變速器輸出軸機械加工工藝與銑鍵槽夾具設計【含CAD圖紙、PROE三維】

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工 序 號60工序名稱滾齒零件毛重零件凈重一個工人看管機床臺數(shù)1零件數(shù)每臺件數(shù)6每次加工數(shù)1材料名 稱45牌 號45狀 態(tài)鍛造設備名稱型號滾齒機編 號Y3150E夾具名 稱滾齒代 號冷 卻 液液壓油每批件數(shù)準終時間基本時間單件時間工步號工 步 內 容刀具名稱規(guī)格或代號量具名稱規(guī)格或代號輔具名稱規(guī)格或代號加工尺寸(mm)背吃刀量(mm)切削長度(mm)加工余量(mm)切削速度(m/min)主軸轉速(r/min)進給量mm切削時間(min)1滾齒整體齒輪滾刀（模數(shù)為2.75，頭數(shù)2）游標卡尺彈簧夾頭、頂尖74.852202.559.7352.80.10.19編 制校 對審 核會 簽描 圖更改處數(shù)文件號簽字日期更改處數(shù)文件號簽字日期西南大學工程技術學院車 間機械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號01共 2頁小 組產(chǎn)品名稱零件名稱變速器輸出軸第 1頁 工 序 號60工序名稱銑鍵槽零件毛重零件凈重一個工人看管機床臺數(shù)1零件數(shù)每臺件數(shù)6每次加工數(shù)1材料名 稱45牌 號45狀 態(tài)鍛造設備名稱型號萬能銑床編 號X6132夾具名 稱銑鍵槽代 號冷 卻 液液壓油每批件數(shù)準終時間基本時間單件時間工步號工 步 內 容刀具名稱規(guī)格或代號量具名稱規(guī)格或代號輔具名稱規(guī)格或代號加工尺寸(mm)背吃刀量(mm)切削長度(mm)加工余量(mm)切削速度(m/min)主軸轉速(r/min)進給量mm切削時間(min)1銑鍵槽硬質合金銑刀直柄鍵槽銑刀、V形塊52.5112.559.7352.80.10.19編 制校 對審 核會 簽描 圖更改處數(shù)文件號簽字日期更改處數(shù)文件號簽字日期寧大學課程設計(論文)變速器輸出軸工藝與銑鍵槽夾具設計所在學院專 業(yè)班 級姓 名學 號指導老師 年 月 日29目 錄目 錄1第1章 零件的分析31.1 零件的作用31.2 零件的工藝分析31.2.1分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖31.2.2 零件的結構工藝性分析3第2章 確定毛坯畫毛坯圖4第3章 工藝規(guī)程設計53.1 定位基準的選擇53.2制定工藝路線63.3 方案比較與分析63.4選擇加工設備及刀、量具93.5確定切削用量及基本工時103.5.1 工序30103.5.2 工序40123.5.3 工序50133.5.4 工序60153.5.5工序80153.5.6工序90163.5.7工序100163.5.8工序110163.5.9工序120163.5.10工序130163.5.11工序140173.5.11工序150183.5.11工序160193.5.11工序17020第4章 夾具設計224.1 工序尺寸精度分析224.2 定位方案確定234.3 定位元件確定234.4 定位誤差分析計算244.5夾緊方案及元件確定254.6 夾具總裝草圖25總 結26致 謝27參 考 文 獻28第1章 零件的分析1.1 零件的作用下面所示為動力輸出裝置中的主要零件。28mm孔與動力源（電動機主軸等）配合起定心作用。再由21.7mm處通過鍵將動力輸出。A,B是兩段支軸頸。圖1 變速器輸出軸1.2 零件的工藝分析1.2.1分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖制定工藝規(guī)程時，首先應分析零件圖及該零件所在部件的裝配圖。了解該零件在部件中的作用及零件的技術要求，找出其主要的技術關鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采取適當?shù)拇胧┘右员ＷC。1.2.2 零件的結構工藝性分析 所謂零件的結構工藝性是指設計的零件在滿足使用要求的前提下，其制造的可行性和經(jīng)濟性。 由圖3-5所示得知：其零件材料為45鋼，調質處理200HBS，此為低碳鋼具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性適用于較大應力，要求耐磨的零件。該零件的主要加工面為軸的表面和孔10-20mm的銷。軸的表面會直接影響配合的接觸精度和密封。鍵槽的平行度也直接影響配合的精度。10-20mm銷的精度要求很高也是該零件 加工的關鍵所在。該零件上的平行度為008，圓度為0。05和圓跳讀0。04。由參考文獻中有關資料所得和機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的工藝性是可行的。第2章 確定毛坯畫毛坯圖 在擬訂機械加工工藝規(guī)程時，毛坯選擇得是否正確，不僅直接影響毛坯的制造工藝及費用，而且對零件的機械加工工藝、設備、工具以及工時的消耗都有很大影響。毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，機械加工的勞動量就越少，但毛坯制造的成本可能會越高。由于原材料消耗的減少，會抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，應根據(jù)生產(chǎn)綱領、零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面質量及具體的生產(chǎn)條件等作綜合考慮，以選擇毛坯。在毛坯選擇時，應充分注意到采用新工藝、新技術、新材料的可能性，以降低成本、提高質量和生產(chǎn)率。毛坯的種類包括：鍛造件、鍛件、型材、沖壓件、冷或熱壓制件、焊接件等。合理的選擇毛坯，通常從下面幾個方面綜合考慮：1、零件材料的工藝特性；2、生產(chǎn)綱領的大??；3、零件的形狀和尺寸；4、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。根據(jù)零件材料確定此毛坯為鍛件。鍛造時應安排人工調質處理200HBS參考文獻，1表2。3-7，該鍛件的尺寸公差等級為IT7-13級加工精度要求高的地方：例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2), 精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8). 根據(jù)該零件的各加工精度要求，經(jīng)過查表得鍛造的毛坯尺寸為各加工表面都留有加工余量3mm，因此為圓柱所以保留加工余量為6mm.。 加工表面基本尺寸加工余量等級加工余量數(shù)值 74.82 74.82 H 3.2(mm) 25.5 25.5 H 3.525 25 mm G 4 23 50 mm H 420 20mm G 721.7 21.7 mm G 5.7以上為各加工表面的總余量。鍛件直接鍛造出此大概形狀，參考文獻（1）表2.3-6。用查表法確定各個加工的總余量如上圖所示。由參考文獻（1）2.3-9可得鍛件主要尺寸的公差如下表所示：主要毛坯尺寸及公差 （mm） 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT11鍛件的長度尺寸 187 4 191 第3章 工藝規(guī)程設計3.1 定位基準的選擇粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要孔的毛坯孔和軸面作粗基準：1、在保證各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；2保證定位準確、夾緊可靠。選擇精基準的出發(fā)點是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度，以及安裝的方便可靠。其選擇的原則如下：1、基準重合原則；2、基準統(tǒng)一原則；3、自為基準原則；4、互為基準原則；5、所選精基準 應能保證工件定位準確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結構簡單適用。精基準的選擇：加工輸出軸，通過了解零件結構特點和加工精度要求，可以初步選定車各階梯圓柱面時分別以不加工面為基準。選定A面面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案比較簡單，可靠，操作方便，使用夾具即可。利用鉆頂尖孔可以對精加工面進行自由度的限制確保加工達到要求精度。3.2制定工藝路線根據(jù)各表面加工要求和各加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定各外圓面加工方法如下：外圓面：粗車精車因為外圓面與A端面的中心孔16H7有同軸度要求，所以宜在一次固定加工中完成，以保證其位置精度。根據(jù)先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的加工原則，先完成一端的粗加工后再精加工，再調頭加工另外一端。然后加工鍵槽，滾斜齒輪，最后進行修磨加工。為改善工件材料的力學性能的熱處理工序，例如淬火、滲碳淬火等，一般都安排在半精加工和精加工之間進行，這是因為淬火處理后尤其是滲碳淬火后工件會有較大的變形產(chǎn)生，為修正滲碳、淬火處理產(chǎn)生的變形，熱處理后需要安排精加工工序。在淬火處理之前，需要將銑鍵槽、鉆孔、攻螺紋，去毛刺等次要表面的加工進行完畢。當工件需要作滲碳淬火處理時，由于滲碳過程工件會有較大的變形產(chǎn)生，常將滲碳過程放在次要表面加工之前進行，這樣可以減少次要表面與淬硬表面間的位置誤差。根據(jù)機械加工工序先后順序的安排，一般應遵循以下幾個原則： 1、先加工定位基準，再加工其他表面。 2、先加工主要表面，后加工次要表面。 3、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 4、先加工平面，后加工孔。為了減少工件的換位帶來的加工誤差，可以在一次裝夾中通過換刀來完成幾個工序的加工。對于位置度要求較高的孔系，宜在同一工位工安排該孔系相關表面的加工工作，以消除工件更換裝夾誤差對孔系位置精度要求的影響。綜合上述論述，初步擬訂加工工藝路線如下： 3.3 方案比較與分析加工路線方案一：10時效20車兩端面（長度達187mm）30粗車外圓74.82mm40粗車35.5、25、23、22、20、21.750修磨中心孔60精車35.5、25、23、22、20、21.770車退刀槽2.5X23.580掉頭，粗車35、3490精車35、34100粗鏜28110精鏜28，并倒角1*45120銑鍵槽130拉花鍵140滾齒150調質處理160去毛刺170清洗180檢驗190油封、入庫加工路線方案二：10時效20車兩端面（長度達187mm）30粗車外圓74.82mm40粗車35.5、25、23、22、20、21.750調質處理60修磨中心孔70精車35.5、25、23、22、20、21.780車退刀槽2.5X23.590掉頭，粗車35、34100精車35、34110粗鏜28120精鏜28，并倒角1*45130銑鍵槽140拉花鍵150滾齒160去毛刺170清洗180檢驗190油封、入庫上述方案中遵循了工藝路線擬定的一般原則，但是在某些工序上有些問題還值得進一步討論。從上述2種方案比較可以看出，二者的區(qū)別在于調質工序的安排，方案一把調質放到后面工序，而方案二把調質放到粗加工之后加工。從手冊了解可知調質容易出現(xiàn)開裂變形等缺陷，如果安排在最終工序將會導致零件尺寸超差達不到使用要求。根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、精加工跟開的原則來劃分工序，即先粗加工再精加工。此外，可用不同的機床或不同的刀具順次同步進行加工。對于單個零件要先粗加工、后半精加工，而后精加工?；蛘咭慌慵?，先全部進行粗加工、半精加工，最后再進行精加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面粗、精加工完畢后，再加工另的其他表面；否則，可能會在對新的表面進行大切削量加工過程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面變形。所以在車削中應先切除整個零件的大部分余量，再將其表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。粗精加工中間最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形能得到充分的恢復，再進行精加工，以提高零件的加工精度。在工序中鉆孔、擴孔和對孔的攻絲可以只安排一個工序，這樣就可以節(jié)省工時，而且還減少了工步。修改后的工藝路線如下：鍛造毛坯10時效20車兩端面（長度達187mm）30粗車外圓74.82mm40粗車35.5、25、23、22、20、21.750調質處理60修磨中心孔70精車35.5、25、23、22、20、21.780車退刀槽2.5X23.590掉頭，粗車35、34100精車35、34110粗鏜28120精鏜28，并倒角1*45130銑鍵槽140拉花鍵150滾齒160去毛刺170清洗180檢驗190油封、入庫3.4選擇加工設備及刀、量具 由于生產(chǎn)類型為少批量生產(chǎn)，所以所選設備宜以通用機床為主，輔以少量專用機車。起生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床加工生產(chǎn)。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳遞，由于工件質量較大，故需要輔助工具來完成。平端面確定工件的總長度?？蛇x用量具為多用游標卡尺（mm）,測量范圍01000mm（參考文獻2表67）。采用車床加工，床選用臥式車床CA6140（參考文獻2表43），專用夾具。鉆孔、擴孔、攻絲所選刀具見（參考文獻2第五篇金屬切削刀具，第2、3節(jié)），采用相匹配的鉆頭，專用夾具及檢具。鉆中心孔。選用60中心鉆（參考文獻4第6章）。銑鍵槽5。選擇X6132臥式（萬能）銑床（參考文獻2表417）。選擇與鍵槽寬度相同型號的刀具。采用精銑專用夾具及游標卡尺、刀口形直尺。滾齒。選用滾齒機Y3150E（參考文獻2表425）。專用夾具、量具及檢具。修磨齒。選用內圓磨床M2110（參考文獻2表412）專用量具、夾具。3.5確定切削用量及基本工時切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進給量，再確定切削速度。現(xiàn)根據(jù)切削用量簡明手冊（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號，與機械制造設計工工藝簡明手冊的表區(qū)別。3.5.1 工序30 本工序為車兩端面（長度達187mm），已知加工材料為45，鍛造件，有外皮，機床CA6140普通車床，工件用內鉗式卡盤固定。所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。.確定切削深度由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故 = （3-1）.確定進給量根據(jù)切削加工簡明實用手冊可知：表1.4刀桿尺寸為，工件直徑400之間時， 進給量=0.51.0按CA6140機床進給量（表4.29）在機械制造工藝設計手冊可知： =0.7確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表130，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。根據(jù)表1.21，當強度在174207時，=時，徑向進給力：=950。切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2）由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)切削用量簡明使用手冊表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。.確定切削速度切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)切削用量簡明使用手冊表1.11，當硬質合金刀加工硬度200219的鍛造件，切削速度=。切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125這時實際切削速度為： = （3-5）.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由切削用量簡明使用手冊表1.25，=，切削速度時， =切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6）根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：=3.75，=，=，=.倒角 為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉速與鉆孔相同 換車刀手動進給。. 計算基本工時 （3-7）式中=+，=由切削用量簡明使用手冊表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=+= = （3-8）3.5.2 工序40本工序為車兩端面鉆中心孔B3.15/10，已知加工材料為45，鍛造件，有外皮，機床CA6140普通車床，工件用內鉗式卡盤固定。根據(jù)機械加工工藝手冊第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.200.35。 則取確定切削速度，根據(jù)機械加工工藝手冊第2卷表10.4-9切削速度計算公式為 （3-20）查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35則 =1.6所以 =72選取 所以實際切削速度為=2.64確定切削時間（一個孔） =3.5.3 工序50粗車外圓74.82mm所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊表1.1，由于C6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。.確定切削深度由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故 = .確定進給量根據(jù)切削加工簡明實用手冊可知：表1.4刀桿尺寸為，工件直徑400之間時， 進給量=0.51.0按CA6140機床進給量（表4.29）在機械制造工藝設計手冊可知： =0.7確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表130，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。根據(jù)表1.21，當強度在174207時，=時，徑向進給力：=950。切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故實際進給力為： =950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)切削用量簡明使用手冊表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。.確定切削速度切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)切削用量簡明使用手冊表1.11，當硬質合金刀加工硬度200219的鑄件，切削速度=。切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125這時實際切削速度為： = （3-14）.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由切削用量簡明使用手冊表1.25，=，切削速度時， =切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：=1.25，=，=，=.計算基本工時 （3-15）式中=+，=由切削用量簡明使用手冊表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=126+= =半精車端面，粗糙度值為，尺寸保持69成；車距離為的面成；半精鏜至，深。3.5.4 工序60粗車35.5、25、23、22、20、21.該工序與工序50的計算方法完全一樣，在此不一一計算。工序70 調質不需計算切削計算。3.5.5工序80修磨中心孔.選擇砂輪 由機械加工工藝手冊4.8中磨料的選擇各表選取:A46GV69 350其含義為：砂輪磨料為棕剛玉，粒度為46號，硬度為中軟1級，陶瓷結合劑，6號組織手型砂輪其尺寸為350（DBd）.切削用量的選擇 砂輪速度： n=1500r/min，V=30m/s軸向進給量：f=0.2B=8mm（雙線程）機械加工工藝設計實用手冊表15-67徑向進給量： f=0.02（雙線程）工件速度 v=100V=0.3（m/s） N=1.737r/m （3-21）.切削工時 查機械加工工藝手冊表2.5-11 k=1.1表2.5-12t=（s） （3-22）磨的機床選擇為M2110A，刀具選擇代號為MY的圓柱磨頭，根據(jù)機械加工工藝設計實用手冊表13.4-16確定砂輪直接為20，則工件速度=20，縱向進給量，工作臺一次往復行程磨削深度，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出所耗工時為41.5 s。3.5.6工序90精車35.5、25、23、22、20、21.7該工序與工序50的計算方法完全一樣，在此不一一計算。3.5.7工序100車退刀槽2.5X23.5切削深度ap：ap=3mm根據(jù)機械加工工藝手冊表查得：進給量,查機械加工工藝手冊表2.4-82得切削速度，機床主軸轉速：，查機械加工工藝手冊表3.1-74取實際切削速度：進給量：工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知深度為3mm，l=3mm機動時間=0.052min=3.12s3.5.8工序110掉頭，粗車35、34該工序與工序50的計算方法完全一樣，在此不一一計算。3.5.9工序120精車35、34該工序與工序50的計算方法完全一樣，在此不一一計算。3.5.10工序130粗鏜28粗鏜至27mm切削深度 ap =（D-d1）/2=（25-23）/2=1mm進給量f=0.31.0mm/r ,取f=0.8mm/r （切削手冊表11.-27）切削速度v=0.651.5m/s，取v=0.8m/s=48 m/min主軸轉速ns=1000*48/(3.14*28)=546 r/min取n=600 r/min則實際切削速度v=52 m/min切削工時：工作臺每分鐘進給量fm=fn=0.8*600=480 mm/min被切削層長度l=117mm刀具切入長度l1=+(2-3)=+3=4.7mm刀具切出長度l2l2=35mm, 取l2=4mm則tm=(l+l1+l2)/fm=(111+4.7+4)/480=0.25min3.5.11工序140精鏜28，并倒角1*45刀具：普通單刃鏜刀B*H=8*8精鏜至28mm切削深度 ap =（D-d1）/2=（26-25）/2=0.5mm進給量f=0.150.5mm/r ,取f=0.3mm/r （切削手冊表11.-27）切削速度v=0.81.5m/s，取v=1.5m/s=90 m/min主軸轉速ns=1000*90/(3.14*30.5)=940 r/min取n=1000 r/min則實際切削速度v=96m/min切削工時：工作臺每分鐘進給量fm=fn=0.3*1000=300 mm/min被切削層長度l=117mm刀具切入長度l1=+(2-3)=+3=4.7mm刀具切出長度l2l2=35mm, 取l2=4mm則tm=(l+l1+l2)/fm=(111+4.7+4)/300=0.4min3.5.11工序150銑鍵槽1 加工條件工件材料：45，b =0.6GPa機械工程材料表56,2438HRC。加工要求：一夾一頂裝夾工件，粗，精銑花鍵機床：X61322. 切削用量 選取銑刀類型及其參數(shù)：根據(jù)花鍵軸參數(shù)，選取高速鋼尖齒槽銑刀，其直徑D=40，銑刀厚度L=18，齒數(shù)Z=16 選取每齒進給量af:根據(jù)銑刀結構及其參數(shù)，加工性質和銑削寬度 ae=(120-112)/2=4mm按表選取每齒進給量af=0.04mm/z 確定刀具耐久度T：按表18。2-14確定銑刀耐久度T=120min 選擇切削速度V：根據(jù)表18.2-14選取切削速度V，按條件D=40； L=10-16；Z=16；T=120min和af=0.04mm/z，取V1=45m/min，又根據(jù)不同的加工條件進行修正計算。 按表18.2-19，工件硬度為255302HB時，取Kmv=1.27，最后確定V=V1，Kmv=451.27=57.15m/min. 確定銑床主軸轉速N N=100V/D=100057.15/100=181.91r/min 根據(jù)X6132型銑床說明書，選定N=190r/min 最后確定的切削速度為： V=100190/1000=59.69r/min 確定每分鐘進給量Vf Vf=AfZN=0.0418190=136.8mm/min 根據(jù)X6132銑床說明書，確定Vmm/min 校驗機床電動機功率：選取切削功率Pm=1.1kw,按公式PmPe,則 1.10.857.5 1.16.375所以滿足要求 計算縱向工作臺的工作行程長度： L=l+L1+L2 長度l=95mm，則L1=21mm取L2=3mm,L=400+21+3=424mm(3) 切削工時 計算機動時間：Tm=LN/Vf=42410/118=35.9min3.5.11工序160銑花鍵定銑削深度：由于加工余量不大，故可一次走刀完成，擇ac=zb0.7mm確定每齒進給量：af=0.1mm計算切削速度：根據(jù)表3-27選刀具耐用度t=7.81000由表3-29確定cv=68.5,zv=0.25,xv=0.3,yv=0.2,uv=0.1,pv=0.1,m=0.2v=81.68s/min選定機床主軸轉速n=1000v/3.14d=100081.68/3.14100=260r/min根據(jù)機床說明書選n=255r/min實際切削速度為v=3.14dn/1000=3.14/100=80.07m/min計算基本工時 首先計算每分鐘進給量fm=afzn=0.1625153mm/min 根據(jù)機床說明書選fm=165m/min 基本工時：T基=L/fm=72+8.5+8.5/165=0.55min3.5.11工序170滾齒（1）滾齒a、背吃刀量的選擇參考文獻機械加工工藝手冊第二卷，表6.135可知滾刀走刀次數(shù)（背吃刀量）可知，盤形齒輪和軸齒輪的模數(shù)均小于3mm，故走刀次數(shù)為1次滾切至全齒深。b、進給量的選擇根據(jù)表6.136可知，前面所選擇的滾齒機床Y3180屬于第機床組別，查表6.137可知滾刀粗滾加工進給量為45mm/工件每轉，又因所加工的齒輪螺旋角分別為和15，故均小于30，所以粗加工進給量須乘以修正系數(shù)0.8，故修正后的粗滾進給量為3.24mm/工件每轉，查Y3180滾齒機說明書，選擇進給量3.5mm/工件每轉。c、切削速度的選擇根據(jù)上述的走到次數(shù)、進給量和表6.133推薦的滾刀壽命，考慮被加工材料性質、齒輪模數(shù)和其他加工條件來確定切削速度，參考表6.139高速鋼標準滾刀粗切齒輪時的切削速度，選擇粗切速度35m/min，即n175r/min。（2）剃齒采用查表法，參照齒輪制造工藝手冊表109、表1011查得余量及切削用量如3-6表所示：表3-6 剃齒切削參數(shù)及切削余量名稱切削速度（m/min）縱向進給量（mm/r）徑向進給量行程次數(shù)剃齒余量軸齒輪1050.180.025 mm5次0.025盤形齒輪1050.250.02 mm6次0.04依 據(jù)表109表109表109表109表1011注：剃齒余量為齒厚余量。（3）強力珩齒（盤形齒輪）切削用量的選擇，參照齒輪制造工藝手冊表1022，選擇主軸轉速800r/min，切削速度1.2m/min，軸向進給量2000mm/min，徑向進給量0.02mm/min；依據(jù)表1023，選擇加工余量（公法線）0.04mm。（1）機動時間：參考文獻機械加工工藝手冊第一卷，由公式 （4-11）公試中b齒輪的齒寬；滾刀滾入和滾出長度； Z被加工齒輪齒數(shù)； 滾刀的轉速；為滾刀進給量； 為滾刀頭數(shù)。其中（4-12）為滾切深度（由于是一次滾出，即為齒全深），為滾刀外徑，為滾刀的安裝角（通常等于工件的螺旋角），帶入數(shù)值計算得（注：35取值4mm）將以上參數(shù)帶入公式（4-11）計算得（2）輔助時間：查機械加工工藝手冊第一卷表5.242滾齒機上雙頂尖工件裝夾時間為：0.14min；機床操作時間（工件刀具的啟動停止、刀架靠近和離開工件、清理鐵屑等）為：0.23min。故。（3）作業(yè)時間：，即。（4）布置工作場地時間：參考機械制造工藝學教材，可知該時間一般按作業(yè)時間的2%7%計算，取5%作為參考計算，即。（5）休息與生理需要時間：參考機械制造工藝學教材，可知一般按作業(yè)時間的2%4%計算，取3%計算可知。（6）準備與終結時間：由于該零件為大批量生產(chǎn)，所以準備與終結時間分攤到每件工件上的量很小，可以忽略不計。（7）單件計算工時：結束。第4章 夾具設計4.1 工序尺寸精度分析本工序加工鍵槽，保證軸肩與鍵槽右端的長度為7，和外圓到鍵槽底部的距離22及鍵寬5該工序在X6132機床上加工，零件屬于中批量生產(chǎn)。4.2 定位方案確定根據(jù)工件的加工要求，該工件必須限制工件的六個自由度，現(xiàn)根據(jù)加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目及基準選擇的合理性。（1） 為了保證 必須限制Z向的移動及X向的轉動。（2） 為了保證和槽面的對稱度必須保證Z向的轉動，X向的移動，Y向的轉動。（3） 為了保證軸肩與鍵槽右端的長度為7，必須限制Y向的移動。4.3 定位元件確定綜上分析：為了限制六個自由度，其中的Z移動Z轉動X移動X轉動用兩個V型塊限制，Y移動由右端V型塊上帶有一擋塊擋在的右端面限制，Y的轉動由的外圓柱面上的夾緊力限制。4.4 定位誤差分析計算注：V型塊夾角=90。基準位移誤差：工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差D，因此對一批工件來說，當直徑由最小DD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差）從圖（a）中的幾何關系退出：Y=基準不重合誤差：從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準不動，當工件直徑由最小DD變到最大D時，設計基準的變化量為，即基準不重合誤差B=。從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由a到a與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差D是Y與B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即滿足要求4.5夾緊方案及元件確定工件在定位時為了保證定位的精度需要在外圓面上加個壓板。4.6 夾具總裝草圖總 結這次課程設計是對我在大學四年中所學知識的重要總結，它將我所學的科學理論知識與社會實踐相結合，是我們大學生從學校步入社會的主要載體之一。也正因通過老師的細心指導，在同學的積極幫助和我的不懈努力下，我完成了這個重要的課程設計。在這次設計中我遇到不少難以解決的問題，比如：夾具的設計問題、CAD的繪圖問題以及說明書的編寫問題。通過對這些問題的認識，我知道自己的一些薄弱環(huán)節(jié)；也通過解決這些問題，我更進一步的對所學專業(yè)知識的鞏固加深。所謂“溫故而知新”，在這些知識的基礎上還明白了許多課本所未涉及的知識，令人振奮！這次設計使我能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并能結合生產(chǎn)實習中學到的實踐經(jīng)驗知識，獨立的分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件（輸出軸）的工藝規(guī)程的能力和學到了夾具設計的基本原理和方法，擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計的能力，培養(yǎng)了我的熟悉并運用有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力，進一步培養(yǎng)了我的識圖、制圖、圖表和編寫技術文件等基本技能，為未來從事的工作打下良好的基礎。致 謝彈指一揮間，大學生活瞬間即逝。在最后階段，通過老師的認真指導和我的不懈努力我終于完成了課程設計。在這次課程設計中，我將在課堂上所學到的相關的科學知識都運用到設計里面，又一次的鞏固了所學內容，甚感欣慰。在完成這一設計的過程中，我遇到了許多困難。面對它們，我并沒有心灰意冷，而是查資料、尋找別人的幫助。在老師的指導和同學的幫助下，我一個個的解決了它們，獲得了最后勝利！在這里，對幫助我完成這次課程設計的指導老師和同學表示真誠的謝意。在此特別感謝殷曉中與陳興和老師：這兩個月來他們不斷的引導我、教導我，讓我在這次課程設計中學到了很多知識！對于我不懂的問題，只要我提出他們就毫不吝嗇的、不厭其煩地幫我解決，殷老師和陳老師這兩個月來付出了辛勤汗水，換來了我在這次設計中所學到知識！我會謹記兩位老師的教誨，為社會貢獻一份自己的力量?？傊瑳]有你們的幫助，我很難完成這次設計，再一次表示我對你們最真誠的謝意。 參 考 文 獻1 李 洪機械加工工藝手冊M 北京出版社，200612 陳宏鈞實用金屬切削手冊M 機械工業(yè)出版社，200513 上海市金屬切削技術協(xié)會金屬切削手冊M上?？茖W技術出版社，20024 楊叔子機械加工工藝師手冊M機械工業(yè)出版社，20005 徐鴻本機床夾具設計手冊M 遼寧科學技術出版社，2003106 都克勤機床夾具結構圖冊M 貴州人民出版社，200347 胡建新機床夾具M 中國勞動社會保障出版社，200158 馮 道機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊M 安徽文化音像出版社，20039 王先逵機械制造工藝學M機械工業(yè)出版社，200010 馬賢智機械加工余量與公差手冊M中國標準出版社，19941211 劉文劍夾具工程師手冊M黑龍江科學技術出版社，200712 王光斗機床夾具設計手冊M上?？茖W技術出版社，20028外文翻譯譯文題目 一種自動化夾具設計方法 原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design 原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784789一種自動化夾具設計方法塞西爾美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實驗室（VEEL）在這片論文里，描述了一種新的計算機輔助夾具設計方法。對于一個給定的工件，這種夾具設計方法包含了識別加緊表面和夾緊位置點。通過使用一種定位設計方法去夾緊和支撐工件，并且當機器正在運行的時候，可以根據(jù)刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動化夾具設計的詳細步驟。幾何推理技術被用來確定可行的夾緊面和位置。要識別所完成工件和定位點就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術要求、特征。關鍵詞：夾緊；夾具設計1. 動機和目標夾具設計是連接設計與制造間的一項重要任務。自動化夾具設計和計算機輔助夾具設計開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實現(xiàn)目標的關鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設計的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設計的自動化。夾具設計方法的研究已成為國內多家科研工作的重點。作者：周在1中對工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標準，突出重點的工作。在夾具設計中廣泛的運用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設計。Bidanda 4描述了一個基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉體零件的定位和夾緊。夾緊機制同時用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，5,6）分析了切削力鉆井機械和建筑模型及其他金屬切削加工。康有為等在2中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關系。一些研究人員采用模塊化夾具設計原則，用以生成2,7-11，另一些夾具設計工作者已經(jīng)報告了1,3,9,12-23。可以在21,24中找到夾具設計相關的大量的審查工作。在第二節(jié)中，對夾具設計任務中各種步驟進行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動測定。第5節(jié)討論了對工件的夾緊點的測定。2. 夾具設計的整體方法在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設計方法。通常對較理想的位置的那一部分進行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設計中定位的位置是高度相關的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個是夾具設計中不同的方面，可能導致夾具設計的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設計的定位相契合。不過，整體定位及設計方法不在本文討論范文內。除了零件的設計（為此夾具設計有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點和設計等因素外，還應投入CAD模型到夾具設計方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導使用的主要內容應盡量不抵制切割或加工過程和中所涉及的操作。相反，應定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個特定的部分加工操作安全。通過引導對定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點，因此不能移動的定位器。在這里討論的夾具的設計方法必須在整體夾具設計方法的范圍內。在此之前進行定位器/支撐和夾具設計的初步階段，涉及到的分析和識別的功能、相關的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評估和測定，定位/支撐設計與夾具設計結果的在此基礎上可以同時進行。本文對所描述夾具設計的方法討論基于定位器/支撐設計與先前已經(jīng)確定的假設（包括適當?shù)亩ㄎ缓椭С譁y定一個工件的定位，以及識別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎板，定位銷等）。 （1） 夾具設計的輸入輸入包括對特定產(chǎn)品的設計翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個設計的相關特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個相應的功能。（2）夾具設計的方法圖一是自動化夾具設計主要步驟總結圖。對這些步驟概述如下：第1步：設置配置清單以及相關的進程_功能條目。第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2mdvn，面對nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對應的方向向量0，0，-1），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向0，0，-1。如果必需要側面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個夾具夾緊下調，然后邊鉗方向計算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級定位孔。然后，使用夾緊機構夾緊一個方向，例如，av應平行于這兩個法向量，即，正常向量應分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側面夾緊面應該是一對分別平行于面sv和tv的平面孔。第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。第四步：利用計算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個帶夾子可以作為一個夾緊機構使用）。第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過。第六步：該夾具的夾緊面的實際位置自動在第5節(jié)中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。3. 判斷夾具尺寸在這項工作中所用到的夾具都來自一個系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個自動化夾具。鎖模力所需的有關螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當?shù)奈恢?。讓鎖模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強度（抗拉強度）和該夾具的材料（供應情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機器鋼。為了確定設計應力，抗拉強度值應除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個螺絲鉗）可以被確定：鎖模力/設計應力。隨后，螺栓截面全面積可以計算為等于格A1 /（65），（因為螺絲的地方可能會發(fā)生根切面積約為65螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項涉及可用于方程有關的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計算D）：d2 =4/3 BH2/L.4. 判斷夾緊表面確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇?？紤]所有潛在的加緊面，如圖3。最關鍵的是夾緊表面不應重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內是否可能有接觸面夾緊面重疊。夾緊面的確定可以如下所示：第1步：鑒別平行于二級和三級定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對tci的面，確定的面對tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠的面，并舍棄所有其他TCF中的面。 第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示：(a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個fci面。(b) 檢查每個FCI面，并執(zhí)行以下測試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面：例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應軸是夾緊軸。例3：如果在列表NTCF項數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進行步驟4。例4：:夾緊力的方向可以是1，0，0或0，1，0，可以夾緊TCI面的中心位置。在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓撲信息，這在下一節(jié)中描述。5. 判斷夾緊表面上的夾緊點確定夾緊面后，必須確定實際夾緊位置。輸入夾具側面積，沿著x，Y，Z和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側面積：第一步是確定一個箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任何部分。相交測試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測試返回一個負的結果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測試返回一個正的結果，可以執(zhí)行下列步驟：1 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。2 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設計的相交測試。3 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個以上的長方形候選 面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點的是夾緊配置文件（夾點）。如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復進行PCF和功能相交測試。:5.1試驗曲線的交點輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動確定該配置文件的交集。每一個輸入的資料組成一個封閉環(huán)。此配置文件測試的步驟如下：(T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。(T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個負值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。（T3）重復與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 (L2, j+1) till j =n1段。 (T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復（T1）和（T2）步驟。如果特征面與夾緊面重復，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進行自動檢測兩個面是否相互交叉。輸入所需的邊L12連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)和L34連接 (x3, y3) 和(x4, y4)。L12型方程的可表示為：F(x,y) =0 (1)L34型方程的可表示為：H(x,y) =0 (2). 第一步：使用等式（1）計算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。 第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進行第三步。第三步：使用等式（2）計算R1 =H(x1, y1)。接著，計算R2 =G(x2, y2)再進行第四步。第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個也不滿足條件，那么進行第五步。 第五步：給定相交線段。這樣就完成了測試。考慮如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個盲孔。起初，完成定位設計。定位器的（或主要定位器）是一個基盤（放在F4面）和二級和三級定位器面臨F6和F5（對應到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個輔助定位器也被使用，這是一個V型塊（對F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設計方法中所述的步驟的基礎上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠的距離）是面對F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對工件夾緊底面提供所需位置。根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進行相交測試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應遠離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設計如圖8所示。本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設計文獻中討論的方法。本文所討論的方法的獨特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓撲和功能發(fā)生了被加工為基礎的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對持有一級，二級和三級定位器加工的工件。這種方法的另一個好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現(xiàn)問題，夾緊和加工的功能檢測。6. 總結在這篇論文中，對在一個夾具設計方法的總體框架內進行了夾具設計方面的討論。設計定位器，規(guī)范零件設計，和其他相關被用來確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動化步驟。