输出轴机械加工工艺规程及夹具设计

指导老师课程设计题目课程设计内容课程设计内容设计要求图一所示是输出轴简图。毛坯材料为铸钢。中批量生产，采用通用机床 进行加工。试完成该零件的机械加工工艺设计及加工6C 12孔钻床夹具设计。二、设计要求：1、 设计者必须发挥独立思考能力，禁止抄袭他人成果，不允许雷同，凡 找他人代做，一经核实，取消答辩资格。积极主动与指导教师交流，每一进展 阶段至少与指导教师交流一次。2、设计成果：(1) 、设计说明书一份；(2) 、机械加工工艺卡片一套；(3) 、夹具装配图一张(A1或A2图纸，用CAD画)及必要的零件图若干 张。设计说明书应包括下列内容：封面，目录、设计任务书、正文、注释、参考文献等。设计说明书的题目及各级标题为四号以上楷体并加黑，正文采用小4号楷体，注释采用尾注形式。3、设计说明书的正文部分内容参考机械制造工艺学课程设计指导书4、设计完成后，将课程设计说明书、机械加工工艺卡片、夹具装配图 打印并装订好一并交给指导教师，并准备答辩，设计 进 度一）、设计准备工作（2012年11月24日25日）1、熟悉任务书，明确设计的内容和要求；2、准备参考资料和手册。二）、机械加工工艺规程制定（2012年11月2612月2日）1、零件的分析；2、毛坯的确定；3、定位基准的选择；4、加工方法的选择；5、工艺路线的制定；6、确定加工余量及毛坯尺寸；7、工序设计；8确定切削用量和基本时间。三）、填写机械加工工艺卡片（2012年12月312月4日）四）、夹具的设计（12月5日20日）1、确疋疋位方案、选择疋位兀件；2、确定夹紧方案、设计夹紧机构；3、确定分度方案、设计分度装置；4、确定导向、对刀方案，设计导向、对刀装置；5、设计其他装置；6、设计夹具体；7、夹具精度分析；8绘制夹具装配图及必要的零件图。四）、撰写计算说明书（12月21日12月28日）五）、准备答辩（12月29日2013年1月4日）27 / 25目录前言 51. 第一部分工艺规程设计一、零件的工艺分析及生产类型的确定 51. 技术要求分析 52. 零件的工艺分析 5二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 . 61. 选择毛坯 62. 毛坯尺寸的确定 6三、选择加工方法，制定加工艺路线 61. 定位基准的选择 72. 加工方法的选择 73. 制定艺路线 8四、工序设计 91. 选择加工设备与工艺装备 92. 选择机床 根据工序选择机床 93. 选用夹具 94. 选用刀具 95. 选择量具 96. 确定工序尺寸 10五、确定切削用量及基本工时 111.切削用量 。 112. 基本时间 18第二部分夹具设计六、夹具设计 181 定定位方式，选择定位元件 192 确定导向装置 193 切削力和夹紧力的计.算 194确定工件夹紧方案，设计夹紧.机.构 195 确定夹具总体结构和尺.寸 216夹具使用说.明 22七、结论 22参考文献 22输出轴加工工艺及钻床夹具设计摘 要 ：机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用，而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关键工作。 本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计， 着重于几个重 要表面的加工，具有一定的尺寸、形状、位置要求，还有一些强度、表面粗糙度要求等，然而这些 都会在文中得以体现。关键词 ： 制造；输出轴；加工工艺；夹具；.、八、一前言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大 部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性 的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重 要的地位。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，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化 建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系 统而全面的做好设计。本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基 本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限， 设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。一 . 零件的工艺分析及生产类型的确定1. 技术要求分析题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋 转的动力；二是工作过程中经常承受载荷； 三是支撑传动零部件。 零件的材料为 45 钢， 是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。综合技术要 求等文件，选用铸件。2. 零件的工艺分析从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有 55、 60、 65、 75、 176的外圆柱面， 50、 80、 104的内圆柱表面，10个 20 的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是 IT6 级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、 80内圆柱表面为 Ra3.2um,大端端面为 Ra3.2um,其余为Ra12.5um 要求不高；位置 要求较严格，表现在 55 的左端面、 80内孔圆柱面对 75、 60外圆轴线的跳动 量为0.04mm, 20孔的轴线对 80内孔轴线的位置度为 0.05mm键槽对 55外圆 轴线的对称度为.0.08mm；热处理方面需要调质处理，到 2OOHB0保持均匀。 通过分 析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面 清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。二.选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1. 选择毛坯毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其 他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒 料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻 件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。 本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。2. 毛坯尺寸的确定毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查机械加工工艺手册金属机械加工工艺人员手册知精车-半精车-粗车各余量，从而可得毛坯余量 或查表得到 。铸 件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按5-13确定。结果为：外圆角半径：r = 2 ； 内圆角半径：R=3。按表5-11，外模锻斜度:=5，内模锻斜度:=7。下图为本零 件的毛坯图三. 选择加工方法，制定加工艺路线1. 定位基准的选择本零件为带孔的轴类零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选回转轴线为定位基准，即遵守“基准重合”的原 则。具体而言，即选 48孔及一端面作为精基准。由于本零件全部表面都需要加工， 而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。2. 加工方法的选择1. 回转体表面面的加工：面的加工方法有很多，本零件主要是加工外圆面和端面 55、 60外圆面的加工精度采用7级精度可以满足要求，故可采取粗车-半精车-精 车的加工方式。 65、 75外圆面的加工精度要采用6级精度才能达到要求，故采用 粗车-半精车-粗磨-精磨的加工方式。2. 孔的加工：孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于内孔采取在车床上镗孔的方式。原因是结构紧凑，重量不大，适用于车削加工通孔10X 20采用在车床上镗孔的方式 斜孔2X 8在钻床床钻孔。图1毛坯图迪iWI、最建繭角町2-裁簾抖度丁 人正典处理TXT?3. 键槽的加工：零件上的键槽在铣床上铣。其公差等级为IT7,两侧的粗糙度为Ra3.2卩m槽底面的粗糙度为Ra6.3卩m。可采用粗铣-精铣的加工方式。4. 两端面的加工：端面的加工在铣床上进行，其公差等级为 IT7，粗糙度的要求分别为Ra25卩m, Ra,12.5卩m。3. 制定艺路线制定工艺路线是制定工艺规程最重要的工作，也体现了工艺师工艺水平的重要方 面。其原则是，在保证零件的几何形状、尺寸精度、表面质量的前提下，尽可能提高 生产率，降低成本，取得好的经济效益。工艺路线的确定：基准先行原则该零件加工时应该先 55端面为粗基准加工 176外圆面及其端面，再以 176为基准加工 55端面及其外圆面先粗后精原则 先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗加工将在较短时间 内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的 余量均匀性要求，若粗加工后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半 精加工。先面后孔原则 对该零件应该先加工圆柱表面，后加工孔，这样安排加工顺序， 一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔， 比较容易，并能提高孔的加工精度。先主后次原则 先加工主要表面，后加工次要表面。这里的主要表面是指基准 面，主要工作面。次要表面是指键槽、内孔等其他表面。次要表面和主要表面之间往 往有相互位置要求。因此，在主要表面达到一定的精度之后，再以主要表面定位加工 次要表面工艺路线安排如下：工序 1 备料、模锻 。工序 2工序 3用三爪卡盘定位55回转体表面，粗车176外圆和粗铣176端面用三爪卡盘定位 176 回转体表面,粗铣55端面和粗车55、60、65、75 的回转体表面。工序 4 用三爪卡盘定位 55回转体表面，半精车 55、60、65、75、176 的外圆工序5 用三爪卡盘定位 55回转体表面，粗磨 65、75的外圆表面 工序 6 用三爪卡盘定位 55 回转体表面，粗车、半精车过度锥面 工序 7 以轴的回转轴线为基准，粗镗内孔 50、80、104工序 8 以轴的回转轴线为基准，半精镗内孔 50、80、104工序9 以80孔的中心线为基准，钻、扩、铰孔 10 X20工序10钻斜孔2 X8工序 11 以轴的回转轴线为基准，粗铣键槽工序 12 热处理：调质处理硬度为 200-230HBW工序13 精车65、75的外圆及锥面工序 14 用三爪卡盘定位 55回转体表面，精磨 65、 75的外圆表面工序15以轴的回转轴线为基准，精铣键槽，用三爪卡盘定位55回转体表面, 精铣176端面；用三爪卡盘定位176回转体表面,精铣55端面工序 16 去毛刺、清洗、检验四. 工序设计1. 选择加工设备与工艺装备选择机床 根据工序选择机床 选择加工设备及选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，选择了加 工方式，机床的类型也随之确定。至于机床的型号，取决于现场的设备情况。最终选 择的机床，其经济精度应与零件表面的设计要求相适应，初步选定的机床如下：工序 1 0、 1 5、60、80中进行的操作分别是粗铣 176端面、铣 55端面、粗铣键 槽、精铣键槽，精铣 176端面，精铣 55端面，用的设备是X53T立式铣床。工序50中钻、扩、铰孔10X 20,工序55中钻斜孔2X 8,选用Z3025摇臂钻 床。其余工序如加工端面和外圆，都可以在 CA6140卧式车床进行。2. 选用夹具本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。3. 选用刀具 由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量， 刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具 应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济 性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为 45 钢，推荐用硬质合金中的 YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重，切削温度高，而YT类硬质合金具有较高的 硬度和耐磨性 , 尤其具有高的耐热性 , 在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长 , 所以加工 45 钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面：90半精车，精车外圆柱面：前角为 90的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为 30；直径为 18；扩孔钻：直径为 19.8 ;铰刀：直径为 20。镗刀，刀杆长度为200.B X H= 16X 25。4. 选择量具本零件属大批大量生产，一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考参考文献4相关资料，选择如下：读数值0.02、测量 范围0150游标卡尺，读数值0.01、测量范围0150游标卡尺。读数值0.01、测量 范围50125的内径千分尺，读数值0.01、测量范围50125的外径千分尺，读数值0.01、测量范围50125的内径百分表（表 5-108）。5. 确定工序尺寸确定圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后 由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：表3外圆柱面$ 176轴段加工余量计算Tab3工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度R/卩m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车2IT106.3176176“-0.14粗车3IT1212.5179179亠毛坯 218118仁2表4外圆柱面$ 55轴段加工余量计算Tab4工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度R卩m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车1.0IT61.65555 -0.019半精车1.5IT103.25656-0.120粗车2.5IT126.357.557.5 工.3毛坯 260$602表5 $ 60轴段加工余量计算Tab5工序名称工序间工序工序基本标注工序余量 /mm经济精度/mm表面粗糙度R/卩m尺寸/mm尺寸公差/mm精车1.0IT61.660-6OO0.019半精车1.5IT103.26161_0.120粗车2.5IT126.362.562.50.30毛坯 265帕52表5 $ 65轴段加工余量计算Tab5工序名称工序间余量 /mm工经济精度/mm序表面粗糙度R/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车1.0IT61.66565_0.019半精车1.5IT103.26666_0.120粗车2.5IT126.367.567.500.30毛坯 270$702表5 $ 75轴段加工余量计算Tab5工序名称工序间余量 /mm工经济精度/mm序表面粗糙度Ra/ 1m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车1.0IT61.675冲75。7 5_0.019半精车1.5IT103.2767600.120粗车2.5IT126.377.577 500.30毛坯 28080 2表5$ 104内孔加工余量计算Tab5工序名称工序间余量 /mm工经济精度/mm序表面粗糙度R/1m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精镗1.8IT73.210410400.035粗镗3.2IT106.3103.2103.200.140毛坯 29999 2表5 $ 80内孔加工余量计算Tab5工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度R/卩m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精镗1.5IT73.280800.3粗镗2.5IT106.378.578.500.12毛坯 276忖62表5 $ 50内孔加工余量计算Tab5工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度叭m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精镗1.5IT73.2505000025粗镗2.5IT106.348.548.5。0.1毛坯 246帖62五. 确定切削用量及基本工时切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。确定顺序是确定ap、f，再 确定v。本说明书选取工序1粗车外圆55mm为例确定其切削用量及基本时间。1.切削用量本工序为粗车。已知加工材料为 45钢，锻件，有外皮；机床为 CA6140型卧式车 床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。确定55mm外圆的切削用量。所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀，根据表5-112，由于CA6140机床的中心高 为200mm故选用刀杆尺寸 BX H=16mm25mm刀片厚度为 4.5mm 根据表5-133，选 择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角0=12，后角0=6、主偏角g = 90、， 副偏角g-10、刃倾角二丸、刀尖圆弧半径 -0.8mm。(1) 确定背吃刀量ap由于粗车双边余量为2.5mm则ap = 2.25mm(2) 确定进给量 f 根据表5-114，在粗车钢件、刀杆尺寸为 16mm 25mm、 ap乞3mm、工件直径为60 100mm时，f = 0.5 0.9mm/r。按CA6140机床的进给量 选择f = 0.65mm/r。确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。根据表5-55，CA6140机床进给机构允许的进给力F ma 3530N。根据表 5-123 ,当钢材二b = 570 670MPa、aP 込 2.0mm、f 込 0.75mm/r , r 込 45 , v= 65m/min （预计）时，进给力 F f = 760N。Ff的修正系数为心皈=1.0 , k丽= 1.0 , kk.；Ff = 1.17 ,故实际进给力为 Ff =760 1.17N =889.2N，由于 Ff 乞 Fmax，所选的 f = 0.65mm/r 可用。（3） 选择车刀磨钝标准及耐用度根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量取为1mm 可转位车刀耐用度T =60min。（4）确定切削速度 v 根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工钢材时， aP 込2.0mm， f 0.75mm/ r 时，切削速度 v = 97m/ min。切削速度的修正系数为. sv 二 0.8tv 二 0.65，-Tv 二 0.81，Tv = 1.0 , Mv h%v = 1.0 表2-9。则有：v = 97 0.8 0.65 0.81m/min = 40.9m/min切削用量包含切削速度、进给量及背吃刀量三项，确定方法是先确定背吃刀量、进给量，最后确定切削速度。不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也不同。粗加工时，一般优先选用尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具的耐用度情况选择合适的切削速度。精加工时，一般选择小得背吃刀量和进给量，从而尽可能的提高切削速度。（1）粗车 55 + 0.028 0.003外圆的切削用量本工序为粗车外圆55，机床采用最常用的CA6140卧式车床。已知：加工材料：4 5钢，二b =600MPa，锻件，有外皮；工件尺寸：坯件 D=60 mm，车削后D=57.5 mm，加工长度| = 80伽；加工要求：车削后表面粗糙度 Ra 6.3卩m。根据机械加工工艺手册表7-4选用的刀具为YT5牌号硬质合金车刀，选择的参数为：主偏角r =60，副偏角r10，后角：o =6，前角o =12，刃倾角0，刀尖圆弧半径r =1.0mm。选择切削用量:确定背吃刀量ap由于粗加工的余量为2.5mm,可以再一次走刀内完成，故 ap=2.5/2=1.25mm。确定进给量f由于零件本次加工的加工余量小，根据机械加工工艺手册表1.1-47及机械制造工艺学课程设计指导书表5-42，取f=0.51mm/r。选择车刀磨钝标准和耐用度根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-40，后刀面最大磨损限度取1.1mm, 刀具的耐用度为T=60 Min。确定切削速度v和工作台每分钟进给量Vf本零件的材料为45钢，二b =600MPa，ap=1.25mm ，f=0.51mm/r ，根据机械制造 工艺学课程设计指导书表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度 T=60min, 得修正系数Ktv=1.0 ;根据工件材料的强度，得修正系数 Kmv=1.0 ;根据毛坯状态得 修正系数Ksv=0.8 ;刀具的材料为YT5,得修正系数为：Ktv=0.65;此处为车削，得修 正系数Kkv =1.0 ;得修正系数为主偏角为60。得修正系数为Kkv=092。所以，Ktv=1.0 ， Kmv =1.0 ， Ksv =0.8 ， Ktv =0.65 ， Kkv =1.0 ， KkfV =0.92 切削速度的公式为V=G/( Tmx apXv x fyv)根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-43，取数值：G=291 ，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。V=G/( T x apXv x fyv) x Ktv x Kmv x Ksv x Ktv x Kkv x Kkv所以带入数据后可算得 V=67.92 m/min转速 n=1000V / n d=1000 x 67.92 / nx 60=360.32 r/min根据机械制造工艺学课程设计指导书 表5-44,取CA1640机床的主轴转速选择320r/min ，则实际切削速度为V= n dn/1000= nX 60X 320/1000=60.32 m/min检验机床功率根据机械制造工艺学课程设计指导书 表 5-45, 查得切削力 Fz 和切削功率 Pm 的计算公式如下：xFznFz=CFzX ap X fyFzX V FzX KFz(N)Pm= Fz V/60 X1000 (KW)式中，CFz=2650, Xfz=1.0, y fz=0.75 , nfz,=-0.15 , Kfz = Ktfz x Kmfz x Kkfz x K.fz , 根据机械制造工艺学课程设计指导书 表 5-32 得：与刀具耐用度有关的修正系数 KTFz= 1 .0 ；与工件材料有关的系数 KMFz =1.0；与主偏角有关的修正系数 KKrFz =0.94； 与前角有关的修正系数 Kr.Fz = 1 . 1 0 。因此总的修正系数为KFz = KTFzxKMFzxKKrFzxKr.Fz =1.034所以,切削力为1.00.75-0.15Fz =2650x1.251.0x0.510.75x60.32-0.15x1.034=1118.5 N切削功率为Pm =1118.5 x60.32/60 x1000KW =1.124 KW根据机械加工工艺手册，查得CA1640卧式车床主动机功率Pe =7.5 KW，因为Pm v Pe,故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：a p=1.25mm；f=0.51mm/rV=60.32 m/min(n=320 r/min )(2)半精车 55+ 0.028 0.003外圆的切削用量本工序为半精车外圆55，原来的直径为57.5伽，车削后D=56伽机床采用最 常用的CA6140卧式车床。根据机械加工工艺手册表7-4选用的刀具为YT15牌号硬质合金车刀，选择的参数为：主偏角Kr=45。,副偏角K, r =10。,前角丫。=10 0，刃倾角）s=-5 0，后角a。=6。, 车刀刀尖圆弧半径r =0.6mm。选择切削用量：确定背吃刀量ap由于粗加工的余量为1.5mm,可以再一次走刀内完成，故 ap=1.5/2=0.75mm。确定进给量f由于零件本次加工的加工余量小，根据机械加工工艺手册表1.1-47及机 械制造工艺学课程设计指导书 表5-42，取f=0.30mm/r。选择车刀磨钝标准和耐用度根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-40，后刀面最大磨损限度取0.8mm,刀具的耐用度为T=60 Min。确定切削速度v和工作台每分钟进给量Vf本零件的材料为45钢，二b =600MPa，ap=0.75mm ，f=0.30mm/r ，根据机械制造 工艺学课程设计指导书表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度 T=60min, 得修正系数Ktv=1.0 ;根据工件材料的强度，得修正系数 Kmv=1.0 ;根据毛坯状态得 修正系数Ksv=1.0 ；刀具的材料为YT15得修正系数为：Ktv=1.0;此处为车削，得修 正系数Kkv =1.0 ;得修正系数为主偏角为45o得修正系数为KKrV=1.0。所以，Ktv=1.0，Kmv=1.0，Ksv=1.0 ，Ktv=1.0，Kkv =1.0，Kkv=1.0m切削速度的公式为V=G/( T x apXv x fyv)根据机械制造工艺学课程设计指导书 表 5-43 ，取数值：Cv = 291 ，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2 。V=Cv/( TmxapXvxfyv)xKTvx KMv x KsvxKtvxKKvxKKrV所以带入数据后可算得 V=170.43 m/min转速 n=1000V / n d=1000 x 170.43 / nX 57.5=943.47 r/min根据机械制造工艺学课程设计指导书 表 5-44, 取 CA1640 机床的主轴转速选择710r/min ，则实际切削速度为V= n dn /1000= nX 57.5 X 710/1000=128.26 m/min检验机床功率根据机械制造工艺学课程设计指导书 表 5-45, 查得切削力 Fz 和切削功率 Pm 的计算公式如下：Fz=CFzx apxFzx fyFzx VnFzx KFz(N)Pm= Fz V/60 x1000 (KW)式中，CFz=2650, Xfz=1.0, y fz=0.75 , nfz,=-0.15 , Kfz = Kfz X Kmfz X Kkfz X Kr.pz ,根据机械制造工艺学课程设计指导书 表 5-32 得：与刀具耐用度有关的修正系数KTFz= 1 .0 ；与工件材料有关的系数 KMFz =1.0；与主偏角有关的修正系数 KKrFz =1.0；与前角有关的修正系数 Kr.Fz =1.04 。因此总的修正系数为KFz = KTFzX KMFz X KKrFz X Kr.Fz =1.04所以,切削力为1.00.75-0.15Fz =2650 X 0.751.0X 0.300.75X 1 28 . 26 -0.15 X 1.04=291.88 N切削功率为Pm =291.88 X 128.26/60 X 1000 KW =0.624 KW根据机械加工工艺手册,查得CA1640卧式车床主动机功率Pe =7.5 KW，因为Pm v Pe,故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：ap=0.75mm；f=0.30mm/rV=128.26 m/min(n=710 r/min )(3精车 55+ 0.028 0.003外圆的切削用量本工序为半精车外圆55，原来的直径为56伽，车削后D=55伽，机床采用最常用的CA6140卧式车床。根据机械加工工艺手册 表 7-4选用的刀具为YT30牌号硬质合金车刀，选择的参数为：主偏角Kr =30 o,副偏角K, r =5o,前角丫。=10 o，刃倾角As=0 o，后角a。=6。，车刀刀尖圆弧半径r y0.4mm。选择切削用量：确定背吃刀量 ap由于粗加工的余量为 1.0mm, 故 ap=1.0/2=0.5mm。确定进给量 f由于零件本次加工的加工余量小，根据 机械加工工艺手册 表 1.1-47 及机械制造工艺学课程设计指导书 表 5-42 ，取 f=0.08 mm/r 。选择车刀磨钝标准和耐用度根据机械制造工艺学课程设计指导书 表 5-40 ，后刀面最大磨损限度取0.5mm, 刀具的耐用度为 T=60 Min 。确定切削速度 v 和工作台每分钟进给量 Vf本零件的材料为45钢，匚b =600MPa , ap=0.50mm , f=0.08mm/r ，根据机械制造 工艺学课程设计指导书表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度 T=60min, 得修正系数Ktv=1.0 ;根据工件材料的强度，得修正系数 Kmv=1.0 ;根据毛坯状态得 修正系数Ksv=1.0 ;刀具的材料为YT3Q得修正系数为：KW=1.4;此处为车削，得修 正系数Kkv =1.0 ;得修正系数为主偏角为30。得修正系数为Kkv=1.13。所以，Ktv=1.0，Kmv=1.0，Ksv=1.0 ，Kw=1.4，Kkv =1.0，Kkv=1.13m7切削速度的公式为V=O/( T x apXv x fyv)根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-43，取数值：G=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。V=G/( T X apXv X fyv ) X KTv X Kmv x Ksv x Kt v x Kkv x K KrV所以带入数据后可算得V=560.66 m/mi n转速 n=1000V / n d=1000 x 560.66 / nx 56=3186.85 r/min根据机械制造工艺学课程设计指导书 表5-44,取CA1640机床的主轴转速选择1400 r/min，则实际切削速度为V= n dn /1000= nx 56 x 1400/1000=246.3 m/min检验机床功率根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的计算公式如下：Fz=C Fz x apxFz xfyFz x VnFz x KFz(N)Pm= Fz V/60 x 1000(KW)式中，CFz=2650, XFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15 ， Kfz = KtFz x KmFz x KKrFz x Kr.Fz，根据机械制造工艺学课程设计指导书表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数Ktfz= 1.0 ；与工件材料有关的系数KmFz =1.0 ；与主偏角有关的修正系数 KKrFz =1.13 ；与前角有关的修正系数Kr.Fz =1.08。因此总的修正系数为2z = Ktfz X Kmfz X KkFz X Kr.Fz =匸22。4所以，切削力为Fz =2650 X 0.51.0 X 0.080.75 X 246.3-0.15 X 1.2204 =106.2 N切削功率为Pm = 106.2 X 246.3/60 X 1000 KW =0.0.436 KW根据机械加工工艺手册，查得CA1640卧式车床主动机功率Pe =7.5 KW，因为Pm v Pe,故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：ap=0.5mmf=0.08mm/rV=246.3 m/min(n=1400 r/min )粗车 60+0.065 -0.045 外圆的切削用量按 CA6140机床的转速选择n =185r/min =3.08r/s ,则实际切削速度v = 37.2m/ m i n最后确定切削用量为：ap = 1.25mm, f = 0.65mm/ r , n =185r/min , v = 37.2m/min。2. 基本时间确定粗车外圆55的基本时间t根据机械制造工艺学公式 4-23车外圆基本时间为：根据机械制造工艺学公式 4-23车外圆基本时间为：L . I |112.iifn fn式中：ap门l =83.4mm , h -+ (2 3) - 2mm,丨2 - 0 , f - 0.65mm/ r , n - 3.08r /min ,tan 瓷 yi =183 4 + 2则 Tj = 83.4 2 s = 43s0.65 汇 3.08其余工步切削用量及基本工时计算从略六. 夹具设计本夹具是第11道工序钻2 一 8通孔的专用夹具。刀具为直柄麻花钻8-L GB/T 6135.3 - 1996。在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要 求较低。因此，本设计的重点应在卡紧的方便性与快速性以及实现钻孔的分度上。下 面是夹具设计过程：1. 确定定位方式，选择定位元件工件以大端面和2个 18孔定位基准，如图3.1，属一面两孔定位。采用平面与两定位销组合定位方案，其中平面限制 3个自由度，定位销一个为圆柱销，限制 2个自由度，一个为菱形销，限制1个自由度，共限制6个自由度属完全定位。 两定位销设计：(1)取两销中心距为140mm;取圆柱销直径为=*18g618 ：； mm按机械制造工艺学表6-1选取菱形销宽度：b=4mm;(4)按h6菱形销确定菱形销的直径公差，最后得到d2 =18；.011 mm其结构图如图3.1所示:2. 确定导向装置本工序为在斜面上钻孔，采用特殊钻套，如图3.2。因生产批量较大，钻套结构宜设计成可换的。排屑间隙 h=0.7 x d= 0.7 x 8= 5.6mm,取d=6mm钻套导引高度 H=1.25x (h+L)=1.5 x (6+24)=45mm图3.23. 切削力和夹紧力的计算本工序加工是钻削可估算其夹紧力，其为螺旋夹紧机构。实际效果可以保证 根据公式：Mq二 WK r tan 1rZ tan（：務）4. 确定工件夹紧方案，设计夹紧机构在机械加工过程中，工件会受到切削力、摩擦力等外力的作用，为了保证在这些 外力的作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动, 一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。本设图3.3夹紧力计算：FxL螺旋夹紧力的计算，根据：机械制造工艺学2的公式:F j = _dtan a + 电）+ Ytan 电 2式中，Fx 作用在扳手上的力（N）;L作用力的力臂（mr）d0螺纹中径（mr）a螺纹升角（）；1螺纹副的当量摩擦角（）；2螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦角（）；r 螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦半径（mr）根据机床夹具设计手册12表1-2-8，表1-2-9，表1-2-10查得,=950，=229，=12.24mm，又 d=14.701mm，2 =5.75，取 Fx = 40N , L =140mm。FxL40140牛 tan I) tan 2 - 14 .701= 2185 .93 N0 0 0tan( 2 299 50 )12 .24 tan 5.75知M12螺栓的许用夹紧力为 10300N，2576.5N由机床夹具设计手册12表1-2-12 小于该值，夹紧力满足要求。5. 确定夹具总体结构和尺寸根据上述分析绘出夹具总图：1.夹具体2.铰链轴3.支撑板4.衬套5.双头螺柱6.钻套7.螺钉8.螺钉图3.12 - 8夹具装配图6. 夹具使用说明安装工件时，抬起钻模板，松开加紧机构上的螺母35,旋转转动压板30,把工件装在定位板上，再旋转两块压板，拧紧螺母，通过两块压板将零件加紧，放下钻模板， 首次装夹时要调节支撑钉8或12,使钻套中心线垂直夹具体底面，再转动菱形螺母11将钻模板固定。当一个孔加工加工完毕时，松开螺母35,拉出手柄1使定位销与衬套13分开，转 动定位板180度，放开手柄，拧紧螺母35夹紧。七. 结论此次课程设计确定了填料箱盖从铸件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程， 同时也设计了其中一道钻孔工序的夹具。作为本学期的第一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工 艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的 知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。所以此次课程设计是我们本科阶段学习的知识的巩固，也是一个总结。参考文献1 陈宏钧 . 机械加工工艺手册 M. 机械工业出版社， 20032 王先逵 . 机械制造工艺学 M. 机械工业出版社， 20063 徐学林 . 互换性与测量技术基础 M. 湖南大学出版社， 2005200720004 崇凯. 机械制造技术基础课程设计指南 M. 化学工业出版社，5 胡农. 车工技师手册 M. 机械工业出版社， 20046 王光斗 . 机床夹具设计手册 M. 上海科学技术出版社， 20007 曾庆福 . 机械制造工艺学 M. 清华大学出版社， 19898 赵如福 . 金属机械加工工艺人员手册 M. 上海科学技术出版社，9 王启平 . 机床夹具设计 M. 哈尔滨工业大学出版社， 1996 10 陈宏钧 . 车工实用技术 M. 机械工业出版社， 200411 艾兴 . 切削用量简明手册 M. 机械工业出版社， 2004。