《基于Solidworks的蜗轮箱体加工工艺及夹具设计》16000字（论文）

基于Solidworks的蜗轮箱体加工工艺及夹具设计摘要本论文大体阐述了关于蜗轮箱体零件的机械加工工艺以及其中两道工序的专用夹具的设计过程。首先，关于零件的三维造型，我通过选择用Solidworks软件来进行绘制零件图定型。其次对于零件加工工艺的分析，我首先观察零件图中的技术要求，再根据其技术要求以及在生活中此零件的实际作用来进行选择。对于此零件毛坯的铸造方式，要合理根据此零件的生产性质来决定。关于整体零件毛坯的尺寸，我通过以下两个步骤来确定。一:合理选择并确定毛坯的机械加工余量。二：通过步骤一选择的机械余量以及结合相关书籍资料来合理确定出其尺寸公差。最后结合步骤一、二，来对其毛坯整体尺寸的计算与确定。在确定了毛坯制造方式以及其整体尺寸后，我开始通过对零件的定位基准的选择来最终确定好零件每个表面的详细加工方案，并拟定好其工艺路线。最后详细的阐述并计算其中的两道工序的切削余量和基本工时等详细相关的数据，然后通过计算得这两道工序的不可或缺的数据来进行工艺规程文件的编制。其中，在两套专用夹具的设计过程中，定位方案的确定首先要根据加工表面的具体技术要求来选择合理的定位基准。在确定了定位方案后，再开始对定位元件的设计，其中在定位元件的设计中，要首先注意的是尽量要选择使用标准件从而来减少元件的生产麻烦。最后对所确定的定位方案来开始进行定位误差的计算和校核。当校核合理时，我开始进行夹紧装置的一个设计，同时设计完成后，为了保证夹紧方案的合理，也需要对夹紧力以及切削力的校核。当以上都校核合理时，最后进行夹具体以及其对刀和导向元件的设计选择。当一切都设计完成时，要对所设计的专用夹具的操作方法来进行一个简要的说明。关键词：专用夹具定位加工工艺夹紧目录TOC\o"1-3"\h\u4056前言 8118961.零件的分析 996461.1零件的作用 9165711.2零件的工艺性分析 9163112.工艺规程设计 1171122.1确定毛坯的制造形式 11246312.2确定机械加工余量和毛坯尺寸和公差 1176712.3定位基准的选择 14175952.3.1精基准的选择 14278582.3.2粗基准的选择 14107732.4制定工艺路线 15290952.4.1零件表面加工方法的选择 15320172.4.3制定工艺路线 15214732.5确定切削用量以及基本工时 22179152.5.1工序四钻6×∅10切削用量以及基本时间的确定 2299812.5.2工序五粗镗孔∅52、半精镗、精镗孔∅52 24197613.夹具设计 35290163.1工序钻孔夹具的设计 35105743.1.1确定夹具的定位方案 3566893.1.2定位元件的设计 35111903.1.3定位误差的计算 37583.1.4确定夹紧方案以及设计夹紧机构 3716813.1.5切削力与夹紧力的计算 38186433.1.6导向装置以及元件的设计和选择 3980453.1.7夹具体以及其他元件的设计 39112483.1.8夹具使用操作简要说明 40235853.2工序五粗镗孔∅52、半精镗、精镗孔∅52夹具设计 41302893.2.1工序要求 41255163.2.2确定夹具的定位方案 41295113.2.3定位元件的设计 41233303.2.4圆柱销与菱形销直径与公差的确定 42180433.2.5定位误差的分析与计算 4399573.2.6确定夹紧方案以及设计夹紧机构 43155453.2.7切削力以及夹紧力的计算 44150333.2.8夹具体以及其他元件装置的设计 4551733.2.9夹具体的使用操作简要说明 466010总结 4832749参考文献 491805附录1蜗轮箱体零件机械加工工艺过程卡片13011附录2蜗轮箱体零件工序4和工序5的机械加工工序卡片前言本次我的论文的课题的设计重点是关于制定蜗轮箱体零件的机械加工工艺规程以及对于工艺装备的设计。关于蜗轮箱体零件的机械加工工艺规程以及为其中两道工序所设计的对应的专用夹具的说明是此论文的核心阐述内容。在此设计过程中，我选择的设计思路是：通过多次阅读零件图来熟悉零件的技术要求，接着通过利用SolidWorks软件来绘制出零件的三维模型以便于对零件的具体结构熟悉。借助着查阅加工余量手册等相关专业的书籍，来确定毛坯的加工形式以及各道工序的加工余量。关于确定零件的表面加工方法，我通过理解零件的技术要求以及相关资料来进行确定。最后，通过上述的方法来计算出各种详细数据来完成机械加工工艺规程的制定。关于专用夹具的设计，专用夹具手册帮助我解决了不少麻烦。在此设计过程中，遇到不能解决的难题，我便首先自己思考、查阅资料，若自己无法解决，我便选择询问导师来进行解决。通过查阅相关资料以及询问机械方面的专业人士，结合实际案列来反复推敲，从而解决我自己所遇到的难题。当然，由于我的设计水平不足，使我的设计仍然存在着大量漏洞，在此，我恳请各位指导老师给与关于我的不足之处的修改意见，感谢！零件的分析1.1零件的作用蜗轮箱体零件主要应用于蜗轮减速箱内，起到支撑的作用，蜗轮减速箱内的蜗轮、蜗杆最终是通过轴承来安装在箱体壁上的，由箱体来承载受力。1.2零件的工艺性分析蜗轮箱体零件，其二维图见图1−1，其三维零件图见图1−2图1−1蜗轮箱体零件图图1−2蜗轮箱体三维零件图从蜗轮箱体零件的图纸和技术要求来看，蜗轮箱体共有两组加工表面，他们之间相互存在着一定的位置要求。现根据我的个人看法分述如下：以∅520+0.03的孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：∅350+0.025，保证与∅520+0.03以底面为定位表面的加工表面。这一组加工表面包括：左右两端面、∅76端面；∅520+0.03mm孔对于上述两种加工基准表面来说，综合分析之下并结合我所查阅的相关文献，我觉得应当首先加工以∅52孔为基准的工艺内容，再去加工以底面为基准的工艺内容。此外我通过查阅相关资料以及询问导师有关面和孔的精度以及机床加工过程中所能达到的位置精度，我发现上述技术要求和加工要求是完全可以达到的，此外零件的工艺结构性也是可行合理的。由蜗轮箱体零件的图纸可工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式由零件图和技术要求可知，零件材料选择灰铸铁，HT200。由于考虑到工件在使用过程中经常承受交变载荷，因此我选择采用铸件来使金属纤维尽量不被切断同时保证工件的工作可靠性。由于零件年产量要求为6000件，已经达到了大批量生产水平，而且零件的轮廓尺寸并不算太大，于是我查阅《机械加工工艺手册第2版》表3.1-20决定采用砂型铸造机器造型的方法来铸造毛坯。此外，为了消除残余应力，铸造后应当安排人工时效处理。这对提高生产率，保证加工质量也有利。其中将蜗轮箱体零件图上标注为不需要加工的零件尺寸设置为自由公差度，可以通过铸造来直接取得。通过查阅《机械制造技术基础课程设计指导书》中的表主要加工表面基本尺寸加工余量等级MA机械加工余量尺寸公差数值备注∅76端面136F2.53.2单侧加工∅52∅52F2.52.8孔降一级，单侧加工底面148F3.02.5降一级，单侧加工∅35∅35F2.52.6孔降一级，单侧加工∅35端面39F2.52.6孔降一级，降一级，单侧加工2.2确定机械加工余量和毛坯尺寸和公差通过参考《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第一节，我决定灰铸铁金属型铸造的公差以及机械加工余量按GB/T6414-1999铸件，至此，尺寸公差与机械加工余量确定。求最大的轮廓尺寸通过观察蜗轮箱体零件图，便可计算出轮廓尺寸，长150mm，宽148mm，高180mm，故此零件的最大轮廓尺寸为180mm。选取公差等级CT由查阅《实用机械制造工艺设计手册》表2−3可知，对于大批量生产零件，该铸件的公差等级CT范围为8−10级，取10，即CT为100级。求铸件尺寸公差通过已确定的加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，查阅《机械制造技术基础课程设计指南》表5−3查得，公差带相对于基本尺寸对称分布。求机械加工余量等级由《机械制造技术基础课程设计指南》表5-5，铸造方式为砂型铸造机器造型的方法来铸造，铸件材料为灰铸铁，由此可得机械加工余量等级范围为D−F级，因此选用F级。求机械加工余量（RMA）对于所有的加工表面都取同一个数值，通过查阅机械制造技术基础课程设计指南》表5−4，结合蜗轮箱体零件的最大轮廓尺寸为180mm，机械加工余量等级为F级，因此可得出蜗轮箱体零件的RMA数值为2mm。求毛坯的基本尺寸如下图中，A面和B面都属于双侧加工，通过参考《机械制造技术基础课程设计指南》第五章中的第一节的式5−2R=F+2RMA+CT/2（2-1）式中R——毛坯尺寸，单位为mm；F——基本尺寸，单位为mm；RMA——机械加工余量，单位为mm；CT——公差等级即R=136+2×2+3.6/2=141.8mm。C面为单侧加工，参考《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第一节的式5-3R=F+RMA+CT/2（2-2）即R=108+2+3.6/2=111.8mm。其他表面的毛坯尺寸原则上只需要将查表所得的余量值加到零件的各个尺寸上即可，但是为了避免材料的浪费以及节省加工时间，同时保证到按此余量加工后能达到零件图样要求的尺寸、位置公差度、表面粗糙度以及形状，我对毛坯加工余量做了一些适应于实际生产的调整，具体调整如下：∅76mm上圆面。表面粗糙度为Ra25μm，直接铸件。∅76mm端面。表面粗糙度为Ra12.5μm，需要粗铣。查表可得，CT为10，加工余量为4mm。∅52内孔。表面粗糙度为Ra1.6μm，需要粗镗、半精镗和精镗。粗镗，∅36，单边余量为6.5mm。半精镗，∅49，单边余量为1mm。精镗，∅51mm。单边余量为0.5mm，故总的单边加工余量为8mm。底面表面粗糙度均为Ra12.5μm。需要粗车。查表可得，底面的加工余量为4mm。∅35mm的内孔。表面粗糙度为Ra0.8μm。需要钻、扩、铰。查表可得其单边余量为5mm。∅35mm端面。表面粗糙度为Ra3.2μm。需要粗车、半精车。查表可得其单边余量为4mm。最后可得毛坯尺寸如下表主要加工表面零件尺寸单边加工余量毛坯尺寸允许偏差∅76端面1364140±1.6∅52∅528∅36±1.4底面1484152±1.6∅35∅355∅25±1.2∅56端面1484152±1.6由上表所得数据可会知出蜗轮箱体零件毛坯图如图1−3所示，圆角半径为R2mm，热处理方式为铸造后安排人工时效处理。图1-3蜗轮箱体零件毛坯图2.3定位基准的选择定位基准总的来说分为粗基准与精基准，通常来说我们先确定好精基准，其次再开始确定粗基准。2.3.1精基准的选择精基准的选择主要考虑到基准重合这一重要的原则。对于我所研究的蜗轮箱体零件来说，为了达到基准统一重合，我优先选择∅120mm内孔二等中心线作2.3.2粗基准的选择按照相关零件的粗基准的选择原则，即当零件有不需要加工的表面时，首先应当以不需要加工的表面作为粗基准；若一零件同时有多个不需要加工的表面时，则应该选择以与加工表面要求的相对位置精度比较高的不加工的表面来作为粗基准。通过从零件的分析来看，此零件以不加工的∅120mm的外圆面来作为2.4制定工艺路线2.4.1零件表面加工方法的选择首先本零件的材料为灰铸铁HT200，它的主要加工表面包含如下内孔、端面、外圆面和螺纹孔等。其加工方法的选择如下。下端面。本零件的下端面由于未标注公差尺寸，根据GB1800−79规定其公差等级按IT11，表面粗糙度都为Ra12.5μm∅120mm孔。未标注尺寸公差，其公差等级按IT11，表面粗糙度没有给定，经粗镗、半精镗。∅35mm孔。未标注尺寸公差，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra0.8μm，需要钻、扩、铰。∅56mm外圆阶梯面。其表面粗糙度为3.2μm，需要粗车、半精车、精车。∅76孔上下端面。未标注尺寸公差，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra25μm，直接铸造。∅52mm内孔。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra1.6μm∅24mm孔端面凸台。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度无要求，铸造即可。M6的内螺纹孔。无特殊要求，钻、攻丝即可。3×M6的内螺纹孔。下沉8mm，钻、攻丝即可。6×M10的内螺纹孔。无特殊要求，钻、攻丝即可。6×∅10mm孔，无特殊要求，使用麻花钻钻即可。2.4.3制定工艺路线在制定工艺路线时，首先应当需要保证待加工的零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度的技术要求。由于零件需要进行大批量的成产，因此应尽量选择通用机床配合的专用夹具，并同时要保证工序集中来提高加工的生产效率，除此以外，加工的经济效应也是不可忽视的重要一点。现初步拟定机械加工工艺路线如下：工艺路线方案一：工序一：铸造成型工序二：热处理，对毛坯进行时效处理，使其硬度达到HBS187−220工序三：粗车底面工序四：粗镗孔∅120，粗镗孔∅52工序五：粗铣两端面，粗铣∅工序六：热处理工序七：半精镗孔∅52工序八：粗车∅56外圆面，半精车。工序九：粗车∅76外上端面工序十：精镗∅52内孔工序十一：钻、扩、铰∅35的内孔工序十二：粗铣∅24端面工序十三：攻螺纹M10工序十四：攻∅120孔端面螺纹6-M6工序十五：攻∅56端面螺纹6-M6工序十六：钻孔工序十七：去毛刺、清洗工序十八：入库工艺路线方案二：工序一：铸造成型工序二：热处理，对毛坯进行人工时效处理工序三：粗铣底面工序四：钻底面6-∅10孔工序五：粗镗、半精镗、精镗孔∅52工序六：粗铣∅76端面工序七：粗车、半精车、精车∅56端面工序八：钻6−M6孔工序九：钻3-M6孔工序十：钻M6攻螺纹工序十一：钻M10孔攻螺纹工序十二：钻、扩、铰∅35内孔工序十三：去毛刺、清洗工序十四:终检、入库以上两个方案的主要特点在于：方案一是先加工∅120mm以及∅52的孔，然后再开始加工端面，但是方案二则与其完全相反，是首先粗加工端面，然后再进行镗孔。经过对比，方案一的弊端就在于违背了先加工面后加工孔的原则，虽然其加工的工序可以保证零件的左右端面以及下端面与孔的中心线的位置精度，但是在毛坯上钻孔，容易使镗刀引偏，从而导致不必要的损失。但是方案二中选择了先粗加工左右端面然后再进行钻孔，就可以避免了上述情况，而且还方便于保证零件的精度要求。鉴于上述比较，我决定选择方案二，其中详细的2.5确定切削用量以及基本工时切削用量包括了切削速度v、进给量f还有被吃刀量ap下面按照指导老师要求分别就工序钻6×∅10和工序车∅52孔两道工序来进行详细的说明。2.5.1工序四钻6×∅10切削用量以及基本时间的确定设备我选用Z3025摇臂钻床。刀具我选择使用莫氏圆锥号为1号的高速钢右旋锥柄麻花钻（GB/T1438.1-2008）确定进给量f按照加工要求来确定进给量。钻头直径为d0=8.5mm，由于蜗轮箱体零件的材料为灰铸铁且硬度大于200HBW，硬度为210HBW，查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第3版）表3-20可得，进给量f的取值范围为0.05~1.6mm/r。综上所述，经查表，可选取f=0.1mm/r。通过查阅Z3025摇臂钻床的可用进给量，发现f计算背吃刀量aap=10−0确定基本时间T由蜗轮箱体零件图可知孔深l=12mm，查《切削用量简明手册》表15−74，计算刀具切入长度ll1Tj可得出l1=4mm，对于钻孔的切出长度选取l2=4mm，则（4）确定切削速度v通过查阅《机械制造工艺学》（第二版）表5−52可得出切削速度v的计算公式为v=cvdkv式中，通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5-52，由于蜗轮箱体零件采用的材料为灰铸铁，麻花钻材料为高速钢且进给量f=0.1mm/r＜0.3mm/r所以可确定cv=8.1，zv=0.25，yv=0.55，m=0.125，x=0。再通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5-53，可得：根据所选择的莫氏圆锥号为1号的高速钢右旋锥柄麻花钻（GB/T1438.1-2008）的耐用度T=45min，得修正系数kTv=1.0，根据所选材料灰铸铁硬度为210HBW，可得修正系数kMv=0.88，钻孔时工件经过退火热处理，得修正系数kSv=0.9,；刀具莫氏圆锥号为1号的高速钢右旋锥柄麻花钻（GB/T1438.1−2008）材料为高速钢kvv=8.1查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5-54可得Z3025钻床的标准主钻速为n=630r/min。检验机床功率通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5−5可得出转矩T以及切削功率PmT=CTdPm=Tv30其中式中，CT=0.206，zT=2.0，yT=0.8，kT=kMTkxTkVBT，另外查k因此由式（2-7）可得出钻孔时的转矩T为T=0.206×由式（2-8）可得出切削功率PmP通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）标5-14可得，Z3025摇臂钻床的主轴最大的转矩为Tm=196.2N∙m，同时Z3025主电动机功率PE=2.2kW，由于T=1.56N·m＜T2.5.2工序五粗镗孔∅52、半精镗、精镗孔∅52本道工序包含了粗镗、半精镗和精镗∅52孔上端面。蜗轮箱体零件所用材料为HT200灰铸铁，其硬度为210HBW，其抗拉强度σb=200Mpa计算工步1粗镗∅52孔的切削用量。选用YG6硬质合金刀具，首先我根据《机械制造工艺及设备手册》表5-1选用前角γ0=10°，后角α0=6°，接着根据《机械制造工艺及设备手册》表5-3选用副偏角κr'=10°，再根据背吃刀量a第一次进刀ap1=3.5mm；第二次进刀a进给量f根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-91，可得车刀尺寸位20×20mm，进给量为3.5和3，其中进给量的可选范围在0.25~0.35和0.12~0.25之间，为了保证两次进刀的统一，选取进给量f=0.25mm/r。通过查阅关于CA6140卧式车床的进给量表，发现选取的进给量f=0.25mm/r完全符合，因此确定进给f=0.25mm/r。计算切削速度根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-62，切削速度的计算公式为:vc=Ckv=k根据表5-62可查得：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。通过查阅表5-64，YG6硬质合金刀具材料为硬质合金，蜗轮箱体零件材料为铸铁，其耐用指数m=0.2,,耐用度T=60min，κr＞0°，所以可得kTv=1，同时蜗轮箱体零件材料为灰铸铁，硬度为210HBW，所以kM将上述的修正系数带入式（2-10），计算得k又因为是内表面加工，所以要用外圆的车削速度乘以系数0.9。由式（2-9）计算第一次的进刀车削速度𝑣为：v第二次进刀车削速度𝑣为：v确定机床的主轴转速第一次进刀：n第二次进刀n由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-131可得CA6140车床主轴转速可选相近的有560r/min和710r/min。但是如果n1=710r/min。则速度的损失过大，故因此选用n1=560r/min，则实际切削速度为：vv（5）检验机床功率因为在其余参数都相同的情况下，第二次的进刀的切削速度大于第一次的进刀速度，所以切削力也大于第一次的切削力，因此只需要校核第二次进刀的功率，如若满足那么第一次进刀也自然满足。由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-58得出切削力公式：Fc=CkFc=根据表5-58可得：CFc=900，xFckMF=HBS由于蜗轮箱体零件材料为灰铸铁，YG6硬质合金刀具的材料为硬质合金，由表5-60可知nF=0.4k由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-61可得kκrk将CFc=90，xFcF切削时CA6140车床所消耗的功率：P由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-131可知CA6140车床电机功率为7.5KW＞1.49KW，完全满足需求，所以所切削的用量合理，即最后确定切削用量：ap1=3.5mm，a粗镗孔所需要的工时通过查阅《机械制造技术基础课程设计指导书》表5−133可得机动时间的计算公式：Tj=l+式中，𝑙——切削加工长度（mm）；l1——刀具切入长度（mml2——刀具切出长度（mm）=l3𝑖——进给次数，𝑖=1由表得式：l1由于第一次进刀可得：apll2选用4mm，由于是大批生产零件，l3=0mm。将l1T第二次进刀：由ap=3mmll2选用4mm，由于是大批生产零件，l3=0mm。将l1=1T所以工步1总的所用工时为：T计算工步2半精镗∅52选用YG6硬质合金刀具，根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-1选用前角γ0=10°，后角α0=6°，根据表5-2选用主偏角κr=60°，根据表5-3选用副偏角κr'=10°，根据表5-4选用刃倾角λs=0°。根据表5-14选用刀杆尺寸为20X20mm。根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-7，所选车刀尺寸及半精加工工步，YG6刀具为硬质合金，选用刀尖圆弧半径范围为：0.4确定背吃刀量a由于ap进给量f根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-53可得：由于表面粗糙度为Ra1.6，副偏角κr'=10°，刀尖半径rε=0.8mm，进给量f可选范围为0.15~0.25mm之间，因为是半精镗内孔加工，进给量取较小值，故选取进给量f=0.计算切削速度根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-62可得切削速度的计算公式为：vckv根据表：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。查《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-64，YG6刀具为硬质合金，工件材料为铸铁，耐用指数m=0.2，耐用度T=60min，κr>0°，所以kTv=1，工件硬度为210HBW，所以kMv=1将上述查表所得的各修正系数带入式(2-17)，计算得：k由于是内表面加工，故要用外圆的车削速度乘以系数0.9。由式(2-16)计算切削速度𝑣为：v确定机床的主轴转速n由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-131可得CA6140车床主轴转速可选相近的有500（r/min）和560（r/min），如选n1=500r/min则会出现速度损失v(5)检验机床功率通过《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-58可得切削力的计算公式为：FckF根据表5-58可得：CFc=900，xFc=1，ykMF由于蜗轮箱体零件的材料为灰铸铁，其刀具材料为硬质合金，由表可知nF=0.4k由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-61可得kκrF=0.94k将CFc=900，xFc=1，F切削时所消耗的功率P由表5-131可知CA6140电机功率为7.5kW，完全满足要求，所以所切削用量合理，所以最后确定切削用量：ap=1计算半精镗工时通过查阅《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-133所得机动时间计算公式：Tj式中，𝑙——切削加工长度（mm）；l1——刀具切入长度（mml2——刀具切出长度（mm）=l3𝑖——进给次数。由表可得：l1将ap=1mm，κr=60°，tanκll2选用4mm，由于是大批生产零件，l3=0mm。将l1=6T计算工步3精镗∅52mm选用YG6X硬质合金刀具，根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-1选用前角γ0=10°，后角α0=6°，根据表5-2选用主偏角κr=60°，根据表5-3选用副偏角κr'=10°，根据表5-4选用刃倾角λs=0°。根据表5-14选用刀杆尺寸为20X20mm。根据表5-7，所选车刀尺寸及半精加工工步，刀具为硬质合金，选用刀尖圆弧半径范围为：0.4~0.8mm，此处选用计算背吃刀量aap=0.5mm进给量f根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-53可得表面粗糙度为Ra1.6，副偏角κr'=10°，刀尖半径rε=0.8mm，进给量f可选范围为0.15~计算切削速度v根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-62可得切削速度的计算公式为：vckv根据表：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。查《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-64，YG6刀具为硬质合金，工件材料为铸铁，耐用指数m=0.2，耐用度T=60min，κr>0°，所以kTv=1，工件硬度为210HBW，所以kMv=1，零件毛坯无外皮，所以ksv将上述各系数带入式(2-24)，计算得：k由于是内表面加工，故要用外圆的车削速度乘以系数0.9。由式(2-23)计算切削速度𝑣为:v确定机床的主轴转速n由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-131可得CA6140车床主轴转速可选相近的有710（r/min）和900（r/min），如选n1=710r/min则实际的切削速度为：v检验机床功率由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-58得切削力公式：FckF根据表5-58可得：CFc=900，xFc=1，ykMF由于蜗轮箱体零件的材料为灰铸铁，其刀具材料为硬质合金，由表可知nF=0.4，工件硬度为210HBW，带入式k由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-61可得kκrF=0.94k将CFc=900，xFc=1，yFF切削时所消耗的功率P由《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-131可知CA6140电机功率为7.5kW，完全满足要求，所以所切削用量合理，所以最后确定切削用量：ap=计算精镗工时通过查阅《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-133所得机动时间计算公式：Tj式中，𝑙——切削加工长度（mm）；l1——刀具切入长度（mml2——刀具切出长度（mm）=l3𝑖——进给次数。由表可得：l1=a将ap=0.5mm，κrll2选用4mm，由于是大批生产零件，l3=0mm。将l1=4T3.夹具设计由于蜗轮箱体零件年产量要求为6000件进行大批量的生产，所以需要我对部分加工工序来进行专用夹具的设计。在指导老师的要求下，我针对工序和工序分别设计一套钻孔专用夹具和一套镗孔的专用夹具。3.1工序钻孔夹具的设计该钻夹具是依据工序设计用于Z3025摇臂钻床钻6×∅103.1.1确定夹具的定位方案钻6×∅10孔采用完全定位的方法。通过定位心轴∅52mm轴段来与工件上3.1.2定位元件的设计由上述的定位方案可知，仍然采用心轴如下图，支撑板如下图以及档销如下图等零件来实现蜗轮箱体零件在夹具上的完全定位。由于心轴与零件进行上母线接触，其对中性良好，可以保证上排∅10孔与下排∅定位心轴档销支撑板3.1.3定位误差的计算由蜗轮箱体零件图可知，本道工序要求6个∅10孔分布在底面上，且孔与孔之间存在着位置关系，且6个∅10未标注公差尺寸同时也没用特殊的加工要起，通过查阅《机械制造工艺学》取其加工精度为IT11，同时查阅《机械制造工艺学》中的标准公差数值表，可知IT11级的公差值为0.25mm。通过分析该工序，发现工序基准以及定位基准都是10，并且重合，所以无基准不重合误差，因此Δjb（基准不重合误差）为0；此外采用的是宽12mm的小平面定位，通过参考期刊《机械工程师》（1999年第二期）可知当通过平面定位时，Δjw（定位基准位移误差Δdw=Δ因此由式（3-1）可得定位误差Δdw3.1.4确定夹紧方案以及设计夹紧机构本道工序中夹具的夹紧方案是采用了开口垫圈、心轴以及螺母组成的快速螺旋夹紧机构。具体夹紧机构如下图所示。定位心轴零件开口垫圈螺母定位心轴零件开口垫圈螺母3.1.5切削力与夹紧力的计算本钻孔夹具主要为了钻6个∅10孔，我选取d=8.5，L=150mm，由于在实际生产中，钻削时钻头所承受的轴向力为钻削时的主要切削力。通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5−55可知，档钻孔时钻头所受的轴向力F与其转矩T公式如下：F=CFdT=CTd式中：F——轴向力（N）；d0f——进给量（mm/r）；kF——加工条件改变时，切削力的修正系数，kT——转矩（N∙m）；kF——加工条件改变时，转矩的修正系数，k通过查阅《机械制造工艺学课程设计指导书》（第二版）表5-55可知，其中CF=420，CT=0.206，d0=8.5mm，zF=1.0，zT=2.0，f=0.1mm/r，yF=0.8，ykk所以当钻孔时由式（3−2）和式（3−3）可得出轴向力以及转矩分别为：F=420×T=0.206×加工孔时，由于夹紧力和钻削力（轴向力）的方向相同，因此通常不需要进行夹紧力的计算，通过查阅《机床夹具设计手册》表1-2-13查得，M36的六角螺母所能提供的最大夹紧力为9780N，远远大于所求出的钻削力F=718.57N，因此不论考虑是虑倾覆力还是平移，都可以满足要求，因此本夹具夹紧方案以及结3.1.6导向装置以及元件的设计和选择本套钻夹具主要是钻6个∅10的孔，它们都分布在底面上。由于没有其他特别的技术要求并且只需要进行一次钻孔加工就可以完成。因此，为了蜗轮箱体工件二等更换拆装方便，所以我采用了可拆卸的钻模板，方便工件的拆装。导向装置我选用了可换钻套（JB/T8045.2-1999），根据钻头直径选择了钻套直径d=10mm，公差带为F7。详细结构图见下图3.1.7夹具体以及其他元件的设计通过结合实际生活中的生产情况并查阅《机床夹具设计手册》表3-2-23，本套钻夹具的夹具体毛坯仍然选用铸造结构同时材料仍然选用灰铸铁HT200.根据《机床夹具设计手册》表3-2-24和表3-1-25以及其他图册资料,参考与之相似的钻夹具结构，按照导师指导以及经验类比来确定尺寸，具体夹具体结构设计的3.1.8夹具使用操作简要说明该钻夹具结构简单，操作方便。在安装工件时，首先拧开固定钻模板的螺丝，拆下钻模板接着拿掉开口垫圈，将工件通过定位心轴放在支撑板上，然后再转动工件使其与档销相接触，这样便可以使工件完全定位，接着再通过开口垫圈以及螺母夹紧工件。然后再将钻模板通过螺丝固定在夹具体上，当工件在夹具上定位夹紧完毕后，将麻花钻移动到钻套上方，通过钻套来达到加工表面，然后启动机器，开始钻孔。如需再次安装工件只需要重复以上操作，开始加工即可。其三维图片以及爆炸视图如下三维图片爆炸视图3.2工序五粗镗孔∅52、半精镗、精镗孔∅52夹具设计该车夹具是根据工序5设计用于CA6140车床上加工蜗轮箱体零件∅523.2.1工序要求由工件零件图可知，∅523.2.2确定夹具的定位方案由蜗轮箱体零件图可知，底面是孔∅52mm的设计基准，根据基准重合原则，我选择底面为定位基准，通过采用一面两销定位、支撑板来限制6个自由度，使工件完全定位。详情见下图3.2.3定位元件的设计根据上述方案，镗∅52mm孔采用一面两销、V型块定位限制自由度。再到导师的建议下还选择用了钩型压板。具体元件见下图所示：3.2.4圆柱销与菱形销直径与公差的确定根据《机械制造工艺装备设计实用手册》表1.3.12查得圆柱销、菱形销计算公式。3.2.4.1、确定两销的中心距基本尺寸Lx，及公差δLx因为两销与两孔的中心距相同，即Lx=Lgx=126mm，其公差关系具体如下：δLx=1式中，δLg——两定位孔中心距公差因为两孔间距为1260+0.1mm，可知3.2.4.2确定圆柱销直径d1及公差通过查阅《互换性与测量技术基础》，可知圆柱销的直径的基本尺寸应该等于与之相配合的工件孔的最小极限尺寸，而工件孔的直径为φ10，通过查阅《互换性与技术测量基础》表2-13，圆柱销的公差带取h6，同时根据表2-4以及表2-7，求得圆柱销的直径也为φ10−0.0133.2.4.3确定菱形销边宽度b查表得b=4mm3.2.4.4确定菱形销与基准孔的最小配合间隙ΔΔ2式中,D2Δ1——圆柱销与基准孔配合间隙，已知基准孔的最小直径为φ10mm，因此根据式（3-5）求得最小的配合间隙为：Δ3.2.4.5求菱形销直径dd3.2.5定位误差的分析与计算因定位不准确而引起的误差称为定位误差。该工序以底面定位所需镗削的∅52mm孔，由于工序基准也为底面，因此其定位基准与工序基准相重合，所以没有基准不重合误差，因此Δjb=0。同时通过查阅期刊《机械工程师》（1999年第二期）可知当通过平面定位时，Δjw（定位基准位移误差）为0。由《机械制造工艺学》可知定位误差Δdw因此可得Δdw3.2.6确定夹紧方案以及设计夹紧机构由于零件是属于大批量加工，成本以及夹装效率都是在设计夹紧机构是应该所考虑到的，故在此采用了铰链压板以及V型块的夹紧方式，并根据工件的特点来进行专项设计。两根轴体通过过盈配合与夹具体连接在一起，二者通过压板来连接在一起，为了保证拆装方便，特意将压板一段挖槽，通过转动垫圈以及螺母固定。还采用了钩型压板来进行压紧。3.2.7切削力以及夹紧力的计算本道工序分为粗镗—半精镗—精镗三个工步完成，所用的刀具为YG6硬质合金刀。由“上文2.5.2工序五镗孔∅52mm的切削用量以及基本时间的确定”可知，在粗镗时镗削力为Fc=933.6N，在半精镗时镗削力为Fc=首先，在计算切削力时，需要考虑到安全系数，通过查阅简明机床夹具设计手册》式表3-1可知，安全系数公式为：K=K0K其中：K0为考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数，取1.5K1为加工性质系数，因为是粗加工，所以K2为刀具钝化程度系数，由于是粗镗铸铁，所以取1K3为切削特点系数，为连续K4K5K6为仅有力矩使工件回转时，工件与支撑面接触的情况，所以由式（3-6）可得K由于安全系数的计算结果小于2.5，因此我们取K=2.5由于实际所需要的具体的夹紧力的计算是很难计算出具体的数值的，一般只能够进行粗略的估算。因为本工件是以平面定位的，通过查阅《简明机床夹具设计手册》表3-6可得，夹紧力的近似计算公式为：Wk式中：Wk——实际F——轴向切削力（N）K——安全系数通过查阅《简明机床夹具设计手册》表5-58公式算得，进给力F=956N，则其所需的夹紧力根据式（3-7）为：Wk由《简明机床夹具设计手册》表3-18查得，M12的带肩六角螺母所能提供的最大夹紧力为5380N，其大于所需夹紧力Q=2390N，故本夹具设计可行。3.2.8夹具体以及其他元件装置的设计夹具体的设计根据《简明机床夹具设计手册可知》，本夹具属于开式结构，选用材料为灰铸铁HT200。毛坯选用铸造夹具体，其工艺性好，有较好的抗压强度、刚度和抗振性；生产周期较长，且须经时效处理，成本高，但考虑到该夹具体是用于大批量生产的专用夹具，有一定的复杂性，故铸造夹具体的缺点可以忽略不计。其尺寸可以按经验与需求设计。过渡盘选用《机械制造工艺及设备设计指导手册》表19-27中基本尺寸为106.38V形块此夹具中，V形块的作用起到了辅助压紧