車橋螺傘齒輪零件的車齒坯外圓夾具設計及加工工藝裝備規(guī)程含非標10張CAD圖

車橋螺傘齒輪零件的車齒坯外圓夾具設計及加工工藝裝備規(guī)程含非標10張CAD圖,車橋螺,傘齒輪,零件,車齒坯外圓,夾具,設計,加工,工藝,裝備,設備,規(guī)程,非標,10,cad 車橋螺傘齒輪零件機械加工工藝規(guī)程及車夾具設計 摘 要 本次課題主要是對汽車車橋螺傘齒零件的加工工藝規(guī)程以及車加工所用的夾具設計。在大學期間對機械專業(yè)的學習，和在畢業(yè)實習過程中對齒輪零件具有了一定的認識了解，該螺旋齒輪選用的材料是合金鋼。而齒輪零件工藝設計是機設學生完成本科教學計劃的重要實踐性教學環(huán)節(jié)，為了更好的完成本次設計，特在齒輪制造公司生產(chǎn)實習、調(diào)研，把握一線生產(chǎn)技術水平。讓理論與實踐更加結合緊密。本設計取材于實際生產(chǎn)，較大程度遵循現(xiàn)有生產(chǎn)能力，主要內(nèi)容包含有毛坯的確定，零件的加工工藝以及車削夾具的設計。通過本次設計，更加扎實了我們所學的知識，也在生產(chǎn)工作中學習到新的知識，相信本次設計對自己以后的工作與學習都具有非凡的意義。 關鍵詞 ：設計；車橋螺傘齒輪；機械加工工藝規(guī)程；車削夾具 ABSTRACT This topic is mainly for the automobile bridge screw tooth parts processing process rules and the vehicle processing jig design. During the university period, he learned about mechanical majors and learned a certain understanding of gear parts during the graduation internship. The material selected for the spiral gear is 20CrMnTi-alloy steel. The gear parts process design is an important practical teaching link for the students to complete the undergraduate teaching plan. In order to better complete this design, they are specially engaged in the production practice and research of gear manufacturing companies and grasp the level of first-line production technology. Let theory and practice be more closely combined. This design is based on actual production, and to a large extent follows the existing production capacity. The main contents include the determination of rough, the processing of parts, and the design of turning fixtures. Through this design, we have learned more solid knowledge, but also in the production work to learn new knowledge, I believe this design for their later work and learning are of extraordinary significance. Key words:design；Spiral bevel gear; processing specification; Car jigs 目 錄 緒論 1 1 螺傘齒齒輪的分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 螺旋傘齒輪的工作條件及性能要求 2 1.3 零件工的材料選擇和技術要求分析 3 2 螺旋傘齒輪加工工藝規(guī)程分析和設計 5 2.1 毛坯的確定，繪制毛坯示意圖 5 2.2 定位基準的選擇 5 2.3 零件表面加工方法的選擇 6 2.4 工藝路線的制定 6 2.5 加工余量，毛坯尺寸的確定 8 2.6 刀具、量具及加工設備的選擇 10 2.7 確定工序尺寸 11 2.8 確定切削用量及基本工時 12 3 車削加工專用夾具設計 27 3.1 工藝過程分析 27 3.2 確定定位基準 27 3.3 確定夾緊裝置 27 3.4 切削力及夾緊力計算 28 3.5 定位誤差分析 29 3.6 定位誤差的計算 29 設計體會 31 參考文獻 32 致謝 33 緒論 最后一個學期最重要的就是完成畢設,這次設計一方面是為了檢查學生在大學期間的學習情況,另一方面是為了提高學生的實踐和設計能力,主要是培養(yǎng)學生綜合運用能力和基礎理論知識的能力，以及獨立解決一般機械類技術問題的能力。在這一個學期里,通過去實習，去翻閱資料等加深了我對所學專業(yè)知識的了解,提高了我對齒輪更深一步的了解,還從中掌握了一些實踐經(jīng)驗中的技巧,在運用所學的理論知識與動手設計有機結合的過程中,提高了自己的設計能力和實踐能力,而且初步形成了自己的設計理念，這次設計中包括車橋螺傘齒齒輪主齒輪的工藝規(guī)程設計和車銷夾具設計及其加工過程中的刀具和量具的選用等,主要以汽車從動傘齒輪的工藝規(guī)程設計和工藝裝備設計這兩大部分為重點此書中具體闡述了其工藝路線,還設計其中加工工序中所需要的車夾具。本設計以使設計工件具有實用性和實用性的原則為指導。在整個設計過程中，設計內(nèi)容盡量貼近實際加工，使設計更加科學合理。工廠生產(chǎn)線的工具書和機械制造行業(yè)的專業(yè)技術手冊中參考了許多所使用的公式和參數(shù)。通過系統(tǒng)的實際設計，我已經(jīng)初步掌握零件的工藝路線的擬訂,并掌握了設計一般夾具、刀具和量具的設計方法,可以說對整個機械加工過程在自己的知識領域內(nèi)有了系統(tǒng)的認識。 1 螺傘齒齒輪的分析 1.1 零件的作用 本設計的是汽車車橋中錐齒輪傳動中的從動螺旋傘齒輪。零件詳細參數(shù)以實習單位生產(chǎn)的螺旋傘齒輪為準，俗稱的螺旋傘齒輪。這個齒輪在傳動中有傳動效率高，傳動比穩(wěn)定，圓弧重疊系數(shù)大，承載能力高，傳動平穩(wěn)平順，工作方式可靠，結構緊湊，省料，省空間，耐磨損，壽命長，噪音小等非常多的優(yōu)點，這個主動傘齒輪與從動螺旋傘齒輪相配合,兩個齒輪的軸線互相垂直,從而實現(xiàn)力、轉矩、速度、傳動比的傳動,多用于高速,大功率機械裝置的傳動,由于是已逐漸接觸的方式傳動,因此比較安靜,有較大的強度。傳遞同等扭矩時傳動副所需的空間也是最小的，比起皮帶傳動、鏈傳動等傳動方式所需的空間尺寸更小，其加工要求、加工精度、形位精度等要求都比較高。 螺旋傘齒輪即螺旋圓錐齒輪，常用于兩相交軸之間的運動和動力傳遞。圓錐齒輪的輪齒分布在一個圓錐體的表面，其齒形從大端到小端逐漸減小。 圖1 某型號車橋螺旋傘齒輪三維圖 1.2 螺旋傘齒輪的工作條件及性能要求 螺旋錐齒輪在工作過程中起著傳遞功率和改變速度的作用。嚙合齒之間既有滾動，也有滑動，齒輪的根也會受到脈動或交替彎曲的影響。在各種壓力的作用下，齒輪會失去牙齒，牙齦，疲勞和磨損的牙齒表面。引起齒輪故障的主要應力是摩擦、接觸應力和彎曲應力。根據(jù)齒輪失效的形式和原因,在選擇齒輪材料及熱處理方法是應從以下幾個方面考慮齒輪表面有足夠的硬度。齒面存在實際上的凹凸不平,因而局部會產(chǎn)生很大的壓強,引起金屬塑性變形或嵌入相對表面,導致金屬直接接觸和粘著,當嚙合齒面相對滑動是,產(chǎn)生了摩擦力。齒面磨損就是由于相互摩擦的結果。減少這類磨損的關鍵是提高輪齒表面的塑變抗力,即提高齒面硬度。提高齒面硬度還可以改善齒面接觸狀態(tài),從而提高齒面的抗疲勞能力輪齒芯部要有足夠的強度和韌性,以保證在變載或沖擊載荷作用下,輪齒有足夠的抗沖擊能力。 考慮材料加工性和經(jīng)濟性。螺旋傘齒輪齒輪的性能要求,螺旋錐齒輪是汽車的主要傳動零件,主動螺旋錐齒輪是將汽車變速器傳過來的動力傳遞給從動錐齒輪,從動錐齒輪再將動力傳遞給差速器。因此,零件結構上主動螺旋錐齒輪是齒輪軸,一端是花鍵,與變速器動力輸出軸相連,另一端是螺旋錐齒輪;從動錐齒輪是盤狀齒輪,直徑大于主動螺旋錐齒輪,起到減速作用,同時沿圓周均布些螺栓孔,輔助錐齒輪通過螺栓固定在差動殼上，減速后的功率傳遞到差動殼上。驅動錐齒輪傳動速度高，同時傳遞大量扭矩，并承擔加載和制動時的沖擊載荷。這種齒輪的主要失效方式是磨損、點侵蝕和斷裂。因此，從動輪螺旋錐齒輪應滿足以下性能要求: （1）良好的力學性能； （2）良好的滲碳淬火性能； （3）良好的抗沖擊性能； （4）良好的心部硬度； （5）良好的熱變形性能。 1.3 零件工的材料選擇和技術要求分析 1.3.1 材料的選擇 目前螺旋傘齒輪齒輪用材大致有等。它們具有優(yōu)良的工藝性能，廣泛應用于能承受高速、中、重型載荷、沖擊載荷和摩擦的重要部件，材料成本相對較低。螺旋錐齒輪的設計精度一般是根據(jù)齒輪的齒線速度來確定工作的精度。然后根據(jù)標準選擇運動精度、接觸精度和齒側間隙精度的等級。中型載重汽車螺旋傘齒輪的精度等級一般為。大型載重汽車驅動橋中，主、從動螺旋傘齒輪輪的精度為。 1.3.2 技術要求分析 動螺旋傘齒是盤狀齒輪，直徑大于主動螺旋傘齒，起到減速作用，同時沿圓周均布個螺栓孔，使從動螺旋傘齒通過螺栓固定在差速器殼上，將經(jīng)過降速后的動力傳遞給輸出軸。 圖2 從動螺旋傘齒輪零件圖 螺旋傘齒輪經(jīng)過熱處理后可能產(chǎn)生一定程度上的熱處理變形，齒形變形可通過磨削或研齒校正，同時還能降低螺旋傘齒輪的傳動噪聲。該方法已廣泛應用于汽車生產(chǎn)中。中型載貨汽車通常會以提高齒輪齒形精度的方式來補償熱處理造成的精度損失。? 2 螺旋傘齒輪加工工藝規(guī)程分析和設計 2.1 毛坯的確定，繪制毛坯示意圖 汽車車橋齒輪通常選用合金鋼采用正火處理進行制造。大批生產(chǎn)中齒輪毛坯采用模鍛工藝制造。該齒輪輪廓尺寸不大，形狀亦不復雜，且要求具有一定的強度，故齒輪毛坯采用模鍛工藝制造。又根據(jù)現(xiàn)有精鍛工藝支持，毛坯形狀可以與零件的形狀較為接近。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。經(jīng)正火處理，硬度約為。 簡化零件結構細節(jié)，由于零件為大批量生產(chǎn)，故毛坯精度取普通級，級。根據(jù)圖，繪出毛坯示意圖如下： 圖 從動螺旋傘齒毛坯示意圖 2.2 定位基準的選擇 開發(fā)加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇是否合理，將直接影響到所制定的零部件加工程序的質(zhì)量?；鶞蔬x擇不當往往會增加加工過程，或使加工路線不合理，或使夾具設計困難，甚至無法滿足零件加工精度（尤其是定位精度）的要求。因此，根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件精度要求出發(fā),合理選擇定位基準。 2.2.1 選擇精基準 選擇精基準時，應重點考慮如何減少工件的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結構簡單，工件裝夾方便。具體選擇原則為： 基準重合原則,基準統(tǒng)一原則,自為基準原則，互為基準原則，便于裝夾原則，此零件加工主要以的孔做為精基準。 粗基準的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面的位置關系具有重要影響，粗基準的選擇原則：便于裝夾原則。盡可能選擇不加工表面作為粗基準。若對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準）。因此，選取零件圖中的外圓柱表面做為粗基準，利用自定心卡盤達到夾緊與定位的目的。 2.3 零件表面加工方法的選擇 通過對零件圖的分析，本零件的加工面主要有外圓、內(nèi)孔、端面、齒面、錐面及小孔等，材料為合金鋼。參考《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下簡稱“簡明手冊”）有關資料，其加工方法選擇如下： （1） 外圓柱面：公差等級為，表面粗糙度為，需進行粗車加工。 （2） ，厚的臺階面：未住公差尺寸，其公差等級按，表面粗糙度為，需進行粗車、半精車及磨削加工。 （3） 傘齒前錐面：前錐面圓錐角為，圓錐角公差等級為，表面粗糙度為，需進行粗車及半精車加工。 （4） 傘齒背錐面：背錐面圓錐角為，圓錐角公差等級為，表面粗糙度為，需進行粗車及半精車加工。 （5） 上下兩端面：這次設計的工件表面是一個旋轉體的面，它要求更改的尺寸要求不是很嚴格，它的公差等級按，粗糙度為，需進行粗銑及半精銑即可。 （6） 內(nèi)孔：沒有標注的尺寸公差，它的公差等級按，表面粗糙度為，就只要求粗鏜。 （7） 內(nèi)孔：由于其孔壁將作為后續(xù)工序的基準，故需較高的精度等級，其公差等級為，表面粗糙度為，需進行粗鏜、半精鏜及精鏜等工藝過程。 （8） 齒面：螺旋傘齒輪大端模數(shù)為，齒數(shù)為,加工精度為級，表面粗糙度為，采用格里森螺旋傘齒輪銑刀盤銑齒即能達到要求。小孔：其公差等級按，表面粗糙度為，需進行鉆孔、擴孔及鉸孔等工藝過程。 2.4 工藝路線的制定 機械加工工藝路線的制定，確定加工工藝路線的出發(fā)點應該是保證零件的幾何形狀、尺寸精度和位置精度等技術要求得到合理保證。在生產(chǎn)計劃被確定為大規(guī)模生產(chǎn)的條件下，可考慮使用帶有特殊夾鉗的通用機床和工藝的集中，以盡可能提高生產(chǎn)率。此外，還應考慮經(jīng)濟影響，以盡量減少生產(chǎn)成本。 工藝路線方案一 工序1 鍛造 工序2 熱處理 工序3 銑兩端面及鉆中心孔 工序3 車齒坯外圓柱表面 工序4 銑大孔并倒角 工序5 鉆孔及倒角 工序6 鉆個小孔及倒角 工序7 銑兩端面 工序8 車前錐面 工序9 車背錐及端面凸臺 工序10 中間檢查 工序11 粗銑 工序12 精磨齒輪 工序13 熱處理校正 工序14 磨軸頸及端面 工序15 最后檢查 工序16 入庫 工藝路線方案二 工序1 精鍛齒坯成型； 工序2 熱處理； 工序3 粗銑、上下兩端面，并銑出尺寸的預置孔； 工序4 以處外圓及端面定位，換刀具，粗鏜內(nèi)孔，倒角；粗鏜、半精鏜及精鏜內(nèi)孔及并倒角； 工序5 將齒坯倒置，以上端面及精鏜好的內(nèi)孔表面定位，鉆個的螺栓通孔并倒角； 工序6 以下端面及精鏜好的內(nèi)孔表面定位，車齒坯外圓柱表面；車前錐面，圓錐角為； 工序7 對調(diào)方向，以上端面及精鏜好的內(nèi)孔表面定位，車背錐及后端面凸臺，背錐面圓錐角為； 工序8 中間檢查； 工序9 以內(nèi)孔表面及下端面作為定位，銑削輪齒； 工序10 磨棱；磨后端面； 工序11 熱處理硬化； 工序12 最后檢查； 工序13 打碼、清洗、包裝、入庫。 對于方案二首先進行的是銑削工序，采用的是以齒坯外圓柱面為基準，定位夾緊后，銑削出兩端面，然后進行大孔的銑削工序。此方法保證了兩道工序只需一次裝夾，這樣能有效提高工件的同軸度，減小后續(xù)的尺寸偏差。接下來是鉆的孔與個的螺栓孔。由于車橋從動齒需與差速器連接，該個螺栓孔需要保持較高的定位精度，因此需在專用夾具上加工。銑鉆部分結束后，齒坯進入車工序。由于齒坯采用合模精鍛加工出來的，因此毛坯的形狀輪廓較鑄造更接近最終工件形狀尺寸，即加工余量跟小，所需加工時間更短。車完前錐面與背錐之后進行中間檢測，為后續(xù)輪齒的加工做好準備。檢測合格后，進入齒輪加工中的核心工序，即輪齒的加工。從該公司實習后知，螺旋傘齒輪通常采用銑齒的方式加工等。方案二最主要的缺陷是對垂直度與同軸度要求的保證不足。針對這點可以通過專用夾具及銑兩端面時盡量提高其形位公差來解決。這樣又照顧了原有加工路線中裝夾方便，工序集中，基準統(tǒng)一等特點。因此最終選擇方案二作為最終工藝路線。 2.5 加工余量，毛坯尺寸的確定 2.5.1 加工余量 （1） 根據(jù)零件毛坯圖估算其鍛件質(zhì)量約為。 （2）根據(jù)零件毛坯圖估算零件外輪廓包容體質(zhì)量為。因此 根據(jù)[1] 中表，可定形狀復雜系數(shù)為，屬簡單級別。 （3）加工表面粗糙度參數(shù)值。 （4）機械加工余量。查查《工藝手冊》表知鍛件各外徑單面余量為，各軸向尺寸單面余量為，中間兩孔的單面余量為。對于的表面，余量要適當增大。 2.5.2 毛坯鍛件尺寸 通過測量零件圖上的各尺寸結合查閱出來的余量就得到了毛坯尺寸。所查數(shù)據(jù)的小值，可用于只要粗加工的表面。多次加工的表，可取其較大值?？仔杈M達到，故需要增加精鏜加工余量。參考表《工藝手冊》，確定精鏜孔單面余量為，下表為毛坯尺寸。 表1 齒輪毛坯（鍛件）尺寸 （單位：mm） 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 68 2 72 48 2 46 49 2 51 Φ124 2.5 Φ119 Φ240 2 Φ244 （1）確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量、形狀復雜系數(shù)、分模線形狀種類及鍛件材質(zhì)系數(shù)，由參考文獻[1]中表、表查得。 鍛件質(zhì)量，形狀復雜系數(shù)，鍛件材質(zhì)系數(shù)為，采取平直分模線，鍛件為普通精度等級。毛坯尺寸允許偏差見表。錯差允許值為，殘留飛邊為。 表 齒輪毛坯（鍛件）尺寸允許偏差 （單位：mm） 鍛件尺寸 偏差 根據(jù) 外表面 Φ244 表2.2-14 內(nèi)表面 Φ120 厚度 72 表2.2-16 51 46 本鍛件上下模的模膛深度不相等，模鍛斜度應以模膛較深的一側確定。外模鍛斜度α為7°。 （2）毛坯鍛件圖如下 圖4 螺旋傘齒輪毛坯圖 2.6 刀具、量具及加工設備的選擇 1 選擇刀具 （1）在車床加工過程中，一般使用硬質(zhì)合金刀具。在加工鋼件時，使用硬質(zhì)合金，粗加工用，半精加工用，精加工用。 （2）銑刀選擇三面刃銑刀。 （3）鉆螺栓孔，可采用復合鉆 2 選擇量具 這個零件屬于批量生產(chǎn)，一般都是采用通用量具。選擇量具方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。 3 選擇機床 （1）工序的工序主要是粗銑端面并為后續(xù)鏜的孔銑出預置孔。應銑平面與銑孔的加工要求，選用立式銑床就足以滿足加工要求。根據(jù)零件外輪廓尺寸及精度要求等因素考慮，選用最常用的型立式銑床即可。 （2）工序包含了粗鏜與半精鏜及精鏜等工序。又的孔將最為后續(xù)工序的精基準，精度要求較高。因此需在較緊密的鏜床上加工才行。因此選。 （3）工序為鉆個的螺栓孔，為保證較高的位置精度要求，所以選擇型立式鉆床。 （4）工序和工序都包含粗車、半精車等加工工序，在考慮加工工藝性與經(jīng)濟性的前提下，選用最常用的型臥式車床即可。 （5）工序為銑削輪齒，在保證生產(chǎn)率和精度要求的前提下，并在實習公司實習知選用的機床為型臥式銑床。 （6）工序為磨棱去毛刺和精磨齒輪后端面。在保證生產(chǎn)率和精度要求的前提下，選用型臥軸平面磨床即可。 2.7 確定工序尺寸 確定工藝尺寸的一般方法是從加工表面的最終表面反推，計算出最終工序尺寸，并根據(jù)零件圖的要求標記最終工序的尺寸。當沒有基準轉換的情況下，同一表面上的工序尺寸僅與加工的加工余量有關。當基準不一致的情況下，通過應用工藝尺寸鏈來求解工藝尺寸。 （1）確定圓柱面的工序尺寸 圓柱面的加工工序尺寸只與其加工余量有關。將總加工余量拆分為各工序的加工余量后，按從后往前的規(guī)律計算其加工尺寸。中間加工尺寸的公差由加工方法的經(jīng)濟精度決定。 本零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度詳見表。 表3 圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度 （單位：mm） 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 Φ240±0.035 4 - - Φ244±0.035 - - 3.2 - - Φ80±0.015 3 1 0.5 Φ75.5±0.015 Φ78.5±0.015 Φ79.5±0.015 6.3 3.2 0.8 Φ124 2.5 1.5 - Φ120 Φ122.5 - 6.3 3.2 - Φ12 2 0.75 0.25 Φ11 Φ11.75 Φ12 6.3 3.2 1.6 （2）確定軸向工序尺寸 軸向工序尺寸的計算主要有工序3，保證零件圖上齒輪內(nèi)孔臺階厚的尺寸。確定各加工表面的工序加工余量確定工序尺寸、、。 分析可知尺寸鏈中，為封閉環(huán)，為增環(huán)，為減環(huán)。 因此,。 根據(jù)公式：； ； ； 解得：，，。即的工序尺寸為：。 圖5 工序3尺寸鏈圖 2.8 確定切削用量及基本工時 2.8.1 工序3切削用量及基本時間的確定 本工序是以處外圓及端面定位，粗銑、上下兩端面，并銑出尺寸的預置孔； Ⅰ.切削用量 已知加工材料為合金鋼，，鍛件。粗銑上端面，已知銑削寬度，所以根據(jù)銑削寬度，選擇.采用標準硬質(zhì)合金立銑刀。 銑削深度，由于加工余量不大，因此一次走刀即可，則： 進給量，查表初定。 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命，根據(jù)《切削用量簡明手冊》（以下簡稱“切削手冊”）表，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為，刀具壽命。 根據(jù)，，查表得，，。 又查得各修正系數(shù)為：，， 所以： ； ； 查型立式銑床說明書選擇標準主軸轉速：，。 機床功率的校驗，由查表法得，根據(jù)型立銑得機床主軸允許功率為 。 顯然，所以選擇的切削用量可以采用，最終切削要素即：，，，。 粗銑下端面與粗銑上端面可近似視為相同，故切削要素為：，，，。 由于同一工序中，為節(jié)省加工時長，盡量選擇同一機床同一刀具，故沿用以上的標準硬質(zhì)合金立銑刀，銑出尺寸的預置孔。 確定進給量，查表仍初定。 銑刀刀齒后刀面最大磨損量為，因為銑刀直徑，所以刀具壽命。 由之前工步的切削速度和主軸轉速檢驗。經(jīng)檢驗符合機床最大承受范圍，所以最終切削要素為：，,，。 Ⅱ.基本時間 （1）由于是粗銑，根據(jù)公式 公式中,為上端面銑削寬度，為下端面銑削總寬度，為預置孔深度則： ，，,,。 解得： 因此本工序的基本時間為。 2.8.2 工序4切削用量及基本時間的確 本工序是以處外圓及端面定位，更換刀具，粗鏜內(nèi)孔，倒角；粗鏜、半精鏜及精鏜內(nèi)孔及并倒角。 Ⅰ.切削用量 (1)確定粗鏜孔的切削用量所用的刀具為硬質(zhì)合金圓形鏜刀，直接為的圓形鏜刀。 1)確定切削深度 2)確定進給量根據(jù)表，當粗鏜鋼料,鏜刀直徑為，，鏜刀伸出長度為時 按機床的進給量（表），選擇 3）確定切削速度按《切削手冊》表的計算公式確定 式子中=291,=0.2,=0.15,,,=0.90.80.65=0.4則 按機床上的轉速，選擇 (2)粗鏜、半精鏜及精鏜內(nèi)孔。 1）粗鏜內(nèi)孔所用的刀具為硬質(zhì)合金，直接為的圓形鏜刀，同上公式可得切削用量： mm/r =78m/min =310r/min 2） 確定半精鏜孔的切削用量所用刀具是硬質(zhì)合金，主偏角=45°，直徑為的圓形鏜刀。其耐用度=60min。 選擇TA4280機床的轉速 =700r/min=11.6r/s 3） 確定精鏜φ80孔的切削用量所選用刀具是硬質(zhì)合金，主偏角=45°，直徑是的圓形鏜刀。其耐用度T=60min。 由TA4280機床說明書選擇標準轉速為：。則實際切削速度。 經(jīng)校驗切削所需功率與機床主軸允許功率，滿足加工條件，故最后確定的切削要素為：，，，。 Ⅱ.基本時間 根據(jù)鏜削機動時間計算公式： (1)確定粗鏜孔的基本時間，因為鏜完孔直徑退刀所以刀具切入長度為0mm ，，,，， （2）粗鏜φ80mm孔的基本時間為 ，，，，，則： （3）半精鏜φ80孔的基本時間為 ，，，，，則： （4）精鏜φ80孔基本時間為 ，，，，，則： 因此本工序的基本時間為 2.8.3 工序5切削用量及基本時間的確定 本工序將齒坯倒置，以上端面及精鏜好的Φ80mm內(nèi)孔表面定位，鉆16個Φ12mm的螺栓通孔并倒角。 Ⅰ.切削用量 機床選用Z525立式鉆床，需用冷卻液冷卻。刀具選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑，。鉆頭幾何形狀經(jīng)查表為:標準刃磨,,，，，。 確定進給量。已知加工材料鋼的強度, ，查得又由于,故進給量還需乘以孔深修正系數(shù),則。由鉆床說明書初選。 由表《切削手冊》可查出鉆孔時的軸向力,當,時,軸向力?？紤]到實際鉆削加工時還需乘以軸向力的修正系數(shù),故實際鉆削軸向力。 根據(jù)鉆床說明書,機床進給機構強度允許的最大軸向力為,顯然,故可用。 確定鉆頭磨鈍標準及壽命。由表2.12,當時,鉆頭后刀面最大磨損量取為0.6mm,壽命。 決定切削速度。由表,的合金鋼加工性屬10類。 由《切削手冊》表,當加工性為第10類,,標準刃磨的鉆頭,時,。切削速度的修正系為:,,,,故: 由《切削手冊》表,可考慮選擇,但因所選轉數(shù)較計算轉數(shù)高,會使刀具壽命下降,故可將進給量降低一級,即取,也可選擇較低一級轉數(shù),仍用,比較這兩種選擇方案: ①第一方案,： ②第二方案,： 因為第一方案乘積較大,基本工時較少,故第一方案較好。這時，。 檢驗機床扭矩及功率。根據(jù)表,當,時,高速鋼鉆削扭矩。扭矩修正系數(shù),故實際扭矩。根據(jù)表,當時,。 根據(jù)表,當,,,時，。由于機床鉆削效率。故， 而查表知。 顯然，，故所選切削用量及鉆床可用,最后確定出：,,。 確定擴Φ12mm的螺栓通孔的切削用量。刀具選用Φ11.75mm的錐柄擴孔鉆對Φ11mm的孔進行擴鉆。 確定進給量。根據(jù)表，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取，即。 根據(jù)表，取。 確定鉆頭磨鈍標準及壽命。由表,當時,鉆頭后刀面最大磨損量取為0.5mm,壽命T=30min. 確定切削速度。擴鉆的切削速度可根據(jù)鉆孔的切削速度選取，即 根據(jù)《切削手冊》表,可考慮選擇，所以實際切削速度 經(jīng)校驗實際扭矩與所需功率均小于主軸允許最大扭矩與考慮，因此擴孔最終所選切削要素為，， 為確保螺栓孔相對較高的位置精度與一定的表面粗糙度要求，還需對Φ12mm的螺栓通孔進行一次鉸孔。鉸孔工序選擇的手用高速鋼鉸刀，加工等級為。 同理，經(jīng)校驗后，確定最終所選切削要素為：，， Ⅱ.基本時間 （1） 確定鉆Φ11mm的螺栓通孔的基本時間 l=20mm，l1=0mm，l2=2mm，f=0.10mm/r, n=545r/min 則 （2） 確定擴Φ11.75mm的螺栓通孔的基本時間 l=20mm，l1=3mm，l2=2mm，f=0.22mm/r, n=195r/min 則 （3）確定鉸Φ12mm的螺栓通孔的基本時間 l=20mm，l1=3mm，l2=13mm，f=0.60mm/r, n=140r/min 則 （4）確定倒角C2的基本時間 為縮短輔助時間,取倒角時的主軸轉速與擴孔時間相同，故 n=195r/min 手動進給。 （5））確定工序的基本時間 2.8.4 工序6切削用量及基本時間的確定 以下端面及精鏜好的內(nèi)孔表面定位，車齒坯外圓柱表面；車前錐面，圓錐角為130°。 Ⅰ.切削用量 已知加工材料為合金鋼，，鍛件，有外皮。本工序機床選用臥式車床，工件裝在專用夾具中。 （1） 粗車外圓Φ240mm的切削用量 已知加工材料為20CrMnTi合金鋼，，鍛件，有外皮。車削部分機床統(tǒng)一選用臥式車床，為保證生產(chǎn)效率與加工精度，工件采用專用夾具裝夾。 確定粗車外圓的切削用量。所選刀具為硬質(zhì)合金可轉位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表，由于機床的中心高為，刀桿尺寸為，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。 初定切削深度。 在粗車鋼料、刀桿尺寸為，，以及工件直徑為時，。按C620-1機床的標準進給量，選擇。為確保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，機床進給機構允許的進給力。由查表法得進給力?？紤]實際加工中的要素，進給量需乘上相應的修正系數(shù)，，，故實際進給力為：。 由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選的可用。 選擇車刀磨鈍標準及耐用度。根據(jù)《切削手冊》表，車刀后刀面最大磨損量取為，可轉位車刀耐用度。 確定切削速度。根據(jù)《切削手冊》表，查表初定切削速度。切削速度的修正系數(shù)為， ，，，，，故：； 按機床的標準轉速表,選擇，則實際切削速度為 查表知,當，,,時,。車床車削功率的修正系數(shù)， ，，，，，,故實際切削時的功率為。 由《切削手冊》表1.30，當,機床主軸允許功率。顯然，所以選擇的切削用量可在機床上進行。 最后決定的切削要素為：，，，。 （2）粗車前錐面 由于在同一機床上，又同為粗車，故可以使用同一刀具進行加工。由于加工余量僅為,可在一次走刀內(nèi)切完，又要為半精車預留加工余量，故。 進給量可沿用上一工步的進給量。 選擇車刀磨鈍標準及耐用程度。根據(jù)表《切削手冊》，車刀后刀面最大磨損量取為，可轉位車刀耐用度。 確定切削深度。查表初定切削速度。切削速度的修正系數(shù)為， ，，，，，故： 按機床的轉速選擇；則實際切削速度： 查表知，當，,,時,。車床車削功率的修正系數(shù)， ，，，，，，故實際切削時的功率為：； 根據(jù)表1.30，當時，機床主軸允許功率。，故所選的切削用量可在機床上進行。 切削要素為：，，，。 （3）半精車前錐面 所選刀具為硬質(zhì)合金可轉位車刀。刀桿與上一工步相同。根據(jù)表.選擇車刀幾何形狀為平面型前刀面，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。由于粗車后預留的加工余量僅為,可在一次走刀內(nèi)切完，故。 進給量初定。通過查表法得進給力=1070N。乘以相應的修正系數(shù)為，，，故實際進給力為：。由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選的可用。 選擇車刀磨鈍標準及耐用程度。根據(jù)《切削手冊》表，車刀后刀面最大磨損量取為，可轉位車刀耐用度。 確定切削深度。查表初定切削速度。切削速度的修正系數(shù)為， ，，，，，故： 按機床的標準轉速，選擇：； 則實際切削速度為： 查表知，當，,,時,。車床車削功率的修正系數(shù)， ，，，，，，故實際切削時的功率為：； 根據(jù)表，當時，機床主軸允許功率。，故所選的切削用量可在機床上進行。 切削要素為：，，，。 Ⅱ.基本時間 （1） 粗車外圓的基本時間 根據(jù)《切削用量簡明手冊》中表，車外圓基本時間為 ，，，, ，則 （2）粗車前錐面的基本時間 ，，，，, ，則： （3）半精車前錐面的基本時間 ，，，，, ，則： （4）確定工序的基本時間 2.8.5 工序7切削用量及基本時間的確定 對調(diào)方向，以上端面及精鏜好的內(nèi)孔表面定位，車背錐及后端面凸臺，背錐面圓錐角為。 Ⅰ.切削用量 （1）粗車背錐 所選刀具為硬質(zhì)合金可轉位車刀。刀桿與刀具均于上一工序相同。確定切削深度。粗車加工余量僅為,只需一次走刀，所以。 確定進給量。根據(jù)表，在粗車鋼料、刀桿尺寸為、≤3mm、工件直徑為時，。按C620—1機床的進給量，選擇。選定的進給量尚需滿足機床進給機構強度要求，故需要進行校驗。根據(jù)《切削手冊》表，機床進給機構允許的進給力=3530N。 根據(jù)查表法，查得進給力。考慮實際加工中的要素，進給量需乘上相應的修正系數(shù)，，，故實際進給力為：。 由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選可用。 選擇車刀磨鈍標準及耐用程度。根據(jù)表，車刀后刀面最大磨損量取為，可轉位車刀耐用度。 確定切削速度。根據(jù)表，查表初定切削速度。切削速度的修正系數(shù)為， ，，，，，故：； ； 按機床的轉速，選擇：； 則實際切削速度。 查表知，當，,,時,。車床車削功率的修正系數(shù)， ，，，，，，故實際切削時的功率為：； 根據(jù)表，當時，機床主軸允許功率。，故所選的切削用量可在機床上進行。 切削要素量為：，，，。 粗車后端面的切削用量與粗車背錐大致相同。即：，，，。 （2）半精車背錐 根據(jù)加工要求，更換刀具，所選刀具為硬質(zhì)合金可轉位車刀。刀桿尺寸與刀片厚度與以上一致。經(jīng)查表，選擇車刀幾何形狀為平面型前刀面，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。由于半精車加工余量僅為,可在一次走刀內(nèi)切完，故=0.5mm。 確定進給量。按機床的允許進給量，初選。確定的進給量還需后續(xù)進行校驗。在已確定條件下，查表得進給力。的修正系數(shù)為，，，故實際進給力為： 由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選的可用。 選擇車刀磨鈍標準及耐用程度。根據(jù)表，車刀后刀面最大磨損量取為，可轉位車刀耐用度。 確定切削深度。當用硬質(zhì)合金車刀加工鋼料時，初定切削速度。切削速度的修正系數(shù)為， ，，，，，故： 按機床的標準轉速，選擇：； 則實際切削速度為： 查表知，當，,,時,。車床車削功率的修正系數(shù)， ，，，，，，故實際切削時的功率為：； 根據(jù)表1.30，當時，機床主軸允許功率。，故所選的切削用量可在機床上進行。 切削要素為：，，，。 （3）粗車后錐面 粗車后端面的切削用量與粗車背錐大致相同。即：，，，。 Ⅱ.基本時間 （1）確定粗車背錐的基本時間 根據(jù)車削機動時間計算公式： 公式中：——切削加工長度，此處為38.5mm； ——刀具切入長度，此處 ——刀具切出長度，約等于； ——試切附加長度，此處取5mm； ——工件每轉刀具進給量； ——機床主軸轉速； ——進給次數(shù)。 將以上工序計算結果代入公式，解得。 （2）確定粗車后端面的基本時間 根據(jù)車削機動時間計算公式： 公式中：——切削加工行程，； ——工件每轉刀具進給量； ——機床主軸轉速； ——進給次數(shù)。 將以上工序計算結果代入公式，解得。 （3）確定半精車背錐的基本時間 根據(jù)車削機動時間計算公式： 將以上工序計算結果代入公式，解得。 2.8.6 工序9切削用量及基本時間的確定 本工序以鏜好的內(nèi)孔表面及下端面定位，銑削輪齒。 Ⅰ.切削用量 本工序為銑齒。選用Φ300mm格里森盤形銑刀，模數(shù)，可采用一次走刀切至全深。工件齒面要求表面粗糙度，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表4.3，選擇刀具每轉銑齒進給量。按YKD2280臥式銑床進給量表，選。 按齒輪刀具切削速度計算公式計算切削速度： 其中，，，，，，，。 根據(jù)YKD2280臥式銑床主軸轉速表，選：， 則實際切削速度為：。 加工切削功率計算公式如下： 公式中，，，，，，，，，，，。 YKD2280臥式銑床的主電動機功率。顯然，故所選切削用量可在該機床上使用。 Ⅱ.基本時間 根據(jù)齒輪加工機動時間的計算公式： 公式中，，，，，，，，。 根據(jù)要求，則： 2.8.7 工序10切削用量及基本時間的確定 此工序為磨棱；磨后端面 （1）選擇砂輪 在圓臺磨床上用砂輪圓周磨平面，砂輪的具體選擇參考《簡明手冊》第3章中磨料選擇各表，結果為：。 其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為，硬度為中軟級，陶瓷結合劑，號組織，平型砂輪，其尺寸為。 （2）切削用量的選擇： 砂輪轉速（見機床說明書），。 軸向進給量（雙行程）。 工件速度 橫向進給量/雙行程 （3）切削工時：當加工一個表面時根據(jù)基本時間計算公式： 式中：L——加工長度（mm），取160mm； Zb——單面加工余量（mm），取0.2mm； K——局部修磨系數(shù)，取1.4； n——砂輪轉速； ——工作臺往返一次砂輪軸向進給量（mm）； ——工作臺往返一次砂輪橫向進給量（mm）。 3 車削加工專用夾具設計 3.1 工藝過程分析 為了使加工更加方便，生產(chǎn)更加有效率，需要設計專用夾具。經(jīng)過討論決定設計本零件加工工藝的第5道工序和第六道工序——車齒坯外圓柱表面，車前錐面車背錐及后端面凸臺的車床夾具，本夾具將用于型臥式車床。 本夾具主要用于車削前錐和背錐以及端面，主要是依靠上下兩端面和孔作為定位，設計一個以芯軸，彈性脹套和鐵錐等進行夾緊的夾具。 3.2 確定定位基準 由零件圖可知，車削端面和前后錐面時定位要求主要是的內(nèi)孔中心線與上下兩端面的要求，所以定位基準即的內(nèi)孔中心線和上下兩端面。為了盡可能減小定位誤差，應該選擇以精加工的內(nèi)孔壁來定位的自定心夾具。由實習公司調(diào)研了解到，該公司生產(chǎn)螺旋傘齒輪銑齒的夾具為復合式V形碟片彈簧片（以下簡稱彈簧片）。該彈簧片與底盤配合，將螺旋傘齒輪的中心線與后刀面緊密的配合在一起，即保證了生產(chǎn)所需的精度要求，又保證了人員操作時的簡易程度，便于裝卸工件，因此大大的縮小的非加工時間成本，提高了生產(chǎn)效率。 3.3 確定夾緊裝置 此車削夾具夾緊裝置由下面兩個基本部分組成,心軸式車床夾具的主要限位元件為軸,常用于以孔作主要定位基準的回轉體零件的加工,如套類、盤類零件。常用的有圓柱心軸和彈性心軸。夾頭式車床夾具的主要限位元件為孔,常用于以外圓作主要定位基準的小型回轉體零件的加工,如小軸零件。常用的有彈性夾頭等。 （1）芯軸 根據(jù)產(chǎn)生作用力的部分可分為手動夾緊和機動夾緊。如果以人的體力借助夾具夾具工件的稱為手動夾緊；如果使用氣動、液壓、電動和機床相對運動等動力裝置來代替人力來夾緊的稱為機動夾緊。心軸類夫具需要從工件的內(nèi)部將工件夾緊。該夾具采用錐形脹套的軸向推動使彈性夾頭產(chǎn)生彈性變形,從而將工件的內(nèi)孔脹緊,達到夾緊的目的。 （2）夾緊機構 夾緊機構是接受和傳遞作用力的部分，是將作用力變成夾緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。它包括中間傳力機構和夾緊元件。中間傳力機構將力從人力或動力裝置傳遞到夾緊元件，然后直接使夾緊元件接觸工件，并最終完成夾緊任務。 根據(jù)動力源的不同和工件夾緊的實際需要，一般的中間傳力機構在夾緊力的傳遞過程中到如下作用： 改變作用力的大小和方向； 自鎖性能好，確保夾緊穩(wěn)定可靠。 本夾具是通過安裝在心軸上的波紋套,以其外圓表面進行定位和夾緊的。因此,并不需要另外的夾緊機構,只需要設計出緊固元件,將波紋套固定在心軸上。本夾具的特點是可以裝夾帶有盲孔結構的工件。其原理是,將彈性夾頭固定在夾具體上,并且從內(nèi)部拉動圓錐心軸使其發(fā)生彈性變形,從而夾緊工件。另一個特點是可以對工件進行軸向定位,以保證批量生產(chǎn)時快速對準刀具。本夾具適合中、小批量的生產(chǎn)。 圖 夾具總成三維圖 心軸；工件；彈性脹套；錐形塊；螺母 3.4 切削力及夾緊力計算 刀具：硬質(zhì)合金可轉位車刀 由《切削手冊》表得切削力公式： 公式當中，，，，，，。 所以： 除計算理論切削力外，還應將考慮安全系數(shù)考慮在內(nèi)： 式中：——基本安全系數(shù)，??； ——加工性質(zhì)系數(shù)，?。? ——刀具鈍化系數(shù)，取； ——斷續(xù)切削系數(shù)，取1.1。 所以： 水平分力： 彈簧片所受合力： 查《現(xiàn)代夾具手冊》表，得最大承受力Fmax=4087～4481N。 顯然，，故本夾具可安全工作。 3.5 定位誤差分析 夾具就是要讓零件加工方便，而且還要保證加工的精度。所以在選擇定位元件是時要根據(jù)相應的方案和定位原理。 定位誤差是指加工過程中工件在夾具上定位不準確所造成的誤差。（通常是加工表面對工序基準的距離尺寸）。通過分析可能產(chǎn)生的定位誤差只要小于工件尺寸或位置公差的1/3～1/5。 我采用的是一面兩孔的定位方法。根據(jù)工序加工要求將齒輪下端面作為第一定位基準。當一批工件在夾具中定位時，作為第一基準的齒輪下端面由于加工精度較高，可近似認為基準位置誤差等于0。作為輔助定位的是一個菱形銷。 3.6 定位誤差的計算 在加工一批零件時，零件在加工定位時，會遇到由于工件的定位基準與工序基準不重合，以及工件的定位基準（基面）與定位元件工作表面存在制造誤差，這些都能引起工件的工序基準偏離理想位置，由此引起工序尺寸產(chǎn)生加工誤差，即定位誤差（），其數(shù)值大小為工件的工序基準沿工序尺寸方向上發(fā)生的最大偏移量。只有計算的誤差小于標準誤差，所設計的方案才是可以用的，所以定位誤差的分析和計算時必須要的。 定位誤差由基準不重合誤差和定位副制造不準誤差兩部分組成，定位誤差的大小是兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)和，即 孔的尺寸為φmm，因此=0.015mm。 定位銷尺寸Φ80，尺寸的下偏差為：上偏差為==，所以定位孔的尺寸mm， 因此，mm 定位基準孔和心軸的最小間隙：mm。 因此這種方式定位誤差： 因此，該夾具的公差滿足零件所需技術要求，該夾具設計合理可靠。 設計體會 通過歷時半個學期的汽車螺傘齒輪工藝規(guī)程以及車削夾具設計的完成,從中學習到了很多。其中包括了三大章內(nèi)容,分別是螺傘分析和機械加工工藝規(guī)程的制定以及車削夾具設計,設計為了更好的完成本次畢業(yè)設計，開始的時候，我先去齒輪制造公司生產(chǎn)實習調(diào)研，在生產(chǎn)一線具體詳細的認識了解該齒輪。后來還在圖書館查找了很多相關的資料，也做了大量的筆記，在畫初步的整體結構圖，在此之前我對蓮藕切片機構思。然后在導師的指導下開始畫裝配圖和零件圖，修改直到符合要求為止。在設計的過程中我遇到很多困難，但是我并沒有放棄，一想到成功所帶來的喜悅，我堅持下去了。 這個設計最主要的還是夾具設計，在學習和查閱資料的過程中，讓我學到了很多。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經(jīng)的一個過程，我對齒輪的設計以及夾具的設計亦是如此。經(jīng)過三個月的努力使我對夾具的設計有了一定的了解，對夾具的結構和加工中所起到的作用有了一定的了解。通過實習中觀察到夾具時怎么安裝到車床上，零件時怎樣安裝到夾具上，還有在安裝時時怎么定位和夾緊的都了解清楚了，在這個過程中也感受到了學習的快樂，這種感覺是以前的學習生活體會不到的。經(jīng)過這次畢業(yè)設計我學到了很多以前沒有學到的東西由于開始的設計都是單方面的，希望對于某個單方面的設計達到最簡單、最優(yōu)，但是隨著后續(xù)工序及設計的進行，會出現(xiàn)前后沖突的情況，這時便要進行方案的修改，確保能夠使得每一工序，每一設計都合理，正確。 總的來說，這次畢業(yè)設計提高了我獨立工作的能力，擴展了我的實踐知識。學會了對零件的分析和設計，和夾具設計以及如何裝配。提高了對繪圖和計算的能力。 參考文獻 [1] 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[15] 潘存云，唐進元.機械原理[M].長沙：中南大學出版社，2011. 致 謝 在最后一個學期里,我們主要的任務就是完成好畢業(yè)設計，在設計過程中伍利群老師都在精心指導，還有同學的幫助，使得最后能完成此次的畢業(yè)設計，在這里我要表達最真摯的感謝。 我開始選擇這個課題的時候，對螺旋傘齒輪還不是很了解，不過在實習后對這個零件有了一定的認識，非常感謝公司能夠給我這個機會?；氐綄W校在設計的過程中又遇到了很多問題，在這個時候老師就給指明設計方向，老師對工作都嚴謹細致、一直是我學習中的榜樣。從論文的選題到設計再到修修補補工作均得到了老師的指導，老師會定期的對我的論文設計詢問進展，幫助我及時的指正論文錯誤，耐心的給出指導。在這里我衷心的感謝老師對我的幫助和指導，也對它認真細致的工作態(tài)度非常的敬佩；其次我也要感謝我的朋友們，一起共同度過了大學四年的時光，得到了許多的幫助，在伍老師的指導下，讓我從一個專業(yè)性不強變成可以自己獨立完成設計，真的感謝遇到了我心目中最好的指導老師。我還要感謝學校的領導，由于你們的領導，學校有了長足的發(fā)展，在這四年里改變了自己的思維方式，鍛煉了自己各方面的能力，確定了今后自己的發(fā)展目標。 最后祝愿湖南工學院，母校的明天更加輝煌！培養(yǎng)出一批批優(yōu)秀的人才。 34