课程设计说明书
专 业：班 级：姓 名：学 号：指导老师：
机械
目录
第一部分 蜗杆工艺设计说明书…………………………………………………… 04页
第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 第六部分
第35道工序夹具设计说明书…………………………………15页 第25道工序刀具设计说明书…………………………………16页 第80道工序量具设计说明书…………………………………18页 毕业设计体会…………………………………………………………21页 参考资料……………………………………………………………… 22页
专业： 班级： 姓名： 学号：
一、设计题目（附图） 蜗杆 零件机械加工工艺规程制订及第_17__工序工艺装备设计 二、设计条件： 1、零件图 2、生产批量：中批量生产（ 三、设计内容：
㈠ 零件图分析： 1、零件图工艺性分析（结构工艺性及条件分析）； 2、绘制零件图。 ㈡ 毛坯选择
㈢ 机械加工工艺路线确定：
1、加工方案分析及确定 2、基准的选择 3、绘制加工工艺流程图 ㈣ 工序尺寸及其公差确定
1、基准重合时（工序尺寸关系图绘制）；2、利用工序尺寸关系图计算工序尺寸；3、基准重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。
㈤ 设备及其工艺装备的确定
㈥ 切削用量及工时定额确定： 确定全部工序切削用量及工时定额。 ㈦ 工艺文件制订：
1、编写工艺文件设计说明书： 2、编写工艺规程： ㈧ 指定工序机床夹具设计
1、 工序图分析； 2、定位方案确定； 3、定位误差计算； 4、夹具总装图绘制； ㈨ 刀具、量具设计
四、 设计任务（工作量）：
1、 零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；
2、 工艺文件一套（含工艺流程卡片、某一道工序的工序卡片、全套工序
附图）；
3、 机床夹具设计说明书一份；
4、 夹具总装图一张（A2图纸）；零件图两张（A4图纸）； 5、 刀量具设计说明书一份；
6、 刀具工作图一张（A4图纸）；量具图一张（A4图纸）。
五、起止日期： 2009年 月 日 —— 200年月 日 六、指导教师： 七、审核批准 八、设计评语：
年 月 日
九、设计成绩： 年 月 日
第一部分 工艺设计说明书
一、. 零件图工艺性分析
1. 零件结构功用分析：
蜗杆主要是起传递垂直方向上的动力作用，制造工艺简单，技术要求比较高，它的应用范围很广，该零件左端是离合器，它是用来传递转距和动力，技术要求一般。
2. 零件图纸分析：
1 . 由零件图可知，该零件形状简单、刚性一般，为直齿廓蜗杆。主要面为蜗杆的工作面、内孔和凸爪，各部加工工艺性较好。 2 . 主要技术条件：
(1).尺寸精度、形状精度和表面粗糙度分析：
蜗杆大径： φ77h8 尺寸精度IT8表面粗糙度Ra0.8； 螺牙： 55.33 尺寸精度IT5表面粗糙度Ra0.4 ；
内孔： φ45H6 尺寸精度IT6表面粗糙度Ra1.6； 其它表面的尺寸精度为自由公差，表面粗糙度为Ra6.3。
上述蜗杆、外圆和孔的表面加工难度不是很大，工艺性良好, 其余零件表面的粗糙
度为Ra6.3。
(2).位置精度分析：
φ77h8与基准A （中心轴线）在零件水平方向上有同轴度要求，其偏差大小为
0.012mm 。
左端孔φ77的台阶面和有端面与基准A 在工件的垂直方向上有垂直度要求，其偏差
大小分别为0.03mm 和0.02mm 。
零件内孔的倒角为1x45°。 (3).其他技术要分析：
由于该零件的凸爪部分在工作时受到交变载荷力较大对零件表面磨损较大，故零件要进行淬火热处理，提高零件表面的耐用品耐磨性和使用寿命，同样零件有端面也应进行淬火热处理，才能达到零件的使用要求。
由于蜗杆与蜗轮的初始啮合比较困难，所以要修整蜗杆螺旋线尾端。
二. 毛坯选择
1. 毛坯类型确定
考虑到零件蜗杆的外型和在使用时所受载荷的大小，且为中批量生产，故选用锻件毛坯，材料为45钢，为了提高零件加工效率将φ45H6孔直接锻造出来。
1）、蜗杆的主要特点是螺旋线的尺寸精度高，表面粗糙度Ra 值高，难于实现生产过程的机械化和自动化。
2）、由于该工件是中批量生产，工件尺寸不大，为了锻造方便所以采用壁厚较合适的管材进行锻造。
3）、由于该工件左端的凸爪不易锻造，可以将其直接锻造成实体，通过机械加工获得。
2. 确定机械加工余量
钢质锻件的机械加工余量按JB3835-85确定，确定时根据估算锻件的质量、加工精度及锻件的形状复杂系数，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25可查得除孔以外各内外表面的加工余量，孔的加工余量由表2.2-24查得，表中余量值为单边余量。
（1）锻件质量 根据零件成品的质量2.89kg 估算为3kg 。
（2）加工精度 零件除蜗杆和右端面以外各表面为一般加工精度。 （3）锻件复杂系数S S=
m 锻件m 外廓包容体
假设锻件的最大直径为φ83mm ，长为135mm ，内孔的最小直径为φ39mm 。 m 外廓包容体
3.14×6.1×2.2×13.5×7.85
=4300g=4.3kg S=
34. 3
=0.628
按表2.2-10可定形状复杂系数为S 2, 属于一般级别。
（4）机械加工余量 根据锻件重量、F 1、S 2查表2.2-25。由于表中的复杂系数只列有S 1和S 3，则S 2参考S 1定，S 3参考S 4定。由此查得直径方向为2.2-2.5mm ，水平方向为2.0-2.5mm ，即锻件各经向的单边余量为2.5mm, 各轴向余量为2.5mm. 锻件中心孔的单边余量按表2.2-24查得为3.0mm.
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度为Ra ≥1.6um ，Ra ≤1.6um 的表面余量要适当加大。分析零件，除φ77h8和右端面以外，其余各表面的粗糙度均大于1.6um ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上所查得的加工余量值即可，φ77h8的单边余量增加到3.0mm ，右端面2.5mm, 其表面粗糙度均为Ra =0.8um，所以在精车之后还必须进行磨削加工。
3. 设计毛坯图
（1）确定毛坯尺寸公差
本零件的毛坯尺寸允许偏差如下表所列。
钢质蜗杆毛坯经锻造后应安排正火处理，以消除残留的锻造应力，并使均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善切削加工性能。 （3）本零件的毛坯图如下：
三．机械工艺路线确定
1. 工方案确定
主要表面的加工方法：
外圆φ77h8 Ra0.8： 粗车IT12 Ra12.5----半精车IT9 Ra3.2----磨削 IT7 Ra0.8；
端面Ra0.8： 粗车IT12 Ra12.5----半精车IT9 Ra3.2----磨削 IT7
Ra0.8 ；
内孔φ45H6 Ra1.6： 粗车IT12 Ra12.5----半精车IT9 Ra3.2----精车IT7
Ra1.6 -----磨削IT6 Ra1.6 φ56的台阶面Ra1.6： 粗车IT12 Ra12.5----半精车 IT9 Ra3.2----精车IT7
Ra1.6； 30°的锥面Ra3.2： 粗车IT12 Ra12.5----半精车 IT9 Ra3.2
凸爪面Ra0.8： 铣IT8 Ra0.8
蜗杆Ra0.4： 粗车IT12 Ra12.5----精车IT8 Ra1.6----磨削 IT7 Ra1.6
----抛光 IT7 Ra0.4；
φ5孔和m6螺纹Ra12.5、 Ra3.2： 钻孔IT12 Ra12.5----攻丝IT8 Ra3.2
2. 加工阶段划分
由于零件的蜗杆螺旋线和内孔精度要求较高，故应划分阶段加工，各外圆、端面、孔粗车和凸爪的粗铣为粗加工阶段，其半精车、半精铣和半精镗为半精加工阶段，外圆、端面、蜗杆和孔的磨削和精镗为精加工阶段。
3. 加工顺序确定；
序号 工序名 工序内容 01、备料 05、锻造 10、热处理 调质200-220HBS 15、车
CA6140
20、车
CA6140
机床型号
锻床 热处理车间
25、车 CA6140
30、车
CA6140
35、钻
Z535
40、铣
X62W
45、车 CA6140
50、车
CA6140
55、钳 攻螺纹2-M6 60热处理 高频淬火左端凸爪、蜗杆螺旋线、右端面 热处理车间 65、磨
M114W
70、磨 M114W
75、磨 M114W
80、磨 磨蜗杆
M1432A
85、磨
M2110
80、抛光 抛光蜗杆螺旋线侧面 抛光机 95、 钳 修整螺旋线尾端 100、终检 105、入库
4. 定位基准的选择
粗基准的选择： 以外圆作为粗基准加工内孔和部分外圆。
精基准的选择： 选择右（左）端面和内孔作为精基准，因为外圆和右（左）端面与基准A(中
心轴线) 有同轴度和垂直度要求，这样可以用加工好的平面定位再次进行加工φ77H7 和右（左）端面，这样既能保证φ77H7和右端面的位置度要求。
5. 工序集中与分散：
根据该工件生产批量是中批生产，工件结构比较简单，技术要求较高等特点，该工件的工序应适当集中，使工件的装夹次数减少，缩短了生产周期。
6. 工序尺寸及其公差确定
（1）经向工序尺寸计算（列入下表） φ77h8
φ56H9
(2)轴向工序尺寸计算（如下图）
7. 设备及其工艺装备确定
所用的设备有：CA6140 、X632、Z535、M114W 、M2110、抛光机、检验台、钳工台。 夹具有：三爪卡盘、钻φ5专用夹具、磨削端面和外圆的专用夹具、铣凸爪的专用夹具、磨床通用夹具。
刀具有：45°的外圆车刀、90°的外圆车刀、90°和75°通孔镗刀、成型铣刀、φ5钻头、M6的丝锥、平板锉、普通和成型砂轮。
量具有：游标卡尺、专用塞规、专用卡规、角度板。
6 车切削用量、工时定额确定
1、切削用量确定：
切削用量按照首先a p ，再f ，最后v 的次序进行确定。确定a p 时，对于普通切削加工，各工序的余量尽量一个行程切除。如果余量太大，也可分为两个行程切除，第一次切去
23
；第二次切去剩下的
13
。对于磨削加工，则应查表确定每一行程的a p 。确定f 时，应核
算是否能够保证表面粗糙度要求。然后查表确定刀具耐用度，最后利用公式求得v 的大小。
以下以粗车φ58h 6处外圆为例，说明确定切削用量的方法和步骤。 （1）刀具有关数据：
刀杆：截面尺寸：H ⨯B =25⨯25; 材料：钢45
刀头材料：YT15 ；γ0=120; α0=50; k r =450; k r ' =120 ;λs =00 ； 车刀耐用度取60min 。 （2）背吃刀量确定：
计算得知，粗车直径最大余量约为6mm ,故单边最大余量约为3mm 。令a p =1.6mm （3）进给量确定：
考虑到表面粗糙度要求为R a 12.5μm 取r ε=0. 8mm ；进给量f 不能大于0.75mm ，令f=0.73mm
（4）切削速度计算： v =
C v
T a
m
x v
p
f
y v
；查表得C v =235 ；x v =0.15 ；y v =0.35 ；m =0.20 （刀具材料
235
采用T15） 代入v=
60
0. 20
⨯1. 6
0. 15
⨯0. 73
0. 45
=118(m/min)
机床主轴转速n =
118⨯10
3
2⨯3. 14⨯77
= 244(r/min)
根据车床的说明书可选择 ：n=250(r/min) 计算实际的切削速度： V =
250⨯10
3
2⨯3. 14⨯77
= 60.4(m/min)
（5）机床主电机功率校核：
粗加工阶段要切除的余量大，加工时需要较大的切削功率。所以，还要求对机床的功率
进行核算。
F z =C F Z a p F Z f
x
y F
Z
v
n F
Z
k F ；查表得：C F Z =2650 ；x F Z =1.0 ；y F Z =0.75
Z
；n F = -0.15
Z
修正系数k F =k M
Z
F
k k r F k r o F k λs F k TF Z k MF Z ；查表得：加工材料机械性能改变的修正
系数k M =(
F
σb
650
)
n f
=(
597650
)
0. 75
=0.94 ；刀具几何参数改变的修正系数k k
r
F
=0.89 ；
k r o F =1.05 ；k λs F =1.0 ；车削条件改变的修正系数k TF Z =1.0 ；k MF Z =0.92 ；代入：
k F Z =0.94⨯0.89⨯1.05⨯1.0⨯1.0⨯0.92=0.81
∴F Z =2650⨯2.5⨯0. 38
0. 75
⨯130
-0. 15
⨯0.81=1288 (N) =2.79 (KW)
故切削功率P m =
F Z V 6⨯10
4
=
1288⨯1306⨯10
4
已知，CA6140机床主电机功率为7.5kw ，可以肯定，完全可以满足加工需求。 （6）计算基本工时 t m =
L
nf
式中 L=l+y+△，l = 130mm，根据表1.26，车削时的切入量及超切量y+△ =4.3mm L=130+4.3=134.3mm,鼓 t m =
134. 3250x 0. 73
×1=0.43（sec ）
2、工时定额确定：
图4-6为工作循环示意图。各辅助动作所消耗的时间已查表求得，并列于图中。 故：T 辅助= 8+3+3+3+4=21（sec ）
(注：由于采用调整法加工，并非每个工件都要进行检测，故测量时间归为布置工作时 间）。
以下计算基本时间。
由图中可以看出，切入过程有3次；切出过程有2次。切入、切出长度均取为3 mm ，则总长度为15 mm
由上可知：
基本时间：T 基本=0.43（sec ）
故作业时间：T 作业=T 基本+T 辅助=0.43+31=31.43（sec ）
取布置工作地时间：T 布置=T 作业⨯5% =31.43⨯5%=1.57≈1.6（sec ）
取休息及生理需要时间：T 休息=T 作业⨯2%=47⨯2%≈1（sec ） 取准备、终结时间：T 准、终=2h=2⨯3600=7200 (sec)
故单件时间定额：T 单件=T 作业+T 布置+T 休息+T 准、终=31.43+2.5+1+7200/4000≈34.5（sec ）
注：其它切削用量和工时定额见工序卡片。
第二部分 第25工序夹具设计说明书
1．工序尺寸精度分析
由工序图可知此工序的加工精度要求不高，体加工要具求如下：
钻φ5孔，为自由公差，无其他技术要求，该工件在立式钻床上加工，零件属中批量生产。
2. 定位方案确
（1）理论限制自由度分析
分析加工要求必须限制的自由度，为保孔的正确位置，该工件必须限制工件五个自由度，即X 移动、x 转动 y移动、y 转动、Z 转动。
（2）定位基准选择
由于孔的位置与右端面有要求且在垂直方向上钻孔，所以，选φ45孔及φ77端面为定位基准。
3. 定位、加紧、导引和辅助元件确定：
选择定位元件和加紧元件：
由于本工序的定位面是φ77端面和φ45孔定位, 所以定位采用园柱销和端面，而夹紧元件采用开口垫圈螺母加紧。
定位元件：该工件的加工精度为一般精度，根据计算可得两销的直径；
d 1销=φ44. 20-0. 016
销的公称尺寸及类型由夹具设计手册可查得 :
d 1： B 型 L=180 H=20 d=M20 D=45 h=4
加紧元件：加工该工件时需要的切削力比较大，根据查表得：
M20的螺母和直径为φ48的开口垫圈加紧。
选择导引和辅助元件：
导引元件：由于该工序为钻φ5孔，所以，导引元件选择φ5钻套。 辅助元件：由于工件的自重和切削力会影响钻孔的精度和定位销的强度刚度，所以采用窄V 型块做为辅助支撑来抵消一部分切削力和工件的自重，来提高定位销的使用使命。
4. 定位误差分析计算
定位误差的分析：
左端四孔：由于选用大平面定位且孔的设计基准与定位基准重合，所以Δdb=0；
Δjb =0。
所以，在与右端面的误差为0，肯定满足零件的加工要求。
右端孔： 用大平面定位，且钻孔是在竖直方向上钻孔，所以，Δdb=0；Δjb 为零件轴向尺寸公差，所以，Δjb=0.1
定位误差（Δdw ）的计算：由于定位基准与工序基准重合
∴Δjb =0.1 Δdb=0
∵ Δjb 和Δdb 无关 ∴Δdw=Δjb+Δdb
=0+0.1
=0.1
∵ T/3=0.43/3=0.144>0.1；
∴ 该设计满足加工精度要求。
注：由于该工序对钻孔的位置度和其他要求均为自由公差，所以，分度误差和装夹误差应该可以满足零件图纸的要求。
5. 夹紧力的分析
工件在加工时所受的力有加紧力F 、切削力F ´和工件重力G ，，由于加紧采用的是螺母加紧所以加紧力肯定足够，切削力和重力由辅助支撑抵消，故所需夹紧力大小合适，可以满足加工要求。
6. 夹具总装图（包含夹具体的设计）
第三部分 第50道工序刀具设计
（精镗φ45H6公差等级为IT6内孔）
1. 刀具类型确定
此道工序保证的尺寸精度要求较高且φ45内孔的表面粗糙度要求较高，因此须75度通孔镗刀。
2. 刀具设计参数确定
3. 刀具工作图
第四部分 第85道工序量具设计说明书
对孔φ45（H6），首先确定被测孔的极限偏差，查公差书第三章极限与配合标准得φ45H6的上偏差ES=+0.015mm,下偏差EI=0mm。公差等级为IT6。
1. 量具类型确定
磨削孔φ45时的量具用塞规。
2. 极限量具尺寸公差确定
（1） 确定工作量规的制造公差和位置要素值，由公差书表6-1得IT6尺寸φ45的
量规公差为T=0.0024mm,位置要素Z=0.0028mm,位置公差=T/2=0.0012mm
（2） 计算工作量规的极限偏差：
φ45H6孔用塞规：
通规：上偏差=EI+Z+T/2=（0+0.0028+0.0012）=+0.0040mm 下偏差=EI+Z-T/2=（0+0.0028-0.0012）=+0.0016mm
磨损极限= EI=0 止规：上偏差=ES=0.015mm
下偏差=ES-T=（0.03-0.0024）=0.00126mm
3. 极限量 具尺寸公差带图
4. 极限量具结构设计
（1）手柄的结构设计
（2）通规的结构设计：
（3）止规的结构设计：
（4）量具的装配图
第五部分 课程设计体会
参考文献：
〔1〕机械零件课程设计 ： 主编：任青剑 贺敬宏 〔2〕机床夹具设计手册： 主编：杨黎明
〔3〕公差配合与技术测量： 主编：徐茂功 桂定一 〔4〕机械加工工艺设计资料；主编：张征祥
〔5〕刀具设计手册： 主编：袁哲俊 刘华明 〔6〕机械制造工艺学： 主编： 郑修本
〔7〕机械加工工艺装备设计手册：编委会编制
〔8〕光面量规及技术条件：中华人民共和国第五工业部标准
课程设计说明书
专 业：班 级：姓 名：学 号：指导老师：
机械
目录
第一部分 蜗杆工艺设计说明书…………………………………………………… 04页
第二部分 第三部分 第四部分 第五部分 第六部分
第35道工序夹具设计说明书…………………………………15页 第25道工序刀具设计说明书…………………………………16页 第80道工序量具设计说明书…………………………………18页 毕业设计体会…………………………………………………………21页 参考资料……………………………………………………………… 22页
专业： 班级： 姓名： 学号：
一、设计题目（附图） 蜗杆 零件机械加工工艺规程制订及第_17__工序工艺装备设计 二、设计条件： 1、零件图 2、生产批量：中批量生产（ 三、设计内容：
㈠ 零件图分析： 1、零件图工艺性分析（结构工艺性及条件分析）； 2、绘制零件图。 ㈡ 毛坯选择
㈢ 机械加工工艺路线确定：
1、加工方案分析及确定 2、基准的选择 3、绘制加工工艺流程图 ㈣ 工序尺寸及其公差确定
1、基准重合时（工序尺寸关系图绘制）；2、利用工序尺寸关系图计算工序尺寸；3、基准重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。
㈤ 设备及其工艺装备的确定
㈥ 切削用量及工时定额确定： 确定全部工序切削用量及工时定额。 ㈦ 工艺文件制订：
1、编写工艺文件设计说明书： 2、编写工艺规程： ㈧ 指定工序机床夹具设计
1、 工序图分析； 2、定位方案确定； 3、定位误差计算； 4、夹具总装图绘制； ㈨ 刀具、量具设计
四、 设计任务（工作量）：
1、 零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；
2、 工艺文件一套（含工艺流程卡片、某一道工序的工序卡片、全套工序
附图）；
3、 机床夹具设计说明书一份；
4、 夹具总装图一张（A2图纸）；零件图两张（A4图纸）； 5、 刀量具设计说明书一份；
6、 刀具工作图一张（A4图纸）；量具图一张（A4图纸）。
五、起止日期： 2009年 月 日 —— 200年月 日 六、指导教师： 七、审核批准 八、设计评语：
年 月 日
九、设计成绩： 年 月 日
第一部分 工艺设计说明书
一、. 零件图工艺性分析
1. 零件结构功用分析：
蜗杆主要是起传递垂直方向上的动力作用，制造工艺简单，技术要求比较高，它的应用范围很广，该零件左端是离合器，它是用来传递转距和动力，技术要求一般。
2. 零件图纸分析：
1 . 由零件图可知，该零件形状简单、刚性一般，为直齿廓蜗杆。主要面为蜗杆的工作面、内孔和凸爪，各部加工工艺性较好。 2 . 主要技术条件：
(1).尺寸精度、形状精度和表面粗糙度分析：
蜗杆大径： φ77h8 尺寸精度IT8表面粗糙度Ra0.8； 螺牙： 55.33 尺寸精度IT5表面粗糙度Ra0.4 ；
内孔： φ45H6 尺寸精度IT6表面粗糙度Ra1.6； 其它表面的尺寸精度为自由公差，表面粗糙度为Ra6.3。
上述蜗杆、外圆和孔的表面加工难度不是很大，工艺性良好, 其余零件表面的粗糙
度为Ra6.3。
(2).位置精度分析：
φ77h8与基准A （中心轴线）在零件水平方向上有同轴度要求，其偏差大小为
0.012mm 。
左端孔φ77的台阶面和有端面与基准A 在工件的垂直方向上有垂直度要求，其偏差
大小分别为0.03mm 和0.02mm 。
零件内孔的倒角为1x45°。 (3).其他技术要分析：
由于该零件的凸爪部分在工作时受到交变载荷力较大对零件表面磨损较大，故零件要进行淬火热处理，提高零件表面的耐用品耐磨性和使用寿命，同样零件有端面也应进行淬火热处理，才能达到零件的使用要求。
由于蜗杆与蜗轮的初始啮合比较困难，所以要修整蜗杆螺旋线尾端。
二. 毛坯选择
1. 毛坯类型确定
考虑到零件蜗杆的外型和在使用时所受载荷的大小，且为中批量生产，故选用锻件毛坯，材料为45钢，为了提高零件加工效率将φ45H6孔直接锻造出来。
1）、蜗杆的主要特点是螺旋线的尺寸精度高，表面粗糙度Ra 值高，难于实现生产过程的机械化和自动化。
2）、由于该工件是中批量生产，工件尺寸不大，为了锻造方便所以采用壁厚较合适的管材进行锻造。
3）、由于该工件左端的凸爪不易锻造，可以将其直接锻造成实体，通过机械加工获得。
2. 确定机械加工余量
钢质锻件的机械加工余量按JB3835-85确定，确定时根据估算锻件的质量、加工精度及锻件的形状复杂系数，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25可查得除孔以外各内外表面的加工余量，孔的加工余量由表2.2-24查得，表中余量值为单边余量。
（1）锻件质量 根据零件成品的质量2.89kg 估算为3kg 。
（2）加工精度 零件除蜗杆和右端面以外各表面为一般加工精度。 （3）锻件复杂系数S S=
m 锻件m 外廓包容体
假设锻件的最大直径为φ83mm ，长为135mm ，内孔的最小直径为φ39mm 。 m 外廓包容体
3.14×6.1×2.2×13.5×7.85
=4300g=4.3kg S=
34. 3
=0.628
按表2.2-10可定形状复杂系数为S 2, 属于一般级别。
（4）机械加工余量 根据锻件重量、F 1、S 2查表2.2-25。由于表中的复杂系数只列有S 1和S 3，则S 2参考S 1定，S 3参考S 4定。由此查得直径方向为2.2-2.5mm ，水平方向为2.0-2.5mm ，即锻件各经向的单边余量为2.5mm, 各轴向余量为2.5mm. 锻件中心孔的单边余量按表2.2-24查得为3.0mm.
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度为Ra ≥1.6um ，Ra ≤1.6um 的表面余量要适当加大。分析零件，除φ77h8和右端面以外，其余各表面的粗糙度均大于1.6um ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上所查得的加工余量值即可，φ77h8的单边余量增加到3.0mm ，右端面2.5mm, 其表面粗糙度均为Ra =0.8um，所以在精车之后还必须进行磨削加工。
3. 设计毛坯图
（1）确定毛坯尺寸公差
本零件的毛坯尺寸允许偏差如下表所列。
钢质蜗杆毛坯经锻造后应安排正火处理，以消除残留的锻造应力，并使均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善切削加工性能。 （3）本零件的毛坯图如下：
三．机械工艺路线确定
1. 工方案确定
主要表面的加工方法：
外圆φ77h8 Ra0.8： 粗车IT12 Ra12.5----半精车IT9 Ra3.2----磨削 IT7 Ra0.8；
端面Ra0.8： 粗车IT12 Ra12.5----半精车IT9 Ra3.2----磨削 IT7
Ra0.8 ；
内孔φ45H6 Ra1.6： 粗车IT12 Ra12.5----半精车IT9 Ra3.2----精车IT7
Ra1.6 -----磨削IT6 Ra1.6 φ56的台阶面Ra1.6： 粗车IT12 Ra12.5----半精车 IT9 Ra3.2----精车IT7
Ra1.6； 30°的锥面Ra3.2： 粗车IT12 Ra12.5----半精车 IT9 Ra3.2
凸爪面Ra0.8： 铣IT8 Ra0.8
蜗杆Ra0.4： 粗车IT12 Ra12.5----精车IT8 Ra1.6----磨削 IT7 Ra1.6
----抛光 IT7 Ra0.4；
φ5孔和m6螺纹Ra12.5、 Ra3.2： 钻孔IT12 Ra12.5----攻丝IT8 Ra3.2
2. 加工阶段划分
由于零件的蜗杆螺旋线和内孔精度要求较高，故应划分阶段加工，各外圆、端面、孔粗车和凸爪的粗铣为粗加工阶段，其半精车、半精铣和半精镗为半精加工阶段，外圆、端面、蜗杆和孔的磨削和精镗为精加工阶段。
3. 加工顺序确定；
序号 工序名 工序内容 01、备料 05、锻造 10、热处理 调质200-220HBS 15、车
CA6140
20、车
CA6140
机床型号
锻床 热处理车间
25、车 CA6140
30、车
CA6140
35、钻
Z535
40、铣
X62W
45、车 CA6140
50、车
CA6140
55、钳 攻螺纹2-M6 60热处理 高频淬火左端凸爪、蜗杆螺旋线、右端面 热处理车间 65、磨
M114W
70、磨 M114W
75、磨 M114W
80、磨 磨蜗杆
M1432A
85、磨
M2110
80、抛光 抛光蜗杆螺旋线侧面 抛光机 95、 钳 修整螺旋线尾端 100、终检 105、入库
4. 定位基准的选择
粗基准的选择： 以外圆作为粗基准加工内孔和部分外圆。
精基准的选择： 选择右（左）端面和内孔作为精基准，因为外圆和右（左）端面与基准A(中
心轴线) 有同轴度和垂直度要求，这样可以用加工好的平面定位再次进行加工φ77H7 和右（左）端面，这样既能保证φ77H7和右端面的位置度要求。
5. 工序集中与分散：
根据该工件生产批量是中批生产，工件结构比较简单，技术要求较高等特点，该工件的工序应适当集中，使工件的装夹次数减少，缩短了生产周期。
6. 工序尺寸及其公差确定
（1）经向工序尺寸计算（列入下表） φ77h8
φ56H9
(2)轴向工序尺寸计算（如下图）
7. 设备及其工艺装备确定
所用的设备有：CA6140 、X632、Z535、M114W 、M2110、抛光机、检验台、钳工台。 夹具有：三爪卡盘、钻φ5专用夹具、磨削端面和外圆的专用夹具、铣凸爪的专用夹具、磨床通用夹具。
刀具有：45°的外圆车刀、90°的外圆车刀、90°和75°通孔镗刀、成型铣刀、φ5钻头、M6的丝锥、平板锉、普通和成型砂轮。
量具有：游标卡尺、专用塞规、专用卡规、角度板。
6 车切削用量、工时定额确定
1、切削用量确定：
切削用量按照首先a p ，再f ，最后v 的次序进行确定。确定a p 时，对于普通切削加工，各工序的余量尽量一个行程切除。如果余量太大，也可分为两个行程切除，第一次切去
23
；第二次切去剩下的
13
。对于磨削加工，则应查表确定每一行程的a p 。确定f 时，应核
算是否能够保证表面粗糙度要求。然后查表确定刀具耐用度，最后利用公式求得v 的大小。
以下以粗车φ58h 6处外圆为例，说明确定切削用量的方法和步骤。 （1）刀具有关数据：
刀杆：截面尺寸：H ⨯B =25⨯25; 材料：钢45
刀头材料：YT15 ；γ0=120; α0=50; k r =450; k r ' =120 ;λs =00 ； 车刀耐用度取60min 。 （2）背吃刀量确定：
计算得知，粗车直径最大余量约为6mm ,故单边最大余量约为3mm 。令a p =1.6mm （3）进给量确定：
考虑到表面粗糙度要求为R a 12.5μm 取r ε=0. 8mm ；进给量f 不能大于0.75mm ，令f=0.73mm
（4）切削速度计算： v =
C v
T a
m
x v
p
f
y v
；查表得C v =235 ；x v =0.15 ；y v =0.35 ；m =0.20 （刀具材料
235
采用T15） 代入v=
60
0. 20
⨯1. 6
0. 15
⨯0. 73
0. 45
=118(m/min)
机床主轴转速n =
118⨯10
3
2⨯3. 14⨯77
= 244(r/min)
根据车床的说明书可选择 ：n=250(r/min) 计算实际的切削速度： V =
250⨯10
3
2⨯3. 14⨯77
= 60.4(m/min)
（5）机床主电机功率校核：
粗加工阶段要切除的余量大，加工时需要较大的切削功率。所以，还要求对机床的功率
进行核算。
F z =C F Z a p F Z f
x
y F
Z
v
n F
Z
k F ；查表得：C F Z =2650 ；x F Z =1.0 ；y F Z =0.75
Z
；n F = -0.15
Z
修正系数k F =k M
Z
F
k k r F k r o F k λs F k TF Z k MF Z ；查表得：加工材料机械性能改变的修正
系数k M =(
F
σb
650
)
n f
=(
597650
)
0. 75
=0.94 ；刀具几何参数改变的修正系数k k
r
F
=0.89 ；
k r o F =1.05 ；k λs F =1.0 ；车削条件改变的修正系数k TF Z =1.0 ；k MF Z =0.92 ；代入：
k F Z =0.94⨯0.89⨯1.05⨯1.0⨯1.0⨯0.92=0.81
∴F Z =2650⨯2.5⨯0. 38
0. 75
⨯130
-0. 15
⨯0.81=1288 (N) =2.79 (KW)
故切削功率P m =
F Z V 6⨯10
4
=
1288⨯1306⨯10
4
已知，CA6140机床主电机功率为7.5kw ，可以肯定，完全可以满足加工需求。 （6）计算基本工时 t m =
L
nf
式中 L=l+y+△，l = 130mm，根据表1.26，车削时的切入量及超切量y+△ =4.3mm L=130+4.3=134.3mm,鼓 t m =
134. 3250x 0. 73
×1=0.43（sec ）
2、工时定额确定：
图4-6为工作循环示意图。各辅助动作所消耗的时间已查表求得，并列于图中。 故：T 辅助= 8+3+3+3+4=21（sec ）
(注：由于采用调整法加工，并非每个工件都要进行检测，故测量时间归为布置工作时 间）。
以下计算基本时间。
由图中可以看出，切入过程有3次；切出过程有2次。切入、切出长度均取为3 mm ，则总长度为15 mm
由上可知：
基本时间：T 基本=0.43（sec ）
故作业时间：T 作业=T 基本+T 辅助=0.43+31=31.43（sec ）
取布置工作地时间：T 布置=T 作业⨯5% =31.43⨯5%=1.57≈1.6（sec ）
取休息及生理需要时间：T 休息=T 作业⨯2%=47⨯2%≈1（sec ） 取准备、终结时间：T 准、终=2h=2⨯3600=7200 (sec)
故单件时间定额：T 单件=T 作业+T 布置+T 休息+T 准、终=31.43+2.5+1+7200/4000≈34.5（sec ）
注：其它切削用量和工时定额见工序卡片。
第二部分 第25工序夹具设计说明书
1．工序尺寸精度分析
由工序图可知此工序的加工精度要求不高，体加工要具求如下：
钻φ5孔，为自由公差，无其他技术要求，该工件在立式钻床上加工，零件属中批量生产。
2. 定位方案确
（1）理论限制自由度分析
分析加工要求必须限制的自由度，为保孔的正确位置，该工件必须限制工件五个自由度，即X 移动、x 转动 y移动、y 转动、Z 转动。
（2）定位基准选择
由于孔的位置与右端面有要求且在垂直方向上钻孔，所以，选φ45孔及φ77端面为定位基准。
3. 定位、加紧、导引和辅助元件确定：
选择定位元件和加紧元件：
由于本工序的定位面是φ77端面和φ45孔定位, 所以定位采用园柱销和端面，而夹紧元件采用开口垫圈螺母加紧。
定位元件：该工件的加工精度为一般精度，根据计算可得两销的直径；
d 1销=φ44. 20-0. 016
销的公称尺寸及类型由夹具设计手册可查得 :
d 1： B 型 L=180 H=20 d=M20 D=45 h=4
加紧元件：加工该工件时需要的切削力比较大，根据查表得：
M20的螺母和直径为φ48的开口垫圈加紧。
选择导引和辅助元件：
导引元件：由于该工序为钻φ5孔，所以，导引元件选择φ5钻套。 辅助元件：由于工件的自重和切削力会影响钻孔的精度和定位销的强度刚度，所以采用窄V 型块做为辅助支撑来抵消一部分切削力和工件的自重，来提高定位销的使用使命。
4. 定位误差分析计算
定位误差的分析：
左端四孔：由于选用大平面定位且孔的设计基准与定位基准重合，所以Δdb=0；
Δjb =0。
所以，在与右端面的误差为0，肯定满足零件的加工要求。
右端孔： 用大平面定位，且钻孔是在竖直方向上钻孔，所以，Δdb=0；Δjb 为零件轴向尺寸公差，所以，Δjb=0.1
定位误差（Δdw ）的计算：由于定位基准与工序基准重合
∴Δjb =0.1 Δdb=0
∵ Δjb 和Δdb 无关 ∴Δdw=Δjb+Δdb
=0+0.1
=0.1
∵ T/3=0.43/3=0.144>0.1；
∴ 该设计满足加工精度要求。
注：由于该工序对钻孔的位置度和其他要求均为自由公差，所以，分度误差和装夹误差应该可以满足零件图纸的要求。
5. 夹紧力的分析
工件在加工时所受的力有加紧力F 、切削力F ´和工件重力G ，，由于加紧采用的是螺母加紧所以加紧力肯定足够，切削力和重力由辅助支撑抵消，故所需夹紧力大小合适，可以满足加工要求。
6. 夹具总装图（包含夹具体的设计）
第三部分 第50道工序刀具设计
（精镗φ45H6公差等级为IT6内孔）
1. 刀具类型确定
此道工序保证的尺寸精度要求较高且φ45内孔的表面粗糙度要求较高，因此须75度通孔镗刀。
2. 刀具设计参数确定
3. 刀具工作图
第四部分 第85道工序量具设计说明书
对孔φ45（H6），首先确定被测孔的极限偏差，查公差书第三章极限与配合标准得φ45H6的上偏差ES=+0.015mm,下偏差EI=0mm。公差等级为IT6。
1. 量具类型确定
磨削孔φ45时的量具用塞规。
2. 极限量具尺寸公差确定
（1） 确定工作量规的制造公差和位置要素值，由公差书表6-1得IT6尺寸φ45的
量规公差为T=0.0024mm,位置要素Z=0.0028mm,位置公差=T/2=0.0012mm
（2） 计算工作量规的极限偏差：
φ45H6孔用塞规：
通规：上偏差=EI+Z+T/2=（0+0.0028+0.0012）=+0.0040mm 下偏差=EI+Z-T/2=（0+0.0028-0.0012）=+0.0016mm
磨损极限= EI=0 止规：上偏差=ES=0.015mm
下偏差=ES-T=（0.03-0.0024）=0.00126mm
3. 极限量 具尺寸公差带图
4. 极限量具结构设计
（1）手柄的结构设计
（2）通规的结构设计：
（3）止规的结构设计：
（4）量具的装配图
第五部分 课程设计体会
参考文献：
〔1〕机械零件课程设计 ： 主编：任青剑 贺敬宏 〔2〕机床夹具设计手册： 主编：杨黎明
〔3〕公差配合与技术测量： 主编：徐茂功 桂定一 〔4〕机械加工工艺设计资料；主编：张征祥
〔5〕刀具设计手册： 主编：袁哲俊 刘华明 〔6〕机械制造工艺学： 主编： 郑修本
〔7〕机械加工工艺装备设计手册：编委会编制
〔8〕光面量规及技术条件：中华人民共和国第五工业部标准