毕业设计（论文）X6232C齿轮加工工艺及其齿轮夹具和刀具设计 （完整图纸）

四 川 理 工 学 院毕 业 设 计（论 文）说 明 书全套CAD图纸等，联系153893706题 目 X6232C齿轮加工工艺及其齿轮 夹具和刀具设计 学 生 系 别 机 电 工 程 系 专 业 班 级 机械设计制造及自动化 机制2003级1班学 号 指 导 教 师 V四川理工学院本科毕业（设计）论文摘 要此篇论文主要内容是对X6232C机床齿轮的加工工艺路线进行的研究、设计，其中包括了各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定；以及对插齿工序中所使用的专用夹具和刀具进行了研究设计。此次设计的主要内容在于如何使加工工序简单化、降低加工难度，从而达到提高产品加工效率，加快产品上市时间的目的。 关键词 工序，插齿，齿轮，夹具，刀具ABSTRACTThis thesis is the main content of machine tool X6232C main gear machining line for the research, design, Including the Road processes processing methods, machine tools, cutlery, fixtures, a Catholic instrument choice, datum selection, positioning and clamp programming; And the research design for the fixture and Cutters of gear shaping, The main content of the study is how to simplify the processes, reduce processing difficulty, and thus achieve greater processing efficiency, speed up product listed time. Keywords： The process, gear shaping，gear，Fixture，Cutters 目 录摘 要IABSTRACTII第一章 X6232C齿轮的加工工艺21.1 X6232C齿轮的工艺分析21.2 X6232C齿轮的工艺要求21.3 确定毛坯的制造形式21.4 确定定位基准31.4.1 粗基准的选择31.4.2 精基准选择的原则31.5 确定各表面加工方案41.5.1 在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素41.5.2 零件表面加工方法的选择51.6 工艺路线的拟订51.6.1工序的合理组合51.6.2 加工阶段的划分61.6.3 工艺路线71.7 确定X6232C齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图81.7.1 毛坯形状、尺寸确定的要求81.7.2 确定机械加工余量81.7.3 确定毛坯尺寸91.7.4 设计毛坯图91.8 工序设计111.8.1 选择加工设备111.8.2 确定工序尺寸121.9 确定切削用量及基本时间（机动时间）131.9.1 工序(车端面、外圆)切削用量及基本时间的确定131.9.2 工序 (车端面、外圆)切削用量及基本时间的确定151.9.3 工序 (车端面、外圆)切削用量及基本时间的确定161.9.4 工序 (车端面、外圆及倒角)切削用量及基本时间的确定171.9.5 工序 (钻孔、扩孔及倒角)切削用量及基本时间的确定181.9.6 工序 (钻孔)切削用量及基本时间的确定191.9.7 工序 (插齿)切削用量及基本时间的确定191.9.8 工序 (插键槽)切削用量及基本时间的确定201.9.9 工序 (攻螺纹)切削用量及基本时间的确定21第二章 夹具设计222.1 研究原始资料222.2 夹具设计222.2.1 定位基准的选择222.2.2 切削力及夹紧力计算222.2.3 定位误差分析232.2.4 夹具设计及操作的简要说明24第三章 刀具设计253.1 刀具材料的选择253.2 刀具设计253.2.1 刀具结构设计的普遍原则253.2.2 零件主要参数的确定263.2.3 共轭齿轮主要参数的确定263.2.4 刀具的设计和主要参数计算27总 结32参 考 文 献34致 谢3537前言毕业设计是在我们学完了大学的全部的基础课、技术课以及大部分专业之后进行的。同时结合社会实践，金工实习，毕业实习的知识对机械加工制造的全面总结，也是我们在毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在我们四年的大学生活中有重要的地位。 就我个人而言,我希望通过这次毕业设计对自己未来从事的工作进行一次适应性的训练从中锻炼自己分析问题,解决问题的能力,为今后的工作打下坚实的基础。 就工艺编制而言，加工工艺由零件特点，技术要求，加工工艺过程卡，工艺分析和质量评定等五个部分。工艺分析中对过程卡的工艺路线，热处理安排及所用的夹具、刀具进行合理的分析选用。从而保证加工的各种精度要求。 就夹具设计而言，首先应该明确它的要求。夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固夹紧。夹具的设计是为了保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。在夹具设计整个过程中，始终要贯穿这样的思想。 就刀具设计而言，刀具的全部结构要素都应以充分发挥刀刃的切削作用为目的。刀具的结构是为刀刃服务的。因而刀具结构的好坏是看其是否充分发挥了刀刃的切削性能。结构要简明实用，工艺性好，便于制造，易于推广。因此除要求联接环节，调节环节，接合面和各机构元件尽可能少外，还要考虑元件的制造工艺性整本说明书包含了工艺、夹具设计、刀具设计的所有详细过程，并附有公式计算的详尽过程和图表，使读者能够更清晰的了解夹具设计的全程。编写这本说明书，参考了许多资料，并且得到了指导老师张良栋老师的细心指导，以及本班同学的相互探讨，还有机自教研室的其他老师的指导，在此致谢。 由于水平有限，错误和不足之处在所难免，恳请各位老师批评指正。 编者二OO七年五月第一章 X6232C齿轮的加工工艺1.1 X6232C齿轮的工艺分析X6232C齿轮是X6232C铣床上重要的传动零件之一，其零件尺寸小，结构也不是很复杂。齿轮零件图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。本零件各表面粗糙度在Ra1.6m-Ra3.2m,所以各表面的加工并不困难。关于位置在外圆柱面上宽度为3mm和处的槽表面粗糙度没做要求，3mm沟槽主要用做油槽用，位置精度不需要太高的要求，所以加工也不成问题。基准孔mm要求Ra3.2mm也很容易加工，对于M8螺纹用两端面定位，纵向不要求位置精度，加工亦没什么问题。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它的加工是非常关键和重要的。1.2 X6232C齿轮的工艺要求一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。图1-1 齿轮零件图1.3 确定毛坯的制造形式齿轮是X6232C铣床上主要传动零件之一，可以传递空间平行两轴间的运动和动力，所以要求其具有一定的强度。零件材料为40Cr，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属于小批量生产，所以可以选择自由锻毛坯。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。1.4 确定定位基准1.4.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：粗基准的选择应以不加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：X6232C齿轮的外圆面是重要表面。因而在加工时选择外圆面作为粗基准，加工齿轮的端面，再以加工出的端面作为精基准加工外圆面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。由于本齿轮零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准应先加工，因此应选择外圆及一端面为粗基准。外圆处为分模面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准，所以应选择外面及左端面作为X6232C齿轮加工的粗基准。1.4.2 精基准选择的原则基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。本零件属于圆柱齿轮，类型属于单联性，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定为基准，即遵循“基准重合”的原则。具体就是选择28H7孔及左端面作为X6232C齿轮加工的精基准。1.5 确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计X6232C齿轮的加工工艺来说，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。1.5.1 在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。根据生产类型选择，在大批量生产中可用高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如：X6232C齿轮内孔加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。要考虑被加工材料的性质。要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。1.5.2 零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及螺纹孔，材料为40Cr，硬度HB241-286。由参考文献2机械制造工艺设计简明手册有关资料可以确定其加工方法选择如下：（1）70外圆面，表面粗糙度为Ra3.2m,需进行粗车半精车精车 （查参考文献2 表1.4-6）。（2） 3mm沟槽和55处沟槽，未注表面粗糙度，分析其作用主要做油槽用，所以粗车即可 （参考文献2表1.4-6）。（3）28内孔，表面粗糙度为Ra3.2m,需进行钻孔扩孔铰孔 （参考文献2表1.4-7）。（4） M8螺纹孔为一般精度的内螺纹，可采用高速钢机动丝锥来攻螺纹，需进行钻孔攻螺纹 （参考文献2表1.4-17）。（5） 右端面表面粗糙度为Ra1.6m，需进行粗车半精车精车，左端面表面粗糙度为Ra3.2m，需进行粗车半精车 （参考文献2表1.4-6）。（6） 齿面：齿轮模数为2.5，齿数为31，精度等级为7，表面粗糙度为Ra1.6m，采用设计出的插齿刀具进行插齿加工 （参考文献2表1.4-17）。（7）槽：槽的表面粗糙度为Ra3.2m，采用插槽刀进行插削加工。（参考文献1表9-15）1.6 工艺路线的拟订齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工，再进行齿面的加工。齿坯加工包括各圆柱面及端面的加工。具体安排是按照先加工基准面及其先粗后精的原则加工。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。1.6.1工序的合理组合制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，像X6232C齿轮这种单件小批生产，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。1.6.2 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为Ra101.25m。光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6，表面粗糙度为Ra1.250.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小孔之类的粗加工。1.6.3 工艺路线 通过以上分析，本零件齿坯可按下述工艺路线进行： 工序：以左端面及左端面处外圆定位，粗车外圆，粗车右端面。 工序：以粗车出来的外圆及右端面定位，粗车左端面，粗车外圆，车沟槽和。 工序：以外圆及右端面定位，半精车左端面，半精车精车外圆。 工序：以左端面及外圆定位，半精车精车右端面，半精车外圆，倒角。 工序：以左端面及外圆定位，钻孔，然后扩铰孔，倒角。 工序：以外圆及右端面定位，钻M8螺纹孔. 工序：以孔及端面定位，插齿。 工序：以孔及端面定位，插键槽。工序：攻M8螺纹。 工序：钳工去毛刺。 工序：终检，入库。1.7 确定X6232C齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图 X6232C齿轮的锻造采用的是合金钢制造，其材料为40Cr，硬度HB241-286，生产类型为小批量生产，毛坯采用的是自由锻造方式。1.7.1 毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：、各加工面的几何形状应尽量简单。、工艺基准以设计基准相一致。、便于装夹、加工和检查。、结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类、形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。1.7.2 确定机械加工余量钢质锻件的机械加工余量按JB3835-85确定。确定时根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由参考文献2表2.2-25可查得内外表面的加工余量，孔的加工余量由表2.0-24查得。表中余量值为单边余量。1.7.2.1 锻件质量根据零件成品质量为1.04kg估算为2.0kg。1.7.2.2 加工精度零件各表面为一般加工精度F1。1.7.2.3 锻件形状复杂系数S假设锻件的最大直径为86.5mm，长为76.5mm。= m锻件2kg查参考文献2表2.2-10，可定形状复杂系数为S2，属于一般级别。1.7.2.4 机械加工余量 根据锻件重量、F1、S1查参考文献2表2.2-25。由于表中形状复杂系数只列有S1和Sa，则S2参考S1定，S4参考Sa确定。由此查得直径方向为3mm，水平方向为2.5mm。即锻件各外径的单边余量为3mm，各轴向尺寸的单边余量亦为2.5mm。锻件中心孔的单边余量查参考文献2表2.2-24，查得为2.6mm。1.7.3 确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6m。Ra1.6m的表面，余量要适当增大。分析本零件，各需加工面和孔皆Ra1.6m，因此这些面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可（表面只需粗加工的余量可取查得的最小值，当表面需经粗加工和精加工时，可取较大值）。1.7.4 设计毛坯图1.7.4.1 确定毛坯尺寸公差表1-1 齿轮毛坯（锻件）尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸3372.52.577.52.63本零件锻件重量为2.0kg，40Cr合金钢含碳量为0.37%-0.44%，其最高含碳量为0.44%，则毛坯公差可从参考文献6表2.3-28查得。本零件毛坯尺寸允许偏差如表1-2所列。毛坯同轴度错差允许值为0.6mm, 查参考文献2表2.2-13得残留飞边余量为0.7mm。表1-2 齿轮毛坯（锻件）尺寸允许偏差锻件尺寸偏差根据参考文献6表2.3-2877.5参考文献8表2.3-28201.7.4.2 确定圆角半径工件的圆角半径按参考文献2表2.2-22确定。本锻件各部分的H/B皆小于2，所以可以按下式计算：r=0.05H+0.5R=2.5r+0.5本锻件的内外圆角半径分别取相同数值。以最大的H进行计算：r=(0.0543+0.5)mm=2.65r圆整为3mm.R=(2.53+0.5)mm=8mm以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。1.7.4.3 确定毛坯的热处理齿轮毛坯材料为40Cr，硬度HB241-286，经锻造后应安排正火，以消除锻件的残余应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化而均匀的组织，从而改善了加工性。图1-2 毛坯图1.8 工序设计1.8.1 选择加工设备1.8.1.1 选择机床（1） 工序、是粗车和半精车。各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，查参考文献2表4.2-7选用最常用的C620-1型卧式车床即可。（2） 工序、为钻孔、铰孔。从加工要求及尺寸大小考虑，查参考文献2表4.2-14选Z535立式钻床。工序攻螺纹时可选择Z3025摇臂钻床。（3） 工序为插齿。从加工要求及尺寸大小考虑，查参考文献3表7.3-1选Y58型插床。（4）工序是用插槽刀加工槽。应选插床。考虑本零件属于小批量生产，所选机床使用范围较广为宜，查参考文献3表7.3-1选BA5063型插床能满足要求1.8.1.2 选择夹具本零件除粗铣及半精铣槽、钻孔、铰孔等工序需要专用夹具外，其它工序使用通用夹具即可。前四道车床工序用三爪自定心卡盘，插齿工序用设计出的专用夹具。1.8.1.3 选择刀具（1） 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀（GB5343.1-85，GB5343.2-85）。切槽刀宜选用高速钢。（2） 插齿时选用设计出的专用插齿刀具。（3） 插槽刀查参考文献3选高速钢插槽刀。1.8.2 确定工序尺寸确定工序尺寸一般的方法是：由表面加工的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。1.8.2.1确定圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料已查处本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济加工精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差，表面粗糙度如表1-3所列。表1-3 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度加工表面工序双边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82.50-0.2外圆2.51.5840-0.282.50-0.2Ra6.3mRa3.2m70h9外圆2.510.573.570.570Ra6.3mRa3.2mRa1.6m55处沟槽1555Ra6.3m65处沟槽565Ra6.3m1.8.2.2确定轴向的工序尺寸（1） 花键孔280+0.021毛坯为实心，钻通孔。内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照参考文献17表5-129确定工序尺寸及余量为：钻孔：22.6扩孔：27.8 2Z=5.2mm铰孔：28 2Z=0.2mm（2）键槽83.3mm该键槽为花键槽，根据参考文献17表5-145确定工序尺寸及余量为：插槽：83.9mm Z=3.9mm1.9 确定切削用量及基本时间（机动时间）1.9.1 工序(车端面、外圆)切削用量及基本时间的确定1.9.1.1 切削用量本工序为粗车。己知加工材料为40Cr，b=1000MPa，锻件有外皮；机床为C6201型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。1.9.1.1.1 确定粗车外圆840-0.2的切削用量，选刀具为YT 5还质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于C6201机床的中心高200 mm(参考文献7表1.30)，故选刀杆尺寸BH16mm25mm，刀片厚度为45mm。根据参考参考文献7表1.30，选择车刀几何形状为卷屑档带倒棱型前刀面，前角120,后角60，主偏角900，副偏角=10，刃倾角00，刀尖圆弧半径0.8mm。(1)确定切削深度 由于单边余量仅为1.25mm，若要考虑锻件斜度及公差大单边余量为4mm，可在二次走刀内切完，故 (2)确定进给量f 查参考文献7表1.4，在粗车钢材、刀杆尺寸为16mmx 25mm、工件直径为60-100mm时，f=0.5-0.9mm/r按C620-1机床的进给量（查参考文献2表4.2-9）f=0.65mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据参考文献7表1.30，C6201机床进给机构允许的进给力3530N。根据参考文献7表1.21，当合金钢的570670MPa，(预计)时，进结力760N。 查参考文献7表1.29-2的修正系数为，故实际进给力为 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的f=0.65mm/r可用。 (3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据参考文献7表19，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。 (4)确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。 根据参考文献7表1.10，当用YTl5硬质合金车刀加工合金钢，切削速度=109m/min. 查参考文献7表1.28切削速度的修正系数为，故 式（1.1） 按C6201机床的转速(参考文献2表4.2-8)，选择 n=120r/min=2.0r/s则实际切削速度v=45.6m/min。(4)校验机床功率 查参考文献7表1.24，当，HBS=241-286，v45.6m/min时，。查参考文献7表1.28切削功率的修正系数1.17，1.0，1.13，0.8，0.65，故实际切削时的功率为 根据参考文献7表1.30，当n=120r/min时，机床主轴允许功率。，故所选的切削用量可在C621-1机床上进行。最后确定的切削用量为：=1.25mm, f=0.65mm/r, n=120r/min=2.0r/s, v=45.6m/min=0.76m/s1.9.1.1.2 确定粗车右端面的切削用量 采用粗车外圆的刀具加工。加工余量可一次走刀切除，端面=1.3mm，f=0.52mm/r，主轴转速与车外圆相同。1.9.1.2 基本时间1.9.1.2.1确定粗车外圆的基本时间，根据参考文献2表6.2-1，车外圆基本时间为 式（1.2）式中 =20mm, =90,=2mm,=0,=0 则 1.9.1.2.2确定粗车右端面的基本时间，根据参考文献2表6.2-1，车端面基本时间为 ， 式（1.3）式中 =0，d=84mm,=2mm,=4mm,=0,1则 =46s1.9.1.2.2确定工序的基本时间 式（1.4）1.9.2 工序 (车端面、外圆)切削用量及基本时间的确定本工序仍为粗车。已知条件与工序I相同。车端面、外圆及沟槽都可采用与序I相同的可转位车刀。1.9.2.1 切削用量采用工序I确定切削用量的方法，可得出本工序的切削用量为：（1） 粗车外圆70切削用量 =1.25mm, f=0.65mm/r, n=120r/min=2.0r/s, v=45.6m/min=0.76m/s（2） 粗车左端面切削用量 =1.3mm, f=0.52mm/r, n=120r/min=2.0r/s1.9.2.2 基本时间（1） 粗车外圆的基本时间，计算方法与工序I相同，同理： 式（1.5）式中 =56.5mm, =90,=2mm,=0,=0 则 （2） 粗车左端面的基本时间计算方法与粗车右端面的计算方法相同，所以同理： ， 式（1.6）式中 =0，d=73.5mm,=2mm,=4mm,=0,1则 =41s（3） 确定工序的基本时间 车沟槽由于没有要求表面粗糙度，所以进给量可以手动进给，切削速度取，转速取。1.9.3 工序 (车端面、外圆)切削用量及基本时间的确定1.9.3.1切削用量本工序为半精加工。已句条件与粗加工工序相同。1.9.3.1.1 确定半精车的切削用量 所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同，查参考文献2表1-3，车刀几何形状为，=（1） 确定切削深度 （2） 确定进给量 根据参考文献7表1.6及参考文献2表4.2-9中C620-1机床进给量，选择。 由于是半精加工，切削力较小，故不须校核机床进给机构强度。（3） 选择车刀磨钝标准及耐用度 查参考文献7表1.9，选择车刀后刀面最大磨损量为0.4mm，耐用度T=30min。（4） 选择切削速度v 查参考文献2表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工合金钢，切削速度=156m/min. 切削速度的修正系数查参考文献7表1.28得：，其余的修正系数均为1。故 查参考文献2表4.2-8选择C620-1机床的转速为： 则实际切削速度半精加工，机床功率也可不校验。最后确定的切削用量为：=0.5mm, f=0.3mm/r, n=610r/min=10.17r/s, v=136.8m/min=2.28m/s1.9.3.1.2 确定精车的切削用量 精车外圆时采用半精车外圆的刀具，基本计算方法基本一致，同理求得的切削用量为：=0.25mm, f=0.3mm/r, n=610r/min=10.17r/s, v=133.8m/min=2.23m/s同理也可求得半精车左端面的切削用量为： =0.5mm, f=0.3mm/r, n=610r/min=10.17r/s, v=136.8m/min=2.28m/s 1.9.3.2 基本时间1.9.3.2.1 半精车外圆的基本时间 1.9.3.2.2 精车外圆的基本时间 1.9.3.2.2 精车外圆的基本时间 确定工序时间 1.9.4 工序 (车端面、外圆及倒角)切削用量及基本时间的确定本工序仍为半精车与精车。已知条件与工序相同，车端面和车外圆可采用与工序相同的可转位车刀。采用工序确定切削用量的方法，得出本工序的切削用量及基本时间如表1-4表1-4 工序的切削用量及基本时间工步（mm）(mm/r)(m/s)(s)半精车外圆82.5mm0.50.32.6310.177.5半精车右端面0.50.32.6310.1715精车右端面0.250.32.6310.1715倒角手动21.9.5 工序 (钻孔、扩孔及倒角)切削用量及基本时间的确定1.9.5.1 切削用量 刀具选用镶硬质合金钻头，直径d=22.6mm,钻通孔，使用切削液。选择钻头磨钝标准及耐用度，根据参考文献2表2.12，钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm；耐用度T=15min。1.9.5.1.1 确定钻22.6孔的切削用量（1） 确定背吃刀量 （2） 确定进给量 根据参考文献2表8-69查得 故允许进给量需乘以修正系数： 按机床说明书取： （3） 确定切削速度根据参考文献2表8-71，当材料为40Cr，HB=241286时，按公式计算住轴转速： 按机床说明书，取 ，故实际切削速度为： 最后确定的切削用量为： =11.3mm, f=0.43mm/r, n=3.5r/s, =0.23m/s1.9.5.1.2 确定扩28孔的切削用量 刀具采用硬质合金锥柄扩孔钻，d=28,其切削用量的计算方法与钻孔基本相同，同理求得其切削用量为：=2.7mm, f=0.9mm/r, n=3.5r/s, =0.87m/s1.9.5.2 基本时间1.9.5.2.1 钻孔的基本时间 式中 则 1.9.5.2.2 扩孔的基本时间 式（1.7）工序基本时间为： 1.9.6 工序 (钻孔)切削用量及基本时间的确定钻孔的切削用量的计算方法同上道工序相同，刀具仍选镶硬质合金钻头，d=8，同理可计算出切削用量为：=4mm, f=0.43mm/r, n=9.95r/s, =0.25m/s钻孔的基本时间： =s=53s1.9.7 工序 (插齿)切削用量及基本时间的确定 1.9.7.1 切削用量 选用设计出的高速钢插齿刀，模数。工件切齿表面要求表面粗糙度为Ra1.6m,根据参考文献2表8-108，选择工件每转插刀轴向进给量。 查参考文献3表7.3-1根据Y58的主要技术参数，选。 查参考文献7表8-112，选 加工时的切削功率按下式计算 式（1.8） 式中=124，=0.9，=1.7，=0，=0.42mm/r,m=2.5mm, d=63mm,z=31,v=26.7m/min,=1.2 =0.17kw BA5063型插床的主电机功率，因，故所选择的切削用量可在该机床上使用。 1.9.7.2 基本时间 查参考文献2表6.2-13，用插齿刀插圆柱齿轮的基本时间为： 式（1.9） 式（1.10）式中 h=5mm,d=77.5mm,v=0.33m/s,L=18则 1.9.8 工序 (插键槽)切削用量及基本时间的确定 根据参考文献3刀具选择高速钢插槽刀，刀具的几何参数r0=50-120, ,a0=40-80,Kr=10-20, 根据参考文献4表8-155可得插钢料时刀具磨损值A0=0.5mm,修正系数Kkv=0.85。根据参考文献3表7.3-1，机床选用BA5063 根据参考文献17表5-141计算键槽的加工余量： 式（1.11） 式中 T=31.3mm，D最小=28mm，=0，b=8mm，所以则 a=31.3-28+0.6=3.9mm1.9.8.1 切削用量分析零件图，键槽的表面粗糙度要求为Ra3.2m，根据参考文献1表9-15确定走刀一次能满足加工要求，则： p=3.9mm 查参考文献3表7.3-3，加工槽宽b=8mm，长度小于100mm的钢料时，插槽刀的进给量fa=0.11-0.13mm/dst。 根据BA5063查参考文献3表7.3-1，选： fa=0.12 mm/dst 查参考文献3表7.3-6，进给量为0.12 mm/dst的钢料切削速度为： Vc=12.6m/min=0.21m/s 插削功率：Pc=0.06KW BA5063型插床的主电动机的功率PE=10KW，因PcPE，故所选择的切削用量可在该机床上使用1.9.8.1 基本工时 查参考文献2表6.2-13，用插槽刀插键槽的基本时间为： 式（1.12）式中 h=3.9mm，=0.12mm/dst，L= =，则：L=72.5+5=77.5mm 则 1.9.9 工序 (攻螺纹)切削用量及基本时间的确定机床选择：Z3025摇臂钻床机械制造工艺设计简明手册表4.2-11至表4.2-13可查技术参数。刀具选择：高速钢机动丝锥进给量f：f=1mm/r切削速度V：V=0.12m/s=7.2m/min主轴转速n：由机床技术参数取：n=250r/min实际切削速度：基本时间：由机械制造工艺设计简明手册表6.2-14得： 式（1.13）式中：，i=1代入式1-10得： 第二章 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工X6232C齿轮零件时，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第道工序的专用夹具，本夹具将用于Y58型插床。刀具为设计出的高速钢盘形插齿刀，对外圆面进行加工。2.1 研究原始资料利用本夹具主要用来在外圆面进行插齿加工，在本道工序前，其他都是已加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.2 夹具设计2.2.1 定位基准的选择由零件图可知：端面对光孔有同轴度要求，在进行插齿加工前光孔已完成加工，所以可选花键孔为插齿加工的定位基准。为了使定位误差达到要求的范围之内，在此选用心轴作为定位元件，这种定位在结构上简单易操作，还能保证加工时的技术要求。2.2.2 切削力及夹紧力计算刀具材料：W18Cr4V(高速钢盘形插齿刀)查参考文献8表1-2-9得出切削力计算公式为： 式（2-1）式中： 则 =2557N由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式： 式（2-2）式中： W=2557N ，安全系数K可按下式计算 式（2-3）式中为各种因素的安全系数，查参考文献8表1-2-1可得： K=所以 所需的实际夹紧力，是比较大的，为了使夹具结构简单，操作方便，决定选用压板夹紧工件端面进行插齿加工。查参考文献8表1-2-11夹紧力可按下式计算： 式（2-4）式中： 由式（2-3）可得：K=2.25，D=70，=0.56，=82.5则 =9848N经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。2.2.3 定位误差分析该夹具以平面定位心轴定心，属于典型的一孔一面定位，工件的加工的尺寸公差为。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差综合等于或小于该工序所规定的工序公差： 与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 式（2.5）由参考文献8表1-1-12可得：（1） 平面定位心轴定心的定位误差：=0（2） 夹紧误差：=（）cos其中接触变形： 式（2.6）=0.014mm（3） 磨损造成的加工误差：通常不超过0.005mm。（4） 夹具相对刀具位置误差：取0.01mm则加工误差之和： 定位误差查参考文献16，可按下式计算： 式（2.7）式中：工件孔的制造公差 心轴的制造公差：=0.015mm 定位副的最小间隙：=0 则 =0.018 误差总和从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.2.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，但该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用，在夹紧和松开工件时比较费时费力。在装夹工件时首先多所有零件清洗，先用六角螺母把定位元件心轴（装配过程中不允许磕、碰、划伤和锈蚀）装在夹具体上，然后把夹具体固定在工作台上，接着装上待加工零件，然后采用手动夹紧的方式把压板、开口垫圈等固定在工件上端面。加工完成后，先将夹具体最上面的六角螺母拧下，取下零件上方的夹具零件，然后取下已加工好的零件，若要还要加工下个零件可以此时装上下一个待加工零件，然后再装上零件上方的夹具零件就可以接着加工。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，垫台和心轴采用可调节环节。以便随时