《齒輪箱機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)》11000字（論文）

No.沈陽(yáng)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）齒輪箱機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u32355齒輪箱機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 127008摘要 218234引言 341201零件分析 7314031.1零件的作用 7194841.2零件工藝分析 7222052工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 11252662.1確定毛坯制造形式 113132.2工件熱處理 11196182.3制定工藝路線 11273543確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 15282933.1確定加工余量 15270023.2確定工序尺寸 15173883.3確定毛坯尺寸 15315124加工設(shè)備與工藝裝備的選擇 17186224.1選擇機(jī)床 17292444.2選擇夾具 17150064.3選擇刀具 17241474.4選擇量具 17231225確定切削用量 18225115.1計(jì)算工序30切削用量 18128565.2計(jì)算工序40切削用量 20210175.2.1切削用量 20216115.2.2計(jì)算基本工時(shí) 22136905.3計(jì)算工序50切削用量 22202365.4工序60切削用量及基本時(shí)間的確定 23230535.5其他工序切削用量 24117686車床夾具設(shè)計(jì) 25259616.1確定定位方案、設(shè)計(jì)定位裝置 25320466.2確定夾緊方案 26134426.3設(shè)計(jì)夾具體 27101896.4誤差計(jì)算 278356.5夾緊力的計(jì)算 28139556.5夾具總體結(jié)構(gòu) 30218637鉆床夾具設(shè)計(jì) 3135217.1定位方案及定位裝置設(shè)計(jì) 31104487.2選擇導(dǎo)向裝置 31168347.3確定夾緊方案 32218237.4設(shè)計(jì)夾具及夾具整體結(jié)構(gòu) 33270747.5夾緊力的計(jì)算 3316759結(jié)論 3613322參考文獻(xiàn) 37摘要工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)是加工生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將直接決定零件生產(chǎn)的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及工廠的經(jīng)濟(jì)效益。也直接決定了本篇文章所設(shè)計(jì)的齒輪箱零件的加工是否能夠達(dá)到規(guī)定的精度和質(zhì)量、是否能夠順利完成生產(chǎn)計(jì)劃。為了順利完成本篇文章所設(shè)計(jì)的齒輪箱零件的生產(chǎn)工作，本文以整體式箱體類零件為出發(fā)點(diǎn)開(kāi)始研究，對(duì)整體式箱體類零件做了詳細(xì)的工藝分析，并對(duì)齒輪箱零件開(kāi)展了工藝分析、計(jì)算毛坯尺寸、確定毛坯材料和毛坯的制作方法、合理安排熱處理、根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模劃分了加工階段、根據(jù)精度和形位公差要求確定了加工基準(zhǔn)，并在加工基準(zhǔn)選擇時(shí)，充分考慮了專用夾具設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，有效減少了夾具設(shè)計(jì)的工作量、解算工藝尺寸鏈、查詢并確定了切削用量，計(jì)算了工序工時(shí)，并完成了工序卡片的填寫(xiě)。在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)，加工設(shè)備的選擇和工藝裝備的確定也是至關(guān)重要的。本篇文章根據(jù)工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備選擇，并通過(guò)設(shè)計(jì)專用夾具的方法實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”和機(jī)床“萬(wàn)能化”。有效降低了加工生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的要求，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。文章闡述了進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)需要具備的相關(guān)知識(shí)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)對(duì)夾具設(shè)計(jì)的影響。明確表達(dá)了使用車床進(jìn)行車孔的注意事項(xiàng)。對(duì)齒輪箱的齒輪軸孔進(jìn)行車削，端面連接孔進(jìn)行鉆孔和攻絲所用的專用夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的表述。關(guān)鍵詞：齒輪箱；工藝設(shè)計(jì)；夾具設(shè)計(jì)引言機(jī)械加工工藝規(guī)程以及夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將直接影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。而在當(dāng)今這個(gè)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的時(shí)代，決定一個(gè)企業(yè)市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的因素，恰恰就是這些。所以，一個(gè)優(yōu)秀的企業(yè)在進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)需求提前做好生產(chǎn)計(jì)劃。而一個(gè)優(yōu)秀的生產(chǎn)計(jì)劃需要滿足一下幾點(diǎn):確定生產(chǎn)綱領(lǐng)，安排生產(chǎn)周期，提前做好下一個(gè)周期的生產(chǎn)規(guī)劃，防止工廠“閑置”。設(shè)計(jì)工藝規(guī)程，工藝規(guī)程的優(yōu)劣將直接影響零件的加工質(zhì)量。例如，合理安排熱處理，可以有效的消除加工過(guò)程產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止零件開(kāi)裂報(bào)廢、基準(zhǔn)選擇的合理與否將直接決定零件加工的尺寸精度和形位公差能否達(dá)到規(guī)定要求。加工階段的劃分不但可以控制零件加工的表面粗糙度，還能確定工序是“集中”或是“分散”，有效提高生產(chǎn)效率，減少資源浪費(fèi)。加工設(shè)備的選擇也是機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中的必要環(huán)節(jié)，在確定切削用量之前，需要根據(jù)不同的機(jī)床性能進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇。而加工機(jī)床則必須根據(jù)實(shí)際工廠所具備的機(jī)床進(jìn)行選擇。當(dāng)工廠的具備的機(jī)床不足以直接安排零件進(jìn)行加工時(shí)，需要根據(jù)零件和現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)來(lái)保證零件能夠順利生產(chǎn)。例如本文所加工的齒輪箱零件，齒輪軸所在孔的加工，進(jìn)行鏜床夾具的設(shè)計(jì)，使用鏜床加工會(huì)更為簡(jiǎn)單便捷，但工廠沒(méi)有鏜床時(shí)，也可以選擇設(shè)計(jì)車床夾具，保證齒輪軸所在孔的軸線和車床主軸軸線同軸，即可通過(guò)車床對(duì)零件進(jìn)行切削內(nèi)孔的加工。優(yōu)秀的工藝規(guī)程必須充分考慮加工余量，計(jì)算毛坯的尺寸，并進(jìn)行工藝尺寸鏈的解算，加工余量過(guò)小時(shí)，無(wú)法進(jìn)行加工階段的劃分，不能確保零件的加工精度達(dá)到規(guī)定要求。加工余量過(guò)大時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致走刀次數(shù)增加，增加工序工時(shí)，加大工人的勞動(dòng)量，降低生產(chǎn)效率，同時(shí)，由于加工余量過(guò)大導(dǎo)致的毛坯尺寸過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致毛坯制作的成本增加，對(duì)于本文所設(shè)計(jì)的齒輪箱零件的毛坯制作形式輸出機(jī)械模砂型鑄造，不但制作毛坯的材料需要增加，鑄造毛坯的砂型模具也要跟著增大，導(dǎo)致需要的材料增加，造成不必要的浪費(fèi)，降低工廠的經(jīng)濟(jì)效益。夾具的設(shè)計(jì)，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的需求，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率的需求都在不斷提高。同時(shí)，生產(chǎn)企業(yè)想要充分利用和保障人力資源，需要盡量降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，做到由機(jī)器生產(chǎn)機(jī)器。而能夠保障加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度的夾具也就成為了生產(chǎn)制作行業(yè)的必然產(chǎn)物，并收到制作行業(yè)的廣泛關(guān)注。夾具從出現(xiàn)至今，根據(jù)不同的使用場(chǎng)景，發(fā)展出了5鐘不同類型的夾具：專用夾具，結(jié)構(gòu)復(fù)雜或大批大量生產(chǎn)使用通用夾具，小批量生產(chǎn)使用可調(diào)夾具，批量生產(chǎn)，特殊結(jié)構(gòu)使用組合夾具，多品種生產(chǎn)使用隨行夾具，特定條件下使用夾具由一下5個(gè)主要部分組成：定位元件，使零件擁有正確的位置導(dǎo)向元件，使刀具擁有正確的位置夾緊裝置，使零件維持在正確的位置連接元件，連接全部的夾具零件夾具體，夾具主體所以專用夾具的設(shè)計(jì)主要包括：定位方法的選擇定位元件的設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì)夾具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確保夾緊力大于切削力保證定位誤差在合理范圍隨著夾具的發(fā)展，夾具與人的配合形式也在不斷轉(zhuǎn)變。初期，是單純的輔助工具，如果夾子，虎鉗等。隨著機(jī)床的出現(xiàn)，夾具也發(fā)展成了人與機(jī)床之間的橋梁，通過(guò)機(jī)床進(jìn)行加工，夾具負(fù)責(zé)定位和夾緊?，F(xiàn)今，夾具已經(jīng)和機(jī)床相結(jié)合，成為機(jī)床的一部分，是機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的裝備。由此可見(jiàn)，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，自動(dòng)化設(shè)備將逐步成為機(jī)械生產(chǎn)的主要裝備。在這個(gè)過(guò)程中同樣離不開(kāi)各種夾具的發(fā)展。因此，夾具的發(fā)展也推動(dòng)著機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展。

1零件分析1.1零件的作用齒輪箱零件是絕大部分機(jī)器都具備的基礎(chǔ)零件，它將各零部件，如齒輪，軸，軸承等連接在一起，形成一個(gè)整體，并保證各零部件之間獲得并維持正確位置關(guān)系，同時(shí)起到支承輪軸、固定軸承和封閉的作用[1]。1.2零件工藝分析1.2.1零件形狀零件的實(shí)際形狀、尺寸、形位公差如圖1所示，從零件圖上不難看出，該零件是整體式箱體類零件。圖1齒輪箱零件圖1.2.2結(jié)構(gòu)分析本說(shuō)明書(shū)所設(shè)計(jì)的齒輪箱零件主要加工表面為：兩端面，表面粗糙度6.3Φ125內(nèi)孔及Φ150內(nèi)孔裝配孔Φ165外圓1.2.3工藝路線分析(1)毛坯的制造方法常用的毛坯方法有：鑄造、沖壓、鍛造和焊接等。選擇毛坯制作方法時(shí)，要考慮以下因素：零件的材料零件的尺寸零件的使用性能零件的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的多采用鑄造生產(chǎn)類型車間的生產(chǎn)設(shè)備(2)熱處理的安排箱體類零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尺寸較大，多采用鑄造的毛坯制作方法進(jìn)行制造。而鑄造的毛坯，在鑄造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的鑄造應(yīng)力，使強(qiáng)度變小，加工時(shí)會(huì)造成零件變形甚至是開(kāi)裂。對(duì)于鑄造的零件進(jìn)行機(jī)械加工前，為消除其鑄造應(yīng)力，在鑄造完成后通常會(huì)進(jìn)行人工時(shí)效，再開(kāi)始機(jī)械加工。防止出現(xiàn)零件變形、開(kāi)裂等問(wèn)題。如果此批零件的生產(chǎn)效率及加工精度要求不高，且工廠內(nèi)有其他零件待產(chǎn)，鑄造應(yīng)力亦可以通過(guò)自然時(shí)效消除，但自然時(shí)效會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)周期增長(zhǎng)、且占地面積較大，恐造成資源浪費(fèi)。當(dāng)需要獲得高精度的箱體時(shí)，也需要在粗加工后再進(jìn)行一次人工時(shí)效，因?yàn)榇旨庸?huì)使零件產(chǎn)生切削應(yīng)力，切削應(yīng)力會(huì)對(duì)精加工造成影響。工藝路線安排工藝路線的設(shè)計(jì)要符合“基準(zhǔn)先行”的方針。當(dāng)加工零件上有較大平面時(shí)，應(yīng)該用其作為定位基準(zhǔn)，先加工該平面，然后再用該平面進(jìn)行定位加工其他表面。大平面限制自由度較多，與其他定位元件的配合種類更多，作為主要定位基準(zhǔn)時(shí)，容易做到“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，其他定位面的誤差也更小，會(huì)使定位更穩(wěn)定，加工精度更高。通常以大平面定位也便于裝夾工件。并且對(duì)于齒輪箱部件來(lái)說(shuō)，可以作為定位基準(zhǔn)面的往往是一個(gè)較大的平面。還需根據(jù)先加工主要表面，后加工次要表面的原則，優(yōu)先安排精度較高的加工表面。做到先加工平面后加工平面內(nèi)的孔的原則，以齒輪箱為例，應(yīng)以端面為定位基準(zhǔn)，先加工端面，后加工內(nèi)孔，最后加工外圓和裝配孔。加工階段劃分根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和零件的加工精度要求，確定工序集中或工序分散，針對(duì)大批大量生產(chǎn)和精度要求較高的零件，如果采用工序集中原則，安排同一道工序連續(xù)進(jìn)行加工面的粗加工、半徑加工和精加工，就很難保證零件的加工精度，并造成人力資源以及物力資源的浪費(fèi)。所以，對(duì)精度要求較高的零件，往往會(huì)在工藝過(guò)程上分階段：粗加工階段半精加工階段精加工階段光整加工階段選擇定位基準(zhǔn)對(duì)于齒輪箱類零件，定位基準(zhǔn)選擇的是否合理直接決定了齒輪箱零件上的孔系和端面、端面和端面、平行孔系之間，垂直孔系之間、平行孔系和垂直孔系之間的形位公差能否滿足加工需求，尺寸精度能否滿足加工需求。基準(zhǔn)的選擇要符合一下五點(diǎn)“基準(zhǔn)選擇”原則：基準(zhǔn)重合原則基準(zhǔn)統(tǒng)一原則互為基準(zhǔn)原則自為基準(zhǔn)原則便于裝夾原則遵循五點(diǎn)原則的同時(shí)，還需要要考慮到加工設(shè)備，大批大量生產(chǎn)時(shí)要考慮是否會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)專用夾具時(shí)過(guò)于復(fù)雜，還需考慮是否基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)不重合時(shí)，誤差是否過(guò)大等。進(jìn)行粗基準(zhǔn)選擇時(shí)，只需保證各加工表面相互位置正確，加工余量分配合理即可。進(jìn)行精基準(zhǔn)的選擇時(shí)，則要考慮零件的加工精度，裝夾是否便捷等問(wèn)題。

2工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1確定毛坯制造形式齒輪箱的材料是HT200，最低抗拉強(qiáng)度為200MPa的灰口鑄鐵。該材料雖然抗拉強(qiáng)度和塑性較低，但鑄造性能很好的同時(shí)，減震性能也不錯(cuò)，所以通常用來(lái)制作汽車氣缸、機(jī)床床身、齒輪箱體等零件。根生產(chǎn)綱領(lǐng)、零件結(jié)構(gòu)和零件材料進(jìn)行選擇，其生產(chǎn)型是大規(guī)模的，其結(jié)構(gòu)形式也比較復(fù)雜，所以使用機(jī)械模砂型鑄造方法。該方法生產(chǎn)成本低廉、是鑄造最基礎(chǔ)的方法。2.2工件熱處理該齒輪箱零件和絕大部分整體式箱體類零件類似，都是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，且箱體外壁很薄的同時(shí)壁厚并不均勻，機(jī)械加工時(shí)很容易由內(nèi)應(yīng)力引起零件的變形，甚至開(kāi)裂，影響之后的切削加工甚至導(dǎo)致零件報(bào)廢而耽誤生產(chǎn)效率，造成浪費(fèi)。所以，在鑄造完成之后，進(jìn)行人工時(shí)效，消除鑄造應(yīng)力，避免工件變形，報(bào)廢等問(wèn)題。該箱體的材料為HT200，材料的硬度，抗拉強(qiáng)度不大，切削時(shí)需要的切削力較小。表面粗糙度要求不超過(guò)Ra3.2，精加工足以滿足加工需求。由于要求精度較低，粗加工和半精加工產(chǎn)生的切削應(yīng)力對(duì)精加工造成的影響不會(huì)導(dǎo)致零件的加工精度不合格。所以該齒輪箱只需要在鑄造之后，進(jìn)行人工時(shí)效即可，無(wú)需再安排人工時(shí)效。2.3制定工藝路線工藝路線的安排還需要遵循以下原則：基準(zhǔn)先行先粗后精先面后孔先主后次工藝路線方案一10 鑄造 20 熱處理 30 粗銑、精銑前端面40 粗銑、精銑后端面50 粗銑、精銑Φ165端面60 鉆孔9-M8鉆底孔并進(jìn)行攻絲70 鉆6-Φ16孔，6-Φ26孔80 鉆2-Φ8孔90 粗車Φ125內(nèi)孔100 精車Φ125內(nèi)孔110 粗車另外一端Φ150內(nèi)孔，Φ120內(nèi)孔120 精車另外一端Φ150內(nèi)孔，Φ120內(nèi)孔130 去毛刺，清洗140 終檢入庫(kù)工藝路線方案二10 鑄造20 熱處理30 粗銑、精銑前端面40 粗銑、精銑后端面50 粗銑、精銑Φ165端面60 粗車Φ125內(nèi)孔70 鉆孔9-M8鉆底孔并進(jìn)行攻絲80 鉆6-Φ16孔，6-Φ26孔90 鉆2-Φ8孔100 粗車精車Φ125內(nèi)孔110 粗車另外一端Φ150內(nèi)孔，Φ120內(nèi)孔120 精車另外一端Φ150內(nèi)孔，Φ120內(nèi)孔130 去毛刺，清洗140 終檢入庫(kù)兩個(gè)方案各有特點(diǎn)：方案一的定位、夾緊方便，但不符合先加工主要平面后加工次要平面的原則，也需要多次更換機(jī)床。方案二減少了機(jī)床更換的次數(shù)，降低了反復(fù)裝夾帶來(lái)的誤差，但需反復(fù)的更換刀具且需要使用專用夾具。故綜合兩個(gè)工藝路線，擇優(yōu)選擇。具體工藝路線如下：10 鑄造 20 熱處理 30 粗銑、精銑前端面40 粗銑、精銑后端面50 粗銑、精銑Φ165端面60 鉆孔9-M8鉆底孔并進(jìn)行攻絲70 鉆6-Φ16孔，6-Φ26孔80 鉆2-Φ8孔90 粗車Φ125內(nèi)孔100 精車Φ125內(nèi)孔110 粗車另外一端Φ150內(nèi)孔，Φ120內(nèi)孔120 精車另外一端Φ150內(nèi)孔，Φ120內(nèi)孔130 去毛刺，清洗140 終檢入庫(kù)

3確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸3.1確定加工余量加工余量需要根據(jù)零件的公差等級(jí)進(jìn)行查詢，鑄件的公差等級(jí)是CT1~CT16。加工余量等級(jí)是A~H、J、K已知鑄造方式為機(jī)械模砂型鑄造，零件材料為HT200，現(xiàn)查詢文獻(xiàn)[2]整理匯總，繪制表1加工余量選擇匯總表。表1加工余量選擇匯總表制作方法鑄件材料公差等級(jí)加工余量等級(jí)砂型鑄造機(jī)器造型和殼型灰鑄鐵8~12E~G根據(jù)表1，選擇公差等級(jí)為10級(jí)，加工余量等級(jí)為F，現(xiàn)根據(jù)加工余量等級(jí)查詢表2（文獻(xiàn)[2]中截?。?，確定鑄件機(jī)械加工余量。表2鑄件機(jī)械加工余量表mm最大尺寸要求的加工余量等級(jí)大于至ABCDEFG-400.10.10.20.30.40.50.540630.10.20.30.30.40.50.7631000.20.30.40.50.711.41001600.30.40.50.81.11.52.21602500.30.50.711.422.82504000.40.70.91.31.423.54006300.50.81.11.52.234由表2查得，尺寸在250-400之間的加工余量等級(jí)為F的，機(jī)械加工余量為2mm。3.2確定工序尺寸齒輪箱零件毛坯為鑄件，前端面、后端面、Φ120、Φ150孔、Φ165外圓都是加工表面，根據(jù)工藝路線確定粗加工的加工余量為2mm,精加工的加工余量為0.5mm。3.3確定毛坯尺寸將零件圖紙上的各尺寸加上2mm的余量即為毛坯的尺寸。通過(guò)計(jì)算得出毛坯尺寸，如圖2毛坯尺寸圖所示。圖2毛坯尺寸圖

4加工設(shè)備與工藝裝備的選擇4.1選擇機(jī)床工序30、40、50是銑端面，齒輪箱零件端面尺寸不大，加工精度不高，采用X52k機(jī)床進(jìn)行加工。工序60、70、80是鉆孔。裝配孔的加工任務(wù)為鉆孔和攻絲，加工精度要求不高，采用Z525機(jī)床進(jìn)行加工。工序100、110、120是車孔，設(shè)計(jì)專用車床夾具，需要選取臥式車床進(jìn)行加工、采用CA6140機(jī)床進(jìn)行加工。4.2選擇夾具本文設(shè)計(jì)的齒輪箱零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批大量。設(shè)計(jì)專用夾具能降低對(duì)加工設(shè)備的性能要求，提高加工精度，增加安全系數(shù)，同時(shí)使CA6140型機(jī)床生產(chǎn)范圍得到有效擴(kuò)展[3]。設(shè)計(jì)專用夾具的內(nèi)容在后文詳解。4.3選擇刀具使用車床進(jìn)行機(jī)械加工的工序,選用硬質(zhì)合金車刀。加工刀具選用YG6、YG8、YG15類硬質(zhì)合金車刀，它使用各類金屬的粗加工和精加工。為了生產(chǎn)方便，提高生產(chǎn)效率，通常使用四方刀架配合可轉(zhuǎn)位車刀進(jìn)行加工。鉆床所用刀具采用高速鋼麻花鉆。4.4選擇量具本文設(shè)計(jì)的齒輪箱零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批大量，對(duì)于箱體類零件大批量生產(chǎn)，通常采用通用量具測(cè)量。

5確定切削用量確定切削用量主要是查詢并計(jì)算切削深度（背吃刀量）、進(jìn)給量及切削速度。計(jì)算切削用量通常采用先根據(jù)工藝規(guī)程確定切削深度通過(guò)查詢初步確定進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速，再通過(guò)各類系數(shù)和機(jī)床的性能確定主軸轉(zhuǎn)速，后通過(guò)刀具齒數(shù)計(jì)算進(jìn)給量和切削速度。5.1計(jì)算工序30切削用量5.1.1計(jì)算切削用量本工序?yàn)榇帚姾途娗岸嗣?。零件材料為HT200，鑄造；加工設(shè)備是X52k機(jī)床，專用夾具裝夾。(1)選擇刀具。選擇YT15硬質(zhì)合金銑刀，根據(jù)文獻(xiàn)[4]和本道工序齒輪箱零件的切削寬度選擇直徑為110mm的面銑刀，齒數(shù)Z=8。確定銑刀幾何形狀（文獻(xiàn)[4]）如表3所示：表3銑刀幾何形狀表γ0α0α’0λskrkrεk’r5°10°10°-10°60°30°5°(2)選擇切削用量切削深度ap：由工藝規(guī)程可知，加工余量為2mm，通過(guò)一次走刀完成加工，留0.5mm為精加工余量，所以粗加工時(shí)選擇ap=1.5mm，精加工時(shí)ap=0.5mm。每齒進(jìn)給量fz：不對(duì)稱端銑。由文獻(xiàn)[4]可知，當(dāng)?shù)毒卟牧蠟閅T15時(shí)，fz=0.1mm/z。刀具磨頓標(biāo)準(zhǔn)：查文獻(xiàn)[4]得，后刀面最大磨損限度1.2mm；壽命為200min。計(jì)算切削速度υc和每分鐘進(jìn)給量υf：由文獻(xiàn)[4]查得，當(dāng)d0=110mm，Z=8,ap≤1.5mm，fz=0.1mm/z時(shí)，υc=73m/min，n=210r/min，υf=240mm/min。根據(jù)X52k型銑床技術(shù)參數(shù)確定主軸轉(zhuǎn)速為n=300r/min，切削速度υ=264mm/min。因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為υc=π*d0*n/1000（5-1）=3.14*110*300/1000=103.6m/min校驗(yàn)機(jī)床：由文獻(xiàn)[4]查得，切削寬度ae=60mm，切削深度ap=1.5mm，刀具寬度d0=110mm，刀具齒數(shù)Z=8，υf=264mm/min，所需功率近視為Pcc=3.3kw查X52k型機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知，主軸功率為PcM=7*0.75=5.25kwPcc＜PcM，因此上述計(jì)算的切削用量可以使用，即粗銑：切削深度ap=1.5mm，υf=264mm/min，主軸轉(zhuǎn)速n=300r/min，切削速度υc=103.6m/min，進(jìn)給量f=0.8mm/r。精銑：切削深度ap=0.5mm，υf=264mm/min，主軸轉(zhuǎn)速n=300r/min，切削速度υc=103.6m/min，進(jìn)給量f=0.8mm/r。5.1.2計(jì)算基本工時(shí)（5-2）式中：t機(jī)動(dòng)時(shí)間，min；L加工長(zhǎng)度，mm；L1切入長(zhǎng)度，mm；L2超出長(zhǎng)度，mm；n銑刀轉(zhuǎn)速，r/min；z銑刀齒數(shù)；fm工作臺(tái)的進(jìn)給量，mm/min。fz每齒進(jìn)給量，mm；i--行程次數(shù)。其中、L2=3~5、i=3。計(jì)算求出基本工時(shí)≈2.21min輔助時(shí)間為總時(shí)間的15%，即工步工時(shí)T≈2.54min。由于粗加工和精加工的切削用量相同，都是一次走刀，所以工序工時(shí)T總=2T=5.08min。5.2計(jì)算工序40切削用量5.2.1切削用量本工序?yàn)榇帚姾途姾蠖嗣妗Ａ慵牧蠟镠T200，鑄造；加工設(shè)備是X52k機(jī)床，專用夾具裝夾。(1)選擇刀具。選用YT8硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)文獻(xiàn)[4]和零件加工表面的切削寬度選取端銑刀直徑d0=220mm，齒數(shù)Z=6。銑刀幾何形狀如表4所示：表4銑刀幾何形狀表γ0α0α’0λskrkrεk’r10°10°15°-15°60°40°5°(2)選擇切削用量切削深度：由工藝過(guò)程可知，粗加工時(shí)ap=1.5mm，精加工時(shí)ap=0.5mm。每齒進(jìn)給量fz：不對(duì)稱端銑。選擇fz=0.20mm/z。銑刀磨頓標(biāo)準(zhǔn)：最大磨損限度粗加工為1.0mm，精加工為0.5mm。刀具壽命為200min。計(jì)算切削速度、進(jìn)給量：當(dāng)d0=220mm，Z=6,ap≤1.5mm，fz=0.2mm/z時(shí)，υc=50m/min，n=70r/min。由X52k型機(jī)床技術(shù)參數(shù)數(shù)確定n=100r/min。因此實(shí)際切削速度為υc=πd0n/1000=3.14*220*100/1000=69.1m/min實(shí)際每分鐘進(jìn)給量為fMz=fzznw=0.2*6*100=120mm/minX52k型機(jī)床技術(shù)參數(shù)書(shū)確定fmz=130mm/min則實(shí)際每齒進(jìn)給量為：（5-3）校驗(yàn)機(jī)床：由文獻(xiàn)[4]查得，所需功率近視為Pcc=3.2kwX52k型機(jī)床說(shuō)明書(shū)，主軸功率為（文獻(xiàn)[7]）PcM=7.5*0.75=5.625kwPcc＜PcM，上述切削用量可以使用，即粗銑：切削深度ap=1.5mm，υf=130mm/min，主軸轉(zhuǎn)速n=100r/min，切削速度υc=69.1m/min，進(jìn)給量f=0.22mm/r。半精銑：切削深度ap=0.5mm，υf=130mm/min，主軸轉(zhuǎn)速n=100r/min，切削速度υc=69.1m/min，進(jìn)給量f=0.22mm/r。5.2.2計(jì)算基本工時(shí)通過(guò)公式計(jì)算求得粗加工和精加工基本工時(shí)為計(jì)算輔助時(shí)間的15%，粗加工和精加工的總工序工時(shí)為T(mén)≈10.2min。5.3計(jì)算工序50切削用量5.3.1切削用量本工序?yàn)榇帚?、精銑?65端面。零件材料為HT200，鑄造；機(jī)床為X52k型機(jī)床，專用夾具裝夾。(1)選擇刀具所選刀具為YT15硬質(zhì)合金銑刀，根據(jù)切削寬度和文獻(xiàn)[4]確定，刀具直徑D=110mm齒數(shù)Z=8。銑刀幾何形狀和工序30相同，既表3所示。選擇切削用量銑削深度：由工藝規(guī)程可知，粗加工時(shí)ap=1.5mm，精加工時(shí)ap=0.5mm。由文獻(xiàn)[4]查得，切削速度為υc=73.2m/min，進(jìn)給量為f=0.1mm/r。由υc=πd0n/1000得n=1000υc/πd0=212r/min。根據(jù)X52k型機(jī)床技術(shù)參數(shù)確定主軸轉(zhuǎn)速n=300r/min。則實(shí)際銑削速度進(jìn)給量。每分進(jìn)給量。銑削寬度取。刀具切出長(zhǎng)度取。走刀次數(shù)為1。5.3.2計(jì)算基本工時(shí)計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間=249/(37.5×3)=2.21min計(jì)算輔助時(shí)間15%，即粗加工和精加工的基本時(shí)間皆為T(mén)≈2.54min。則工序工時(shí)為5.08min。5.4工序60切削用量及基本時(shí)間的確定本道工序?yàn)殂@9-M8孔并進(jìn)行攻絲。刀具材料選擇高速鋼。根據(jù)表5確定麻花鉆類型。表5高速鋼麻花鉆的類型和用途標(biāo)準(zhǔn)號(hào)類型直徑范圍（mm）GB1436直柄麻花鉆2.0～20.0GB1437直柄長(zhǎng)麻花鉆1.0～31.5GB1438錐柄麻花鉆3.0～100.0GB1439錐柄長(zhǎng)麻花鉆5.0～50.0由工藝規(guī)程可知，加工設(shè)備為Z525搖臂鉆床，文獻(xiàn)[3]查的麻花鉆鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度為4500，螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。后刀面最大磨損限度為0.4～0.8mm，刀具壽命T=60min。確定進(jìn)給量由文獻(xiàn)[3]可知使用高速鋼麻花鉆鉆孔的進(jìn)給量為f=0.25～0.65mm/z,取f=0.60mm/r。確定切削速度查文獻(xiàn)[3]高速鋼麻花鉆在零件材料為HT200上鉆孔時(shí)的切削速度為V=12m/min,當(dāng)鉆擴(kuò)鉸的條件發(fā)生變化時(shí)修正系數(shù)為K=1.0，R=0.85。則V=12x0.85=10.32m/min （5-4）根據(jù)機(jī)床的參數(shù)，取n=150r/min。則實(shí)際切削速度5.5其他工序切削用量其他工序的切削用量及工序工時(shí)的確定方法和工序30、工序40、工序50的確定方法一致，其計(jì)算的結(jié)果可通過(guò)工序卡片查詢，其他工序的切削用量確定過(guò)程不再說(shuō)明書(shū)中贅述。

6車床夾具設(shè)計(jì)在制造企業(yè)生產(chǎn)大批量的零部件時(shí)，夾具的設(shè)計(jì)和使用具有非常重要的意義。使用夾具裝夾，不用對(duì)待加工零件劃線定位找準(zhǔn)，有效的節(jié)省了輔助工作時(shí)間，顯著提高了操作工的工作效率[6]。設(shè)計(jì)車床專用夾具用于車削Φ125內(nèi)孔。而使用車床進(jìn)行車孔加工時(shí)，必須保證零件的被加工孔的軸線和車床主軸軸線同軸。也是齒輪箱零件車床專用夾具的主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)。6.1確定定位方案、設(shè)計(jì)定位裝置6.1.1確定定位方案根據(jù)工序100、工序110和工序120的加工要求，想要順利進(jìn)行加工生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求，保證加工的安全系統(tǒng)，就需要限制六個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。現(xiàn)采用“一面兩孔”的定位方式定位，該方法有利于實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“基準(zhǔn)重合”，確保相對(duì)位置精度。同時(shí)也符合箱體類零件采用較大平面作為定位基準(zhǔn)的方法。該齒輪箱采用大端面作為定位基準(zhǔn)限制最多的自由度，采用兩個(gè)裝配孔作為次要定位基準(zhǔn)。端面作為大平面定位，限制X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和Z軸的移動(dòng)三個(gè)自由度；其中一個(gè)裝配孔采用圓柱銷限制X的移動(dòng)和Y軸的移動(dòng)兩個(gè)自由度；另一個(gè)裝配孔采用菱形銷配合圓柱銷限制了Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，此定位方案符合六點(diǎn)定位原理，實(shí)現(xiàn)完全定位。如果兩個(gè)裝配孔同時(shí)采用圓柱銷，則會(huì)導(dǎo)致限制7個(gè)自由度，造成過(guò)定位，影響零件加工剛度。該定位方案為“一面兩孔”定位，其中箱體端面限制的自由度最多，為主要定位基準(zhǔn)，定位誤差為零。兩工藝孔為次要定位基準(zhǔn)，相對(duì)與齒輪箱端面，存在一定的定位誤差。但根據(jù)工序100、工序110和工序120的要求，需要在零件定位完成后，先找正端面后進(jìn)行夾緊。6.1.2定位裝置設(shè)計(jì)使用兩個(gè)條形支撐板作為大平面定位，使用1個(gè)圓柱銷和一個(gè)菱形銷實(shí)現(xiàn)完成定位。該方案工件裝配方便。支撐板、圓柱銷和菱形銷的尺寸根據(jù)零件尺寸確定。定位方案如圖3所示。圖3車Φ125孔定位方案6.2確定夾緊方案常用的夾緊方式有：螺旋夾緊偏心夾緊斜楔夾緊根據(jù)齒輪箱零件的定位方案，螺旋夾緊更為合適。夾緊方向的選擇應(yīng)盡量和重力方向相同，減少需要的夾緊力應(yīng)盡量垂直主定位基準(zhǔn)應(yīng)指向齒輪箱零件剛度較高的位置，防止零件加工過(guò)程中產(chǎn)生變形工件夾緊方式的確定夾緊動(dòng)力：手動(dòng)夾緊夾緊機(jī)構(gòu)：螺旋壓板加緊方案如圖4所示。圖4車孔夾具加緊方案6.3設(shè)計(jì)夾具體車床使用的專用夾具，夾具體應(yīng)為一個(gè)較大的圓盤(pán)，考慮經(jīng)濟(jì)性，制作方式采用鑄造，根據(jù)文獻(xiàn)[7]，確定夾具體的尺寸。6.4誤差計(jì)算齒輪箱零件在車床上使用專用夾具進(jìn)行加工時(shí)，加工誤差受到齒輪箱零件在專用夾具上的裝夾誤差、夾具自身的誤差、夾具在機(jī)床上的安裝誤差和加工方法自身的誤差等影響[8]。計(jì)算中心距和公差基本尺寸Ld公差根據(jù)劃線等級(jí)取0.3mm。尺寸公差TLd＝（1/3～1/5）TLD=1/4*0.3=0.075mm。尺寸標(biāo)注：Ld±δLd/2=134.3±0.075mm。計(jì)算圓柱銷的尺寸及公差直徑基本尺寸d1等于最小極限尺寸等于12mm。按g6制造（T=0.01mm），即=Φmm。查詢菱形銷尺寸b=4mm、B=8.5mm計(jì)算菱形銷的直徑尺寸及公差δ==0.189mm（6-1）按h6級(jí)確定公差：=Φ16。計(jì)算定位誤差由于尺寸公差要求較低，表面粗糙度要求為Ra12.5很容易達(dá)到，所以僅進(jìn)行邊角誤差計(jì)算即可。（6-2）轉(zhuǎn)角誤差滿足定位需求。6.5夾緊力的計(jì)算在計(jì)算車削內(nèi)孔需要的夾緊力時(shí)，只需計(jì)算各工步中需要的最大的夾緊力即可，通過(guò)切削力公式和工藝規(guī)程，算出在對(duì)Φ125內(nèi)孔進(jìn)行車削加工時(shí)，需要的夾緊力最大。圓周切削分立公式：（6-3）式中：Fc圓周切切分立，N;ap切削深度，mm；f進(jìn)給量，mm/r；KP修正系數(shù)。已知：ap=1.25mm、f=0.7mm/r、取KP=1.2，則（6-4）徑向切削分力（6-5）式中Fp徑向切削分力，N。軸向切削分力為（6-6）式中Ff軸向切削分力，N。安全系數(shù)（6-7）式中：K1基本安全系數(shù)，取1.5K2加工性質(zhì)系數(shù)，取1.2K3刀具鈍化系數(shù)，取1.2K4斷續(xù)切削系數(shù)，取1.0所以?shī)A緊力的方向滿足夾緊力方向選擇原則，與重力方向相同且垂直于切削力方向。夾緊力在齒輪箱精度和表面粗糙度要求較低的位置，對(duì)夾緊力沒(méi)有較高的要求。由文獻(xiàn)[9]可知，單個(gè)直徑為12mm的螺母的夾緊力為12000N，由圖4不難看出，齒輪箱零件由兩個(gè)螺旋壓板進(jìn)行夾緊，則實(shí)際的夾緊力為24000N，遠(yuǎn)超過(guò)切削時(shí)各切削分力以及總切削力，夾緊方案可靠。6.5夾具總體結(jié)構(gòu)夾具整體設(shè)計(jì)的基本要求結(jié)構(gòu)應(yīng)該緊湊夾緊工件后應(yīng)使重心在被加工孔的軸線上用有較大的強(qiáng)度和較高的剛度應(yīng)便于排除切屑確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制夾具總圖，如圖5所示。圖5車孔夾具裝配圖

7鉆床夾具設(shè)計(jì)7.1定位方案及定位裝置設(shè)計(jì)7.1.1確定定位方案根據(jù)工序60、工序70和工序80的加工要求，需要限制除切削孔軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向以外的其他自由度?，F(xiàn)采用一矩形平面限制X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和Z軸的移動(dòng)三個(gè)自由度；一個(gè)短圓柱銷限制X軸的移動(dòng)和Y軸的移動(dòng)兩個(gè)自由度；一個(gè)螺旋壓緊塊限制Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。定位方案如圖6所示。圖6鉆孔夾具定位方案7.1.2定位裝置設(shè)計(jì)采用一個(gè)較大的矩形平面定位齒輪箱端面，在平面上布置一個(gè)短圓柱銷，實(shí)現(xiàn)定位。圓柱銷和矩形平面之間的相對(duì)位置根據(jù)齒輪箱的齒輪孔和頂繆按的位置關(guān)系決定，圓柱削的尺寸根據(jù)齒輪箱的齒輪孔直徑確定。7.2選擇導(dǎo)向裝置根據(jù)鉆床夾具導(dǎo)向裝置的選擇原則，綜合考慮選用固定鉆套作為導(dǎo)向裝置。如圖7所示，壓入鉆模板即可。圖7鉆套鉆模板與鉆套裝配時(shí)的關(guān)系為H7/h6。由于鉆套的工作性質(zhì)，需要高耐磨性，所以鉆套的材料選擇耐磨性能較高的20Mn2。7.3確定夾緊方案考慮定位方案，使用螺旋夾緊方式進(jìn)行夾緊。使用一個(gè)螺旋壓板配合圓柱銷實(shí)現(xiàn)夾緊。由于夾緊位置在端面上，剛度較高，同時(shí)，精度和質(zhì)量要求不高。對(duì)夾緊力沒(méi)有過(guò)多的要求，夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單便于加工。夾緊方案如圖8所示。圖8鉆床夾緊方案7.4設(shè)計(jì)夾具及夾具整體結(jié)構(gòu)鉆床夾具涉及鉆模板、鉆套等導(dǎo)向元件，且根據(jù)定位方案可知，夾具整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸偏大，綜合考慮，夾具體采用鑄造的方式進(jìn)行制造。7.5夾緊力的計(jì)算刀具：鉆頭Φ8。查文獻(xiàn)[10]可知軸向力為；F=Cdfk（7-1）式中：C=420，Z=1.1，y=0.7，f=0.35F=420*8*0.350.8*1.05=2219N轉(zhuǎn)矩：T=Cdfk（7-2）式中:C=0.206,Z=2.0,y=0.7T=0.206*0.72*0.350.8*1.05=17.34N·M功率（7-3）安全系數(shù)：K=KKKK（7-4）式中：K—基本安全系數(shù)，1.5K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1K—刀具鈍化系數(shù),1.1K—斷續(xù)切削系數(shù),1.1則F1=KF=1.5*1.1*1.1*1.1*2219=4156N鉆削時(shí)T=17.34N·M切向方向所受力:F1=17.34/（65*10-3）=267N取f=0.1F=4416*0.1=441.6NF>F，既工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。理論上的夾緊力是根據(jù)靜力平衡原理計(jì)算出來(lái)的，再乘上安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾力的數(shù)值，才能保證夾緊力的可靠。即：（7-5）安全系數(shù)K可按下式計(jì)算（7-6）式中：K0-K6為安全系數(shù)，由文獻(xiàn)[5]可得： 所以有：軸向力：F夾＝KF(N)。扭距：安全系數(shù)：切削力公式：（7-7）式中，查得：