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斜齿轮轴零件的机械加工工艺规程及铣键槽专用夹具设计【CAD图纸全套资料】【原创类】

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关键词：: 原稿 ye182 齿轮轴零件机械加工工艺规程专用夹具设计

资源描述：

摘要

本文是对齿轮轴零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对支架零件的两道工序的加工设计了专用夹具.

机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为齿轮轴工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计两套夹具。

关键词齿轮轴，加工工艺，专用夹具，设计

Abstract

This 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

1. 引言2

2　工艺规程设计2

2.1 零件的分析2

2.1.1 零件的作用2

2.1.2 零件的工艺分析3

2.2 工艺规程设计4

2.2.1 确定毛坯的制造形式4

2.2.2 基面的选择4

2.2.3 制定工艺路线4

2.2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定8

2.2.5 确定切削用量8

3 基本工时21

4 铣16槽夹具设计26

4.1研究原始质料26

4.2定位基准的选择26

4.3 切削力及夹紧分析计算26

4.4 误差分析与计算28

4.5 定向键与对刀装置设计29

4.6 夹具设计及操作的简要说明30

结论32

致谢33

参考文献34

1. 引言

机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础后的教学环节，它一方面

要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生应当通过机械制造技术基础课程设计在下述各方面得到锻炼：

1.能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的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，保证零件的加工质量。

2.提高结构设计能力。学生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。

3.学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称出处、能够做到熟练运用。[3]

2　工艺规程设计

2.1 零件的分析

2.1.1 零件的作用

题目说给定的零件是齿轮轴，位于传动系统中，一般与蜗轮配合使用。主要作用是用于空间交错的两轴间传递运动和动力的传动机构。零件上有两个的轴段，用于与轴承内圈相配合，其支承作用。零件上有带键槽的的轴头用于与联轴器相连接传递运动和动力。

2.1.2 零件的工艺分析

齿轮轴这个零件从零件图上可以看出，它一共有四组加工表面，而这四组加工表面之间有一定的位置要求，现将这三组加工表面分述如下：

1.以两端为中心的加工表面

这一组的加工表面包括：两端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面为两端中心孔，这要是因为中心孔的轴线要用作后面加工的定位和工序基准。

2.以外圆面为中心的加工表面

这一组的加工表面包括：轴段外圆面、一个的键槽、轴段外圆面。其中主要加工表面为轴段外圆面、一个的键槽，这是用来连接联轴器的。

3.以两个轴段外圆面为中心的加工表面

这一组的加工表面包括：两个轴段的外圆面及左边倒角

齿轮轴.jpg

装配图.jpg

夹具体.jpg

上V型块.jpg

下V形块.jpg

工序卡.jpg

过程卡.jpg

文件.jpg

内容简介：: 毕业设计 (论文 )开题报告题目：齿轮轴零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计课题类别：设计论文学生姓名：学号：班级：机电班专业（全称）：机械设计制造及其自动化指导教师： 2015 年 3 月 nts 一、本课题设计（研究）的目的：夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。一项优秀的夹具结构设计，往往可以使生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大的稳定 2。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效夹具。目前中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的 50%-80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不亚于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品的优劣起着举足轻重的作用。 nts二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：夹具的设计包括三个步骤：设备规划，夹具规划和夹具结构设计。目前， J.-Y. Jung3以及Ferreira 等人在进行 CAPP 方面的研究中对设备规划有详细论述。计算机辅助家居设计（ CAFD）就夹具方面也做了一些工作； Chou YC Chandru V 等人提出的自动夹具定位和夹紧的一种方法；de meter EC 提出的利用机械杠杆原理进行定位和夹紧位置选择的一种算法。目前，关于工件夹具的自动化配置方面的工作，自动化结构设计 AFCD中很少提及。 Cai 等提出了一种指导夹具设计的方法，此方案是缩小由于工件表面与夹具安装误差所带来的定位误差。 Hockenberger4与 Demter提出的模式是在工件加工期间工件的静态分析，这种方法是一种定性分析并且是在抓紧或夹紧物体的最坏的情况下的偏差，这种情况是由于干涉扭矩。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展 5。高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达 5 m，夹具支承面的垂直度达到 0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国 demmeler(戴美乐 )公司制造的 4m长、 2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为 0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在 5 m以内；夹具重复安装的定位精度高达 5 m；瑞士 EROWA柔性夹具的重复定位精度高达 25 m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R夹具仅用 1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国 Jergens(杰金斯 )公司的球锁装夹系统， 1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础 6。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性 7。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 demmeler(戴美乐 )公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值 8。专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹nts具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径 9。改革开放以来，随着中国与世界的接轨，中国不断的引进了西方先进的加工技术，而且随着世界科技的飞速发展，数控机床，加工中心，柔性制造单元，柔性制造系统等一系列高端设备得以广泛的运用，使得我国的加工精度和加工方法也发生了革命性的改变。产品更新换代的加快，产品需求的多样化，是制造业面临巨大挑战，特别像齿轮轴这种不规则零件就出现了重大问题，现阶段齿轮轴零件加工还打不到自动化加工，它的工艺好需要人工画线的方法来保证，而零件的装夹也是通过人工来完成的，所以现阶段我国对齿轮轴这种不规则零件的加工的效率还是比较低的阶段。夹具方面人们也从过去传统的夹具的装夹，定位，刀具的引导定位为夹具的装夹和定位，随着数字化加工设备的扩大化，已经将夹具的引导刀具功能完全替代，给今后的夹具的快速装夹与定位提出了更高的要求。 nts三、设计（研究）的重点与难点。通过网络、期刊、教材、厂家资料及国内外相关文献查阅。根据要求完成对齿轮轴加工工艺和夹具设计系统设计。完成设计图纸的绘制并进行相关校核工作，完成设计说明书的编写。加工工艺 1、制订齿轮轴加工工艺规程，关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中，我们必须要认真分析零件图，了解其齿轮轴零件的结构特点和相关的技术要求，对齿轮轴零件的每一个细节，都应仔细的分析，如齿轮轴加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特别是要注意齿轮轴零件各孔系自身精度（同齿轮轴度、圆度、粗糙度等）和它们的相互位置精度（齿轮轴线之间的平行度、垂直度以及齿轮轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求），齿轮轴零件的尺寸是整个零件加工的关键，必须弄清齿轮轴零件的每一个尺寸。绘制零件图是一个重点，同时因为齿轮轴零件比较复杂 ,所以也是一个难点。我们采用 autoCAD软件绘制零件图，一方面增加我们对零件的了解认识，另一方面增加我们对 autoCAD软件的熟悉。工序的划分确定加工顺序和工序内容，安排工序的集中和分散程度，划分工序阶段，这项工作与生产纲领有密切关系，具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数；如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则，批量大时即可按工序分散原则，组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备，按工序集中原则组织生产。 2、夹具设计可能遇到的问题：工件定位是否正确，定位精度是否满足要求，工件夹紧牢固是否可靠等等。工件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准与定位元件的配合状况等因素有关，可提高夹具的制造精度，减少配合间隙，就能提高夹具在机床上的定位精度，夹具中出现过定位时，可通过撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。夹紧必须可靠，但夹紧力不可过大，以免工件或夹具产生过大变形。可采用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放适当的辅助支撑。夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理 ,考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析 ,结合一些夹具的具体设计事例 ,查阅相关的夹具设计资料 ,联系在工厂看到的一些齿轮轴零件加工的夹具来解决这些问题 . nts四、设计（研究）进度计划：毕业论文工作任务工作进度日程安排调研、收集资料，写出开题报告第 4-5 周确定工艺方案，编制工艺规程第 6-7 周初步确定指定工序的夹具设计方案第 8-9 周熟练掌握 AutoCAD 软件第 10-11 周绘制夹具装配图、有关零件图第 12-13 周撰写设计说明书第 14-15 周审阅、准备答辩第 16 周答辩第 17 周 5 参考文献 1孟少农主编 .机械加工工艺手册 .机械工业出版社， 1991,169 182. 2李益民主编 .机械制造工艺设计简明手册 .机械工业出版社， 1993,178 195. 3 J.-Y. Jung, R.S. Ahluwalia, Feature-based noncutting tool path selection, J. Manufacturing System 13 (3)（ 1994） 165 176. 4 Hockenberger, A systems approach to fixture planning and design, Int. J. Advanced Manufacturing Technol. 10 （ 1995） 169 182. 5黄如林主编 .切削加工简明实用手册 .化学工业出版社， 2004 169 182. 6薛源顺主编 .机床夹具设计 .机械工业出版社， 1995 169 182. 7崇凯主编 .机械制造技术基础课程设计指南 . 化学工业出版社， 2006.12 8陈于萍，高晓康主编 .互换性与测量技术 .北京高等教育出版社， 2005. 169 182. 9司乃钧，许德珠主编 .热加工工艺基础 . 高等教育出版社， 1991 169 182. 10张龙勋主编 .机械制造工艺学课程设计指导及习题 .机械工业出版社， 1999.11 169 182. 11艾兴，肖诗纲主编 .切削用量简明手册 .机械工业出版社， 2002 12 Handbook of Machine Tools Manfred weckJ ,2005 169 182. 13Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SMEJ,2006 169 182. nts指导教师意见签名：月日教研室（学术小组）意见教研室主任（学术小组长）（签章）：月日 nts 毕业设计 (论文 )文献综述题目：齿轮轴零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计课题类别：设计论文学生姓名：学号：班级：机电班专业（全称）：机械设计制造及其自动化指导教师： 2015 年 3 月 nts 1齿轮轴零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计 1.制定工艺规程的研究途径和可行性分析毛坯的选择：根据生产纲领和零件结构选择毛坯，毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率，以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材，则按其标准确定尺寸规格，并决定每批加工件数。毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。拟订工艺路线：表示零件的加工顺序及加工方法，分出工序，安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发，理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案，进行分析比较后再确定。计算切削用量、加工余量及工时定额：查阅切削用量手册等资料并进行计算确定。目前，对单件小批量生产不规定切削用量，而是由操作工人根据经验自行选定，但对于自动线和流水线，为保证生产的节拍，必须规定切削用量，并不能随意改变。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展，工艺的改进，新工艺，新技术的不断出现，工时定额应进行相应的修改。对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾，但只要把它们处理好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标，质量不能保证，根本谈不上数量；质量和生产率之间是密切联系的，在保证质量的前提下，应该不断地最大限度地提高生产率，满足生产量的要求。如果两者矛盾，则生产率要服从于质量，应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下，应尽可能的节约耗费，减少投资，降低制造成本，这就是经济性。因此，齿轮轴的工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经济性的统一，达到经济合理及可行的最优方案。夹具设计的研究途径和可行性分析齿轮轴、铣、钻等工序使用的专用夹具，此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。夹具设计最关键是要求对工件定位正确，且满足定位精度要求。为了解决此问题，首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度，那么可以提高夹具的制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。除此之外，选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应，夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。 2.课题研究的主要方法（ 1）搜集资料，了解并掌握齿轮轴加工工艺结构和工作原理。（ 2）确定设计大体思路，撰写开题报告，要求完成具体的设计内容及计算。 nts 2（ 3）根据设计任务书的要求，熟悉相关软件 AutoCAD，确定设计方法及设计要点。按要求完成完整的设计计划及预期达到的结果，进行相关设计及计算。（ 4）对所设计夹具设计相关校核，准备相关资料。对设计说明书初稿进行相关格式修改，对设计图纸并进行修改。 3.研究过程中的主要问题和解决的方法 1、研究内容 (1)查阅文献资料，详细研究零件图，了解零件的结构。 (2)根据零件的结构选取毛坯的种类和制造方法毛坯余量的选择。 (3)制定工艺规程和可行性分析。 (4)选择粗精基准，计算和选择金属切削机床的技术参数。 (5)根据齿轮轴的结构设计工序过程中的专用夹具。 2、本课题可能遇到的问题及其研究方法（ 1）在刚开始的时候工序的划分以及定位基准会比较难选择，所以就在过程中腰认真分析零件图，了解齿轮轴的结构特点及相关的技术要求而加工工序要根据生产类型，零件的结构来认真分析。（ 2）在夹具设计的时候也可能遇到问题，比如工件的定位是否正确，定位精度是否满足要求等等，所以要调查现阶段国内外比较先进的齿轮轴结构，从整体上把握设计的方向，了解齿轮轴的加工工艺规程及夹具的设计原理。（ 3）通过大量的资料，研究零件的结构，选择合适的加工方法，及选择合理的基准和工序安排。（ 4）熟悉夹具的结构选择合理的机床及装夹设备，确定加工余量和工序，进行精细的准确的尺寸计算，和时间的估算。 3、课题预期结果（ 1）了解了齿轮轴的作用，完成对零件的结构分析，并制作出合理的夹具及装夹方案（ 2）在保证经济和尺寸精度的要求下制定出合理的加工方法及加工工序。（ 3）在老师的要求下及自己的计划内完成各项任务。 4、完成课题所需的工作条件在前期得做好各项准备，要查阅大量的文献了解齿轮轴的结构，并在 CAD，上画出这个零件，认真去了解他的结构，这当中就需要一些工具书比如机械加工工艺手册，夹具设计图册，刀具设计手册以及有关教材及参考资料，最后如果有需要还可以选择去工厂调研，以上条件具备完成本课题所需的工作条件。 nts 34.课题研究所需的参考文献 1孟少农主编 .机械加工工艺手册 .机械工业出版社， 1991,169182. 2李益民主编 .机械制造工艺设计简明手册 .机械工业出版社， 1993,178195. 3 J.-Y. Jung, R.S. Ahluwalia, Feature-based noncutting tool path selection, J. Manufacturing System 13 (3)（ 1994） 165176. 4 Hockenberger, A systems approach to fixture planning and design, Int. J. Advanced Manufacturing Technol. 10 （ 1995） 169182. 5黄如林主编 .切削加工简明实用手册 .化学工业出版社， 2004 169182. 6薛源顺主编 .机床夹具设计 .机械工业出版社， 1995 169182. 7崇凯主编 .机械制造技术基础课程设计指南 . 化学工业出版社， 2006.12 8陈于萍，高晓康主编 .互换性与测量技术 .北京高等教育出版社， 2005. 169182. 9司乃钧，许德珠主编 .热加工工艺基础 . 高等教育出版社， 1991 169182. 10张龙勋主编 .机械制造工艺学课程设计指导及习题 .机械工业出版社， 1999.11 169182. 11艾兴，肖诗纲主编 .切削用量简明手册 .机械工业出版社， 2002 12 Handbook of Machine Tools Manfred weckJ ,2005 169182. 13Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SMEJ,2006 169182. nts 学院机械加工工序卡片产品型号齿轮轴零件图号产品名称齿轮轴零件名称齿轮轴共 8 页第 1 页 14788124130?82R5?67?62121车间工序号工序名称材料牌号机加工 30 车 40Cr 钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 1 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床 CA6140 1 1 夹具编号夹具名称切削液 1 三爪卡盘普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分 ) 准终单件 2 2 工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动辅助 1 粗车齿轮轴右端面，粗车外圆 60mm、 65mm、80mm、 141.78 ，留 2mm 加工余量外圆车刀、三爪卡盘 500 1.27 0.8 3 1 15 10 设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 nts 学院机械加工工序卡片产品型号齿轮轴零件图号产品名称齿轮轴零件名称齿轮轴共 8 页第 2 页 3 1 01 4 50-0.25R5?62?77121车间工序号工序名称材料牌号机加工 40 车 40Cr 钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 1 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床 CA6140 1 1 夹具编号夹具名称切削液 1 三爪卡盘普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分 ) 准终单件 2 2 工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动辅助 1 粗车齿轮轴左端面，保证全长，粗车外圆60mm、 75mm、留 2mm 加工余量外圆车刀、三爪卡盘 500 1.27 0.8 3 1 15 10 设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 nts 学院机械加工工序卡片产品型号齿轮轴零件图号产品名称齿轮轴零件名称齿轮轴共 8 页第 3 页 14788124130?80R5?65.5?60.5121车间工序号工序名称材料牌号机加工 60 车 40Cr 钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 1 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床 CA6140 1 1 夹具编号夹具名称切削液 1 三爪卡盘普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分 ) 准终单件 2 2 工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动辅助 1 半精车齿轮轴右端面，半精车外圆 60mm、65mm、 80mm、 141.78 ，其中外圆 60mm、65mm 留 0.5mm 加工余量，其余表面加工到尺寸要求。外圆车刀、三爪卡盘 500 1.27 0.8 3 1 15 10 设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 nts 学院机械加工工序卡片产品型号齿轮轴零件图号产品名称齿轮轴零件名称齿轮轴共 8 页第 4 页 3101450-0.25?75R5?60.5121车间工序号工序名称材料牌号机加工 70 车 40Cr 钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 1 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床 CA6140 1 1 夹具编号夹具名称切削液 1 三爪卡盘普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分 ) 准终单件 2 2 工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动辅助 1 半精车齿轮轴左端面，保证全长，半精车外圆60mm留 0.5mm加工余量、半精车外圆 75mm加工到尺寸要求。外圆车刀、三爪卡盘 500 1.27 0.8 3 1 15 10 设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 nts 学院机械加工工序卡片产品型号齿轮轴零件图号产品名称齿轮轴零件名称齿轮轴共 8 页第 5 页 180 -0.043580-0.2578121车间工序号工序名称材料牌号机加工 80 铣 40Cr 钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 1 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床 X52K 1 1 夹具编号夹具名称切削液 1 专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分 ) 准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动辅助 1 铣键槽，选择两个 60mm 外圆面作为基准。铣刀，游标卡尺 300 19.3 0.5 2 1 15 10 设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 nts 学院机械加工工序卡片产品型号齿轮轴零件图号产品名称齿轮轴零件名称齿轮轴共 8 页第 6 页 ?141.780-0.063?133.78211车间工序号工序名称材料牌号机加工 90 插齿轮 40Cr 钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 1 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数插齿机 1 1 夹具编号夹具名称切削液 1 专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分 ) 准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动辅助 1 插齿轮插刀、专用夹具 300 19.3 0.5 2 1 15 10 设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 nts 学院机械加工工序卡片产品型号齿轮轴零件图号产品名称齿轮轴零件名称齿轮轴共 8 页第 7 页 1478130?65+0.061 +0.041?60+0.021 +0.002121车间工序号工序名称材料牌号机加工 100 粗精磨 40Cr 钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 1 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数普通磨床 M114 1 1 夹具编号夹具名称切削液 1 专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分 ) 准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动辅助 1 粗、精磨右端面及外圆 60mm、 65mm，以及磨制过渡圆角。砂轮、游标卡尺 350 20.5 0.5 2 1 15 10 设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 nts 学院机械加工工序卡片产品型号齿轮轴零件图号产品名称齿轮轴零件名称齿轮轴共 8 页第 8 页 3101450- 0 . 2 5?60+0.021+0.002?75R5121车间工序号工序名称材料牌号机加工 110 粗精磨 40Cr 钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件 1 1 设备名称设备型号设备编号同时加工件数普通磨床 M114 1 1 夹具编号夹具名称切削液 1 专用夹具普通乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分 ) 准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动辅助 1 粗、精磨左端面及外圆 75mm。砂轮、游标卡尺 350 20.5 0.5 2 1 15 10 设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 nts 机械加工工艺过程卡片零件图号共 2 页零件名称齿轮轴第页材料牌号 40Cr 钢毛坯种类锻件毛坯外形尺寸每件毛坯可制件数 1 每台件数工序号工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件 10 锻造锻工自由锻锻床游标卡尺 20 去飞边金工磨工磨床砂轮、游标卡尺 30 粗车齿轮轴右端面，粗车外圆 60mm、 65mm、 80mm、141.78 ，留 2mm 加工余量金工车、钳工普通车床外圆车刀、三爪卡盘 40 粗车齿轮轴左端面，保证全长，粗车外圆 60mm、 75mm、留 2mm 加工余量金工车、钳工普通车床外圆车刀、麻花钻、三爪卡盘 50 调质处理热加工热处理淬火机淬火机 60 半精车齿轮轴右端面，半精车外圆 60mm、 65mm、 80mm、141.78 ，其中外圆 60mm、 65mm 留 0.5mm 加工余量，其余表面加工到尺寸要求。金工车工普通车床外圆车刀、三爪卡盘 70 半精车齿轮轴左端面，保证全长，半精车外圆 60mm 留 0.5mm加工余量、半精车外圆 75mm 加工到尺寸要求。金工车工普通车床外圆车刀、三爪卡盘 80 铣键槽，选择两个 60mm 外圆面作为基准。金工钳工普通立式铣床铣刀、专用夹具 90 插齿轮金工钳工插齿机插刀、专用夹具 100 粗、精磨右端面及外圆 60mm、 65mm，以及磨制过渡圆角。金工磨工普通磨床砂轮、游标卡尺 110 粗、精磨左端面及外圆 75mm。金工车工普通磨床砂轮、游标卡尺 nts120 去毛刺金工钳工钳工台深度游标卡尺 130 检验检验 140 入库仓库 nts 毕业设计（论文）城南学院机械制造及自动化专业 11 级机电班题目齿轮轴零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计任务起止日期： 2015 年 3 月 16 日 2015 年 6 月 19 日学生姓名杨宇佳学号 201179250108 指导教师李旭宇教研室主任年月日审查院长年月日批准 ntsI 摘要本文是对齿轮轴零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对支架零件的两道工序的加工设计了专用夹具 . 机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为齿轮轴工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计两套夹具。关键词齿轮轴，加工工艺，专用夹具，设计 ntsI Abstract This 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, designntsI 目录 1. 引言 . 2 2 工艺规程设计 . 2 2.1 零件的分析 . 2 2.1.1 零件的作用 . 2 2.1.2 零件的工艺分析 . 3 2.2 工艺规程设计 . 4 2.2.1 确定毛坯的制造形式 . 4 2.2.2 基面的选择 . 4 2.2.3 制定工艺路线 . 4 2.2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 8 2.2.5 确定切削用量 . 8 3 基本工时 . 21 4 铣 16 槽夹具设计 . 26 4.1 研究原始质料 . 26 4.2 定位基准的选择 . 26 4.3 切削力及夹紧分析计算 . 26 4.4 误差分析与计算 . 28 4.5 定向键与对刀装置设计 . 29 4.6 夹具设计及操作的简要说明 . 30 结论 . 32 致谢 . 33 参考文献 . 34 nts 2 1. 引言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础后的教学环节，它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生应当通过机械制造技术基础课程设计在下述各方面得到锻炼： 1.能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的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，保证零件的加工质量。 2.提高结构设计能力。学生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。 3.学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称出处、能够做到熟练运用。 3 2 工艺规程设计 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用题目说给定的零件是齿轮轴，位于传动系统中，一般与蜗轮配合使用。主要作用是用于空间交错的两轴间传递运动和动力的传动机构。零件上有两个的轴段，用于与轴承内圈相配合，其支承作用。零件上有带键槽的的轴头用于与联轴器相连接传递运动和动力。 nts 3 2.1.2 零件的工艺分析齿轮轴这个零件从零件图上可以看出，它一共有四组加工表面，而这四组加工表面之间有一定的位置要求，现将这三组加工表面分述如下： 1.以两端为中心的加工表面这一组的加工表面包括：两端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面为两端中心孔，这要是因为中心孔的轴线要用作后面加工的定位和工序基准。 2.以外圆面为中心的加工表面这一组的加工表面包括：轴段外圆面、一个的键槽、轴段外圆面。其中主要加工表面为轴段外圆面、一个的键槽，这是用来连接联轴器的。 3.以两个轴段外圆面为中心的加工表面这一组的加工表面包括：两个轴段的外圆面及左边倒角、右边定位轴肩。其主要加工表面为两个轴段的外圆面，这是用来与轴承内圈配合用于支承的。 4.以分度圆直径为齿轮中心的加工表面 nts 4 这一组的加工表面包括：分度圆直径为的齿轮中心。这四组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面把两端中心孔轴线 A B作为公共基准，有圆跳动要求。键槽两侧面相对于公共基准 A B有对称度要求。由以上分析可知，对于这四组加工表面而言，我们可以先加工两端中心孔这一组加工表面，然后以其轴线为基准，借助夹具进行其他三组表面的加工，并且保证它们之间的形状精度要求。 2.2 工艺规程设计 2.2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 40Cr 钢，考虑到蜗杆在传动过程中收到的振动，载荷，受力等方面的影响，因此应该选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，由于零件产量为中大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用模锻成型，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。 2.2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。 3 （ 1）粗基准的选择对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对于本零件来说，所有表面都需要加工，按照有关粗基准的选择原则，选取最大外圆面作为粗基准。（ 2）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。设计基准，工序基准，定位基准相重合，可以减少定位误差和基准不重合引起的误差，因此选择两中心孔的公共中心线作为精基准。 2.2.3 制定工艺路线制定工艺路线得出发点 ,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大批生产的条件下 ,可以考虑采用万能nts 5 性机床配以专用工夹具 ,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线方案一 10 锻造 20 去飞边 30 粗车齿轮轴右端面，粗车外圆 60mm、 65mm、 80mm、 141.78 ，留 2mm加工余量 40 粗车齿轮轴左端面，保证全长，粗车外圆 60mm、 75mm、留 2mm 加工余量 50 调质处理 60 半精车齿轮轴右端面，半精车外圆 60mm、 65mm、 80mm、 141.78 ，其中外圆 60mm、 65mm留 0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 70 半精车齿轮轴左端面，保证全长，半精车外圆 60mm留 0.5mm 加工余量、半精车外圆 75mm 加工到尺寸要求。 80 铣键槽，选择两个 60mm 外圆面作为基准。 90 插齿轮 100 粗、精磨右端面及外圆 60mm、 65mm，以及磨制过渡圆角。 110 粗、精磨左端面及外圆 75mm。 120 去毛刺 130 检验 140 入库 2.工艺路线方案二 10 锻造 20 去飞边 30 粗车齿轮轴右端面，粗车外圆 60mm、 65mm、 80mm、 141.78 ，留 2mm加工余量 40 粗车齿轮轴左端面，保证全长，粗车外圆 60mm、 75mm、留 2mm 加工余量 50 调质处理 60 半精车齿轮轴右端面，半精车外圆 60mm、 65mm、 80mm、 141.78 ，其中外圆 60mm、 65mm留 0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 nts 6 70 铣键槽，选择两个 60mm 外圆面作为基准。 80 半精车齿轮轴左端面，保证全长，半精车外圆 60mm留 0.5mm 加工余量、半精车外圆 75mm 加工到尺寸要求。 90 插齿轮 100 粗、精磨右端面及外圆 60mm、 65mm，以及磨制过渡圆角。 110 粗、精磨左端面及外圆 75mm。 120 去毛刺 130 检验 140 入库 3.工艺路线方案的比较与分析上述两个工艺路线方案的特点在于：方案一对于整个齿轮轴一起加工，减少装夹次数，同时在加工过程中有效防止了加工产生的应力对后加工工序的影响；方案二对不同部位进行粗、半精、精加工，不能对一台机床进行连续运用。综合比较选择工艺路线方案一。 10 锻造 20 去飞边 30 粗车齿轮轴右端面，粗车外圆 60mm、 65mm、 80mm、 141.78 ，留 2mm加工余量 40 粗车齿轮轴左端面，保证全长，粗车外圆 60mm、 75mm、留 2mm 加工余量 50 调质处理 60 半精车齿轮轴右端面，半精车外圆 60mm、 65mm、 80mm、 141.78 ，其中外圆 60mm、 65mm留 0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 70 半精车齿轮轴左端面，保证全长，半精车外圆 60mm留 0.5mm 加工余量、半精车外圆 75mm 加工到尺寸要求。 80 铣键槽，选择两个 60mm 外圆面作为基准。 90 插齿轮 100 粗、精磨右端面及外圆 60mm、 65mm，以及磨制过渡圆角。 nts 7 110 粗、精磨左端面及外圆 75mm。 120 去毛刺 130 检验 140 入库考虑到本零件在结构上的特点，显然上述方案还有一些欠考虑之处。例如加工与轴承配合轴段的定位轴肩时，定位轴肩在模锻上不易直接加工出来，采用车床加工更合适，因此，这应该列为单独的一道工序。综合考虑，工艺路线方案为：工艺一：锻造工艺二：去飞边工艺三：以作外圆面为粗基准车端面，打中心孔。选择六角车床工艺四：粗车齿轮轴所有外圆面，以中心孔轴线为精基准。选择普通车床工艺五：车制两个定位轴肩，以及两个轴段退刀槽，以中心孔轴线为精基准。选择普通车床工艺六：调制工艺七：半精车外圆，控制轴线方向的各个轴段的长度。以中心孔轴线为精基准。选择普通车床工艺八：倒角工艺九：铣键槽，选择两个外圆面作为基准，选择普通立式铣床，采用专用夹具。工艺十：车螺纹，选择两个外圆面作为基准，选择普通车床，采用专用夹具。工艺十一：淬火工艺十二：粗磨轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面及螺纹面，以及磨制过渡圆角，以两中心孔轴心线为基准。采用普通磨床。工艺十三：精磨轴头外圆面，两个轴段外圆面，轴段外圆面及螺纹面，以两中心孔轴心线为基准。采用普通磨床。工艺十四：研磨螺纹面工艺十五：去毛刺工艺十六：检验入库 nts 8 2.2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定蜗杆零件材料为 40Cr钢，硬度为 217255HBS，生产类型为中、大批生产，采用普通模锻，精度 IT13。根据原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.轴段外圆面这段轴表面粗糙度为 1.6,需要粗车，半精车，粗磨，半精磨加工。直径加工余量为 2Z=7mm。 2. 轴段沿轴线长度方向的加工余量长度余量取 4mm，模锻斜度为 5。 3直径 65轴段外圆面这段轴无表面粗糙度要求，需要粗车，半精车，直径加工余量为 2Z=7mm。 4直径 65轴段沿轴线长度方向的加工余量长度余量取 3.5mm，模锻斜度为 5，外圆角为 R4。 2.2.5 确定切削用量 3.1 工序 30 粗车齿轮轴右端面，粗车外圆 60mm、 65mm、 80mm、 141.78 ，留 2mm加工余量所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1，由于CA6140机床的中心高为 200mm （表 1.30），故选刀杆尺寸 HB = mmmm 2516 ，刀片厚度为 mm5.4 。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角0V= 012 ，后角0= 06 ，主偏角vK= 090 ，副偏角 vK= 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径sr= mm8.0 。 .确定切削深度pa由于单边余量为 mm5 ，可在一次走刀内完成，故 pa=2 695.76 = mm75.3 （ 3-1） .确定进给量 f nts 9 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为 mm16 mm25 ，pa mm4，工件直径 10 400之间时，进给量 f =0.5 1.0 rmm 按 CA6140机床进给量（表 4.2 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 rmm 确定的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 1 30，CA6140机床进给机构允许进给力maxF=3530N 。根据表 1.21，当强度在 174 207HBS 时，pa mm4， f 75.0 rmm ， rK = 045时，径向进给力： RF =950N 。切削时fF的修正系数为roFfK=1.0，sFfK=1.0，krFfK=1.17（表 1.29 2），故实际进给力为： fF=950 17.1 =1111.5N （ 3-2）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = rmm7.0 可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为 mm5.1 ，车刀寿命 T = min60 。 .确定切削速度0V切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表 1.11，当 6YG 硬质合金刀加工硬度 200219HBS 的铸件，pa mm4， f rmm75.0 ，切削速度 V = min63m 。切削速度的修正系数为tvK=1.0，mvK=0.92，svK0.8，TvK=1.0，KvK=1.0（见表 1.28），故： nts 10 0V=tV vK=63 0.10.184.092.00.10.1 （ 3-3） min48 m n =DVc1000 =127481000 =120 minr （ 3-4）根据 CA6140车床说明书选择 0n=125 minr 这时实际切削速度cV为： cV=1000cDn=1000 125127 min50 m（ 3-5） .校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表 1.25， HBS =160 245 ，pa mm3，f rmm75.0 ，切削速度 min50 mV 时， CP= KW7.1 切削功率的修正系数krPck=0.73，PcrK0=0.9，故实际切削时间的功率为： CP=1.7 73.0 =1.2KW （ 3-6）根据表 1.30，当 n = min125 r 时，机床主轴允许功率为 EP = KW9.5 ，CP EP，故所选切削用量可在 CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为： pa=3.75mm ， f = rmm7.0 ， n = min125 r = sr08.2 ， V = min50 m nts 11 3.2 工序 40 粗车齿轮轴左端面，保证全长，粗车外圆 60mm、 75mm、留 2mm加工余量 1、加工条件（ 1）选择刀具 1）选择直头焊接式外圆车刀 2）依据切削用量简明手册，根据表 1.1，车床 CA6140的中心高度 200h mm ，所以选择的刀杆尺寸 BxH=16mmX25mm，刀片的厚度为 4.5mm。 3）依据切削用量简明手册，根据表 1.2，粗车毛坯为 45钢，可以选择 YT15硬质合金刀具。 4）依据切削用量简明手册，根据表 1.3，车刀几何形状如表 12 表 12 车刀几何形状角度刀角名称符号范围取值主偏角 kr 30 45 45 副偏角 Kr 10 15 15 前角 0 5 10 10 后角 0 5 8 5 刃倾角 s 0 0 倒棱前角 ol -10 -15 -10 续表 12 车刀几何形状角度倒棱宽度 lb 0.4（ 0.30.8） f 1 e 0.40.8 0.5 （ 2）选择切削用量 nts 12 1）、确定切削深度 ap 由于粗加工余量仅为 2.9mm，可在一次走刀内切完，故 ap=2.9mm 2）、进给量 f 依据切削用量简明手册，根据表 1.4，在粗车钢料，刀杆的尺寸为 16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直径小于 40mm时， 0 . 4 0 . 5 /f m m r 依据切削用量简明手册，根据 CA6140 车床的使用说明书选择 0 .4 8 /f m m r 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验依据切削用量简明手册，根据 CA6140 车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为m ax 3530FN。依据切削用量简明手册，根据表 1.21，当钢的强度b=570670MPa，3.4ap mm ， 0 .5 3 /f m m r ， 045rk ， 6 5 / m incvm (预计 )时，进给力为 1070fF N。依据切削用量简明手册，根据表 1.29-2，切削时fF的修正系数为voFfk=1.0，sFfk=1.0，krFfk=1.0，故实际进给力为 1 0 7 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 0 7 0fF N 由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故所选 0 .4 8 /f m m r 的进给量可用 3）、车刀磨钝标准及耐用度 T 依据切削用量简明手册，根据表 1.9，车刀的后刀面最大磨损量取为 1.0mm（ 1.01.4），车刀的寿命 T=60min。 4）、确定切削速度cv依据切削用量简明手册，根据表 1.28，切削速度的修正系数为tvk=1.0，krvk=1.0，svk=0.8，Tvk=1.0，kvk=1.0， 1.18Mvk 故 v M v tv k r v s v T v k vk k k k k k k=0.94 nts 13 依据切削用量简明手册，根据表 1.27，切削速度的计算 vcvm x v y vCvkT a p f 故 0 . 2 0 . 1 5 0 . 3 5242 0 . 9 46 0 2 . 9 0 . 4 8cv =110m/min 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 / m i n 1 0 9 432vnrD r/min 依据切削用量简明手册，根据 CA6140 车床的使用说明书，选择 1 2 0 0 /cn r m m这时实际切削速度cv为 3 2 1 2 0 0 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0cc Dnvm =120m/min 最后决定的车削用量为 2 . 9 , 0 . 4 8 / , 1 2 0 0 / m i n , 1 2 0 / m i npca m m f m m r n r v m 。 3.3 工序 60 半精车齿轮轴右端面，半精车外圆 60mm、 65mm、 80mm、 141.78 ，其中外圆 60mm、 65mm留 0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 1、加工条件（ 1）选择刀具 1）选择直头焊接式外圆车刀 2）依据切削用量简明手册，根据表 1.1，车床 CA6140的中心高度 200h mm ，所以选择的刀杆尺寸 BxH=16mmX25mm，刀片的厚度为 4.5mm。 3）依据切削用量简明手册，根据表 1.2，粗车毛坯为 45钢，可以选择 YT15硬质合金刀具。 4）依据切削用量简明手册，根据表 1.3，车刀几何形状如表 12 表 12 车刀几何形状角度刀角名称符号范围取值 nts 14 主偏角 kr 30 45 45 副偏角 Kr 10 15 15 前角 0 5 10 10 后角 0 5 8 5 刃倾角 s 0 0 倒棱前角 ol -10 -15 -10 续表 12 车刀几何形状角度倒棱宽度 lb 0.4（ 0.30.8） f 1 e 0.40.8 0.5 （ 2）选择切削用量 1）、确定切削深度 ap 由于粗加工余量仅为 2.9mm，可在一次走刀内切完，故 ap=2.9mm 2）、进给量 f 依据切削用量简明手册，根据表 1.4，在粗车钢料，刀杆的尺寸为 16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直径小于 40mm时， 0 . 4 0 . 5 /f m m r 依据切削用量简明手册，根据 CA6140 车床的使用说明书选择 0 .4 8 /f m m r 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验依据切削用量简明手册，根据 CA6140 车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为m ax 3530FN。 nts 15 依据切削用量简明手册，根据表 1.21，当钢的强度b=570670MPa，3.4ap mm ， 0 .5 3 /f m m r ， 045rk ， 6 5 / m incvm (预计 )时，进给力为 1070fF N。依据切削用量简明手册，根据表 1.29-2，切削时fF的修正系数为voFfk=1.0，sFfk=1.0，krFfk=1.0，故实际进给力为 1 0 7 0 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 0 7 0fF N 由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故所选 0 .4 8 /f m m r 的进给量可用 3）、车刀磨钝标准及耐用度 T 依据切削用量简明手册，根据表 1.9，车刀的后刀面最大磨损量取为 1.0mm（ 1.01.4），车刀的寿命 T=60min。 4）、确定切削速度cv依据切削用量简明手册，根据表 1.28，切削速度的修正系数为tvk=1.0，krvk=1.0，svk=0.8，Tvk=1.0，kvk=1.0， 1.18Mvk 故 v M v tv k r v s v T v k vk k k k k k k=0.94 依据切削用量简明手册，根据表 1.27，切削速度的计算 vcvm x v y vCvkT a p f 故 0 . 2 0 . 1 5 0 . 3 5242 0 . 9 46 0 2 . 9 0 . 4 8cv =110m/min 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 / m i n 1 0 9 432vnrD r/min 依据切削用量简明手册，根据 CA6140 车床的使用说明书，选择 1 2 0 0 /cn r m m这时实际切削速度cv为 3 2 1 2 0 0 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0cc Dnvm =120m/min nts 16 最后决定的车削用量为 2 . 9 , 0 . 4 8 / , 1 2 0 0 / m i n , 1 2 0 / m i npca m m f m m r n r v m 。工序 70 半精车齿轮轴左端面，保证全长，半精车外圆 60mm留 0.5mm 加工余量、半精车外圆 75mm 加工到尺寸要求。 1、加工条件 (1)、选择刀具车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。（ 2）、背吃刀量 ap 查切削用量简明手册，得半精车余量 ap=0.9mm 1）、进给量 f 依据切削用量简明手册，根据表 1.6，材料为碳钢，当表面粗糙度为 3.2aRm，0 . 5 , 5 0 / m i nr m m v m （预计）时， 0 . 2 5 0 . 3 /f m m r 。依据切削用量简明手册，根据 CA6140 车床的使用说明书选择 0 .2 8 /f m m r 2）、车刀磨钝标准及耐用度 T 依据切削用量简明手册，根据表 1.9，选择车刀的后刀面的最大磨损量为 0.5mm,刀具的寿命 T=60min。 3）、切削速度cv依据切削用量简明手册，根据表 1.28，可查得切削速度的修正系数为tvk=1.0，krvk=1.0，svk=0.8，Tvk=1.0，kvk=1.0， 1.18Mvk 故 v M v tv k r v s v T v k vk k k k k k k =0.94 依据切削用量简明手册，根据表 1.27，切削速度的计算 nts 17 vcvm x v y vCvkT a p f故 0 . 2 0 . 1 5 0 . 2291 0 . 9 46 0 0 . 9 0 . 2 8cv =158m/min 1 0 0 0 1 0 0 0 1 5 8 / m i n 1 9 5 02 5 . 8vnrD r/min 依据切削用量简明手册，根据 CA6140 车床的使用说明书，选择 1 2 0 0 / m i ncnr这时实际切削速度cv为 2 5 . 8 1 2 0 0 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0cc Dnvm =97m/min 最后决定切削用量 0 . 9 , 0 . 2 8 / , 1 2 0 0 / m i n , 9 7 / m i npca m m f m m r n r v m 工序 80 粗铣 18键槽机床的选择： X52K 型铣床（ 1）选择刀具：查机械加工工艺手册，根据表 2.1-72，因为铣削宽度 18wa mm，可查得立铣刀 18od mm2）查机械加工工艺手册，根据表 2.1-20，选择 7:24锥柄立铣刀 18od mm，标准系列 L=198mm，标准系列 l=63mm，粗齿数为 4。（ 2）选择切削用量 1）决定铣削深度铣削深度由工序决定，因为每次的铣削深度不大，故均可以一次性走完，则粗铣削时pa为 3.4mm。 2）决定每齿进给量zfnts 18 查机械加工工艺手册，根据表 2.1-72，当铣削宽度ea=12mm 时，铣刀的每齿进给量fa 0 . 0 5 0 . 0 8 /mm 齿，取fa 0 .0 5 / 齿，所以 0 . 0 5 4 0 . 2 /zff a z m m r 。 3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命查机械加工工艺手册，根据表 2.1-75，可选择高速钢立铣刀， 15od mm，粗铣，后刀面的最大磨损限度为 0.3 0.5mm，查机械加工工艺手册，根据表 2.1-76，可选用0 14d mm的高速钢立铣刀，其耐用度 T=90min。 4）决定切削速度查机械加工工艺手册，根据表 2.1-77 可查得：MvK=1.18，TvK=1.0，vKs=0.9，tvK=1.2，BvK=1.0，krvK=1.25（铣削余量较小时， 003 0 4 0rk ） 1. 1 8 X 1. 0 X 0 . 9 X 1. 2 X 1. 0 X 1. 2 5 1. 5 9 3v v vM T S t v B v k r vK v K K K K K K 铣削速度计算公式： v v vzqvvovx y pump z eCdVkT a f a z查机械加工工艺手册，根据表 2.1-77 可查得： 2 9 0 . 4 5 0 . 1 0 . 5 0 . 5 0 . 1 m 0 . 3 3v v v v v vC q x y u p ，，，，，，，所以 0 . 4 50 . 3 3 0 . 1 0 . 5 0 . 5 0 . 12 9 4 1 . 5 9 3 1 1 . 99 0 3 . 4 0 . 2 8 4V m/min 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 . 9 15724Vn D r/min 查机械加工工艺手册，根据表 3.30， X52K 型铣床的使用说明书，选择： 2 0 0 r / m i n 6 8 0 m m / m i ncfnv，这时实际切削速度cV为 4 6 2 0 0 2 9 . 1 11 0 0 0 1 0 0 0cc DnV m/min 3.6.1精铣 18键槽（ 1）选择的机床、刀具的型号、尺寸均和粗铣相同 nts 19 （ 2）选择切削用量 1）决定铣削深度根据机械加工工艺手册，可查得精铣pa=0.6mm。 2）决定每齿进给量zf查机械加工工艺手册，根据表 2.1-72，当铣削宽度 8ea mm时，铣刀每齿进给量fa 0 . 0 5 0 . 0 8 /mm 齿，取fa 0 .0 5 / 齿，所以 0 . 0 5 4 0 . 2zff a z mm/r 3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命查机械加工工艺手册，根据表 2.1-75，可选择高速钢铣刀，立铣刀， 15od mm，精铣，后刀面的最大磨损限度为 0.20.25mm，查机械加工工艺手册，根据表 2.1-76，可查得选用0 40d mm的高速钢立铣刀，其耐用度 T=90min。 4）决定切削速度查机械加工工艺手册，根据表 2.1-77 可查得： 1.18MvK ， 1.0TvK ，0.9vKs ， 1.2tvK ， 0.8BvK ， 1.25krvK （铣削余量较小时， 003 0 4 5rk ） 1. 1 8 X 1. 0 X 0 . 9 X 1. 2 X 0 . 8 X 1. 2 5

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