中北大学机械制造技术基础课程设计说明书

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 工业工程 题 目： 指导教师： 温海骏 职称: 讲师 2013年 06 月 03 日 中北大学课程设计任务书 20122013 学年第 二 学期学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 工业工程 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目：起 迄 日 期： 06 月03 日06月09 日 课程设计地点： 中北大学 指 导 教 师： 温海骏 系 主 任： 李瑞琴 目 录序言2一、计算生产纲领，确定生产类型2二、零件分析31、零件的作用32、零件的工艺分析3三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状4四、工艺规程设计41.定位基准的选择42.零件表面加工方法的选择53.制定工艺路线54.确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸85.确定切削用量与基本用时13五、夹具设计271、问题的提出272、夹具设计的有关计算283、夹具结构设计及操作简要说明23六、小结31七、致谢32八、参考文献32序 言这次的机械制造技术课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。是我们在进行毕业设计之前对所学各门课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，是对我们所学过的知识的一次初步的整体性检验，让我们对所学的专业课得以复习、巩固及应用，在理论与实践上实现有机的结合，因此，它在我们四年的大学生活学习中占有重要的地位。本次设计题目为设计CA6140车床拨叉零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具，即主要内容为零件的加工工艺规程和专用夹具的设计。机床夹具设计是工艺准备工作的重要内容之一，夹具设计的质量，对生产效率、加工成本以及生产安全等都有直接的影响。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析、解决问题的能力，为今后参加企业工作、社会建设打下一个良好的基础。由于能力所限以及经验上的欠缺，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。1、 计算生产纲领，确定生产类型该零件是CA6140车床上的拨叉，该零件的年产量为4000件。设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+)=40001(1+4%+1%)= 4200(件/年)CA6140车床上的拨叉年产量为4200件，根据生产类型与生产纲领之间的关系可知该产品为中批量生产。二、零件分析1、零件的作用我们小组选定的零件是CA6140拨叉（图3，编号为0403）。拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。摆动拨叉可以控制滑套与不同齿轮的结合与分离，达到换档的目的。分析这种动力联接方式可知，换档时要减速，这样可以减少滑套与齿轮之间的冲击，延长零件的使用寿命。宽度为18mm的槽要求精度较高，假如精度不够，会使滑移齿轮与槽的配合过大或过小，会造成较大齿轮冲击，降低使用寿命。2、零件的工艺分析 此零件共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求：（1）以25mm轴线为中心的加工表面这一组加工表面包括：端面15倒角，22mm的花键底孔，25mm的花键孔，键槽上表面，宽18H11mm槽底平面。（2）以左端面为基准加工的表面这一组加工表面包括：2M8螺纹孔，5mm的锥孔，以及宽18H11mm槽的两侧面。它们的位置要求是：上端面与25mm的中心线的平行度公差为0.10mm，宽18mm槽的俩侧面与25mm的中心线的垂直度公差为0.08mm。三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状零件材料为HT200，即灰铸铁，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件较好既无交变载荷，又属于间歇工作，故选用金属型铸件，以满足不加工表面的粗糙度及生产纲领要求。零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，不可铸出。四、工艺规程设计（一）定位基准的选择定位基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择 粗基准选择的表面应尽可能平整光洁、无飞边、无毛刺、无缺陷；按照保证不加工表面与加工表面互为基准原则，选取相对精度较高的不加工表面作为粗基准。以零件主视图的最顶面（三点定位），限制了X、Y方向的旋转和Z向的移动；C面（二点定位）限制了X向的移动和Z向的旋转；E面（一点定位）限制了Y向的移动（在左视图中，孔的右向为Y正向，螺纹孔往上为Z正向，纸面向里为X的正向），这样就可以达到了完全定位了。（2）精基准的选择主要应考虑基准重合问题，当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。上表面对25mm花键孔轴线有平行度要求，槽18H11mm的两个侧面对25mm花键孔轴线有垂直度要求，所以应以25mm花键孔的轴线和左端面D面作为精基准。（二）零件表面加工方法的选择本零件的加工面为D面、花键底孔、花键、槽、A面、内螺纹、15倒角等。零件材料为HT200，硬度为HBS170240。参考机械制造工艺设计简明手册表1.4-6，1.4-7，1.4-8，1.4-14，1.4-17等，其加工方法选择如下：（1） 加工D面 公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra=6.3m。采用粗车半精车的加工方法（表1.4-6）（2） 加工22mm的花键底孔公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra=6.3m。毛坯为实心，未冲出孔。可采用钻扩孔的加工方法（表1.4-7）。（3） 加工宽18H11mm的槽公差等级为IT11，两侧面粗糙度Ra=3.2m，底面粗糙度Ra=6.3m。宜采用粗铣半精铣的加工方法（表1.4-8）。（4） 加工上表面未注尺寸公差，取经济公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra=3.2m。采用粗铣半精铣的加工方法（表1.4-8）。（5） 加工25mm花键要求以花键底孔为外径定心，表面粗糙度Ra=3.2m，经济公差度为IT9。采用拉削加工（表1.4-17）。（6） 加工15的倒角D端面倒角采用车削方法来加工，E端面用锪钻的办法来加工。（7） 加工M8的螺纹孔、5mm锥孔精度等级为中等，表面粗糙度为Ra=6.3m，采用钻底孔攻螺孔的加工方法（表1.4-7）。锥孔为配做，先钻最小孔径5mm后待使用时再进行加工。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。经过全体组员讨论商议，总共提出了四种不同加工工艺路线方案：（1）工艺路线方案一:工序：粗铣半精铣D端面、钻扩22mm的花键底孔、 车D端面花键底孔15倒角；工序：粗铣半精铣18H11mm的槽；工序：粗铣半精铣A表面；工序：钻螺纹孔26.8mm、攻螺纹2M8；工序：锪钻E面花键底孔15的倒角；工序：拉花键孔；工序：去毛刺终检。（2）工艺路线方案二：工序：粗车半精车D端面、钻扩22mm的花键底孔、车D端面花键底孔15倒角；工序：粗铣半精铣A表面；工序：钻螺纹孔26.8mm、攻螺纹2M8；工序：粗铣半精铣18H11mm的槽；工序：锪钻E面花键底孔15倒角；工序：拉花键孔；工序：去毛刺终检。（3）工艺路线方案三：工序：粗铣半精铣A表面；工序：粗车半精车D端面、钻扩22mm的花键底孔、 车D端面花键底孔15倒角；工序：钻螺纹孔26.8mm、攻螺纹2M8；工序：粗铣半精铣18H11mm的槽；工序：锪钻E面花键底孔15倒角；工序：拉花键孔；工序：去毛刺终检。（4）工艺路线方案四：工序：粗车半精车D端面、钻扩22mm的花键底孔、 车D端面花键底孔15倒角；工序：锪钻E面花键底孔15倒角工序：拉花键孔；工序：粗铣半精铣A表面；工序：钻螺纹孔26.8mm、攻螺纹2M8；工序：粗铣半精铣18H11mm的槽；工序：去毛刺终检。各加工工艺路线方案的比较：A、工艺路线方案的思路：1、各主要尺寸都以左端面D面及25mm花键孔轴线为基准，加工时应以此为精基准。由于使用的毛坯为金属型铸件，其尺寸满足一定的工艺要求。故粗基准可直接选取，因而第一道加工工序就是精基准的确定。2、为了方便在同一车床上换刀，减少加工时间，提高加工效率，故将D端面22花键底孔倒角的加工安排在钻扩22mm花键底孔之后。3、先铣上表面，再钻攻螺纹孔，可保证螺纹孔对上端面的垂直度，并且可以减小在加工上表面时内应力对螺纹孔精度的影响，同时加工螺纹孔的工时变短。4、拉花键孔之前，应先加工好D面和E面的底孔15倒角。B、工艺方案的比较： 上述四种工艺方案的特点在于：方案一：先加工D端面，钻扩花键底孔，车D端面花键底孔15倒角，并以D端面、22mm花键底孔轴线作为精基准进行后续的加工。但根据前述定位基准选择的要求，22mm花键底孔轴线并不能作为精基准，而是以25花键孔轴线作为精基准。而且方案一对D端面加工的方法是铣削，在第二道工序是对花键底孔加工，是在车床上进行，第一步工序选择铣削加工的方法不便于第二道工序的换刀。还有，方案一先加工18H11槽，考虑到后续加工精基准的选择以及槽两边的受力可能会变形（因为槽两边壁厚较薄）的问题，因此方案一不可取。方案二：先加工D端面和A端面，后续工序则以D面和A面为精基准进行加工，在最重要的精基准25mm花键孔轴线还没有加工出来的情况下，先加工A面并以其为基准不能保证25mm花键孔轴线与槽两侧面的垂直度误差。方案三选用A端面作为精基准先后加工D端面以及螺纹和锥孔，显然第一道工序的定位基准选择已经出现错误，所以很难保证后序工序的精度要求。方案四选择了在加工完D端面、钻好花键底孔后直接拉花键孔，并以其轴线为精基准进行后序加工，这显然是符合设计要求的，因为其表面精度最高，且和A面、18H11mm槽两侧面均有位置精度要求。且槽在最后加工，保证了槽两侧面不会因为夹具以及加工过程中的受力情况而产生变形等情况，保证了精度要求。综上所述，选择方案四更为合理。具体的工艺加工过程如下：工序：粗车半精车左端面D面。以两短V型块卡住与肋板端接触的半圆（限制X、Z方向的旋转与平移）和E端面一点（支撑块：限制Y方向的平移）为粗基准。工序：钻扩22mm花键底孔，加工D面花键底孔倒角。以两短V型块卡住与肋板端接触的半圆（限制X、Z方向的旋转与平移）和E端面一点（支撑块：限制Y方向的平移）为粗基准。工序：锪钻E面花键底孔倒角。以D面三点（支撑板：限制X、Z的旋转，Y的平移）和D端面花键底孔（短销：限制X、Z的平移）为基准。工序：拉花键孔。以花键底孔（拉刀：限制限制X、Z的旋转与平移）、D端面一点（支撑块：限制Y平移）及A端面一点（支撑块：限制Y旋转）为基准。工序：粗铣半精铣A表面。 以花键孔（花键轴：限制X、Z的旋转与平移）和D端面一点（支撑块：限制Y的平移）为精基准及C端面一点（支撑块：限制Y旋转）为粗基准。 工序：钻螺纹孔、攻螺纹。以花键孔（花键轴：限制X、Z的旋转与平移）和D端面一点（支撑块：限制Y的平移）及A端面一点（支撑块：限制Y旋转）为精基准。工序：粗铣半精铣18H11mm的槽。以花键孔（花键轴：限制X、Z的旋转与平移）和A端面一点（支撑块：限制Y旋转）为精基准。工序：去毛刺终检。（四）确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸1、灰铸铁铸造的机械加工余量根据国家标准来确定。确定时，根据零件重量来初步估算零件毛坯的重量（约1.2-1.8kg）。2、确定工序余量、工序尺寸及公差 确定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸为零件图的标注。当无基准转换时，同一表面多次加工工序尺寸只与工序加工余量有关。当尺寸链不重合时，工序尺寸按工艺尺寸链解算。本零件的工艺路线已确定。各加工表面的加工余量除粗加工余量之外，其余工序加工余量可根据工艺手册中有关数据表确定，粗加工的余量由加工总余量减去后续各工序加工余量总和。本零件各表面的工序的经济精度、表面粗糙度除了最后工序按零件要求确定外，其余按工艺手册中有关数据表来确定。公差等级确定后得出公差值，按入体原则标注上下偏差。具体数据来源如下：D端面：毛坯：金属型铸造；由工艺手册表2.2-5取尺寸公差等级CT=9，加工余量等级MA为F；由工艺手册表2.2-4得加工余量Z=2.5mm；由工艺手册表2.2-1得公差为2.2mm；这里采用上下偏差对称分布的方法，取毛坯的基本尺寸及其公差为82.5+0.11 -0.11mm。半精车：由工艺手册表2.3-2取加工余量Z=1mm；由工艺手册表1.4-8取经济精度IT=9；再由工艺手册表1.4-24得公差为0.87mm；按入体原则，工序尺寸及其公差为：mm。粗车：由Z=得粗车加工余量Z=1.7mm；由工艺手册表1.4-8取IT=13，Ra=6.3m；由工艺手册表1.4-24得公差为0.54mm；按入体原则，工序基本尺寸及其公差为：81 mm。22mm的花键底孔：毛坯：实体；钻孔： 参照工艺手册表2.3-8，取2Z=20mm；由工艺手册表1.4-7得Ra=12.5m，取IT=13；根据工艺手册表1.4-24得公差为0.33mm；按入体原则，得工序尺寸及其公差为：20mm。扩孔：由Z=得扩孔2Z=22-20=2mm；由工艺手册表1.4-7取IT=11；由工艺手册表1.4-24得公差为0.13mm；选用基轴制配合，取工序尺寸及其公差为：22mm。25mm花键孔：（在22mm花键底孔的基础上加工）得2Z=25-22=3mm；由工艺手册表1.4-7取IT=9；由工艺手册表1.4-24得公差为0.052mm；由基轴制配合，得工序尺寸及其公差为：25mm。上平面：毛坯：金属型铸造；由工艺手册表2.2-5取CT=9，MA为F；由工艺手册表2.2-4得Z=2.5mm，基本尺寸为74.5mm。但需加工面的高度为75mm，可取Z=3mm；由工艺手册表2.2-1得公差为2.2mm；取毛坯的基本尺寸及其公差为75+1.1 -1.1mm。半精铣：由工艺手册表2.3-21取Z=1mm；由工艺手册表1.4-8取IT=11；由工艺手册表1.4-24得公差为0.19mm；按入体原则，工序尺寸及其公差为：mm。粗铣：由Z=得粗铣Z=2mm；由工艺手册表1.4-8取IT=13，Ra=6.3m；由工艺手册表1.4-24得公差为0.46mm；按入体原则，得工序尺寸及其公差为：mm。2M8的螺纹孔：钻底孔：由工艺手册表2.3-20，取麻花钻直径d=6.8mm，即2Z=6.8mm；由工艺手册表1.4-7得Ra=12.5m，取IT=12；由工艺手册表1.4-24得公差为0.15mm；按入体原则，得工序尺寸及其公差为：6.8mm。攻螺纹：由Z=得攻螺纹2Z=8-6.8=1.2mm；由工艺手册表1.4-14取公差带为5H；由工艺手册表1.4-17取Ra=3.2m；由工艺手册表1.4-24得公差为0.006mm；按入体原则，得工序尺寸为：M8。铣18mm的槽：由工艺手册表2.3-22初选左右侧半精铣2Z=3mm，则粗铣为Z=15mm。而查阅工艺手册表3.1-29没有d=15mm的刀具，可取d=16mm。即粗铣Z=16mm，左、右侧半精铣为Z=1mm。粗铣：由工艺手册表1.4-8取IT=13，Ra=6.3m；由工艺手册表1.4-24得公差为0.27mm；按入体原则，得工序尺寸及其公差为：16mm；左半精铣：由工艺手册表1.4-8取IT=11；由工艺手册表1.4-24得公差为0.11mm；按入体原则，得工序尺寸及其公差为：17mm；右半精铣：由工艺手册表1.4-8取IT=11；由工艺手册表1.4-24得公差为0.11mm；按入体原则，得工序尺寸及其公差为：18mm；将上面所得的数据填入下表：此表可以清楚地表达出零件整个加工过程的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。注：在工序经济精度中，毛坯的公差等级为CT9。加工表面工序名称工序余量工序基本尺寸工序经济精度工序尺寸及其公差表面粗糙度公差等级公差D端面毛坯Z=2.582.5CT92.282.5+0.11 -0.11粗车Z=1.780.8IT130.5481Ra=6.3半精车Z=0.880IT90.087Ra=3.2A平面毛坯Z=375CT92.275+1.1 -1.1粗铣Z=273IT130.46Ra=6.3半精铣Z=172IT110.19Ra=3.2铣18H11的槽毛坯实心粗铣2Z=1616IT130.2716Ra=6.4半精铣左面Z=117IT110.1117Ra=3.2半精铣右面Z=118IT110.1118Ra=3.222底孔毛坯实心钻孔2Z=2020IT130.3320Ra=12.5扩孔2Z=222IT110.1322Ra=6.3拉花键2Z=325IT90.05225Ra=1.6M8螺纹孔毛坯实心钻底孔2Z=6.86.8IT120.156.8Ra=12.5攻螺纹2Z=1.2M8IT50.006M8Ra=3.2（五）确定切削用量与基本用时（机动时间）在工艺文件中要进一步确定每一步的切削用量背吃刀量（即切削深度）、进给量f及切削速度。确定方法是：先确定切削深度（由工序或工步的余量确定切削深度半精加工全部余量是在一次走刀中去除的，而粗加工全部余量也最好在一次走刀中去除）和进给量（根据工序或工步的加工表面粗糙度确定进给量，对于粗加工的工步，根据加工表面粗糙度初选进给量后还要校验进给机构的强度），再确定切削速度（可用查表法和计算法得出切削速度），再用公式换算出，根据在机床实际的主轴转速表中先取接近的主轴转速，再由算出填入工艺文件中。对于粗加工，确定实际切削速度、实际进给量和背吃刀量后，还要验证机床的功率是否足够等，才能作为最后的切削量填入工艺文件中。工序 粗车半精车D端面1、确定车削深度，车削宽度Ae：粗车时：=1.8mm；精车时：=1mm；Ae=40mm。2、选择车床和刀具由切削用量简明手册表1.3D，选择C620-1卧式车床，根据工艺设计简明手册表3.1-1，选择端面车刀：根据切削用量简明手册表1.1，因为C620-1卧式车床的中心高为：200mm（查切削用量简明手册表1.31），故选刀杆尺寸：BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据切削用量简明手册表1.2，粗车硬度小于220HBS的灰铸铁。选择YG6牌号硬质合金。根据切削用量简明手册表1.3，选择平面带倒棱型前刀面，主偏角=45，副偏角=10，后角=6，前角=12，刃倾角= -10，刀尖圆弧半径=0.6mm，倒棱前角= -10，倒棱宽度=0.5。一、粗车D端面1、确定进给量f 根据切削用量手册表1.4，在车铸铁，刀杆尺寸为BH=16mm25mm，车削深度3mm.，以及工件长度为75mm，宽度为40mm时： f=0.81.2mm/r； 按照C620-1卧式车床说明书，选择 f=1mm/r；2、车刀磨钝量及刀具耐用度： 由切削用量简明手册表1.9，取车刀后面最大磨损量为：1mm，车刀寿命：T=60min。3、确定切削速度 根据切削用量简明手册表1.11，得： =63m/min； 根据切削用量简明手册表1.28，切削速度得修正系数为： kTv=1.0，kMv=0.89，ksv=0.85，ktv=1.0，kv=1.0；所以 =6310.890.8511.0=47.7(m/min)；=202.45(r/min)；查切削用量简明手册表1.30，按照C620-1卧式车床的转速，有： =230r/min；实际切削速度为： 54.2(m/min)；4、检验机床功率： 根据切削用量简明手册表1.25，当灰铸铁HBS=170240，2.8mm，1.2mm/r，59m/min，切削功率=2.4kW。 根据切削用量简明手册表1.28和1.29，切削功率的修正系数为： krFc=1.0，krPc=1.0，koFc=koPc=1.0故实际功率为： =2.41.01.01.0=2.4(kW) 查切削用量简明手册表1.30，有C620-1卧式车床功率： =5.9kW 因为，所以所选择的切削用量可用。5、计算工时根据工艺手册表6.2-1，得： ，；所以： 0.206(min)二、半精车D端面1、确定进给量f根据切削用量手册表1.4，车铸铁，刀杆尺寸为：BH=16mm25mm，3mm，以及工件长度为75mm，宽度为40mm时： f=0.81.2mm/r 按照C620-1卧式车床说明书，选择 f=0.8mm/r2、车刀磨钝量及刀具耐用度 由切削用量简明手册表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8mm，车刀寿命T=60min。3、确定切削速度 根据切削用量简明手册表1.11，得： =80m/min； 根据切削用量简明手册表1.28，切削速度得修正系数为： kTv=1.0，kMv=1.0，ksv=0.85，ktv=1.0，kv=1.0所以 =801.01.00.851.01.0=68(m/min)=288.6(r/min)查切削用量简明手册表1.30，按照C620-1卧式车床的转速,有： =305r/min实际切削速度为： 71.8(m/min)4、检验机床功率 根据切削用量简明手册表1.25，当灰铸铁HBS=170210，2.8mm，0.750.96mm/r，84m/min，切削功率=2.9kW。 根据切削用量简明手册表1.28和1.29，切削功率的修正系数为： krFc=1.0，krPc=1.0，koFc=koPc=1.0故实际功率为： =2.91.01.01.0=2.9(kW)； 查切削用量简明手册表1.30，有C620-1卧式车床功率： =5.9kW；因为，所以所选择的切削用量可用。5、计算工时根据工艺手册表6.2-1，得： ，；所以： 0.191(min)。工序 钻花键底孔22mm、扩花键底孔、车D端面花键底孔 倒角 一、钻孔1、刀具选择由工艺手册表3.1-5选择d=20mm高速钢直柄麻花钻。由切削用量简明手册表2.1及2.2，选双锥修磨横刃，=30，=118，=70，=3.5mm，=12，=55，b=2mm，l=4mm。2、切削用量选择由切削用量简明手册表2.7，进给量f=0.430.53mm/r。由切削用量简明手册表2.8，钻头允许进给量为1.75mm/r。取f=0.53mm/r。根据切削用量简明手册表2.19查得轴向力=5100N，轴向修正系数为1.0，所以=5100N。根据切削用量简明手册表1.30，得C620-1卧式车床的横走刀最大抗力为：5100N。因为，故f=0.53mm/r可用。由切削用量简明手册表2.12得钻头最大磨损量为0.8mm，钻头寿命为T=60min。3、确定切削速度由切削用量简明手册表2.15，得切削速度：=16m/min；由切削用量简明手册表2.31，得各修正系数：kTv=1.0，kMv=0.88，ktv=1.0，kxv=1.0，kLV=0.85 =161.00.881.01.00.85=11.97(m/min)因此：=190.6r/min；根据切削用量简明手册表1.30取n=230r/min；4、校验机床功率查切削用量简明手册表2.23，由d=20mm，f=0.53mm/r，=11.97m/min得：1.0kW；根据切削用量简明手册表1.30查得C620-1卧式车床的额定功率=5.9kW；因此，符合要求。5、 计算基本工时 根据工艺手册表6.2-1，得：，L=+y+；由切削用量简明手册表2.29得：y+=10mm； 0.738(min)；二、扩孔：由工艺手册表3.1-8和3.1-9选择22mm硬质合金锥柄扩孔钻。由切削用量简明手册表2.10得： f=0.60.7mm/r；加工强度及硬度较低的材料采用较大值，取 f=0.7mm/r；由切削用量简明手册表2.30得公式，公式中的系数和指数分别为：=68.2，=0.4，=0.15，=0.45，m=0.4；由切削用量简明手册表2.31得修正系数：kTv=1.0，kMv=0.88，kWv=1.0，kLv=0.85；故 kv=1.00.881.00.85=0.748；由切削用量简明手册表2.12得T=40min，切削深度=1mm， =0.748=47.15(m/min)； 682.5(r/min)。由切削用量简明手册表3.30取n=770r/min， 计算基本工时： 0.167(min)3、 车倒角 采用手动车，选用YG6硬质合金端面车刀，为避免在调速上花费不必要的时间，故采用上一步的车床转速，即n=770r/min，基本工时约为4.5秒，即0.075min。工序 锪钻E面花键底孔倒角锪钻22mm内孔的倒角选用立式钻床Z525，工件装夹在专用夹具上。1、刀具选择参考工艺手册表3.1-13，定做=150 锥柄锥面锪钻。钻头尺寸参数取d=40mm，L=150mm，l=35mm，齿数为z=8。2、确定进给量和转速本工序宜采用手动进给，参照工艺手册表4.2-15取平均进给：f=0.2mm/r，取机床转速n=195r/min。 3、确定进给长度参考工艺手册表6.2-5，取l=2mm，=1mm，故3mm。4、基本工时钻一倒角所用时间为：0.077(min)。工序 拉22mm花键孔选用L6110卧式内拉床，使用专用夹具，此工件要求拉削面的表面粗糙度为1.63.2m，故一次拉削即可。1、刀具选择选择高速钢花键拉刀，根据现代制造工艺设计方法表1.2-17确定拉刀的单面齿升为0.08mm，表1.2-18取拉削速度为v=3.6m/min。根据工艺手册由于花键孔为25H7mm，内22mm底孔键宽6H9mm，所以选择齿数z=6，拉刀总长L=760mm。2、基本工时（见工艺手册表6.2-15）；其中-单面加工余量，1.5mm； l-拉削表面长度，80mm； -考虑标准部分的长度系数，取1.2； k-考虑机床返回行程系数，取1.4； v-拉削速度(m/min)； -拉刀每齿进给量（mm/z）；z-拉刀同时工作的齿数，z=l/P；P-拉刀齿距（mm）。P=(1.251.5) =13mm； 拉刀同时工作齿数： z=l/P=80/13=6；基本工时： 。工序 粗铣半精铣A表面一、粗铣1、选择刀具与铣床由切削用量简明手册表3.30选XA6132型万能铣床，根据工艺手册表3.1-27选用端铣刀，再参考切削用量简明手册表3.1及3.16选用do=80mm、z=10的YG6硬质合金端铣刀。由表3.8得刀具寿命T=180min。铣刀的几何形状：由于HT200的硬度为170210HBS(由机械制造基础表1-8)，所以=60，=30，=5，=8，=10，= -20，=0。2、确定每齿进给量铣床额定功率为7.5kW，根据切削用量简明手册表3.5得：=0.140.24 mm/z，再参考切削用量简明手册表3.16取=0.13mm/z，=3.5mm，=40mm。3、铣刀磨钝量及刀具耐用度由切削用量简明手册表3.7得铣刀刀齿后刀面的粗铣最大磨损量为1.8mm，精加工为0.5mm。由切削用量简明手册表3.16得耐用度T=180min。4、确定切削速度和每分钟进给量由切削用量简明手册表3.16得：=97m/min，n=387r/min，=433mm/min；修正系数：kMv=kMn=kMvf=0.89，ksv=ksn=ksvf=0.8，kaev=kaen=kaevf=0.89；所以=970.890.80.89=61.47(m/min)；n=3870.890.80.89=245.23r/min； =4330.890.80.89=274.38(mm/min)。根据切削用量简明手册表3.30，选择n=300r/min，=300mm/min；从而实际切削速度和每齿进给量为：； 5、校验机床功率由切削用量简明手册表3.24得：当=0.13mm/z，42mm，3.5mm时，1.9kW。因为机床最大功率=7.50.75=5.63 kW，故，所以机床满足功率要求，能够正常工作。6、计算基本工时；L=+y+ 由切削用量简明手册表3.26得入切量及超切量为：y+=12mm，=80mm； 所以： 0.307min)。二、半精铣1、选择刀具 改变速度或者进给量时刀具与上道工步可以是同一把刀。2、切削用量由切削用量简明手册表3.5得每转进给量为f0.51.0mm/r，因为z=10，取=0.1mm/z，半精铣的加工余量为1.5mm，所以本道工步的切削深度 1.5mm，切削宽度40mm；由切削用量简明手册表3.16得：n=494 r/min， =395mm/min； 4940.890.80.89=313.04(r/min)；=3950.890.80.89=250.3(mm/min)；根据切削用量简明手册表3.30，取：n=375r/min，=300mm/min。切削速度：。切削时间：0.307(min)。工序 钻26.8mm孔、攻螺纹2M8、钻5mm孔本道工序全部选用Z525立式钻床加工，使用专用夹具。1、 钻孔26.8mm查工艺手册表3.1-6，选用6.8mm高速钢硬质合金锥柄麻花钻。参考切削用量简明手册表2.7和工艺手册表4.2-16，取=0.22mm。查切削用量简明手册表2.15，取切削速度=16m/min。 748.96(r/min)查切削用量简明手册表2.35，取=960r/min，所以实际切削速度为： 20.51m/min钻两个孔的基本工时：按工艺手册表6.2-5的公式计算，l=9.5mm，取=2mm，=1.5mm。 0.123min二、攻螺纹2M81、刀具选择查工艺手册表3.1-47，选择M8高速钢机用丝锥。2、择切削用量进给f等于工件螺纹的螺距P（见工艺手册表3.1-47），即 f=1.25 mm/r。切削速度按工艺方法1.2-29选取=8mm/min。可得机床主轴转速为： 318.31(r/min)；按Z525机床说明书（见工艺手册表4.2-15）选取=392r/min。实际切削速度为： 3、算基本工时查工艺手册表6.2-14，取l=9.5mm，=(13)P=2.5mm，=(23)P=2.5mm。攻两个螺纹的总时间： 0.059(min)。 三、钻孔5mm查工艺手册表3.1-6，选用5mm高速钢硬质合金锥柄麻花钻。参考切削用量简明手册表2.7和工艺手册表4.2-16，取=0.22mm。查切削用量简明手册表2.15，取切削速度=16m/min。 1018.6(r/min)查切削用量简明手册表2.35，取=960r/min，所以实际切削速度为： 15.08m/min基本工时：按工艺手册表6.2-5的公式计算，l=9.5mm，取=2mm，=1.5mm。 0.062min工序 粗铣半精铣18H11mm的槽一、粗铣1、刀具选择：查工艺手册表3.1-27，选用直齿三面刃铣刀，材料为：高速钢硬质合金。由于槽宽为18mm，加工余量需2mm，查表3.1-2.8和表3.1-39，可选刀具直径为=16mm，D=32mm，L=16mm，齿数Z=20。查切削用量简明手册表3.2加工材料为HT200，可以得到刀具前角=8，周齿后角=16，端齿后角=6；2、确定切削用量a确定切削深度和切削宽度根据切削用量简明手册表3.17取=8mm，分5次走刀粗铣（最后一次铣削3mm）。两边各余下的1mm作为半精铣的加工余量。因为在实体上切槽，故为铣刀宽度，即=16mm。b确定进给量参考切削用量简明手册表3.3，再根据切削用量简明手册表3.17取每齿进给量=0.2mm/z。c选择刀具磨钝标准及耐用度查切削用量简明手册表3.7，铣刀后刀面最大磨损限度为0.150.20mm；查切削用量简明手册表3.8，铣刀的耐用度T=120min。d确定切削速度和工作台每分钟进给量（即进给速度）查切削用量简明手册表3.17，可取切削速度=75m/min， =235r/min，=952mm/min；因为加工条件没有变化，所以n=235mm/min。查切削用量简明手册表3.30，取n=235r/min，=950mm/min，则实际的每齿进给量=950/(20235)=0.202(mm/z)。实际切削速度：73.83(m/min)；e检验机床功率根据切削用量简明手册表3.28中的的切削力公式：式中各系数为：=30，=1.0，=0.65，=0.83，=1.0。取=1.0，则 168.4(N)；0.27(kW)；XA6132铣床主动电机的功率为7.5kW，故切削用量可以采用。最后确定的粗铣切削用量为：=16mm，=8mm，=0.2mm/z，=950mm/min，3、计算基本工时根据工艺手册表6.2-7，立铣刀铣槽的基本时间为： ；式中=40mm，=0.5d+(12)mm，=100mm，=13mm，=950mm/min，=5，=42mm，=3mm；所以 5=0.511(min)。二、半精铣1、刀具选择查工艺手册表3.1-27，选用直齿三面刃铣刀，材料为：涂层硬质合金。由于槽宽为18mm，加工余量需2mm，查表3.1-2.8和表3.1-39，可选刀具直径为=100mm，D=32mm，L=18mm，齿数 Z=20。查切削用量简明手册表3.2加工材料为HT200，可以得到刀具前角=8，周齿后角=16，端齿后角=6；2、确定切削用量a确定切削深度和切削宽度由于预留的每边加工余量为1mm，故取=2mm；由于槽的深度为35mm，采取一次走刀，即=35mm。b确定进给量参考切削用量简明手册表3.5，由于为半精铣，要求表面粗糙度=3.2m，故取每转进给量=1mm/r。 =1/20=0.05(mm/z)c选择刀具磨钝标准及耐用度查切削用量简明手册表3.7，铣刀后刀面磨损限度为0；查切削用量简明手册表3.8，铣刀的耐用度T=120min。d确定切削速度和工作台每分钟进给量（即进给速度）根据切削用量简明手册表3.27中的公式：；式中各系数为：=24.4，=0.25，=0.2，=0.2，=0.3，=0.1，=0.2；查切削用量简明手册表3.16取=0.72，所以：11.48(m/min)；则机床转速 36.54(r/min)查切削用量简明手册表3.30，取机床转速=37.5r/min， 0.052037.5=37.5mm/min查表3.30取 =37.5mm/mine最后确定的半精铣切削用量为：=2mm，=35mm，=0.05mm/z，=37.5mm/min，=37.5r/min，=11.78m/min。3、计算基本工时根据工艺手册表6.2-7，立铣刀铣槽的基本时间为： ；式中=40mm，=0.5d+(12)mm，d=16mm，=13mm，=75mm/min，=2，=52，=3；五、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。经过与指导老师讨论，决定设计第、道工序铣宽18H11深35mm的槽的铣床夹具。本夹具将用于XA5032立铣床，刀具为高速钢直柄立铣刀，对工件俯槽进行加工。1、问题的提出本夹具主要用于第道工序粗铣半精铣宽18H11深35mm的槽，此槽两侧面对花键孔轴线有垂直度要求，由于本道工序先粗铣后半精铣对如何提高劳动生产率、降低劳动强度、保证槽的形位精度和侧面、底面的表面粗糙度都有较高的要求。2、夹具设计的有关计算1、定位基准的选择由零件图可知，18H11的槽对花键孔轴线有垂直度要求，其设计基准为花键孔中心线和D面。为了使定位误差为零，应该选择以花键孔和D面为加工精基准并以A面辅助定位。因为是中批量生产，我们可以采用手动加紧装置。2、切削力及夹紧力计算刀具：标准型高速钢直柄立铣刀；F=（见切削手册表3.28）；根据铣削时的计算结果有：F=430.5N；水平分力：FH=1.1F实473.5(N)；垂直分力：FV=0.3F实142.1(N)。在计算切削力时，必须安全系数考虑在内，安全系数即为：K=K0K1K2K3K4K5K6根据机床夹具设计手册表1-2-1得：K0=1.3-基本安全系数；K1=1.2-加工性质系数；K2=1.3-刀具钝化系数；K3=1.0-切削特点系数；K4=1.3-夹紧力稳定系数；K5=1.0-手动加紧手柄位置系数；K6=1.0-接触情况系数；K=1.31.21.311.311=2.7；F=KFH=2.7473.5=1183.8(N)；为克服水平切削力，实际夹紧力N应为：N(f1+f2)=KFH ；N=KFH/(f1+f2)；其中f1及f2为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数。由现代制造工艺设方法第134页，取f1=0.15，f2=0.25，则： N=KFH/(f1+f2)=1183.8/(0.15+0.25)=2959.5(N)。取定位心轴螺栓预紧力=3000N；螺纹：1、45#钢，=355MPa，=600MPa，=250340MPa， =190250MPa。 2、M12为粗螺纹：=10.106mm； 螺栓等级：5.6； 螺母选择GB/T41，M12，e=2022mm，所需预紧力：F=3192.75N，取：=3500N，48.7MPa； 故可用M12螺纹连接来夹紧工件。 开口垫圈：A型，45#钢，GB851 12-40，D=40mm，H=8mm，b=14mm。3、定位误差分析：定位元件及公差的确定。工件是以内孔在心轴上定位，D面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差规定为与零件内孔有相同的公差，即22mm。图样规定18H11mm的槽与定位心轴的垂直度为0.08mm。因为加工此槽时是以定位心轴为基准，即基准重合，不存在基准误差，而宽为18H11mm的槽表面的单边最大偏偏移量为0.11/2=0.055mm，小于槽表面与定位心轴的垂直度要求，故垂直度误差要求可以得到保证。因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了铣槽所得到的尺寸和花键孔中心线的尺寸和公差要求。3、夹具结构设计及操作简要说明：如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，但同时要考虑到实际情况，由于是中批量生产，因此，我们可以采用手动夹紧。本道工序的铣床夹具就选择手动夹紧方式。在螺母加紧时采用开口垫圈，以方便装卸。夹具体底面上的一对定位件可以使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。夹具上有对刀块装置，可使夹具在一批零件加工之前方便对刀。操作简要说明：将零件倾斜着放到心轴上，保证不碰到定位销。然后拧紧螺钉，将零件固定在心轴上。