艺规程及其铣 右端齿轮轴 的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产 实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 第 2 页 共 28 页 一、 零件的分析 零件的作用 作用待查 零件的工艺分析 从 空心齿轮 的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以 20中心的加工面 这一组加工面包括： 两端 20 25302. 左右两端槽及齿轮 这一组加工面包括：铣 右端键槽 ，铣 左端槽 及滚齿 其中滚齿和基准 端面跳动公差 第 3 页 共 28 页 二 . 工艺规程设计 确定毛坯的制造形式 零件材料为 45，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件 成批生产 ，而且零件的轮廓尺寸不大，选用 锻造 ， 锻 造精度为 2 级，能保证 锻 件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的 。 毛坯的设计 空心齿轮轴 零件材料为 45，硬度选用 55 58坯重约1产类型为成批生产，采用 锻造 ， 2级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如 下： 1. 两端 20的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3. 两个 25的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3单边余量 Z=. 30的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3，单边余量 Z=. 39的外圆面（及齿轮的齿顶圆所在面） 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3，单边余量 Z=. 两端 10查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 4单边余量 Z=在此处，因为加工的 槽 不是很大，所以可以不必留 余量 。 因其它表面均为不加工表面，而且 锻 造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和 第 4 页 共 28 页 尺寸见图 空心齿轮轴 ” 零件毛坯简图。 基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题 百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出， 空心齿轮轴比较 规则，所以粗基准 比较 容易选择。 选择右端 20外圆面作为粗基准。 （即当零件有不 加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 工件被三爪卡盘夹紧，限制六个自由度，实现完全定位 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进 行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 第 5 页 共 28 页 方案一 工序 ： 锻 造 。 工序 ： 表面渗碳 火 55 58序 ： 粗车，半精车左端 20 外圆及 10内孔 工序 ： 粗车，半精车右端 20、 25、 30、 39 等的外圆，及 10的内孔 工序 ： 铣右端键槽 工序 ： 铣左端槽 工序 ： 精车左端 20外圆，车 工序 ： 精车右端 20、 25、 30等外圆 工序 ： 滚齿 工序 X： 终检 ，入库 。 方案二 工序 ：锻造。 工序 ：表面渗碳 火 55 58序： 粗车，半精车左端 20 外圆及 10内孔 工序：粗车，半精车右端 20、 25、 30、 39 等的外圆，及 10的内孔 工序：精车左端 20外圆，车 工序：精车右端 20、 25、 30等外圆 工序：铣右端 键槽 工序：铣左端槽 工序：滚齿 工序 X： 终检，入库。 上述两种方案看起来大体合理，不过仔细一看都有不足之处。第 一 个 方案先是 进行粗加工和半精加工 ， 然后铣槽，再进行精加工；而方案二则是粗加工，半精加工之后，接着就精加工 ， 然后铣槽 ， 这样的话，工件表面 的精度有可能在后面的加工过程被破坏，所以方案一相对比较合理，把精加工放到后面 。 具体的加工路线如下 第 6 页 共 28 页 工序 ：锻造。 工序 ：表面渗碳 火 55 58序： 粗车，半精车左端 20 外圆及 10内孔 工序：粗车，半精车右端 20、 25、 30、 39 等的外圆，及 10的内孔 工序：铣右端键槽 工序：铣左端槽 工序：精车左端 20外圆，车 工序：精车右端 20、 25、 30等外圆 工序：滚齿 工序 X： 终检，入库。 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下： 1. 两端 20的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3. 两个 25的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3 单边余量 Z=. 30的外圆面 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3，单边余量 Z=. 39的外圆面（及齿轮的齿顶圆所在面） 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 3，单边余量 Z=. 两端 10查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表 4单边余量 Z=在此处，因为加工的 槽 不是很大，所以可以不必留 余量 。 第 7 页 共 28 页 确定切削用量及基本工时 工序 ： 锻造。 工序 表面渗碳 火 55 58序 粗车，半精车左端 20 外圆及 10内孔 工步一：粗车左端 20 外圆 选硬质合金外圆车刀 1） 车削深度，因为 后面还有半精加工，精加工 ，故可以选择次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 第 8 页 共 28 页 L/ 40+1)/475= 工步二： 半精车 20 外圆 选择硬质合金 内孔 车刀 1） 车削深度，因为 后面还有精加工 ，故可以选择 次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削 速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 40+475= 工步三：粗车 10 内孔 1） 车削深度，因为后面还有半精加工，故可以选择 次走刀即可完成所需长度。 第 9 页 共 28 页 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 20+1)/475= 工步四：半精车 10 内孔 选择硬质合金 内孔 车刀 1） 车削深度， 选择 次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180第 10 页 共 28 页 4） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 20+475= 工序：粗车，半精车右端 20、 25、 30、 39 等的外圆，及 10的内孔 工步一：粗车 右端 20， 25， 30， 39等外圆 选硬质合金外圆车刀 1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 第 11 页 共 28 页 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 116+1)/475= 工步二：半精车 右端 20， 25， 30， 39等外圆 选硬质合金外圆车刀 1） 车削深度，因为后面还有半精加工，精加工，故可以选择次走刀即可完成所需长度。 2） 机床功率为 切削手册 f=z。选较小量 f=mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 刀面最大磨损为 查切削手册表 命 T=180） 计算切削速度 按切削手册，查得 98mm/s，n=439r/f=490mm/s 据 式车床 车床参数，选择 75r/75mm/s,则实际切削速度 V c=0*475/1000=实 际 进 给 量 为 f fc/75/(300*10)=z。 第 12 页 共 28 页 5)校验机床功率 查切削手册 机床所能提供功率为 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=f z=z。 6）计算基本工时 L/ 116+475= 工序：铣右端键槽 选择刀具 刀具选取立铣刀，刀片采用 p ， 0 ， 5 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 p 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取1450 r m 771 0 0 0 1 4 5 061 0 0 0 w 当1450r/ 第 13 页 共 28 页 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 11603） 计算工时 切削工时： 01 ， 2 ，则机动工时为 m 5 22021 fn =2t=序：铣左端槽 工步一：钻 9 孔 确定进给量 f ：根据参考文献 表 2钢的00 ， 0 时， 。由于本零件在加工 31 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 根据 床说明书，现取 切削速度：根据参考文献 表 2表 2得切削速度 8 所以 m 529 181 0 0 01 0 0 0 rd 根据机床说明书，取 75 ，故实际切削速度为 m 0 0 17591 0 0 0 第 14 页 共 28 页 切削工时： 6 ， ， 2 ，则机动工时为 m 槽 选择刀具 刀具选取立铣刀，刀片采用 p ， 0 ， 5 ， 4z 。 2. 决定铣削用量 4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 p 5） 决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取1450 r m 771 0 0 0 1 4 5 061 0 0 0 w 当1450r/ 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 1160 第 15 页 共 28 页 6） 计算工时 切削工时： 61 ， 2 ，则机动工时为 m 5 31621 fn 精车左端 20外圆，车 工步一：精车左端 20外圆 1) 切削深度 单边余量为 Z=一次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m= 所以 60 342 6m/) 确定机床主轴转速 6 961000 585r/ 585r/近 的机床转速为 600r/现选取00r/ 所以实际切削速度 第 16 页 共 28 页 000 m 006 m5)切削工时，按工艺手册表 tm=;其中 l=401l = 2l =0tm=工步二： 车 1) 切削深度 单边余量为 Z=一次切除。 2) 进给量 根据机械加 工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m= 所以 60 342 6m/) 确定机床主轴转速 20 961000 近的机床转速为 475r/选取 第 17 页 共 28 页 75r/ 所以实际切削速度 000 m 7520 m5)切削工时，按工艺手册表 tm=; 其中 l=201l = 2l =0tm=工序：精车右端 20、 25、 30等外圆 1) 切削深度 单边余量为 Z=一次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m= 所以 60 342 6m/) 确定机床主轴转速 第 18 页 共 28 页 6 961000 585r/ 585r/近 的机床转速为 600r/现选取00r/ 所以实际切削速度 000 m 006 m5)切削工时，按工艺手册表 tm=;其中 l=1121l = 2l =0tm=工序：滚齿 选择刀具 刀具选取滚刀，模数 m=数 n=24，齿形角 a=20 2. 决定滚削用量 1）决定滚削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内走完，则 p 2）决定每次进给量及切削速度 根据 滚床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 第 19 页 共 28 页 m 510001000 rd vn s 按机床标准选取1450 r m 771 0 0 0 1 4 5 061 0 0 0 w 当1450r/ 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 11603)计算工时 切削工时： 41 ， 2 ，则机动工时为 m 2421 =24t=序 X： 终检，入库。 三 、 夹具设计 为了提高劳动生产率，保证 加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计第 工序 铣 左端 槽 的铣床 第 20 页 共 28 页 夹具。 题的提出 本夹具主要用于铣 槽 ，精度要求 不 高， 为此， 只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑 。我们要以已加工的 两端 20 外圆作 为定位基准。 位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要 求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。 20的 外圆 已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的 20外圆 和其端面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以两 小半圆弧 和已加工好的 20 外圆 配合， 其端面 与档 块 相配合 ，工件实现完全定位，同时 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的 铰链压板 作为夹紧机构。 削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完 成工艺 槽 的 铣槽 加工， 铣 削力。由切削手册得： 铣 削力 式（ 5 铣 削力矩 式（ 5 式中： m a x m a x m i 8 7 1 8 7 1 4 9 1 7 433H B H B H B H B 10 f m m r 代入公式（ 5（ 5 0 . 8 0 . 62 6 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 1 6 6 4 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 4 6 3 7 9T N m m 本道工序加工工艺 槽 时，夹紧力方向
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