车桥螺伞齿轮零件的车齿坯外圆夹具设计及机械加工工艺装备规程说明书.doc
车桥螺伞齿轮零件的车齿坯外圆夹具设计及加工工艺装备规程含非标10张CAD图
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车桥螺伞齿轮零件的车齿坯外圆夹具设计及加工工艺装备规程含非标10张CAD图,车桥螺,伞齿轮,零件,车齿坯外圆,夹具,设计,加工,工艺,装备,规程,非标,10,CAD
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车桥螺伞齿轮零件机械加工工艺规程及车夹具设计摘 要本次课题主要是对汽车车桥螺伞齿零件的加工工艺规程以及车加工所用的夹具设计。在大学期间对机械专业的学习，和在毕业实习过程中对齿轮零件具有了一定的认识了解，该螺旋齿轮选用的材料是合金钢。而齿轮零件工艺设计是机设学生完成本科教学计划的重要实践性教学环节，为了更好的完成本次设计，特在齿轮制造公司生产实习、调研，把握一线生产技术水平。让理论与实践更加结合紧密。本设计取材于实际生产，较大程度遵循现有生产能力，主要内容包含有毛坯的确定，零件的加工工艺以及车削夹具的设计。通过本次设计，更加扎实了我们所学的知识，也在生产工作中学习到新的知识，相信本次设计对自己以后的工作与学习都具有非凡的意义。关键词 ：设计；车桥螺伞齿轮；机械加工工艺规程；车削夹具ABSTRACTThis topic is mainly for the automobile bridge screw tooth parts processing process rules and the vehicle processing jig design. During the university period, he learned about mechanical majors and learned a certain understanding of gear parts during the graduation internship. The material selected for the spiral gear is 20CrMnTi-alloy steel. The gear parts process design is an important practical teaching link for the students to complete the undergraduate teaching plan. In order to better complete this design, they are specially engaged in the production practice and research of gear manufacturing companies and grasp the level of first-line production technology. Let theory and practice be more closely combined. This design is based on actual production, and to a large extent follows the existing production capacity. The main contents include the determination of rough, the processing of parts, and the design of turning fixtures. Through this design, we have learned more solid knowledge, but also in the production work to learn new knowledge, I believe this design for their later work and learning are of extraordinary significance. Key words:design；Spiral bevel gear; processing specification; Car jigs目 录绪论11 螺伞齿齿轮的分析21.1 零件的作用21.2 螺旋伞齿轮的工作条件及性能要求21.3 零件工的材料选择和技术要求分析32 螺旋伞齿轮加工工艺规程分析和设计52.1 毛坯的确定，绘制毛坯示意图52.2 定位基准的选择52.3 零件表面加工方法的选择62.4 工艺路线的制定62.5 加工余量，毛坯尺寸的确定82.6 刀具、量具及加工设备的选择102.7 确定工序尺寸112.8 确定切削用量及基本工时123 车削加工专用夹具设计273.1 工艺过程分析273.2 确定定位基准273.3 确定夹紧装置273.4 切削力及夹紧力计算283.5 定位误差分析293.6 定位误差的计算29设计体会31参考文献32致谢33绪论最后一个学期最重要的就是完成毕设,这次设计一方面是为了检查学生在大学期间的学习情況,另一方面是为了提高学生的实践和设计能力,主要是培养学生综合运用能力和基础理论知识的能力，以及独立解决一般机械类技术问题的能力。在这一个学期里,通过去实习，去翻阅资料等加深了我对所学专业知识的了解,提高了我对齿轮更深一步的了解,还从中掌握了一些实践经验中的技巧,在运用所学的理论知识与动手设计有机结合的过程中,提高了自己的设计能力和实践能力,而且初步形成了自己的设计理念，这次设计中包括车桥螺伞齿齿轮主齿轮的工艺规程设计和车销夹具设计及其加工过程中的刀具和量具的选用等,主要以汽车从动伞齿轮的工艺规程设计和工艺装备设计这两大部分为重点此书中具体阐述了其工艺路线,还设计其中加工工序中所需要的车夹具。本设计以使设计工件具有实用性和实用性的原则为指导。在整个设计过程中，设计内容尽量贴近实际加工，使设计更加科学合理。工厂生产线的工具书和机械制造行业的专业技术手册中参考了许多所使用的公式和参数。通过系统的实际设计，我已经初步掌握零件的工艺路线的拟订,并掌握了设计一般夹具、刀具和量具的设计方法,可以说对整个机械加工过程在自己的知识领域内有了系统的认识。1 螺伞齿齿轮的分析1.1 零件的作用本设计的是汽车车桥中锥齿轮传动中的从动螺旋伞齿轮。零件详细参数以实习单位生产的螺旋伞齿轮为准，俗称的螺旋伞齿轮。这个齿轮在传动中有传动效率高，传动比稳定，圆弧重叠系数大，承载能力高，传动平稳平顺，工作方式可靠，结构紧凑，省料，省空间，耐磨损，寿命长，噪音小等非常多的优点，这个主动伞齿轮与从动螺旋伞齿轮相配合,两个齿轮的轴线互相垂直,从而实现力、转矩、速度、传动比的传动,多用于高速,大功率机械装置的传动,由于是已逐渐接触的方式传动,因此比较安静,有较大的强度。传递同等扭矩时传动副所需的空间也是最小的，比起皮带传动、链传动等传动方式所需的空间尺寸更小，其加工要求、加工精度、形位精度等要求都比较高。螺旋伞齿轮即螺旋圆锥齿轮，常用于两相交轴之间的运动和动力传递。圆锥齿轮的轮齿分布在一个圆锥体的表面，其齿形从大端到小端逐渐减小。 图1 某型号车桥螺旋伞齿轮三维图1.2 螺旋伞齿轮的工作条件及性能要求螺旋锥齿轮在工作过程中起着传递功率和改变速度的作用。啮合齿之间既有滚动，也有滑动，齿轮的根也会受到脉动或交替弯曲的影响。在各种压力的作用下，齿轮会失去牙齿，牙龈，疲劳和磨损的牙齿表面。引起齿轮故障的主要应力是摩擦、接触应力和弯曲应力。根据齿轮失效的形式和原因,在选择齿轮材料及热处理方法是应从以下几个方面考虑齿轮表面有足够的硬度。齿面存在实际上的凹凸不平,因而局部会产生很大的压强,引起金属塑性变形或嵌入相对表面,导致金属直接接触和粘着,当啮合齿面相对滑动是,产生了摩擦力。齿面磨损就是由于相互摩擦的结果。减少这类磨损的关键是提高轮齿表面的塑变抗力,即提高齿面硬度。提高齿面硬度还可以改善齿面接触状态,从而提高齿面的抗疲劳能力轮齿芯部要有足够的强度和韧性,以保证在变载或冲击载荷作用下,轮齿有足够的抗冲击能力。考虑材料加工性和经济性。螺旋伞齿轮齿轮的性能要求,螺旋锥齿轮是汽车的主要传动零件,主动螺旋锥齿轮是将汽车变速器传过来的动力传递给从动锥齿轮,从动锥齿轮再将动力传递给差速器。因此,零件结构上主动螺旋锥齿轮是齿轮轴,一端是花键,与变速器动力输出轴相连,另一端是螺旋锥齿轮;从动锥齿轮是盘状齿轮,直径大于主动螺旋锥齿轮,起到减速作用,同时沿圆周均布些螺栓孔,辅助锥齿轮通过螺栓固定在差动壳上，减速后的功率传递到差动壳上。驱动锥齿轮传动速度高，同时传递大量扭矩，并承担加载和制动时的冲击载荷。这种齿轮的主要失效方式是磨损、点侵蚀和断裂。因此，从动轮螺旋锥齿轮应满足以下性能要求:（1）良好的力学性能；（2）良好的渗碳淬火性能；（3）良好的抗冲击性能；（4）良好的心部硬度；（5）良好的热变形性能。1.3 零件工的材料选择和技术要求分析1.3.1 材料的选择 目前螺旋伞齿轮齿轮用材大致有等。它们具有优良的工艺性能，广泛应用于能承受高速、中、重型载荷、冲击载荷和摩擦的重要部件，材料成本相对较低。螺旋锥齿轮的设计精度一般是根据齿轮的齿线速度来确定工作的精度。然后根据标准选择运动精度、接触精度和齿侧间隙精度的等级。中型载重汽车螺旋伞齿轮的精度等级一般为。大型载重汽车驱动桥中，主、从动螺旋伞齿轮轮的精度为。1.3.2 技术要求分析动螺旋伞齿是盘状齿轮，直径大于主动螺旋伞齿，起到减速作用，同时沿圆周均布个螺栓孔，使从动螺旋伞齿通过螺栓固定在差速器壳上，将经过降速后的动力传递给输出轴。图2 从动螺旋伞齿轮零件图螺旋伞齿轮经过热处理后可能产生一定程度上的热处理变形，齿形变形可通过磨削或研齿校正，同时还能降低螺旋伞齿轮的传动噪声。该方法已广泛应用于汽车生产中。中型载货汽车通常会以提高齿轮齿形精度的方式来补偿热处理造成的精度损失。2 螺旋伞齿轮加工工艺规程分析和设计2.1 毛坯的确定，绘制毛坯示意图汽车车桥齿轮通常选用合金钢采用正火处理进行制造。大批生产中齿轮毛坯采用模锻工艺制造。该齿轮轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，且要求具有一定的强度，故齿轮毛坯采用模锻工艺制造。又根据现有精锻工艺支持，毛坯形状可以与零件的形状较为接近。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。经正火处理，硬度约为。简化零件结构细节，由于零件为大批量生产，故毛坯精度取普通级，级。根据图，绘出毛坯示意图如下：图 从动螺旋伞齿毛坯示意图2.2 定位基准的选择开发加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择是否合理，将直接影响到所制定的零部件加工程序的质量。基准选择不当往往会增加加工过程，或使加工路线不合理，或使夹具设计困难，甚至无法满足零件加工精度（尤其是定位精度）的要求。因此，根据零件图的技术要求，从保证零件精度要求出发,合理选择定位基准。2.2.1 选择精基准选择精基准时，应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。具体选择原则为：基准重合原则,基准统一原则,自为基准原则，互为基准原则，便于装夹原则，此零件加工主要以的孔做为精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要影响，粗基准的选择原则：便于装夹原则。尽可能选择不加工表面作为粗基准。若对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准）。因此，选取零件图中的外圆柱表面做为粗基准，利用自定心卡盘达到夹紧与定位的目的。2.3 零件表面加工方法的选择通过对零件图的分析，本零件的加工面主要有外圆、内孔、端面、齿面、锥面及小孔等，材料为合金钢。参考机械制造工艺设计简明手册（以下简称“简明手册”）有关资料，其加工方法选择如下：（1） 外圆柱面：公差等级为，表面粗糙度为，需进行粗车加工。（2） ，厚的台阶面：未住公差尺寸，其公差等级按，表面粗糙度为，需进行粗车、半精车及磨削加工。（3） 伞齿前锥面：前锥面圆锥角为，圆锥角公差等级为，表面粗糙度为，需进行粗车及半精车加工。（4） 伞齿背锥面：背锥面圆锥角为，圆锥角公差等级为，表面粗糙度为，需进行粗车及半精车加工。（5） 上下两端面：这次设计的工件表面是一个旋转体的面，它要求更改的尺寸要求不是很严格，它的公差等级按，粗糙度为，需进行粗铣及半精铣即可。（6） 内孔：没有标注的尺寸公差，它的公差等级按，表面粗糙度为，就只要求粗镗。（7） 内孔：由于其孔壁将作为后续工序的基准，故需较高的精度等级，其公差等级为，表面粗糙度为，需进行粗镗、半精镗及精镗等工艺过程。（8） 齿面：螺旋伞齿轮大端模数为，齿数为,加工精度为级，表面粗糙度为，采用格里森螺旋伞齿轮铣刀盘铣齿即能达到要求。小孔：其公差等级按，表面粗糙度为，需进行钻孔、扩孔及铰孔等工艺过程。2.4 工艺路线的制定机械加工工艺路线的制定，确定加工工艺路线的出发点应该是保证零件的几何形状、尺寸精度和位置精度等技术要求得到合理保证。在生产计划被确定为大规模生产的条件下，可考虑使用带有特殊夹钳的通用机床和工艺的集中，以尽可能提高生产率。此外，还应考虑经济影响，以尽量减少生产成本。工艺路线方案一工序1 锻造工序2 热处理工序3 铣两端面及钻中心孔工序3 车齿坯外圆柱表面工序4 铣大孔并倒角工序5 钻孔及倒角工序6 钻个小孔及倒角工序7 铣两端面工序8 车前锥面工序9 车背锥及端面凸台工序10 中间检查工序11 粗铣工序12 精磨齿轮工序13 热处理校正工序14 磨轴颈及端面工序15 最后检查工序16 入库工艺路线方案二工序1 精锻齿坯成型；工序2 热处理；工序3 粗铣、上下两端面，并铣出尺寸的预置孔；工序4 以处外圆及端面定位，换刀具，粗镗内孔，倒角；粗镗、半精镗及精镗内孔及并倒角；工序5 将齿坯倒置，以上端面及精镗好的内孔表面定位，钻个的螺栓通孔并倒角；工序6 以下端面及精镗好的内孔表面定位，车齿坯外圆柱表面；车前锥面，圆锥角为；工序7 对调方向，以上端面及精镗好的内孔表面定位，车背锥及后端面凸台，背锥面圆锥角为；工序8 中间检查；工序9 以内孔表面及下端面作为定位，铣削轮齿；工序10 磨棱；磨后端面；工序11 热处理硬化；工序12 最后检查；工序13 打码、清洗、包装、入库。对于方案二首先进行的是铣削工序，采用的是以齿坯外圆柱面为基准，定位夹紧后，铣削出两端面，然后进行大孔的铣削工序。此方法保证了两道工序只需一次装夹，这样能有效提高工件的同轴度，减小后续的尺寸偏差。接下来是钻的孔与个的螺栓孔。由于车桥从动齿需与差速器连接，该个螺栓孔需要保持较高的定位精度，因此需在专用夹具上加工。铣钻部分结束后，齿坯进入车工序。由于齿坯采用合模精锻加工出来的，因此毛坯的形状轮廓较铸造更接近最终工件形状尺寸，即加工余量跟小，所需加工时间更短。车完前锥面与背锥之后进行中间检测，为后续轮齿的加工做好准备。检测合格后，进入齿轮加工中的核心工序，即轮齿的加工。从该公司实习后知，螺旋伞齿轮通常采用铣齿的方式加工等。方案二最主要的缺陷是对垂直度与同轴度要求的保证不足。针对这点可以通过专用夹具及铣两端面时尽量提高其形位公差来解决。这样又照顾了原有加工路线中装夹方便，工序集中，基准统一等特点。因此最终选择方案二作为最终工艺路线。2.5 加工余量，毛坯尺寸的确定2.5.1 加工余量（1） 根据零件毛坯图估算其锻件质量约为。（2）根据零件毛坯图估算零件外轮廓包容体质量为。因此 根据1 中表，可定形状复杂系数为，属简单级别。（3）加工表面粗糙度参数值。（4）机械加工余量。查查工艺手册表知锻件各外径单面余量为，各轴向尺寸单面余量为，中间两孔的单面余量为。对于的表面，余量要适当增大。2.5.2 毛坯锻件尺寸通过测量零件图上的各尺寸结合查阅出来的余量就得到了毛坯尺寸。所查数据的小值，可用于只要粗加工的表面。多次加工的表，可取其较大值。孔需精镗达到，故需要增加精镗加工余量。参考表工艺手册，确定精镗孔单面余量为，下表为毛坯尺寸。表1 齿轮毛坯（锻件）尺寸 （单位：mm） 零件尺寸单面加工余量锻件尺寸6827248246492511242.51192402244（1）确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量、形状复杂系数、分模线形状种类及锻件材质系数，由参考文献1中表、表查得。锻件质量，形状复杂系数，锻件材质系数为，采取平直分模线，锻件为普通精度等级。毛坯尺寸允许偏差见表。错差允许值为，残留飞边为。表 齿轮毛坯（锻件）尺寸允许偏差 （单位：mm）锻件尺寸偏差根据外表面244表2.2-14内表面120厚度72表2.2-165146本锻件上下模的模膛深度不相等，模锻斜度应以模膛较深的一侧确定。外模锻斜度为7。（2）毛坯锻件图如下图4 螺旋伞齿轮毛坯图2.6 刀具、量具及加工设备的选择1 选择刀具（1）在车床加工过程中，一般使用硬质合金刀具。在加工钢件时，使用硬质合金，粗加工用，半精加工用，精加工用。（2）铣刀选择三面刃铣刀。（3）钻螺栓孔，可采用复合钻2 选择量具这个零件属于批量生产，一般都是采用通用量具。选择量具方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。3 选择机床（1）工序的工序主要是粗铣端面并为后续镗的孔铣出预置孔。应铣平面与铣孔的加工要求，选用立式铣床就足以满足加工要求。根据零件外轮廓尺寸及精度要求等因素考虑，选用最常用的型立式铣床即可。（2）工序包含了粗镗与半精镗及精镗等工序。又的孔将最为后续工序的精基准，精度要求较高。因此需在较紧密的镗床上加工才行。因此选。（3）工序为钻个的螺栓孔，为保证较高的位置精度要求，所以选择型立式钻床。（4）工序和工序都包含粗车、半精车等加工工序，在考虑加工工艺性与经济性的前提下，选用最常用的型卧式车床即可。（5）工序为铣削轮齿，在保证生产率和精度要求的前提下，并在实习公司实习知选用的机床为型卧式铣床。（6）工序为磨棱去毛刺和精磨齿轮后端面。在保证生产率和精度要求的前提下，选用型卧轴平面磨床即可。2.7 确定工序尺寸确定工艺尺寸的一般方法是从加工表面的最终表面反推，计算出最终工序尺寸，并根据零件图的要求标记最终工序的尺寸。当没有基准转换的情况下，同一表面上的工序尺寸仅与加工的加工余量有关。当基准不一致的情况下，通过应用工艺尺寸链来求解工艺尺寸。（1）确定圆柱面的工序尺寸圆柱面的加工工序尺寸只与其加工余量有关。将总加工余量拆分为各工序的加工余量后，按从后往前的规律计算其加工尺寸。中间加工尺寸的公差由加工方法的经济精度决定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度详见表。表3 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度 （单位：mm）加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精2400.0354-2440.035-3.2-800.015310.575.50.01578.50.01579.50.0156.33.20.81242.51.5-120122.5-6.33.2-1220.750.251111.75126.33.21.6（2）确定轴向工序尺寸轴向工序尺寸的计算主要有工序3，保证零件图上齿轮内孔台阶厚的尺寸。确定各加工表面的工序加工余量确定工序尺寸、。分析可知尺寸链中，为封闭环，为增环，为减环。因此,。根据公式：； ； ； 解得：，。即的工序尺寸为：。 图5 工序3尺寸链图2.8 确定切削用量及基本工时2.8.1 工序3切削用量及基本时间的确定本工序是以处外圆及端面定位，粗铣、上下两端面，并铣出尺寸的预置孔；.切削用量已知加工材料为合金钢，锻件。粗铣上端面，已知铣削宽度，所以根据铣削宽度，选择.采用标准硬质合金立铣刀。铣削深度，由于加工余量不大，因此一次走刀即可，则： 进给量，查表初定。选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据切削用量简明手册（以下简称“切削手册”）表，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为，刀具寿命。根据，查表得，。又查得各修正系数为：，所以： ； ；查型立式铣床说明书选择标准主轴转速：，。机床功率的校验，由查表法得，根据型立铣得机床主轴允许功率为 。显然，所以选择的切削用量可以采用，最终切削要素即：，。粗铣下端面与粗铣上端面可近似视为相同，故切削要素为：，。由于同一工序中，为节省加工时长，尽量选择同一机床同一刀具，故沿用以上的标准硬质合金立铣刀，铣出尺寸的预置孔。确定进给量，查表仍初定。铣刀刀齿后刀面最大磨损量为，因为铣刀直径，所以刀具寿命。由之前工步的切削速度和主轴转速检验。经检验符合机床最大承受范围，所以最终切削要素为：，,，。.基本时间（1）由于是粗铣，根据公式 公式中,为上端面铣削宽度，为下端面铣削总宽度，为预置孔深度则：，,。解得： 因此本工序的基本时间为。2.8.2 工序4切削用量及基本时间的确本工序是以处外圆及端面定位，更换刀具，粗镗内孔，倒角；粗镗、半精镗及精镗内孔及并倒角。.切削用量(1)确定粗镗孔的切削用量所用的刀具为硬质合金圆形镗刀，直接为的圆形镗刀。1)确定切削深度 2)确定进给量根据表，当粗镗钢料,镗刀直径为，镗刀伸出长度为时 按机床的进给量（表），选择 3）确定切削速度按切削手册表的计算公式确定 式子中=291,=0.2,=0.15,=0.90.80.65=0.4则 按机床上的转速，选择 (2)粗镗、半精镗及精镗内孔。1）粗镗内孔所用的刀具为硬质合金，直接为的圆形镗刀，同上公式可得切削用量： mm/r =78m/min =310r/min2） 确定半精镗孔的切削用量所用刀具是硬质合金，主偏角=45，直径为的圆形镗刀。其耐用度=60min。 选择TA4280机床的转速 =700r/min=11.6r/s3） 确定精镗80孔的切削用量所选用刀具是硬质合金，主偏角=45，直径是的圆形镗刀。其耐用度T=60min。 由TA4280机床说明书选择标准转速为：。则实际切削速度。经校验切削所需功率与机床主轴允许功率，满足加工条件，故最后确定的切削要素为：，。.基本时间根据镗削机动时间计算公式： (1)确定粗镗孔的基本时间，因为镗完孔直径退刀所以刀具切入长度为0mm ，,， （2）粗镗80mm孔的基本时间为，则：（3）半精镗80孔的基本时间为，则： （4）精镗80孔基本时间为 ，则：因此本工序的基本时间为 2.8.3 工序5切削用量及基本时间的确定本工序将齿坯倒置，以上端面及精镗好的80mm内孔表面定位，钻16个12mm的螺栓通孔并倒角。.切削用量机床选用Z525立式钻床，需用冷却液冷却。刀具选择高速钢麻花钻头，其直径，。钻头几何形状经查表为:标准刃磨,，。确定进给量。已知加工材料钢的强度, ，查得又由于,故进给量还需乘以孔深修正系数,则。由钻床说明书初选。由表切削手册可查出钻孔时的轴向力,当,时,轴向力。考虑到实际钻削加工时还需乘以轴向力的修正系数,故实际钻削轴向力。根据钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力为,显然,故可用。确定钻头磨钝标准及寿命。由表2.12,当时,钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm,寿命。决定切削速度。由表,的合金钢加工性属10类。由切削手册表,当加工性为第10类,标准刃磨的钻头,时,。切削速度的修正系为:,故:由切削手册表,可考虑选择,但因所选转数较计算转数高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取,也可选择较低一级转数,仍用,比较这两种选择方案:第一方案,：第二方案,：因为第一方案乘积较大,基本工时较少,故第一方案较好。这时，。检验机床扭矩及功率。根据表,当,时,高速钢钻削扭矩。扭矩修正系数,故实际扭矩。根据表,当时,。根据表,当,时，。由于机床钻削效率。故，而查表知。显然，故所选切削用量及钻床可用,最后确定出：,。确定扩12mm的螺栓通孔的切削用量。刀具选用11.75mm的锥柄扩孔钻对11mm的孔进行扩钻。确定进给量。根据表，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取，即。根据表，取。确定钻头磨钝标准及寿命。由表,当时,钻头后刀面最大磨损量取为0.5mm,寿命T=30min.确定切削速度。扩钻的切削速度可根据钻孔的切削速度选取，即根据切削手册表,可考虑选择，所以实际切削速度经校验实际扭矩与所需功率均小于主轴允许最大扭矩与考虑，因此扩孔最终所选切削要素为，为确保螺栓孔相对较高的位置精度与一定的表面粗糙度要求，还需对12mm的螺栓通孔进行一次铰孔。铰孔工序选择的手用高速钢铰刀，加工等级为。同理，经校验后，确定最终所选切削要素为：，.基本时间（1） 确定钻11mm的螺栓通孔的基本时间 l=20mm，l1=0mm，l2=2mm，f=0.10mm/r, n=545r/min则（2） 确定扩11.75mm的螺栓通孔的基本时间l=20mm，l1=3mm，l2=2mm，f=0.22mm/r, n=195r/min则（3）确定铰12mm的螺栓通孔的基本时间l=20mm，l1=3mm，l2=13mm，f=0.60mm/r, n=140r/min则（4）确定倒角C2的基本时间为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与扩孔时间相同，故n=195r/min手动进给。（5）确定工序的基本时间 2.8.4 工序6切削用量及基本时间的确定以下端面及精镗好的内孔表面定位，车齿坯外圆柱表面；车前锥面，圆锥角为130。.切削用量已知加工材料为合金钢，锻件，有外皮。本工序机床选用卧式车床，工件装在专用夹具中。（1） 粗车外圆240mm的切削用量已知加工材料为20CrMnTi合金钢，锻件，有外皮。车削部分机床统一选用卧式车床，为保证生产效率与加工精度，工件采用专用夹具装夹。确定粗车外圆的切削用量。所选刀具为硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表，由于机床的中心高为，刀杆尺寸为，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。初定切削深度。在粗车钢料、刀杆尺寸为，以及工件直径为时，。按C620-1机床的标准进给量，选择。为确保进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表，机床进给机构允许的进给力。由查表法得进给力。考虑实际加工中的要素，进给量需乘上相应的修正系数，故实际进给力为：。由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的可用。选择车刀磨钝标准及耐用度。根据切削手册表，车刀后刀面最大磨损量取为，可转位车刀耐用度。确定切削速度。根据切削手册表，查表初定切削速度。切削速度的修正系数为， ，故：；按机床的标准转速表,选择，则实际切削速度为查表知,当，,时,。车床车削功率的修正系数， ，,故实际切削时的功率为。由切削手册表1.30，当,机床主轴允许功率。显然，所以选择的切削用量可在机床上进行。最后决定的切削要素为：，。（2）粗车前锥面由于在同一机床上，又同为粗车，故可以使用同一刀具进行加工。由于加工余量仅为,可在一次走刀内切完，又要为半精车预留加工余量，故。进给量可沿用上一工步的进给量。选择车刀磨钝标准及耐用程度。根据表切削手册，车刀后刀面最大磨损量取为，可转位车刀耐用度。确定切削深度。查表初定切削速度。切削速度的修正系数为， ，故：按机床的转速选择；则实际切削速度：查表知，当，,时,。车床车削功率的修正系数， ，故实际切削时的功率为：；根据表1.30，当时，机床主轴允许功率。，故所选的切削用量可在机床上进行。切削要素为：，。（3）半精车前锥面所选刀具为硬质合金可转位车刀。刀杆与上一工步相同。根据表.选择车刀几何形状为平面型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。确定切削深度。由于粗车后预留的加工余量仅为,可在一次走刀内切完，故。进给量初定。通过查表法得进给力=1070N。乘以相应的修正系数为，故实际进给力为：。由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的可用。选择车刀磨钝标准及耐用程度。根据切削手册表，车刀后刀面最大磨损量取为，可转位车刀耐用度。确定切削深度。查表初定切削速度。切削速度的修正系数为， ，故： 按机床的标准转速，选择：；则实际切削速度为：查表知，当，,时,。车床车削功率的修正系数， ，故实际切削时的功率为：；根据表，当时，机床主轴允许功率。，故所选的切削用量可在机床上进行。切削要素为：，。.基本时间（1） 粗车外圆的基本时间根据切削用量简明手册中表，车外圆基本时间为，, ，则（2）粗车前锥面的基本时间，, ，则： （3）半精车前锥面的基本时间，, ，则：（4）确定工序的基本时间2.8.5 工序7切削用量及基本时间的确定对调方向，以上端面及精镗好的内孔表面定位，车背锥及后端面凸台，背锥面圆锥角为。.切削用量（1）粗车背锥所选刀具为硬质合金可转位车刀。刀杆与刀具均于上一工序相同。确定切削深度。粗车加工余量仅为,只需一次走刀，所以。确定进给量。根据表，在粗车钢料、刀杆尺寸为、3mm、工件直径为时，。按C6201机床的进给量，选择。选定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需要进行校验。根据切削手册表，机床进给机构允许的进给力=3530N。根据查表法，查得进给力。考虑实际加工中的要素，进给量需乘上相应的修正系数，故实际进给力为：。由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选可用。选择车刀磨钝标准及耐用程度。根据表，车刀后刀面最大磨损量取为，可转位车刀耐用度。确定切削速度。根据表，查表初定切削速度。切削速度的修正系数为， ，故：；按机床的转速，选择：；则实际切削速度。查表知，当，,时,。车床车削功率的修正系数， ，故实际切削时的功率为：；根据表，当时，机床主轴允许功率。，故所选的切削用量可在机床上进行。切削要素量为：，。粗车后端面的切削用量与粗车背锥大致相同。即：，。 （2）半精车背锥根据加工要求，更换刀具，所选刀具为硬质合金可转位车刀。刀杆尺寸与刀片厚度与以上一致。经查表，选择车刀几何形状为平面型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。确定切削深度。由于半精车加工余量仅为,可在一次走刀内切完，故=0.5mm。确定进给量。按机床的允许进给量，初选。确定的进给量还需后续进行校验。在已确定条件下，查表得进给力。的修正系数为，故实际进给力为：由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的可用。选择车刀磨钝标准及耐用程度。根据表，车刀后刀面最大磨损量取为，可转位车刀耐用度。确定切削深度。当用硬质合金车刀加工钢料时，初定切削速度。切削速度的修正系数为， ，故： 按机床的标准转速，选择：；则实际切削速度为：查表知，当，,时,。车床车削功率的修正系数， ，故实际切削时的功率为：；根据表1.30，当时，机床主轴允许功率。，故所选的切削用量可在机床上进行。切削要素为：，。 （3）粗车后锥面 粗车后端面的切削用量与粗车背锥大致相同。即：，。.基本时间（1）确定粗车背锥的基本时间根据车削机动时间计算公式：公式中：切削加工长度，此处为38.5mm； 刀具切入长度，此处 刀具切出长度，约等于； 试切附加长度，此处取5mm； 工件每转刀具进给量； 机床主轴转速；进给次数。 将以上工序计算结果代入公式，解得。（2）确定粗车后端面的基本时间根据车削机动时间计算公式：公式中：切削加工行程，； 工件每转刀具进给量； 机床主轴转速；进给次数。 将以上工序计算结果代入公式，解得。（3）确定半精车背锥的基本时间根据车削机动时间计算公式： 将以上工序计算结果代入公式，解得。2.8.6 工序9切削用量及基本时间的确定本工序以镗好的内孔表面及下端面定位，铣削轮齿。.切削用量本工序为铣齿。选用300mm格里森盘形铣刀，模数，可采用一次走刀切至全深。工件齿面要求表面粗糙度，根据切削用量简明手册表4.3，选择刀具每转铣齿进给量。按YKD2280卧式铣床进给量表，选。按齿轮刀具切削速度计算公式计算切削速度：其中，。根据YKD2280卧式铣床主轴转速表，选：，则实际切削速度为：。加工切削功率计算公式如下：公式中，。YKD2280卧式铣床的主电动机功率。显然，故所选切削用量可在该机床上使用。.基本时间根据齿轮加工机动时间的计算公式：公式中，。根据要求，则：2.8.7 工序10切削用量及基本时间的确定此工序为磨棱；磨后端面（1）选择砂轮 在圆台磨床上用砂轮圆周磨平面，砂轮的具体选择参考简明手册第3章中磨料选择各表，结果为：。其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为，硬度为中软级，陶瓷结合剂，号组织，平型砂轮，其尺寸为。（2）切削用量的选择：砂轮转速（见机床说明书），。轴向进给量（双行程）。工件速度横向进给量/双行程（3）切削工时：当加工一个表面时根据基本时间计算公式：式中：L加工长度（mm），取160mm； Zb单面加工余量（mm），取0.2mm； K局部修磨系数，取1.4； n砂轮转速； 工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）； 工作台往返一次砂轮横向进给量（mm）。 3 车削加工专用夹具设计3.1 工艺过程分析为了使加工更加方便，生产更加有效率，需要设计专用夹具。经过讨论决定设计本零件加工工艺的第5道工序和第六道工序车齿坯外圆柱表面，车前锥面车背锥及后端面凸台的车床夹具，本夹具将用于型卧式车床。 本夹具主要用于车削前锥和背锥以及端面，主要是依靠上下两端面和孔作为定位，设计一个以芯轴，弹性胀套和铁锥等进行夹紧的夹具。3.2 确定定位基准 由零件图可知，车削端面和前后锥面时定位要求主要是的内孔中心线与上下两端面的要求，所以定位基准即的内孔中心线和上下两端面。为了尽可能减小定位误差，应该选择以精加工的内孔壁来定位的自定心夹具。由实习公司调研了解到，该公司生产螺旋伞齿轮铣齿的夹具为复合式V形碟片弹簧片（以下简称弹簧片）。该弹簧片与底盘配合，将螺旋伞齿轮的中心线与后刀面紧密的配合在一起，即保证了生产所需的精度要求，又保证了人员操作时的简易程度，便于装卸工件，因此大大的缩小的非加工时间成本，提高了生产效率。3.3 确定夹紧装置此车削夹具夹紧装置由下面两个基本部分组成,心轴式车床夹具的主要限位元件为轴,常用于以孔作主要定位基准的回转体零件的加工,如套类、盘类零件。常用的有圆柱心轴和弹性心轴。夹头式车床夹具的主要限位元件为孔,常用于以外圆作主要定位基准的小型回转体零件的加工,如小轴零件。常用的有弹性夹头等。（1）芯轴根据产生作用力的部分可分为手动夹紧和机动夹紧。如果以人的体力借助夹具夹具工件的称为手动夹紧；如果使用气动、液压、电动和机床相对运动等动力装置来代替人力来夹紧的称为机动夹紧。心轴类夫具需要从工件的内部将工件夹紧。该夹具采用锥形胀套的轴向推动使弹性夹头产生弹性变形,从而将工件的内孔胀紧,达到夹紧的目的。（2）夹紧机构夹紧机构是接受和传递作用力的部分，是将作用力变成夹紧力，并执行夹紧任务的部分。它包括中间传力机构和夹紧元件。中间传力机构将力从人力或动力装置传递到夹紧元件，然后直接使夹紧元件接触工件，并最终完成夹紧任务。根据动力源的不同和工件夹紧的实际需要，一般的中间传力机构在夹紧力的传递过程中到如下作用： 改变作用力的大小和方向； 自锁性能好，确保夹紧稳定可靠。本夹具是通过安装在心轴上的波纹套,以其外圆表面进行定位和夹紧的。因此,并不需要另外的夹紧机构,只需要设计出紧固元件,将波纹套固定在心轴上。本夹具的特点是可以装夹带有盲孔结构的工件。其原理是,将弹性夹头固定在夹具体上,并且从内部拉动圆锥心轴使其发生弹性变形,从而夹紧工件。另一个特点是可以对工件进行轴向定位,以保证批量生产时快速对准刀具。本夹具适合中、小批量的生产。 图 夹具总成三维图心轴；工件；弹性胀套；锥形块；螺母3.4 切削力及夹紧力计算刀具：硬质合金可转位车刀由切削手册表得切削力公式： 公式当中，。所以：除计算理论切削力外，还应将考虑安全系数考虑在内：式中：基本安全系数，取； 加工性质系数，取； 刀具钝化系数，取； 断续切削系数，取1.1。所以：水平分力：弹簧片所受合力：查现代夹具手册表，得最大承受力Fmax=40874481N。显然，故本夹具可安全工作。3.5 定位误差分析夹具就是要让零件加工方便，而且还要保证加工的精度。所以在选择定位元件是时要根据相应的方案和定位原理。定位误差是指加工过程中工件在夹具上定位不准确所造成的误差。（通常是加工表面对工序基准的距离尺寸）。通过分析可能产生的定位误差只要小于工件尺寸或位置公差的1/31/5。我采用的是一面两孔的定位方法。根据工序加工要求将齿轮下端面作为第一定位基准。当一批工件在夹具中定位时，作为第一基准的齿轮下端面由于加工精度较高，可近似认为基准位置误差等于0。作为辅助定位的是一个菱形销。3.6 定位误差的计算在加工一批零件时，零件在加工定位时，会遇到由于工件的定位基准与工序基准不重合，以及工件的定位基准（基面）与定位元件工作表面存在制造误差，这些都能引起工件的工序基准偏离理想位置，由此引起工序尺寸产生加工误差，即定位误差（），其数值大小为工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的最大偏移量。只有计算的误差小于标准误差，所设计的方案才是可以用的，所以定位误差的分析和计算时必须要的。定位误差由基准不重合误差和定位副制造不准误差两部分组成，定位误差的大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即 孔的尺寸为mm，因此=0.015mm。定位销尺寸80，尺寸的下偏差为：上偏差为=，所以定位孔的尺寸mm，因此，mm定位基准孔和心轴的最小间隙：mm。因此这种方式定位误差： 因此，该夹具的公差满足零件所需技术要求，该夹具设计合理可靠。设计体会通过历时半个学期的汽车螺伞齿轮工艺规程以及车削夹
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