《基于Solidworks的蝸輪箱體加工工藝及夾具設計》16000字（論文）

基于Solidworks的蝸輪箱體加工工藝及夾具設計摘要本論文大體闡述了關(guān)于蝸輪箱體零件的機械加工工藝以及其中兩道工序的專用夾具的設計過程。首先，關(guān)于零件的三維造型，我通過選擇用Solidworks軟件來進行繪制零件圖定型。其次對于零件加工工藝的分析，我首先觀察零件圖中的技術(shù)要求，再根據(jù)其技術(shù)要求以及在生活中此零件的實際作用來進行選擇。對于此零件毛坯的鑄造方式，要合理根據(jù)此零件的生產(chǎn)性質(zhì)來決定。關(guān)于整體零件毛坯的尺寸，我通過以下兩個步驟來確定。一:合理選擇并確定毛坯的機械加工余量。二：通過步驟一選擇的機械余量以及結(jié)合相關(guān)書籍資料來合理確定出其尺寸公差。最后結(jié)合步驟一、二，來對其毛坯整體尺寸的計算與確定。在確定了毛坯制造方式以及其整體尺寸后，我開始通過對零件的定位基準的選擇來最終確定好零件每個表面的詳細加工方案，并擬定好其工藝路線。最后詳細的闡述并計算其中的兩道工序的切削余量和基本工時等詳細相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后通過計算得這兩道工序的不可或缺的數(shù)據(jù)來進行工藝規(guī)程文件的編制。其中，在兩套專用夾具的設計過程中，定位方案的確定首先要根據(jù)加工表面的具體技術(shù)要求來選擇合理的定位基準。在確定了定位方案后，再開始對定位元件的設計，其中在定位元件的設計中，要首先注意的是盡量要選擇使用標準件從而來減少元件的生產(chǎn)麻煩。最后對所確定的定位方案來開始進行定位誤差的計算和校核。當校核合理時，我開始進行夾緊裝置的一個設計，同時設計完成后，為了保證夾緊方案的合理，也需要對夾緊力以及切削力的校核。當以上都校核合理時，最后進行夾具體以及其對刀和導向元件的設計選擇。當一切都設計完成時，要對所設計的專用夾具的操作方法來進行一個簡要的說明。關(guān)鍵詞：專用夾具定位加工工藝夾緊目錄TOC\o"1-3"\h\u4056前言 8118961.零件的分析 996461.1零件的作用 9165711.2零件的工藝性分析 9163112.工藝規(guī)程設計 1171122.1確定毛坯的制造形式 11246312.2確定機械加工余量和毛坯尺寸和公差 1176712.3定位基準的選擇 14175952.3.1精基準的選擇 14278582.3.2粗基準的選擇 14107732.4制定工藝路線 15290952.4.1零件表面加工方法的選擇 15320172.4.3制定工藝路線 15214732.5確定切削用量以及基本工時 22179152.5.1工序四鉆6×?10切削用量以及基本時間的確定 2299812.5.2工序五粗鏜孔?52、半精鏜、精鏜孔?52 24197613.夾具設計 35290163.1工序鉆孔夾具的設計 35105743.1.1確定夾具的定位方案 3566893.1.2定位元件的設計 35111903.1.3定位誤差的計算 37583.1.4確定夾緊方案以及設計夾緊機構(gòu) 3716813.1.5切削力與夾緊力的計算 38186433.1.6導向裝置以及元件的設計和選擇 3980453.1.7夾具體以及其他元件的設計 39112483.1.8夾具使用操作簡要說明 40235853.2工序五粗鏜孔?52、半精鏜、精鏜孔?52夾具設計 41302893.2.1工序要求 41255163.2.2確定夾具的定位方案 41295113.2.3定位元件的設計 41233303.2.4圓柱銷與菱形銷直徑與公差的確定 42180433.2.5定位誤差的分析與計算 4399573.2.6確定夾緊方案以及設計夾緊機構(gòu) 43155453.2.7切削力以及夾緊力的計算 44150333.2.8夾具體以及其他元件裝置的設計 4551733.2.9夾具體的使用操作簡要說明 466010總結(jié) 4832749參考文獻 491805附錄1蝸輪箱體零件機械加工工藝過程卡片13011附錄2蝸輪箱體零件工序4和工序5的機械加工工序卡片前言本次我的論文的課題的設計重點是關(guān)于制定蝸輪箱體零件的機械加工工藝規(guī)程以及對于工藝裝備的設計。關(guān)于蝸輪箱體零件的機械加工工藝規(guī)程以及為其中兩道工序所設計的對應的專用夾具的說明是此論文的核心闡述內(nèi)容。在此設計過程中，我選擇的設計思路是：通過多次閱讀零件圖來熟悉零件的技術(shù)要求，接著通過利用SolidWorks軟件來繪制出零件的三維模型以便于對零件的具體結(jié)構(gòu)熟悉。借助著查閱加工余量手冊等相關(guān)專業(yè)的書籍，來確定毛坯的加工形式以及各道工序的加工余量。關(guān)于確定零件的表面加工方法，我通過理解零件的技術(shù)要求以及相關(guān)資料來進行確定。最后，通過上述的方法來計算出各種詳細數(shù)據(jù)來完成機械加工工藝規(guī)程的制定。關(guān)于專用夾具的設計，專用夾具手冊幫助我解決了不少麻煩。在此設計過程中，遇到不能解決的難題，我便首先自己思考、查閱資料，若自己無法解決，我便選擇詢問導師來進行解決。通過查閱相關(guān)資料以及詢問機械方面的專業(yè)人士，結(jié)合實際案列來反復推敲，從而解決我自己所遇到的難題。當然，由于我的設計水平不足，使我的設計仍然存在著大量漏洞，在此，我懇請各位指導老師給與關(guān)于我的不足之處的修改意見，感謝！零件的分析1.1零件的作用蝸輪箱體零件主要應用于蝸輪減速箱內(nèi)，起到支撐的作用，蝸輪減速箱內(nèi)的蝸輪、蝸桿最終是通過軸承來安裝在箱體壁上的，由箱體來承載受力。1.2零件的工藝性分析蝸輪箱體零件，其二維圖見圖1?1，其三維零件圖見圖1?2圖1?1蝸輪箱體零件圖圖1?2蝸輪箱體三維零件圖從蝸輪箱體零件的圖紙和技術(shù)要求來看，蝸輪箱體共有兩組加工表面，他們之間相互存在著一定的位置要求?，F(xiàn)根據(jù)我的個人看法分述如下：以?520+0.03的孔為中心的加工表面，這一組加工表面包括：?350+0.025，保證與?520+0.03以底面為定位表面的加工表面。這一組加工表面包括：左右兩端面、?76端面；?520+0.03mm孔對于上述兩種加工基準表面來說，綜合分析之下并結(jié)合我所查閱的相關(guān)文獻，我覺得應當首先加工以?52孔為基準的工藝內(nèi)容，再去加工以底面為基準的工藝內(nèi)容。此外我通過查閱相關(guān)資料以及詢問導師有關(guān)面和孔的精度以及機床加工過程中所能達到的位置精度，我發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)要求和加工要求是完全可以達到的，此外零件的工藝結(jié)構(gòu)性也是可行合理的。由蝸輪箱體零件的圖紙可工藝規(guī)程設計2.1確定毛坯的制造形式由零件圖和技術(shù)要求可知，零件材料選擇灰鑄鐵，HT200。由于考慮到工件在使用過程中經(jīng)常承受交變載荷，因此我選擇采用鑄件來使金屬纖維盡量不被切斷同時保證工件的工作可靠性。由于零件年產(chǎn)量要求為6000件，已經(jīng)達到了大批量生產(chǎn)水平，而且零件的輪廓尺寸并不算太大，于是我查閱《機械加工工藝手冊第2版》表3.1-20決定采用砂型鑄造機器造型的方法來鑄造毛坯。此外，為了消除殘余應力，鑄造后應當安排人工時效處理。這對提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也有利。其中將蝸輪箱體零件圖上標注為不需要加工的零件尺寸設置為自由公差度，可以通過鑄造來直接取得。通過查閱《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》中的表主要加工表面基本尺寸加工余量等級MA機械加工余量尺寸公差數(shù)值備注?76端面136F2.53.2單側(cè)加工?52?52F2.52.8孔降一級，單側(cè)加工底面148F3.02.5降一級，單側(cè)加工?35?35F2.52.6孔降一級，單側(cè)加工?35端面39F2.52.6孔降一級，降一級，單側(cè)加工2.2確定機械加工余量和毛坯尺寸和公差通過參考《機械制造技術(shù)基礎課程設計指南》第五章第一節(jié)，我決定灰鑄鐵金屬型鑄造的公差以及機械加工余量按GB/T6414-1999鑄件，至此，尺寸公差與機械加工余量確定。求最大的輪廓尺寸通過觀察蝸輪箱體零件圖，便可計算出輪廓尺寸，長150mm，寬148mm，高180mm，故此零件的最大輪廓尺寸為180mm。選取公差等級CT由查閱《實用機械制造工藝設計手冊》表2?3可知，對于大批量生產(chǎn)零件，該鑄件的公差等級CT范圍為8?10級，取10，即CT為100級。求鑄件尺寸公差通過已確定的加工面的基本尺寸和鑄件公差等級CT，查閱《機械制造技術(shù)基礎課程設計指南》表5?3查得，公差帶相對于基本尺寸對稱分布。求機械加工余量等級由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指南》表5-5，鑄造方式為砂型鑄造機器造型的方法來鑄造，鑄件材料為灰鑄鐵，由此可得機械加工余量等級范圍為D?F級，因此選用F級。求機械加工余量（RMA）對于所有的加工表面都取同一個數(shù)值，通過查閱機械制造技術(shù)基礎課程設計指南》表5?4，結(jié)合蝸輪箱體零件的最大輪廓尺寸為180mm，機械加工余量等級為F級，因此可得出蝸輪箱體零件的RMA數(shù)值為2mm。求毛坯的基本尺寸如下圖中，A面和B面都屬于雙側(cè)加工，通過參考《機械制造技術(shù)基礎課程設計指南》第五章中的第一節(jié)的式5?2R=F+2RMA+CT/2（2-1）式中R——毛坯尺寸，單位為mm；F——基本尺寸，單位為mm；RMA——機械加工余量，單位為mm；CT——公差等級即R=136+2×2+3.6/2=141.8mm。C面為單側(cè)加工，參考《機械制造技術(shù)基礎課程設計指南》第五章第一節(jié)的式5-3R=F+RMA+CT/2（2-2）即R=108+2+3.6/2=111.8mm。其他表面的毛坯尺寸原則上只需要將查表所得的余量值加到零件的各個尺寸上即可，但是為了避免材料的浪費以及節(jié)省加工時間，同時保證到按此余量加工后能達到零件圖樣要求的尺寸、位置公差度、表面粗糙度以及形狀，我對毛坯加工余量做了一些適應于實際生產(chǎn)的調(diào)整，具體調(diào)整如下：?76mm上圓面。表面粗糙度為Ra25μm，直接鑄件。?76mm端面。表面粗糙度為Ra12.5μm，需要粗銑。查表可得，CT為10，加工余量為4mm。?52內(nèi)孔。表面粗糙度為Ra1.6μm，需要粗鏜、半精鏜和精鏜。粗鏜，?36，單邊余量為6.5mm。半精鏜，?49，單邊余量為1mm。精鏜，?51mm。單邊余量為0.5mm，故總的單邊加工余量為8mm。底面表面粗糙度均為Ra12.5μm。需要粗車。查表可得，底面的加工余量為4mm。?35mm的內(nèi)孔。表面粗糙度為Ra0.8μm。需要鉆、擴、鉸。查表可得其單邊余量為5mm。?35mm端面。表面粗糙度為Ra3.2μm。需要粗車、半精車。查表可得其單邊余量為4mm。最后可得毛坯尺寸如下表主要加工表面零件尺寸單邊加工余量毛坯尺寸允許偏差?76端面1364140±1.6?52?528?36±1.4底面1484152±1.6?35?355?25±1.2?56端面1484152±1.6由上表所得數(shù)據(jù)可會知出蝸輪箱體零件毛坯圖如圖1?3所示，圓角半徑為R2mm，熱處理方式為鑄造后安排人工時效處理。圖1-3蝸輪箱體零件毛坯圖2.3定位基準的選擇定位基準總的來說分為粗基準與精基準，通常來說我們先確定好精基準，其次再開始確定粗基準。2.3.1精基準的選擇精基準的選擇主要考慮到基準重合這一重要的原則。對于我所研究的蝸輪箱體零件來說，為了達到基準統(tǒng)一重合，我優(yōu)先選擇?120mm內(nèi)孔二等中心線作2.3.2粗基準的選擇按照相關(guān)零件的粗基準的選擇原則，即當零件有不需要加工的表面時，首先應當以不需要加工的表面作為粗基準；若一零件同時有多個不需要加工的表面時，則應該選擇以與加工表面要求的相對位置精度比較高的不加工的表面來作為粗基準。通過從零件的分析來看，此零件以不加工的?120mm的外圓面來作為2.4制定工藝路線2.4.1零件表面加工方法的選擇首先本零件的材料為灰鑄鐵HT200，它的主要加工表面包含如下內(nèi)孔、端面、外圓面和螺紋孔等。其加工方法的選擇如下。下端面。本零件的下端面由于未標注公差尺寸，根據(jù)GB1800?79規(guī)定其公差等級按IT11，表面粗糙度都為Ra12.5μm?120mm孔。未標注尺寸公差，其公差等級按IT11，表面粗糙度沒有給定，經(jīng)粗鏜、半精鏜。?35mm孔。未標注尺寸公差，其公差等級按IT11，表面粗糙度為Ra0.8μm，需要鉆、擴、鉸。?56mm外圓階梯面。其表面粗糙度為3.2μm，需要粗車、半精車、精車。?76孔上下端面。未標注尺寸公差，其公差等級按IT11，表面粗糙度為Ra25μm，直接鑄造。?52mm內(nèi)孔。未標注公差尺寸，其公差等級按IT11，表面粗糙度為Ra1.6μm?24mm孔端面凸臺。未標注公差尺寸，其公差等級按IT11，表面粗糙度無要求，鑄造即可。M6的內(nèi)螺紋孔。無特殊要求，鉆、攻絲即可。3×M6的內(nèi)螺紋孔。下沉8mm，鉆、攻絲即可。6×M10的內(nèi)螺紋孔。無特殊要求，鉆、攻絲即可。6×?10mm孔，無特殊要求，使用麻花鉆鉆即可。2.4.3制定工藝路線在制定工藝路線時，首先應當需要保證待加工的零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度的技術(shù)要求。由于零件需要進行大批量的成產(chǎn)，因此應盡量選擇通用機床配合的專用夾具，并同時要保證工序集中來提高加工的生產(chǎn)效率，除此以外，加工的經(jīng)濟效應也是不可忽視的重要一點?，F(xiàn)初步擬定機械加工工藝路線如下：工藝路線方案一：工序一：鑄造成型工序二：熱處理，對毛坯進行時效處理，使其硬度達到HBS187?220工序三：粗車底面工序四：粗鏜孔?120，粗鏜孔?52工序五：粗銑兩端面，粗銑?工序六：熱處理工序七：半精鏜孔?52工序八：粗車?56外圓面，半精車。工序九：粗車?76外上端面工序十：精鏜?52內(nèi)孔工序十一：鉆、擴、鉸?35的內(nèi)孔工序十二：粗銑?24端面工序十三：攻螺紋M10工序十四：攻?120孔端面螺紋6-M6工序十五：攻?56端面螺紋6-M6工序十六：鉆孔工序十七：去毛刺、清洗工序十八：入庫工藝路線方案二：工序一：鑄造成型工序二：熱處理，對毛坯進行人工時效處理工序三：粗銑底面工序四：鉆底面6-?10孔工序五：粗鏜、半精鏜、精鏜孔?52工序六：粗銑?76端面工序七：粗車、半精車、精車?56端面工序八：鉆6?M6孔工序九：鉆3-M6孔工序十：鉆M6攻螺紋工序十一：鉆M10孔攻螺紋工序十二：鉆、擴、鉸?35內(nèi)孔工序十三：去毛刺、清洗工序十四:終檢、入庫以上兩個方案的主要特點在于：方案一是先加工?120mm以及?52的孔，然后再開始加工端面，但是方案二則與其完全相反，是首先粗加工端面，然后再進行鏜孔。經(jīng)過對比，方案一的弊端就在于違背了先加工面后加工孔的原則，雖然其加工的工序可以保證零件的左右端面以及下端面與孔的中心線的位置精度，但是在毛坯上鉆孔，容易使鏜刀引偏，從而導致不必要的損失。但是方案二中選擇了先粗加工左右端面然后再進行鉆孔，就可以避免了上述情況，而且還方便于保證零件的精度要求。鑒于上述比較，我決定選擇方案二，其中詳細的2.5確定切削用量以及基本工時切削用量包括了切削速度v、進給量f還有被吃刀量ap下面按照指導老師要求分別就工序鉆6×?10和工序車?52孔兩道工序來進行詳細的說明。2.5.1工序四鉆6×?10切削用量以及基本時間的確定設備我選用Z3025搖臂鉆床。刀具我選擇使用莫氏圓錐號為1號的高速鋼右旋錐柄麻花鉆（GB/T1438.1-2008）確定進給量f按照加工要求來確定進給量。鉆頭直徑為d0=8.5mm，由于蝸輪箱體零件的材料為灰鑄鐵且硬度大于200HBW，硬度為210HBW，查閱《機械制造工藝學課程設計指導書》（第3版）表3-20可得，進給量f的取值范圍為0.05~1.6mm/r。綜上所述，經(jīng)查表，可選取f=0.1mm/r。通過查閱Z3025搖臂鉆床的可用進給量，發(fā)現(xiàn)f計算背吃刀量aap=10?0確定基本時間T由蝸輪箱體零件圖可知孔深l=12mm，查《切削用量簡明手冊》表15?74，計算刀具切入長度ll1Tj可得出l1=4mm，對于鉆孔的切出長度選取l2=4mm，則（4）確定切削速度v通過查閱《機械制造工藝學》（第二版）表5?52可得出切削速度v的計算公式為v=cvdkv式中，通過查閱《機械制造工藝學課程設計指導書》（第二版）表5-52，由于蝸輪箱體零件采用的材料為灰鑄鐵，麻花鉆材料為高速鋼且進給量f=0.1mm/r＜0.3mm/r所以可確定cv=8.1，zv=0.25，yv=0.55，m=0.125，x=0。再通過查閱《機械制造工藝學課程設計指導書》（第二版）表5-53，可得：根據(jù)所選擇的莫氏圓錐號為1號的高速鋼右旋錐柄麻花鉆（GB/T1438.1-2008）的耐用度T=45min，得修正系數(shù)kTv=1.0，根據(jù)所選材料灰鑄鐵硬度為210HBW，可得修正系數(shù)kMv=0.88，鉆孔時工件經(jīng)過退火熱處理，得修正系數(shù)kSv=0.9,；刀具莫氏圓錐號為1號的高速鋼右旋錐柄麻花鉆（GB/T1438.1?2008）材料為高速鋼kvv=8.1查閱《機械制造工藝學課程設計指導書》（第二版）表5-54可得Z3025鉆床的標準主鉆速為n=630r/min。檢驗機床功率通過查閱《機械制造工藝學課程設計指導書》（第二版）表5?5可得出轉(zhuǎn)矩T以及切削功率PmT=CTdPm=Tv30其中式中，CT=0.206，zT=2.0，yT=0.8，kT=kMTkxTkVBT，另外查k因此由式（2-7）可得出鉆孔時的轉(zhuǎn)矩T為T=0.206×由式（2-8）可得出切削功率PmP通過查閱《機械制造工藝學課程設計指導書》（第二版）標5-14可得，Z3025搖臂鉆床的主軸最大的轉(zhuǎn)矩為Tm=196.2N?m，同時Z3025主電動機功率PE=2.2kW，由于T=1.56N·m＜T2.5.2工序五粗鏜孔?52、半精鏜、精鏜孔?52本道工序包含了粗鏜、半精鏜和精鏜?52孔上端面。蝸輪箱體零件所用材料為HT200灰鑄鐵，其硬度為210HBW，其抗拉強度σb=200Mpa計算工步1粗鏜?52孔的切削用量。選用YG6硬質(zhì)合金刀具，首先我根據(jù)《機械制造工藝及設備手冊》表5-1選用前角γ0=10°，后角α0=6°，接著根據(jù)《機械制造工藝及設備手冊》表5-3選用副偏角κr'=10°，再根據(jù)背吃刀量a第一次進刀ap1=3.5mm；第二次進刀a進給量f根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-91，可得車刀尺寸位20×20mm，進給量為3.5和3，其中進給量的可選范圍在0.25~0.35和0.12~0.25之間，為了保證兩次進刀的統(tǒng)一，選取進給量f=0.25mm/r。通過查閱關(guān)于CA6140臥式車床的進給量表，發(fā)現(xiàn)選取的進給量f=0.25mm/r完全符合，因此確定進給f=0.25mm/r。計算切削速度根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-62，切削速度的計算公式為:vc=Ckv=k根據(jù)表5-62可查得：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。通過查閱表5-64，YG6硬質(zhì)合金刀具材料為硬質(zhì)合金，蝸輪箱體零件材料為鑄鐵，其耐用指數(shù)m=0.2,,耐用度T=60min，κr＞0°，所以可得kTv=1，同時蝸輪箱體零件材料為灰鑄鐵，硬度為210HBW，所以kM將上述的修正系數(shù)帶入式（2-10），計算得k又因為是內(nèi)表面加工，所以要用外圓的車削速度乘以系數(shù)0.9。由式（2-9）計算第一次的進刀車削速度??為：v第二次進刀車削速度??為：v確定機床的主軸轉(zhuǎn)速第一次進刀：n第二次進刀n由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-131可得CA6140車床主軸轉(zhuǎn)速可選相近的有560r/min和710r/min。但是如果n1=710r/min。則速度的損失過大，故因此選用n1=560r/min，則實際切削速度為：vv（5）檢驗機床功率因為在其余參數(shù)都相同的情況下，第二次的進刀的切削速度大于第一次的進刀速度，所以切削力也大于第一次的切削力，因此只需要校核第二次進刀的功率，如若滿足那么第一次進刀也自然滿足。由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-58得出切削力公式：Fc=CkFc=根據(jù)表5-58可得：CFc=900，xFckMF=HBS由于蝸輪箱體零件材料為灰鑄鐵，YG6硬質(zhì)合金刀具的材料為硬質(zhì)合金，由表5-60可知nF=0.4k由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-61可得kκrk將CFc=90，xFcF切削時CA6140車床所消耗的功率：P由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-131可知CA6140車床電機功率為7.5KW＞1.49KW，完全滿足需求，所以所切削的用量合理，即最后確定切削用量：ap1=3.5mm，a粗鏜孔所需要的工時通過查閱《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5?133可得機動時間的計算公式：Tj=l+式中，??——切削加工長度（mm）；l1——刀具切入長度（mml2——刀具切出長度（mm）=l3??——進給次數(shù)，??=1由表得式：l1由于第一次進刀可得：apll2選用4mm，由于是大批生產(chǎn)零件，l3=0mm。將l1T第二次進刀：由ap=3mmll2選用4mm，由于是大批生產(chǎn)零件，l3=0mm。將l1=1T所以工步1總的所用工時為：T計算工步2半精鏜?52選用YG6硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表5-1選用前角γ0=10°，后角α0=6°，根據(jù)表5-2選用主偏角κr=60°，根據(jù)表5-3選用副偏角κr'=10°，根據(jù)表5-4選用刃傾角λs=0°。根據(jù)表5-14選用刀桿尺寸為20X20mm。根據(jù)《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表5-7，所選車刀尺寸及半精加工工步，YG6刀具為硬質(zhì)合金，選用刀尖圓弧半徑范圍為：0.4確定背吃刀量a由于ap進給量f根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-53可得：由于表面粗糙度為Ra1.6，副偏角κr'=10°，刀尖半徑rε=0.8mm，進給量f可選范圍為0.15~0.25mm之間，因為是半精鏜內(nèi)孔加工，進給量取較小值，故選取進給量f=0.計算切削速度根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-62可得切削速度的計算公式為：vckv根據(jù)表：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。查《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-64，YG6刀具為硬質(zhì)合金，工件材料為鑄鐵，耐用指數(shù)m=0.2，耐用度T=60min，κr>0°，所以kTv=1，工件硬度為210HBW，所以kMv=1將上述查表所得的各修正系數(shù)帶入式(2-17)，計算得：k由于是內(nèi)表面加工，故要用外圓的車削速度乘以系數(shù)0.9。由式(2-16)計算切削速度??為：v確定機床的主軸轉(zhuǎn)速n由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-131可得CA6140車床主軸轉(zhuǎn)速可選相近的有500（r/min）和560（r/min），如選n1=500r/min則會出現(xiàn)速度損失v(5)檢驗機床功率通過《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-58可得切削力的計算公式為：FckF根據(jù)表5-58可得：CFc=900，xFc=1，ykMF由于蝸輪箱體零件的材料為灰鑄鐵，其刀具材料為硬質(zhì)合金，由表可知nF=0.4k由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-61可得kκrF=0.94k將CFc=900，xFc=1，F(xiàn)切削時所消耗的功率P由表5-131可知CA6140電機功率為7.5kW，完全滿足要求，所以所切削用量合理，所以最后確定切削用量：ap=1計算半精鏜工時通過查閱《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-133所得機動時間計算公式：Tj式中，??——切削加工長度（mm）；l1——刀具切入長度（mml2——刀具切出長度（mm）=l3??——進給次數(shù)。由表可得：l1將ap=1mm，κr=60°，tanκll2選用4mm，由于是大批生產(chǎn)零件，l3=0mm。將l1=6T計算工步3精鏜?52mm選用YG6X硬質(zhì)合金刀具，根據(jù)《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表5-1選用前角γ0=10°，后角α0=6°，根據(jù)表5-2選用主偏角κr=60°，根據(jù)表5-3選用副偏角κr'=10°，根據(jù)表5-4選用刃傾角λs=0°。根據(jù)表5-14選用刀桿尺寸為20X20mm。根據(jù)表5-7，所選車刀尺寸及半精加工工步，刀具為硬質(zhì)合金，選用刀尖圓弧半徑范圍為：0.4~0.8mm，此處選用計算背吃刀量aap=0.5mm進給量f根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-53可得表面粗糙度為Ra1.6，副偏角κr'=10°，刀尖半徑rε=0.8mm，進給量f可選范圍為0.15~計算切削速度v根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-62可得切削速度的計算公式為：vckv根據(jù)表：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。查《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-64，YG6刀具為硬質(zhì)合金，工件材料為鑄鐵，耐用指數(shù)m=0.2，耐用度T=60min，κr>0°，所以kTv=1，工件硬度為210HBW，所以kMv=1，零件毛坯無外皮，所以ksv將上述各系數(shù)帶入式(2-24)，計算得：k由于是內(nèi)表面加工，故要用外圓的車削速度乘以系數(shù)0.9。由式(2-23)計算切削速度??為:v確定機床的主軸轉(zhuǎn)速n由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-131可得CA6140車床主軸轉(zhuǎn)速可選相近的有710（r/min）和900（r/min），如選n1=710r/min則實際的切削速度為：v檢驗機床功率由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-58得切削力公式：FckF根據(jù)表5-58可得：CFc=900，xFc=1，ykMF由于蝸輪箱體零件的材料為灰鑄鐵，其刀具材料為硬質(zhì)合金，由表可知nF=0.4，工件硬度為210HBW，帶入式k由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-61可得kκrF=0.94k將CFc=900，xFc=1，yFF切削時所消耗的功率P由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-131可知CA6140電機功率為7.5kW，完全滿足要求，所以所切削用量合理，所以最后確定切削用量：ap=計算精鏜工時通過查閱《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導書》表5-133所得機動時間計算公式：Tj式中，??——切削加工長度（mm）；l1——刀具切入長度（mml2——刀具切出長度（mm）=l3??——進給次數(shù)。由表可得：l1=a將ap=0.5mm，κrll2選用4mm，由于是大批生產(chǎn)零件，l3=0mm。將l1=4T3.夾具設計由于蝸輪箱體零件年產(chǎn)量要求為6000件進行大批量的生產(chǎn)，所以需要我對部分加工工序來進行專用夾具的設計。在指導老師的要求下，我針對工序和工序分別設計一套鉆孔專用夾具和一套鏜孔的專用夾具。3.1工序鉆孔夾具的設計該鉆夾具是依據(jù)工序設計用于Z3025搖臂鉆床鉆6×?103.1.1確定夾具的定位方案鉆6×?10孔采用完全定位的方法。通過定位心軸?52mm軸段來與工件上3.1.2定位元件的設計由上述的定位方案可知，仍然采用心軸如下圖，支撐板如下圖以及檔銷如下圖等零件來實現(xiàn)蝸輪箱體零件在夾具上的完全定位。由于心軸與零件進行上母線接觸，其對中性良好，可以保證上排?10孔與下排?定位心軸檔銷支撐板3.1.3定位誤差的計算由蝸輪箱體零件圖可知，本道工序要求6個?10孔分布在底面上，且孔與孔之間存在著位置關(guān)系，且6個?10未標注公差尺寸同時也沒用特殊的加工要起，通過查閱《機械制造工藝學》取其加工精度為IT11，同時查閱《機械制造工藝學》中的標準公差數(shù)值表，可知IT11級的公差值為0.25mm。通過分析該工序，發(fā)現(xiàn)工序基準以及定位基準都是10，并且重合，所以無基準不重合誤差，因此Δjb（基準不重合誤差）為0；此外采用的是寬12mm的小平面定位，通過參考期刊《機械工程師》（1999年第二期）可知當通過平面定位時，Δjw（定位基準位移誤差Δdw=Δ因此由式（3-1）可得定位誤差Δdw3.1.4確定夾緊方案以及設計夾緊機構(gòu)本道工序中夾具的夾緊方案是采用了開口墊圈、心軸以及螺母組成的快速螺旋夾緊機構(gòu)。具體夾緊機構(gòu)如下圖所示。定位心軸零件開口墊圈螺母定位心軸零件開口墊圈螺母3.1.5切削力與夾緊力的計算本鉆孔夾具主要為了鉆6個?10孔，我選取d=8.5，L=150mm，由于在實際生產(chǎn)中，鉆削時鉆頭所承受的軸向力為鉆削時的主要切削力。通過查閱《機械制造工藝學課程設計指導書》（第二版）表5?55可知，檔鉆孔時鉆頭所受的軸向力F與其轉(zhuǎn)矩T公式如下：F=CFdT=CTd式中：F——軸向力（N）；d0f——進給量（mm/r）；kF——加工條件改變時，切削力的修正系數(shù)，kT——轉(zhuǎn)矩（N?m）；kF——加工條件改變時，轉(zhuǎn)矩的修正系數(shù)，k通過查閱《機械制造工藝學課程設計指導書》（第二版）表5-55可知，其中CF=420，CT=0.206，d0=8.5mm，zF=1.0，zT=2.0，f=0.1mm/r，yF=0.8，ykk所以當鉆孔時由式（3?2）和式（3?3）可得出軸向力以及轉(zhuǎn)矩分別為：F=420×T=0.206×加工孔時，由于夾緊力和鉆削力（軸向力）的方向相同，因此通常不需要進行夾緊力的計算，通過查閱《機床夾具設計手冊》表1-2-13查得，M36的六角螺母所能提供的最大夾緊力為9780N，遠遠大于所求出的鉆削力F=718.57N，因此不論考慮是慮傾覆力還是平移，都可以滿足要求，因此本夾具夾緊方案以及結(jié)3.1.6導向裝置以及元件的設計和選擇本套鉆夾具主要是鉆6個?10的孔，它們都分布在底面上。由于沒有其他特別的技術(shù)要求并且只需要進行一次鉆孔加工就可以完成。因此，為了蝸輪箱體工件二等更換拆裝方便，所以我采用了可拆卸的鉆模板，方便工件的拆裝。導向裝置我選用了可換鉆套（JB/T8045.2-1999），根據(jù)鉆頭直徑選擇了鉆套直徑d=10mm，公差帶為F7。詳細結(jié)構(gòu)圖見下圖3.1.7夾具體以及其他元件的設計通過結(jié)合實際生活中的生產(chǎn)情況并查閱《機床夾具設計手冊》表3-2-23，本套鉆夾具的夾具體毛坯仍然選用鑄造結(jié)構(gòu)同時材料仍然選用灰鑄鐵HT200.根據(jù)《機床夾具設計手冊》表3-2-24和表3-1-25以及其他圖冊資料,參考與之相似的鉆夾具結(jié)構(gòu)，按照導師指導以及經(jīng)驗類比來確定尺寸，具體夾具體結(jié)構(gòu)設計的3.1.8夾具使用操作簡要說明該鉆夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。在安裝工件時，首先擰開固定鉆模板的螺絲，拆下鉆模板接著拿掉開口墊圈，將工件通過定位心軸放在支撐板上，然后再轉(zhuǎn)動工件使其與檔銷相接觸，這樣便可以使工件完全定位，接著再通過開口墊圈以及螺母夾緊工件。然后再將鉆模板通過螺絲固定在夾具體上，當工件在夾具上定位夾緊完畢后，將麻花鉆移動到鉆套上方，通過鉆套來達到加工表面，然后啟動機器，開始鉆孔。如需再次安裝工件只需要重復以上操作，開始加工即可。其三維圖片以及爆炸視圖如下三維圖片爆炸視圖3.2工序五粗鏜孔?52、半精鏜、精鏜孔?52夾具設計該車夾具是根據(jù)工序5設計用于CA6140車床上加工蝸輪箱體零件?523.2.1工序要求由工件零件圖可知，?523.2.2確定夾具的定位方案由蝸輪箱體零件圖可知，底面是孔?52mm的設計基準，根據(jù)基準重合原則，我選擇底面為定位基準，通過采用一面兩銷定位、支撐板來限制6個自由度，使工件完全定位。詳情見下圖3.2.3定位元件的設計根據(jù)上述方案，鏜?52mm孔采用一面兩銷、V型塊定位限制自由度。再到導師的建議下還選擇用了鉤型壓板。具體元件見下圖所示：3.2.4圓柱銷與菱形銷直徑與公差的確定根據(jù)《機械制造工藝裝備設計實用手冊》表1.3.12查得圓柱銷、菱形銷計算公式。3.2.4.1、確定兩銷的中心距基本尺寸Lx，及公差δLx因為兩銷與兩孔的中心距相同，即Lx=Lgx=126mm，其公差關(guān)系具體如下：δLx=1式中，δLg——兩定位孔中心距公差因為兩孔間距為1260+0.1mm，可知3.2.4.2確定圓柱銷直徑d1及公差通過查閱《互換性與測量技術(shù)基礎》，可知圓柱銷的直徑的基本尺寸應該等于與之相配合的工件孔的最小極限尺寸，而工件孔的直徑為φ10，通過查閱《互換性與技術(shù)測量基礎》表2-13，圓柱銷的公差帶取h6，同時根據(jù)表2-4以及表2-7，求得圓柱銷的直徑也為φ10?0.0133.2.4.3確定菱形銷邊寬度b查表得b=4mm3.2.4.4確定菱形銷與基準孔的最小配合間隙ΔΔ2式中,D2Δ1——圓柱銷與基準孔配合間隙，已知基準孔的最小直徑為φ10mm，因此根據(jù)式（3-5）求得最小的配合間隙為：Δ3.2.4.5求菱形銷直徑dd3.2.5定位誤差的分析與計算因定位不準確而引起的誤差稱為定位誤差。該工序以底面定位所需鏜削的?52mm孔，由于工序基準也為底面，因此其定位基準與工序基準相重合，所以沒有基準不重合誤差，因此Δjb=0。同時通過查閱期刊《機械工程師》（1999年第二期）可知當通過平面定位時，Δjw（定位基準位移誤差）為0。由《機械制造工藝學》可知定位誤差Δdw因此可得Δdw3.2.6確定夾緊方案以及設計夾緊機構(gòu)由于零件是屬于大批量加工，成本以及夾裝效率都是在設計夾緊機構(gòu)是應該所考慮到的，故在此采用了鉸鏈壓板以及V型塊的夾緊方式，并根據(jù)工件的特點來進行專項設計。兩根軸體通過過盈配合與夾具體連接在一起，二者通過壓板來連接在一起，為了保證拆裝方便，特意將壓板一段挖槽，通過轉(zhuǎn)動墊圈以及螺母固定。還采用了鉤型壓板來進行壓緊。3.2.7切削力以及夾緊力的計算本道工序分為粗鏜—半精鏜—精鏜三個工步完成，所用的刀具為YG6硬質(zhì)合金刀。由“上文2.5.2工序五鏜孔?52mm的切削用量以及基本時間的確定”可知，在粗鏜時鏜削力為Fc=933.6N，在半精鏜時鏜削力為Fc=首先，在計算切削力時，需要考慮到安全系數(shù)，通過查閱簡明機床夾具設計手冊》式表3-1可知，安全系數(shù)公式為：K=K0K其中：K0為考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)，取1.5K1為加工性質(zhì)系數(shù)，因為是粗加工，所以K2為刀具鈍化程度系數(shù)，由于是粗鏜鑄鐵，所以取1K3為切削特點系數(shù)，為連續(xù)K4K5K6為僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時，工件與支撐面接觸的情況，所以由式（3-6）可得K由于安全系數(shù)的計算結(jié)果小于2.5，因此我們?nèi)=2.5由于實際所需要的具體的夾緊力的計算是很難計算出具體的數(shù)值的，一般只能夠進行粗略的估算。因為本工件是以平面定位的，通過查閱《簡明機床夾具設計手冊》表3-6可得，夾緊力的近似計算公式為：Wk式中：Wk——實際F——軸向切削力（N）K——安全系數(shù)通過查閱《簡明機床夾具設計手冊》表5-58公式算得，進給力F=956N，則其所需的夾緊力根據(jù)式（3-7）為：Wk由《簡明機床夾具設計手冊》表3-18查得，M12的帶肩六角螺母所能提供的最大夾緊力為5380N，其大于所需夾緊力Q=2390N，故本夾具設計可行。3.2.8夾具體以及其他元件裝置的設計夾具體的設計根據(jù)《簡明機床夾具設計手冊可知》，本夾具屬于開式結(jié)構(gòu)，選用材料為灰鑄鐵HT200。毛坯選用鑄造夾具體，其工藝性好，有較好的抗壓強度、剛度和抗振性；生產(chǎn)周期較長，且須經(jīng)時效處理，成本高，但考慮到該夾具體是用于大批量生產(chǎn)的專用夾具，有一定的復雜性，故鑄造夾具體的缺點可以忽略不計。其尺寸可以按經(jīng)驗與需求設計。過渡盤選用《機械制造工藝及設備設計指導手冊》表19-27中基本尺寸為106.38V形塊此夾具中，V形塊的作用起到了輔助壓緊