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設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)
題目：倒檔齒輪加工工藝及插鍵槽（6正負(fù)0.015）工裝夾具設(shè)計(jì)
班 級(jí)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
前言
我們?cè)诖髮W(xué)期間學(xué)完專業(yè)所有課程后所要進(jìn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這是我們對(duì)所學(xué)課程的一次深入的全面的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在幾年的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。是利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的具體體現(xiàn)。此次設(shè)計(jì)既是對(duì)我們的一次鍛煉，也是一次挑戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)搜集和整理相關(guān)資料、查閱大量的手冊(cè)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)政策，不僅使我們?cè)鲩L(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)，也開(kāi)闊了視野。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的課程也是一次綜合性的理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練過(guò)程，是我們從學(xué)校走向工作崗位的一個(gè)過(guò)度環(huán)節(jié)。我希望能夠通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)將來(lái)要從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，希望在設(shè)計(jì)中能夠鍛煉自己獨(dú)立工作和綜合分析的能力，為今后工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，樹(shù)立一個(gè)良好的開(kāi)端，這個(gè)階段也將在我的大學(xué)生活中留下深刻的印象。
就我而言，希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)自己今后從事的工作，進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，通過(guò)設(shè)計(jì)鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)
由于能力所限，設(shè)計(jì)中尚有許多不足之處，希望各位教師給予批評(píng)指教，敬請(qǐng)尊敬的院領(lǐng)導(dǎo)和專業(yè)教師提出寶貴意見(jiàn)和建議！
目錄
一、零件圖的分析……………………………………………………
1.1零件的功用……………………………………………………
1.2圖紙的完整性和正確性…………………………………………
1.3零件的技術(shù)要求分析……………………………………………
1.4零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析…………………………………………
二、毛坯的選擇……………………………………………………
2.1確定毛坯種類及制造方法………………………………………
2.2毛坯的形狀及加工總余量………………………………………
三、定位基準(zhǔn)的選擇………………………………………………
3.1精基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………
3.2粗基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………
四、工藝路線的擬定…………………………………………………
4.1表面加工方法的選擇………………………………………………
4.2確定加工工藝路線（要求兩套工藝方案）…………………………
4.3工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析………………………………………
五、確定工序加工余量、工序尺寸及公差……………………………
5.1選擇工序加工余量……………………………………………
5.2計(jì)算工序尺寸及公差……………………………………………
六、確定切削用量及工時(shí)定額………………………………………
七、設(shè)計(jì)體會(huì)與收獲…………………………………………………
八、參考文獻(xiàn)書(shū)目……………………………………………………
一、 零件圖的分析
1. 1零件的功用
用來(lái)傳遞的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，改變轉(zhuǎn)向傳遞扭矩從而使汽車實(shí)現(xiàn)反向行使
1.2圖紙的完整性和正確性
本零件各表面的加工并不困難。
齒輪零件圖樣由兩個(gè)剖視圖組成，視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。零件內(nèi)、外輪廓描述清楚完整，零件圖的粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線、點(diǎn)化線的線型均符合于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；有利于加工時(shí)的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，零件材料為45鋼。
1.3零件的技術(shù)要求分析
零件圖的尺寸比較多，但尺寸的標(biāo)注多而不亂。圖紙當(dāng)中有對(duì)齒面粗糙度和孔面粗糙度的要求為3.2，齒部熱處理45-52HRC，齒圈徑向跳動(dòng)公差為0.08mm，還有一些技術(shù)要求倒角為C2.5、未標(biāo)注為1*450，零件表面光潔、精度等級(jí)8GK。
1.4零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
1.4.1零件結(jié)構(gòu)
本產(chǎn)品是一個(gè)雙聯(lián)齒輪零件，該零件是由兩個(gè)不同的齒廓組成，一個(gè)為m=4,z=17的齒廓一個(gè)為m=5,z=19的齒廓，由φ40mm的圓柱的連接在一起。零件有φ20mm的孔和寬6mm的鍵槽。
1.4.2結(jié)構(gòu)工藝性分析
零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下，制造的方便性、可行性和經(jīng)濟(jì)性，即零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)方便加工時(shí)工件的裝夾、對(duì)刀、測(cè)量，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單,工藝性越好。結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。
可以提高切削效率等。根據(jù)零件的外形尺寸Φ105×100mm，所以選擇Φ110*105的毛坯。
鉆孔結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，選擇合適的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速率，就可以將此結(jié)構(gòu)作出
為了便于裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出45°的倒角。
零件表面硬度的分析
硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。調(diào)質(zhì)45-52HRC，該鋼具有較高的硬度和耐磨性，淬火時(shí)變形較小。具有良好的沖載能力，使用時(shí)進(jìn)行熱處理。
二、 毛坯的選擇
2.1確定毛坯種類及制造方法
輸出軸為傳動(dòng)零件，要求有一定的強(qiáng)度，該零件的材料為45鋼，輪廓尺寸不大，形狀并不復(fù)雜，又屬于大批生產(chǎn)，故毛坯可采用模鍛成型。這對(duì)于提高生產(chǎn)效率、保證加工質(zhì)量也是有利的。
毛坯尺寸通過(guò)確定加工余量后決定。
2.2毛坯的形狀及加工總余量
毛坯的形狀
毛坯的總余量
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
φ76外圓
76
6
82
φ105外圓
105
5
110
φ40
40
40
100長(zhǎng)
100
5
105
15厚
15
3
18
三、 定位基準(zhǔn)的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)中重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則就會(huì)使加工工藝規(guī)程問(wèn)題百出，嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。
3.1精基準(zhǔn)的選擇
本零件是帶孔的雙聯(lián)齒輪，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)。為避免因基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。即選孔及一端面為精基準(zhǔn)。
3.2粗基準(zhǔn)的選擇
由于本零件的表面都需要加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先加工，因此應(yīng)先加工出一外圓及一個(gè)端面為粗基準(zhǔn)。
四、 工藝路線的擬定
4.1表面加工方法的選擇
本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、齒面、鍵槽，材料為45鋼。參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，加工方法選擇如下：
（1） 齒圈外圓面：為標(biāo)注公差尺寸，根據(jù)GB1800-97規(guī)定其公差等級(jí)為IT14，表面粗糙度為，需粗車、半精車（表1.4-6）
（2）φ40mm外圓面：為標(biāo)注公差尺寸，根據(jù)GB1800-97規(guī)定其公差等級(jí)為IT14，表面粗糙度為，需粗車、半精車（表1.4-6）
（3）mm內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT7，表面粗糙度，根據(jù)表1.4-7，加工方法選用鉆、粗鉸、精鉸。
（4）端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度、表面粗糙度未作要求，只需粗車即可。
（5）齒面：齒輪模數(shù)分別為4、5，齒數(shù)分別為17、19，精度都為8GK螺旋圓錐齒輪刀盤銑齒即可（表1.4-16、表1.4-17）。
（6）鍵槽：槽寬和槽深的公差等級(jí)分別為IT9和IT12，需粗插、精插（表1.4-17）
4.2確定加工工藝路線（要求兩套工藝方案）
工藝路線的擬訂，為了保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。
齒輪的加工工藝路線一般是先進(jìn)行尺坯的加工，然后在進(jìn)行齒面的加工。齒坯加工包括個(gè)圓柱表面及端面的加工，按照先加工基準(zhǔn)面及先粗后精的原則，齒坯加工可按下述工藝路線進(jìn)行：
工藝路線方案一：
工序10:毛坯進(jìn)行正火熱處理
工序20：粗車各外圓及各端面
工序30：鉆孔φ20mm
工序40：粗鉸φ20mm
工序50：調(diào)質(zhì)
工序60：精鉸φ20mm
工序70：半精車外圓 及各端面
工序80：銑齒輪
工序90：粗插鍵槽
工序100: 精插鍵槽
工序110: 高頻淬火
工序120：修正
工序130：終檢
工藝路線方案二：
工序10:毛坯進(jìn)行正火熱處理
工序20:銑平面
工序30：鉆孔
工序40粗鉸
工序50：粗車各外圓
工序60：調(diào)質(zhì)
工序70：半精車外圓 及各端面
工序80：精鉸φ20mm
工序90：粗插鍵槽
工序100：精插鍵槽
工序110: 銑齒輪
工序120: 高頻淬火
工序130：修正
工序140：終檢
工藝路線的比較分析：
?? 第二條工藝路線不同于第一條工藝路線是把平面銑出來(lái)，并將孔與外圓柱面的加工進(jìn)行了互換，其它的先后順序均沒(méi)有變化。零件的基準(zhǔn)有所變化，
第一條工藝路線，直接車出端面，有利于保證精度減小誤差，節(jié)省拆裝時(shí)間；再者先加工孔，確定了精基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合原則，有利于提高其他部分的加工精度。
? ? 第二條工藝路線，增加了銑平面，要換床，拆裝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤差，先加工外圓柱面再加工孔，改變了精基準(zhǔn)，以外圓柱面為精基準(zhǔn)，違反了基準(zhǔn)重合原則。
從保證精度的前提下，我們選擇了第一條工藝路線進(jìn)行生產(chǎn)。
?4.3工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
齒圈外圓面及φ40mm 外圓和兩端面都未標(biāo)注公差尺寸，根據(jù)GB1800-97規(guī)定其公差等級(jí)為IT14，表面粗糙度為，粗車、半精車（表1.4-6）即能達(dá)到要求，φ20mm孔為公差等級(jí)為IT工方法選用鉆、粗鉸、精鉸（表1.4-7）即能達(dá)到要求；和鍵槽槽寬和槽深的公差等級(jí)分別為IT9和IT10，需粗插、精插（表1.4-17）即能達(dá)到要求，兩齒部齒面精度都為8GK螺旋圓錐齒輪刀盤銑齒即可（表1.4-16、表1.4-17）。從經(jīng)濟(jì)性分析不需要過(guò)精的加工即可，
五、 確定工序加工余量、工序尺寸及公差
5.1選擇工序加工余量
工序
加工余量（直徑）
工序尺寸
IT
公差
粗車φ76mm端面
2mm
103mm
11
+0.22
0
粗車φ76m
2.9mm
φ77.1mm
13
+0.46
0
粗車φ40mm
4mm
φ41mm
13
+0.39
0
粗車φ76mm齒厚15mm
2mm
16mm
11
+0.11
0
粗車φ105mm端面
2mm
φ101mm
11
+0.22
0
粗車φ105mm
3.9mm
φ106.1mm
13
+0.54
0
粗車φ105mm齒厚15mm
2mm
16mm
11
+0.11
0
鉆孔φ20mm
18mm
φ18mm
13
0
-0.33
粗鉸φ20mm
1.94mm
φ19.94mm
10
0
-0.084
精鉸φ20mm
0.06mm
φ20mm
8
+0.027
0
半精車外圓φ76mm端面
0.5mm
100.5mm
9
+0.087
0
半精車外圓φ76mm
1.1mm
φ76mm
10
0
-0.12
半精車外圓φ40mm
1mm
φ40mm
10
0
-0.1
半精車φ76mm齒厚15mm
0.5mm
15mm
9
+0.043
0
半精車外圓φ105mm端面
0.5mm
100mm
9
+0.087
0
半精車外圓φ105mm
1.1mm
φ105mm
10
0
-0.14
半精車φ105mm齒厚15mm
0.5mm
15mm
9
+0.043
0
粗插鍵槽
5.6*2.4
5.6*2.4
精插鍵槽
0.4*0.4
6*2.8
5.2計(jì)算工序尺寸及公差
粗車φ76端面：L=105-2=103IT為11公差為
粗車φ76mm ：φ=80-3.9=77.1 IT為13 公差為
粗車φ40mm外圓：φ=45-4=41IT 為13公差為
粗車φ76齒厚15：L=18-2=16IT為11公差為
粗車φ105齒厚：L=18-2=16IT為11公差為
粗車φ105端面：L=103-2=101IT為11公差為
粗車φ105：φ=110-3.9=106.1IT為13公差為
鉆孔φ20：φ=0+18=18IT為13公差為
粗鉸φ20：φ=18+1.94=19.94IT為10公差為
精鉸φ20：φ=19.94+0.06=20IT為8公差為
半精車外圓φ76端面：L=101-0.5=100.5IT為9公差為
半精車外圓φ76：φ=77.1-1.1=76IT為10公差為
半精車外圓φ40：φ=41-1=40IT為10公差 為
半精車φ76齒厚15：L=15.5-0.5=15IT為9公差為
半精車φ105齒厚：L=15.5-0.5=15IT為9公差為
半精車外圓φ105端面：L=100.5-0.5=100IT為9公差為
半精車外圓φ105：φ=106.1-1.1=105IT為10公差為
粗插鍵槽
精插鍵槽
（3） 確定切削用量及基本工時(shí)
工序1：車端面，鉆頂尖孔。
加工條件：45鋼正火，模鍛。
加工要求：粗車直徑65mm端面及鉆中心孔。
機(jī)床：C620-1臥式車床。
刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16*25mm2，Kr=90°，ro=15°， ao=12°， r=0.5mm。
計(jì)算切削用量：
粗車端面：已知毛胚長(zhǎng)度方向的加工余量為4mm，考慮到鍛模拔模斜度，則長(zhǎng)度方向的加工余量Zmax=7.5mm。分兩次加工，ap=3mm。
進(jìn)給量f根據(jù)《切削手冊(cè)》查得當(dāng)?shù)稐U尺寸16*25mm2，且工件直徑為65mm時(shí)：f=0.5-0.7mm/r，則選取f=0.5mm/r。
計(jì)算切削速度 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得切削速度公式為：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv （1）
其中：Cv=242，Xv=0.15，yv=0.35，m=0.2。
修正系數(shù)Kv為：
Kv=KmvKsvKkrvKkvKBv （2）
Vc=(242*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97)/(600.2*30.15*0.50.35)=108.6(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
Ns=1000Vc/3.14*dw （3）
將數(shù)值代入，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為532r/min。取與532r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為600m/min。
切削工時(shí)，根據(jù)《工藝手冊(cè)》查表可得：
Tm=(l+l1+l2+l3)/nwf （4）
代入數(shù)值可得：Tm=0.45(min)。
工序2：粗車加工。
粗車直徑為65mm的軸段，切削深度 單邊余量為1.25mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入數(shù)值可得，Vc=118(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速ns=1000*118/3.14*65=578(r/min)按機(jī)床選取n=600r/min
所以實(shí)際的切削速度為132m/min。
檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力Fc根據(jù)《切削手冊(cè)》所示公式計(jì)算
Fc=CFapxffyfVcnfKfc （5）
CF=2795，xFc=1.0,yFc=0.75,nFc=-0.15,Fc=2795*1.5*0.50.75*122-0.15*0.94*0.89
Fc=1012.5(N)
切削時(shí)消耗功率為：
Pc=FcVc/6*104 （6）
代入數(shù)值得：Pc=2.06（kw）
由切削手冊(cè)得知C620-1主電機(jī)功率為7.8kw，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為600r/min，主軸傳遞得最大功率為5.5kw，所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。
校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度 已知主切削力為1012.5N，則徑向切削力為：
FP=CFp*apxffyfVcnfKFp （7）
CFp=1940,xFp=0.9,yFp=0.6,nFp=-0.3,Fp=1940*1.50.9*0.50.6*122-0.3*0.897*0.5
=197(N)
而軸向力為：
Ff=CFf*afxf*fyf*Vcnf*KFf （8）
CFf=2880,xFf=1.0,yFf=0.5,nFf=-0.4，代入數(shù)值為Ff=480(N)。
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)為0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為：
F=Ff+u(Fc+Fp)
代入數(shù)值算得F=600(N)。而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可以承受的最大縱向力為3530N，故可以正常功能工作。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=86，l1=4，l2=0，所以t=0.3（min）
車削直徑為72mm的軸段的外圓
切削深度單邊余量為1.25mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入數(shù)值可得，Vc=118(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n=1000Vc/3.14dw
n=(1000*118)/(3.14*72)=521(r/min)
按機(jī)床選取n=600r/min 。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=60，l1=4，l2=0，所以t=0.21（min）
粗車直徑為75mm的軸段的外圓
切削深度單邊余量為1.25mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入數(shù)值可得，Vc=118(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min)
按機(jī)床選取n=600r/min 。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=74，l1=4，l2=0，所以t=0.26（min）
粗車直徑為80mm的軸段的外圓
切削深度單邊余量為1.25mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入數(shù)值可得，Vc=118(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*118)/(3.14*80)=469.7(r/min)
按機(jī)床選取n=480r/min 。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=86，l1=4，l2=0，所以t=0.375（min）
粗車直徑為75mm的軸段的外圓
切削深度單邊余量為1.25mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.5mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入數(shù)值可得，Vc=118(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min)
按機(jī)床選取n=600r/min 。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=46，l1=4，l2=0，所以t=0.16（min）
工序3：精車加工。
精車直徑為65mm的軸段，切削深度單邊余量為1mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入數(shù)值可得，Vc=218(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*65)=1068(r/min)
按機(jī)床選取n=1000r/min 。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=86，l1=4，l2=0，所以t=0.45（min）
精車直徑為72mm的軸段的外圓
切削深度單邊余量為1mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入數(shù)值可得，Vc=218(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*72)=964(r/min)
按機(jī)床選取n=1000r/min 。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=60，l1=4，l2=0，所以t=0.32（min）
精車直徑為75mm的軸段的外圓
切削深度單邊余量為1mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入數(shù)值可得，Vc=218(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*75)=926(r/min)
按機(jī)床選取n=1000r/min 。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=74，l1=4，l2=0，所以t=0.39（min）
精車直徑為80mm的軸段的外圓
切削深度單邊余量為1mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入數(shù)值可得，Vc=218(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*80)=868(r/min)
按機(jī)床選取n=1000r/min 。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=86，l1=4，l2=0，所以t=0.45（min）
精車直徑為75mm的軸段的外圓
切削深度單邊余量為1mm，可以一次切除。
進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊(cè)》查得，f=0.2mm/r。
計(jì)算切削速度：
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入數(shù)值可得，Vc=218(m/min)
確定主軸轉(zhuǎn)速：n=(1000*218)/(3.14*75)=926(r/min)
按機(jī)床選取n=1000r/min 。
切削工時(shí)：
T=(l+l1+l2)/nf
其中 l=46，l1=4，l2=0，所以t=0.25（min）
工序4：插削鍵槽。
削軸外鍵槽選用高速鋼鍵槽插刀，d=20mm ,z=2,參考《數(shù)控機(jī)床與編程》Vc=30m/min。
機(jī)床轉(zhuǎn)速：Ns=1000*30/3.14*20=477(r/min)。
每分鐘進(jìn)給量：fm=0.08*2*480=76.8(mm/min)。
機(jī)動(dòng)時(shí)間：tm=9/76.8=0.21(min)。
2.3 夾具的設(shè)計(jì)
為了提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。這樣，在產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中，可以較大的提高生產(chǎn)效率和加工精度。且批量生產(chǎn)中工件的加工精度能夠趨于一致。
2.3.1 問(wèn)題的提出
本夾具用來(lái)加工軸類零件外鍵槽。鍵槽與工件外圓表面有位置要求。加工本工序時(shí)，零件外圓柱面已經(jīng)精車過(guò)，主要考慮如何保證鍵槽與工件外圓表面的位置精度要求。
2.3.2 夾具的設(shè)計(jì)
（1） 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件的工藝分析可知，軸外鍵槽與軸外圓表面有對(duì)稱度要求。零件外圓已經(jīng)精車過(guò)，則應(yīng)以零件外圓柱表面為定位基準(zhǔn)。
為了簡(jiǎn)化夾具的結(jié)構(gòu)，方便操作，準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊。
（2） 確定定位元件
工件以外圓柱面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)外圓柱面的完整程度，加工要求及安裝方式，可以在V形塊，定位套，半圓套及圓錐套中定位。
本夾具是用來(lái)加工軸類零件的外鍵槽的，定位基準(zhǔn)直徑與長(zhǎng)度均較大，且銑削加工是多刀多刃斷續(xù)切削，切削用量和切削力都較大，且切削力的方向變化不斷，加工時(shí)極易產(chǎn)生振動(dòng)。因此選用長(zhǎng)V形塊作為定位元件，其定位支撐面積大，定位可靠。V形塊定位的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)中性好，可以使工件的定位基準(zhǔn)軸線對(duì)中在V形塊兩斜面的對(duì)稱面上，不會(huì)發(fā)生偏移而且安裝方便；應(yīng)用范圍廣泛，不論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過(guò)加工，不論是否完整，都可以采用V形塊定位。
V形塊上兩斜面間的夾角一般選用60°，90°，和120°。隨著V形塊的夾角的增大，其定位誤差減小，但夾角過(guò)大時(shí)，又會(huì)引起工件定位不穩(wěn)定，綜合兩方面考慮選擇90°的V形塊。
本夾具中采用的定位元件如圖1所示，V形塊與工件接觸的平面其表面粗糙度要求較高，工件定位誤差較小，且?jiàn)A具的使用壽命更長(zhǎng)，定位更為可靠[5]。
（3）確定夾緊機(jī)構(gòu)及夾緊元件
夾緊機(jī)構(gòu)常用的有斜楔，螺旋，偏心等夾緊機(jī)構(gòu)，它們都是根據(jù)斜面加緊原理來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊工作的。
但是本工序采用數(shù)控銑床加工，考慮到切削力的方向變化不斷，加工時(shí)極易產(chǎn)生振動(dòng)等因素。不采用偏心夾緊機(jī)構(gòu)，而采用螺旋壓板組合夾緊機(jī)構(gòu)。
圖1 V形塊主視圖
本夾具采用的夾緊機(jī)構(gòu)。其制造簡(jiǎn)單，夾緊行程大擴(kuò)力比大，自鎖性能好，適合于手動(dòng)夾緊。運(yùn)用雙頭螺桿——壓板系統(tǒng)可以沿橫向移動(dòng)而只起壓緊作用。
（4）切削力及夾緊力的計(jì)算
F=CFapxffzyfaeuf （10）
Cf=650,ap=3mm，xF=1.0，fz=0.08，yF=0.72，ae=9mm，uf=0.86，do=22mm，qF=0.86，wF=0，z=2
所以F=141.27(N)。
實(shí)際切削力為：
F’=F*K1K2K3K （11）
實(shí)際夾緊力為F’=291(N)
選用壓板V形塊夾緊機(jī)構(gòu):
F={(2*M*K)/(D*f)}*{（sin45）/（1+sin45）} （12）
其中：安全系數(shù)K=3，壓板尺寸為D=24，摩擦系數(shù)為f=0.16，M=500。
需要夾緊力為F=531.25（N）。
可以安全工作。
（5）確定定位鍵
銑床夾具底面應(yīng)該設(shè)置兩個(gè)定位鍵。通過(guò)定位鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面相對(duì)于銑床工作臺(tái)的進(jìn)給方向具有正確的位置關(guān)系。
定位鍵的位置相距越遠(yuǎn)，定位精度越高。除了定位外，定位鍵還能承受部分切削轉(zhuǎn)矩，增加夾具的穩(wěn)定性。
定位鍵有矩形和圓柱型兩種，矩形更為常用。故此采用矩形定位鍵。
矩形定位鍵有A型和B型。A型比B型更為常用，且B型與銑床工作臺(tái)的T形槽配合，但較易磨損，故選用A型定位鍵[6]。
本夾具采用的定位鍵如圖2所示。
圖2 定位鍵
（6）夾具體的設(shè)計(jì)
夾具體上應(yīng)該設(shè)置耳座，方便夾具體在工作臺(tái)上的固定。本夾具體的尺寸較小，可以在兩端各設(shè)置一個(gè)耳座。但若是夾具體尺寸較大，則應(yīng)該在夾具體兩邊各攝制兩個(gè)耳座，以固定夾具體。
本夾具采用的耳座如圖3所示。
圖3 耳座
夾具體用于連接，固定夾具上各定位與夾緊元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。本夾具采用的定位元件是V形塊，為了避免零件裝夾時(shí)發(fā)生干涉。故此，本夾具體上的槽的寬度設(shè)計(jì)應(yīng)該大于V形塊的設(shè)計(jì)尺寸，則工件可以正常裝夾，這樣的設(shè)計(jì)是正確合理的。
本夾具的夾具體主視圖如圖4，左視圖如圖5所示。
圖4 夾具體主視圖
圖5 夾具體左視圖
（7）定位誤差分析
工件以外圓柱面在V形塊上定位時(shí)，若不考慮V形塊的制造誤差，則工件定位基準(zhǔn)在V形塊的對(duì)稱面上，因此工件中心線在水平方向上的位移為零。但在垂直方向上，因?yàn)楣ぜ鈭A有制造誤差，而產(chǎn)生基準(zhǔn)位移。軸外圓直徑為80mm，其上偏差為0mm，下偏差為-0.15mm其值為：
基準(zhǔn)位移誤差=0.053mm；
工序基準(zhǔn)選在上母線或是下母線時(shí)，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，其誤差值為：
基準(zhǔn)不重合誤差=0.075mm；
工序基準(zhǔn)選在下母線時(shí)，工序尺寸為H3，定位誤差最小。其值為：
定位誤差=基準(zhǔn)位移誤差-基準(zhǔn)不重合誤差=0.022mm；
已知鍵槽的深度為9上偏差為+0.2mm，下偏差為0mm。
定位誤差值滿足要求。
2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
本夾具屬于銑床夾具，直接安裝在工作臺(tái)上。工件以外圓柱面在V形塊上定位，擰緊雙頭螺桿，使壓板夾緊工件。
采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊行程大擴(kuò)力比大，自鎖性能好，適合于手動(dòng)夾緊。運(yùn)用雙頭螺桿——壓板系統(tǒng)可以沿橫向移動(dòng)而只起壓緊作用。操作方便快捷。采用V形塊作為定位元件，對(duì)中性好，定位誤差小，應(yīng)用廣泛。采用本夾具加工軸類零件的外鍵槽，對(duì)稱度誤差較小，可以適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)加工。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，制造容易，定位可靠，對(duì)中精度高，操作方便，可以大大提高軸外鍵槽的對(duì)稱度，同時(shí)還能提高鍵槽其他方面的加工精度，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
需要指出的是，本設(shè)計(jì)從夾具的設(shè)計(jì)，制造，定位這些環(huán)節(jié)上討論了提高鍵槽加工對(duì)稱度的問(wèn)題，實(shí)際上影響軸外鍵槽加工對(duì)稱度的因素有很多。比如：
（1）因?yàn)槎ㄎ灰蛩卦斐傻逆I槽對(duì)稱平面與軸的縱向?qū)ΨQ面不重合，引起對(duì)稱度誤差。
（2）因?yàn)槭芰Σ痪?，?dǎo)致銑刀微量變形引起的對(duì)稱度誤差。
（3）機(jī)床的精度與剛度不足引起的對(duì)稱度誤差。
（4）工件的質(zhì)量低，引起的對(duì)稱度誤差。
（5）刀具的刃磨出現(xiàn)誤差所引起的對(duì)稱度誤差。
（6）運(yùn)動(dòng)副的間隙引起的對(duì)稱度誤差。
上述原因都會(huì)對(duì)工件的加工精度造成影響，故使用本夾具時(shí)，必須考慮其他因素，對(duì)于相關(guān)的環(huán)節(jié)作以必要的改進(jìn)，才能達(dá)到較高的加工精度。
3 鍵槽的傳統(tǒng)加工工藝與傳統(tǒng)加工方式
3.1 加工鍵槽的傳統(tǒng)工藝與傳統(tǒng)工藝分析
3.1.1 傳統(tǒng)工藝
運(yùn)用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽如圖6所示：現(xiàn)將銑刀垂直進(jìn)給移向工件，到一定深度后，將縱向進(jìn)給切至鍵槽全長(zhǎng)；再進(jìn)行垂直進(jìn)給，然后反向縱向進(jìn)給，反復(fù)多次直至切刀要求深度。
3.1.2 傳統(tǒng)工藝分析
運(yùn)用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽會(huì)帶來(lái)兩個(gè)弊端：
其一垂直切削分力加大，引起刀具撓度和轉(zhuǎn)角加大，這樣就加劇鍵槽側(cè)面傾斜，另外順銑與逆銑時(shí)產(chǎn)生的不對(duì)稱變形，這些都會(huì)給對(duì)稱度帶來(lái)不利影響。
其二吃深較大，銑刀與工件接觸弧長(zhǎng)，切削沿前刀面滑動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此前后刀面同時(shí)磨損，而后刀面磨損尤為嚴(yán)重，這樣鍵槽寬度尺寸會(huì)受到影響，同時(shí)減少刀具重磨次數(shù)。
基于以上兩點(diǎn)，此工藝對(duì)于加工軸外鍵槽的效果較差。
3.2 軸外鍵槽的傳統(tǒng)加工方式
圖6 傳統(tǒng)加工方式
圓軸類外鍵槽通常使用鍵槽銑刀或立銑刀加工，如圖6所示。用鍵槽銑刀銑削封閉式鍵槽時(shí)，一般用抱鉗裝夾工件或v型體裝夾工件
夾緊工件前必須校正夾具在工作臺(tái)中的位置，然后利用螺栓與工作臺(tái)T型槽連接。鍵槽長(zhǎng)度進(jìn)給量由工作臺(tái)縱向進(jìn)給手輪控制，深度進(jìn)給由工作臺(tái)升降進(jìn)給手柄來(lái)控制，寬度由銑刀直徑控制。其工作循環(huán)如圖6所示；先將銑刀垂直進(jìn)給移向工件，切削少量的深度，將工件縱向進(jìn)給切至鍵槽的全長(zhǎng)；再進(jìn)行垂直進(jìn)給，然后方向縱向進(jìn)給，反復(fù)多次直至完成。用傳統(tǒng)的工藝方法和普通銑床來(lái)加工精度要求不是很高的鍵槽，應(yīng)用較為廣泛，隨處可見(jiàn)。
3.3 傳統(tǒng)加工方式分析
用傳統(tǒng)的工藝方法和普通銑床來(lái)加工精度要求不是很高的軸外鍵槽，應(yīng)用較為廣泛。
運(yùn)用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽，在精度要求較高，尺寸范圍變化大的時(shí)候存在如下弊端：
（1） 質(zhì)量穩(wěn)定性差
夾具在工作臺(tái)中的位置是引起鍵槽的對(duì)稱平面與軸的縱向?qū)ΨQ面不重合的重要因素，在加工中若工件長(zhǎng)度的變化沒(méi)有任何規(guī)律性，工作臺(tái)上中央T型槽磨損量不均衡，必然會(huì)影響夾具定位的準(zhǔn)確性，進(jìn)而造成鍵槽定位的不準(zhǔn)確，引起質(zhì)量穩(wěn)定性較低。
（2） 生產(chǎn)效率低
因?yàn)楣ぜ蠈?duì)稱度要求越高，就對(duì)機(jī)床的定位精度要求高，而且對(duì)工件在夾具上的定位精度要求也越高，因此調(diào)試難度就會(huì)加大。
（3） 運(yùn)動(dòng)剛性差
普通銑床調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)多，引起誤差的幾率高（如梯形絲杠與螺母之間的間隙調(diào)整；刀桿與主軸連接的間隙調(diào)整等），導(dǎo)致相對(duì)運(yùn)動(dòng)剛性差。此外，由作用于銑刀刀刃上的不均衡切削力導(dǎo)致銑刀的微量變形也會(huì)引起對(duì)稱度誤差。
5 結(jié)束語(yǔ)
鍵槽加工，對(duì)稱度是關(guān)鍵問(wèn)題。在普通機(jī)床上加工軸外鍵槽時(shí)，采用傳統(tǒng)工藝，會(huì)引起刀具的微量變形，從而影響加工精度。在數(shù)控機(jī)床上加工外鍵槽時(shí)，采用“之”字形走到路線，可以改善刀具受力，從而提高了加工精度。
在數(shù)控機(jī)床上加工，比普通機(jī)床效率高，質(zhì)量穩(wěn)定性好，也可以適應(yīng)在較大的直徑范圍內(nèi)加工軸外鍵槽，適應(yīng)性與靈活性更強(qiáng)。生產(chǎn)加工完這一種（或這一批）零件后，需要更換為另一種（或另一批）零件時(shí)，只需要更換新的零件加工程序。所以數(shù)控機(jī)床是產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁時(shí)代的首選柔性設(shè)備。
在大批大量的加工生產(chǎn)中采用專用夾具裝夾工件，縮短了輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，使批量生產(chǎn)中的精度趨于一致。
本夾具的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)合理，制造容易，定位可靠，對(duì)中精度高，操作方便，可以大大提高軸外鍵槽的對(duì)稱度，同時(shí)還能提高鍵槽其他方面的加工精度，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是數(shù)控加工鍵槽的工裝設(shè)計(jì)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，將所學(xué)的夾具設(shè)計(jì)，工藝知識(shí)，以及數(shù)控知識(shí)相結(jié)合，掌握一定的設(shè)計(jì)方法和技巧。了解了軸外鍵槽加工中的一些相關(guān)問(wèn)題。熟悉相關(guān)的繪圖軟件，提高了夾具設(shè)計(jì)水平。
通過(guò)該課題的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步強(qiáng)化了我的專業(yè)知識(shí)，比較全面的將大部分的知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次全面的復(fù)習(xí)；在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題教材中不一定有，只有通過(guò)查資料，請(qǐng)教老師解決，增加了經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)該課題的設(shè)計(jì)是參加工作前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)，熟悉夾具設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，了解夾具設(shè)計(jì)的一些常見(jiàn)的問(wèn)題，為以后工作打下一定的基礎(chǔ)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，將對(duì)我在夾具設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用和發(fā)展情景的認(rèn)識(shí)有著重要的作用，對(duì)我的專業(yè)知識(shí)的升化和以后從事夾具設(shè)計(jì)有著重要的意義。
致謝
本文是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。指導(dǎo)老師具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在治學(xué)及做人方面使我受益匪淺。衷心感謝幫助過(guò)我的每一位老師和同學(xué)。
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