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目 錄
摘 要 I
Abstract II
1 概述發(fā)展 1
1.1 機床夾具簡介 1
1.1.1 1
1.1.2機床夾具的組成 1
1.1.3 夾具設計的步驟和基本要求 1
2 計算生產綱領、確定生產類型 7
2.1 生產綱領 7
2.2 生產類型 7
3 零件分析 9
3.1 零件的結構分析 9
3.1.1 零件圖分析 9
3.1.2 結構工藝性分析 9
3.2 零件的技術要求分析 9
3.2.1 加工表面的尺寸精度和形狀精度 9
3.2.2 主要加工表面之間的相互位置精度 10
行星架主要加工表面為： 10
3.2.3 加工表面的粗糙度 10
4工藝規(guī)程設計 11
4.1 定位基準的選擇 11
4.2 制定加工工藝路線 12
4.2.1 各表面加工方法選擇 12
4.2.2 加工工藝路線方案 12
4.2.3 確定加工工藝路線 12
4.3 選擇加工設備及工藝裝備 13
4.4 加工工序設計、工序尺寸計算 13
4.5 選擇切削用量、確定時間定額 14
5 機床專用夾具設計 22
5.1 專用夾具的提出 22
5.2夾具總體方案設計 22
5.3 夾具設計 23
5.3.1 定位元件設計 23
5.3.2 夾緊元件設計 23
5.3.3 夾具體設計 25
5.4 定位元件定位誤差分析和計算 26
5.5 夾緊機構設計和夾緊力計算 26
5.5.1確定驅動機構 26
5.5.2 夾緊力計算 26
5.6 繪制裝配圖 28
總 結 30
參考文獻 31
摘 要
本課題主要是設計行星架的加工工藝及其專用夾具的設計，在設計中先設計行星架的加工工藝，再根據加工工藝來選取夾具的設計的方案和夾具的設計；而設計的重點是夾具設計。由于工件為類似回轉類零件，一般情況先車端面、外圓，然后以外圓來定位，本套設計銑開檔的夾具設計，選用基準面A、軸和B型固定式定位銷，來實現(xiàn)工件的定位，對刀裝置由對刀塊和塞尺組成。借助對刀裝置可以迅速而準確地確定夾具與刀具間的相對位置，夾緊則是由軸，六角螺母和快換墊圈等組成。
關鍵詞：行星架、切削用量、誤差。
Abstract
This topic is mainly design of planet frame processing technology and its special fixture design, in the first design in the design of planet frame processing technology, and selection of jig design scheme according to the processing technology and fixture design; The design is the focus of fixture design. Due to artifacts for similar rotary parts, usually first surfacing, cylindrical, and then to locate the outside circle, this set of design milling open file of fixture design, selection of datum, shaft and B type stationary positioning pin, to realize the workpiece positioning, the knife device is composed of the knife block and feeler. With the help of the knife device can quickly and accurately determine the jig and the relative position between the cutting tool, clamping is by axis, hex nut and quick change gasket etc.
Key words:Planet carrier, cutting dosage, error.
I
1 概述發(fā)展
1.1 機床夾具簡介
1.1.1機床夾具的主要功能
機床夾具已成為機械加工時的重要裝備，同時是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術也正朝著高精、高效、模塊、組合、通用 、經濟方向發(fā)展。機床夾具的主要功能是使工件定位夾緊，使工件相對于刀具及機床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達到工序所規(guī)定的技術要求，工件定位后，經夾緊裝置施力于工件，將其固定夾牢，使其在加工過程中不致因切削力、重力、離心力等外力作用而發(fā)生位置改變。為了適應不同行業(yè)的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。
安裝方法有找正法和用專用夾具，找正法用于單件、小批生產中，而專用夾具用于生產批量較大或特殊需要時。
1.1.2機床夾具的組成
1）定位支承元件 確定工件在夾具中的正確位置并支承工件。
2）夾緊裝置 將工件夾緊不發(fā)生移動。
3）對刀或導向元件 保證刀具與工件加工表面的正確位置。
4）夾具體 將夾具的所有組成部分組成一體，并保證它們之間的相對位置關系。
1.1.3 夾具設計的步驟和基本要求
一、夾具設計的基本要求
夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質量、工人的勞動強度、生產率和加工成本。因此對設計的夾具，提出以下幾點基本要求。
1）能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術要求。若工件達不到加工技術要求，成為廢品，則夾具設計是失敗的，該夾具不能用與生產。
2）操作簡單，便于工件安裝，減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間，降低輔助工時，保證高的生產效率。
3）具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分攤在工件上的加工成本。
為保證上述基本要求，夾具的生產過程應按下面程序進行：夾具生產任務書—夾具的結構設計—使用、制造部門會簽——夾具制造——夾具驗收——生產使用。
夾具生產任務書是由工藝人員在編制工藝規(guī)程時，根據生產需要而提出的。任務書中包含內容有設計理由、使用車間、使用設備，該夾具所使用工件工序的工序圖并在工序圖上要標明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基準、夾緊點。這是設計夾具的依據，也是驗收制造夾具的依據。夾具結構設計是設計人根據夾具設計任務書的加工要求，提出幾種可行方案、分析比較、進行誤差計算，以確定出合理方案，進行設計。夾具結構設計完成后，要會同使用部門、制造部門就夾具的結構合理性、結構工藝性和經濟性進行審核、會簽、交付制造。制成的夾具要同設計人員。工藝人員、使用部門、制造部門共同進行驗證。當確認夾具可保證工件該工序加工要求，能保證生產率、操作方便、安全，就可交付生產車間使用。
二、夾具的設計步驟
當接到夾具設計任務書后，按下面6個步驟，逐步設計。
1）明確設計任務，收集研究設計的原始資料。原始資料包括如下內容。
A：加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設計夾具應有的工序圖，并了解該工序所使用的設備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余量、切削用量、加工要求、生產節(jié)拍等參數(shù)。
B：了解零件的生產類型，就是決定夾具采用簡單結構或復雜結構的依據。若屬大批量生產，則力求夾具結構完善、生產率高 或是單件小批量生產或急于應付生產，則夾具結構應簡單，以便迅速制造交付使用。
C：收集該夾具所用機床的資料，主要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾具要安裝在工作臺上，要收集工作如大小，工作如T形槽及槽距，以及機床的技術參數(shù)。
D：收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術條件等。
E：收集國內外同類型夾具資料，吸收其中先進而又能結合本廠情況的合理部分。
F：了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平，有無壓縮空氣壓值等。
G：收集有關夾具部件的標準（包括國標、部標、企標、廠標），典型夾具結構圖冊等。
2）確定夾具結構方案，繪制結構草圖，其主要內容如下。
A：根據工件加工尺寸、要求和開關，確定工件的定位方式，選擇或設計定位元件，計算定位誤差。
B：確定刀具的引導方式及引導元件（指鉆夾具、鏜夾具）。
C：確定工件夾緊方式 ，選擇或設計夾緊機構，計算夾緊力。
D：確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結構型式。
E：確定和設計其他結構，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。
在確定夾具結構的各組成部分時，可提出幾種不同方案，分別畫出草圖，進行分析比較，從中選擇出合理方案。
3）繪制夾具總圖。應注意以下幾點。
A：繪制夾具總圖，盡量按1：1繪制，以保證直觀性。
B：主視圖盡量符合操作者的正面位置。
C：工件輪廓用雙點畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。
D：繪圖順序為：工件——定位元件——引導元件——夾緊裝置——其他裝置——夾具體。
4）標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術條件。夾具總圖結構繪制完成后，需標注五類尺寸和四類技術條件。
5）編寫零件明細表。明細表應包括零件序號、名稱、代號（指標準件代號或通用件代號 ）、數(shù)量、材料、熱處理、質量等。
6）繪制總圖中非標準件的零件圖。
三、夾具總圖上尺寸、公差與配合和技術條件的標注
在夾具設計中，對于初設計者，在夾具總圖上如何標注尺寸及技術條件，往往是難點之一，以下對此作簡要闡述。
1）夾具總圖上應標注的五類尺寸
A：夾具外形輪廓尺寸——指夾具在長、寬、高三個方向上的最大極限尺寸。若有可動部分，則指運動部件在空間達到的極限位置的尺寸。標注夾具外形尺寸的目的是避免夾具與機床或刀具在空間發(fā)生干涉。
B：工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸——主要指工件定位面與定位元件工作面的配合尺寸或各定位元件的位置尺寸，它們直接影響工件加工精度，是計算工件定位誤差的依據。
C：夾具與刀具的聯(lián)系尺寸——主要指對刀元件或引導元件與夾具定位元件之間的位置尺寸、引導元件之間的位置尺寸或引導與導向部分的配合尺寸。
D：夾具與機床的連接部分尺寸——這類尺寸主要指夾具與機床主軸或工作如必須固定連接的平俱。如車床夾具要安裝在車床主軸上，要標注與車床主軸的連接尺寸，銑床夾具要安裝在工作臺上，要標注與工作如T形槽相配的定位鍵尺寸。
E：夾具內容的配合尺寸——中心軸與夾具體孔的配合尺寸，鉆套與襯套、襯套與夾具體的配合尺寸，此類尺寸必須標注尺寸、配合性質及配合精度，否則夾具精度無法保證。
2） 夾具總圖上應標注的四類技術條件
夾具中的技術條件主要指夾具裝配好后，各表面之間的位置精度要求。
A：定位元件之間的相互位置要求——這是指組合定位時多個定位元件之間的相互位置要求或多件裝夾時相同定位元件之間的相互位置要求。如兩端頂尖頂軸兩端中心孔，要求兩頂尖軸線同軸度，兩V形塊對稱線的同軸度。
B：定位元件與連接元件或夾具體底面的相位置要求——夾具的連接元件或夾具體底面是夾具與機床的連接部分，它決定了夾具與機床的相對位置，也就是決定了定位元件相對機床，或刀具的位置，即決定了工件相對機床或刀具的位置。
C：引導元件與連接元件或夾具體底面的位置要求
D：引導元件與定位元件之間的相互位置要求
3）五類尺寸、四類技術條件的分類
五類尺寸、四類技術條件根據是否與工序加工要求相關而分為兩類，其精度值大小和取法不同。
A：與工件加工要求無直接關系的
① 尺寸公差與配合 這類尺寸公差與配合應按照元件在夾具中的功用和裝配要求，根據公差與配合國家標準或參閱有關資料來制定。
② 技術條件 與工件加工要求無直接關系的夾具上技術條件。
B： 與加工要求直接相關的 這類尺寸和技術條件與工件上相應尺寸和技術條件直接對應，直接根據工件相應尺寸公差和相互位置允差的（1/5～1/2）的值選取。一般工件允差小，取大系數(shù)，工件允差大，則取小系數(shù)。
制定這類夾具尺寸公差時，要注意下列問題。
① 應經工件的平均尺寸作為夾具相應尺寸的基本尺寸，極限偏差按對稱雙向標注。
② 應以工序尺寸（不一定是工件最終尺寸）作為夾具基本尺寸的設計依據。
4）夾具調刀尺寸的標注
當夾具設計完成，按要求標注尺寸后，對有些夾具如銑夾具，往往還要標注調刀尺寸（調刀尺寸一般是指夾具的調刀基準到對刀元件工作表面的位置尺寸），即刀具相對基準的尺寸，它與工件加工尺寸直接相關，也是夾具總圖上關鍵尺寸要求。
四、夾具體設計
夾具總體設計中最后完成的主要元件是夾具體。夾具體是夾具基礎件、組成夾具的各種元件、機構、裝置都要安裝在夾具體上。在加工過程中，它還要承受切削力、夾緊、慣性力及由此而產生的振動和沖擊。所以，夾具體是夾具中一個設計、制造勞動量大，耗費材料多，加工要求高的零部件。在夾具成本中所占比重較大，制造周期也長，設計時，應給以足夠的重視。
（1） 夾具體和毛坯結構
實際生產中所用夾具體常用的有三種結構。
A：鑄造結構
鑄造結構夾具體的優(yōu)點如下：
① 可鑄出復雜的結構形狀。
② 鑄件抗壓強度大、抗振性好，特別適用于加工時振動大、切削負荷大的場合。
③ 鑄件易于加工，價格低廉，成本低。但鑄件生產周期長，因存在鑄內應力，易引起變形，影響夾具精度的保持性，因此，夾具體必須進行時效處理。
B：焊接結構其優(yōu)點如下：
① 容易制造，周期短。
② 采用鋼板、型材，如結構合理，布置得當，可減小質量。由于上述兩優(yōu)點，特別適用于新產品試制或臨時急用的場合，以縮短生產周期。此外，一些結構簡單的小型夾具，如翻轉式鉆模、蓋板式鉆模、可缷式鉆模，采用焊接式結構十分有利，因為這些夾具要頻繁拆缷翻轉，力求結構輕巧耐磨。
但焊接結構夾具體在焊接過程中的熱變形和殘余應力對夾具精度會有不得影響，因此，焊完后要進行退火處理；另外，為提高剛性需加加強筋。
C：裝配結構
裝配夾具體是選用夾具專用標準毛坯或標準零件，根據使用要求組裝而成，可得到精確的外形和空間位置尺寸。標準毛坯和標準零件可組織專業(yè)化生產，這樣不但可以大大縮短夾具體的生產周期，還可降低生產成本。要使裝配夾具體在生產中得到廣泛使用，必須實行夾具零部件的標準化、系列化。
（2）對夾具體的基本要求
A：一定的形狀和尺寸
夾具的外形，取決于安裝在夾具上的各種元件、機構、裝置的形狀及它們之間的布置位置。設計時，只要將組成該夾具的所有元件、機構和裝置的結構尺寸都設計好并布置好它們在圖紙上的位置，就可以由此勾畫出夾具體的大致外形輪廓尺寸。因為是單件生產，一般不作復雜計算設計。通常參照類似的夾具結構，按經驗類比法估計確定。
確定夾具體尺寸時，可參考下面數(shù)據。
① 鑄造結構的夾具體，壁厚取8～25mm，過厚處挖空。
② 焊接結構用鋼板取6～10mm，剛度不夠時加筋板。
③ 夾具體上不加工表面與工件表面之間應有一定間隙，以保證工件與夾具體之間不發(fā)生干涉。間隙大小按以下規(guī)定選取：
a:夾具體、工件都是毛面，間隙取8～15mm.
b:夾具體是毛面，工件是光面，間隙取4～10mm.
B：足夠的強度和剛度
目的是減小在加工過程中因受切削力、夾緊力等而發(fā)生變形或振動。當剛度不夠時，可增設加強筋或用框形結構。若用加強筋，其壁厚取0.7～0.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。
C：良好的結構工藝性
以便于制造、裝配、并減少加工工時。如夾具體上大平面上要局部加工，可鑄出3～5mm凸臺；各加工表面，最好在同一平面內或在同一回轉表面上，以便于加工；盡量減少加工表面面積。另外，對于切削量大的工件所使用夾具，要注意應能方便排屑，以免影響安裝精度；對于大而重的夾具體，要考慮起吊裝置，如吊環(huán)螺釘或起重螺栓。
2 計算生產綱領、確定生產類型
2.1 生產綱領
生產綱領：企業(yè)在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃。年生產綱領是包括備品和廢品在內的某產品的年產量。零件的生產綱領按下式計算。
N=Qn(1+a+)
式中： N——零件的生產綱領（件/年）
Q——機器產品的年產量（臺/年）
n——每臺產品中該零件的數(shù)量（件/臺）
a——備品百分率
——廢品百分率
2.2 生產類型
根據生產綱領的大小，可分為三種不同的生產類型：
1.單件生產：少量地制造不同結構和尺寸的產品，且很少重復。如新產品試制，專用設備和修配件的制造等。
2.成批生產：產品數(shù)量較大，一年中分批地制造相同的產品，生產呈周期性重復。而小批生產接近于單件生產，大批生產接近于大量生產。
3.大量生產：當一種零件或產品數(shù)量很大，而在大多數(shù)工作地點經常是重復性地進行相同的工序。
生產類型的判別要根據零件的生產數(shù)量（生產綱領）及其自身特點，具體情況見表1-1。
表1-1： 生產類型與生產綱領的關系
生產類型
重型
（零件質量大于2000kg）
中型
（零件質量為100-2000kg）
輕型
（零件質量小于100kg）
單件生產
小于等于5
小于等于20
小于等于100
小批生產
5-100
20-200
100-500
中批生產
100-300
200-500
500-5000
大批生產
300-1000
500-5000
5000-50000
大量生產
大于1000
大于5000
大于50000
依設計題目知：Q=3000臺/年，n=2件/臺；結合生產實際，備品率α和廢品率β分別取為10%和1%。帶入公式得該零件的生產綱領
N=3000×2×（1+10%）×（1+1%）=6666件/年
零件是輕型零件，根據表1-1可知生產類型為大批生產。
3 零件分析
3.1 零件的結構分析
3.1.1 零件圖分析
題目所給定的零件是行星架， 行星架是行星齒輪傳動裝置的主要構件之一，行星輪軸或者軸承就裝在行星架上。
3.1.2 結構工藝性分析
零件的結構的工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性與經濟性。零件結構工藝性審查如下所述：
1、 避免設置傾斜的加工面，以便減少裝夾次數(shù)。
2、 改為通孔或擴大中間孔可減少裝夾次數(shù)，保證孔的同軸度。
3、 被加工表面設置在同一平面，可一次走刀加工，縮短調整時間。
4、 避免內表面、內凹面的加工，利于提高效率，保證精度。
5、 加工螺紋時應留有退刀槽，或具有螺紋尾扣，以方便退刀。
6、 將支承面改為臺階式，將加工面鑄出凸臺、保留精加工面的必要長度，以減少加工面，提高效率，保證精度。
7、 避免在斜面上鉆孔，避免鉆頭單刃切削，防止刀具損壞和孔中心偏斜。
8、 避免深孔加工，改善排屑和冷卻條件。
9、 刀具應易于加工切削部位，避免采用接長鉆頭等非標準刀具。
3.2 零件的技術要求分析
3.2.1 加工表面的尺寸精度和形狀精度
加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數(shù)的符合程度。
形狀精度是限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差。如圓度、圓柱度、平面度、直線度。
1、 行星架Φ260h13外圓，尺寸精度Φ260
2、 行星架Φ135外圓，尺寸精度Φ135
3、 行星架基準面A，尺寸精度24
4、 行星架開檔，尺寸精度51.2
3.2.2 主要加工表面之間的相互位置精度
行星架主要加工表面為：Φ260h13右端面（即基準面A）、開檔51.2、24和Φ135，其中行星架開檔，尺寸51.2與基準A平行度公差0.04。
3.2.3 加工表面的粗糙度
表面粗糙度(surface roughness)是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度?。其兩波峰或兩波谷之間的距離（波距）很?。ㄔ?mm以下），它屬于微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小，則表面越光滑。
表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工過程中刀具與零件表面間的摩擦、切屑分離時表面層金屬的塑性變形以及工藝系統(tǒng)中的高頻振動等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕跡的深淺、疏密、形狀和紋理都有差別。
表面粗糙度與機械零件的配合性質、耐磨性、疲勞強度、接觸剛度、振動和噪聲等有密切關系，對機械產品的使用壽命和可靠性有重要影響。一般標注采用Ra。
1、 行星架Φ260h13右端面,表面粗糙度Ra6.3
2、 行星架基準面A，表面粗糙度Ra6.3
3、 行星架內齒輪，表面粗糙度Ra3.2
4、 行星架Φ217端面，表面粗糙度Ra12.5
5、 行星架Φ135外圓，表面粗糙度Ra6.3
6、 行星架Φ102端面，表面粗糙度Ra6.3
4工藝規(guī)程設計
4.1 定位基準的選擇
基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基準選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，否則加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成大批零件報廢，使生產無法正常進行。
1 、粗基準的選擇
① 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。
② 如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面作精基準。
③ 如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗基準。
④ 選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。
⑤ 粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產生較大的位置誤差。
重點考慮到既要保證在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，又要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以選行星架Φ102端面及外圓作為定位粗基準。
2、 精基準的選擇
選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求的實現(xiàn)以及裝夾準確、可靠、方便。
①用設計基準作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以免產生基準不重合誤差。
②當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，以免生產基準轉換誤差。
③當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。
④為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。
⑤有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。
根據該法蘭盤零件的技術要求和裝配要求,對于精基準而言，主要考慮到基準重合的問題，當設計基準與工藝基準不重合時，應該進行尺寸換算，本題目以基準面A及Φ64孔、Φ40為定位精基準，滿足要求。
4.2 制定加工工藝路線
4.2.1 各表面加工方法選擇
1、 行星架Φ260h13左端面，采用銑削加工，表面粗糙度Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。
2、 行星架基準面A，采用車削加工，表面粗糙度Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步車削即可滿足其精度要求。
3、 行星架Φ217端面，采用車削加工，表面粗糙度Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，一步車削即可滿足其精度要求。
4、行星架Φ135外圓，采用車削加工，表面粗糙度Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，一步車削即可滿足其精度要求。
5、行星架Φ102端面，采用車削加工，表面粗糙度Ra12.5，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，一步銑削即可滿足其精度要求。
6、 行星架內齒輪，采用插削加工，表面粗糙度Ra3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8知，插削即可滿足其精度要求。
4.2.2 加工工藝路線方案
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領以確定為大批生產的條件下，可采用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產效率。除此以外，還應考慮經濟效果，以便降低生產成本。
4.2.3 確定加工工藝路線
工序00：鑄造
工序05：時效處理以消除內應力
工序10：銑Φ260h13左端面
工序15：車Φ260h13右端面（即基準面A）；車Φ217端面；車Φ135外圓面；車Φ102端面；車32.5槽；車545°；車Φ64孔；
工序20：車Φ80孔；車Φ85孔
工序25：擴3-Φ40孔
工序30：銑開檔
工序35：插內齒
工序40：鉗工去毛刺
工序45：檢驗至圖紙要求并入庫
4.3 選擇加工設備及工藝裝備
工序10：銑Φ260h13左端面，刀具：端面銑刀；量具：游標卡尺；夾具：專用夾具；機床：立式銑床X52K
工序15：車Φ260h13右端面（即基準面A）；車Φ217端面；車Φ135外圓面；車Φ102端面；車32.5槽；車545°；車Φ64孔；，刀具：可轉位車刀、內孔車刀、切槽車刀；量具：游標卡尺、內徑百分尺；夾具：專用夾具；機床：臥式車床C620-1
工序20：車Φ80孔；車Φ85孔，刀具：內孔車刀；量具：內徑百分尺；夾具：專用夾具；機床：臥式車床C620-1
工序25：擴3-Φ40孔，刀具：擴孔鉆；量具：內徑百分尺；機床：搖臂鉆床Z3025
工序30：銑開檔，刀具：三面刃銑刀；量具：游標卡尺；機床：臥式銑床X62
工序35：插內齒，刀具：插刀；量具：齒輪側量儀；夾具：專用夾具；機床：插齒機Y5020A
4.4 加工工序設計、工序尺寸計算
1.行星架Φ260h13左端面的加工余量
查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，尺寸加工公差余量CT-9，加工余量MA-G得鑄件的單邊加工余量Z=3.0mm，表面粗糙度Ra6.3，根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步銑削即可滿足其精度要求。
2. 行星架Φ217端面的加工余量
查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，尺寸加工公差余量CT-9，加工余量MA-G得鑄件的單邊加工余量Z=3.0mm，表面粗糙度Ra6.3，根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步車削即可滿足其精度要求。
3. 行星架基準面A的加工余量
查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，尺寸加工公差余量CT-9，加工余量MA-G得鑄件的單邊加工余量Z=3.0mm，因其與Φ217端面落差為2mm，故采用與Φ217端面同一毛坯，即加工過Φ217端面，接著再車出基準面A，表面粗糙度Ra6.3，根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步車削即可滿足其精度要求。
4.行星架內齒輪的加工余量
查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，尺寸加工公差余量CT-9，加工余量MA-G得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra3.2，根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7，一步插削即可滿足其精度要求。（即先粗車——精車加工出內齒輪齒根圓，再插齒）
5. 行星架Φ135外圓的加工余量
查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，尺寸加工公差余量CT-9，加工余量MA-G得鑄件的單邊加工余量Z=2.0mm，表面粗糙度Ra6.3，根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7，一步車削即可滿足其精度要求。
6. 行星架Φ102端面的加工余量
查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4，尺寸加工公差余量CT-9，加工余量MA-G得鑄件的單邊加工余量3=2.0mm，表面粗糙度Ra12.5，根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8，一步車削即可滿足其精度要求。
7. 行星架Φ80孔、Φ805孔的加工余量
行星架Φ80孔、Φ85孔，之間的落差相差不大，為了減少模具的制造成本，故采用與齒根圓相同的毛坯余量。
8．其他不加工表面，鑄造即可滿足其精度要求。
4.5 選擇切削用量、確定時間定額
工序00：鑄造
工序05：時效處理以消除內應力
工序10：銑Φ260h13左端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
2）決定每次進給量及切削速度
根據X52K型立式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據表查出 ，則
按機床標準選取＝600
當＝600r/min時
按機床標準選取
3）計算工時
切削工時： ，，，
則機動工時為
工序15：車Φ217端面；車Φ260h13右端面（即基準面A）；車Φ135外圓面；車Φ102端面；車32.5槽；車545°；車Φ64孔；
工步一：車Φ217端面
1、 切削用量
本工序為Φ217端面。已知加工材料為HT200，回轉類，有外皮；機床為C620-1型臥式車床，工件裝卡在專用夾具中。
所選刀具為YT5硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。
1） 確定切削深度
由于單邊余量為3.0mm，可在一次走刀內切完
2） 確定進給量
根據表1.4，在粗車Φ217端面、刀桿尺寸為16mm×25mm、≥3mm、工件直徑為100～400mm時，=0.6～1.2mm/r
按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.65mm/r
確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗。
根據表1.30，C620-1機床進給機構允許的進給力=3530N。
根據表1.21，當≥2mm,≤0.75mm/r，，=65m/min(預計)時，進給力=760N。
的修正系數(shù)為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為
=760×1.17N=889.2N
由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選的=0.65mm/r可用。
3） 選擇車刀磨鈍標準及耐用度
根據表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉位車刀耐用度T=30min。
4） 確定切削速度
切削速度可根據公式計算，也可直接由表中查出?，F(xiàn)采用查表法確定切削速度。
根據表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工鑄件，≥3mm，≤0.75mm/r，切削速度=125m/min。
切削速度的修正系數(shù)為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0
(均見表1.28），故=1250.80.650.811.15m/min=60.6m/min
=71.5r/min
按C620-1機床的轉速(表4.2-8），選擇=76r/min=1.3r/s
則實際切削速度=58m/min
5） 校驗機床功率
由表1.24，≥3mm，≤0.75mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。
切削功率的修正系數(shù)=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW
根據表1.30，當=76r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。
最后決定的切削用量為=3.0mm，=0.65mm/r，=76r/min=1.3r/s，=58m/min
2、 確定車Φ217端面的基本時間
，
式中 =260mm，=139mm，=3mm，=4mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min=1.3r/s,=1
則
工步二：車Φ260h13右端面
確定車Φ260h13右端面（即基準面A）的基本時間
，
式中 =260mm，=217mm，=2mm，=4mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min=1.3r/s,=1
則
工步三：車Φ135外圓面
確定車Φ135外圓面的基本時間
，
式中 =15mm，=2.0mm，=3mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min,=1
則
工步四：車Φ102端面
確定車Φ102端面的基本時間
，
式中 =102mm，=60mm，=2mm，=4mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min=1.3r/s,=1
則
工步五：車32.5槽
確定車32.5槽的基本時間
，
式中 =3mm，=2.5mm，=0mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min,=1
則
工步六：車545°
確定車545°的基本時間
，
式中 =5mm，=5mm，=0mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min,=1
則
工步七：車Φ64孔
確定車Φ64孔的基本時間
，
式中 =101mm，=2.0mm，=3mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min,=1
則
工序20：車Φ80孔；車Φ85孔；車45°倒角
工步一：車Φ80孔
確定車Φ80孔的基本時間
，
式中 =14mm，=3.0mm，=0mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min,=3
則
工步二：車Φ85孔
確定車Φ85孔的基本時間
，
式中 =10mm，=2.5mm，=0mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min,=1
則
工步三：車45°倒角
確定車45°的基本時間
，
式中 =12.5mm，=4mm，=0mm，=0mm，=0.65mm/r，=76r/min,=1
則
工序25：擴3-Φ40孔
利用擴孔鉆擴Φ36孔至Φ40，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取
根據Z3025搖臂鉆床說明書，選取
則主軸轉速為，并按Z3025搖臂鉆床說明書取，實際切削速度為
切削工時：，，，
則機動工時為
工序30：銑開檔
1. 選擇刀具
刀具選取三面刃銑刀
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
2）決定每次進給量及切削速度
根據X62型臥式銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據表查出 ，則
按機床標準選取＝800
當＝800r/min時
按機床標準選取
3）計算工時
切削工時： ，，，
則機動工時為
工序35：插內齒
1. 選擇刀具
刀具選取插刀
，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
2）計算工時
根據Y5020A型插齒機說明書，其功率為為0.6kw，中等系統(tǒng)剛度。
則機動工時為
L=B++
本內齒為直齒，故+=5～6
B為齒輪寬度mm87
h為全齒高mm2.75
為插齒刀每雙行程的徑向進給量（mmm/雙行程）0.24
為每雙行程的圓周進給量（mm/雙行程）0.24
為插齒刀的每分鐘雙行程數(shù)315
d為工件分度圓直徑mm66.5
L=B++=87mm+5mm=92mm
=17.4m/min
≈11.18min
工序40：鉗工去毛刺
工序45：檢驗至圖紙要求并入庫
5 機床專用夾具設計
為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
由指導老師的分配，決定設計工序30：銑開檔的夾具設計
5.1 專用夾具的提出
本夾具主要用于銑開檔，粗糙度為Ra6.3，精度要求不高，因其與基準面A有平行度要求，故設計夾具時要考慮在內。
5.2夾具總體方案設計
機床夾具的總體形式一般應根據工件的形狀、大小、加工內容及選用機床等因素來確定。
夾具的組成歸納為：
1）定位元件及定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置。
2）夾緊元件及夾緊裝置 用于固定元件已獲得的正確位置的元件或裝置。
3）導向及對刀元件 用于確定工件與刀具相互位置的元件。
4） 動力裝置在成批生產中，為了減輕工人勞動強度，提高生產率，常采用氣動、液動等動力裝置。
5） 夾具體用于將各種元件裝置連接在一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上。
6）其他元件及裝置 根據加工需要來設置的元件或裝置。
擬訂的加工過程的第一個元素是選擇定位基準 [8] 的部分。在處理，通過使用基準確定工件在機床或夾具中的正確位置上的時間，稱為基準。定位選擇必須是合理的或將直接影響到加工過程和加工零件的最終質量的發(fā)展?；鶞实倪x擇往往導致不必要的程序或路線是不合理的或使更難夾具設計也并未能部件（尤其定位精度）的精度。因此，我們應根據零件圖和技術的要求，從精密零部件加工要求，遵守這種程序完成，所以沒有高的技術要求和高度的并行性和對稱性所需，軋機所以我們應考慮如何提高效率和降低工人的勞動強度，提高加工精度。選擇基準面A、Φ64孔和Φ40孔為作定位基準，即采用經典的“一面兩銷”定位，以提高加工效率，縮短時間。
5.3 夾具設計
5.3.1 定位元件設計
選擇的定位元件為：支承板、軸和B型固定式定位銷，具體如下圖4-1所示：
圖4-1 定位元件
5.3.2 夾緊元件設計
1.夾緊的目的：使工件在加工過程中保持已獲得的定位不被破壞，同時保證加工精度。
2 .夾緊力的方向的確定：
1）夾緊力的方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應垂直于第一定位基準面。
2）夾緊力的方向應與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。
3）夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。
3 .夾緊力的作用點的選擇：
1）夾緊力的作用點應與支承點“點對點”對應，或在支承點確定的區(qū)域內，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。
2）夾緊力的作用點應選擇在工件剛度高的部位。
3）夾緊力的作用點和支承點盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。
4）夾緊力的反作用力不應使夾具產生影響加工精度的變形。
4. 選擇夾緊機構：
設計夾緊機構一般應遵循以下主要原則：
1)夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位。
2)工件和夾具的變形必須在允許的范圍內。
3)夾緊機構必須可靠。夾緊機構各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構
4)必須保證自鎖，機動夾緊應有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。
5)夾緊機構操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣。
6)夾緊機構的復雜程度、自動化程度必須與生產綱領和工廠的條件相適應。
選用螺栓螺母夾緊機構來對被加工工件進行夾緊。
螺栓螺母夾緊機構的特點：①結構簡單，制造方便加緊可靠施力范圍大；②自鎖性能好操；③擴力比80以上，行程S不受限制；④加緊工作慢，效力低。
采用的夾緊元件為：六角螺母、圓墊圈、軸和快換墊圈等組成的夾緊機構，夾緊機構如下圖4-2所示：
圖4-2 夾緊機構
5.3.3 夾具體設計
夾具體是夾具的基礎件，夾具上的各種裝置和無件通過夾具體連接成一個整體。故夾具體的形狀與尺寸取決于夾具上各種裝置的布置及夾具與機床的連接。
對夾具體的要求：
1、有足夠的強度與剛度，在加工過程中，夾具體在切削力、夾緊力的作用下，應不會產生不允許的變形和振動。
2、尺寸穩(wěn)定，為保證夾具加工后尺寸穩(wěn)定，對鑄造夾具體要進行時效處理；對焊接夾具體要進行退火處理，以削除內應力。
3、對構工藝性好，在保證強度和剛度的前提下，夾具體應力求結構簡單，便于制造、裝配和檢驗；體積小、重量輕以便于操作。對于移動或翻轉夾具，其重量一般不宜超過10kg。
用來安裝和固定定位元件，夾緊機構和鉆模板的實體。具體大小根據整個機構的大小而調整，要保證機構的穩(wěn)定，水平，所以形位公差會有較嚴格的要求。夾具體如下圖4-3所示：
圖4-3 夾具體
5.4 定位元件定位誤差分析和計算
(1)移動時基準位移誤差
（式4-1）
式中： ———— 心軸孔的最大偏差
———— 心軸孔的最小偏差
————心軸定位孔與心軸最小配合間隙
代入（式4-1）得： =0.03mm+0+0.03mm
=0.06mm
(2) 轉角誤差
（式4-2）
式中： ———— 心軸孔的最大偏差
————心軸孔的最小偏差
————心軸定位孔與心軸最小配合間隙
————兩可調支承釘?shù)淖畲笃?
————兩可調支承釘?shù)淖钚∑?
————兩可調支承釘最小配合間隙
其中：
則代入（式4-2）得：
則：
5.5 夾緊機構設計和夾緊力計算
5.5.1確定驅動機構
驅動機構的形式有：機械、電動、電磁、真空、氣壓和液壓等形式，本夾具為鉆削夾具，鉆削力小，故采用機械驅動機構。
5.5.2 夾緊力計算
（1）刀具： 采用YG6硬質合金三面刃銑刀
機床： X62型臥式銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應力幅：
許用應力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠
5.6 繪制裝配圖
1.裝配圖按1:1的比例繪制，根據工件在幾個視圖上的投影關系，分別畫出其輪廓線。
2.視工件為透明體，用雙點劃線畫出主要部分（如輪廓、定位面、夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機構、導向裝置的位置。
3.安排定位元件。
4.按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構。
5.布置對刀元件，連接元件；設計夾具體并完成夾具總圖。
6.標注必要的尺寸、配合、公差等
(1)夾具的外形輪廓尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸。
(2)夾具與機床的聯(lián)系尺寸，即夾具在機床上的定位尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、銑床夾具的對定裝置等。
(3)夾具與刀具的聯(lián)系尺寸，如用對刀塊塞尺的尺寸、對刀塊表面到定位表面的尺寸及公差。
(4)夾具中所有有配合關系的元件間應標注尺寸和配合種類。
(5)各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應標注裝配后的位置尺寸和形位公差。
6.夾具裝備圖上應標注的技術要求
(1)定位元件的定位面間相互位置精度。
(2)定位元件的定位表面與夾具安裝基面、定向基面間的相互位置精度。
(3)定位表面與導向元件工作面間的相互位置精度。
(4)各導向元件的工作面間的相互位置精度。
(5)夾具上有檢測基準面的話，還應標注定位表面，導向工作面與該基準面間的位置精度。
對于不同的機床夾具，對于夾具的具體結構和使用要求，應進行具體分析，訂出具體的技術要求。設計中可以參考機床夾具設計手冊以及同類的夾具圖樣資料。
7.對零件編號，填寫標題欄和零件明細表：
每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產活動中，生產部件按零件編號生產、查找工作。
完整填寫標題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設計者、比例等。
完整填寫明細表，一般來說，加工工件填寫在明細表的下方，標準件、裝配件填寫在明細表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標準件、配套件。
8.機床夾具應滿足的基本要求包括下面幾方面：
1)保證加工精度 這是必須做到的最基本要求。其關鍵是正確的定位、夾緊和導向方案，夾具制造的技術要求，定位誤差的分析和驗算。
2)夾具的總體方案應與年生產綱領相適應 在大批量生產時，盡量采用快速、高效的定位、夾緊機構和動力裝置，提高自動化程度，符合生產節(jié)拍要求。在中、小批量生產時，夾具應有一定的可調性，以適應多品種工件的加工。
3)安全、方便、減輕勞動強度 機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護裝置。要符合工人的操作位置和習慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產和工件笨重時，更需要減輕工人勞動強度。
4)排屑順暢 機床夾具中積集切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量使工件和夾具產生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間，降低生產率。因此夾具設計中要給予排屑問題充分的重視。
5)機床夾具應有良好的強度、剛度和結構工藝性 機床夾具設計時，要方便制造、檢測、調整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。
總 結
設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產實踐的需要，將各種理論與生產實踐相結合，來完成本次設計。
設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要