PAGEPAGE37第1章緒論1.1課題背景及設計任務現代制造技術是當前世界各國研究和發展的主題。制造技術的重要性是不言而喻的，它是科學技術物化的基礎，是所有工業的支柱。狹義的制造被定位于加工工藝，與設計區別開來，而開始往“重設計，輕工藝”的方向發展，這是一種非積極的趨勢。當前我國已是一個制造大國，世界制造中心將可能要轉移到中國，這對我國的制造業是一個機遇和挑戰。在這一場變革之中，只有往“大制造”的方向發展，將設計制造一體化，將現代設計技術、現代成形和改性技術、現代加工技術、制造系統和管理技術融合一體，才能使我國真正成為獨立自主又具有國際水平的制造中心。設計任務內容要求：某型號特種汽車上輪邊減速器行星架總成是由行星架與輪邊減速器殼連接而成。屬中批量生產。（1）了解輪邊減速器的工作原理，根據行星架總成的作用，分析行星架與輪邊減速器殼的幾何特征、加工工藝特征、以及裝配質量要求，合理制定總成的機械加工工藝方案，確保行星輪系運轉正常。并進行行星架工藝規程設計。（2）夾具設計設計減速器行星架總成夾具，完成軸向孔系的加工。（3）刀具設計1.1機床夾具概述及其現狀與發展方向1.1.1.機床夾具的分類：在機械制造企業生產中，機械加工、檢驗、焊接、熱處理和裝配等冷、熱加工工藝，都用著大量的夾具，用以安裝加工對象，使之占有正確的加工位置。夾具在保證加工資質量，改善勞動條件，提高生產率和降低成本等方面有著極其明顯的經濟效益。因此，夾具是企業生產中的一種重要的工藝裝備。隨著機械制造業的發展，機床夾具的種類在不斷的增加。為了便于研究各種夾具的特性，找出規律性的東西，從而運用這些規律有必要將夾具加以分類如下：通用夾具是指已經標準化的、可用于一定范圍內加工不同工件的夾具。如三爪自定心或四爪單動卡盤、機用虎鉗、回轉工作臺、萬能分度頭、磁力工作臺等。這類夾具已作為機床附件，可充分發揮機床技術性能和擴大工藝范圍。不論何種生產類型，都被廣泛使用。專用夾具是專門為某種加工件某道工序設計制造的夾具。它一般在一定批量生產中應用。通用可調與成組夾具這兩類夾具結構相似。共同點是：在加工完一種工件后，經過調整或更換個別元件，即可加工形狀相似，尺寸相近或加工工藝相似的多種工件。在當前多品種小批量生產條件下，這兩類夾具是改革工藝裝備設計的一個發展方向組合夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先準備好的通用的標準元件和部件組合成的夾具。這種家具用完后可以拆卸存放，還可以多次反復使用，具有組裝迅速，周期短的特點，故特別適用于多品種小批量生產或新產品試制1.1.2.夾具的組成由于各種專用夾具裝夾的工件是不相同的，所以夾具結構也各種各樣。盡管新的夾具層出不窮，但它們的工作原理基本相似。我們在認識了一定數量的夾具后，加以概括，找出它們的內在聯系和共性，以便對尚未研究過的各種夾具進行研究。由此可以得出一般夾具共有的如下組成元件和裝置：定位元件和裝置它的作用是確定工件在夾具中的加工位置。夾緊裝置這種裝置包括夾緊元件或其組合和動力源。起作用是將工件壓緊夾牢，保證工件的定位在加工中不因受外力而產生位移，同時防止或減少振動。確定夾具位置的元件其作用是確定夾具在機床上的安裝位置，從而保證工件與機床之間的正確加工位置對刀導向裝置用于對刀位置并引導刀具進行加工的元件稱為對刀導向元件其他裝置有些夾具還設有分度裝置、上下料裝置、工件頂出裝置等1.1.3.機床夾具的作用夾具雖然是機床的附加裝置，但它在生產中起的作用卻很大，應用也十分廣泛。因此，我國廣大機械工人和技術人員，歷來都把機床夾具的設計和改進，作為技術革新和改造的一個重要舉措。夾具在機械加工中的作用，可以歸納為以下四個方面（1）保證工件的加工質量在用夾具后，工件上各有關表面的相互位置精度是由夾具保證的，不僅省去了十分費時又不十分精確的劃線和找正工序，而且精度穩定可靠，還可降低對操作者的技術水平要求。（2）提高勞動生產率和降低加工成本生產率的高低是以單位時間內生產出工件數量的多少來衡量的。要提高生產率，就需要降低加工的單件工時。在用夾具后，不僅省去劃線、找正等輔助時間，簡化工件的裝夾工作，而且當才用較先進的夾緊裝置后，還可進一步加快夾緊速度。（3）改善工人勞動條件設計和制造夾具，必須“以人為本”，對于減輕工人的體力勞動強度，保證生產安全，應給予足夠的重視。才用專用夾具裝卸工件顯然要比不用夾具方便、省力、安全、迅速。（4）擴大機床工藝范圍，改變或擴大機床用途在單件小批量生產或多品種成批生產的條件下，企業內的機床種類，數量將會與成品生產需要發生矛盾，因此可設計制造專用夾具，使機床“一機多用”。1.1.4.現代機床夾具的發展方向由于市場需求的變化多端及機電產品的競爭日益激烈，產品更新換代的周期短，多品種、中小批量生產的比例在提高。為了適應現代化機械工業向高、精、尖方向發展的需要，現代機床夾具也必須與時俱進，傳統的生產技術準備工作和傳統的夾具結構已不適應新的生產特點，其發展方向主要表現為“四化”。（1）標準化完善的標準化，不僅指現有夾具零部件（包括毛坯半成品）的標準，而且應有各種類型夾具結構的標準（如通用可調夾具標準、組合夾具標準、自動線夾具標準等）。同時應對專用夾具零部件，實行統一的標準化、系列化，以便使有一部分零部件，能在各類夾具實現通用化。無疑這“三化”是夾具發展的基礎工作，有此基礎，就有可能組織夾具零件，傳動裝置甚至整套夾具的專業化定點生產，使原來單件生產的夾具，轉變為專業化生產，以保證質量，降低成本，縮短生產周期。（2）可調化、組合化當前機床夾具發展的兩個主要方面，一是要把專門用于某一特定的專用夾具，擴大其應用范圍，使能用于同一類零件的加工，并實現快速調整；二是要改變專用夾具當工件或工藝有修改就得報廢的問題，使夾具能重復利用，實行組合化的原則，用少數元件能滿足多種需要。特別是隨著數控機床等的大量出現，如何使用可調化或組合化夾具來適應這類機床的需要，成為當前機床夾具又一重要發展方向。（3）精密化由于機械產品加工精度日益提高，高精度機床大量涌現，勢必要求機床夾具也相應精密。例如精密多齒分度盤，分度精度可達0.1；高精度通用定心卡盤可達0.005mm的定心精度。（4）高效自動化為了實現機械加工過程自動化，以改善勞動條件，提高生產率，降低加工成本，不僅是生產流水線、自動線的需要，而且對多品種、中小批量生產同樣可考慮采用合適的高效自動化夾具，以獲得良好的效益。1.1.5數控加工中心機床夾具介紹（1）數控機床夾具的特點數控加工具有工序集中的特點，較少出現工序間的頻繁轉換，而且工序基準確定之后，一般不能變動，因為數控加工的基準大多以坐標確立，一旦卸下工件，便無法再找到坐標原點。因此，即使是批量生產，數控加工也大多可以使用可調夾具、成組夾具和模塊化夾具，尤其是加工中心的夾具更為簡單，通常僅由支撐件、壓板、夾緊件、緊固件等組成。數控機床夾具必須適應數控機床的高精度、高效率、多方向同時加工、數字程序控制及單件小批生產的特點，因此主要采用可調夾具、組合夾具、拼裝夾具。拼裝夾具是在成組工藝基礎上，用標準化、系列化的夾具零部件拼裝而成的夾具。它具有組合夾具的優點，比組合夾具具有更好的精度和剛性、更小的體積和更高的效率，因而較適合柔性加工的要求，常用作數控機床的夾具。（2）設計時應注意的問題數控機床夾具具有高效化、柔性化和高精度等特點，設計時，除了應遵循一般夾具設計的原則外，還應注意以下幾點。1）數控機床夾具應具有較高的精度，以滿足數控加工的精度要求；2）數控機床夾具應有利于實現加工工序集中，即可使工件在一次裝夾后能進行多個表面的加工，以減少工件裝夾次數；3）數控機床夾具的夾緊應牢固可靠、操作方便；夾緊件的位置應固定不變，防止在自動加工過程中，元件與刀具相碰。4）夾具上應具有工件坐標原點及對刀點。每種數控機床都有自己的坐標系和坐標原點，它們是編制程序的重要依據之一。設計數控機床夾具時，應按坐標圖上規定的定位和夾緊表面以及機床坐標的起始點，確定夾具坐標原點的位置。5）各類數控機床夾具的設計時，還應考慮自身的工藝特點，注意合理性。數控銑床夾具通常可不設對刀裝置，由夾具坐標系原點與機床坐標系原點建立聯系，通過對刀點的程序編制，采用試切法加工、刀具補償功能、或采用機外對刀儀來保證工件與刀具的正確位置，位置精度由機床運動精度保證。數控銑床通常采用通用夾具裝夾工件，例如機床用平口虎鉗、回轉工作臺等，對大型工件，常采用液壓、氣壓作為夾緊動力源。數控鉆床夾具，一般可不用鉆模，而對加工方法、選用刀具形式及工件裝夾方式上采取一些措施，保證孔的位置和加工精度?？上扔弥行你@定孔位，然后用鉆削刀具加工孔深，孔的位置由數控裝置控制。當孔屬于細長孔時，可利用程序控制采用往復排屑鉆削方式；再者，采用高速鉆削，刀具的剛度及切削性能都比較好。這樣的加工方式，孔的垂直度比較能保證1.2.刀具概述1.2.1.刀具材料應具備的性能刀具在工作時，要承受很大的壓力和沖擊力。同時，由于切削時生產的金屬塑料變形以及在刀具、切屑、工件相互接觸表面見產生的強烈摩擦，使刀具切削刃上產生很高的溫度和受到很大的應力。因此，作為刀具材料應具備以下特性：高的硬度刀具材料必須具有高于被加工材料的硬度，一般刀具材料的常溫硬度都在62HRC以上高的耐磨性耐磨性是刀具抵抗磨損的能力。它是刀具材料力學性能、組織結構和化學性能的綜合反映。足夠的強度和韌性為能承受很大的壓力，以及沖擊和振動，刀具材料應具有足夠的強度和韌度。一般強度用抗彎強度表示，韌度用沖擊值表示。高的耐熱性耐熱性是指刀具材料子在高溫下保持硬度、耐磨性，強度和韌度的性能。良好的熱物理性能和耐熱沖擊性良好的工藝性這里指的是鍛造性能、熱處理性能、高溫塑性變形性能以及磨削加工性能等。經濟性經濟性是刀具材料的重要指標之一。常用刀具材料的種類（1）碳素工具鋼碳素工具鋼是指含碳量為0.65%~1.35%的優質高碳鋼，最常用的牌號是T12A。這類鋼由于耐熱性很差（200~250C），允許切削速度很低，只適宜做一些手動工具（2）合金工具鋼合金工具鋼是指含鉻、鎢、硅、錳等合金元素的低合金鋼種。這類鋼淬透性較好，熱處理變形小，耐磨性較好，因此可用于截面積較大，要求熱處理變形較小，對耐磨性及韌度有一定要求的低速切削刀具。（3）高速鋼高速鋼是一種加入了較多的鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼具有優良的綜合性能，是應用較多的一種刀具材料。（4）鑄造鈷基合金鑄造鈷基合金具有高的耐熱性（與高速鋼相比）和抗彎強度（與硬質合金相比），其常溫硬度雖不及高速鋼，但高溫硬度較高，故具有較好的切削性能。此種合金在美國應用較多（5）硬質合金硬質合金是由難熔金屬碳化物（WC、TiC）和金屬粘結劑（如Co）的粉末在高溫下燒結而成的。硬質合金可分為碳化鎢基和碳（氮）化鈦基兩大類。硬質合金是應用較廣的一種刀具材料。（6）陶瓷基本成分一般是氧化鋁（7）超硬刀具材料金剛石和氮化硼等1.2.2.刀具的分類刀具按加工方式和具體用途可以分為以下幾種類型（1）車刀類單齒刀具，包括車刀、刨刀、插刀、鏜刀、成型車刀。自動機床和半自動機床切刀以及一些專用切刀。（2）銑刀類多齒刀具，用于銑床上加工各種平面、側面、臺階面、成型表面以及用于切斷、切槽等。根據齒形不同，銑刀可以分為尖齒銑刀與鏟齒銑刀兩種。（3）孔加工刀具類它包括從實體材料加工孔以及對已有孔進行再加工的刀具。如各種鉆頭、擴孔鉆、锪鉆、鉸刀、復合孔加工刀具等。（4）拉刀類這類刀具用于加工各種形狀的通孔、貫通平面及成型表面等，是高生產率的多齒刀具，常用于大批量生產。（5）齒輪加工刀具類它用于加工各種漸開線齒輪及其他非漸開線齒形的工件，如齒輪滾刀、插齒刀、剃齒刀、渦輪滾刀、花鍵滾刀等。1.3.機械加工工藝規程概述。產品在完成圖樣設計后正式投產之前，要對產品及其零件進行工藝規程的制定。工藝規程的設計是制造系統中技術、經驗、信息流集中的焦點。不論生產類型如何都必須制定機械加工工藝規程，它直接關系到生產計劃調度、工人操作、質量檢驗、生產準備、新建擴建車間等各個方面。工藝規程的設計與修改是一項嚴肅的工作，必須經過認真討論和嚴格的審批手續，同時工藝規程的設計經過修改和完善才能不斷地吸收先進經驗、保證其合理性。機械加工工藝規程核心內容為：工藝路線、工序的具體內容、各工序所用的機床設備、切削用量及工時定額等1.3.1.（1）機械加工工藝規程的概念機械加工工藝規程是規定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。為了使所制造出的零件能滿足“保證質量、降低成本、提高生產率”的原則，零件的工藝過程就不能僅憑經驗來確定，必需按照機械制造工藝學的原理和方法，結合生產實踐和具體的生產條件下，以較合理的工藝過程和操作方法，并按圖表或文字形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產。1.3.2.（2）機械加工工藝規程的作用機械加工工藝規程有如下作用：

1.

機械加工工藝規程是機械加工工藝過程的主要技術文件，是計劃、調度、加工操作、質量檢驗等的依據。生產單位有關人員必須遵守，才能保證零件的加工要求，獲得較高的生產率和良好的經濟效益。2．機械加工工藝規程是新產品投產前生產準備和技術準備的依據。例如刀、夾、量具的設計，原材料、半成品外購件的供應，確定零件投料的時間和批量，調整設備負荷等必須以工藝規程為依據。3．機械加工工藝規程是大批量生產中新建、擴建廠房的依據，用來確定生產所需設備種類數量、廠房面積、操作者工種及數量等。1.3.3.（3）計算機輔助工藝過程設計計算機輔助工藝設計（CAPP：ComputerAidedProcessPlanning）通常是指機械產品制造工藝過程的計算機輔助設計與文檔編制。CAPP系統的主要任務是通過計算機輔助工藝過程設計完成產品設計信息向制造信息的傳遞、是連接CAD與CAM的橋梁，也是CIMS系統中的重要組成部分。對產品質量和制造成本具有極為重要的影響。應用CAPP技術，可以使工藝人員從繁瑣重復的事務中解放出來，迅速編制出完整而詳盡的工藝文件，縮短生產準備周期，提高產品制造質量，進而縮短整個產品的生命周期。第2章加工工藝規程設計2.1一、零件的分析：2.1.1（一）、零件的作用所需加工的零件為輪邊減速器行星架總成（工程圖及零件三維圖見附錄一），位于汽車的動力輸出終端，從主減速器輸出扭矩傳遞到輪邊減速器，再傳遞到車輪，驅動汽車行駛?？偝缮?-Φ32mm孔作用是承載行星輪，中間Φ125mm孔用于安裝太陽輪。要求加工出來的成品裝配后保證行星輪不卡死。2.1.2（二）、零件的工藝分析輪邊減速器行星架總成由兩個零件組成：行星架和輪邊減速器殼。主要加工表面分述如下：1.行星架上的加工表面主要包括：Φ125mm通孔及其端面，五個凸臺（5Φ16mm孔端面），Φ260mm外圓面，5M141.5-7H螺紋孔，五個Φ32H7mm2.輪邊減速器殼上加工表面主要包括：Φ311mm孔及其端面，Φ95mm通孔及其端面，5Φ30mm臺階孔，5Φ32H7mm通孔。這兩零件的加工表面之間有一定的位置要求，表現為：（1）.5M141.5-7H螺紋孔與5Φ30mm臺階孔中心線共線，圓柱度公差為0.03，同軸度公差為Φ0.05（2）.兩組五個Φ32H7mm通孔要求同軸，同軸度公差為Φ0.05（3）.輪殼上臺階孔Φ30mm底面與連接兩件的5M141.5-7H螺紋孔中心線垂直度公差為0.05由此可知，這兩個零件加工表面并不復雜，可以分別加工，也可以裝配成總成加工，重點要保證兩零件之間的位置度要求。2.2二、工藝規程設計在這一章中，由于輪邊減速器殼結構相對簡單，本次設計不作出詳細的工藝規程，僅對行星架及最后的總成做完整的工藝規程設計。2.2.1（一）確定毛坯的制造形式該零件用于輪邊減速器，而輪邊減速器作用為降速增距，受力的主要對象為齒輪，行星架總成受力程度一般，且行星架形狀較為復雜，因此選用有一定的強度、韌性和塑性的鑄鋼件。該零件屬于中批量生產，從提高生產率、保證加工精度上考慮，選用砂型機器造型。2.2.2（二）基面的選擇。基面的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得意提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。粗基準的選擇。該零件屬于回轉體零件，故以外圓作為粗基準即可。用三爪自定心卡盤可以實現完全定位精基準的選擇。以Φ1252.2.3（三）制定工藝路線在制定工藝路線時，應當確保根據工藝路線加工出來的零件其幾何尺寸、尺寸精度、位置精度等能達到合理的技術要求水平，盡量減少廢品率，提高經濟效益。該零件的工藝路線有如下方案。1.工藝路線方案一行星架工序Ⅰ粗車Φ125mm孔，粗車Φ260mm外圓工序Ⅱ精車Φ125mm孔工序Ⅲ粗銑Φ16mm孔端面，粗銑Φ125mm孔下端面工序Ⅳ精銑Φ16mm孔端面，精銑Φ125mm孔下端面工序Ⅴ鉆孔Φ12mm底孔，攻螺紋M16至深度48.擴孔Φ16mm至尺寸工序Ⅵ鉆、擴、粗鏜、精鏜5Φ32mm孔至圖樣尺寸工序Ⅶ檢查輪邊減速器殼工序Ⅰ粗車外圓，粗車Φ95mm通孔工序Ⅱ精車Φ95mm孔工序Ⅲ粗銑Φ311mm端面，粗銑Φ95mm端面工序Ⅳ精銑Φ311mm端面，精銑Φ95mm端面工序Ⅴ鉆、擴、絞5Φ32mm、5Φ16mm孔，以及12Φ30mm周邊各孔工序Ⅵ檢查2.工藝路線二行星架工序Ⅰ粗車Φ125mm孔，粗車Φ260mm外圓工序Ⅱ精車Φ125mm孔工序Ⅲ粗銑Φ16mm孔端面，粗銑Φ125mm孔下端面工序Ⅳ精銑Φ16mm孔端面，精銑Φ125mm孔下端面工序Ⅴ鉆孔，鉆Φ32mm孔所需底孔，留以后工序加工輪邊減速器殼工序Ⅰ粗車外圓，粗車Φ95mm通孔工序Ⅱ精車Φ95mm孔工序Ⅲ粗銑Φ311mm端面，粗銑Φ95mm端面工序Ⅳ精銑Φ311mm端面，精銑Φ95mm端面工序Ⅴ鉆、擴、絞12Φ30mm周邊各孔。鉆Φ32mm孔底孔留下一步工序加工總成工序Ⅰ鉆、擴、絞Φ16mm孔并攻螺紋至圖紙要求工序Ⅱ擴、鏜Φ32mm孔至圖紙要求工序Ⅲ檢查工藝方案的分析與比較在上述兩個加工工藝方案中，方案一的特點是分別加工，沒有總成一起加工的工序；方案二是先分開加工，然后在有位置度要求的加工面上，兩零件一起加工。兩個比較可以看出，方案一中分開加工雖然減少了裝夾次數，但是重點需要保證的兩組Φ32mm孔同軸度和Φ16mm圓柱度及同軸度都難以保證，這樣加工出來的產品容易出現裝配后錯位過大或行星齒輪卡死等現象導致報廢，顯然不可取。在方案二中，將Φ32mm孔與Φ16mm裝成總成一起加工，可以達到位置度要求合理，但主要到行星架上5-Φ16mm孔，孔深度/直徑=78/14.5=5.38>5屬于深孔，再與輪殼上孔一起加工，容易導致鉆孔時引偏，故此處還是分開加工為好，只在總成上擴絞Φ16mm孔。此外在行星架的加工工藝中，銑削的工序加工面是上下兩個底面，這就牽涉到重新裝夾，不如改將下端面即Φ125mm孔端面用端面車刀車削，放入第一道工序，使得加工過程更為簡便。改進后的工藝過程如下：行星架工序Ⅰ粗車Φ125mm孔，粗車Φ260mm外圓，粗Φ125mm車端面，以外圓面為粗基準，選用C620-1臥式車床并加三爪定心卡盤裝夾工序Ⅱ精車Φ125mm孔，精車Φ125mm端面工序Ⅲ粗銑Φ16mm孔端面，以加工好的內孔面為精基準，選用XA5032銑床并用專用夾具工序Ⅳ精銑Φ16mm孔端面，保證尺寸78mm工序Ⅴ鉆螺紋底孔Φ12mm，鉆Φ32孔系底孔Φ15mm，其中一孔加工至Φ30H8mm，為夾具定位使用。選用Z525搖臂鉆床工序Ⅵ攻螺紋14至深度48mm工序Ⅶ檢查輪邊減速器殼工序Ⅰ粗車外圓，粗車Φ95mm通孔工序Ⅱ精車Φ95mm孔工序Ⅲ粗銑Φ311mm端面，粗銑Φ95mm端面工序Ⅳ精銑Φ311mm端面，精銑Φ95mm端面工序Ⅴ鉆Φ32mm孔底孔總成工序Ⅰ鉆、擴、絞Φ16mm孔至圖紙要求。鉆、擴、絞12Φ30mm周邊各孔輪邊減速器殼周邊各孔至圖紙要求工序Ⅱ粗鏜、精鏜Φ32mm孔系至圖紙要求工序Ⅲ檢查以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝過程綜合卡片”。2.2.4.（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“輪邊減速器行星架總成”的零件材料為ZG310-570，強度極限=570MPa,生產類型為大批量生產，采用砂型機器造型鑄模。根據上述原始資料，參考《機械制造工藝設計簡明手冊》，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯量如下（輪殼較簡單，只介紹最后結果。以下只對行星架做詳細介紹）：外圓表面（Φ260mm）查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-3，鑄件的尺寸公差等級為8~10.這里里取值9。查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，鑄件的尺寸公差等級為9，鑄件尺寸為260mm，加工余量等級取H，查得加工余量為2Z=12mmΦ125mm端面（底面）該面的公差等級、加工余量等級取與側面相同，單側加工，查《設計手冊》2.2-4，Z=3.5mm.該面為與輪殼配合面，粗糙度要求較高，需精車。3.Φ16mm孔系端面（頂面）砂型鑄造的鑄件，頂面的加工余量，比底、側面的加工余量等級需降低一級，若底、側面所采用的加工余量等級為選定的尺寸公差等級所對應的全部加工余量等級中最粗級時，起頂面的加工余量等級則需選用尺寸公差降一級所對應的與底、側面相同的加工余量等級。在本工藝中，側面與底面的CT=9，MA=H，故頂面取公差等級10，加工余量等級H級。查《設計手冊》表2.2-4得Z=4.0mm。CT=9，高度78，高度方向的公差值查表2.2-1，查的公差為2.2mm。4.Φ125mm孔該孔直徑大于30mm，可以直接鑄出。砂型鑄造孔的加工余量可選用與頂面相同的等級，故此處CT取10，MA取H，查《設計手冊》2.2-4，加工余量為2Z=4.5mm。5.鉆孔Φ16mm孔該孔不鑄出，毛坯實心，精度要求為IT7-IT8級，參照《工藝設計手冊》表2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及余量為：鉆孔：Φ12mm，通孔攻螺紋M141.5-7H，深度30mm擴孔：Φ15.85mm2Z=3.85mm粗鉸：Φ15.95mm2Z=0.1mm精鉸：Φ16H7mm2Z=0.05mmΦ32mm孔系。該孔不鑄出，參考上文確定工序尺寸及余量為：鉆孔：Φ15mm鉆孔：Φ30.0mm2Z=15mm粗鏜：Φ31.8mm2Z=精鏜：Φ32H72Z=0.3mm由于毛坯及以后各道工序（或供步）的加工都有加工公差，因此所規定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分，才用調整法進行加工。2.2.5.工序Ⅰ：車削外圓、端面及Φ125mm孔1.加工條件工件材料：ZG310-570正火，=570MPa,，碳素鑄鋼。加工要求：粗車Φ125mm端面及Φ125mm孔，Φ260mm外圓，200。機床：C620-1臥式車床。刀具：外圓車刀：YT15，刀桿尺寸1625，端面車刀：同外圓車刀內孔車刀：刀片材料：YT15，刀桿尺寸2525，2.計算切削用量粗車Φ260mm外圓1）確定切削深度外圓的車削余量為6mm，工藝要求為只需粗車，故分兩次走刀，一次3mm，故=2）確定進給量f根據《切削用量簡明手冊》表1.4，在粗車鋼料、刀桿尺寸為1625mm、以及工件直徑為400mm以下時按C620-1車床說明書選擇確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗。根據C620-1車床說明書，其進給機構允許的進給力3530N。根據表1.21，當鋼的強度切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.11(見《切削用量簡明手冊》表1.29-2)，故實際進給力為由于切削時進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用3）選擇車刀磨鈍標準及壽命根據《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min。4）確定切削速度切削速度可根據公式計算。根據《切削用量簡明手冊》表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工=560~620MPa鋼料，3mm，,切削速度=97.0m/min。切削速度的修正系數為（查《切削用量簡明手冊》表1.28），故根據C620-1車床說明書，選擇=96r/min這時實際切削速度為5）校驗機床功率切削時功率可由《切削用量簡明手冊》表1.24查出。當580MPa,時，切削功率的修正系數(見《切削用量簡明手冊》表1.29)，故實際切削時的功率為：根據C620-1車床說明書，當，車床主軸允許功率為，因,故所選切削用量可在C620-1C車床上進行。最后決定的車削用量為：3.計算基本工時式中根據《切削用量簡明手冊》1.26，車削時的入切亮及超切量，則，故粗車Φ125mm孔1）確定切削深度=2）確定進給量f根據《切削用量簡明手冊》表1.4，在粗車鋼料、刀桿尺寸為2525mm、以及工件直徑為125mm時按C620-1車床說明書選擇3）選擇車刀磨鈍標準及壽命根據《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min。4）確定切削速度(m/min)其中：，修正系數，查《切削用量簡明手冊》表1.18，即：由于加工面為內表面，故乘系數0.9根據C620-1車床說明書，選擇=185r/min這時實際切削速度為5）校驗機床功率切削時功率可由《切削用量簡明手冊》表1.24查出。當580MPa,時，切削功率的修正系數(見《切削用量簡明手冊》表1.29)，故實際切削時的功率為：根據C620-1車床說明書，當，車床主軸允許功率為，因,故所選切削用量可在C620-1C車床上進行。3.計算基本工時=1.67min最后確定的切削用量為粗車底面=3mm(《切削用量簡明手冊表1.6，，刀夾圓弧半徑》切削速度根據《切削用量簡明手冊》表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工=560~620MPa鋼料，3mm，,切削速度=109m/min。切削速度的修正系數為（查《切削用量簡明手冊》表1.28），故根據C620-1車床說明書，選擇=96r/min這時實際切削速度為切削工時min最后確定的切削用量為精車Φ125mm孔1.選擇刀具車刀形狀、刀桿尺寸與刀片厚度均與粗車相同。精車的刀牌號選為YT15。2.選擇切削用量1）決定切削深度=2）確定進給量f精加工進給量主要受加工表面粗糙度的限制。根據《切削用量簡明手冊》表1.6，當表面粗糙度為，，，（預計）時，。根據C620-1車床說明書，選擇3）選擇車刀磨鈍標準及壽命根據《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為0.5mm，車刀壽命T=60min。4）確定切削速度切削速度可根據公式計算。根據《切削用量簡明手冊》表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工=560~620MPa鋼料，1.4mm，,切削速度=176m/min。根據C620-1車床說明書，選擇=230r/min這時實際切削速度為5）校驗機床功率切削時功率可由《切削用量簡明手冊》表1.24查出。當580MPa,時，根據C620-1車床說明書，當，車床主軸允許功率為，因,故所選切削用量可在C620-1C車床上進行。最后決定的車削用量為：3.計算基本工時式中根據《切削用量簡明手冊》1.26，車削時的入切亮及超切量，則，故精車底面1.選擇刀具車刀形狀、刀桿尺寸與刀片厚度均與粗車相同。精車的刀牌號選為YT15。2.選擇切削用量1）決定切削深度=2）確定進給量f精加工進給量主要受加工表面粗糙度的限制。根據《切削用量簡明手冊》表1.6，當表面粗糙度為，，，（預計）時，。根據C620-1車床說明書，選擇3）選擇車刀磨鈍標準及壽命根據《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為0.5mm，車刀壽命T=60min。4）確定切削速度切削速度可根據公式計算。根據《切削用量簡明手冊》表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工=560~620MPa鋼料，1.4mm，,切削速度=176m/min。根據C620-1車床說明書，選擇=230r/min這時實際切削速度為5）校驗機床功率切削時功率可由《切削用量簡明手冊》表1.24查出。當580MPa,時，根據C620-1車床說明書，當，車床主軸允許功率為，因,故所選切削用量可在C620-1C車床上進行。最后決定的車削用量為：3.計算基本工時式中根據《切削用量簡明手冊》1.26，車削時的入切亮及超切量，則，故工序Ⅱ：粗銑Φ16mm孔系端面1.選擇刀具1）查《切削用量簡明手冊》表1.2，選擇YT15硬質合金刀片查該書表3.1，銑削深度時，端銑刀直徑為80mm，為60mm。但已知銑削寬度為260mm，故應根據銑削寬度，選擇。由于采用標準硬質合金端銑刀，故齒數2）銑刀的幾何形狀查表《切削用量簡明手冊》表3.2，由于,故選擇。2.選擇切削用量1）決定銑削深度設計粗銑加工余量為3.5mm，一次走刀內切完，即：2）決定每齒進給量采用不對稱端銑以提高進給量。根據表3.5，當使用YT15，銑床功率為7.5kW時，但采用不對稱端銑，故取3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命根據表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.8mm，由于銑刀直徑，故刀具壽命T=180min（表3.8）4）決定切削速度和每分鐘進給量切削速度可根據表3.27中的公式計算，也可直接由表中查出。根據表3.13，當，z=12,,時，。各修正系數為：故根據XA5032型立銑說明書，選擇因此實際切削速度和每齒進給量為5）校驗機床功率根據表3.23，當，近似為對照XA5032立銑說明書，機床主軸允許功率為7.5kW，顯然不能用，切削用量需要重新修改現將被吃刀量改為1.75mm，粗銑分兩次走刀，參照如上步驟，通過查表及計算得：校驗機床功率時查得，而，切削用量可行，即：6）計算基本工時式中，。根據表3.26，不對稱安裝銑刀，入切量及超切量，故：工序Ⅳ：精銑Φ16mm孔系端面1.選擇刀具,。2.選擇切削用量1）決定銑削深度2）決定每齒進給量3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.8mm,T=180min（表3.8）4）決定切削速度和每分鐘進給量根據表3.13，當，z=12,,時，。各修正系數為：故根據XA5032型立銑說明書，選擇因此實際切削速度和每齒進給量為5）校驗機床功率根據表3.23校驗機床功率時查得，而，切削用量可行，即：6）計算基本工時式中，。根據表3.26，不對稱安裝銑刀，入切量及超切量，故：min工序Ⅴ：鉆螺紋底孔Φ12mm，鉆Φ32孔系底孔Φ15mm鉆螺紋底孔Φ12mm1.選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑=12mm根據《切削用量簡明手冊》（本工序參考書均為該書下文不寫明）表2.1及表2.2，選定鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃，參數如下：2.選擇切削用量（1）決定進給量1）按加工要求決定進給量：根據表2.7，精度要求H12~H13，鋼的強度,=12mm時，由于加工孔為深孔，故應乘孔深系數，則2）按鉆頭強度決定進給量：根據表2.8，當，=12mm時，鉆頭強度允許值為3）按機床進給機構強度決定進給量：根據表2.9，當，機床進給機構允許的軸向力為8330N（Z525鉆床允許的軸向力8830N，見表2.35）時，進給強度允許的進給量為從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為，根據Z525鉆床說明書，選擇由于加工的是通孔，為了避免孔即將鉆穿時鉆頭容易折斷，故宜在孔即將鉆穿時停止自動進給，改為手動進給。（2）確定鉆頭磨鈍標準及壽命由表2.12，當=12mm時，鉆頭后刀面最大磨損量取為0.6mm，壽命T=45min。（3）決定切削速度由表2.14，當的合金鑄鋼加工性屬5類。由表2.13，當加工性為第五類，，爽橫刃磨的鉆頭，=12mm時，切削速度的修正系數為：根據Z525鉆床說明書，選擇（4）檢驗機床扭矩及功率根據表2.20，當時，.。扭矩的修正系數均為1.0，故.。根據Z525鉆床使用說明書，當根據表2.23，當時，。根據Z525鉆床說明書，。由于，故選擇切削用量可用，即。3.計算基本工時5個孔，鉆Φ32孔系底孔Φ15mm參照前文鉆孔步驟選用鉆頭確定進給量：，取切削速度：查得根據機床說明書，選取，實際切削速度切削工時5個孔，工序Ⅵ：攻螺紋5-M141.5-H7按機床說明書，則實際速度為機動工時工序Ⅶ：擴鉆總15.85mm，擴Φ32mm孔系至Φ30mm1.擴鉆總成Φ15.85mm采用刀具：Φ15.85mm專用擴孔鉆根據《切削用量簡明手冊》表2.10，，材料為鑄鋼時，進給量，根據機床說明書，選擇：確定切削速度擴孔時切削速度計算公式查《切削用量簡明手冊》=11.1，，T=45.，故按機床說明書，選擇，實際切削速度：機動工時：2.擴鉆Φ30mm孔采用刀具：Φ30mm高速鋼麻花鉆頭進給量：查《切削用量簡明手冊》2.10，按機床選取主軸轉速：取，切削速度機動工時：（五個孔）工序Ⅷ.絞孔Φ16mm選用刀具：高速鋼Φ16mm鉸刀進給量：查《切削用量簡明手冊》表2.11，。本工序用一把鉸刀實現精度H8，故宜選用最小進給量，結合機床說明書，選擇切削速度：查表2.24，切削速度則主軸轉速為，按機床說明書，選擇，則實際速度為機動工時：（五個孔）工序Ⅷ.粗鏜Φ31.8mm孔系選擇機床：V-60A數控加工中心選用刀具：YT30鏜刀加工余量：雙邊余量，進給量：查《切削用量簡明手冊》表1.5.選擇切削速度：根據有關資料，粗鏜時切削速度40~60m/min，選擇中間量，則主軸轉速為：由于V-60A數控加工中心轉速為無級調速，故以上轉速可以作為加工時使用的轉速。切削工時：加工五個孔時工序Ⅸ.精鏜Φ32mm孔選擇機床：V-60A數控加工中心選用刀具：YT30鏜刀加工余量：雙邊余量，進給量：查《切削用量簡明手冊》表1.5.選擇切削速度：根據有關資料，精鏜時切削速度20~35m/min，選擇中間量，則主軸轉速為：。切削工時：加工五個孔時第三章夾具設計3.1.問題的提出為了提高生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。在零件工藝設計中，有多處需要用到專用夾具。總成上有兩組分別位于輪邊減速器殼與行星架上的Φ32mm孔系以及Φ16mm孔系，這兩組孔系的位置度要求很高，如何保證其精度是總成在加工過程中的重點和難點。經過和指導老師賀小濤老師討論，決定設計總成上鉆擴孔的夾具。本夾具將用于V-60A數控加工中心。刀具為多把高速鋼麻花鉆，分別完成擴，絞加工。由于使用的是數控加工中心，在保證質量的前提下，如何提高效率，保證經濟性，也是夾具設計需要考慮的一個方面。3.2.夾具的設計3.2.1.夾具類型的選擇主要考慮選用普通鉆床、銑床上用專用夾具還是用于數控加工中心的數控夾具。這兩者之間的區別是：普通鉆床、銑床上用專用夾具，除工件準確定位外，需要分度機構滿足孔系加工。另外，需要鉆套引導刀具，這會產生對刀誤差，影響加工精度。而數控機床上夾具只需準確定位工件，刀具位置只需準確編程即可；專用夾具一旦產品改變即報廢，適應能力差。因此，綜合考慮采用數控夾具。本次設計的夾具夾具將用于V-60A數控加工中心。刀具為多把高速鋼麻花鉆，分別完成擴，絞加工。由于使用的是數控加工中心，在保證質量的前提下，如何提高效率，保證經濟性，也是夾具設計需要考慮的一個方面3.2.2.本夾具用于鉆床上鉆Φ32mm孔系以及Φ16mm孔系。此處可用輪邊減速器殼的Φ311H7內孔定位。前文工藝設計中，在擴Φ30mm孔系的過程中，已經將其中一孔加工至Φ30H8，粗糙度保證3.2，作為夾具定位使用，故此處可用一定位銷，用Φ30H8孔定位，將輪邊減速器殼和行星架連接在一起，同時行星架底部可用一托盤托住，托盤又用一個擰緊螺栓脫住，擰緊螺栓連接在底座上，通過擰緊螺栓向上運動調整，使輪邊減速器殼和行星架的結合面無縫隙，保證整個總成的精度。然后通過輪邊減速器殼上鉤形壓板緊固。此夾具也可用于輪邊減速器殼的周邊孔的加工。3.2.31）底座底座內孔與擰緊螺栓配合的部位，為了便于磨損后修復，用一軸套與底座內孔連接，降低修復的難度，同時為了底座平面耐磨，做連接盤與底座連接，連接盤表面采用淬火處理，以提高夾具的使用壽命。2）托盤托盤為夾具中的重要部件，內孔加工為球面更有利于調整間隙。托盤上和行星架接合面有位置度要求。3）定位銷定位銷設計為削邊銷，便于調整，這種結構在夾具設計中普遍使用。4）擰緊螺栓擰緊螺栓的作用為使輪邊減速器殼與行星架配合面無縫隙，下部是M421.5螺紋，上部通過擰緊扳手擰緊。5）定位心軸定位心軸用于內孔定位，將輪邊減速器殼和行星架通過內孔組合在一起。6）球面墊圈在本夾具中，若托盤的精度不高，有可能出現過定位，影響零件的精度。設計一個球面墊圈，可以消除過定位。7）軸套若直接在底座上攻螺紋，螺紋磨損后無法修復，使得底座報廢。在底座內孔中鑲一軸套，可以在磨損后只需更換軸套，底座可以重復使用，提高了經濟效益。8）連接盤設計一個連接盤的作用也是為了磨損后更換，使底座可以重復使用。9）構型壓板壓板用于將總成固定在底座上。這種設計只需一個螺栓實現緊固和松開，便于拆卸。夾具的總裝圖及各零件圖見附錄。3.2.4.1.加工精度分析由于一批零部件在夾具上定位時，各個工件所占據的位置不完全一樣，加工后，各工體的加工尺寸必然大小不一，形成誤差?，F對Φ32H7QUOTE孔進行誤差分析。用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統中影響工件精度的因素很多，與夾具有關的因素如圖3-1所示：圖3-1工件在夾具中加工時的各項誤差1)定位誤差：由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。2)對刀誤差：由刀具與對刀元件產生的誤差3)安裝誤差：由夾具在機床上安裝時引起的誤差4)制造誤差：夾具上的定位元件、對刀元件與安裝基準三者之間因制造不準確造成的誤差5)加工方法誤差：由機床運動精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統的受力變形和熱變形等因素造成的誤差因此，為了保證工件規定的加工精度，必須采取各種措施來限制和減少上述各種誤差，并將總誤差控制在本工序加工要求的尺寸公差δK之內。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是：現分別對各項誤差進行計算：1）定位誤差因定位基準與設計基準重合，故=02）對刀誤差數控加工中心上，在加工前，一般手動通過計算機控制刀具對刀，此項誤差較小且屬于隨機誤差難以計算，故忽略不計3）安裝誤差由于夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=04）制造誤差式中：，則：mm5）加工方法誤差因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據經驗為它留出工件公差的1/3，故：6）尺寸公差δK根據《極限配合與測量技術基礎》表2-8，取m（中等級）即：孔的尺寸偏差為，故計算得從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。2.計算Φ32H7孔中心線與mm中心線的最大平行度誤差本夾具中，設計工件以圓柱孔在間隙配合的圓柱芯軸上定位，屬于任意邊接觸B：在本夾具中，基準重合，故B=0y：y=定位芯軸與Φmm的最大間隙為0.2+0.063=0.263mm，與Φmm的最大間隙為0.174+0.051=0.226mm，故：y=0.263mm，即平行度誤差為0.263，轉角誤差為

第四章刀具設計4.1.刀具設計基本條件。在零件加工的各個環節，都要用到刀具，由于加工位置不同，條件不同，刀具的種類、參數、結構，均需分別設計在本文的設計過程中，經過于老師協商后，決定設計粗車內孔mmmm的硬質合金可轉位內孔車刀，參考書籍為《刀具設計手冊》（袁哲俊，劉華明主編，機械工業出版社，本章下文無說明均為此書）已知條件：材料為鑄鋼。內徑134mm，長度28mm加工要求：粗車內孔，表面粗糙度為，單邊余量為3.5mm。切削用量：使用機床：C620-1臥式車床，電動機功率為7.5kW.4.2.設計計算步驟4.2.1.刀片材料的選擇由原始條件給定：被加工工件材料為為鑄鋼310-570（正火），連續切削，完成粗車一道工序，查書第二章，按照硬質合金的選用原則，選取刀片材料為YT154.2.2.車刀合理幾何參數的選擇參照表3-9,表3-10,表3-11,表3-12，選取如下切削角度。4.2.3.刀片固定型式的選擇參照《設計手冊》表3-189，表3-190，在加工內表面時，適用度最高的是杠桿式，故此處選擇杠桿式裝夾結構。根據表3-188，刀片的夾緊方式選擇P型。因此，參照表3-187，刀片的固定型式選取M型。4.2.4.可轉位刀片形狀及規格的選擇：刀片形狀選擇，參照本章本節3.3.1所述，及表3-54，表3-191，選用正方形刀片，代號為S。刀片法后角參照表3-192。本車刀用于加工內孔，故選擇刀片法后角為，代號為N。刀片的內切圓直徑d(或刀片的邊長L)，根據已選定的，和，將，，代入公式：則所選的刀片邊長，所以刀片厚度參照表3-194，選取刀片厚度S=4.76mm刀尖圓弧半徑根據已選定，查表3-16，選取刀尖圓弧半徑4.2.5.刀片精度的選擇因選用的刀片為正方形刀片，所以參照表3-199，選取刀片精度為U級。4.2.6.可轉位刀片斷屑槽型的選擇根據表3-196，選用A型斷屑槽，這種槽型主用用于切削用量變化不大的外圓，端面車削，其左刀片也用于內孔鏜刀。故在此處，用作內孔車刀。4.2.7.可轉位刀片型號的確定經過前六項的選擇，參照表3-54，表3-118。確定可轉位刀片的型號為：SNUM120408-A3.，刀片前角4.2.8.可轉位車刀刀桿槽的幾何角度計算已知參數：刀片法后角，刀片刃傾角。車刀的獨立角度：。參照表3-203，刀桿槽的各幾何角度計算如下：刀桿槽主偏角：刀桿槽刃傾角：刀桿槽前角：則，取檢驗車刀后角：則與預選值非常接近，合理。刀桿槽刀尖角：則刀桿槽副偏角：檢驗車刀副偏角：由于所選用的課轉位刀片是環形斷屑槽，所以有檢驗車刀副后角：