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1723 差速器 外壳 机械 加工 工艺 工装 设计

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毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：差速器主外壳机械加工工艺工装设计II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 已知某差速器主外壳零件图，要求：1编制其批量生产的机械加工工艺规程：对零件图进行工艺分析，绘制二维及三维零件图（在UG NX 和AUTOCAD上），编制机械加工工艺过程卡片、机床加工工序卡2设计镗孔夹具：绘制二维及三维装配图。III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：1. 搜集有关资料，熟悉零件结构及功用，撰写开题报告 第1周2. 相关外文文献资料的阅读与翻译（6000字符以上） 第2周3. 零件工艺路线设计 第3周第5周4. 机床加工工序设计 第6周第9周5. 镗孔夹具设计 第10周第13周 4周6. 撰写毕业论文 第14周第16周7. 答辩准备及毕业答辩 第17周 、主 要参考资料：1 王先逵. 机械制造工艺学.北京:机械工业出版社，20082 于骏一. 典型零件制造工艺.北京:机械工业出版社，19893 王凡. 实用机械制造工艺设计手册.北京:机械工业出版社，20084王启平. 机床夹具设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19965 张进生，房晓东主编. 机械工程专业课程设计指导.北京:机械工业出版社，20046 Yiming (Kevin) Rong. Samuel H. Huang, Zhikun Hou. Advanced Computer-aided Fixture Design.Elsevier Academic Press, 20057 曹岩，白瑀主编 机床夹具手册与三维图库 UGNX版.北京：化学工业出版社,2010 航空与机械工程系 机械设计制造及其自动化 专业 0781052 班学生（签名）： 填写日期： 2011 年 03 月 1 日指导教师（签名）： 助理指导教师(并指出所负责的部分)：机械设计制造及其自动化 系 主任（签名）： 附注:任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页。南航航空大学科技学院学士学位论文目录1.零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析22. 工艺规程设计32.1 毛坯的制造形式32.2 基准面的选择32.2.1 粗基准的选择42.2.2 精基准的选择42.3 制订工艺路线42.3.1. 工艺线路方案一42.3.2 工艺路线方案二52.3.3. 工艺方案的比较与分析52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.4.1 外圆表面62.4.2 内圆表面82.4.3 端面102.4.4 凸台孔系103. 夹具设计113.1 问题的提出113.2.1定位基准的选择11结 论13参考文献14附录：16 序言制造业是国民经济的支柱产业，是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现。它不仅为现代工业社会提供物质基础，为信息与知识社会提供先进装备和技术平台，也是实现具有中国特色军事变革和国防安全的基础。当今世界正在发生的深刻变化，对制造业产生了深刻的影响，制造过程和制造工艺也有了新的内涵。传统制造业不断吸收机械、信息、材料等方面的最新成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程。21世纪的制造业呈现出高技术化、信息化、绿色化、极端化、服务增值等特点和趋势。 1.零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是 差速器壳（见附图1）。差速器是驱动轿的主件。差速器的作用就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速11旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。普通差速器由行星齿轮、差速器壳（行星轮架）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动差速器壳带动行星轮轴，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。1.2 零件的工艺分析差速器壳的零件可以分四组加工表面，图中规定了一系列技术要求：现分叙如下：1.零件上各段外圆表面：150-0.04 公差等级 IT17，粗糙度Ra 1.6。2.内圆孔表面：52+0.03 公差等级IT7，粗糙度Ra 1.6。32-0.027 公差等级IT7，粗糙度Ra 1.6。58+0.0046 公差等级IT13 ，粗糙度Ra 1.6。54+0.03 公差等级IT7，粗糙度Ra 1.6。3.端面：66端面， 粗糙度Ra 12.5。74端面， 粗糙度Ra6.3法兰盘底面，粗糙度Ra3.2他们之间的要求：1.基准A为孔58H8，基准B为孔66H7。2.74端面对A基准的垂直度0.02，精度等级：6级3.52孔对A基准的垂直度为0.05，精度等级：7级。4.32孔与66孔之间的同轴度要求为0.02，精度等级： 7级。5.156外圆与58两孔的同轴度为0.030，精度等级：7级。 6.54孔与58孔之间的同轴度0.025，精度等级：8级。7.156端面对A基准的垂直度为0.04，精度等级：6级。8.6个10的孔对A的位置度为0.15，精度等级：8级。由上分析可知，对于这几组加工表面，可以先加工好端面，内外圆表面可以用加工好的端面为基准先加工其中一组，然后借助专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2. 工艺规程设计2.1 毛坯的制造形式零件材料为QT420-10，球墨铸铁中的石墨呈球状，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，起综合性能接近钢，其铸性能好，成本低廉，生产方便，工业中广泛应用。属于大批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用砂型机械造型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2 基准面的选择基面的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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1 粗基准的选择按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准，若工件必须保证不加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，如壁厚均匀，先取不加工表面做粗基准）可以取铸件的大端作粗基准加工小端面，再以小端面为基准加工大端面，也可以取铸件的两个凸台作为粗基准。2.2.2 精基准的选择按照有关的精基准选择原则（互为基准原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，外圆和内圆两组加工表面相互之间有一定的精度要求，内圆粗加工时可以先选择加工好的端面作为加工基准，再以粗加工好的内圆表面为基准粗加工外圆表面，然后以粗加工好外圆表面为基准精加工内圆，最后再以基准精加工好的内圆精加工外圆。可以用夹具以大端面为基准铣出两侧平面，再用专用夹具以端面和平面为基准加工孔。2.3 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.1. 工艺线路方案一工序5 铸造。工序10 热处理：正火。工序15 粗、半精车74端面。工序20 粗、精车58、52内孔工序25 粗、半精车66端面、倒角。工序30 车56螺纹孔。工序35 粗、半精镗52、47、32、18孔，精镗52、32内孔工序40 车法兰盘底面、156端面及148内孔。工序45 铣两凸台上平面工序50 钻10、攻M141.5螺纹孔及M8螺纹孔。工序55 攻法兰盘上6个M10螺纹孔。工序60 去毛刺，检查。2.3.2 工艺路线方案二工序5 铸造。工序10 热处理：退火。工序15 粗车74、66端面，倒角工序20 钻10孔工序25 粗镗18、32、47、52孔工序30 粗车法兰盘底面工序35 加工法兰盘底面6个M10的螺纹通孔 工序40 车56螺纹孔工序45 粗镗54、58、66、148孔工序50 半精车74、66端面，工序55 半精镗18、32、47、52孔工序60 半精车法兰盘底面工序65 半精镗54、58、66、148孔工序70 精镗32、47、52孔工序75 铣凸台平面工序80 钻孔，丝锥加工M141.5内螺纹孔工序85 精镗54、58、66工序90 钻23孔深0.5、钻15孔深2,钻12孔，攻14深15内螺纹丝。工序95 钻10孔深3、攻M8深15内螺纹丝工序100 去毛刺、检查2.3.3. 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一在车床上先加工小端面，再以小端面定位加工大端面，方案二是在车床上车出大端面，直接粗镗内孔，然后以孔和大端面定位，加工其它部分。两相比较起来可以看出，方案二的装夹次数要少于前者，精度更高，对工人的技术水平要求低一些。在大批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。 因此，最后的加工工艺路线确定如下：工序5 铸造。工序10 热处理：退火。工序15 粗车74、66端面，倒角工序20 钻10孔工序25 粗镗18、32、47、52孔工序30 粗车法兰盘底面工序35 加工法兰盘底面6个M10的螺纹通孔 工序40 车56螺纹孔工序45 粗镗54、58、66、148孔工序50 半精车74、66端面，工序55 半精镗18、32、47、52孔工序60 半精车法兰盘底面工序65 半精镗54、58、66、148孔工序70 精镗32、47、52孔工序75 铣凸台平面工序80 钻孔，丝锥加工M141.5内螺纹孔工序85 精镗54、58、66工序90 钻23孔深0.5、钻15孔深2,钻12孔，攻14深15内螺纹丝。工序95 钻10孔深3、攻M8深15内螺纹丝工序100 去毛刺、检查2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定差速器壳零件材料为QT420-10，硬度为156197HBS，毛坯质量约为2.4kg，生产类型为中批生产，采用砂型机械造型铸造。查机械制造工艺设计简明手册表2.2-5，毛坯铸造精度等级取9G。根据上述材料及加工工艺，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：2.4.1 外圆表面(1) 50mm 查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量2.5mm，尺寸公差为2，所以其外圆毛坯名义直径为551mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定50外圆的加工余量和工序间余量分布见下图：图1-1毛坯余量分布图由图可知：毛坯名义直径：502.5255 mm毛坯最大直径：552/2=55 mm毛坯最小直径：55-2/2=53 mm粗车后最大直径：55-3.5=51.5 mm粗车后最小直径：51.5-0.39=51.11 mm半精车后最大直径：51.5-1.2=50.3 mm半精车后最小直径：50.3-0.062=50.238 mm精车后尺寸为零件尺寸，即50 mm将上刚上叙计算的工序间尺寸及公差整理成表1.1。表1.1 加工余量计算表工序名称工序余量（mm）工序基本尺寸(mm)工序尺寸及公差(mm)精车外圆0.35050半精车外圆1.250+0.3=50.350.3粗车外圆3.550.3+1.2=51.551.5毛坯50+5=55551(2) 156mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量为4mm，尺寸公差为2.8，所以其外圆毛坯名义直径为1641.4mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.32至2.35，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：1641.4mm车：156mm 2Z=8mm2.4.2 内圆表面(1) 52mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5，所以其孔毛坯名义直径为1241.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：471mm粗镗：51.5mm 2Z=4.5mm半精镗：51.9mm 2Z=0.4mm精镗：52+0.03 0mm 2Z=0.1mm(2) 47mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量2.5mm，尺寸公差为2mm，所以其孔毛坯名义直径为451mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：421mm粗镗：46.5mm 2Z=4.5mm半精镗：47mm 2Z=0.5mm(3) 32mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5mm，所以其孔毛坯名义直径为271.mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：271mm粗镗：31.5mm 2Z=4.5mm半精镗：31.9mm 2Z=0.4mm精镗：32+0.027 0mm 2Z=0.1mm(4) 18mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5，所以其孔毛坯名义直径为180.85mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：151mm粗镗：17.5mm 2Z=2.5mm半精镗：18+0.02 0mm 2Z=0.5mm(5) 58mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5，所以其孔毛坯名义直径为531mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：531mm粗镗：57.5mm 2Z=4.5mm半精镗：57.9mm 2Z=0.4mm精镗：58+0.046 0mm 2Z=0.1mm(6) 54mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5，所以其孔毛坯名义直径为491mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：491mm粗镗：53.5mm 2Z=4.5mm半精镗：53.9mm 2Z=0.4mm精镗：54+0.03 0mm 2Z=0.1mm(7) 62mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5，所以其孔毛坯名义直径为571mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：571mm粗镗：61.5mm 2Z=4.5mm半精镗：62+0.05 0mm 2Z=0.5mm(8) 148mm查机械制造工艺设计简明手册表2.21至2.24，加工余量3mm，尺寸公差为2.5，所以其孔毛坯名义直径为1421.25mm。参照机械制造工艺设计简明手册2.38至2.312，确定各工序尺寸及余量为：毛坯：1421mm粗镗：147.5mm 2Z=5.5mm半精镗：148mm 2Z=0.5mm2.4.3 端面(1) 74前端面毛坯： 154.8mm粗车：152.5mm Z=2.3mm半精车151.2 Z=1.3mm(2) 66端面车前：117mm粗车：114mm Z=2.3mm半精车113-0.25 0 Z=1.2mm(3) 148端面车前：152.5mm粗车：150mm Z=2.5mm半精车148.3 mm Z=1.7mm2.4.4 凸台孔系(1) 凸台上平面铣前：距中心线89铣后：距中心线88， Z=1mm(2) M8螺纹孔钻：6 2Z=6mm扩钻：7 2Z=1mm攻丝：M8 (3) M1415螺纹孔钻：10孔 2Z=10mm扩钻：12 2Z=2mm攻丝：M14(4) 310 孔 一次钻好即可。2.5确定切削用量2.5.1 计算切削用量车74端面 1）切削深度：余量Z=3mm，分两次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313，车刀刀杆尺寸：2525mm，f=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度： 查工艺师手册表27-12，其速度计算公式为V=k （m/min） 2.1式中T=60min,C=158,x=0.15,y=0.40,m=0.2查工艺师手册表27-17,修正系数取k=0.85, k=0.6, k=1.2, k=0.89, k=1.0, k=0.850.61.20.891.0=0.54V=33.4（m/min）4）确定主轴转速：n=51.4（r/min）按照机床说明书，取n=50r/min所以实际切削速度： V= n= =32.67 (m/min)5）检验机床功率：主切削力 查工艺师手册 表2-14F=Cafvk2.2式中C=900 ,x=1.0 , y=0.85 , n=0, k=0.89 , k=1.0 主偏角k=90 , k=0.89代入公式得 F=1629 (N)切削时消耗功率：P=0.87（KW）CA6140机床电机功率为7.5KW, 所以机床功率足够。6）检验机床进给系统强度：已知主切削力为径向切削力F参考工艺师手册F=Cafvk2.3其中C=530, x=0.90, y=0.75, n=0查表2716机械工艺师手册k=0.89,代入得：F=5301.51.0210.89=881(N)轴向切削力（走刀力）：查表2-17机械工艺师手册F=Cafvk2.4其中 C=450, x=1.0, y=0.4 , n=0 , k=0.89轴向切削力：F=4501.51.0210.89 =801(N)取机床导轨与床鞍摩擦系数u=0.1,则切削力在纵向进给方向对机床的作用力： F= F+u（F+ F） =1049(N)查机床说明书，机床最大纵向力为3530N,故机床进给系统可以正常工作.7）切削工时:2.5其中：L=+2+3=45 (mm)代入得：T=1.96 (min)2.粗镗52孔1）切削深度：余量Z=2.7mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15f=0.150.4(mm/r),查机床说明书，现取f=0.41mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =46.6(m/min)4）确定主轴转速：n=119(r/min)按照机床说明书，取n=125r/min所以实际切削速度： V= n= 125 =48.7(m/min)5）检验机床功率：主切削力 查工艺师手册 表2-14F=Cafvk=1526(N)切削时消耗功率：P=1.24（KW）CA6140机床电机功率为7.5KW, 所以机床功率足够。6）检验机床进给系统强度：已知主切削力为径向切削力F参考工艺师手册F=Cafvk =5302.750.4110.89 =676(N)轴向切削力（走刀力）：查表2-17机械工艺师手册F=Cafvk =4502.750.4110.89 =763(N)取机床导轨与床鞍摩擦系数u=0.1,则切削力在纵向进给方向对机床的作用力：F= F+u（F+ F）=904(N)查机床说明书，机床最大纵向力为3530N,故机床进给系统可以正常工作。7）切削工时:刀具行程L=8+2+3=13 (mm) =0.26(min)3.粗镗47孔1）切削深度：余量Z=2.3mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.150.4mm/r,查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =40.1(m/min)4）确定主轴转速：n=284(r/min)按照机床说明书，取n=250r/min。所以实际切削速度： V= n=250=35.3(m/min)5）切削工时:刀具行程L=19+2+3=22 mm =0.29(min)4.粗镗148孔1）切削深度：余量Z=2.8mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.15.04mm/r,此处为非连续表面，查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k 2.9取T=60min,C=158,x=0.15,y=0.40,m=0.2查工艺师手册表27-17k=0.85, k=0.6, k=1.2, k=0.89, k=1.0,k=0.850.61.20.891.0=0.54V=52.1(m/min)4）确定主轴转速：n=143(r/min)按照机床说明书，取n=125r/min。所以实际切削速度： V= n=125=45.5(m/min)5）切削工时:刀具行程L=50+3+3=56 (mm) =1.49(min)5.粗镗58孔1）切削深度：余量Z=1.5，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.150.4mm/r,查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =54.8(m/min)4）确定主轴转速：n=212(r/min)按照机床说明书，取n=200r/min。所以实际切削速度： V= n=200=51.5 (m/min)5）切削工时:刀具行程L=+2+3=21 (mm) =0.35 (min)6.半精镗54孔1）切削深度：余量Z=0.5mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，f=0.150.4mm/r,查机床说明书，现取f=0.3mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =60.6(m/min)4）确定主轴转速：n=245(r/min)按照机床说明书，取n=250r/min。所以实际切削速度： V= n=250=61.4(m/min)5）切削工时:刀具行程L=+2+3=21 (mm) =0.028 (min)2.5.2 计算切削用量1车66端面1）切削深度：余量Z=4mm，分两次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =33.4(m/min)4）确定主轴转速：n=212 (r/min)按照机床说明书，取n=200 r/min所以实际切削速度： V= n=200 =31.4(m/min) 5）切削工时刀具行程L=+2+3=15 (mm) =2=0.146 (min)2.粗车法兰盘底面1）切削深度：余量Z=1.75mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =36.5(m/min)4）确定主轴转速：n=211 (r/min)按照机床说明书，取n=200 r/min所以实际切削速度： V= n=200 =31.4(m/min)5）切削工时刀具行程L=20+3=23 (mm) =0.112 (min)3.粗车法兰盘阶梯面1）切削深度：余量Z=2mm，可一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，现取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =33.4(m/min)4）确定主轴转速：n=171 (r/min)按照机床说明书，取n=160 r/min所以实际切削速度： V= n=160 =31.1(m/min)5）切削工时刀具行程L=+2+3=15 (mm) =0.073 (min)4.半精车法兰盘端面1）切削深度：余量Z=0.65mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.550.7(mm/r),查机床说明书，现取f=0.61mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =48.9(m/min)4）确定主轴转速：n=302 (r/min)按照机床说明书，取n=320 r/min所以实际切削速度： V= n=320 =51.7(m/min)5）切削工时刀具行程L=20+3=23 mm =0.117 (min)2.5.3 计算切削用量（1）.粗车156圆端面1）切削深度：余量Z=2.2mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表313车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.91.3(mm/r),查机床说明书，取f=1.02mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =33.1(m/min)4）确定主轴转速：n=65(r/min)按照机床说明书，取n=63 r/min所以实际切削速度： V= n=63 =31.6(m/min)5）切削工时刀具行程L=16+0+2=18 mm =0.28(min).半精车158圆端面1）切削深度：余量Z=0.65mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314车刀 刀杆尺寸：2525mmf=0.550.7(mm/r),查机床说明书，现取f=0.61mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12 V=k = =48.9(m/min) 4）确定主轴转速：n=101 (r/min)按照机床说明书，取n=100 r/min所以实际切削速度： V= n=100 =48.3(m/min)5）切削工时刀具行程L=16+0+2=18 mm =0.295(min) 2.5.4 计算切削用量.半精镗52孔1）切削深度：余量Z=0.2mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.08mm/r3）计算切削速度 查有关资料,V=150500 m/min,取V=200m/min4）确定主轴转速：n=489 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=489 (r/min)5）切削工时刀具行程L=其中：=8+2+3=13 mm =0.332 (min).半精镗58孔 1）切削深度：余量Z=0.25mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，现取f=0.08mm/r3）计算切削速度 ，查有关资料：V=150500 m/min取V=200m/min4）确定主轴转速：n=521 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=521 r/min5）切削工时刀具行程L=51+2+3=56 mm =1.34(min).半精镗54孔 1）切削深度：余量Z=0.2mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.08mm/r3）计算切削速度,取V=200m/min。4）确定主轴转速：n=1170 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=1170 r/min5）切削工时刀具行程L=19+2+3=22 mm =0.235 (min).半精镗32孔 1）切削深度：余量Z=0.3mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，现取f=0.08mm/r3）计算切削速度 ，取V=200m/min4）确定主轴转速：n=1590 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=1590 r/min5）切削工时刀具行程L=39+2+3=42 mm =0.33 (min).精镗52孔1）切削深度：余量Z=0.05mm，一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.05mm/r3）计算切削速度，取V=200m/min4）确定主轴转速：n=489 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=489 r/min5）切削工时刀具行程L=8+2+3=13 mm =0.531 (min).精镗58孔 1）切削深度：余量Z=0.05mm，可以一次切除。2）进给量：查有关资料f=0.010.14(mm/r), 进给无级变速，取f=0.05mm/r3）计算切削速度 查有关资料V=150500 m/min取V=200m/min4）确定主轴转速：n=1170 (r/min)T740K金刚镗床为无级变速，取n=1170 r/min5）切削工时刀具行程L=19+2+3=22 mm =0.376(min)3. 夹具设计3.1 问题的提出本夹具是用来镗差速器壳中孔。这是机加工的最重要一道工序，孔加工精度要求高，对58孔的垂直度要求0.05mm。因为加工装夹比较费时，零件为大批量生产，为提高劳动生产率，降低劳动强度，须设计专用夹具。3.2.1定位基准的选择由零件图可以知道，58与52孔垂直度要求0.05mm，孔的加工精度要求高。方案：以基准选74端面和内控表面及62端面作为定位基面。镗模套设计为滚动镗模，一次装夹不用再拆装就可以全部镗好。以基面和62端面固定零件，用螺杆把零件压在盖模板与夹具体之间，导模套用三个螺栓固定在夹具体上的防止转动。为保证螺栓杆的中心线能够与58孔的中心线重合，设计一个圆环形定位块起内孔与螺栓杆配合，外圆与58孔配合，用螺栓将其固定在家具底座上，从而起到定位作用。 在对工件进行加工时，工件还会有饶螺栓杆转动的一个趋势。所以还需要定位，使其不能转动。所以设计一个定位销，通过零件上的三个小孔与夹具底座连接。起到定位作用，使零件不能饶螺栓杆转动。3.2.4. 工件的加工精度分析(1) 定位误差工件的定位孔为130H7 , 圆柱内表面为58 , 在尺寸水平方向的位移误差为=X=(0.046+0.039)mm=0.085 mm工件的定位基准和工序基准重合，因此=0因此尺寸40的定位误差为=+=0.085mm(2) 对刀误差镗模导向孔的尺寸为50F7（）50F(-0.030 -0.036)对刀误差为：=（0.034+0.030）mm=0.064 mm在尺寸水平方向的对刀误差为：= =0.064 mm(3) 安置误差 =0经计算，该夹具有一定的精度储备，能够满足尺寸加工要求结 论在本次毕业设计中，我们将设计主要分为两大部分进行：工艺编制部分和夹具设计部分。在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。 在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件的夹紧，在对工件夹紧的选择上，然后计算铣削力以及夹紧工件需要的夹紧力，这也是该设计中的重点和难点。 通过这次毕业设计，使我对大学四年所学的知识有了一次全面的综合运用，也学到了许多上课时没涉及到的知识，尤其在利用手册等方面，对今后毕业出去工作都有很大的帮助。另外，在这次设计当中，指导老师陈广凌老师，张彦博老师在大多数时间牺牲自己的宝贵休息时间，对我们进行细心的指导，我对他们表示衷心的感谢！老师，您辛苦了！在这次毕业设计中，我基本完成了毕业设计的任务，达到了毕业设计的目的，但是，我知道自己的设计还有许多不足甚至错误，希望老师们能够谅解，谢谢！ 参考文献1 王先逵. 机械制造工艺学.北京:机械工业出版社，20082 于骏一. 典型零件制造工艺.北京:机械工业出版社，19893 王凡. 实用机械制造工艺设计手册.北京:机械工业出版社，20084王启平. 机床夹具设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19965 张进生，房晓东主编. 机械工程专业课程设计指导.北京:机械工业出版社，20046 Yiming (Kevin) Rong. Samuel H. Huang, Zhikun Hou. Advanced Computer-aided Fixture Design. Elsevier Academic Press, 20057 曹岩，白瑀主编 机床夹具手册与三维图库 UGNX版.北京：化学工业出版社,2010致 谢毕业设计是对大学四年所学知识与能力的综合应用和检测，是每一个合格的大学生的必经过程，也是一个重要的实践性教学环节。本次毕业设计，不仅培养了我们正确的设计思想；也同时让我们掌握了工程设计的一般程序和方法，以及锻炼了我们综合运用知识能力。在本次设计过程中，我们大量阅读了各种技术资料及设计手册，认真探讨了机械领域内的各种基本问题。因此，本次设计不仅加强了对自己所学专业课程的理解和认识，而且也对自己的知识面进行了拓宽。此外，本次设计在绘图的过程中，使用了AUTOCAD绘图软件，这些都不同程度地使我们学到了更多的知识，进一步提高了我们绘图识图的能力。在本次毕业设计中，我得到王细洋老师的耐心指导，细心教诲，并在设计过程中及时的给我解答疑难，让我在本次课程设计中得到了自己能力上的长进和知识上的飞跃，这对我的将来都会有深远的影响。并且，在设计过程中还有同学的热忱帮助，在此表示由衷的感谢！由于本人知识有限，实际经验更加不足，因此我的设计还存在着很多的不足之处，敬请老师指正！ 附录：30 毕业设计（论文）外文翻译题目 钛合金攻螺纹技术及丝锥改进专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 078105235学 生 姓 名 曾 威指 导 教 师 王细洋填 表 日 期 2011 年 3 月 12 日 钛合金攻螺纹技术及丝锥改进【摘要】钛合金是一种比重小、强度高、耐腐蚀和耐热等特性的金属结构材料。钛合金攻螺纹切削时刀具极易磨损，刀具寿命很短。通过对钛合金攻螺纹过程受力分析，将丝锥直槽变为螺旋槽，可以使切削热和切削力不至于过分集中于切削刃附近，改善散热条件，也可加强切削刃，减少崩损。【关键字】钛合金、攻螺纹、金属结构材料、热处理强化、丝锥直槽、螺旋槽钛合金是一种比重小、强度高、耐腐蚀和耐热等特性的金属结构材料。TA7属单相组织的型钛合金，不能热处理强化，通常在退火状态下使用，具有良好的热稳定性和热强性。TC4属双粗组织的型合金，有较高的力学性能和高温变形能力，良好的韧性和塑性，能进行各种热加工和热处理强化。钛合金在100150仍有很高的强度，被广泛应用于火箭发动机外壳、航空发动机气机盘、叶片、结构锻件等。1.钛合金攻螺纹切削过程特点钛合金是一种难切削材料，突出特点是刀具极易磨损，刀具寿命很短。主要体现在：（1）切削层变形小由于钛合金的塑性低和钛的化学活泼性高，在高的切削温度下化学亲和性很强，容易与大气中的氧、氮等元素化合，从而脆性降低，切削变形小。（2）切削温度高钛合金导热性很差，导热系数只相当于45钢的1/51/7切削热不容易传出，集中在切削区和切削刃附近较小范围内。（3）冷硬现象严重一是切削过程中产生的塑性变形，另一方面在高的切削温度下，钛很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮，冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且能加剧刀具磨损程度。（4）刀具容易磨损主要有机械磨损：毛坯余量和组织不均匀，硬皮与刀具表面接触发生强烈的机械摩擦，使刀具受到不均匀的负荷造成崩刃现象。此外切削过程中已加工表面较大的弹性恢复，也使刀具磨损。粘接磨损：钛合金对刀具材料的亲和性很强，在切削温度高和切削力大的条件下，很容易与刀具中的某些元素如C、Ti、Co等粘附在一起，随切屑的流出带走刀具材料中的质点。2钛合金攻螺纹过程受力分析及改善措施（1）切削层变化带来的丝锥受力不均匀丝锥攻螺纹过程属于半封闭式多刃薄切削过程，与车削螺纹相比较，切削条件恶劣。在工件底孔内切出的螺纹，是由丝锥切削刃瓣上的各切削牙逐层切削而成的。不难看出，丝锥或工件旋转一周后，每个切削牙都前进一个螺距，并分别从工件上切除一层金属。用机用丝锥攻螺纹时，随着丝锥切入孔中，切削层总面积逐渐增加。当切削锥全部进入孔中工作时，切削层总面积达到最大值。当丝锥再继续前进时，由于校准部不起切削作用，所以切削层总面积不再增加。对于钛合金来说，因切削层巨大的摩擦力和塑性变形给运动中的丝锥受力带来了波动。一个最有效的改变办法是将螺纹孔底孔直径增加到所允许的上限，最大程度地减小切削层厚度。（2）“陷切”造成的丝锥受力恶化攻螺纹时，作用在丝锥各切削刃上的切削力可分解为轴向力、径向力和切向力。切向力直接决定攻螺纹扭距的大小，其他两个分力则影响攻螺纹的切削过程。从图2中可以看出，开始攻螺纹时，丝锥依靠在工件上切出的JI螺纹侧面被引导前进。但因JI面太小，加之钛合金塑性变形，承受不了丝锥对工件的轴向力而产生接触变形，使丝锥的轴向前进量不足，各刃瓣滞后并在螺纹表面一侧切出阶台而造成“陷切”现象。攻螺纹继续进行时，在由KJ、GH、GF、CD等侧刃、顶刃切削时产生的轴向力合力Fa(-)和由JI、EF、AB等侧刃切削时产生的轴向力合力Fa(+)未趋平衡以前，“陷切”现象将继续发生。但随着丝锥与工件相接触的螺纹引导表面的增大，“陷切”量将逐渐减小；攻螺纹的“陷切”现象直接影响螺纹一侧面的正确成形，并使其表面粗糙度值高，严重时足以啃住丝锥，使之处于抱死状态。（3）攻螺纹过程中的摆动容易使丝锥单向嵌入工件基体中在丝锥正常工作的条件下，如前所述，由于同时工作的丝锥各切削牙切削宽度不等，使前面切削牙的切削面积大于后面切削牙的切削面积，所以，作用在丝锥各刃瓣上的径向力不等，也使径向力的合力不等于零（）。显然，在攻螺纹时，丝锥将偏向径向力小的一边，丝锥的轴线相对于孔的轴线将发生偏移，导致被加工的螺孔扩大同时也使丝锥紧贴在一边。当丝锥的切削锥长度较短，即导角较大时，各刃瓣上切削牙的切削宽度差别愈大，中径扩大的可能性越大，故丝锥的切削锥长度不宜太短。（4）攻螺纹扭矩的非稳定性攻螺纹的扭矩由三个部分组成，即切削扭矩、丝锥与已加工螺纹间的摩擦扭矩和由于切屑堵塞在容屑槽内产生的扭矩。在正常切削的条件下，攻螺纹扭矩主要是切削扭矩，后一种扭矩所占的比重一般很小，可忽略不计。丝锥在通孔中攻螺纹时扭矩的变化情况。随着丝锥切入底孔，进行切削的牙数增加，攻螺纹扭矩增大。当切削锥全部进入底孔时，扭矩达到最大值。当丝锥的切削锥从孔的另一端露出时，攻螺纹扭矩开始减小。显而易见，攻螺纹扭矩基本上与丝锥切削层总面积成正比，攻螺纹扭矩的变化规律与丝锥切削层总面积的变化规律大致相同。为了避免在扭矩最大值时用力过猛，必须掌握所施加扭矩大小及缓急程度。另外还可以通过以下途径来有效地减小攻螺纹扭矩：1、增大前角使攻螺纹扭矩减小，例如前角为时，假设扭矩为100%，那么当前角变为时，则扭矩就减小到70%，前角时扭矩仅达到原来的53%，但是增大前角会使丝锥强度降低，也不利于散热，这一点应注意。一选择尽可能少的丝锥刃瓣数即槽数，这是因为槽数的增加，一方面使切削厚度变薄，难以切削，另一方面增加了丝锥与工件摩擦面积，使丝锥扭矩变大，一般的四槽比三槽约增加8%的扭矩。二选择对口的切削液，减小摩擦。如浓度较大的硫化油，添加15%20%的四氯化碳，可降低表面粗糙度值和减小丝锥咬死的可能性。3丝锥前面导向部分的导角既不能过大也不能太小，导角过大，切削层厚度大，受力容易崩牙咬死，切屑也不易卷曲，但导角过小，切屑过薄，在硬化层上摩擦，加剧丝锥磨损。另外丝锥校准部分不宜过长，否则和螺纹孔壁摩擦将会加剧，一般为45个螺距。4丝锥改进实例由于钛合金材料在加工过程中容易产生表面加工硬化，特别是加工小直径螺纹孔，成了难题。攻螺纹时由于缩孔，攻上几扣，就抱住丝锥，切削力特别大，普通丝锥容易折断，使工件无法继续加工。基于上述受力分析过程，将丝锥的大径、中径、小径磨小并分为四个等级，每只丝锥相差0.1mm，以期减少切削力带来的影响，但是由于切削量小，工件又容易产生加工硬化，加工起来比较费劲，效率很低，攻上几个螺纹孔就不能继续使用了。后来我从改变切削的角度入手，经过多次反复实验，将丝锥直槽变为螺旋槽，即在原切削牙上按螺旋角度磨去12扣，以减小丝锥与切屑的接触面积。前角由原来的减少至，使切屑与前刀面的接触长度小，既可以增加切屑与前刀面的接触面积，使切削热和切削力不至于过分集中于切削刃附近，改善散热条件，也可加强切削刃，减少崩损。参考文献: 1 高钟锍.机电控制工程M.北京:清华大学出版社,2002.2 张建民.机电一体化系统设计M.北京:北京理工大学出版社,2002. 3 王贵明.数控实用技术M.北京:机械工业出版社,2000.The alloy of titanium attacks whorl technologyand screwtap to improveAbstract Titanium is of small specific gravity , high strength, strong corrosion resistance and heat resistance ,which are the characteristics of metallic structural materials. Titanium is a kind of material easily tapped cutting tool wear, shorting its using time . Titanium is tapping on stress analysis, tapping directly into the spiral groove that can make cutting heat and force without being unduly concentrated in the vicinity of the cutting edge ,not only improve heat dissipation, but also strengthen the cutting edge, in order to reduce losses collapse.Key word Titanium, Gewinde scheiden, metal structural materials, heat resistance, Straight Fluted Taps, spiral chuteTitanium alloy is a kind of metal structural material , with characters of small proportion , high intensity, strong corrosion-resisting and heat-resisting and so on . TA7 belongs to the organized single-phase type of titanium alloy , which cant be strengthen under the heat treatment, used under the condition of putting out the fire in common situation , with good performence of hot stability and intensity . TC4 belongs to organized double-thick of type titanium alloy , which has higher mechanics performance and the ability of deformed under high temperature, good toughness and plasticity, which can work with all kinds of heat process and strengthen treatment. Titanium alloy still has very high intensity under. It is widely used in the outer shell of rocket engine, aviation engine chassis, blade, structural forging,etc.1. The characteristics of the titanium alloys Gewinde scheiden whorl cut the process:The titanium is a material which is very hard to cut. The outstanding characteristic is that the cutting tool is very easy to be polish and its life-span is very short . Main reflects are as following : (1)Cut layer can transfigure small because Titanium alloy is plasticity lowness and the titanium chemistry is activity . Under the high temperature of cutting that have strong affine of chemistry and easy combination with element chemical such as oxygen , nitrogen easy to hit the target with atmosphere. It is brittleness lessening , cutting deformation are minor.(2)Cut temperature high titanium alloy heat conductivity very bad, heat conduction coefficient whether 45 steel of 1/51/7s cut hot only, in smaller range near concentrating on the cutting area and cutting the edge.(3)Cold hard phenomenon serious one cut out of shape plasticity that course produce, on the other hand at high cutting temperature, titanium very apt oxygen and nitrogen to absorb air form hard and fragile crust, the hard phenomenon of cold not only will reduce fatigue strength of the part but also can aggravate the cutter and wear and tear the intensity.(4)The cutter is apt to wear and tear and mainly have machinery that is worn and torn: Blank surplus and organization even, hard skin with cutter surface exposed to, take place strong machinery rub, make the cutter caused and broken out the edge phenomenon by the load not even. Cut course process surface loud elasticity resume, make the cutter wear and tear too already. Sticking wears and tears: Titanium alloy affinity of material very strong to cutter, in cut temperature to be high cutting strength under the heavy terms, it is very easy to seize with some elements in the cutter such as C, Ti, Co,etc. together, with flowing out the particle taken away in the cutter material of smear metal.2. Titanium alloy attacks the whorl course and is analyzed and improved the measure by strength.(1)Cut layers of screwtap that change bring specialize in strength even screwtap whorl course belong to semi-closed many edge thin to cut the course, compared with whorl of turning, it is abominable to cut the condition. Whorl that cut out in work piece underport, to cut by screwtap edge every of petal cut tooth chase layers of cut, as shown in Fig. 1. It is easy to find out, after the screwtap or work piece rotates a circle, each one cuts the tooth and advances a pitch, and excise a layer of metal from work piece separately. Specialize in whorl, cut hole with machine with screwtap with screwtap, cut one layer of the whole area increase. When cutting all awls and entering and working in the hole, cut one layer of the whole area and reach the maximum. When the screwtap continues advancing again, do not play a cutting role because of the department of regulating, cut one layer of the whole area to no longer increase. To alloy of titanium, cut layers of enormous frictional force and plasticity deformation give screwtap of sport bring, fluctuate strength. A most effective change method increases underport diameters of hole of the whorl to the upper limit allowed, reduce and cut one layer of thickness to the greatest extent.(2) Fall into, cut screwtap that cause worsen, specialize in whorl, act on in screwtap cutting strength cutting strength at the edge can resolve axial force, radial strength and tangential force into each , as shown in Fig. 2. Tangential force determine, specialize in whorl size to sprain distance directly, other two component force influence cutting course to specialize in the whorl. Can find out begin specialize in whorl, JI that screwtap rely on at work piece cutting out lead, advance to the side of the whorl in 2 Fig. But because JI too light, in addition titanium alloy plasticity out of shape, bear screwtap axial force in work piece produce, keep in touch out of shape, make the axial of the screwtap insufficient in advancing amount, every edge one lags behind and cuts out the steps platform and causes the fall into and cut phenomenon on one side of the surface of whorl. Specialize in whorl continue go on, by KJ, GH, GF, CD side edge, carry edge axial force that produce join forces cut, join forces Fa by JI, EF, axial force that AB produce when the side edge is cut ), trend towards before such as equilibrium, fall into and cut the phenomenon will continue taking place . But the whorl contacted with the screwtap and work piece guides superficial increase, fall into and cut quantity will be reduced gradually ; Attack falls into and cuts the phenomenon influences the taking shape correctly of a side of whorl directly ing of whorl, make surface its roughness enough to gnaw live in screwtap when being value serious high, make it in, embrace state extremely.(3)Specialize in whorl swing of course apt to make screwtap to be one-way to imbed work piece of the matrices on terms that the screwtap work normally, as noted previously, because the screwtap working at the same time each cuts the tooth and cuts the width, make the cutting area of cutting the tooth above cut the cutting area of the tooth in the back of greater thanning, so, the radial strength of acting on screwtap every edge one makes the resultant of forces of radial strength not equal zero（）As shown in Fig. 3. Obviously, while attacking the whorl, screwtap agree more on radial to be strength little axis axis in hole of screwtap take place skew, cause, expand at the same time making screwtap stick to aside closely spiral shell hole that process. Cutting in screwtap awl length relatively short, lead when angle heavy, every edge cut cutting of tooth width difference loud at the petal, the bigger possibility China expanded directly, so the awl length of cutting of the screwtap should not be too short.(4)That attacked torsion of whorl is not that the torsion that stability attacks the whorl is made up of three parts, cut torsion, screwtap with process friction torsion of whorl already and because smear metal stop up in torsion that bits produce in the trough of holding. Under the terms of cutting normally, it mainly cuts the torsion to attack the torsion of whorl, the last one proportion that torsion account for generally very light, can ignore. In Fig. 3 is the change of the torsion while attacking the whorl in the open hole of the screwtap. Cut underport with screwtap, tooth cut to go on count, increase, specialize in torsion of whorl increase. When cutting all awls and entering the underport, the torsion reaches the maximum. When the cutting awl of the screwtap emerges from another end of the hole, specializing in the torsion of whorl begins to reduce. Obviously, specialize in whorl torsion cut one layer of the whole area directly proportional to with screwtap basically, specialize in whorl change law and screwtap of torsion cut layers of change of the whole area law roughly same. In order to avoid exerting oneself in the torsion maximum too quicklily, must grasp the torsion size and pressing or otherwise intensity exerted. In addition it come, reduce, specialize in whorl torsion effectively through following route: One. It is before it increase for horn make specialize in there arent whorl the torsions,such as before horn, suppose torsion have 100%, angle turn into, torsion reduce get 70% then, the torsion only reaches original 53% when the the previous corner at present then, but the angle will make the screwtap intensity reduce before increasing, unfavorable to dispelling the heat, this should notice.Two. choose screwtap edge petal that lack as much as possible count the trough is counted promptly, this is because the increase that the trough counted, make, cut thickness thin, difficult to cut, increase screwtaps and work piece rub the area on the other hand on one hand, make the torsion of screwtap large, four general troughs nearly increase 8% of