伞齿轮机加工及工装设计

伞齿轮机加工及工装设计摘要：按照老师所给题目的要求，对毛坯的工艺要求和加工过程进行仔细分析，通过大学四年中所学习的知识先选择合理的尺寸。并且选择合理的机床进行粗加工和精加工，加工过程要有合理的定位基准与加工顺序。通过查找工艺手册选择并且计算工件的加工余量，制定出最优的工艺路线，通过查询机械加工手册计算工时，如此计算比较，以节省成本和工时。再对最终的工艺路线的各个工序进行分析与计算其切削用量、进给量和切削速度，并计算所需的工时。加工伞齿轮时，综合考虑选择加工齿轮的公差与粗糙度，确定选用何种机床，分析其工艺性确定工件的定位与夹紧方案，再计算其定位误差和夹紧力，设计其专用的夹具。关键词：伞齿轮,加工工艺,工序,夹具IBevelgearmachiningandtoolingdesignAbstract：Accordingtotherequirementsoftheteacherthetopicgiventothetechnologicalrequirementsofblankandprocessingprocessanalysiscarefully,throughstudyingintheuniversityfouryearsofknowledgetochoosethereasonablesize.Andselectingreasonablemachineforroughmachiningandfinishmachining,machiningprocesstohavereasonablepositiondatumandorder.Bylookingfortechnicalmanualselectionandcalculationofworkpiecemachiningallowance,theoptimalprocessroute,throughthequerymachiningmanualcomputationman-hour,calculationcomparison,sotosavecostandtime.Againtothefinalprocessofeachworkingprocedureisanalyzedandcalculatedthedosage,feedingandcuttingspeed,cuttingandcalculatetherequiredworkinghours.Bevelgearprocessing,comprehensiveconsidertochoosethegearmachiningtolerancesandroughness,determinetochoosewhatkindofmachinetool,analyzesitsmanufacturabilityworkpiecepositioningandclampingschemeisdetermined,thencalculatingthepositionerrorandtheclampingforce,itsspecialfixturedesign.Keywords:Bevelgear、Theprocessingtechnology、Process、Jig目录1前言.11.1伞齿轮的现状.12零件的工艺分析.22.1工艺.22.2零件的结构特点.22.3技术要求.32.4加工工艺性.43毛坯的确定.54零件的基准选择.65重点工序的说明.76工序路线的制定.87加工余量的确定.98进行各个工序机床选用的分析.109各工序切削用量的选择及工时的计算.1410特殊夹具设计.2910.1夹具问题的提出.2910.2加工过程中定位基准的选择.2910.3对夹具的设计.2910.4定位误差的分析.3011工艺卡片.3212结论.46参考文献.47致谢：.4801前言1.1伞齿轮的现状随着工业自动化发展的需要，伞齿轮在工业应用中发挥着越来越重要的作用,伞齿轮在汽车以及很多方面都发挥了越来越重要的作用。作为一种机械中使用较多的齿轮，伞齿轮算是比较实用的一类齿轮部件，很多时候普通齿轮难以完成的任务就需要这种类型的伞齿轮进行完成。这种齿轮的结构就在于它的外形是圆台类型的，上圆小，下圆大，而边缘采用了锯齿的形状，这样就形成了所谓的伞齿轮。而这样的齿轮能够实现的价值就在于它能够让立体界面上的机械能转换和传递。而这里所说的立体界面，指的是齿轮在水平位和垂直位进行连接的两个齿轮起到的带动性作用。而一般的齿轮难以办到，只能依靠这种伞齿轮的部件了。所以伞齿轮已经越来越发挥重要作用。伞齿轮也是给齿轮行业的发展得到提升，而这样的装置也是目前比较常见的机械传动件，主要起到的作用就是让机械能够运作起到，使得机械能得到传递作用。而这种装置用于能量的传递，但是这种装置主要特点在于它的使用平稳、噪音很小，能够承受高速的重载。国内齿轮加工技术与装备正向着数控方向发展，生产效率不断提高；对制造装备要求配备自动化上、下料，自动加紧装置；并有效的柔性和较高的性价比。齿轮加工行业为适应对制造精度、生产效率、清洁生产、提高质量要求制齿技术有全数控化；高速、高效化；高加工精度；功能复合化；绿色化。国外除了类似国内现有的加工工艺外，国外运用先进的齿轮磨齿机，将国内的磨齿机还采用手动磨齿机手动对中，而国外采用自动对中，加工齿轮的时间大大减少，效率提高。同时五轴加工的方式，主要是由于生产量的变化。过去这一技术多用于产量较小的模具，飞机工业的机身零件、涡轮和叶片加工。汽车工业中五轴加工技术的应用，主要集中在减少加工时间，现今的应用日益增多。五轴加工中心方便的加工螺旋锥齿轮，减少空转、测试零件加工程序和首件加工的调整时间，采用计算机模拟是非常有效的。12零件的工艺分析2.1工艺工艺是在工厂的工人在进行产品加工的过程中对材料进行的一种增值加工的过程，使原产品或半成品成为成品的加工过程，制作工艺需要遵守一定的规则：技术上需要符合当代的科技有一定的先进性，在经济角度需要考虑材料的价格，也就是经济合理的要求。对于每个不同的工厂而言，由于工厂的技术水平不一，加工设备精度不同，工人在同样条件下的操作熟练度也不尽相同。由于种种原因，就算是同一个产品而言，每个工厂所用的工时是不同的。就算是对于同一个工厂加工同样的零件，在不同的时期，加工的工时也可能是不一样的。所以对于某一种产品而言，加工它的工艺也可能是不同的，需要因时、因地、因人而决定。工艺性的要求与现代的工厂有些因素不同，有些类似于艺术的要求，所以工艺也可以解释为“做工艺术”。2.2零件的结构特点对与每个毛坯加工至零件，期间都要先分析零件图，先研究零件图的尺寸与毛坯的差距，也就是加工余量。加工余量的计算公式经过查资料可以确定，再看零件图的公差要求，表面粗糙度的需求，确定什么类型的机床可以加工到这种要求，或者说需要什么车刀，将这些确定以后我们就可以确定背吃刀量ap，机床的转速。需要进行几次走刀，这些都需要进行计算或者凭借工人师傅的经验来确定。如题目要求，所加工的零件为一个伞齿轮。其一端为一个大端面一端为小端面，大端面为直径为65，伞齿轮齿数为25，模数为4。在伞齿轮的大端加工一个直径为36，长度为39的孔，法向齿形角为20，分度圆直径为100，分锥角为45，根锥角为418，锥距为70.7，齿全高为8.8，轴交角为90，侧隙0.074-0.299，齿厚为5.55，齿高为2.99，齿圈跳动公差为0.063，齿距极限偏差为0.036，伞齿轮的第一组公差带精度为9级，第二组公差带精度为9级，第三组公差带精度为8级，齿厚的上偏差为C，下偏差为D。齿轮的重量为1.06。2具体形状如图所示：图2.1伞齿轮零件图2.3技术要求技术要求是一个零件加工当中的重中之重，因为这些要求是工人师傅加工所参照的，如果这些要求出错就会造成零件的精度不够，出现次品。伞齿轮的技术要求为：齿圈跳动公差为0.063。伞齿轮的精度等级为9-9-8CD。伞齿轮侧隙为0.074-0.299.32.4加工工艺性加工工艺是非常重要的，它指导操作者将原材料或者半成品变为可以交易的成品，加工工艺的好坏可以决定一个产品的质量，影响到产品的生产效率和成本的预算。所以是很必要提高工艺性的。此零件的技术要求不高，用车床、镗床、铣床、插齿机就可以加工出来。伞齿轮的精度要求为9-9-8，而且表面粗糙度也要求不高，是一个较好加工的零件。如需要大批量的生产，可以使用数控中心加工。43毛坯的确定伞齿轮在传动中需要有较高的精度，传动时要有较好的耐磨性，且轮齿根部具有较高的韧性和冲击性，从伞齿轮的受力分析可知，它受扭转弯曲复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平稳，冲击力很小，所以可采用40cr，为了改善组织，提高力学性能，坯料要经行正火热处理。因为伞齿轮的要求不高，参考各工艺标准及切削手册的各种加工方法的经济精度，及机床能达到的位置精度可知，采用粗车半精车精车的加工工艺。毛坯的材料为40cr，它是我国规定的标准钢号，是在机械工业中最广泛应用的材料，40cr经过一系列调制处理之后就会具有了良好的力学性能，在承受力矩与力的过程中会有良好的表现，还有很好的冲击任性，缺口敏感性。40cr的淬透性很好，除了可以调制处理之外还可以氰化、高频淬火。切削性能好。在经过了粗车、半精车、精车之后，已经基本可以达到要求所以就不需要在磨床上面进行磨削，如果想要让伞齿轮加工后可以适应更好的精度要求，磨削就可以。5图3.14零件的基准选择粗基准的选择这个毛坯的材料是40cr，在一开始粗加工的时候，是选用车床加工毛坯的，在还没有加工的时候，毛坯的所有面都是不光滑的，称之为毛面，所以毛面所选的基准就叫做粗基准。我们对于粗基准的选择具有重要的意义，如果基准选择不对，有可能两个加工面之间不同轴，各个面的加工余量出现不均匀的现象。壁厚可能出现不均匀。从此可以看出，粗基准将会影响到加工面和不加工面之间的相对位置，选择正确的基准面将会在保证零件质量提高效率，有非常重要的影响。加工时选择粗基准需要注意一些方面，遵循一些原则：相互位置的要求需要保证加工面间加工余量需要合理分配装夹工件要求方便粗基准不可以重复使用。我们在此零件的加工中先用三爪卡盘夹住伞齿轮，加工大端面，将大端面加工完成以后作为粗基准，然后继续以上一步的基准换钻床进行孔的加工，换成车床，以孔的中心为粗基准。进行其他各面的粗车。在进行其他各面的粗车。在粗车的过程中要注意切削用量的选择。精基准的选择加工零件时，如果选用已经加工完成的零件表面作为基准，就可以称作精基准。我们选择精基准也需要考虑很多问题，其中主要的问题就是怎么样才可以使得设计中的技术要求实现和装夹精确、方便、实用。考虑如上的要求，一般需要我们遵守五条原则：基准需要重合的原则基准需要统一的原则两两间互为基准的原则自为自身基准的原则方便装夹的原则主要应该考虑基准重合的问题，在经行伞齿轮孔的加工时，采用基准统一的原则，加工孔时，选用镗床进行半精加工，用伞齿轮的大端作为精基准，经行键槽加工的时候用伞齿轮的大端面作为基准，进行插键槽。孔的加工中，不管是进行钻孔或者进行镗孔选用的都是大端，所以大端的加工一定要求严格，如果不严格的话可能造成毛坯的损坏，浪费资源和劳动时间。孔加工完成后，铣齿的过程就要求以孔为精基准，这样就可以保证加工精度。65重点工序的说明本零件的加工表面有外圆、端面、孔、齿轮、键槽等，材料为40cr，根据公差等级和粗糙度选择加工工艺。大端之间有一个凹槽，所以加工的时候需要转换刀具的角度，车床加工时需要粗车半精车精车因为毛坯选用的材料为40cr，65mm的外圆粗糙度要求为2.5，要粗车半精车精车伞齿轮的齿形加工方面，需用特质夹具夹好伞齿轮毛坯，用铣床上的三爪卡盘夹好特制夹具，这样就可以进行粗加工和半精加工，期间需要调整刀具的角度，在达到小端的时候需要再次调整刀具的角度进行齿轮小端的加工，依旧需要粗车和半精车。当我们加工好一个齿形面的时候，需要将夹具松开转动14.4，继续进行上步的加工，如此进行就可以完成伞齿轮的机加工。因为毛坯已经有了孔，所以进行粗加工和半精加工的时候，应当先选择钻床进行钻孔，表面的精加工的时候，选用镗床进行镗孔。键槽需要拿插齿机进行加工，即可达到要求。76工序路线的制定在伞齿轮的加工过程中，除了工艺的安排之外，工序的顺序也是非常重要的，经过某些步骤的加工之后，就会出现新的精基准，基准的重要性前面已经讲述过。机械加工的工序应该遵守以下的一系列规则：先安排基面，然后再安排比较容易加工的精基准面，这样可以让下面的工序有好的基准面。安排加工工序的时候，应该秉持先粗后精的原则。按照粗加工、半精加工、精加工的步骤。按照先主后次的原则，刚开始加工的时候先加工主要表面和装配的基准面，后加工次要表面，一般的情况下，次要表面的加工需用的工作量较小，他们经常和主要表面有位置精度要求，所以，安排在后面进行加工。在特殊的情况下，次要表面也需要大量的加工时，为了防止主要表面加工的时候产生误差，造成废品，我们可以将次要表面的加工放在之前，采用先面后孔的加工原则，一般情况下，如果平面较大，它的定位比较容易，定位基准也方便，我们将面先精加工过后，在进行钻孔之类的活动，就会有良好的定位基准，确保孔的加工精度是非常容易的。经过上述的原则要求，根据零件和毛坯的要求，我们确定了伞齿轮的加工工序如下工序一粗车、半精车、精车端面A。工序二精车端面的凹槽。工序三粗车、半精车、精车圆面至65。工序四换钻床钻孔。工序五粗镗、半精镗孔至36。工序六插齿机插键槽。工序七粗车、半精车、精车端面D。工序八粗车、半精车齿形面。工序九粗车、半精车小端面的凹槽F。工序十粗车、半精车小端面凹槽中的小凹槽G。工序十一在铣床上加工伞齿轮。工序十二检验。87加工余量的确定图7.1当工艺路线拟定以后，我们应该确定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。工序尺寸的概念就是工件的加工过程中，每个工序应保证的加工尺寸，工序尺寸要求变动的范围额度就是工序尺寸公差。工序尺寸的确定与工序的加工余量有密切关系，两者密不可分。加工余量指的是在机加工过程中所切除的金属厚度，加工前的尺寸和零件要求的尺寸两者之间的差值就是加工总余量。我们在计算加工余量的时候有三种方法，计算法查表法经验法。因为此课题的毛坯锻造由上一位同学所制造，所以加工余量已经确定。他预先给出了加工余量的数值，所以我们可以不用计算加工余量，直接使用各种机床进行切除。98进行各个工序机床选用的分析老师所给的零件图上的尺寸和公差就是最终工序的尺寸和公差，由图1.1和3.1所示，即为伞齿轮的零件图和毛坯图。考虑到粗、精加工分阶段进行，在粗车的过程中应当切去大部分的余量，故粗车的加工余量为2.5mm，那么精车的加工余量为0.5mm。第一步工序的时候我们需要进行加工端面A，端面A进行了粗车、半精车、精车的步骤，经过加工以后的端面A可以作为精基准，所以A面的加工要求很高，CA6140是我们经常使用的一种车床，是在原先的C620的基础上改进出现的新一代的车床，它的主轴箱一般是紧固在机床的左端，主轴箱当中的主轴（主轴为了适应较长棒料的加工和机床电线的铺设增加刚性，采取了中控的设计），经过夹具的装夹。就可以进行加工。CA6140的部分数据由网上查得，床身回转直径有400mm，刀架回转直径210mm，主轴转速级数24/12,最大工件长度/最大车削长度750/650mm;1000/900mm;1500/1400mm;2000/1900mm,主轴孔径/主轴孔前端锥度52mm/1:20，主轴转速范围50Hz:11-1600r/min60Hz:13.2-1920r/min，纵向进给量范围（64种）标准进给:0.08-1.59mm/r小进给:0.028-0.054mm/r加大进给:1.71-6.33mm/r，横向进给量范围（64种）标准进给:0.04-0.79mm/r小进给:0.014-0.027mm/r加大进给:0.86-3.16mm/r，上/下刀架最大行程140mm/320mm，刀架转盘回转角度90，主电机功率7.5KW。经过这部分数据的查询检验，满足在工序一、二、三、七、八、九、十中的车床要求范围。在第四步的工序当中，我们要使用摇臂钻床来进行孔的加工，摇臂钻床又可以叫做摇臂钻，它是一种对于孔加工的设备，摇臂钻床可以进行钻、扩、铰孔的加工和攻丝，摇臂钻由于动力来源的不同可以分为液压摇臂钻和机械摇臂钻，摇臂钻由于占用面积小，操作灵活，使用方便，所以适用于各种关于孔的加工中，适合各种工厂的使用。由网上查询可以得出摇臂钻床的数据如表8.1：表8.110钻床单位技术参数最大钻孔直径Mm80主轴中心线至立柱母线距离最大Mm2500最小Mm500主轴箱水平移动距离Mm2000摇臂升降距离Mm800摇臂升降速度m/min1.14摇臂回转角度度180主轴锥孔度Morse6#主轴转速范围r/min16-1250主轴转速级数级16送刀量范围Mm0.04-3.3送刀量级数级16主轴行程Mm450刻度盘每转钻孔深度Mm151主轴允许的最大扭矩Kg.m150主轴允许的最大送刀抗力Kg3500主电机功率Kw7.5工作台尺寸Mm590*750机床轮廓尺寸（长*宽*高）Mm36000*1400*3223经过分析可以得出摇臂钻床可以适应加工的要求。工序五中需要使用卧式镗床，它是镗床中使用比较广泛的一种，主要的工作就是孔类的加工，它加工孔的精度可以达到IT7，在工序五中主要是使用镗床对与孔进行精加工。我们所选的卧式镗床的型号是TK611，主轴直径mm110，工作台尺寸mm1320950，工作台纵向行程mm1300850，主轴箱垂直行程mm900，镗轴轴向行程mm550，主电机功率kw11，经过尺寸加工分析，此种型号的卧式镗床符合要求。11在工序六中，我们需要使用插齿机来进行内孔键槽的加工，插齿机在工厂中有立式插齿机和卧式插齿机，我们在本工序中选取立式插齿机。选择的插齿机型号参数如下图：表8.2最大工件直径外齿/内齿800/1100mm最大齿宽200mm插齿刀最大冲程长度220mm插齿刀主轴冲程数（无级）50-400stroke/min插齿刀行程位置调整量50mm圆周进给量（无级）（刀具直径125）0.02-0.9mm/stroke径向径给量（无级）0-1000mm/min/0-500mm/min插齿刀让刀量0.5mm插齿刀安装轴颈直径31.743mm插齿刀轴心线至工作台轴心线的距离0-750mm插齿刀安装端面至工作台面距离200-720mm总功率22kw在工序十一中，因为伞齿轮的特殊结构，我们不能选用插齿机或者滚齿机进行，所以伞齿轮的齿形加工我们选用X6036的卧式铣床进行加工。X6036卧式铣床的数据如下图：表8.3项目单位数值主轴锥孔锥度24主轴端面至工作台面距离Mm0-380主轴中心至床身垂直导轨面距离Mm175主轴转速范围r/min60-1800（12级）工作台尺寸Mm1250360工作台行程（纵向/横向/垂向）Mm600/320/380工作台纵/横向机动进给速度mm/min22-555（8级）工作台垂向机动升降速度mm/min59012悬梁行程Mm500主传动电动机功率Kw4工作台机动进给电动机功率W750X6036卧式铣床冷却泵电动机功率W90X6036卧式铣床冷却泵流量升/分25X6036卧式铣床外形尺寸Mm200016001800在机床选用完成以后，根据加工要求作出工序加工尺寸以及公差，工序尺寸及公差表如图8.2所示。表8.4加工表面工序名称工序间余量工序能达到的公差等级工序尺寸及公差粗车1IT12半精车0.6IT7端面A精车0.3IT6凹槽B精车0.3IT6粗车3IT1266+0.6-0.4半精车0.7IT763+0.5-0.3外圆C精车0.3IT665粗车1IT12半精车0.6IT7端面D精车0.3IT6钻孔32IT1232粗镗3.5IT1235.50.1-0.1孔H半精镗0.5IT7360.0390粗车1.4IT12齿形面E半精车0.6IT713凹槽F精车0.3IT6凹槽G精车0.2IT5粗插键槽2.6IT12键槽J半粗插键槽0.7IT79各工序切削用量的选择及工时的计算切削用量指的是切削速度、背吃刀量、进给量三者，统称之为切削用量的三要素。选用合理的切削用量是非常必要的，生产率、加工质量和零件的成本是由切削用量的影响。选择合理的切削用量是必须要在满足加工质量的要求，还需要花费较少的工件成本，获取较高的生产效率。选取合理的切削用量需要满足的条件主要有：给出的工件需要何种的加工要求，加工质量以及生产效率的要求；刀具材料力学性能以及切削性能，机床的性能，其中包含的有运动特性、动力特性（转矩、功率），刀具寿命的要求；选择切削用量，就必须要在已经选好刀具材料、类型和刀具的几何角度的条件下，确定出合理的刀具切削速度、背吃刀量和进给量。选择合理的切削用量的要求和步骤是：背吃刀量的选择应当尽可能的大，这样就可以减少切削的次数，缩短工时的要求。然后就需要根据机床的硬件措施，比如机构强度的大小，夹具的尺寸大小，刀杆的刚度要求等（粗加工），已加工完成的表面，其表面的粗糙度是否满足要求（精加工时），可以将进给量选择大一些，也可以缩短工时，在需要计算切削速度的时候，我们可以通过查表来获得公式，进行计算或者经验丰富的工人师傅可以凭借经验去使用切削速度。不过需要注意的是，在加工不同的零件的时候，我们对与切削用量的选取是不同的，它的侧重点也是不一样的。切削用量的选用原则是：粗加工的时候，保证金属切削效率高是重中之重，当然也需要保证刀具的耐用度，所以我们才需要选用切削用量必须大，然后接下来就是背吃刀量也要很大，根据刀具的耐用度选用合适的切削速度才应该放在最后一步来考虑。在进行粗加工的时候，应当保证在机床、刀具、夹具、刀杆等的刚度强度允许的情况下，将粗加工需要加工的余量应当一次性切除到，如果一次切除不掉的话，可以分几次进行切除，其中应当按照先多后少的原则进行切除。如果机床、刀具的刚度性能较好，可14以选择大的背吃刀量，反之，可以选用较小的背吃刀量。在精加工过程中，选择合适的切削用量主要保证的是零件的质量，而且在保证零件质量的情况下，可以想办法将工作效率给提升上去。在精加工的过程中，要确定其的背吃刀量需要进行查表来得出，根据零件的要求，看不同的表面粗糙度来选取合适的进给量，如果选用较小的进给量，则表面粗糙度的要求较小，但是我们也不能选取过小的进给量，过小的进给量容易使表面变得粗糙。如果想要在精加工的过程中获得较大的切削速度，我们必须处在刀具耐用，刚度，强度的前提下来选取。工序一：以69外圆为粗基准粗车、半精车、精车毛坯端面A，端面内的凹槽B加工条件工件材料：40cr机床：CA6140卧式车床夹具：三爪卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀确定背吃刀量ap：根据毛坯尺寸，粗车进行一次走刀，取ap=1mm查机械加工工艺手册表15-10，f=0.60.7mm/r，取f=0.6mm/r表15-13切削速度的计算公式为：160vtvmxyCVKTapfvmtvkK因为apf，取刀具的主偏角Kr=45，Kr=0查机械加工工艺手册表15-13，Cv=242，Xv=0.15，m=0.2，Yv=0.35，t=3600，Kmv=0.637/b，Kkv=1.0，Ktv=0.65查机械制造工程学表1-2，b=0.6Gpa所以，=1.46m/s=87.8m/min0.80.2.150.35467.05.163CV15确定机床主轴转速（r/min）1045.2csvnd半精车分一次走刀。取ap=0.6mm=1.59m/s=95.4m/min0.80.2.150.3567.05.1636CV440.3（r/min）1csvnd精车走一次刀。取ap=0.3mm0.80.2.150.35467.05.176/105./min63CVs487.4（r/min）1csvnd工时计算粗车：=9s6010.45.2LTfn半精车：=8.3s0.638f精车：=7.5s5.47.LTfn工序一加工后的毛坯图如图：16图8.1工序二：粗车，半精车，精车外圆C至65mm。加工条件工件材料：40cr机床：CA6140卧式车床夹具：三爪卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀粗车，半精车，精车双边余量为3mm，0.6mm0.4mm，ap为单边余量，ap=1.5mm，0.3mm，0.2mm在粗车40cr尺寸为BH=20mm30mm，ap3mm。查机械加工工艺手册表9-12，工件直径为65mm时，f=0.60.7mm/r，选择f=0.6mm/r切削速度计算公式；apf，取刀具的主偏角Kr=45，Kr=0160vtvmxyCVKTapf查机械加工工艺手册表9-1717，Cv=242，Xv=0.15，m=0.2，Yv=0.35，t=3600，Kmv=0.637/b，Kkv=1.0，Ktv=0.65粗车：=1.32m/s=79.2m/min0.80.2.150.35467.05.163CV388（r/min）1csvnd半精车：=1.58m/s=94.8m/min0.80.2.150.35467.05.163CV464.5（r/min）1csvnd精车：=1.62m/s=97.2m/min0.80.2.150.35467.05.163CV476.2（r/min）1csvnd工时的计算粗车：=2.58s601.279.6LTfn半精车：=2.15s601.4.5fn精车：=2.1s601.476.2LTfn18粗车，半精车，精车端面D加工条件工件材料：40cr机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀确定背吃刀量ap：ap=1mm，0.6mm，0.4mm，粗车分为两次走刀，半精车进行两次走刀，精车分为两次走刀。查机械加工工艺手册表15-13，Cv=242，Xv=0.15，m=0.2，Yv=0.35，t=3600，Kmv=0.637/b，Kkv=1.0，Ktv=0.65查机械制造工程学表1-2，b=0.6Gpa160vtvmxyCVTapf粗车：=1.46m/s=87.8m/min0.80.2.150.35467.5.163CV（r/min）179.6csvnd半精车：=1.59m/s=95.4m/min0.80.2.150.35467.05.1636CV303.8（r/min）1csvnd精车：=1.69m/s=101.4m/min0.80.2.150.35467.05.163CV322.9（r/min）1csvnd19工时计算粗车：=3.93s601.279.6LTfn半精车：=3.62s601.3.8fn精车：=3.4s601.32.9LTfn工序二加工后的毛坯图：图8.2工序三：钻32的孔加工条件工件材料：40cr20机床：摇臂钻床夹具：虎钳刀具：高速钢钻头查机械加工工艺手册表15-33,选择进给量f=0.3mm/r；016zvcmyCdVKTfvKcdvsKmvtn查机械加工工艺手册表15-35,15-16；Cv=11.1，Zv=0.4，Yv=0.5，m=0.2，Kcv=0.85，Kdv=1.0，Ksv=0.8，Ktv=1.0，Knv=1.00.96371Kmv计算得Vc=0.46m/s=27.6m/min274.7r/min10csvnd工时计算6029LTsfn工序三加工后的毛坯图：21图8.3工序四：粗镗、半精镗36的孔加工条件工件材料：40cr机床：卧式镗床夹具：三爪卡盘刀具：镗刀查机械加工工艺手册表14-1，选择进给量f=0.2mm/r；=0.680.15.0.568362cVKvgfcKpKgv=0.8Kgfc=1.03Kgpc=0.82粗镗时：=1.65m/s=99m/min0.15.0.568362cV22875r/min10csvnd半精镗时：=1.73m/s=103.8m/min0.15.0.568362cV918r/mincsvnd工时计算：粗镗：=11.3s60LTfn半精镗：=10.8sf工序四加工后的毛坯图：图8.4工序五：粗插、半精插键槽23加工条件工件材料：40cr机床：插齿机夹具：三爪卡盘刀具：插刀查机械加工工艺手册表14-12得0.3.09.6245cvKvgfcKp粗插键槽时ap=2.6mm，m=5，cv=270，yv=0.33，xv=0，mv=0.33，T=480=28.7m/min0.3.027.69485cv半精插键槽时ap=0.7mm，m=5，cv=90，yv=0.5，xv=0，mv=0.3，T=240=14m/min0.3.09.6245cv工时计算粗插键槽时：=4.3s130t半精插键槽时：=1.75s74t工序五加工后的毛坯图：24图8.5工序六：粗切、半精切齿形面，粗车、半精车凹槽F，倒角145，粗车、半精车凹槽G，倒角145加工条件工件材料：40cr机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀粗切齿形面：ap=1.5mm160vtvmxyCVKTaf=1.47m/s=88.2m/min0.80.2.150.35467.05.13C25312r/min10csvnd半精车齿形面ap=0.5mm=1.73m/s=103.8m/min0.80.2.150.35467.05.163CV367.3r/min1csvnd工时计算：粗车：=15.4s60LTfn半精车：=13.1sf粗车凹槽F：ap=1.2mm=1.42m/s=85.2m/min0.80.2.150.35467.05.163CV521.8r/min1csvnd半精车凹槽F：ap=0.5mm=1.73m/s=103.8m/min0.80.2.150.35467.05.163CV635.7r/min1csvnd工时计算：粗车凹槽F：=10s60LTfn26半精车凹槽F：=8.2s60LTfn粗车凹槽G：ap=1mm=1.56m/s=93.6m/min0.80.2.150.35467.05.163CV828r/min1csvnd半精车凹槽G：ap=0.5mm=1.73m/s=103.8m/min0.80.2.150.35467.05.163CV918r/min1csvnd工时计算：粗车凹槽G：=4.34s60LTfn半精车凹槽G：=4sf工序六加工后的毛坯图：27图8.6工序七：铣出伞齿轮的齿形加工条件工件材料：40cr机床：卧式铣床夹具：特质夹具刀具：4号盘形齿轮铣刀查机械加工工艺手册表14-12得vcyxmkTf粗铣齿轮：m=,4，Cv=281，yv=0.5，xv=0，mv=0.33，T=480=32.63m/min0.30.5281.6944cv精铣齿轮：m=,4，Cv=152，yv=0.4，xv=-0.4，mv=0.3，T=480=35.14m/min0.3.40.1526986cv工序七加工后的毛坯图：28图8.72910特殊夹具设计10.1夹具问题的提出我们在加工齿形的时候，需要在铣床上面铣出齿轮，但是铣床的夹具当中并没有这种夹具的模型，我们也为了提高本步骤劳动的生产率，保证加工后齿轮的加工质量，降低劳动力的消耗，降低强度，我们需要设计一种专用夹具，来保证加工的正常进行。我们经过考虑以后，决定设计第七工序齿轮在铣床上的专用夹具。本夹具将会用于卧式铣床，刀具为盘形齿轮铣刀。因为第七步的时候已经是属于最后一步，前面的工序已经将毛坯都加工完成，可以直接铣齿，只要铣齿完成就可以完成本毕业设计。这种夹具主要是用于加工这种特定的齿轮，零件图对于工艺的要求不高，所以，在这道工序加工时。我们应当主要考虑怎样提高劳动的生产效率，降低劳动成本。10.2加工过程中定位基准的选择通过观察零件图可以发现，我们可以将端面A和齿轮内孔H作为加工基准。我们在夹具设计的时候，需采用心轴和内孔想配合的原则定位，当中的夹紧装置可以采取螺旋手动装夹。轮坯内孔H安装在特质夹具上；夹具装夹分度头上；调整分度头仰角和伞齿轮齿根线与中心线的夹角角度一致；轮坯找正铣刀对中心，这样的话，就可以完成对伞齿轮的完全定位。10.3对夹具的设计这种夹具的设计主要是为了固定住毛坯，将毛坯夹紧后再装夹在三爪卡盘上面，这样就可以进行铣齿，每铣过一个齿以后，松开夹具，转过14.4之后，继续装夹，重复上一步骤即可。已知毛坯的大端与小端之间的距离为39mm，为了适应这一高度，我们可以设计30夹具时候将此间距离设置为可活动版块，之间用较长的螺栓螺母来进行紧固，便于适应不同条件。紧固大端与小端需要使他们在加工的时候活动范围尽可能的小，所以需采用圆盘式的盖板，这样接触面积比较大些，占用的空间小，使用的材料少。比较符合经济适度原则。在铣齿的时候，因为盖板需要覆盖，我们可以将盖板切除一块，以此调节，可以使得盘形铣刀加工时，不会碰撞到盖板。毛坯加工时需要进行定位，此时的毛坯已经加工出了内孔，内孔内存在键槽，所以就需要设计一个轴类零件，该零件上面有键，可以插入该孔内，为过渡配合。防止插入后活动，造成误差。10.4定位误差的分析在第七步的工序中可以采用36与心轴的配合定位，就会存在一定的定位误差。这类型误差属于基准不重合的误差。d=w=D+d=0.05（0.16/3）10.5夹紧力计算查机械制造工艺学，螺旋夹紧机构夹紧力的计算公式：012tantaQLwdrQ外力；螺纹螺升角；L外力臂长；2螺纹处摩擦角；d0螺纹中径；r端面和工件当量摩擦的半径;W夹紧力；1端面和工件间的摩擦角；取Q=200N；L=39mm；d0=52.85；2.5arctnarct3.8142pd查机械制造工艺学表3-7，取2=950；1=4查机床夹具设计表3-6，其中D=105.7mm，D0=65mm；30Dr31代入数据可得，W=548N10.6夹具操作的说明就和前面说的那样，在我们设计夹具的时候，主要是考虑可操作性和设计的简易性，其次应该提高劳动效率，扩大劳动生产率。所以设计三个螺栓螺母基本可以保证装置的稳定性。因为这个夹具是加工的齿轮较小，所以不适合使用机动夹紧，使用手动夹紧比较合适，适于操作和方便，夹具的轴上面有定位键，这个键可以让齿轮加工的过程中保持正确的位置，方便铣加工。设计夹具的三视图如下。图9.1323311工艺卡片产品型号及规格图号名称工艺文件编号共7页太原工业学院机械加工工序卡伞齿轮第1页材料牌号及名称毛坯外型尺寸40cr108.642零件毛重零件净重硬度1.06kg设备型号设备名称CA6140卧式车床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时定额每合件数24.8s1技术等级冷却液切削液刃具量检具切削用量工序号工步号工序及工步内容代号名称代号名称切削速度（米/分）切削深度（毫米）进给量（毫米/转）转速（转/分）34101粗车端面A，对端面A的凹槽B加工YT5硬质合金车刀游标卡尺45.610.654002半精车端面A，对端面A的凹槽B加工YT5硬质合金车刀游标卡尺400.60.24503精车端面A，对端面A的凹槽B加工YT5硬质合金车刀游标卡尺350.30.1480编制校对会签复制修改标记处数文件号签字日期修改标记处数文件号签字日期35产品型号及规格图号名称工艺文件编号共7页太原工业学院机械加工工序卡伞齿轮第2页材料牌号及名称毛坯外型尺寸40cr108.642零件毛重零件净重硬度1.06kg设备型号设备名称CA6140卧式车床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时定额每合件数17.8s技术等级冷却液切削液刃具量检具切削用量工序号工步号工序及工步内容代号名称代号名称切削速度（米/分）切削深度（毫米）进给量（毫米/转）转速（转/分）36204粗车外圆CYT5硬质合金车刀游标卡尺45.61.50.654005半精车外圆CYT5硬质合金车刀游标卡尺400.30.24506精车外圆CYT5硬质合金车刀游标卡尺350.20.14807粗车端面DYT5硬质合金车刀游标卡尺45.610.654008半精车端面DYT5硬质合金车刀游标卡尺400.60.24509精车端面DYT5硬质合金车刀游标卡尺350.40.1480编制校对会签复制日期修改标记处数文件号签字日期修改标记处数文件号签字日期37产品型号及规格图号名称工艺文件编号共7页太原工业学院机械加工工序卡伞齿轮第3页材料牌号及名称毛坯外型尺寸40cr108.642零件毛重零件净重硬度1.06kg设备型号设备名称摇臂钻床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时定额每合件数29s技术等级冷却液乳化液工序号工步号工序及工步内容刃具量检具切削用量38代号名称代号名称切削速度（米/分）切削深度（毫米）转速（转/分）3010钻32的孔钻头游标卡尺0.140480日期编制校对会签复制日期修改标记处数文件号签字日期修改标记处数文件号签字日期39产品型号及规格图号名称工艺文件编号共7页太原工业学院机械加工工序卡伞齿轮第4页材料牌号及名称毛坯外型尺寸Cr40108.642零件毛重零件净重硬度1.06kg设备型号设备名称TK611B卧式镗床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时定额每合件数22s技术等级冷却液乳化液40刃具量检具切削用量工序号工步号工序及工步内容代号名称代号名称进给量（毫米/转）切削深度（毫米）转速（转/分）4011粗镗内径粗镗2刃镗刀游标卡尺0.21.512半精镗内径精镗单刃镗刀游标卡尺0.10.5日期编制校对会签复制日期修改标记处数文件号签字日期修改标记处数文件号签字日期41产品型号及规格图号名称工艺文件编号共7页太原工业学院机械加工工序卡伞齿轮第5页材料牌号及名称毛坯外型尺寸Cr40108.642零件毛重零件净重硬度1.06kg设备型号设备名称插床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时定额每合件数6s技术等级冷却液42刃具量检具切削用量工序号工步号工序及工步内容代号名称代号名称进给量（毫米/次）切削深度（毫米）往返（次/分）501粗插键槽硬质合金刀游标卡尺0.022.63014半精插键槽硬质合金刀游标卡尺0.010.740日期编制校对会签复制日期修改标记处数文件号签字日期修改标记处数文件号签字日期43产品型号及规格图号名称工艺文件编号共7页太原工业学院机械加工工序卡伞齿轮第6页材料牌号及名称毛坯外型尺寸Cr40108.642零件毛重零件净重硬度1.06kg设备型号设备名称卧式车床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时定额每合件数55s技术等级冷却液44乳化液刃具量检具切削用量工序号工步号工序及工步内容代号名称代号名称进给量（毫米/次）切削深度（毫米）进给量（毫米/转）转速（转/分）6015粗切齿形面YT5硬质合金车刀游标卡尺1.50.6516半精切齿形面YT5硬质合金车刀游标卡尺0.50.217粗车凹槽FYT5硬质合金车刀游标卡尺1.20.6518半精车凹槽FYT5硬质合金车刀游标卡尺0.50.219粗车凹槽GYT5硬质合金车刀游标卡尺10.6520半精车凹槽GYT5硬质合金车刀游标卡尺0.50.245日期编制校对会签复制日期修改标记处数文件号签字日期修改标记处数文件号签字日期产品型号及规格图号名称工艺文件编号共7页太原工业学院机械加工工序卡伞齿轮第7页材料牌号及名称