输出轴的机械加工工艺规程及夹具设计方案

机械制造工艺学课程设计设计题目：输出轴机械加工工艺规程制定及钻孔专用夹具设计设计计算说明书设计题目：输出轴机械加工工艺规程制定及钻孔专用夹具设计学 号学生姓名专业（班级）设计输出轴机械加工工艺规程制定及钻孔专用夹具设计题目设计技术参数如图所示是输出轴简图。毛坯材料为45 钢中批量生产，采用通用机床进行加工。热处理方式为调质，处理后硬度要求为200-230HBW。试完成该零件的机械加工工艺设计及加工 1020 孔钻床夹具设计。一、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。积设极主动与指导教师流，每一进展阶段至少与指导教师交流二次。二、设计成果：计1、夹具装配图一张， A1;要2、设计说明书一份 ;求3、工艺规程卡一套，工序卡3-5 张。设计说明书应包括下列内容：（ 1） 封面（ 2） 目录（ 3） 摘要和关键词、（ 4） 设计任务书（ 5） 机械加工工艺规程制定的详细过程主要包括：）零件的结构分析）生产类型的确定）毛坯的选择与毛坯简图的绘制）工艺路线的拟定）各工序的加工余量及工序尺寸的确定。）切削用量的计算和确定）时间定额的计算和确定（ 6）专用夹具设计的详细过程1）明确夹具的功用，选择夹具的类型2）定位方案的选择、分析、比较和确定3）夹紧方案的选择、分析、比较和确定4）对定方案的选择、分析、比较和确定5）夹具各部分元件的选择6）夹具的精度分析7）夹具的特点（ 7）参考文献（要包含资料的编号、作者名、书名、出版地、出版者、出版年月）。三、 定稿完成后，按照学校要求打印、装订，装袋，并和电子稿一起交给老师，并准备答辩。工1、夹具装配图一张， A1;作2、设计说明书一份 ;量3、工艺规程卡一套，工序卡3-5 张。工作计划序号环节时间分配备注1设计准备工作0.52机械加工工艺规程制定1.03填写机械加工工艺卡片0.54专用夹具设计25撰写设计说明书0.56答辩0.5小计5 天1、金属切削加工手册 ；参2、机床夹具设计手册 ；考资3、机械制造工艺学 ；4、机械制造工艺学课程设计指导书。料指导教师签字教研室主任签字年月日目 录序 言1第一章 . 零件的工艺分析及生产类型的确定11.1技术要求分析11.2零件的工艺分析 .1第二章 . 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图22.1选择毛坯22.2毛坯尺寸的确定 .2第三章 . 选择加工方法，制定加工艺路线.33.1定位基准的选择 .33.2加工方法的选择 .33.3制定工艺路线4第四章 . 工序设计54.1选择加工设备与工艺装备.54.2选用夹具64.3选用刀具64.4选择量具64.5确定工序尺寸6第五章 . 确定切削用量及基本工时95.1切削用量95.2基本时间16第六章 . 夹具设计166.1 确定定位方式，选定定位元件166.2确定导向装置176.3切削力和夹紧力的计算.176.4确定工件夹紧方案，设计夹紧机构176.5确定夹具总体结构和尺寸.186.6夹具使用说明18设计结论19参考文献19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，机械加工工艺规程制定和专用机床夹具的设计，不仅实践性强，而且对学生的专业素质要求较高。然而这些都会在文中得以体现。序 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。第一章零件的工艺分析及生产类型的确定1. 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。1.2零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 201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 200HBW，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。第二章选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图2.1 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。2.2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粗车- 半精车 - 精车各余量 , 从而可得毛坯余量 。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：r2 ；内圆角半径： R3 。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2毛坯图第三章 . 选择加工方法，制定加工工艺路线3. 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 50 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。3.2 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 10 20 采用在车床上镗孔的方式，斜孔 2 8 在钻床床钻孔。33. 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Ra3.2m，槽底面的粗糙度为Ra6.3m。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 Ra25m，Ra,12.5 m。3.3 制定工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。1. 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 。2. 工艺路线安排如下 ：1. 工序 05 用三爪卡盘定位 55 回转体表面，粗车 176 外圆和粗铣 176 端面。2. 工序 10 用三爪卡盘定位 176 回转体表面 , 并且粗铣 55 端面和粗车 55、60、 65、 75 的回转体表面。3. 工序 15 用三爪卡盘定位 55 回转体表面，半精车 55、60、65、 75、 176 的外圆。44. 工序 20 用三爪卡盘定位 55 回转体表面，粗磨 65、 75 的外圆表面。5. 工序 25 用三爪卡盘定位 55 回转体表面，粗车、半精车过度锥面。6.工序 30以轴的回转轴线为基准，粗镗内孔50、 80、 104。7.工序 35以轴的回转轴线为基准，半精镗内孔50、 80、 104。8.工序 40以 80 孔的中心线为基准，钻、扩、铰孔 10 20。9. 工序 45 钻斜孔 2 8。10. 工序 50 以轴的回转轴线为基准，粗铣键槽。11. 工序 55 热处理：调质处理硬度为 200-230HBW。12. 工序 60 精车 65、 75 的外圆及锥面。13 工序 65 用三爪卡盘定位 55 回转体表面，精磨 65、 75 的外圆表面。14.工序 70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。15. 工序 75 去毛刺、清洗、检验。第四章工序设计4.1 选择加工设备与工艺装备1. 选择机床根据工序选择机床2. 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：（1）工序 10、15、55 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。（2）工序 45 中钻、扩、铰孔 10 20，工序 50 中钻斜孔 2 8，选用 Z3025摇臂钻床。（3）其余工序如加工端面和外圆，都可以在CA6140卧式车床进行。54. 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。4.3 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.BH1625。4.4 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 5 相关资料，选择如下：读数值 0.02 、测量范围 0 150 游标卡尺，读数值 0.01 、测量范围 0 150 游标卡尺。读数值 0.01 、测量范围 50 125 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 50 125 的内径百分表。4. 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：6工序名称工序间余量 /mm精车2粗车3毛坯工序名称工序间余量 /mm精车1.0半精车1.5粗车2.5毛坯工序名称工序间余量 /mm精车1.0半精车1.5粗车2.5毛坯工序间工序名称余量 /mm精车1.0半精车1.5粗车2.5毛坯外圆柱面 176轴段加工余量计算工序工序基本标注工序经济精度 /mm表面粗糙度a尺寸 /mm尺寸公差 /mmR / m176 0.14IT106.3176IT1212.51791790. 4 2181181 2外圆柱面 55 轴段加工余量计算工序工序基本标注工序经济精度 /mm表面粗糙度a尺寸 /mm尺寸公差 /mmR / mIT61.655550 .019IT103.256560.120IT126.357.557.5 0.3260602 60 轴段加工余量计算工序工序基本标注工序经济精度 /mm表面粗糙度a尺寸 /mm尺寸公差 /mmR / mIT61.6606000.019IT103.2616100.120IT126.362.562.500.30265652 65 轴段加工余量计算工序工序基本标注工序经济精度 /mm表面粗糙度a尺寸 /mm尺寸公差 /mmR / mIT61.6656500.019IT103.2666600.120IT126.367.567.500.302707027工序间工序名称余量 /mm精车1.0半精车1.5粗车2.5毛坯工序间工序名称余量 /mm精镗1.8粗镗3.2毛坯工序间工序名称余量 /mm精镗1.5粗镗2.5毛坯工序名称工序间余量 /mm精镗1.5粗镗2.5毛坯 75 轴段加工余量计算工序工序基本标注工序经济精度 /mm表面粗糙度 Ra/ m尺寸 /mm尺寸公差 /mmIT61.6757500.019IT103.2767600.120IT126.377.577.500.30280802 104 内孔加工余量计算工序工序基本标注工序经济精度 /mm表面粗糙度a尺寸 /mm尺寸公差 /mmR / mIT73.210410400.035IT106.3103.2103.200 .140299992 80 内孔加工余量计算工序工序基本标注工序经济精度 /mm表面粗糙度a尺寸 /mm尺寸公差 /mmR / mIT73.2808000.030IT106.378.578.500 .12276762 50 内孔加工余量计算工序工序基本标注工序经济精度 /mm表面粗糙度a尺寸 /mm尺寸公差 /mmR / mIT73.2505000.025IT106.348.548.500 .12464628第五章确定切削用量及基本工时切削用量包括背吃刀量a p 、进给量 f 和切削速度 v 。确定顺序是确定 a p 、 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。5.1. 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55m m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 BH=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012 ，后角06 、主偏角90 、, 副偏角10 、刃倾角s0 、刀尖圆弧半径0.8mm 。确定背吃刀量 a p由于粗车双边余量为2.5mm，则 ap 2.25mm。确定进给量 f根据表 5-114 ，在粗车钢件、刀杆尺寸为 16mm25mm 、ap3mm 、工件直径为 60 100mm 时， f0.5 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 max 3530 N 。根据表5-123 ，当钢材b 570 670MPa 、 aP2.0mm 、 f 0.75mm / r ，r45， v65m / min ( 预计 ) 时，进给力 F f 760N 。Ff的 修 正 系 数 为 k 0F f1.0 ， k sF f 1.0 ， k k F f1.17, 故实际进给力为F f760 1.17N889.2N ，由于 F fFmax ，所选的 f0.65mm / r 可用。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 60 min 。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， a P2.0mm ，9f 0.75mm / r 时，切削速度 v 97m / min 。切削速度的修正系数为sv0.8 ， tv 0.65 ，Tv 0.81 ， Tv1.0 ， Mvv1.0表 2-9 。则有： v 970.80.65 0.81m / min40.9m / 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。粗车 550.028 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钢，b600MPa ，锻件，有外皮；工件尺寸：坯件 D=60，车削后 D=57.5 ，加工长度 l80；加工要求：车削后表面粗糙度R a 6.3 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 r60 ，副偏角r 10 ，后角 o 6 ，前角 o12，刃倾角s0 ，刀尖圆弧半径 r1.0mm 。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。10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，b600MPa ，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K =1.0 ；得修正系数为主偏角为o得修正系数为 K =0.92 。60KvKrV所以， KTv=1.0 ，KMv=1.0 ， Ksv =0.8，Ktv =0.65 ，KKv =1.0 ，KKrV=0.92mXvyv)切削速度的公式为 V=Cv/(T ap f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/(TmapXvf yv) KTvKMvKsv Ktv KKvKKrV所以带入数据后可算得V=67.92 m/min转速 n=1000V/ d=100067.92/ 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=dn/1000= 60320/1000=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：FFzxFzyFznFzz=Cap f V KFz(N)Pm= FzV/601000 （KW）式中， CFz=2650,x Fz=1.0, y Fz=0.75 ，nFz,=-0.15 ，KFz = K TFzKMFzKKrFzKr.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 =1.10 。因此总的修正系数为KFz = K TFzKMFzKKrFzKr.Fz =1.034所以 , 切削力为Fz =2650 1.25 1.0 0.51 0.75 60.32 -0.15 1.034=1118.5 N切削功率为11Pm =1118.5 60.32/60 1000KW =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PmPE, 故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：ap =1.25mm；f=0.51mm/rV=60.32 m/min（n=320 r/min ）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 ，车削后 D=56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=45o, 副偏角 K, r=10o , 前角。 =10o，刃倾角 s=-5 o，后角。 =6o，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，b600MPa ， p=0.75mm，f=0.30mm/r ，根据机械制造工a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K =1.0 ；得修正系数为主偏角为o得修正系数为 K =1.0 。45KvKrV所以， KTv=1.0 ，KMv=1.0 ， Ksv =1.0，Ktv =1.0 ， KKv =1.0 ，KKrV=1.012切削速度的公式为mXvyv)V=Cv/(T ap f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/(T a fyv)K K K K K KmpXvTvMvsvtvKvKrV所以带入数据后可算得V=170.43 m/min转速 n=1000V/d=1000 170.43/ 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=dn/1000= 57.5 710/1000=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：FFzaxFzyFznFzz=Cp f V K (N)FzPm= FzV/601000 （KW）式中， CFz=2650,x Fz=1.0, y Fz=0.75 ，nFz,=-0.15，KFz = K TFzKMFzKKrFzKr.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 =1.0 ；与前角有关的修正系数Kr.Fz =1.04 。因此总的修正系数为KFz = K TFz KMFz KKrFz Kr.Fz =1.04所以 , 切削力为Fz =2650 0.75 1.0 0.30 0.75 128.26 -0.15 1.04=291.88 N切削功率为Pm =291.88 128.26/60 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PmPE, 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 ）13精车 550.028 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 ，车削后 D=55，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=30o, 副偏角 K, r=5 o, 前角。 =10o，刃倾角 s=0o ，后角。 =6o ，车刀刀尖圆弧半径 r =0.4mm。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，b600MPa ，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 YT30，得修正系数为： Ktv =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30o 得修正系数为 KKrV=1.13 。所以， KTv=1.0 ，KMv=1.0 ， Ksv =1.0，Ktv =1.4 ， KKv =1.0 ，KKrV=1.13mXvyv)切削速度的公式为 V=C/(T a fvp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/(T mapXvf yv) KTvKMvKsv Ktv KKvKKrV所以带入数据后可算得V=560.66 m/min转速 n=1000V/ d=1000560.66/ 56=3186.85 r/min14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1400r/min ，则实际切削速度为V=dn/1000= 561400/1000=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：FFzxFz fyFznFzKFz(N)z=C apVPm= FzV/601000 （KW）式中， CFz=2650,x Fz=1.0, yFz=0.75 ，nFz,=-0.15 ，KFz = K TFzKMFzKKrFzKr.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FzTFzMFzKrFzr.Fz=1.2204K = K K KK所以 , 切削力为Fz =2650 0.5 1.0 0.08 0.75 246.3 -0.15 1.2204=106.2 N切削功率为Pm =106.2246.3/60 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PmPE, 故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：ap =0.5mm；f=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 n185r / min3.08r / s , 则 实 际 切 削 速 度v 37.2m / m i n。最后确定切削用量为：ap1.25mm， f0.65mm / r ， n185r / min ， v37.2m / min 。155.2. 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：TjLll1l 2ifnifn式中：l83.4mm，a p(23)2mm，0，f0.65mm/ r ，n3.08r / min ，l 1tanl 2i1则 Tj83.42 s43s0.653.08其余工步切削用量及基本工时计算从略第六章夹具设计本夹具是第 11 道工序钻 28 通孔的专用夹具。刀具为直柄麻花钻8-L GB/T6135.3 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：6.1 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;(2)取圆柱销直径为 d118 g 6180.006mm ；0.017(3)按机械制造工艺学 1 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 d 20m m 。18 0.011166. 2 确定导向装置本工序为在斜面上钻孔，采用特殊钻套，如下图。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 d= 0.7 8= 5.6mm,取 d=6mm。钻套导引高度 H=1.25 (h+L)=1.5 (6+24)=45mm。6.3 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：M QWK r tan1rZ tan(2 ) 106.4 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。本设计采用螺栓将零件固定在夹具体的卡槽来压紧。夹紧力计算：螺旋夹紧力的计算，根据：机械制造工艺学 2的公式：F jF xLd 0 t an(1) t an 22式中， Fx作用在扳手上的力（ N）；L作用力的力臂（ mm）；d0 螺纹中径（ mm）； 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（）；17r 螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦半径（mm）。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1 =9050 ，2029， 12 .24mm ，又 d 014.701mm ， 25.750 ，取 Fx40N,L140 mm 。F jF x L40 1402185 . 93 Nd 0 tan(14 . 701tan( 2 0 29 9050 ) 12 .24tan 5 . 75 01 ) tan 222由机床夹具设计手册 12 表 1-2-12知 M12 螺栓的许用夹紧力为 10300N，2576.5N小于该值，夹紧力满