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齿轮轴零件的机械加工工艺规程及铣16槽工装夹具设计
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齿轮轴
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齿轮轴零件的机械加工工艺规程及铣16槽工装夹具设计,齿轮轴,零件,机械,加工,工艺,规程,16,工装,夹具,设计
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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。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5m，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5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。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。 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.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，1991,169182.2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，2006.128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.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 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。（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。4.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，2006.128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. 3 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11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA614011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22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/sr/minm/smm/rmm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5001.270.8311510 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11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA614011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22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/sr/minm/smm/rmm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5001.270.8311510 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11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA614011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22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/sr/minm/smm/rmm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5001.270.8311510 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11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA614011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22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/sr/minm/smm/rmm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5001.270.8311510 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11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K11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/sr/minm/smm/rmm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30019.30.5211510 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11设备名称设备型号设备编号同时加工件数插齿机11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/sr/minm/smm/rmm机动辅助1插齿轮插刀、专用夹具30019.30.5211510 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11设备名称设备型号设备编号同时加工件数普通磨床M11411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/sr/minm/smm/rmm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35020.50.5211510 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11设备名称设备型号设备编号同时加工件数普通磨床M11411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/sr/minm/smm/rmm机动辅助1粗、精磨左端面及外圆75mm。砂轮、游标卡尺35020.50.5211510 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120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 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IIAbstractThis 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目录引言31 绪论41.1 机械加工工艺概述41.2机械加工工艺流程41.3夹具概述51.4机床夹具的功能51.5机床夹具的发展趋势61.5.1机床夹具的现状61.5.2 现代机床夹具的发展方向62工艺规程设计82.1 零件的分析82.1.1 零件的作用82.1.2 零件的工艺分析82.2 工艺规程设计92.2.1 确定毛坯的制造形式92.2.2 基面的选择92.2.3 制定工艺路线102.2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定132.2.5 确定切削用量133 基本工时274 铣16槽夹具设计314.1研究原始质料314.2定位基准的选择314.3 切削力及夹紧分析计算314.4 误差分析与计算334.5 定向键与对刀装置设计344.6 夹具设计及操作的简要说明35结论37致谢38参考文献39引言机械制造技术基础毕业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毕业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。3421 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。 比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明。总的来说，加工工艺是每个步骤的详细参数工艺流程是纲领，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。3) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 4) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。5) 填写工艺文件。 6) 选择毛坯。 7) 拟订工艺路线。 8) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。1.3夹具概述现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在机床夹具设计是一项重要的技术工作。1.4机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。确定工件在夹具中占有正确位置的过程。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。（2）导向 导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置并引导其进行钻削。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。1.5机床夹具的发展趋势随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1.5.1机床夹具的现状数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。特别是近年来，对机床夹具提出了如下新的要求：1）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。2）能装夹一组具有相似性特征的工件。3）提高机床夹具的标准化程度。4）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。5）适用于精密加工的高精度机床夹具。6）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。1.5.2 现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化、柔性化四个方面。标准化机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。精密化精密化夹具的结构类型很多，随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5m；精密心轴的同轴度公差可控制在1m内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.20.5m。高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。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、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AB作为公共基准，有圆跳动要求。键槽两侧面相对于公共基准AB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。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。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200（表1.30），故选刀杆尺寸=，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=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = （3-1）.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7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130，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 （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=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，车刀寿命=。.确定切削速度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，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （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，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6）根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，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：=3.75，=，=，=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，根据表1.1，车床CA6140的中心高度，所以选择的刀杆尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度为4.5mm。3）依据，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，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kr304545副偏角101515前角51010后角585刃倾角00倒棱前角-10 -15-10续表12 车刀几何形状角度倒棱宽度0.4（0.30.8）f10.40.80.5（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=2.9mm2）、进给量依据，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， 依据，根据CA6140车床的使用说明书选择 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，根据CA6140车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为。依据，根据表1.21，当钢的强度=570670MPa， (预计)时，进给力为N。依据，根据表1.29-2，切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.0，故实际进给力为 N由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故所选的进给量可用 3）、车刀磨钝标准及耐用度T依据，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）、确定切削速度依据，根据表1.28，切削速度的修正系数为=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依据，根据表1.27，切削速度的计算 故 =110m/min r/min依据，根据CA6140车床的使用说明书，选择 这时实际切削速度为 =120m/min最后决定的车削用量为。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，根据表1.1，车床CA6140的中心高度，所以选择的刀杆尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度为4.5mm。3）依据，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，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kr304545副偏角101515前角51010后角585刃倾角00倒棱前角-10 -15-10续表12 车刀几何形状角度倒棱宽度0.4（0.30.8）f10.40.80.5（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=2.9mm2）、进给量依据，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， 依据，根据CA6140车床的使用说明书选择 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，根据CA6140车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为。依据，根据表1.21，当钢的强度=570670MPa， (预计)时，进给力为N。依据，根据表1.29-2，切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.0，故实际进给力为 N由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故所选的进给量可用 3）、车刀磨钝标准及耐用度T依据，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）、确定切削速度依据，根据表1.28，切削速度的修正系数为=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依据，根据表1.27，切削速度的计算 故 =110m/min r/min依据，根据CA6140车床的使用说明书，选择 这时实际切削速度为 =120m/min最后决定的车削用量为。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，得半精车余量ap=0.9mm1）、进给量 依据，根据表1.6，材料为碳钢，当表面粗糙度为，（预计）时，。 依据，根据CA6140车床的使用说明书选择 2）、车刀磨钝标准及耐用度T 依据，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 依据，根据表1.28，可查得切削速度的修正系数为=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依据，根据表1.27，切削速度的计算 故 =158m/min r/min依据，根据CA6140车床的使用说明书，选择 这时实际切削速度为 =97m/min最后决定切削用量工序80 粗铣键槽机床的选择：X52K型铣床（1）选择刀具：查，根据表2.1-72，因为铣削宽度，可查得立铣刀 2）查，根据表2.1-20，选择7:24锥柄立铣刀，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，则粗铣削时为3.4mm。2）决定每齿进给量 查，根据表2.1-72，当铣削宽度=12mm时，铣刀的每齿进给量，取，所以。3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 查，根据表2.1-75，可选择高速钢立铣刀，粗铣，后刀面的最大磨损限度为0.30.5mm，查，根据表2.1-76，可选用的高速钢立铣刀，其耐用度T=90min。4）决定切削速度 查，根据表2.1-77可查得：=1.18，=1.0，=0.9，=1.2，=1.0，=1.25（铣削余量较小时，） 铣削速度计算公式： 查，根据表2.1-77可查得： 所以 m/min r/min 查，根据表3.30，X52K型铣床的使用说明书，选择： 这时实际切削速度为 m/min3.6.1精铣键槽（1）选择的机床、刀具的型号、尺寸均和粗铣相同（2）选择切削用量1）决定铣削深度根据，可查得精铣=0.6mm。2）决定每齿进给量 查，根据表2.1-72，当铣削宽度时，铣刀每齿进给量，取，所以 mm/r3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 查，根据表2.1-75，可选择高速钢铣刀，立铣刀，精铣，后刀面的最大磨损限度为0.20.25mm，查，根据表2.1-76，可查得选用的高速钢立铣刀，其耐用度T=90min。4）决定切削速度 查，根据表2.1-77可查得：，（铣削余量较小时，） 铣削速度计算公式： 查，根据表2.1-77，可查得： 所以 m/min r/min 查，根据表3.30， XK5532型数控铣床的使用说明书，选择： 这时实际切削速度为 m/min工序100: 粗、精磨右端面及外圆60mm、65mm，以及磨制过渡圆角。 1）确定磨削深度=0.5mm 2）确定进给量,取f= 0.05mm/r 3）根据机床选n=2667r/min，计算出= =2093.6m/min 4）基本时间=，故 =0.195min 5) 计算,查表得辅助时间=0.2min,布置工作地时间=0.3min,休息与生理需要时间=0.1min 则=0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min 6）小结综上所述，机床为磨床床M114W，主轴转速为2667r/min，切削速度2093.6m/min，进给量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，机动时间0.195min, 辅助时间0.2min。8.16.1工序 磨外圆达到尺寸要求，磨外圆尺寸要求 1）确定磨削深度=0.4mm 2）确定进给量,取f= 0.05mm/r 3）根据机床选n=2667r/min，计算出= =2093.6m/min 4）基本时间=i，故 =0.66min 5) 计算,查表得辅助时间=0.2min,布置工作地时间=0.3min,休息与生理需要时间=0.1min,则=0.66+0.2+0.3+0.1=1.26min 6）小结综上所述，机床为磨床M114W，主轴转速为2667r/min，切削速度2093.6m/min，进给量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，机动时间0.66min, 辅助时间0.2min。工序100: 粗、精磨右端面及外圆60mm、65mm，以及磨制过渡圆角。 1）确定磨削深度=0.5mm 2）确定进给量,取f= 0.05mm/r 3）根据机床选n=2667r/min，计算出= =2093.6m/min 4）基本时间=，故 =0.195min 5) 计算,查表得辅助时间=0.2min,布置工作地时间=0.3min,休息与生理需要时间=0.1min 则=0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min 6）小结综上所述，机床为磨床床M114W，主轴转速为2667r/min，切削速度2093.6m/min，进给量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，机动时间0.195min, 辅助时间0.2min。工序110 粗、精磨左端面及外圆75mm。 1）确定磨削深度=0.5mm 2）确定进给量,取f= 0.05mm/r 3）根据机床选n=2667r/min，计算出= =2093.6m/min 4）基本时间=i，故 =0.66min 5) 计算,查表得辅助时间=0.2min,布置工作地时间=0.3min,休息与生理需要时间=0.1min,则=0.66+0.2+0.3+0.1=1.26min 6）小结综上所述，机床为磨床M114W，主轴转速为2667r/min，切削速度2093.6m/min，进给量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，机动时间0.66min, 辅助时间0.2min。3 基本工时3.1工序30 粗车右端面式中，l=75mm, 根据，根据表1.26，车削时的入切量以及超切量,则L=80mm,故 min3.2工序30 粗车68外圆留2.5mm的余量，粗车50外圆留2.5mm的余量，粗车至图纸尺寸外圆留2.5mm余量式中，l=413.5mm, 根据，根据表1.26，车削时的入切量以及超切量为,则L=418.5mm,故 min3.2工序30 粗车外圆留2mm的余量，粗车外圆留2mm的余量，以及对应的台阶面，粗车外圆留2mm的余量式中，l=263mm, 根据，根据表1.26，车削时的入切量以及超切量为,则L=268mm,故 min3.2.1半精车左端面，保证总长614.5，半精车68外圆以及外圆台阶达到尺寸要求，半精车50外圆以及外圆台阶达到尺寸要求，半精车外圆以及外圆台阶留1mm余量式中，l=413.8mm, 根据，根据表1.26，车削时的入切量以及超切量为,则L=415.8mm,故 min3.2.1 掉头装夹，半精车外圆留2mm的余量，半精车外圆留1mm的余量，以及对应的台阶面. 半精车外圆留1mm的余量式中，l=413.8mm, 根据，根据表1.26，车削时的入切量以及超切量为,则L=415.8mm,故 min3.2.2工序110 车退刀槽4X38, 车退刀槽3X38式中，l=45mm, 根据，根据表1.26，车削时的入切量以及超切量为,则L=47mm,故 min3.2.2工序110 精车外圆以及外圆台阶留0.5mm余量，并倒角0.5x45度式中，l=45mm, 根据，根据表1.26，车削时的入切量以及超切量为,则L=47mm,故 min3.2.2工序110 精车外圆留0.8mm的余量，精车外圆留0.5mm的余量，以及对应的台阶面式中，l=45mm, 根据，根据表1.26，车削时的入切量以及超切量为,则L=47mm,故 min3.2.2工序110 车螺纹M40X1.5-6g式中，l=75mm, 根据，根据表1.26，车削时的入切量以及超切量为,则L=77mm,故 min3.5.1精铣 式中，。，则，min3.5.1精铣 式中，。，则，min4 铣16槽夹具设计4.1 铣床专用夹具的主要类型（一）直线送进的专用铣床夹具 这类夹具安装在铣床工作台上，加工中工作台是按直线进给方式运动的， 在洗削工序中，为了提高夹具的工作效率，对于这类铣床夹具，可采用连动加紧机构和气动，和液压传动装置，也可采用多件多工位夹具使加工的机构时间和装卸工件时间重合等项措施。（二）圆周送进的专用铣床夹具 圆周铣削法的送进运动时连续的，能在不停车的情况下装卸工件，因此是一种高效率的加工方法，适用于大批量生产。 设计圆周送进铣床夹具时应注意使沿圆周排列的工件尽量紧凑，以减少铣刀的空程和夹具的尺寸和质量；手柄沿转台的四周分布以便于操作，尽可能采用气动液压等机械化夹紧方式以减轻工人劳动强度。（三）机械仿形送进的靠模夹具 靠模夹具时用来加工各种直线曲面或空间曲面，靠模夹具的作用是使主送进运动和由靠模获得的辅助运动合成加工所需要的仿形运动。因此按照送进运动的方式，把用于加工直线曲面的仿形夹具分成直线送进和圆周送进的两种。采用靠模夹具可在一般万能铣床上加工出所需要的成形面以代替价格昂贵的靠模铣床加工，这对于中小厂来说，通过采用夹具来扩大机床工艺用途，以解决缺少特殊设备问题，具有较大的技术经济意义。4.2 铣床专用夹具的设计要点（一）由于铣削过程不是连续切削，且加工余量较大，切削力较大而方向随时多可能在改变。所以夹具应具有足够的刚性和强度，夹具的重心应尽量低，夹具的高度于宽度之比应为1：1.25，并应有足够排屑空间。（二）夹紧装置要有足够的强度和刚度，保证必需的夹紧力，并有良好的自锁性能，一般在铣床夹具上特别是粗铣，不宜采用偏心夹紧。（三）夹紧力应作用在工件刚度较大的部位上。工件与主要定位元件的定位表面接触刚度要大。当从侧面压紧工件时，压板在侧面的着力点应低于工件侧面支承点。（四）为了调整和确定夹具与铣刀的相对位置，应正确选用对刀装置，对到装置在使用塞尺方便和易于观察的位置，并应在铣刀开始切入工件的一端。（五）切削和切削液应能顺利地排除，必要时应开排屑孔。（六）为了调整和确定夹具与机床工作台轴线的相对位置，在夹具的底面应具有两个定向建，定向健与工作台T形槽宜用单面贴合。当工作台T形槽表面平整时可采用圆柱销，精度高的或重型夹具宜采用夹具体上的找正基面。4.3 夹紧装置 在机械加工中，加工件将受到切削力，离心力，惯性力等外力的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持有定位元件所确定的加工位置，而不致发生震动或位移，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠的夹紧。 1.夹紧装置的组成 典型的夹紧装置是由几部分组成 （1）力源装置。力源装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动，液压，电动等动力装置。（2）中间递力机构，。中间递力机构是介于力源和夹紧作用力传递给夹紧元件，然后由夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。一般递力机构可以在传递加紧作用力过程中，改变夹紧作用力的方向和大小，并根据需要亦可具有一定的自锁性能。（3）夹紧元件与夹紧机构。夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作。以上就是夹紧装置的基本设计内容。2.夹紧装置的基本要求(1)在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位置支承。（2）夹紧力的大小要适当，可靠。既要是工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使工件产生不允许的变形和损伤。（3）夹紧装置应操作安全，方便，省力。（4）夹紧装置的自动化程度和复杂程度应与工件的产量和批量相适应。4.4 专用夹具的基准选择 本夹具采用侧面定位限制一个方向的自由度；由压板轴定位，这样六个自由度全部都被限制住了。可调部分安装在夹具体上，即通过滑块来限制住支座X轴方向上的转动。并通过滑块上的可换定位销来实现限制作用。定位基础可以通过夹具体上的面来定位或由底板来定位，因为夹具上的面上的定位误差比起底板所产生的定位误差相比较大，因此为了减少定位误差，在此我选择了以底板作为定位基准。4.5 机床夹具的概述机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。4.5.1 机床夹具的种类机床夹具按其适用范围可分为通用夹具、专业夹具、组合夹具、可调夹具及随行夹具五种基本类型。如按所使用的机床来分类，则机床夹具可分为车床夹具、铣床夹具、躺床夹具、钻床夹具、磨床夹具、自动机床夹具及数控机床夹具等。通用夹具是指已经标准化的、可用于加工一定范围内的不同工件的夹具，如三爪卡盘、平口虎钳、万能分度头等。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应。专业夹具是指专为某一工件的某道工序而设计制造的夹具。专业夹具在批量生产中使用，这也是本次夹具设计的主要研究对象。 4.5.2 机床夹具的组成1.定位元件及定位装置 用于确定工件在夹具中的正确位置，定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。定位元件有支承钉，支承板等。2.夹紧元件及夹紧装置 用于夹紧工件，保持工件定位后的位置在加工过程中不变。3.夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体，并通过它将整个夹具安装在机床上。4.其他装置或元件 各种夹具还应根据需要设置一些其它装置或元件，有分度装置，导向或对刀元件，夹具与机床之间的连接元件等。如铣削加工一般多采用定距切削，为便于调整刀具相对于工件被加工表面的位置，夹具上常设置对刀装置，其中对刀装置包括对刀块和塞尺。4.6 铣床夹具的分类铣床夹具主要用于加工零件上的平面精加工工序、花键及各种成型面等，是最常见的夹具之一。按铣削的进给方式，可将铣床夹具分为直线进给式、圆周进给式和靠模进给式三类。其中，直线进给式夹具用得最多。另外，铣床夹具按使用范围可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类；还可按自动化程度和夹紧动力源的不同以及装夹工件数量的多少等进行分类。4.7 铣削专用夹具的设计要点1.为了调整和确定夹具与机床工作台轴线的相对位置，在夹具体与地面之间应具有两个定位键。2.为了调整和确定夹具与铣刀的相对位置，应正确选用对刀装置，对刀装置应在使用塞尺方便和易于观察的位置，并应在铣刀开始切入工件的一端。3.考虑加工余量大和切削力方向随时可能变化的因素，夹具应有足够的刚性和强度，夹具的重心应尽量低。4.夹具装置要有足够的强度和刚度，保证必需的夹紧力，并有良好的自锁性能。5.夹紧力应作用在工件刚度较大的部位上。工件与主要定位元件的定位表面接触刚度要大。当从侧面压紧工件时，压板在侧面的着力点应低于工件侧面支承点。6.切屑和冷却液应能顺利排出，必要时应开排泄孔【2】4.8 铣床夹具的安装夹具在铣床工作台上的定位,由装在夹具体底部的两个定位键实现。铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形精加工工序尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形精加工工序的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。定位键安装在夹具体底面的纵向精加工工序中,一个夹具一般要配置两个定位键。铣床夹具底座定位键与铣床工作台T型精加工工序的配合连接，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形精加工工序间的距离一致。T形精加工工序导轨如下图1.1： 图1.1 铣床加工工序导轨4.9研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣18槽，该槽对中心线要满足对称度要求以及其槽两边的平行度要求。在铣此槽时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.10定位基准的选择根据工件的加工要求，该工件必须限制工件的六个自由度，现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。（1） 为了保证58必须限制Z向的移动及X向的转动。（2） 为了保证18和槽面的对称度必须保证Z向的转动，X向的移动，Y向的转动。（3） 为了保证轴肩与键槽右端的长度为5，必须限制Y向的移动。4.11 切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际
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