“汽車主動(dòng)傘齒輪”的工藝工裝設(shè)計(jì)說明書

1、緒論畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)過程中的重要環(huán)節(jié), 也是學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)是為了進(jìn)一步檢驗(yàn)學(xué)生在學(xué)校期間的學(xué)習(xí)情況，也是在學(xué)生走向工作崗位之前的一次大的實(shí)踐演習(xí)，重在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)理論知識(shí)的能力，獨(dú)立解決一般機(jī)械類技術(shù)問題的能力，以及樹立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。經(jīng)過將近歷時(shí)一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了自己大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，并且拓展了知識(shí)面，學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的知識(shí)，還從中掌握了一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中的技巧，在運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)與動(dòng)手設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合的過程中，提高了自己的設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐能力，而且初步形成了自己的設(shè)計(jì)理念。本論文設(shè)計(jì)中包括主動(dòng)傘齒輪的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和

2、工藝裝備設(shè)計(jì)及其加工過程中的刀具和量具設(shè)計(jì)（由于時(shí)間關(guān)系和能力，只設(shè)計(jì)了木以典型工序中的刀具和量具）等。在設(shè)計(jì)時(shí)，主要以汽車主動(dòng)傘齒輪的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和工藝裝備設(shè)計(jì)這兩大部分為重點(diǎn)。此書中具體闡述了其工藝路線，并設(shè)計(jì)了一套與之相配套的專用刀具和量具（只是某一典型工序的刀具與量具），還設(shè)計(jì)了其中典型加工工序中所需要的兩套夾具。此次設(shè)計(jì)，本著力求使所設(shè)計(jì)的工件實(shí)際、實(shí)用的原則來指導(dǎo)設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，盡量是設(shè)計(jì)內(nèi)容向?qū)嶋H加工靠攏，使設(shè)計(jì)更具科學(xué)性，更具合理性，其中所用的很多公式與參數(shù)均查閱于工廠一線的工具用書以及機(jī)械制造專業(yè)的專業(yè)技術(shù)手冊(cè)。通過此次系統(tǒng)的動(dòng)手設(shè)計(jì)，本人已初步掌握了一般零件的工藝路

3、線的擬訂，并掌握了設(shè)計(jì)一般夾具、刀具和量具的設(shè)計(jì)方法，可以說對(duì)整個(gè)機(jī)械加工過程在自己的知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，得到了趙麗巍偉老師的悉心指導(dǎo)與幫助以及同組同學(xué)對(duì)我的設(shè)計(jì)也提出了許多寶貴的意見和建議，在此，對(duì)趙老師的指導(dǎo)以及同學(xué)們的幫助表示衷心的感謝。由于自我水平有限，且此次設(shè)計(jì)涉及面廣，內(nèi)容覆蓋面廣，時(shí)間倉促，其中一定會(huì)有這樣那樣的錯(cuò)誤和不足，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正和諒解。 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（汽車主動(dòng)傘齒輪）1.1 零件分析該零件是汽車各種結(jié)構(gòu)中一個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的主傳動(dòng)零件，且為主動(dòng)件，為主動(dòng)傘齒輪。該主動(dòng)傘齒輪與從動(dòng)螺旋傘齒輪相配合，兩個(gè)齒輪的軸線互相垂直，從而實(shí)現(xiàn)了力、轉(zhuǎn)矩、速度、

4、傳動(dòng)比的傳動(dòng)，多用于高速，大功率機(jī)械裝置的傳動(dòng)，由于是已逐漸接觸的方式傳動(dòng)，因此比較安靜，有較大的強(qiáng)度。該零件為傘齒輪且為主動(dòng)輪，在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中的作用至關(guān)重要，故其加工要求、加工精度、形位精度等要求都比較高。具體要求參照零件圖。由零件圖知，零件的材料為20CrMnTi 。分析零件可知，該零件是主動(dòng)傘齒輪，在傳動(dòng)中要求有較高的精度，傳動(dòng)時(shí)有較好的耐磨性，且輪齒根部具有較高的韌性和沖擊性。型號(hào)為20CrMnTi 的合金鋼能滿足這些要求，故選用該型號(hào)的鋼。該零件上的主要加工面為外圓錐面、 0.0210.00265+-、480.008、滾壓螺紋、 滾花鍵、鉆2-5孔、銑齒輪等。該齒輪與從動(dòng)輪相配合傳動(dòng)力

5、、速度和轉(zhuǎn)矩，故齒面的加工精度要求較高；外圓錐面和48面是與其它零件之間的接觸平面，直接影響該零件與其它工件之間的接觸精度；花鍵是用于聯(lián)接的表面，在加工時(shí)，應(yīng)有較高的精度以及強(qiáng)度要求；由于5兩孔相互垂直，鉆孔時(shí)應(yīng)保證兩孔的形位精度要求。參考各工藝標(biāo)準(zhǔn)及切削手冊(cè)的各種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度，及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。1.2 確定毛坯、畫毛坯圖根據(jù)材料及零件的機(jī)械性能確定毛坯的加工方法為鍛造。由設(shè)計(jì)任務(wù)書已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為500010000件/年，零件的重量約為9，查表知零件的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)（機(jī)械加工工藝手冊(cè)第1卷表5.2-1）用查表法，根

6、據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)第1卷表3.2-13.2-8，查外圓柱表面加工余量及偏差：表1.1 外圓柱表面加工余量及偏差 單位：mm確定鍛件公差和機(jī)械加工余量的主要因素：（1）鍛件重量 根據(jù)鍛件圖的基本尺寸進(jìn)行計(jì)算，并以次數(shù)據(jù)查表確定公差和余量。該零件的重量約為9Kg 。（2）復(fù)雜系數(shù)S 由公式1S=錯(cuò)誤！未找到引用源。 (1.1式中W 鍛件-鍛件重量W 外廓包容鍛件-相應(yīng)鍛件外廓包容件的重量鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)分為4級(jí)：簡單（1S 0.631），一般(2S 0.320.63, 較復(fù)雜（3S 0.160.32），復(fù)雜（4S 0.16）。該鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)選一般。（3）分模線形狀 分模線分為兩類：平直分模線

7、和對(duì)稱彎曲分模線；此毛坯件外廓為不對(duì)稱彎曲分模線。（4）鍛件材質(zhì)系數(shù) 分為1M 和2M 兩級(jí)1M ：鋼的最高含碳量小于0.65的碳鋼或合金元素的最高總含量小于3.0的合金鋼。2M ：鋼的最高含碳量大于或等于0.65的碳鋼或合金元素的最高總含量大于或等于 3.0的合金鋼。該鍛件的合金元素分別為Cr 、Mn 、Ti, 它們的最高總含量小于3.0，故材質(zhì)系數(shù)為1M 。（5）零件的加工表面粗糙度 零件的加工表面粗糙度是確定鍛件加工余量的重要依據(jù)。當(dāng)加工表面的粗糙度Ra 1.6um 時(shí)，其余量要適當(dāng)加大。根據(jù)以上影響機(jī)械加工余量的各因素，包括鍛件重量、加工精度、鍛件復(fù)雜系數(shù)及工件尺寸，查表（機(jī)械加工工藝

8、手冊(cè)第1卷表3.1-56）得模鍛的單邊余量為2.5mm ，孔徑的單邊余量為3mm 。由此可畫出零件汽車主動(dòng)傘齒輪的毛坯圖，如下圖所示： 圖1.1 傘齒輪毛坯圖1.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì)粗基準(zhǔn)的選擇在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，要考慮到以下幾點(diǎn)要求：第一，在保證各個(gè)加工表面均有加工余量的前提下，使重要的加工表面的加工余量均勻；第二，保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，應(yīng)以不加工表面為粗基準(zhǔn)；第三，選擇粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。該鍛件為軸類零件，在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，優(yōu)先考慮了第一個(gè)要求，因此選了鍛件的小端面為粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)須滿足以下要求：第一，用工序基準(zhǔn)作為精基

9、準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差；第二，當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)可以方便地加工其它各表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，以減少工序設(shè)計(jì)的費(fèi)用，提高生產(chǎn)率，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差；第三，為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循自為基準(zhǔn)的原則；第四，當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面自身為精基準(zhǔn)，即“自為基準(zhǔn)”的原則?；诘谝?、第二兩個(gè)原則，選擇以鍛件的小端面為粗基準(zhǔn)，加工鍛件的大端面即傘齒輪的大端面，再以此大端面為精基準(zhǔn)。分析零件圖，依據(jù)各個(gè)所要加工面的尺寸要求、加工精度、形位精度及配合關(guān)系和技術(shù)要求，現(xiàn)提出以下兩種工藝路線方案：表1

10、.2 工藝規(guī)程方案一 表1.3 工藝規(guī)程方案二 方案分析 方案二的工序在排列時(shí)雖遵循了“工序集中”的原則，在一定程序上減少了工序。但過多的工序集中，難以保證加工精度。另一方面，考慮到該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是大量生產(chǎn)，須保證生產(chǎn)效率。在方案一中，雖然工序比較分散，但由于每一工序的加工內(nèi)容較少，便于流水線作業(yè)，以提高效率，降低成本。另外，方案二的熱處理 工序也不合理，該工序精磨前、粗銑后。這樣不像方案二那樣，若將熱處理工序放在最后，這時(shí)齒輪的表面強(qiáng)度、硬度、剛度均有所提高，再加工齒輪比較困難，花費(fèi)工時(shí)較大，工作效率降低，生產(chǎn)成本增大。綜合以上分析，選擇方案一是比較合理的。該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000100

11、00件/年。除卻休息日，一年中的工作時(shí)間約為200天。若全年的最大生產(chǎn)量為10000件，那么一天的產(chǎn)量是 10000/200=50件。由此知道加工設(shè)備不需要專用機(jī)床，用通用機(jī)床即可。工件在各機(jī)床上的裝卸及在各機(jī)床間的傳遞均由人工完成。下面分析各主要工序中所用的加工設(shè)備及刀具、夾具、量具。銑兩端面和鉆中心孔： 這是該工件的第一個(gè)工序。首先以小端面為粗基準(zhǔn)銑大端面，之后把該大端面作為以后相關(guān)工序的精基準(zhǔn)。這一工序很關(guān)鍵，涉及到后面相關(guān)工序的加工精度和形位精度等技術(shù)要求。因此，銑兩端面和鉆中心孔就合并在了一個(gè)工序中，這也反映了“工序集中”的原則。機(jī)床選用ZBT8216，根據(jù)金屬切削手冊(cè)表6-7選擇三

12、面刃銑刀，鉆具為中心鉆，夾具為V 型塊，量具為卡規(guī)。車外圓錐面和65等外圓 ： 工件為軸類零件，且為階梯軸（除去傘齒輪）。65若選用普通車床，在車各外圓時(shí)切削量須不斷調(diào)整，即浪費(fèi)工時(shí)有難以保證加工精度，故選用仿形車床CE7120。夾緊方式采用雙頂尖夾緊，刀具為機(jī)夾車刀，量具為專用卡規(guī)、樣板。滾花鍵： 參考金屬切削手冊(cè)第二卷表18.3-7和18.3-8，選用半自動(dòng)萬能花鍵軸銑床YB6212，刀具為漸開線花鍵滾刀，用雙頂尖夾緊，量具為漸開線花鍵環(huán)規(guī)。粗磨65外圓： 這是普通的磨削加工，磨床采用端面外圓磨床M120W, 夾緊方式采用雙頂尖夾緊，磨削工具即為砂輪，量具為卡規(guī)和百分尺。鉆5孔： 選用臺(tái)鉆

13、Z4006A 鉆床，鉆頭選擇直徑為5mm 的5麻花鉆，夾具為鉆床專業(yè)夾具。在鉆削時(shí)要隨時(shí)去毛刺清除鐵屑，以避孔所在的軸外圓表面劃傷，保證表面粗糙度。滾壓螺紋M271.5-6h ： 選用滾絲機(jī)床YG3603, 切削工具為滾絲輪，采用V 型塊夾緊，量具為螺紋環(huán)規(guī)。滾壓螺紋相比于切削加工具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）材料利用率高；（2）螺紋表面能獲得較細(xì)的表面粗糙度；（3）螺紋強(qiáng)度和表面硬度均有所提高；（4）用滾壓加工工藝，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，經(jīng)濟(jì)效益好。此些優(yōu)點(diǎn)正好符合此零件的加工，所以選擇液壓螺紋。粗銑齒輪： 選用錐齒輪銑齒機(jī)床，刀具為9左刃雙向粗切刀片，夾具為銑床專用夾具，量規(guī)為齒輪卡規(guī)。精銑齒輪

14、： 選用錐齒輪銑齒機(jī)床，刀具為9單向內(nèi)切刀片，量規(guī)為齒輪卡規(guī)。粗磨外圓、端面： 同粗磨時(shí)一樣，采用端面磨床M120W ，采用雙頂尖夾緊，磨削工具為砂輪，量具為卡規(guī)和百分尺。最終檢查： 檢查加工精度，形位精度。根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)第一卷表3.2-23.2-48確定各主要工序的加工余量及偏差；由表4.1-94.1-29確定各主要工序的經(jīng)濟(jì)精度；由表4.2-4確定各種加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度。工序之粗車65外圓： 加工余量2Z=2.3mm,公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度a R 為12.5um 。工序之精車65外圓： 加工余量2Z=1.5mm,公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度a R 為6.3um 。工

15、序之滾花鍵： 加工余量2Z=0.8mm,表面粗糙度a R 為3.2um 。工序之粗磨65外圓： 加工余量2Z=0.50m,表面粗糙度a R 為1.6um ，精度等級(jí)是2（GB197-63）。工序之鉆孔5： 直接用5麻花鉆一次加工完成, 公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度a R 為6.3um 。工序之精銑齒面： 齒厚余量0.93mm ，表面粗糙度a R 為1.6um 。 工序之精磨48外圓： 加工余量2Z=0.01mm,表面粗糙度a R 為0.8um 。 工序之磨軸端面： 加工余量為Z=2.3mm,公差等級(jí)為IT11，表面粗糙度a R 為3.2um 。（1）粗銑大端面1 選擇刀具 銑刀直徑的大小直接

16、影響切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意選取。該工序是端面銑，因此根據(jù)切削寬度0d 來選取刀具直徑。根據(jù)切削用量簡明手冊(cè)表3.1（在該工序中，所用公式和數(shù)據(jù)如不特殊說明均來自切削用量簡明手冊(cè)），該工件的e a 90，選取刀具直徑0d =100。工件為合金鋼20CrMnTi ，因此刀具采用YT15硬質(zhì)合金端銑刀，故齒數(shù)Z=5（表3.15）。2 選擇切削用量確定切削深度p a 由于加工余量為2.3，可一次走刀完成，那么p a =2.3確定每齒進(jìn)給量z f 根據(jù)ZBT8216型銑床說明書，其主軸電動(dòng)機(jī)功率為7.5Kw, 選工藝系統(tǒng)剛度為中等，根據(jù)表3.3，z f =0.080.15/z，

17、選取z f =0.10/z選取銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命T 根據(jù)表3.7，銑刀刀后面最大磨損量為1.2。根據(jù)表3.8，確定刀具壽命T =180min 確定切削速度c V 和每分鐘進(jìn)給量f V根據(jù)表3.15，當(dāng)0d =100，p a =2.5，z f =0.10/z時(shí)，t V =212m/min,t n =706r/min,ft V =248/min。各修正系數(shù)為：Mv k =Mn k =Mv k =1.27 tv k =tn k =tv k =0.65 ae k =aen k =aev k =1.0 故c V =t V v k =2121.270.651.0 =175m/min n=t n v k

18、 =7061.270.651.0=582r/min f V =ft V v k =2481.270.651.0=205/min根據(jù)ZBT8216型銑床技術(shù)參數(shù)，選擇n=520r/min, f V =220mm/min。因此，實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量為錯(cuò)誤！未找到引用源。 (1.2 f x =錯(cuò)誤！未找到引用源。0.08mm/z (1.3檢驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)表3.23，已知20CrMnTi 的HBS=156159，抗拉強(qiáng)度為540M a P , 故M P a /HBS=560/160,p a =2.5, e a 90時(shí)，P c=3.1Kw根據(jù)ZBT8216型銑床技術(shù)參數(shù)，主電動(dòng)機(jī)的總功率為 P c

19、 =7.5kw。因P c P c，所以確定的切削用量可以采用，即p a =2.5，n=520r/min，c V =182m/min, z f =0.08/z,f V =220mm/min。3）計(jì)算基本工時(shí)t m =錯(cuò)誤！未找到引用源。（1.4）式中，L=l+y+,l=90。根據(jù)切削用量簡明手冊(cè)表3.26，查得入切量和超切量y+=30，那么L=90+30=120，故t m =120/220=0.55min（2）粗車65外圓1）選擇刀具 選刀桿尺寸BH=1625 2）選擇切削用量確定背吃刀量p a 前面經(jīng)查表知毛坯的單邊余量為2.5, 在這里取粗車加工余量為2，可以一次走刀完成，故p a =（70

20、-60）/2=2確定進(jìn)給量f 根據(jù)切削用量簡明手冊(cè)表1.4（在該工序中，所用公式和數(shù)據(jù)如不特殊說明均來自切削用量簡簡明手冊(cè)），在粗車時(shí)，當(dāng)?shù)稐U尺寸BH=1625，p a =2，及工件直徑為70時(shí)，f=0.50.9, 這里選f=0.6/r選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命T 根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1，那么車刀壽命T=60min確定切削速度c V 切削速度c V 可根據(jù)公式算出，也可直接有表中查出。由表1.10，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工抗拉強(qiáng)度b =540a MP 鋼料（該工件材料為20CrMnTi, 抗拉強(qiáng)度為0.54G a P ）, 進(jìn)給量為f=0.6/r，切削深度為p a =2時(shí)

21、，切削速度為t V =138m/min。由表1.28查得切削速度的修正系數(shù)為Tv k =1.0，Mv k =1.0，Sv k =0.8，tv k =1.0，故4/610F V c c c V =tv V k =1381.01.00.81.0=110M/min3. 1470V n r D = 5 （1.5）根據(jù)CE7120車床的技術(shù)參數(shù)，選擇 n c=510r/min這實(shí)際切削速度c V 為 3. 1470510112/m i n 10001000Dn V m c = （1.6）檢驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率由公式計(jì)算P c =4/610F V c c （由金屬切削簡明手冊(cè)表1.29）。有表1.19，當(dāng)

22、b =540Ma P ，p a =2，f=0.6/r,c V =112m/min時(shí)，主切削力F c =1200N。切削力F c 的修整系數(shù)c k r F k =0.94，0c r F k =1.0（由表1.28），所以 F c =12000.941=1128N。故511281122. 1610610F V P Kw c =（1.7）根據(jù)CE7120車床的技術(shù)參數(shù)，主電動(dòng)機(jī)最大功率max P =17Kw或22Kw 。因?yàn)镻 cmax P ，所以所選的切削用量可CE7120機(jī)車上進(jìn)行。3）計(jì)算基本工5Lt m nf = （1.8）式中L=l+y+,l=48, 根據(jù)表1.26，車削時(shí)入切量及超切量y

23、+=2.7，則L=48+2.7=50.7。故550. 70. 17m i n 5100. 6L t m nf =（3）滾花鍵加工1）選擇刀具 零件上的花鍵為漸開線花鍵，根據(jù)零件圖要求，參照機(jī)械加工工藝手冊(cè)第二卷第十八章之3.1節(jié)漸開線花鍵的規(guī)格尺寸及結(jié)構(gòu)，選用壓力角為30，模數(shù)為8的型漸開線花鍵滾刀，其外徑d e =112，孔徑D=40，全長L=112。2）選擇切削用量確定進(jìn)給量f a 因花鍵配合精度要求較高，故選為精加工。由第二卷表17.3-18選用進(jìn)給量f a=1.5/r走刀次數(shù)S （切削深度）選擇 整個(gè)加工一般不超過23次。因?yàn)榛ㄦI的加工精度要求比較高，故選擇走刀次數(shù)2次。滾刀耐用度T

24、的選擇 由表17.3-10選擇滾刀耐用度T=240min。 切削速度V由表17.3-19和17.3-20，當(dāng)模數(shù)為8，f a =1.5/r時(shí)，切削速度 V =35m/min。各修整系數(shù)為1v k =1.25，2v k =0.9，3v k =1.0，4v k =0.75，5v k =1.2故V= V 1v k 2v k 3v k 4v k 5v k 5 （1.9）=351.250.91.00.751.2 =34.5m/mina f 工件每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 /r D 花鍵軸大徑 將a f =1.5/r,D=47代入得5(0l l l t m n f k a +=（1.10）式中l(wèi) 花鍵長度 1l 滾刀切入

25、長度 （由表18.3-19查得1l =22） 2l 滾刀切出長度 （一般取35） N 鍵數(shù) （由零件圖知N=14）V q滾刀每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) r/nina f 滾刀進(jìn)給量 /r k 滾刀頭數(shù) （取k=2）其中100000V n d a =，0d a 為滾刀直徑，代入數(shù)據(jù)得0n =101r/min分別將各數(shù)據(jù)代入得(60224 143. 97/m i n1011. 52t m m +=（4）粗磨50外圓1）磨具選擇 根據(jù)加工條件，選擇代號(hào)為P2A 的雙凹面砂輪。由機(jī)械加工工藝手冊(cè)第二卷（在該工序中，所用公式和數(shù)據(jù)如不特別說明均來自該書）表13.2-18，令其外徑為100，厚度為20。2）磨削用量選擇

26、合理選擇磨削用量，對(duì)磨削加工質(zhì)量、精度和生產(chǎn)率均有很大的影響。 確定砂輪速度s V 由公式（參見第二卷135P -）100060d n V s =m/s （1.11） 式中d s砂輪直徑 s n 砂輪速度 r/min已查得d s=100，令s n =5700r/min，將數(shù)據(jù)代入得3.1000600V m s s = 工件速度V s 工件速度與砂輪速度有關(guān)，其速度比q=V s /V w 。一般外圓直徑取為q=60150，這里取q=120。則V w =V q=30/120=15m/min縱向進(jìn)給量速度V f 一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，縱向進(jìn)給量f a =（0.30.7）b s

27、（b s 為砂輪寬度）。在這里，b s =20，令V f =0.420=8。那么0. 3/m i n 1000f nV m f =磨削深度a p 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取a p =0.02（參見第二卷1371P -）。 縱向磨削力F t 磨削力的計(jì)算沒有統(tǒng)一算法，現(xiàn)依據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式（參見第2卷136P -） F C a V V f b t F p s w a s-= （1.12） 自表13.1-4中查得系數(shù)分別為C F =21,=0.5,=0.9,=0.4,=0.6,=0。將各系數(shù)代入得0. 50. 90. 40. 6210. 02301581.42t F N -= 4）檢驗(yàn)機(jī)床功率m P 主運(yùn)動(dòng)消耗的功

28、率為1000F V P m =Kw （1.13）式中F t切向磨削力N V s砂輪速度m/s 將數(shù)據(jù)代入公式得1. 42300. 0431000P Kw m = 根據(jù)M120w 型磨床的技術(shù)參數(shù)，電動(dòng)機(jī)總功率為 P m =4.525Kw。因m P 3，故應(yīng)乘孔深系數(shù)k lf =0.88，則 f=(0.140.180.88=0.120.16mm/r,取f=0.14mm/r確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命T 由表2.12，當(dāng)0d =5時(shí)，鉆頭 后刀面最大磨損量取為0.6，壽命T=15min。確定切削速度V由表2.14，已知工件的材料為20CrMnTi ，強(qiáng)度為b =540Mpa，則工件的加工性屬于6級(jí)。由表

29、2.13，當(dāng)加工性屬6級(jí)，f=0.14mm/r,d =5時(shí), V c =14/min。由表2.31查得切削速度的修正系數(shù)為： k Tv =0.58，k Mv =0.82，k tv =1.0，k lv =0.74，故140. 580. 821. 00. 745V V k m c v= （1.15）100010005318/m i n3. 1450V n r d = （1.16） 檢驗(yàn)機(jī)床扭Mc 矩及功率P根據(jù)表2.20，當(dāng)0d =5，f=0.14mm/r時(shí), 扭矩M t =2.69NM 。又扭矩的修正系數(shù)為k MM=0.88，k wM =1.0，故2. 690. 881. 02. 37M M k

30、 N m c t m =（1.17）根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)第二卷表10.4-11查得功率公式為300M V P Kwd = （1.18） 把各數(shù)據(jù)代入得2. 3750. 079305P K w =根據(jù)Z4006C 鉆床的技術(shù)參數(shù)，知計(jì)算所得M c 和P 均小于額定扭矩和最大功率，故所選的切削用量均可采用。3）計(jì)算基本工時(shí)T mL T m nf= （1.19）式中, 27L l y l =+=，入切量及超切量由表2.29查得y +=2.5。故 272. 50. 66m i n3180. 14t m+=（6）滾壓螺紋271.56M h - 1 選擇滾絲輪確定滾絲輪直徑 滾絲輪直徑越大，滾壓越平穩(wěn)，滾

31、絲輪的壽命越長，但不能超過滾絲機(jī)床允許的最大滾絲輪直徑。即 D D d m - （1.20） 式中D 計(jì)算滾絲輪線數(shù)所用的直徑 D m機(jī)床允許的滾絲輪最大直徑 （參見表16.6-24。注：本工序計(jì)算過程中所用公式、數(shù)據(jù)除特別說明外均來自機(jī)械加工工藝手冊(cè)第1卷）。d 被滾壓螺紋的公稱直徑 由表16.6-24查得本工序中滾壓螺紋時(shí)所用機(jī)床型號(hào)為Z28-80，查得D m =150，又d =27，代入得15027123D mm -=。滾絲輪線數(shù)n 的計(jì)算（取整數(shù)）2D n d =（1.21） 式中2d 螺紋中徑 將數(shù)據(jù)代入得 5n = 滾絲輪寬度B 的計(jì)算 計(jì)算公式為2(23 B l C P w=+

32、（1.22）式中l(wèi) w 工件螺紋最長度 C 滾輪端部倒角 P 螺距 由表16.6-22查得C=2.5 , 又l w =1.5，代入得2822. 531. 537.B m m =+= 2）選擇切削用量滾壓速度選用 工件材料為20CrMnTi ，其強(qiáng)度b =540Mpa，由表16.6-25查得V=4070m/min,使V=50m/min。滾絲輪進(jìn)給速度f 選用 當(dāng)P=1.5，b =540Mpa時(shí)，由表16.6-29查得進(jìn)給速度f=0.12/r。滾壓時(shí)間的選用 在這里滾壓所用時(shí)間主要受滾壓螺紋時(shí)工件持續(xù)轉(zhuǎn)數(shù)確定。當(dāng)P=1.5，b =540Mpa時(shí)，由表16.6-30確定工件持續(xù)轉(zhuǎn)數(shù)為11。滾壓壓力計(jì)

33、算 徑向力： ( cos d d F K b Z r w -=+ （1.23） 切相力：2t r F K F = （1.24）式中s 工件材料屈服強(qiáng)度 2/N mmE 工件材料彈性模量 2/N mm2D 滾絲輪中徑 1D 滾絲輪小徑 w Z 工件螺紋線數(shù)工件螺紋牙型角b 工件螺紋牙頂或牙底寬度 12, K K 系數(shù)=-=-=，w Z 5, =60 ,b=0.286, 1K =3.5,2K =0.08,代入得F r 117615Nt F =0.06117615=9409N （7）粗銑齒輪用普通分度頭，在臥式銑床或立式銑床上加工直齒錐齒輪。主要操作步驟如下： 1）調(diào)整分度頭傾角：將分度頭扳起一個(gè)跟

34、錐角f 。2）銑刀對(duì)中：用切痕法使銑刀廓形的對(duì)稱線對(duì)準(zhǔn)齒坯的中心。3）調(diào)整切削深度：以大端為基準(zhǔn)，將工作臺(tái)聲高一個(gè)大端全齒高就可以銑齒槽中部。4）精銑大端面兩側(cè)余量：由于直齒錐齒輪成型銑刀的厚度是按錐齒輪小端面的齒槽厚度設(shè)計(jì)的。所以齒槽中部銑好后，齒輪大端面還有一定加工余量。 銑齒槽兩側(cè)面時(shí)，須逐個(gè)加工。如果先銑齒槽的右側(cè)面，則可將已經(jīng)銑好齒槽中部的齒坯逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。角度按下公式計(jì)算Z =（1.25） 式中與刀號(hào)和節(jié)錐距與齒面寬之比R/b有關(guān)的基本旋轉(zhuǎn)角 Z 被加工齒輪齒數(shù)由表17.10-4查得=33.9 ，又Z=13。將數(shù)據(jù)代入公式得33. 92. 613=為了使齒輪大端面齒厚達(dá)到規(guī)定

35、的數(shù)據(jù)，再齒坯轉(zhuǎn)動(dòng)角度后，還要將橫向工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)距離S ，然后才能銑出槽的右側(cè)齒面。工作臺(tái)橫向移動(dòng)量S 的計(jì)算公式如下2TS m x=- （1.26） 式中T 銑刀中徑處的厚度 m 模數(shù)x 與刀號(hào)和比值R/b有關(guān)的系數(shù)2 工藝裝備設(shè)計(jì)（汽車主動(dòng)傘齒輪）2.1 夾具設(shè)計(jì) 2.2專用刀具設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)條件和要求工件材料是20CrMnTi ，540MPa b =，切削寬度a w =9，加工余量2Z=1.52，表面粗糙度R a 為12.5um ，車床功率足夠，要求設(shè)計(jì)硬質(zhì)合金的外圓車刀。 （2）刀片形狀的選擇刀片的邊數(shù)越多，刀尖角越大，強(qiáng)度好，散熱條件也好，可延長刀具耐用度。同時(shí)邊數(shù)多，刀刃多，刀片

36、利用率高，刀具壽命長。（使用壽命=刀尖數(shù)耐用度）。但邊數(shù)多，切削刃長度也相應(yīng)減小，不一定能滿足切削寬度a w 的要求。所以刀具邊數(shù)的選擇原則是：在滿足切削寬度a w 的前提下，盡量取大值較好。另外選擇刀片形狀時(shí)，還必須考慮它們的特點(diǎn)。三角形刀片加工時(shí)，徑向力較小，廣泛用于主偏角90K r =的車刀，車削帶直角臺(tái)階的外圓、端面，也可用于一般外圓車刀、仿形車刀。在加工該工序時(shí)，車床為防形車床，且有帶直角臺(tái)階的外圓，故選三角形刀片。 （3）刀片厚S 的確定刀片的厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度要求，切削力的大小主要決定于走刀量f 和切削寬度a w 。因此刀片的厚度主要根據(jù)走刀量f 和切削寬度a w 的大小來選擇，在滿

37、足走刀量f 和切削寬度a w 的條件下，盡可能選用尺寸較小的刀片。參照刀具設(shè)計(jì)原理與計(jì)算圖4-2-4，當(dāng)0.6/, 9, 7w f m r a mm s mm =時(shí)。另外刀片厚度的選擇，還要考慮允許重磨的次數(shù)，刀片固夾方式及受力狀況（受力的方向，力的分布情況等），不要單純考慮強(qiáng)度而造成刀片較厚和利潤率不高。 （4）刀尖圓弧半徑的選擇刀尖圓弧半徑主要根據(jù)刀尖強(qiáng)度及工件表面粗糙度的要求來選擇。刀尖圓弧半徑大，刀尖強(qiáng)度高，對(duì)提高表面粗糙度也有利。但徑向力增加，可能工藝系統(tǒng)的剛度不夠而引起振動(dòng)，反而影響加工質(zhì)量。若機(jī)床功率不夠，還會(huì)造成悶車、打刀現(xiàn)象。參照刀具設(shè)計(jì)原理與計(jì)算（在刀具設(shè)計(jì)過程中所用公式與

38、參數(shù)若不特殊說明均來自刀具設(shè)計(jì)原理與計(jì)算）圖4-2-5，當(dāng)0.6/, 9, w f m r a mm =時(shí)刀尖圓弧半徑1.6r mm =。 （5）切削角度的計(jì)算 參照表4-6-1選定刀具的參數(shù)具體如下1）車刀主偏角r K 根據(jù)工件形狀、材料、粗糙度要求及工藝系統(tǒng)的剛度選定。常用的有4509093 、6、75、幾種。選取90r K =2）車刀理論后角0 根據(jù)加工精度選定，一般粗加工為0=6 8 ，精加工為08= 12 ，選取06=3）車刀理論前角0 根據(jù)加工材料選定0= 15 。4）車刀刃傾角s 根據(jù)切屑流向要求及刀刃強(qiáng)度選擇，為了保證后角及副角不能為負(fù)，s 不能為正值，選取6s =- 5）確定

39、所需刀刃的長度 當(dāng)s 0時(shí)s i n c o s a pl se K rs =（2.3）1. 5l lse 式中ap 最大吃刀深度 l 要求的刀刃長度 l se 切削刃實(shí)際工作長度 把5ap mm =，90r K = ，6s =- 代入得55s i n 90c o s (6l m m se =- 6）由刀片生產(chǎn)圖冊(cè)查得刀片幾何角度，刀片法向前角20np =，刀片法向后角0np= ，刀片刃傾角0sp = ，刀片刀尖角60rp = 。 車刀主截面內(nèi)刀片前角，則t a n t a n c o s npops =（2.4）把20np=，6s =- 代入得0.364tan 0.3660.995op =。

40、那么 a r c t a n 0. 36620op= 車刀主截面內(nèi)刀桿刀片槽前角oc 由公式o c o o p =- （2.5）把15, 20.09o op= 代入得5. 09oc =- 。由于oc 一般取整數(shù)，那么取5oc=- 。 車刀主截面內(nèi)刀片后角op 由公式t a n t a n c o s o p n p s= （2.6） 把0np = ，6s =-代入得tan 0op=。那么0op = 車刀副偏角 K r 由公式 180(K K r r r =-+ （2.7）式中r 為車刀刀尖角，取60r = ，代入得 180(9060 30K r=-+= 。安裝所形成的車刀副后角ou 由公式t

41、a n s i n ( t a n 1tan cos ( gc r gc ou gc r gc -=-+- （2.8） 式中g(shù)c 刀桿刀片槽最大前角r 車刀刀尖角gc刀桿刀片槽最大前角所在截面方位角把 8.45, 60, 45gcgc=-=代入得 2.27ou=。（6）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：1）刀具的全部結(jié)構(gòu)要素都應(yīng)以充分發(fā)揮刀刃的切削作用為目的的；2）合理確定刀片的嵌入角；3）刀片的定位精度要高；4）夾固要可靠，要有足夠的剛性和抗振能力；5）有合理可靠的裝卡方式；6）結(jié)構(gòu)要簡單實(shí)用，工藝性好，便于制造，易于推廣。分析加工要求，又考慮到是在仿形車床上加工，選取楔塊式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)

42、構(gòu)是利用斜面將刀片壓緊的。當(dāng)壓緊螺釘將楔塊向下壓時(shí)，楔塊的一個(gè)側(cè)面將刀片內(nèi)孔壓緊在刀片中間孔的圓柱銷上。當(dāng)螺釘松開時(shí)，彈簧擋圈能抬起楔塊，不使刀片與楔塊卡死。刀墊是靠刀片中間孔與刀桿上的孔配合很緊密的圓柱銷上的臺(tái)階壓緊而定位的。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：夾緊力大，夾緊牢固可靠。刀片的調(diào)位及換片也比較方便、迅速。結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，工藝性較好。刀片前面上沒有夾緊元件，切屑流動(dòng)不受阻礙，也便于觀察切削情況。2.3 專用量具的設(shè)計(jì)光滑極限量規(guī)用于檢驗(yàn)國家公差與配合標(biāo)準(zhǔn)GB1800-78規(guī)定的基本尺寸至500mm 、公差等級(jí)IT6IT16級(jí)的孔與軸。我所設(shè)計(jì)的量規(guī)是用于檢驗(yàn)主動(dòng)傘齒輪上較重要的工作表面軸徑0.021

43、0.00265+-軸所用的。國家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中按泰勒原則（即極限尺寸判斷原則）規(guī)定：軸的作用尺寸應(yīng)不大于其最大實(shí)體尺寸MMS （最大極限尺寸），且在任何位置的最小實(shí)際尺寸應(yīng)不小于其最小實(shí)體尺寸LMS （最小極限尺寸）。按此規(guī)定：檢驗(yàn)工件最大實(shí)體尺寸MMS （即孔的最小、軸的最大極限尺寸）的量規(guī)稱為通規(guī)（代號(hào)“T”），并要求通規(guī)的測(cè)量面應(yīng)該是與孔或軸形狀相對(duì)應(yīng)的完整表面（通常稱全形量規(guī)），其尺寸等于工件的最大實(shí)體尺寸，且長度等于配合長度；檢驗(yàn)工件的最小實(shí)體尺寸LMS （即孔的最大、軸的最小極限尺寸）的量規(guī)稱為止規(guī)（代號(hào)“Z”），止規(guī)的測(cè)量面應(yīng)該是點(diǎn)狀的，其尺寸等于工件的最小實(shí)體尺寸，見圖3.1。 （

44、b）軸用量規(guī)（a）孔用量規(guī)圖3.1 符合泰勒原則的光滑極限量規(guī)當(dāng)用符合以上規(guī)定的量規(guī)檢驗(yàn)工件時(shí)，如果通規(guī)能通過，止規(guī)不能通過，則該工件應(yīng)該為合格品。在對(duì)工件進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，如果由于零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或工藝要求所限定而無法使用滿足泰勒原則的量規(guī)時(shí)，允許用違反泰勒原則的結(jié)構(gòu)形式量規(guī)，但要注意使用方法。本設(shè)計(jì)按互換性與技術(shù)測(cè)量10選用單頭雙極限卡規(guī)，結(jié)構(gòu)見圖3.2。根據(jù)實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)3表9-77確定單頭極限卡規(guī)的基本尺寸如下： D 75mmm m B m m H m m D 101141361= 圖3.2 單頭雙極限卡規(guī)主軸的上下偏差為：es +0.021 ei -0.002mm 公差為：Th 0.023mm查互換性與技術(shù)測(cè)量表52可知：基本尺寸65的孔、軸的標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T6=19mm IT7=30mm，此工件工作量規(guī)的尺寸可按IT6=19mm的制造公差T 和位置要素Z 計(jì)算，并確定量規(guī)的形狀公差：卡規(guī)的制造公差： T=0.0028mm 卡規(guī)的位置要素： Z=0.0034mm 卡規(guī)的形狀公差： T/2=0.0014mm1 畫出公差帶圖 圖3.3 軸用量規(guī)公差帶圖2 計(jì)算工作量規(guī)的極限偏差通規(guī)“T ”：上偏差es-Z+T/2+0.021-0.0034+0.0014+0.019mm 下偏差es-Z-T/2+0.021-0.0034-0.00