圖1.1蝸桿零件圖2.生產類型確定生產綱領的確定基本上要考慮到許多的因素，例如成本、運輸等費用，車間操作安全是機械制造的關注重點，能夠保持生產綱領的前提下保質保量是加工工藝的意義。生產綱領有單件、小批生產、中批生產以及大批大量生產。在確定蝸桿零件的產量之前首先確定該零件的質量屬于什么零件。根據零件的具體尺寸和材料綜合確定此零件為輕型零件。計算公式如下所示。式中——零件的生產綱領；——產品的年產量——產品中該零件的數量——備品率；——廢品率。經過資料確定，蝸桿零件的每年生產綱領確定為每年產量10000臺。廢品率為3%，備品率為1.5%。，則代入上式得出。確定此零件生產綱領為大批大量生產。1.2毛坯類型及毛坯圖設計1.零件的毛坯類型蝸桿的材料是45，屬于標準件，屬于中碳調質鋼，其具有良好的強度。而且適合運動副的使用；此材料具有良好的高速、重載荷、中等沖擊等等優點。符合蝸桿零件的使用要求。45號鋼廣泛用于機械制造，機械性能優異。由于45號鋼硬度不足，若需要零件有足夠的表面硬度，則對45號鋼表面采用滲碳淬火工藝即可獲得所需的表面。軸類零件的毛坯有棒料、鍛件和鑄件三種。鍛件：適用與零件強度較高,形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選模鍛；形狀復雜的剛質零件不宜用自由鍛。鑄件：適用于形狀復雜的毛坯。鋼質零件的鍛造毛坯，其力學性能高于鋼質棒料和鑄鋼件。根據該軸零件的結構形狀和外輪廓尺寸，所以采用鍛件。由于零件的材料為45。材料學術上劃分為碳素鋼。主要應用的是鍛造或圓棒切削下料的方式。因零件外圓尺寸相差不大，因此毛坯類型歸屬于圓棒切削下料。毛坯的棒料尺寸為φ25×320mm。2.零件的毛坯圖設計由于鍛件材質系數為；鍛件形狀的復雜系數為。外圓φ20mm，毛坯尺寸公差為φ25mm；兩側寬度314mm，毛坯尺寸公差為320mm。毛坯圖設計如圖1.2所示圖1.2毛坯圖第2章機械加工工藝規程設計2.1基準選擇2.2.1粗基準的選擇粗基準的選擇原則：（1）未加工的毛坯表面（原則上最多只能用一次）。（2）大而平整的平面（或毛坯外圓）。（3）加工需要切除的金屬層（即余量）值勻均的表面等。（4）在選擇的過程中應考慮到要保證加工面與不加工面的相互位置精度要求。要保證基準面有足夠的需要切除的金屬層（即余量）值。這樣可以保證采用粗基準定位時，夾緊力不會變大導致零件的表面變形。1）選擇重要（第一級別或者第一個加工的平面例如重要的端面）表面。2）一般選擇穩定安裝的端面作為粗基準。這里是保持彼此的位置精度。綜上分析，選用毛坯外圓φ20mm作為粗基準定位進行夾緊；2.2.2精基準的選擇精基準的選擇原則：（1）遵循基準統一原則；（2）遵循基準重合原則；（3）遵循自為基準原則；（4）遵循互為基準原則；（5）需要考慮到怎么才能縮短誤差到最小、提高定位精度。選擇已加工兩端中心孔為精基準進行夾緊。2.2工藝方案擬定2.2.1零件表面加工方法選擇根據零件圖上的各加工要求。經檢查手冊以確定孔加工形位的精度要求。確定零件每個表面的加工方法。以下表2.1為主要表面的加工方法大概路線。表2.1零件表面加工方法加工表面尺寸及精度表面粗糙度加工方案左端端面314、IT93.2粗車、半精車右端端面314、IT93.2粗車、半精車?20外圓?20、IT93.2粗車、半精車寬14扁平面14、IT103.2粗銑、半精銑3mm寬槽3、IT103.2粗銑、半精銑鉆?7.65錐銷孔?7.65、IT126.3鉆2.2.2機械加工工藝路線擬定1.加工順序的安排（1）先面后孔。零件有平面、外圓和孔結構特征。在保證平面和孔等精基準的位置精度，就需要先加工平面，提高其精度，減少相對誤差到最小。（2）先主后次。第一加工主要表面。先加工主要加工表面：左、右端端面、外圓φ20mm、扁平面等。后加工次要加工表面：?7.65錐銷孔、?19x3退刀槽。從而及早發現毛坯可能出現的缺陷，降低廢品率。（3）基面先行。前述定位基準面為兩端中心孔。以此為基準加工其他加工表面，可減少定位誤差，提高產能。（4）先粗后精。以端面和外圓為基準，通過粗車—半精車的步驟使其達到圖紙精度要求。必要時可以將粗、精階段劃分開，集中加工表面。但是由于零件的加工表面多，且更換夾具裝夾不利于提高產能，且頻繁的更換夾具容易導致位置偏差偏移，故可以不遵循先粗后精的原則。2.加工工藝路線的確定此零件生產綱領為大批生產，可加工表面多，則采取工序集中的安排。配合性價比高的機床和工藝裝備來保證零件的質量、精度等滿足各項技術要求。零件在加工過程中，為保證零件的尺寸精度和形位公差精度、圖紙各項技術要求，首先要結合當前設備、實際生產車間，擬定合理、經濟的機械加工工藝路線。因此擬定機械加工工藝路線是指定工藝規程的關鍵步驟。機械加工工藝路線是蝸桿零件的加工成型的手段，根據各個工序內容合理配合設備和工藝裝備加工蝸桿零件。保證其表面達到圖紙精度。加工路線應根據實際情況合理的設計，現設計兩套加工方案。分析辯證，滿足其需求。根據以上的原則舉例，現劃分兩個方案如表2.2和表2.3所示。表2.2加工路線方案1工序號工序內容Ⅰ下料Ⅱ粗車右端端面留量0.5mm、打中心孔、粗車?20外圓長200mm留量0.5mm、掉頭粗車左端端面留量0.5mm、打中心孔、粗車?20外圓留量0.5mm、Ⅲ半精車右端端面至314.5mm、半精車左端端面保證總長314mmⅣ雙頂半精車?20外圓至尺寸、車?19x3退刀槽Ⅴ粗銑?16外圓銑扁保留量0.5mm半精銑?16外圓銑扁保證尺寸14mmⅥ粗銑、右端3mm寬槽留量0.5mm半精銑右端3mm寬槽Ⅶ配鉆?7.65錐銷孔Ⅷ去毛刺按圖紙檢驗工件表2.3加工路線方案2工序號工序內容Ⅰ下料Ⅱ粗車右端端面至尺寸、打中心孔、粗車?20外圓長200mm至尺寸、掉頭粗車左端端面至尺寸、打中心孔、粗車?20外圓至尺寸、車?19x3退刀槽Ⅲ粗銑?16外圓銑扁保證尺寸14mmⅣ粗銑右端3mm寬槽Ⅴ配鉆?7.65錐銷孔Ⅵ去毛刺按圖紙檢驗工件從以上兩種方案比較分析得出，兩方案均符合加工順序的原則，因各表面粗糙度的精度要求較高，方案二只有粗車工序無法滿足精度要求，需要增加半精車的工序，因此選擇方案一作為蝸桿零件的工藝路線。2.3機械加工余量、工序尺寸及公差的確定加工余量是指加工過程中切去的金屬層厚度。余量有工序余量和加工總余量(毛坯余量)之分。工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差。加工總余量是指從毛坯變為成品的整個加工過程中某表面切除的金屬層總厚度，即毛坯尺寸與零件圖設計尺寸之差。工序尺寸是指某一工序加工應達到的尺寸，其公差即為工序尺寸公差，各工序的加工余量確定后，即可確定工序尺寸及公差見下表。表2.4左、右兩端端面尺寸參數工序名稱工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精車0.5314IT9314粗車2.5315IT11315毛坯3320IT13320表2.5?20外圓尺寸參數工序名稱工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差半精車0.5?20IT9?20粗車2?20.5IT11?20.5毛坯2.5?25IT13?25表2.6寬14扁平面尺寸參數工序名稱工序余量工序尺寸工序公差尺寸偏差半精銑0.514IT1014粗銑2.514.5IT1214.5表2.7右端3mm寬槽尺寸參數工序名稱工序余量工序尺寸工序公差尺寸偏差半精銑0.53IT103粗銑2.52.5IT122.5表2.8?7.65錐銷孔尺寸參數工序名稱工序余量工序尺寸工序公差尺寸偏差鉆7.65?7.65IT12?7.652.4主要工序切削用量及時間定額計算2.4.1基本計算方法（1）機床主軸轉速計算公式銑床：（2.1）式中：n主軸轉速（r/min）切削速度(mm/min)刀具直徑(mm)（2）時間計算公式X+y+z=1000（2.2）2.4.2工序計算1.粗車右端端面留量0.5mm、打中心孔、粗車?20外圓長200mm留量0.5mm、圖2.2粗車右端端面、打中心孔、粗車?20外圓（1）加工條件機床：臥式車床CA6140夾具：三爪卡盤量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：粗車右端端面，Ra12.5刀具：端面車刀12×12(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=710（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間（1）加工條件機床：臥式車床CA6140夾具：三爪卡盤量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：打中心孔，Ra12.5刀具：Φ2.5中心鉆(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=1400（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間（1）加工條件機床：臥式車床CA6140夾具：三爪卡盤量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：粗車右端端面，Ra12.5刀具：外圓車刀12×12(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=900（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間2.掉頭粗車左端端面留量0.5mm、打中心孔、粗車?20外圓留量0.5mm、與1計算相同圖2.3粗車右端端面、打中心孔、粗車?20外圓3.半精車右端端面至314.5mm圖2.4半精車右端端面（1）加工條件機床：臥式車床CA6140夾具：三爪卡盤量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：半精車右端端面，Ra3.2刀具：端面車刀12×12(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=1400（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間4.半精車左端端面保證總長314mm與4計算相同圖2.5半精車左端端面5.雙頂半精車?20外圓至尺寸、車?19x3退刀槽圖2.6半精車?20外圓、車?19x3退刀槽（1）加工條件機床：臥式車床CA6140夾具：三爪卡盤量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：半精車?20外圓，Ra3.2刀具：外圓車刀12×12(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=1400（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間（1）加工條件機床：臥式車床CA6140夾具：三爪卡盤量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：?19x3退刀槽，Ra3.2刀具：車槽刀(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=1400（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間6.粗銑?16外圓銑扁保留量0.5mm、半精銑?16外圓銑扁保證尺寸14mm圖2.7粗銑?16外圓銑扁、半精銑?16外圓銑扁（1）加工條件機床：立式銑床X51夾具：銑夾具量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：外圓銑扁，Ra12.5刀具：Φ16立銑刀(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=300（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間（1）加工條件機床：立式銑床X51夾具：銑夾具量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：外圓銑扁，Ra3.2刀具：Φ16立銑刀(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=590（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間7.粗銑右端3mm寬槽留量0.5mm、半精銑右端3mm寬槽圖2.7粗銑右端3mm寬槽、半精銑右端3mm寬槽（1）加工條件機床：立式銑床X51夾具：銑夾具量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：右端3mm寬槽，Ra12.5刀具：Φ3立銑刀(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=1500（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間（1）加工條件機床：立式銑床X51夾具：銑夾具量具：游標卡尺0～125（精度0.02）加工要求：右端3mm寬槽，Ra3.2刀具：Φ3立銑刀(2)背吃刀量mm,mm/r,m/min由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=3000（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間8.配鉆?7.65錐銷孔圖2.8配鉆?7.65錐銷孔（1）加工條件機床：立式鉆床Z525夾具：鉆夾具量具：圓柱塞規0～125（精度0.02）加工要求：?7.65錐銷孔，Ra12.5刀具：?7.65麻花鉆(2)背吃刀量mm,mm/r,由公式2.1得主軸轉速由機床轉速表取=680（3）時間定額的計算mmmm由公式2-3得基本時間由公式2-4得輔助時間第3章鉆夾具設計3.1工序內容及加工要求本次夾具設計的工序為配鉆?7.65錐銷孔。機床采用立式鉆床Z525。孔表面的粗糙度為Ra12.5μm，精度要求不高，?7.65錐銷孔采用鉆工序加工。一次裝夾一件零件。夾具一般由夾具體、定位元件、夾緊裝置、對刀或導向裝置、連接元件等組成。夾零件的定位需要有六個方向的自由度，即各沿x、y和z三個方向的移動和三個方向的旋轉自由度，即六點定位原則。從選擇定位面時應該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內圓外圓進行定位、選擇定位面后要方便后續的裝夾、定位面所對應的裝夾位置應該結構牢固，在裝夾時保證不得有變形現象。通過分析零件蝸桿，本次配鉆?7.65錐銷孔夾具設計采用零件的左端外圓扁平面、兩端外圓φ20mm和右端端面為主要定位基準面。因此選用了支承板、兩組V型塊和支承釘為定位元件。圖3.1工序簡圖3.2定位方案及定位誤差計算3.2.1定位方案采用支承板、兩組V型塊和支承釘為定位元件。兩組V型塊與蝸桿兩端外圓φ20mm配合定位，限制四個自由度，X軸轉動、Z軸轉動和Z軸轉動、Z軸移動，一個支承板與蝸桿左端外圓扁平面配合定位，限制一個自由度，即Y軸移動，一個支承釘與蝸桿右端端面配合定位，限制一個自由度，即Y軸轉動，工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位。3.2.2定位誤差計算夾具的主要定位元件為V形塊和支承釘。其尺寸與公差都是國家標準零件，并且在夾具裝配后的技術要求統一鉆孔。以下為V形塊的配合誤差。式中：——V型塊的最大偏差——V型塊的最小偏差——V型塊與平面最小配合間隙代入上式得：存在V形塊配合誤差為。從上分析，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。3.3夾具結構設計及工作流程3.3.1夾具結構設計1.夾緊方案設計由上述定位元件已經得知此方案是由外圓和側面定位，可以選擇鉸鏈式壓板對工件進行壓緊。此方案是螺旋壓板的夾緊方式，螺旋夾緊常和壓板結合在一起形成復合夾緊機構，主要是利用杠桿原理進行夾緊。優點很多，例如用途廣泛，具有很好的自鎖性能。操作比較簡單。由于此夾緊元件均為標準件，發現損壞可快速更換零件。因而此螺旋壓板夾緊機構適合此方案設計。2.切削力和夾緊力的計算（1）切削力計算：式中——軸向力（N）——鉆頭直徑（mm）——進給量（mm/r）——為修正系數，取0.75；由以上切削參數計算代入切削力計算得：（2）夾緊力的計算：由于切削力方向和夾緊力方向相同因此選擇切削力計算：安全系數K可按下式計算有：式中：為各種因素的安全系數，可得：若安全系數的計算結果小于2.5時，取所以因此夾緊方案設計合格。3.各元件的設計（1）V形塊V形塊定位的優點是：①對中性好，即能使工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，在左右方向上的不會發生偏移，且安裝方便；②應用范圍較廣。不論定位基準是否經過加工，不論是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。（2）夾具體夾具體是一個安裝且非常復雜的主體，其結構上兩側有兩組U型槽，此設計是安裝T螺栓與機床連接且固定。在其主體的表面上設計凸臺連接各元件例如V形塊，例如夾具體表面上長方凸臺和圓形凸臺。下端面開出貫穿槽用來安放打定位鍵螺紋孔。設計角鐵是為了安裝導向裝置和支承釘，故在此角鐵上端鑄出螺紋孔和銷孔。角鐵鑄出圓凸臺和內孔。由于此零件需要很好的被切削性質和抗壓強度，故而選擇HT200。鑄造完畢時檢測所有平行度等要求。且期間的誤差要根據零件的位置度和粗糙度等確定。4.確定夾具對刀導向方案鉆模板是和夾具所連接在一起的，所以加工工件一般也是同一形狀的，但其加工孔的精度特別高。鉆套安裝在鉆模板上。為了保證刀具經過鉆套鉆孔時精度有保證，因此設計固定式鉆模板。固定式鉆模板與夾具體的連接靠圓柱銷和圓柱頭六角螺釘連接固定。鉆套有固定式鉆套、可換鉆套、快換鉆套等鉆套。為了提高生產效率，選擇可換鉆套和快換鉆套。但是夾具的主要目的是鉆孔，可以多次完成鉆孔的加工步驟，故而選擇廣泛應用在一次安裝下需連續更換刀具的場合的快換鉆套，此鉆套只要將其逆時針旋轉使得鉆套螺釘對準鉆套上缺口即可取出。3.3.2夾具工作流程通過工件端面及外圓為定位基準，由V形塊和支撐釘及支承板定位零件作為定位元件。然后用鉸鏈壓板壓緊工件平面達到夾緊的目的，在夾具體上的各定位元件限制其自由度。加工此工件前，先把夾具體通過定位鍵安裝在銑床工作臺上，獲得正確的位置，緊接著安裝V型塊等定位元件壓板和鉸鏈桿及螺母等夾緊元件等各零件。且安裝好工件，旋動螺母，使壓板與工件的外圓接觸，左端扁平面對準支承板，右端端面對準支承釘，最后調節好刀具等進行加工。由于該工件為批量生產，引導裝置為快換鉆套、鉆套螺釘以及鉆套襯套。圖3.2夾具圖第4章經濟技術分析4.1技術經濟性分析設計的產品在技術上應具有先進性，經濟上應合理。技術的先進性和經濟的合理性往往是相互排斥的。技術經濟評價就是通過深入分析這兩方面的問題，建立目標系統和確定評價標準，對各設計方案的技術先進性和經濟合理性進行評分，給出綜合的技術經濟評價。4.2加工質量零件的加工質量是保證機械產品質量的基礎。零件的加工質量包括零件的機械加工精度和加工表面質量是兩大方面。

所謂機械加工精度是指零件加工后實際幾何參數（尺寸、形狀和表面間的相互位置）與理想幾何參數的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。本零件加工后其尺寸精度、形狀精度和位置精度均能得到保證。零件的的加工表面質量主要是指表面粗糙度，本零件表面加工質量要求最高的Φ20表面等均通過半精等加工方法得以保證。4.3生產效率設計時，在保證產品零件使用性能的前提下，本零件使結構具有良好的加工工藝性，并選用加工工藝性良好的材料以及適當的熱處理工序改善零件的切削加工性，以減少加工困難，提高勞動生產率，從而獲得良好的經濟效益。由于本零件為大批量生產，故在一些工序中使用專用夾具、專用量具等來提高生產效率；單件生產時盡可能提高切削用量，減小切削長度，來減小單件工時；盡可能使輔助時間與基本時間重合，以提高生產效率。4.4生產成本（經濟性）產品成本主要包括材料成本和制造成本兩大部分：材料成本中的單件成本主要指直接用于產品制造的原材料、外協件和外購件費用等；公共成本則包括材料供應、運輸、保管過程中所需的花費。

2）制造成本是與產品制造有關的費用，根據定額工時可估算出加工工資成本；計入設備折舊、電、水等費用后可算出加工成本；包含了材料