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摘 要
本設(shè)計(jì)是基于螺旋傘齒輪零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計(jì)。螺旋傘齒輪零件的主要加工表面是外圓及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計(jì)遵循先面后槽的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，在后續(xù)工序中除個(gè)別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：螺旋傘齒輪零件；工藝；夾具；
Abstract
The design of special fixture manufacturing process of spiral bevel gear parts and process design based on. The main processing surface of spiral bevel gear parts of the outer circle and holes. In general, ensure the machining accuracy of plane than to ensure the accuracy of the processing easily. Therefore, follow the groove surface after the first principle of the design. And the hole and the plane processing clearly divided into roughing and finishing stages to ensure machining precision. The main process of machining technology is first to support hole positioning processing the top plane, in addition to the follow-up processes are individual processes with the top plane positioning technology and other processing Kong and plane. The special fixture fixture, clamping means more choice of manual clamping, clamping reliable, agencies can not self-locking. Therefore, higher production efficiency. Suitable for large batch, the processing pipeline. Can meet the design requirements.
Keywords: spiral bevel gear parts; technology; fixture;
目 錄
1螺旋傘齒輪加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 1
1.1零件的作用 1
1.2毛坯的選擇與尺寸的確定和精度確定 3
1.3螺旋傘齒輪加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 4
1.3.1孔和平面的加工順序 4
1.3.2加工方案選擇 4
1.4螺旋傘齒輪加工定位基準(zhǔn)的選擇 5
1.4.1粗基準(zhǔn)的選擇 5
1.4.2精基準(zhǔn)的選擇 5
1.5加工主要工序安排 6
1.6工藝路線的確定 6
1.7制訂機(jī)械加工工藝路線 7
1.8確定各工序切削用量和加工余量 8
2鉆φ5孔夾具設(shè)計(jì) 13
2.1設(shè)計(jì)要求 13
2.2夾具設(shè)計(jì) 13
2.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 13
2.2.2切削力及夾緊力的計(jì)算 13
2.3定位誤差的分析 17
2.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 18
結(jié) 論 19
參考文獻(xiàn) 20
致 謝 22
1螺旋傘齒輪加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.1零件的作用
題目給出的零件是螺旋傘齒輪齒輪。齒主要作用是傳動連接作用，保證各軸各擋軸能正常運(yùn)行，并保證部件與其他部分正確安裝。因此螺旋傘齒輪零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運(yùn)動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。
螺旋傘齒輪齒輪的工作條件及性能要求；
螺旋傘齒輪齒輪在工作過程中起著傳遞動力和改變速度的作用，嚙合齒面間既有滾動、又有滑動，輪齒根部還受到脈動或交變彎曲的作用。在由此而引起的各種應(yīng)力的作用下，齒輪將發(fā)生輪齒折斷、齒面膠合、齒面疲勞及齒面磨損等失效情況。引起齒輪失效的主要應(yīng)力有：摩擦力、接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)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(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：
齒輪表面有足夠的硬度。齒面存在實(shí)際上的凹凸不平，因而局部會產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，引起金屬塑性變形或嵌入相對表面，導(dǎo)致金屬直接接觸和粘著，當(dāng)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(jié)果。減少這類磨損的關(guān)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(qiáng)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。
大小齒輪應(yīng)有一定的硬度差，以提高其抗膠合能力。
考慮材料加工性和經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)上主動螺旋錐齒輪是螺旋傘齒輪，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(shí)沿圓周均布一些螺栓孔，使從動錐齒
輪通過螺栓固定在差速器殼上，將減速后的動力傳遞給差速器。從動錐齒輪既有高的傳動速度，同時(shí)又傳遞較大的扭矩，而且在裝載和剎車時(shí)承受沖擊載荷。這類齒輪的主要失效方式有磨損、點(diǎn)蝕和斷裂。故從動螺旋錐齒輪應(yīng)滿足如下性能要求：①良好的力學(xué)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。
材料的選擇及技術(shù)要求??
目前螺旋傘齒輪齒輪用材大致有20CrMnTi、22CrMoH等。它們的工藝性能優(yōu)良，廣泛用于承受高速、中等或重載及受沖擊載荷和摩擦的重要零件，且材料成本相對低廉，
螺旋傘齒輪的設(shè)計(jì)精度一般是依據(jù)齒輪線速度確定工作平穩(wěn)性精度等級的，然后在按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選定運(yùn)動精度等級、接觸精度等級及齒側(cè)間隙精度等級。中型載重汽車螺旋傘齒輪的精度等級一般為8-7-7。CA1092載重汽車驅(qū)動橋中，主、從動螺旋傘齒輪輪的精度為8-7-7D。圖1為主動螺旋傘螺旋傘齒輪的零件圖 。
圖1 主動螺旋傘螺旋傘齒輪零件圖
技術(shù)要求分析：螺旋傘齒輪經(jīng)過滲碳淬火后會產(chǎn)生變形，其中輪齒變形可通過磨齒或研齒方法進(jìn)行修正，同時(shí)會顯著降低螺旋傘齒輪的傳動噪音，這種方法已在轎車生產(chǎn)中被采用。中型載重汽車通常以提高齒形精度來彌補(bǔ)熱處理造成的精度損失。表1所示為主動螺旋傘螺旋傘齒輪的漸開線花參數(shù)和齒輪參數(shù)。
表1 主動螺旋傘螺旋傘齒輪的漸開線花鍵參數(shù)和齒輪參數(shù)
漸開線花鍵參數(shù)
齒輪參數(shù)
花鍵齒形
漸開線
齒輪
13
模數(shù)（mm）
3
分齒圓上端面模數(shù)（mm）
9
齒數(shù)
14
法面計(jì)算嚙合角
20o
原始齒形壓力角
20o
齒頂高（mm）
10.26
原始齒形移位距（mm）
+1.5
齒全高（mm）
16.992
分齒圓直徑（mm）
42
輪齒中點(diǎn)螺旋角
35o
分齒圓上弧齒厚：
理論值（mm）
用通過量規(guī)檢驗(yàn)（mm）
用量棒檢驗(yàn)（mm）
5.80
5.82
5.76
旋轉(zhuǎn)方向
左
刀盤直徑（mm）
?228.6（9"）
分齒圓上端面理論弧齒厚（mm）
16.652
配對齒輪研磨后在檢驗(yàn)臺上的齒隙（mm）
0.20~0.35
漸開線的轉(zhuǎn)變直徑（mm）
?41
齒的工作表面粗糙度（um）
Ra1.6
齒側(cè)表面粗糙度（um）
Ra3.2
按需要量研磨牙齒，配對后在齒輪上打上標(biāo)記
1.2毛坯的選擇與尺寸的確定和精度確定
毛坯類型確定：汽車驅(qū)動橋齒輪一般都選用20CrMnTi合金鋼，采用滲碳淬火處理。CA1092汽車驅(qū)動橋齒輪材料及熱處理如表2。大批生產(chǎn)中齒輪毛胚采用模鍛工藝制造。經(jīng)正火處理，硬度為157~207HV。
表2 汽車驅(qū)動橋齒輪材料及熱處理
零件名稱
材料
滲碳深度（mm）
表面硬度HRC
心部硬度HRC
螺旋傘齒
20CrMnTi
1.2~1.6
58~63
33~48
螺旋圓柱齒輪
20CrMnTi
1.0~1.6
58~63
33~48
差速器齒輪
20CrMnTi
1.0~1.4
58~63
33~48
毛坯結(jié)構(gòu)、尺寸和精度確定：
簡化零件結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，由于零件為大批生產(chǎn)，故毛坯精度取普通級，CT9級。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，繪出毛坯圖。
1.3螺旋傘齒輪加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
由以上分析可知。該螺旋傘齒輪零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于螺旋傘齒輪來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。
由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
1.3.1孔和平面的加工順序
螺旋傘齒輪類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工螺旋傘齒輪上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。螺旋傘齒輪的加工自然應(yīng)遵循這個(gè)原則。這是因?yàn)槠矫娴拿娣e大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。
螺旋傘齒輪零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
1.3.2加工方案選擇
螺旋傘齒輪孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格最底的機(jī)床。
根據(jù)螺旋傘齒輪零件圖所示的螺旋傘齒輪的精度要求和生產(chǎn)率要求，當(dāng)前應(yīng)選用在組合機(jī)床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
（1）用坐標(biāo)法鏜孔
在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)大批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時(shí)間短等要求。鏜模法由于鏜模生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不大能適應(yīng)這種要求，而坐標(biāo)法鏜孔卻能適應(yīng)這種要求。此外，在采用鏜模法鏜孔時(shí)，鏜模板的加工也需要采用坐標(biāo)法鏜孔。
用坐標(biāo)法鏜孔，需要將螺旋傘齒輪孔系尺寸及公差換算成直角坐標(biāo)系中的尺寸及公差，然后選用能夠在直角坐標(biāo)系中作精密運(yùn)動的機(jī)床進(jìn)行鏜孔。
在大批量生產(chǎn)中，螺旋傘齒輪孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進(jìn)行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計(jì)制造的。當(dāng)鏜刀桿通過鏜套的引導(dǎo)進(jìn)行鏜孔時(shí)，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。
采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時(shí)加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機(jī)床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
1.4螺旋傘齒輪加工定位基準(zhǔn)的選擇
1.4.1粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入螺旋傘齒輪的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。即以螺旋傘齒輪的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個(gè)自由度，再以另一個(gè)主要支承孔定位限制第五個(gè)自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時(shí)，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
1.4.2精基準(zhǔn)的選擇
從保證螺旋傘齒輪孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證螺旋傘齒輪在整個(gè)加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從螺旋傘齒輪零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個(gè)平面定位僅僅能限制工件的三個(gè)自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個(gè)加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于前后端面，雖然它是螺旋傘齒輪的裝配基準(zhǔn)，但因?yàn)樗c螺旋傘齒輪的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準(zhǔn)加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都有一定的困難，所以不予采用。
1.5加工主要工序安排
對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。螺旋傘齒輪加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個(gè)工序是加工定位用的兩個(gè)工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到螺旋傘齒輪加工完成為止，除了個(gè)別工序外，都要用作定位基準(zhǔn)。因此，結(jié)合面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時(shí)加工出來。
后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應(yīng)該在粗加工階段完成。對于螺旋傘齒輪，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實(shí)際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實(shí)際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進(jìn)行。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將加工工藝路線確定如下：
1.6工藝路線的確定
工藝分析：螺旋傘齒輪的加工主要分成以下幾個(gè)階段：
1) 齒坯加工：齒坯成形，保證銑齒基準(zhǔn)的加工精度。
2) 中間檢查：重點(diǎn)檢查銑齒定位夾緊尺寸精度。
3) 齒形加工：保證接觸區(qū)的形狀、位置、大小、齒面間隙及齒側(cè)間隙變動量。
4) 中間檢查：重點(diǎn)檢查接觸區(qū)、齒側(cè)間隙和輪齒表面的粗糙度。
5) 熱處理：滲碳淬火，校正。
6) 熱處理后加工：精加工裝配（使用）基準(zhǔn)。
7) 最后檢查：全面檢查裝配基準(zhǔn)尺寸精度。
1.7制訂機(jī)械加工工藝路線
制訂機(jī)械加工工藝路線的出發(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)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。
⑴ 工藝路線方案一
工序1 鍛造造；
工序3 熱處理；
工序5 銑兩端面及鉆中心孔；
工序7 車軸頸及背錐；
工序9 車槽錐端面；
工序11 銑漸開線花鍵；
工序13 磨軸頸及端面；
工序15 加工小孔；
工序17 加工螺紋；
工序19 中間檢查軸頸；
工序21 粗銑螺紋；
工序23 精磨齒輪。
工序25 中間檢查；
工序27 熱處理校正；
工序29 磨軸頸及端面；
工序31 最后檢查；
工序33 入庫
⑵ 工藝路線方案二
工序1 鑄造；
工序3 熱處理；
工序5 銑兩端面及鉆中心孔；
工序7 車軸頸及背錐；
工序9 車槽錐端面；
工序11 銑漸開線花鍵及鉆小孔；
工序13 磨軸頸及端面；
工序15 加工螺紋；
工序17 中間檢查；
工序19 粗銑輪齒；
工序21 精銑輪齒凸面；
工序23 精銑輪齒凹面；
工序25 中間檢查；
工序27 熱處理校正；
工序29 磨軸頸及端面；
工序31 最后檢查；
工序33 入庫。
1.8確定各工序切削用量和加工余量
1.車軸頸及背錐
由于零件整體加工為外圓端面，故所有軸頸可以一次車削加工，所有軸頸加工余量相同?，F(xiàn)已軸頸為例，說明所有軸頸的加工余量。（參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表2.3-9），
確定工序尺寸及余量：
粗車：?65.5mm；
精車：
具體工序尺寸見表3。
表3 工序尺寸表
工序
名稱
工序間
余量/mm
工序間
工序間
尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度
/μm
表面粗糙度
/μm
尺寸公差
/mm
表面粗糙度
/μm
精車
0.5
H9
Ra6.3
66
Ra6.3
粗車
1
H12
Ra12.5
68
Ra12.5
已知工件材料： 20CrMnTi，有外皮，機(jī)床CA6140普通車床，工件用內(nèi)鉗式卡盤固定。
所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機(jī)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=。
①.確定切削深度
由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削加工簡明實(shí)用手冊》可知：表1.4
刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時(shí)，
進(jìn)給量=0.5～1.0
按CA6140機(jī)床進(jìn)給量（表4.2—9）在《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊》可知：
=0.7
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)根據(jù)表1—30，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許進(jìn)給力=3530。
根據(jù)表1.21，當(dāng)強(qiáng)度在174～207時(shí)，，，=時(shí)，徑向進(jìn)給力：=950。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實(shí)際進(jìn)給力為：
=950=1111.5 （1-2）
由于切削時(shí)進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選=可用。
③.選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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=。
④.確定切削速度
切削速度可根據(jù)公式計(jì)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(dāng)硬質(zhì)合金刀加工硬度200～219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 （1-3）
===120 （1-4）
根據(jù)CA6140車床說明書選擇
=125
這時(shí)實(shí)際切削速度為：
== （1-5）
⑤.校驗(yàn)機(jī)床功率
切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式進(jìn)行計(jì)算。
由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時(shí)，
=
切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實(shí)際切削時(shí)間的功率為：
=1.7=1.2 （1-6）
根據(jù)表1.30，當(dāng)=時(shí)，機(jī)床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在C620—1機(jī)床上進(jìn)行，最后決定的切削用量為：
=3.75，=，==，=
2. 加工?5mm孔
毛坯為實(shí)心，而孔沒有精度要求，因此可以只鉆孔。（參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》表2.3-9及表2.3-12），確定工序尺寸及余量：
鉆孔Φ5mm；
具體工序尺寸見表4。
表4 工序尺寸表
工序
名稱
工序間
余量/mm
工序間
工序間
尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度
/μm
表面粗糙度
/μm
尺寸公差
/mm
表面粗糙度
/μm
鉆孔
5
H12
Ra12.5
5
無
Ra12.5
機(jī)床：立式鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9選高速鋼錐柄麻花鉆頭。
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～38，取。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4～41，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取
所以實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時(shí)間：
2鉆φ5孔夾具設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)要求
為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。本夾具將用于Z525鉆床。成批生產(chǎn)，任務(wù)為設(shè)計(jì)一齒輪軸鉆孔φ4孔。
本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問題。
2.2夾具設(shè)計(jì)
2.2.1定位基準(zhǔn)的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用手動夾緊。
由零件圖可知：進(jìn)行加工前，外圓面進(jìn)行了粗、精銑加工，進(jìn)行了粗、精加工。因此，定位、夾緊方案有：
方案Ⅰ：選外圓面平面、和側(cè)面和V型塊定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的螺旋壓塊來夾緊。
為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。
2.2.2切削力及夾緊力的計(jì)算
鉆該孔時(shí)選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻(xiàn)[5]查表可得：
切削力公式：
式中
查表得：
其中：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[5]表 可得：
所以
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
夾緊力的確定
夾緊力方向的確定
夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。
夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
(1) 夾緊力作用點(diǎn)的選擇
a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
螺旋夾緊力：
該夾具采用夾緊機(jī)構(gòu)， 由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
2.3定位誤差的分析
為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
⑴定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
2.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工時(shí)速度要求快。本夾具設(shè)計(jì)，用移動夾緊的大平面定位三個(gè)自由度，定位兩個(gè)自由度，用定位塊定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度。
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個(gè)有機(jī)整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)構(gòu)工藝性要好。
由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時(shí)吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。
由于工件采用V型塊定位Φ60mm外圓面，這就要求V型塊固定在一個(gè)與水平面成45°的支撐面上。我們可以采用加工一有45°面的支撐塊固定在夾具體上，經(jīng)過切削加工達(dá)到我們要求的定位尺寸。
結(jié) 論
通過課程設(shè)計(jì)，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅是對所學(xué)知識的一個(gè)鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時(shí)也提高了自己運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。
在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計(jì)，也是最難的一次。在設(shè)計(jì)的時(shí)候不停的計(jì)算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計(jì)中少走了一些彎路，順利的完成了設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進(jìn)一步深入，具體如下：
（1）缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn)，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費(fèi)。
（2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善，在與計(jì)算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實(shí)際中尚不明確。
主動傘齒輪 21
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致 謝
在本文完成之際，首先向我最尊敬的導(dǎo)師老師致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝。幾個(gè)月以來，他不遺余力地對我的設(shè)計(jì)進(jìn)行了指導(dǎo)。在我課程設(shè)計(jì)這段時(shí)間，無論在學(xué)習(xí)還是在生活上，恩師都給予了我無微不至的關(guān)懷。他以其淵博的知識，寬厚的胸懷、無私的敬業(yè)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和開拓進(jìn)取的精神激勵(lì)著我，并言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨(dú)立思考，深入探索，解決實(shí)際問題的能力，使我受益匪淺。老師給與了該設(shè)計(jì)關(guān)鍵性的技術(shù)指導(dǎo)，并指明了研究的方向，雖然平日里工作繁多，但在我做課程設(shè)計(jì)的過程中，特別在說明書的撰寫和修改上給予了我悉心的指導(dǎo)，特此向老師表示衷心的感謝和敬意!
課程設(shè)計(jì)雖已完成了，但由于知識水平的局限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)缺乏，設(shè)計(jì)還存在許多不足，有很多地方需要改進(jìn)。對于這些不足，我將在以后的工作中利用盡自已所能的去補(bǔ)充和完善，讓自己成為對社會作更多的貢獻(xiàn)，成為有用之才。
此外還要感謝那些給予過我關(guān)心、幫助的老師和同學(xué)，正是有了大家的關(guān)懷、鼓力和我自己的努力，此設(shè)計(jì)才得以順利完成。
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