1、 设 计 说 明 书全套图纸，加 153893706题目：倒档齿轮加工工艺及插键槽（6 正负 0.015）工装夹具设计班 级： 姓 名： 指导教师： 前言我们在大学期间学完专业所有课程后所要进行的一个重要环节，这是我们对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。是利用所学知识解决实际问题能力的具体体现。此次设计既是对我们的一次锻炼，也是一次挑战。在设计过程中，通过搜集和整理相关资料、查阅大量的手册、国家标准和相关技术政策，不仅使我们增长了见识，也开阔了视野。毕业设计的课程也是一次综合性的理论联系实际的训练过程，是我们从学校走向工作岗位的
2、一个过度环节。我希望能够通过这次毕业设计，对将来要从事的工作进行一次适应性训练，希望在设计中能够锻炼自己独立工作和综合分析的能力，为今后工作打下一个坚实的基础，树立一个良好的开端，这个阶段也将在我的大学生活中留下深刻的印象。就我而言，希望通过这次课程设计，对自己今后从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础由于能力所限，设计中尚有许多不足之处，希望各位教师给予批评指教，敬请尊敬的院领导和专业教师提出宝贵意见和建议！目录一、零件图的分析1.1 零件的功用1.2 图纸的完整性和正确性1.3 零件的技术要求分析1.4 零件的结构工艺性分析
3、二、毛坯的选择2.1 确定毛坯种类及制造方法2.2 毛坯的形状及加工总余量三、定位基准的选择3.1 精基准的选择3.2 粗基准的选择四、工艺路线的拟定4.1 表面加工方法的选择4.2 确定加工工艺路线（要求两套工艺方案）4.3 工艺方案的技术经济分析五、确定工序加工余量、工序尺寸及公差5.1 选择工序加工余量5.2 计算工序尺寸及公差六、确定切削用量及工时定额七、设计体会与收获八、参考文献书目一、 零件图的分析1. 1 零件的功用用来传递的运动和动力，改变转向传递扭矩从而使汽车实现反向行使1.2 图纸的完整性和正确性本零件各表面的加工并不困难。齿轮零件图样由两个剖视图组成，视图正确、完整，尺寸
4、、公差及技术要求齐全。零件内、外轮廓描述清楚完整，零件图的粗实线、细实线、点化线的线型均符合于国家标准；有利于加工时的数据分析和计算，零件材料为 45 钢。1.3 零件的技术要求分析零件图的尺寸比较多，但尺寸的标注多而不乱。图纸当中有对齿面粗糙度和孔面粗糙度的要求为 3.2，齿部热处理 45-52HRC，齿圈径向跳动公差为 0.08mm，还有一些技术要求倒角为 C2.5、未标注为 1*450，零件表面光洁、精度等级 8GK。1.4 零件的结构工艺性分析1.4.1 零件结构本产品是一个双联齿轮零件，该零件是由两个不同的齿廓组成，一个为 m=4,z=17 的齿廓一个为 m=5,z=19 的齿廓，由
5、 40mm 的圆柱的连接在一起。零件有 20mm 的孔和宽6mm 的键槽。1.4.2 结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的方便性、可行性和经济性，即零件的结构应方便加工时工件的装夹、对刀、测量，结构越简单,工艺性越好。结构形式应尽量简化。可以提高切削效率等。根据零件的外形尺寸 105100mm，所以选择 110*105 的毛坯。钻孔结构相对简单，选择合适的转速和进给速率，就可以将此结构作出为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出 45的倒角。零件表面硬度的分析硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。
6、调质 45-52HRC，该钢具有较高的硬度和耐磨性，淬火时变形较小。具有良好的冲载能力，使用时进行热处理。、毛坯的选择2.1 确定毛坯种类及制造方法输出轴为传动零件，要求有一定的强度，该零件的材料为 45 钢，轮廓尺寸不大，形状并不复杂，又属于大批生产，故毛坯可采用模锻成型。这对于提高生产效率、保证加工质量也是有利的。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。2.2 毛坯的形状及加工总余量毛坯的形状毛坯的总余量主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸76 外圆 76 6 82105 外圆 105 5 11040 40 40100 长 100 5 10515 厚 15 3 18、 定位基准的选择基面的选择是
7、工艺规程的设计中重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则就会使加工工艺规程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，是生产无法进行。3.1 精基准的选择本零件是带孔的双联齿轮，孔是其设计基准和测量基准。为避免因基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。即选 孔及一端面为精基准。027.3.2 粗基准的选择由于本零件的表面都需要加工，而孔作为精基准应先加工，因此应先加工出一外圆及一个端面为粗基准。、 工艺路线的拟定4.1 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、键槽，材料为 45 钢。参考机械制造工艺设计简明手册 ，加工方法
8、选择如下：（1） 齿圈外圆面：为标注公差尺寸，根据 GB1800-97 规定其公差等级为 IT14，表面粗糙度为 ，需粗车、半精车（表 1.4-6）mRa2.3（2）40mm 外圆面：为标注公差尺寸，根据 GB1800-97 规定其公差等级为 IT14，表面粗糙度为 ，需粗车、半精车（表 1.4-a.6）（3） mm 内孔：公差等级为 IT7，表面粗糙度 ，根027. mRa2.3据表 1.4-7，加工方法选用钻、粗铰、精铰。（4）端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度、表面粗糙度未作要求，只需粗车即可。（5）齿面：齿轮模数分别为 4、5，齿数分别为 17、19，精度都为 8GK 螺旋圆锥齿
9、轮刀盘铣齿即可（表 1.4-16、表 1.4-17） 。（6）键槽：槽宽和槽深的公差等级分别为 IT9 和 IT12，需粗插、精插（表 1.4-17）4.2 确定加工工艺路线（要求两套工艺方案）工艺路线的拟订，为了保证达到零件的几何形状、尺寸精度、置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。齿轮的加工工艺路线一般是先进行尺坯的加工，然后在进行齿面的加工。齿坯加工包括个圆柱表面及端面的加工，按
10、照先加工基准面及先粗后精的原则，齿坯加工可按下述工艺路线进行：工艺路线方案一：工序 10:毛坯进行正火热处理工序 20：粗车各外圆及各端面工序 30：钻孔 20mm工序 40：粗铰 20mm工序 50：调质工序 60：精铰 20mm工序 70：半精车外圆 及各端面m10576m40工序 80：铣齿轮工序 90：粗插键槽工序 100: 精插键槽工序 110: 高频淬火工序 120：修正工序 130：终检工艺路线方案二：工序 10:毛坯进行正火热处理工序 20:铣平面工序 30：钻孔工序 40 粗铰工序 50：粗车各外圆工序 60：调质工序 70：半精车外圆 及各端面m10576m40工序 80：
11、精铰 20mm工序 90：粗插键槽工序 100：精插键槽工序 110: 铣齿轮工序 120: 高频淬火工序 130：修正工序 140：终检工艺路线的比较分析：第二条工艺路线不同于第一条工艺路线是把平面铣出来，并将孔与外圆柱面的加工进行了互换，其它的先后顺序均没有变化。零件的基准有所变化，第一条工艺路线，直接车出端面，有利于保证精度减小误差，节省拆装时间；再者先加工孔，确定了精基准，符合基准重合原则，有利于提高其他部分的加工精度。第二条工艺路线，增加了铣平面，要换床，拆装过程中会产生误差，先加工外圆柱面再加工孔，改变了精基准，以外圆柱面为精基准，违反了基准重合原则。从保证精度的前提下，我们选择了
12、第一条工艺路线进行生产。4.3 工艺方案的技术经济分析齿圈外圆面及 40mm 外圆和两端面都未标注公差尺寸，根据GB1800-97 规定其公差等级为 IT14，表面粗糙度为 ，粗车、半mRa2.3精车（表 1.4-6）即能达到要求，20mm 孔为公差等级为 IT 工方法选用钻、粗铰、精铰（表 1.4-7）即能达到要求；和键槽槽宽和槽深的公差等级分别为 IT9 和 IT10，需粗插、精插（表 1.4-17）即能达到要求，两齿部齿面精度都为 8GK 螺旋圆锥齿轮刀盘铣齿即可（表1.4-16、表 1.4-17） 。从经济性分析不需要过精的加工即可， 、 确定工序加工余量、工序尺寸及公差5.1 选择工
13、序加工余量工序加工余量（直径）工序尺寸 IT 公差粗车 76mm 端面 2mm 103mm 11+0.220粗车 76m 2.9mm 77.1mm 13+0.460粗车 40mm 4mm 41mm 13+0.390粗车 76mm 齿厚15mm2mm 16mm 11+0.110粗车 105mm 端面 2mm 101mm 11+0.220粗车 105mm3.9mm106.1mm 13+0.540粗车 105mm 齿厚15mm2mm 16mm 11+0.110钻孔 20mm 18mm 18mm 130-0.33粗铰 20mm1.94mm 19.94mm 100-0.084精铰 20mm0.06mm
14、20mm 8+0.0270半精车外圆 76mm端面0.5mm 100.5mm 9+0.0870半精车外圆 76mm 1.1mm 76mm 10 0-0.12半精车外圆 40mm 1mm 40mm 10 0-0.1半精车 76mm 齿厚 15mm0.5mm 15mm 9+0.0430半精车外圆 0.5mm 100mm 9 +0.0870105mm 端面半精车外圆105mm1.1mm 105mm 100-0.14半精车 105mm 齿厚 15mm0.5mm 15mm 9+0.0430粗插键槽 5.6*2.4 5.6*2.4精插键槽0.4*0.4 6*2.85.2 计算工序尺寸及公差粗车 76 端面
15、：L=105-2=103IT 为 11 公差为 2.0粗车 76mm ：=80-3.9=77.1 IT 为 13 公差为 46.0粗车 40mm 外圆：=45-4=41IT 为 13 公差为 39.粗车 76 齿厚 15：L=18-2=16IT 为 11 公差为 1.0粗车 105 齿厚：L=18-2=16IT 为 11 公差为 .0粗车 105 端面：L=103-2=101IT 为 11 公差为 2.粗车 105：=110-3.9=106.1IT 为 13 公差为 54.0钻孔 20：=0+18=18IT 为 13 公差为 03.粗铰 20：=18+1.94=19.94IT 为 10 公差为
16、 084.精铰 20：=19.94+0.06=20IT 为 8 公差为 27.0半精车外圆 76 端面：L=101-0.5=100.5IT 为 9 公差为 087.半精车外圆 76：=77.1-1.1=76IT 为 10 公差为 012.半精车外圆 40：=41-1=40IT 为 10 公差 为 .0半精车 76 齿厚 15：L=15.5-0.5=15IT 为 9 公差为 43.半精车 105 齿厚：L=15.5-0.5=15IT 为 9 公差为 043.半精车外圆 105 端面：L=100.5-0.5=100IT 为 9 公差为 087.半精车外圆 105：=106.1-1.1=105IT
17、为 10 公差为 14.0粗插键槽精插键槽（3） 确定切削用量及基本工时工序 1：车端面，钻顶尖孔。加工条件：45 钢正火，模锻。加工要求：粗车直径 65mm 端面及钻中心孔。机床：C620-1 卧式车床。刀具：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 16*25mm2，K r=90，r o=15， ao=12， r=0.5mm。计算切削用量：粗车端面：已知毛胚长度方向的加工余量为 4mm，考虑到锻模拔模斜度，则长度方向的加工余量 Zmax=7.5mm。分两次加工，a p=3mm。进给量 f 根据切削手册查得当刀杆尺寸 16*25mm2，且工件直径为 65mm 时：f=0.5-0.7mm/r，则选取 f=
18、0.5mm/r。计算切削速度 根据切削手册查得切削速度公式为：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv （1） 其中：C v=242，X v=0.15，y v=0.35，m=0.2。修正系数 Kv为：Kv=KmvKsvKkrvKkvKBv （2） Vc=(242*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97)/(600.2*30.15*0.50.35)=108.6(m/min)确定机床主轴转速：Ns=1000Vc/3.14*dw （3）将数值代入，机床主轴转速为 532r/min。取与 532r/min 相近的机床转速为600m/min。切削工时，根据工艺手册查表可得：Tm=(l+l1+l2+l
19、3)/nwf （4）代入数值可得：T m=0.45(min)。工序 2：粗车加工。粗车直径为 65mm 的轴段，切削深度 单边余量为 1.25mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.5mm/r。计算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入数值可得，V c=118(m/min)确定主轴转速 ns=1000*118/3.14*65=578(r/min)按机床选取 n=600r/min所以实际的切削速度为 132m/min。检验机床功率 主切削力 Fc根据切削手册所示公式计算Fc=CFapxffyfVcnfKfc （5）CF=2795，x Fc=1.0,yFc=
20、0.75,nFc=-0.15,Fc=2795*1.5*0.50.75*122-0.15*0.94*0.89Fc=1012.5(N)切削时消耗功率为：Pc=FcVc/6*104 （6）代入数值得：P c=2.06（kw）由切削手册得知 C620-1 主电机功率为 7.8kw，当主轴转速为 600r/min，主轴传递得最大功率为 5.5kw，所以机床功率足够，可以正常加工。校验机床进给系统强度 已知主切削力为 1012.5N，则径向切削力为：FP=CFp*apxffyfVcnfKFp （7）CFp=1940,xFp=0.9,yFp=0.6,nFp=-0.3,Fp=1940*1.50.9*0.50.
21、6*122-0.3*0.897*0.5=197(N)而轴向力为：Ff=CFf*afxf*fyf*Vcnf*KFf （8）CFf=2880,xFf=1.0,yFf=0.5,nFf=-0.4，代入数值为 Ff=480(N)。取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为 0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为：F=Ff+u(Fc+Fp)代入数值算得 F=600(N)。而机床纵向进给机构可以承受的最大纵向力为 3530N，故可以正常功能工作。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=86，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.3（min）车削直径为 72mm 的轴段的外圆切削深度单边余量为 1.
22、25mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.5mm/r。计算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入数值可得，V c=118(m/min)确定主轴转速： n=1000Vc/3.14dwn=(1000*118)/(3.14*72)=521(r/min) 按机床选取 n=600r/min 。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=60，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.21（min）粗车直径为 75mm 的轴段的外圆切削深度单边余量为 1.25mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.5mm/r。计算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入
23、数值可得，V c=118(m/min)确定主轴转速：n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min) 按机床选取 n=600r/min 。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=74，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.26（min）粗车直径为 80mm 的轴段的外圆切削深度单边余量为 1.25mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.5mm/r。计算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入数值可得，V c=118(m/min)确定主轴转速：n=(1000*118)/(3.14*80)=469.7(r/min) 按机床选取 n
24、=480r/min 。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=86，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.375（min）粗车直径为 75mm 的轴段的外圆切削深度单边余量为 1.25mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.5mm/r。计算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入数值可得，V c=118(m/min)确定主轴转速：n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min) 按机床选取 n=600r/min 。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=46，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.16（min）工序 3
25、：精车加工。精车直径为 65mm 的轴段，切削深度单边余量为 1mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。计算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入数值可得，V c=218(m/min)确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*65)=1068(r/min) 按机床选取 n=1000r/min 。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=86，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.45（min）精车直径为 72mm 的轴段的外圆切削深度单边余量为 1mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。计算切削速度：
26、Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)代入数值可得，V c=218(m/min)确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*72)=964(r/min) 按机床选取 n=1000r/min 。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=60，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.32（min）精车直径为 75mm 的轴段的外圆切削深度单边余量为 1mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。计算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入数值可得，V c=218(m/min)确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*75)=926(
27、r/min) 按机床选取 n=1000r/min 。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=74，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.39（min）精车直径为 80mm 的轴段的外圆切削深度单边余量为 1mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。计算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入数值可得，V c=218(m/min)确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*80)=868(r/min) 按机床选取 n=1000r/min 。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=86，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.45（min）精
28、车直径为 75mm 的轴段的外圆切削深度单边余量为 1mm，可以一次切除。进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。计算切削速度：Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv代入数值可得，V c=218(m/min)确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*75)=926(r/min) 按机床选取 n=1000r/min 。切削工时：T=(l+l1+l2)/nf其中 l=46，l 1=4，l 2=0，所以 t=0.25（min）工序 4：插削键槽。削轴外键槽选用高速钢键槽插刀，d=20mm ,z=2,参考数控机床与编程Vc=30m/min。机床转速：N s=1000*30/3.14*20
29、=477(r/min)。每分钟进给量：f m=0.08*2*480=76.8(mm/min)。机动时间：t m=9/76.8=0.21(min)。2.3 夹具的设计为了提高生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。这样，在产品固定且批量较大的生产中，可以较大的提高生产效率和加工精度。且批量生产中工件的加工精度能够趋于一致。2.3.1 问题的提出本夹具用来加工轴类零件外键槽。键槽与工件外圆表面有位置要求。加工本工序时，零件外圆柱面已经精车过，主要考虑如何保证键槽与工件外圆表面的位置精度要求。2.3.2 夹具的设计（1） 定位基准的选择由零件的工艺分析可知，轴外键槽与轴外圆表面有对称
30、度要求。零件外圆已经精车过，则应以零件外圆柱表面为定位基准。为了简化夹具的结构，方便操作，准备采用手动夹紧。（2） 确定定位元件工件以外圆柱面作为定位基准时，根据外圆柱面的完整程度，加工要求及安装方式，可以在 V 形块，定位套，半圆套及圆锥套中定位。本夹具是用来加工轴类零件的外键槽的，定位基准直径与长度均较大，且铣削加工是多刀多刃断续切削，切削用量和切削力都较大，且切削力的方向变化不断，加工时极易产生振动。因此选用长 V 形块作为定位元件，其定位支撑面积大，定位可靠。V 形块定位的优点：对中性好，可以使工件的定位基准轴线对中在 V 形块两斜面的对称面上，不会发生偏移而且安装方便；应用范围广泛，
31、不论定位基准是否经过加工，不论是否完整，都可以采用 V 形块定位。V 形块上两斜面间的夹角一般选用 60，90，和 120。随着 V 形块的夹角的增大，其定位误差减小，但夹角过大时，又会引起工件定位不稳定，综合两方面考虑选择 90的 V 形块。本夹具中采用的定位元件如图 1 所示，V 形块与工件接触的平面其表面粗糙度要求较高，工件定位误差较小，且夹具的使用寿命更长，定位更为可靠 5。（3）确定夹紧机构及夹紧元件夹紧机构常用的有斜楔，螺旋，偏心等夹紧机构，它们都是根据斜面加紧原理来实现夹紧工作的。但是本工序采用数控铣床加工，考虑到切削力的方向变化不断，加工时极易产生振动等因素。不采用偏心夹紧机构
32、，而采用螺旋压板组合夹紧机构。图 1 V 形块主视图本夹具采用的夹紧机构。其制造简单，夹紧行程大扩力比大，自锁性能好，适合于手动夹紧。运用双头螺杆压板系统可以沿横向移动而只起压紧作用。（4）切削力及夹紧力的计算F=CFapxffzyfaeuf （10）Cf=650,ap=3mm，x F=1.0，f z=0.08，y F=0.72，a e=9mm，u f=0.86，d o=22mm，q F=0.86，wF=0，z=2所以 F=141.27(N)。实际切削力为：F=F*K1K2K3K （11）实际夹紧力为 F=291(N)选用压板 V 形块夹紧机构:F=(2*M*K)/(D*f)*（sin45）/
33、（1+sin45） （12）其中：安全系数 K=3，压板尺寸为 D=24，摩擦系数为 f=0.16，M=500。需要夹紧力为 F=531.25（N） 。可以安全工作。 f(3)f(Cv*Kv)f(Cv*Kv)（5）确定定位键铣床夹具底面应该设置两个定位键。通过定位键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面相对于铣床工作台的进给方向具有正确的位置关系。定位键的位置相距越远，定位精度越高。除了定位外，定位键还能承受部分切削转矩，增加夹具的稳定性。定位键有矩形和圆柱型两种，矩形更为常用。故此采用矩形定位键。矩形定位键有 A 型和 B 型。A 型比 B 型更为常用，且 B 型与铣床工作
34、台的 T 形槽配合，但较易磨损，故选用 A 型定位键 6。本夹具采用的定位键如图 2 所示。图 2 定位键（6）夹具体的设计夹具体上应该设置耳座，方便夹具体在工作台上的固定。本夹具体的尺寸较小，可以在两端各设置一个耳座。但若是夹具体尺寸较大，则应该在夹具体两边各摄制两个耳座，以固定夹具体。本夹具采用的耳座如图 3 所示。图 3 耳座夹具体用于连接，固定夹具上各定位与夹紧元件及装置，使其成为一个整体的基础件。本夹具采用的定位元件是 V 形块，为了避免零件装夹时发生干涉。故此，本夹具体上的槽的宽度设计应该大于 V 形块的设计尺寸，则工件可以正常装夹，这样的设计是正确合理的。本夹具的夹具体主视图如图
35、 4，左视图如图 5 所示。图 4 夹具体主视图图 5 夹具体左视图（7）定位误差分析工件以外圆柱面在 V 形块上定位时，若不考虑 V 形块的制造误差，则工件定位基准在V 形块的对称面上，因此工件中心线在水平方向上的位移为零。但在垂直方向上，因为工件外圆有制造误差，而产生基准位移。轴外圆直径为 80mm，其上偏差为 0mm，下偏差为-0.15mm 其值为：基准位移误差=0.053mm；工序基准选在上母线或是下母线时，工序基准与定位基准不重合，其误差值为：基准不重合误差=0.075mm；工序基准选在下母线时，工序尺寸为 H3，定位误差最小。其值为：定位误差=基准位移误差-基准不重合误差=0.02
36、2mm；已知键槽的深度为 9 上偏差为+0.2mm，下偏差为 0mm。定位误差值满足要求。2.4 夹具设计及操作的简要说明本夹具属于铣床夹具，直接安装在工作台上。工件以外圆柱面在 V 形块上定位，拧紧双头螺杆，使压板夹紧工件。采用螺旋压板夹紧机构，其结构简单，夹紧行程大扩力比大，自锁性能好，适合于手动夹紧。运用双头螺杆压板系统可以沿横向移动而只起压紧作用。操作方便快捷。采用 V 形块作为定位元件，对中性好，定位误差小，应用广泛。采用本夹具加工轴类零件的外键槽，对称度误差较小，可以适应实际生产加工。本设计结构合理，制造容易，定位可靠，对中精度高，操作方便，可以大大提高轴外键槽的对称度，同时还能提
37、高键槽其他方面的加工精度，具有较高的实用价值。需要指出的是，本设计从夹具的设计，制造，定位这些环节上讨论了提高键槽加工对称度的问题，实际上影响轴外键槽加工对称度的因素有很多。比如：（1）因为定位因素造成的键槽对称平面与轴的纵向对称面不重合，引起对称度误差。（2）因为受力不均衡，导致铣刀微量变形引起的对称度误差。（3）机床的精度与刚度不足引起的对称度误差。（4）工件的质量低，引起的对称度误差。（5）刀具的刃磨出现误差所引起的对称度误差。（6）运动副的间隙引起的对称度误差。上述原因都会对工件的加工精度造成影响，故使用本夹具时，必须考虑其他因素，对于相关的环节作以必要的改进，才能达到较高的加工精度。
38、3 键槽的传统加工工艺与传统加工方式3.1 加工键槽的传统工艺与传统工艺分析3.1.1 传统工艺运用传统工艺加工轴外键槽如图 6 所示：现将铣刀垂直进给移向工件，到一定深度后，将纵向进给切至键槽全长；再进行垂直进给，然后反向纵向进给，反复多次直至切刀要求深度。3.1.2 传统工艺分析运用传统工艺加工轴外键槽会带来两个弊端：其一垂直切削分力加大，引起刀具挠度和转角加大，这样就加剧键槽侧面倾斜，另外顺铣与逆铣时产生的不对称变形，这些都会给对称度带来不利影响。其二吃深较大，铣刀与工件接触弧长，切削沿前刀面滑动时间较长，因此前后刀面同时磨损，而后刀面磨损尤为严重，这样键槽宽度尺寸会受到影响，同时减少刀
39、具重磨次数。基于以上两点，此工艺对于加工轴外键槽的效果较差。3.2 轴外键槽的传统加工方式图 6 传统加工方式圆轴类外键槽通常使用键槽铣刀或立铣刀加工，如图 6 所示。用键槽铣刀铣削封闭式键槽时，一般用抱钳装夹工件或 v 型体装夹工件夹紧工件前必须校正夹具在工作台中的位置，然后利用螺栓与工作台 T 型槽连接。键槽长度进给量由工作台纵向进给手轮控制，深度进给由工作台升降进给手柄来控制，宽度由铣刀直径控制。其工作循环如图 6 所示；先将铣刀垂直进给移向工件，切削少量的深度，将工件纵向进给切至键槽的全长；再进行垂直进给，然后方向纵向进给，反复多次直至完成。用传统的工艺方法和普通铣床来加工精度要求不是
40、很高的键槽，应用较为广泛，随处可见。3.3 传统加工方式分析用传统的工艺方法和普通铣床来加工精度要求不是很高的轴外键槽，应用较为广泛。运用传统工艺加工轴外键槽，在精度要求较高，尺寸范围变化大的时候存在如下弊端：（1） 质量稳定性差夹具在工作台中的位置是引起键槽的对称平面与轴的纵向对称面不重合的重要因素，在加工中若工件长度的变化没有任何规律性，工作台上中央 T 型槽磨损量不均衡，必然会影响夹具定位的准确性，进而造成键槽定位的不准确，引起质量稳定性较低。（2） 生产效率低因为工件上对称度要求越高，就对机床的定位精度要求高，而且对工件在夹具上的定位精度要求也越高，因此调试难度就会加大。（3） 运动刚
41、性差普通铣床调节环节多，引起误差的几率高（如梯形丝杠与螺母之间的间隙调整；刀杆与主轴连接的间隙调整等） ，导致相对运动刚性差。此外，由作用于铣刀刀刃上的不均衡切削力导致铣刀的微量变形也会引起对称度误差。5 结束语键槽加工，对称度是关键问题。在普通机床上加工轴外键槽时，采用传统工艺，会引起刀具的微量变形，从而影响加工精度。在数控机床上加工外键槽时，采用“之”字形走到路线，可以改善刀具受力，从而提高了加工精度。在数控机床上加工，比普通机床效率高，质量稳定性好，也可以适应在较大的直径范围内加工轴外键槽，适应性与灵活性更强。生产加工完这一种（或这一批）零件后，需要更换为另一种（或另一批）零件时，只需要
42、更换新的零件加工程序。所以数控机床是产品更新换代频繁时代的首选柔性设备。在大批大量的加工生产中采用专用夹具装夹工件，缩短了辅助时间，提高了生产效率，使批量生产中的精度趋于一致。本夹具的设计，结构合理，制造容易，定位可靠，对中精度高，操作方便，可以大大提高轴外键槽的对称度，同时还能提高键槽其他方面的加工精度，具有较高的实用价值。我的毕业设计题目是数控加工键槽的工装设计。在毕业设计过程中，将所学的夹具设计，工艺知识，以及数控知识相结合，掌握一定的设计方法和技巧。了解了轴外键槽加工中的一些相关问题。熟悉相关的绘图软件，提高了夹具设计水平。通过该课题的设计，进一步强化了我的专业知识，比较全面的将大部分
43、的知识点融会贯通，是对所学知识的一次全面的复习；在设计中遇到的问题教材中不一定有，只有通过查资料，请教老师解决，增加了经验。同时该课题的设计是参加工作前的一次实战演习，熟悉夹具设计的基本过程，了解夹具设计的一些常见的问题，为以后工作打下一定的基础。通过这次毕业设计，将对我在夹具设计方面的应用和发展情景的认识有着重要的作用，对我的专业知识的升化和以后从事夹具设计有着重要的意义。致谢本文是在指导老师的悉心指导下完成的。指导老师具有严谨的治学态度，丰富的实践经验，在治学及做人方面使我受益匪浅。衷心感谢帮助过我的每一位老师和同学。参考文献1杨书子，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，20042
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