车床离合齿轮零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计

1、I 车床离合齿轮零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计 摘要： 这篇文章是一篇完整的离合齿轮加工生产过程设计，以及在这次生产中需要的 专用夹具的设计，目的旨在通过这次的机械结构设计了解一般的零件结构设计的过程， 通过对生产工艺过程的设计达到对具体生产过程的了解以及所需具体参数的了解和设计， 在对夹具设计的过程中，我可以在夹具的设计的过程中逐步实习对机床夹具结构分类的 了解。 下面的设计部分包含：零件尺寸的确定，毛胚的选择条件和规程，机械加工的过程 因素，工艺确定，工艺要求，此外，在机械加工过程中求得详细加工参数如：刀具的选 取，刀具工艺参数的计算与确定，在该工序时所需要的加工余量的前期预计算，零

2、件加 工的切削深度，切削速度，夹具所要提供搞得夹紧力，误差产生的来源和计算确定，定 位因素的选择和定位原则的综合考虑。以及生产中所需使用的机床型号的确定，夹具使 用要求，装配要求的考虑因素。在具体设计中，还考虑了实际生产中对效率的提高，对 人工成本的降低，对劳动者的保护，对环境保护的充分考虑。在这次设计中要注重实际 生产中对产品结构影响的因素，了解较为成熟的生产工艺，探索先进的生产工艺，寻求 更好的加工设计。从而实现对各个工序中的各种实现方式的对比，从而采用最优最高效 率的方式来实现最终的产品成形。设计之余为读者更好的了解前沿生产工艺的设计，本 文额外提供相关翻译文献，供读者深入了解相关技术和

3、研究。 关键词关键词：机械加工；工艺；机械加工余量；工序；夹具；机床 II Mechanical machining lathe clutch gear parts and special fixture design Abstract: This article is a complete design of the clutch gear production process and the design of the special fixtures needed in this production. The purpose of this paper is to understand

4、 the general part structure design process through this mechanical structure design. The design of the production process reaches the understanding of the specific production process and the understanding and design of the specific parameters required. Through the design of the fixture, the purpose

5、of familiarizing with the design process of the machine tool fixture is achieved. The following design sections include: the determination of the dimensions of the part, the selection conditions and procedures of the blank, the process factors of the machining, the process determination, the process

6、 requirements, and, in addition, the specific machining parameters such as the selection of the tool during the machining process. The calculation and determination of the process parameters, the pre- calculation of the machining allowance required in the process, the cutting depth of the part machi

7、ning, the cutting speed, the clamping force to be provided by the fixture, the source of the error and the calculation and determination, the positioning factor Comprehensive consideration of the choice and positioning principles. And the determination of the machine model required for production, f

8、ixture usage requirements, and assembly considerations. In the specific design, the improvement of efficiency in actual production, the reduction of labor cost, the protection of laborers, and the full consideration of environmental protection are also considered. In this design, we should pay atten

9、tion to the factors affecting the product structure in actual production, understand the more mature production processes, explore advanced production processes, and seek better processing design. Thereby achieving a comparison of the various implementations in the various processes, thereby achievi

10、ng the final product formation in an optimal and most efficient manner. In addition to design, readers can better understand the design of cutting-edge production processes. This article provides additional translation literature for readers to understand relevant technologies and research. III Key

11、words: machining; process; machining allowance; process; fixture; machine tool IV 目 录 摘要 Abstract 目录 绪论 1 第 1 章 零件的分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 零件的工艺分析及生产类型的确定 2 第 2 章 工艺规程的设计 3 2.1 确定毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 3 2.2 基准的确定3 2.3 确定毛坯的制作方式 4 2.4 机械加工余量，毛坯尺寸的确定4 2.5 制定工艺路线 7 2.6 确定加工设备和工艺设备8 2.7 确定切削用量及基本时间 9 第 3 章 机床夹具设

12、计 18 3.1 机床夹具介绍18 3.2 现代夹具的发展方向18 3.3 机床夹具的定位及夹紧 19 3.4 工件的装夹方式 21 3.5 基准及其分类 22 3.6 工件的定位23 3.7 常见定位方式及定位元件 24 3.8 工件的夹紧 25 V 3.9 设计宗旨 27 3.10 夹具设计 27 3.11 工件定位误差分析 27 3.12 夹具简介 28 结论 30 致谢 31 参考文献 32 1 引 言 设计之前，完成了相关基础课程的学习，相关专用知识的学习，在大学四年的学习 尾声，我开始了该项课题的研究与设计，设计之初，我查阅资料，回顾过往课程，尝试 将本枯燥的基本知识，基础学科运用

13、到真实的设计中去，这种真实的设计体验和挑战， 充满了困难，但这些困难更是对我们四年大学生活学习的一次考验，一次深入的外部与 内部的评价，也鉴于此，毕设是我们大学不可或缺的重要组成，在毕设完成后，我们很 快就会赶赴的工作岗位，参加真实的生产设计，而这一次预演，给与我们的更多的是对 工作的从容，是对设计观的塑造，故在此，我对该次设计给予下面的需求： 1. 利用所学机械设计和机械原理课程，真实的面对设计，合理的解决离合齿轮在生 产中的定位问题，制定出完整的生产工艺链条，达到足以基本指导生产的能力，并且使 得零件的质量得以保证。 2. 在对夹具的设计过程中，真正的学习到其所采用的机械原理，以及在夹具中

14、所用 的标准件选择，装配公差的确定，位置公差的确定，真正的设计出一个具备提高生产效 率的专用夹具。 3. 综合设计过程，我们应该学会在设计过程中完善自己的理论知识，掌握对机械设 计手册的使用，能够正确使用所要的相关资料。 从我的角度来看，我真心的希望自己能在最后的设计中有着自己独到的对于机械知 识的相关理解，对自己审计能力的提升，这些都是我为了生活工作的宝贵财富，是对我 的一直考验，更是一次难得的训练，希望在这次毕设中我的设计能够取得成功。 2 第 1 章 零件分析 1.1 零件的作用 用在主轴传动切换正反转。 1.2 零件的工艺分析及生产类型的确定 零件的工艺分析 在绘制完整零件图过程中，根

15、据现有资料和设计需求，确定尺寸公差，工艺路线等 相关设计参数。简单可知离合齿轮是回转体零件，在生成过程中，需要对加工它的全部 表面，根据确定的加工工艺以及已知的设计需求，可确定齿轮各个表明的粗糙度和齿轮 所需精度。零件上的基圆有着 Ra0.8m 粗糙度要求，这个数值相对较高。正112.5mm 常的来说，精度在这个齿轮上为八级，它的基准孔表明粗糙度标准为。缺口尺 m1.6Ra 寸为 2-38mm，它和轴轴线成 90。垂直关系，它在径方向上确定一个设计基准，106.5mm 轴轴线因为与其的垂直关系可成为基准，左端面可以是轴向的基准轴106.5mm 的左端面。五槽的定位基准也可以采用同样的方法确定。

16、106.5mm 下面是的精确加工后的零件图： 3 图 1-1 零件图 4 第 2 章 工艺规程的设计 2.1 确定毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 需根据下列条件选定毛胚 1.可铸性和可塑性是选择材料很重要的参考标准，再结合零件对材料的具体要求进 行确定。 2.实际生产中的使用需求来确定产品的尺寸和外形。 3.采用某种毛坯方法的阶级性很大部分由生产纲领决定。 4.具体的生成状况也决定着设计过程，要考虑实际生产发展对毛胚的实际性能的需 要，在考虑经济性的同时，使用尽可能先进的毛胚生产技术和先进的毛胚锻造方法。 2.2 基准的确定 在设计工艺过程中的很重要的一部分是对于各个加工基准面的确定，好的基面

17、可以 使得加工简单，精度得以保证，增高生产效率，错误的基面确定甚至会造成大量产品的 报废，影响到正常的生产。 （1）粗基准的确定 粗基准原则： a 应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准。 b 当必须保证加工表面与不加工表面的位置和尺寸时，应选不加工的表面作为粗基准。 c 要保证工件上某重要表面的余量均匀时，则应确定该表面为定位粗基准。 d 当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的 加工余量。1 一般来说，不加工的面位作为粗基面是最为合适的，因为锻件的精度并不是很高， 要尽量的保证的零件的精度，需要尽可能的确定相对位置精度高的面作为粗基面。 （2）精基准的确定原则

18、 基准一致原则：尽可能的保证设计基准和定位基准保持一致，这样可以降低基准不 相同产生的误差。 基准统一原则：定位基准确定时，要考虑清楚加工过程中的基准变换次数，尽量的 1 参考机械加工标准手册 5 去减少它，尽可能统一基准的确定，在设计条件许可的情况下，尽最大可能的保持各工 序夹具一致。 互为基准的原则。在确定相关精基准之时，会出现这种情况，两个需要加工的面， 能互相以对方为加工基准，反复加工以提高加工精度。例如：对于齿轮磨齿工序，是以 齿轮端面为基准去加工内孔的，再反过来也孔为基准，这样能让齿面余量更平滑。 自为基准准则。很多精准加工需要保证余量小而且较为平均，能够确定加工外表本 身为基准。

19、例如：机床导轨面在进行加工时，正定位正是以导轨面来确定的。 一般而言，零件的某一表面精度越高，尺寸越大的标面作为精基准。这样的做的目 的是为了定位的可靠性。在确定基准之初就要充分考虑到夹具的设计难度。 本次设计涉及最大的部分就是对于确定基准的冲重合性问题，为处理这项问题，应 当在设计时，对尺寸进行在设计基准与加工基准之间的互相转换，从加工位置出发，从 而保证各个加工位置不会出现较大的尺寸重合误差。 2.3 确定毛坯的制作方式 材料：45 号钢，综合车床加工螺纹的过程需要正反转，零件因此要承受不断变化的 冲击性载荷，基于此，确定强度高锻件，保证零件的工作可靠性，2000 件的年产量已经 属于大批

20、量生产，采用模锻成形，可以提高效率，降低成本，从这一点，锻件的毛胚是 最佳确定。 2.4 确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差 2.4.1 概念 加工余量定义：加工过程需要切除部分材料，以使材料成型，这个过程就需要在上 道加工工序中留足需要被切除的材料余量。余量也可根据针对的对象进行区分，一个是 各工序余量和需要的毛胚计算的余量。顾名思义，工序余量是各个工序的余量，而毛胚 余量是毛胚在设计时与零件之间的对应尺寸差值。 由于公差的存在，实际加工时的余量和设计余量存在偏差。 影响加工余量的因素： （1）加工表面上道工序的工艺性能如粗糙度等参数。 （2）尺寸公差的存在时累计的余量误差。 （3）下一刀工序

21、得加工会承接上一工序的行为公差。 （4）本道工序装夹误差。 6 2.4.2 确定加工余量的方法 1）经验估计法 2)分析及算法 3)查表修正法 本设计的加工余量按 JB3835-85 确定。对锻件的质量进行评估，据此，从而对加工时 所要求的精度进行确认，查询简明手册可以查询得到每个加工表面的加工所需余量。 （1）锻件公差等级：考虑到实际的生产情况，只需采用普通级锻件即可。 （2）锻件质量 由于零件完成后的产品质量,现估算毛胚锻件质量，定为。kg1.4kg2.5 （3）锻件形状复杂系数 S。 S=Md/Mw S=0.2 形状复杂系数为 S3 （4）据上确定锻件的材料，选定为 45 号钢，该材料的

22、含碳量为 0.65%，可确定为碳 素钢，所以是 M1 级。 确定机械加工余量 （5）综合考虑锻件的质量、表面粗糙度、形状复杂系数，据此可查得余量具体要求 水平：1.72.2mm，该数值表明得是厚度和水平要求，就是外径余量 1.72.2mm，双边 就为 3.44.4mm，在轴向得各个余量与相同。中心的两个孔余量也可以查到，为 2.5m， 双边 5mm。 2.4.3 确定毛坯尺寸 上文所查的余量适应于表面粗糙度为 Ra3.2m。对于 Ra3.2m，也112.5mm 就是说把零件的尺寸和确定的加工余量相加就可以了。孔表面粗糙度较高，为112.5mm Ra0.8m，根据磨孔的加工余量，我们可以得到精镗

23、孔余量为单边 0.5mm。 综上所述，确定毛坯尺寸。 2.4.4 确定毛坯尺寸公差 确定毛坯的公差有以下几个因素：1、锻件质量 2、材质系数 3、形状复杂系数。此 8 次设计的毛坯允许偏差的存在。 9 表 1-1 离合齿轮毛坯尺寸 零件尺寸单面加工余量锻件尺寸 mm711 5mm mm127 mm06.51 2mm mm110.5 mm011 2mm mm105 mm94 2mm mm90 mm88 2mm mm84 mm82 2mm mm78 mmH768 4mm mm60 mm562mmmm60 mm1082mmmm112 mm122mmmm16 表 1-2 离合齿轮毛坯尺寸允许偏差 锻件

24、尺寸偏差锻件尺寸偏差 mm127 +1.7 -0.8 mm78 +1.5 -0.7 mm110.5 +1.5 -0.7 mm60 +0.6 -1.4 mm105 +1.5 -0.7 mm112+1.7 -0.5 mm84 +1.5 -0.7 mm60+0.6 -1.4 2.4.5 设计毛坯图 （1）查询手册可确定圆角半径，内外圆角半径，采取的毛胚径长比为0.51,以简单 易处理为目的，此次设计毛胚锻造的内圆和外圆角半径取值相同： 外圆角半径 6mm=r 10 内圆角半径 3mm=R 上述所确定的数值是可以确保各个加工表面的加工余量。 （2）模锻斜度的确定 此次采用的锻件的上下摸具深度并不相同，

25、模锻斜度的确定 要依据模膛较深的一侧，这样计算结果才会准确。,0.3952/132 H/B1, 132/132 L/B 外、内模锻斜度分别为，。57 （3）分模位置的确定 由于，这种情况在锻件中属于圆盘类，采用圆孔轴向DH 分模方式，冲孔工序可以实现，从而增加材料利用率。根据实际生产需要，方便模具的 打开，方便发现摸具的错位，分模面选择最大直径处，本设计中就是齿轮所在位置，这 类分模方式的分模线名称叫直分模线。 （4）为消除残余的锻造应力，毛坯的热处理的方式是经锻造后需要正火处理，这样 处理目的是让本不均匀的金相组织用重新结晶的方式得到细化、均匀的组织，从而改善 加工艺性。下图为本零件的毛坯图

26、。 。 图 1-2 毛坯图 2.5 制定工艺路线 工序 1 本定位采用圆和端面，外圆面和端面 B 进行粗车，孔外118mm118.4mm 圆采用粗镗，最后拉出花键孔。105mm 、81mm 、68mm 工序 2 以外圆面和端面定位，粗车外圆面，粗车端面 A118.4mm96mm、107m 及粗镗孔。102mm87mm 工序 3 钳工去毛刺 11 工序 4 外圆面和端面定位，半精车外圆面，半精车118.4mm101mm、106.5mm 端面 A 及半精镗孔。68mm、88mm 工序 5 以外圆面 101mm 端面定位，半精车外圆面、半精车端面 B，半精127mm 镗孔。82mm、94mm 工序

27、6 钳工去毛刺。 工序 7 以孔和端面定位，滚齿。68H7mm 工序 8 以孔和端面定位，齿部倒角。68H7mm 工序 9 以孔和端面定位，铣五爪槽。68H7mm 工序 10 以孔和端面定位，铣宽 38mm 的槽。68H7mm 工序 11 五爪槽的热处理。 工序 12 校正花键槽 。 工序 13 剃齿。 工序 14 齿端热处理。 工序 15 校正花键槽。 工序 16 冷挤齿。 工序 17 终检入库。 2.6 确定加工设备和工艺设备 （1）确定机床 根据不同的工序确定机床 由于车削的步骤和次数不是很繁琐，这种情况，选择卧式机床就最合适了，虽然生 产率不是很高，但是成本较低，在这次设计中，我选择的

28、就是常见的一种卧式机床- C620-1，非常适合这种精度要求的零件的生产，此外本次设计的镗孔工序因为其特性， 使用车床镗孔最为合适，由于孔的精度要求比较高，粗糙度要求也低，镗孔的机床选择 为更为精密的 C616A 机床来加工 滚齿：综合上面的工序选择要求，采用 Y3150 型号的滚齿机 铣槽：粗铣和半精铣对精度要求不高，采用卧式铣床就可以满足需求，查询得 X62 型铣床合适本次设计。 （2）夹具：本设计由上文可知，在进行粗铣和半精铣时需要使用独特得夹具，对于 12 剩余得工序采用普通得通用夹具就行了。 （3）确定刀具 根据不同的工序确定刀具 钢制零件由于它得硬度很大，我们需要采用得刀具硬度也要

29、比较大，YT 类刀具用来 加工这类高硬度得零件较为合适，这类我确定使用 YT15 和 YT30 刀具，分别用于粗加工 和版精加工，更进一步，采用转位车刀和高速钢材料可使得生产效率得到一定得提升。 8 级精度得刀具用于滚齿，A 级单头刀具很合适，滚刀也是齿轮，模数确定为 2.25mm 得 A 级精度得滚刀。 铣刀的选择：镶齿三面刃铣刀。 根据上文，需铣切深度为 14mm，所以选择直径为 100-160mm 的铣刀。 （4）量具： 这次设计的产品时需要成批生产的，所以量具尽可能的通用化。 2.7 确定切削用量及基本时间 2.7.1 粗车加工工序的切削用量及其基本时间的确定 切削用量： 1 背吃刀量

30、， p a 2 进给量 f 3 切削速度 v. 首确定背吃刀量： 车床型号：C620-1 卧式车床。利用三爪卡盘固定工装。 刀具：YT15 可转位车刀 刀杆:200mm 刀片厚度：4.5mm 前角=12 0 后角=6 0 主偏角=90 度 r k 负偏角=10 r k 刃倾角 = 0。 s 刀尖圆弧半径 = 0.8mm 13 （1）粗车外圆背吃刀量 ，双边余量的粗车 8.6mm，由此可知，单边118.4mm p a =4.3mm。 p a 刀杆尺寸的确定，的限值，工件的大小直径都能影响到进给量，根据设计需求： p a 粗车钢材，刀杆尺寸为 16*25mm、ap3mm，再加上工件尺寸，可得 f=

31、0.6mm/r。 因为进给过程可能会对机床产生较大的冲击，所以需要对机床进行机械结构的校核。 进行校核：根据机械设计 一书，表 10-1 ： 45 钢经历调制处理之后650Mpa p a C620-1 所能承受最大进给力。3530N max F 由工艺手册表得： 修正系数：， 1 m K0.89 PF K1.1 RsF K1 sF K 总修正系数： （3-1）0.91 10.931.10.891 K 进给力： （3-2）1955N 6065 . 0 22650 15. 075 . 0 F （3-3） 1779N = 0.911955 =K F ，耐用度 T=1h。1mm、 由机械设计切削速度的

32、计算公式： （3-4） vv v v xym pz C vk T af 式中，291 =Cv0.15 =xv0.2 =yv0.2 = m m/min 54.08v （3-5） w c d v v 1000 机床主轴转速： 118r/min=n 根据 C620-1 确定主轴转速 n=120r/min 则实际切削速度： （3-6）54.8m/mind/1000n c V 14 校验车床功率： （3-7）)106/( 4 ccV FP 1.6kw=、106、/、551779、= P 4 修正系数 （3-8）1.48110.9310.89 K 由于 Pe=7Kw，大于 P，故可用该机床 最后决定切削用

33、量。54.8m/min=v120r/min,=n、0.66mm=f、4.3= p （2）圆加工过程中两个端面所需要的切削用量，所用94mm、102mm、107.5mm 刀具的加工刀。的加工背吃刀量，的 mm4 . 811102mm、107.5mm 1.5mm p a110mm 加工背吃刀量，齿轮端面背吃刀量。2mm p ammap1.3 的,端面.主轴的转速=车外圆的 94mm、102mm、107.5mm0.6mm/r=fmm/r 0.52=f 转速 各工序的加工时间 确定粗车外圆的基本加工时间。车外圆基本时间为 mm 4 . 118 （3-9） i f llll i f L T nn j 3

34、21 1 式中，, ,=90，mm56l) 32( tan 1 r p k a l r k0 2 l0 3 l0.6mm/rf 2r/sn s 48 321 1 nn j f llll i f L T 外圆的加工条件和外圆的相同，则：94mm、102mm、107.5mmmm4 . 811 外圆的加工时间：=48 s（l=54mm） mm07.51i f llll i f L T nn j 321 1 外圆的加工时间：= 20 s（l=22mm） mm021i f llll i f L T nn j 321 1 15 外圆的加工时间：=18 s（l=20mm） mm94i f llll i f

35、L T nn j 321 1 确定粗车端面的加工时间 （3-10） i f llll i f L T nn j 321 1 式中， 321 1 2 lll dd L A 端面 , 、 、 、， 102mmd88mm 1 d) 32( tan 1 r p k a l 90kr 2mm 1 l 、,，则：4mm 2 l0 3 l0.52mm/rf2.0r/sn1i s 19 1 i f L T n j B 端面，, , ， 110mm=d1138.4mm,=d) 32( tan 1 r p k a l 90 r kmml2 1 ，,，则：mml4 2 0 3 l0.52mm/r=fsrn/2.01

36、i si f L T n j 33 1 （2）粗镗孔切削用量的初步选定：mm82 条件：镗刀刀具为 YT15，材料是硬质合金；直径 20mm。 进给量：由查表可知，镗刀直径是、其多出尺寸是 f 时， ，据此初步选取确定。0.30mm/r0.15=fmm/r 0.2=f 确定背吃刀量 双边余量为 4mm，则=2mm p a p a 确定车刀磨钝标准及耐用度 1 是车刀磨损的限定值，疲劳限定值为。60min=T 确定切削速度 v，按计算公式确定 （3-11） vv v v xym pz C vk T af 式中，则 0.468=0.650.80.9=k 、60min=T、0.2=y 、0.15=

37、、x2= 、m291= C vvvv 16 78m/min468 . 0 2 . 05 . 160 219 2 . 015 . 0 2 . 0 v 301r/min 82 7810001000 d v n ，确定。、1-C620、305r/min=n 加工位置切削用量，这些位置与孔的粗镗要求是一87mm、81mm、95mm68mm 致的，的转速,从而选定车床为的转速，的94mm226r/min 1000 d v n r/min 23089mm 转速in。mr d v n/241 1000 确定粗镗的基本时间。确定镗刀的主偏角82mm 0 45 r （3-12） 123 i llll Ti fn

38、 式中，.,i=.,n=.，f=，l ，l.=，ll=1r/s176mm/r0200mm4mm53mm64 321 =58s 123 i llll Ti fn 孔与 68mm 的机加工要求一致，所以：87mm、81mm、95mm 孔， =21s18mm=、 95mml 123 i llll Ti fn 孔， =19s16mm=、 81mml 123 i llll Ti fn 孔， =14s11mm=、 87mml 123 i llll Ti fn 确定工序的基本时间：296s=13+19+21+58+33+19+18+20+47+48= T=T 5 1 jij i 2.7.2 半精加工工序的切

39、削用量及其基本时间的确定 切削用量确定 本步骤为半精加工过程，要求所知与上文的工艺设计一致。 17 1、半精车的背吃刀量 粗车的余量为，显而易见，是单边， 117mm p a mm1.4 p a ， 合金刀，并且可转位车刀，其基本物理性质如形状等和粗车刀是一致0.7mm= p a15YT 的，车刀几何形状为前角，后角，负偏角=5，刃倾角，12 890 r k r k0 s 。0.5mm 本步骤的进给量 查询得，根据，选择。1620C0.3mm/r 本步骤根据生产设计经验，无需进行进给强度校验。 选择车刀的加工磨损标准，为后刀面设定值，疲劳度。mm0.430minT V 切削：根据相关设计手册，

40、因为本次设计采用的是 YT15 硬质合金车刀，在生产时， ，材料钢： 、，速度是。pa700-600M b p amm1.4frmm/0.38min/156mv 切削速度的修正系数：，其余修正系数为 1，故0.81 kvv K1.15 Tv K 145.3m/min1.150.81156v 338r/min 1000 d v n 根据 C620-1 型号的转动速率，推出，真实生产时的速度时r/s 6.17370r/min n ，根据经验，无需对其校核计算。 2.7m/sv 最后决定切削用量。159m/min= v370r/min,=n 、0.3mm/r=f 、0.7mm= p 2、选取两圆端面

41、的切削用量，选择圆的加工刀具来加101mm、106.5mm117mm 工他们，背吃刀量，端面吃刀量。101mm、106.5mm0.5mm p a1.3mm p a 进给量和端面分别是,.转速采用相同的速度101mm、106.5mm0.3mm/r=f0.3mm/r=f 各工序的加工时间 确定半精车外圆 117mm 的基本加工时间。车外圆基本时间为 （3-13） i f llll i f L T nn j 321 1 式中，, ， =90，mm 56 l) 32( tan 1 r p k a l r k0 2 l0 3 l0.3mm/r=f 18 6.17r/sn 31s 1 i f L T n

42、j 的加工要求和的一致，则：115mm、120mm138.4mm 外圆的加工时间： 7.6s（l=12mm）120mmi f L T n j1 外圆的加工时间： 11 s（l=18mm）115mmi f L T n j1 确定半精车端面的加工时间 i f L T n j 1 式中， 321 1 2 lll dd L A 端面 , , ,，88mm= d101mm,=d 1 ) 32( tan 1 r p k a l90 r k ，则：1= 6.17r/s,= 0.3mm/r,= 、0= 、 4mm= 、2mm= 321 inflll 10.3s 1 i f L T n j B 端面，, ,，9

43、4mm= d117mm,=d 1 ) 32( tan 1 r p k a l90 r k ，则：1= 6.17r/s,= 0.3mm/r,= 、0= 、 4mm= 、2mm= 321 inflll s 17 1 i f L T n j 3、选定半精镗的切削用量：88mm 刀具信息：YT15 硬质合金、20mm 的镗刀，形状为圆，疲劳限值：T=60min。 确定背吃刀量 双边余量为 1mm，则=0.5mm p a p a 进给量 ：。frmmf/ 确定车刀磨钝标准及耐用度 19 确定切削速度 v，按计算公式确定 （3-14） vv v v xym pz C vk T af 式中，=291，=2，

44、=0.15，=0.2，=60min， =0.90.80.65=0.468 v Cm v x v yT v k 则 183m/min9 . 0 1 . 0160 219 2 . 015 . 0 2 . 0 v 571.4r/min 102d v n 根据车床的转动速度，可知，1620Csrrn/10min/600 。min/2 . 3min/192.2mrV 实际 确定半精镗 110mm，96mm 孔的背吃刀面=0.5mm，它们跟粗镗 102mm 孔的 p a 加工条件相同 确定半精镗 88mm 的基本时间，确定镗刀的主偏角 0 45 r （3-15） 123 i ll

45、ll Ti fn 式中 ，。1=i10r/s,=n0.1mm/r,=f、0= 、lmm 4、l3.5mm=l 、10mm=l 321 =17.5s 123 i llll Ti fn 孔 88mm，82mm 的加工要求和孔 102mm 的加工要求一致，则： 孔 94mm ，l=18mm， =25.5s 123 i llll Ti fn 孔 96mm ，l=16mm， =23.5s 123 i llll Ti fn 确定工序的基本时间： 122.1s23.525.517.5117.631 5 1 ji i T j T 2.7.3 齿轮加工工序 切削用量 滚齿工序，所选刀具模数 m=2.25mm，9

46、0mm。加工工艺要求为1.6m，求得每 a R 20 转刀具得，根据产品参数表选则。1.0mm/r-0.8 a f3150Y0.83mm/r a f 所选滚刀的切削速度计算： （3-16） v xy a m v k mfT C v v v 式中， ，0.64=0.80.8=k 、-0.5= x、0.85=y 、2.5mm= 、m0.83mm/r=f 、240min= 、T364= V vvvac 则 27.9m/minv 98.5r/min 90 9 . 2710001000 d v n 根据 Y3150 型号得产品主轴参数，。实际切削速度为1.72r/s=103r/min=n 。0.49m/

47、s=29.1m/min= v 加工时的切削功率按下式计算 （3-17） c ccccc p qpupxpypp k vzdmfC Pc 3 10 式中， 124 pc C0.9 pc y1.7 pc x-1.0 pc u0 pc q0.83mm/r,f , , , 。2.5mmm90mmd50z29.1m/minv1.2 pc k 0.37kw c P Y3150 型滚齿机的主电动机功率。因此小于，故所确定的切削用量可3kw E P c P E P 在该机床上使用。基本时间 滚齿得加工本位时间为： （3-18）a qnf zll B ) cos ( Tj 21 式中，0.83mm/s=f 1.

48、71r/s,=i 、1=q 、50=z 、0= 、56mm= B a 3mml17.55mm) 32()( 21 hdhl s qnf zll B T a j 4611 83 . 0 11 50)355.1756( ) cos ( 21 （3-19） 21 第 3 章 机床夹具设计 3.1 机床夹具介绍 工件在加工过程中肯定是需要固定得，如果没有完好的固定方式则工件得各项工艺 性能就会大打折扣，所以在加工过程我们需要对工件进行固定，通常来说，形状规则的 工件可以通过通用的夹具固定在机床上，这种固定方式往往需要经验的加持，很多时候 通用的夹具并不能解决问题，这时我们就需要设计专用的夹具用于生产，

49、但是专用夹具 也有很多缺点，比如制造复杂，只能针对一种产品使用，当这种产品发生变更时，夹具 很可能就会报废，所以这种专用夹具只能用在大规模生产时使用才具有经济意义，在夹 具的使用中，夹具的设计需要根据工件的定位基准来进行的，设计出的专用夹具会和工 件接触，支撑和固定工件，同时也让工件的定位基准有存在的意义，保证了零件的精度 要求。 就目前技术的发展，数控机床和加工中心的大规模使用，促使了夹具的变革，小批量的 生产目前已经趋近于大规模生产的效能了。 由上文可得，夹具应符合以下条件： （1）能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期 （2）能装夹一组相似性特征的工件 （3）适用于精密加工的高精

50、度的机床 （4）适用于各种现代化制造技术的新型技术 （5）采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率 3.2 夹具的分类 1）通用夹具 因为很多形状规则的产品的夹具是可以公用的，所以在长期的机械生产中，诞生了很 多被标准化的夹具，这些夹具很多部分是活动的，可以调节的，它可以很好的适应各种 形状不过分奇怪的零件，这类夹具的诞生大大的降低了生产成本，使得小批量生产成为 可能。 2）专用夹具 很多时候，通用夹具并不能解决所有问题，专用夹具便应运而生，顾名思义，它是专 门为一种产品打造的夹具，结构比较固定，操作起来也很迅速便捷，也很省时省力，但 22 是其设计困难，成本高，未到寿命报废

51、率高，所有也存在着较大的使用局限性。 3）通用可调夹具和成组夹具 顾名思义，它是一种可以调节的夹具，部分装置甚至说可以更换，可以更加的通用的安 装工件，适用范围更为广阔，但是其使用可能会造成定位误差偏大。 4）组合夹具 组合夹具的使用是对零件的加工要求更高的一种使用方式，通用性更强，非常灵活，且 精度也可以保证，它是由实现做好的标准件来组装成夹具，类似于小时候的积木的使用， 很适合小批量的生产各种零件。 按使用分类 这种分类很好理解，就是按照使用的地方进行分类，车、铣、钻等等工艺为名称命名夹 具。 按夹紧分类 由产生夹紧力的机械结构的区别，可分为：手动、气动、液压夹具等。 3.3机床夹具的定位

52、及夹紧 1、定位元件 用来固定工件的第一接触物，是固定基准的原件，保证加工时的精度。 2、夹紧装置 为了固定工件，必然要夹紧工件，夹紧装置就是起到这个作用的。 3、对刀、引导元件或装置 加工时，工件相对于刀具的位置也是很重要的保证参数，这类原件就是用来保证这个 参数的，对刀块的作用就是确保刀具的使用是正常的，保证零件的精度不被影响。 4、连接元件 这种元件是用在和机床相连接的，保证夹具的固定。 5、夹具体 这种夹具体是一个联合的整体，它将整个夹具连接成一个整体。 6、其它元件及装置 这类就是其他的辅助性装置，根据需要添加。 上面写的这 6 种装置是机床夹具的必要组成，夹具要想正常工作，则必须

53、6 种装置都齐 全且正常工作，他们是加工精度保证的基础，是确定产品工艺性的重要决定因素。 3.4 工件的装夹方式 23 在机床上的固定方式有下面几种： 直接找正法 直接根据基准来确定工件的位置。 直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度、找正方法和所用 工具及工人的技术水平。此法一般多用于单件小批生产和精度要求特别高的场合。i 划线找正法 在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。 此法因为受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量生产、毛坯精 度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。ii 用夹具装夹 即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机

54、床获得正确位置的方法。 此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。 提到的装夹方式有如下 3 个特征： （1）定位基准决定了工件的定位标准，而夹具上的定位原件是实现定位的装置，它 和基准配合共同决定工件的方向和位置。 （2）由于夹具在机床上的位置已经固定好，只要工件和夹具相对位置正确，则工件 和机床相对位置也不会出现问题。 （3）加工面和刀具的位置也很关键，对刀装置就是起这个作用的。 3.5 基准及其分类 基准在生产中的地位极为重要，所以在机加工生产中，不可避免的就要涉及刀基准 的讲解，基准不明确，零件的表面位置就无法有效的得到确定，也无法保证精度和尺寸。 基准的分类是根据

55、基准产生的目的性，用于实现生产目的的是为工艺基准，在设计 是定下来的用于确定各个几何特征相对位置的设计基准。 设计基准 设计零件图时，参考的坐标基准为设计基准。 工艺基准 在具体生产过程中用到的实现生产的基准我们称为工艺基准，工艺基准也是有分类 的，时根据具体用途来分的。 （1）装配基准 24 （2）产品在装配时，互相位置关系需要一个基准来衡量，这个基准就是装配基准了。 （3）测量基准 在检验时有时需要新的基准去检测零件尺寸是否合格，这个新基准就是测量基准 （4）工序基准 用来确定工件被加工后的尺寸的基准时工序基准 （5）定位基准 用来定位工件的基准。 3.6 工件的定位 工件定位的基本原理

56、工件的位置在加工时，必须对于机床和刀具的位置都要恰好，都要精准定位，这个 步骤是非常重要的，它必须要有合理的设计的，四块组成部分的相对位置都是要完全确 定固定好的，那么显而易见，这个原理在实现过程中的重要部分就是保证加工的顺利进 行，工件的定位就是非常非常重要的部分了。 六点定位原则 任何工件在无限制的情况下都是有六个自由度的，而通过合理的布置 6 个支撑点可 以使得零件的 6 个自由度完全被固定，这样的话零件就被完全固定了，这种通过 6 个点来固定零件的方式，我们称之为：“6 点定位原则” 。 工件定位中可能出现的集中情况 完全定位 6 个自由度完全确定即为完全定位。 不完全定位 根据需求，

57、6 个自由度不能被全部约束，则零件处于不完全定位状态 欠定位 这种定位状态是不被允许的，本应被约束的自由度，而没有被约束则称为欠约束 过定位 这种情况也是一种不被允许的状态，一个自由度被约束了两次，这种情况会导致运动冲 突。 为了消除这种定位产生的干涉问题，一般提供下面两个方案以供根据情况选择： 25 1、提高基准和元件之间的位置精度。 2、改变结构让其中一个定位点失去作用，消除多余的约束。 3.7 常见定位方式及定位元件 因受加工要求以及外力等影响作用，定位元件和它们的布置方式主要便是由加工要 求等因素所决定。 、工件及平面定位 1主要支承 主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用 固定支承 可调支承 自位支承 辅助支承 提高工件的安装刚性和稳定性 螺旋式辅助支承 自位式辅助支承 推引式辅助支承 液压锁紧的辅助支承 2）工件以圆柱空定位 （1）圆柱销 （2）圆锥销 （3）圆柱心轴 3）工件以外圆柱面定位 （1）在 V 形块中定位 （2）在圆孔中定位 （3）在半圆孔和圆锥孔中定位 3.8 工件的夹紧 对于机加工过程，定位、夹紧两种过程互相决定，互相影响。定位是确定位置，为夹 紧就需要在定位后帮助工件完成在该位置的固定，从而不会因为外力而改变位置，而夹 紧需要定位为其提供正确的位置。 ）