I畢業(yè)設(shè)計（論文）傳動軸工藝規(guī)程及專用夾具設(shè)計2016年 6月 日院 系 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)老師 I摘 要本設(shè)計是基于傳動軸零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。傳動軸零件的主要加工表面是外圓及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計遵循先面后槽的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出頂平面，在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：傳動軸類零件；工藝；夾具；IAbstractThe design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.Key words: Angle gear seat parts; fixture;II目 錄第 1 章 加工工藝規(guī)程設(shè)計 31.1 零件的分析 31.1.1 零件的作用 .31.1.2 零件的工藝分析 .31.2 傳動軸加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 41.2.1 孔和平面的加工順序 .41.2.2 加工方案選擇 41.3 傳動軸加工定位基準的選擇 51.3.1 粗基準的選擇 .51.3.2 精基準的選擇 .51.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 81.6 選擇加工設(shè)備及刀、量具 .91.7 確定切削用量及基本工時（機動時間） .9第 2 章 夾具設(shè)計 252.1 問題提出 .252.2 夾具的設(shè)計 252.2.1 夾緊機構(gòu)設(shè)計與夾緊力計算 .252.2.2 定位分析與定位誤差計算 .292.2.3 對刀及導(dǎo)引裝置設(shè)計 .302.2.4 夾具操作動作說明 .33參考文獻 353第 1 章 加工工藝規(guī)程設(shè)計1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用題目給出的零件是傳動軸。傳動軸的主要作用是傳動連接作用，保證各軸各擋軸能正常運行，并保證部件與其他部分正確安裝。因此傳動軸零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。圖 1 傳動軸1.1.2 零件的工藝分析由傳動軸零件圖可知。傳動軸是一個軸類零件，它的外表面上有 2 個平面需要進行加工。此外各表面上還需加工一系列螺紋孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：（1）以外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm 為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm 的加工；，其中表面粗糙度要求為 。mRa?2.3（2）以外圓 φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm 主要加工面的加工面。4這一組加工表面包括外圓外圓 φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm 和退刀槽加工粗糙度為 。mRa?2.3（3）以寬度為 6H9 的鍵槽為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：寬度為 6H9 的鍵槽，粗糙度為 。Ra?2.3（4）以寬度為 10H9 的鍵槽為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：寬度為 10H9 的鍵槽，粗糙度為 。m.（5）以 φ6 油孔為主要加工表面的加工孔。這一組加工表面包括：φ6 油孔，粗糙度為 。mRa?2.3（6）以 φ5 斜孔為主要加工表面的加工孔。這一組加工表面包括：φ5 斜孔，粗糙度為 。.1.2 傳動軸加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施由以上分析可知。該傳動軸零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于傳動軸來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。1.2.1 孔和平面的加工順序傳動軸類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工傳動軸上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。傳動軸的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。傳動軸零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。1.2.2 加工方案選擇傳動軸孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格最底的機床。51.3 傳動軸加工定位基準的選擇1.3.1 粗基準的選擇為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準。即以傳動軸的支承外圓作為粗基準。1.3.2 精基準的選擇從保證傳動軸孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應(yīng)能保證傳動軸在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從傳動軸零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是傳動軸的裝配基準，但因為它與傳動軸的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計方面都有一定的困難，所以不予采用。1.4 傳動軸加工主要工序安排對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。傳動軸加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到傳動軸加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，結(jié)合面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應(yīng)該在粗加工階段完成。對于傳動軸，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%—1.1%c??908蘇打及 0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg26根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將傳動軸加工工藝路線確定如下：工藝路線一：10 鑄造 型材開料毛坯 φ50X29020 粗車 粗車右端面及外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm 各留 2mm 加工余量30 粗車 掉頭，粗車左端面，粗車外圓φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm 各留 2mm 加工余量40 調(diào)質(zhì) 調(diào)質(zhì)處理50 磨 修磨中心孔60 半精車 半精車右端面及外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm，其中外圓 φ30mm、φ35mm 留 0.5mm 加工余量，其它外圓加工到尺寸并進行倒角 C270 半精車 掉頭，半精車左端面保證全長 285mm，半精車外圓φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm其中外圓 φ35mm 留 0.5mm 加工余量，其它外圓加工到尺寸并進行倒角 C280 精車 精車 φ30、φ35 及倒角90 車 車退刀槽 4X1，3X0.5（三處）100 車 車 M20X1.5 螺紋，車 M33X1.5 螺紋110 銑 銑寬度為 10H9 的鍵槽120 銑 銑寬度為 6 的鍵槽130 鉆 鉆 φ6 油孔140 鉆 鉆 φ5 斜孔150 去毛刺 去毛刺160 清洗 清洗170 檢驗 檢驗180 入庫 油封、入庫工藝路線二：10 鑄造 型材開料毛坯 φ50X29020 粗車 粗車右端面及外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm 各留 2mm 加工余量730 粗車 掉頭，粗車左端面，粗車外圓φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm 各留 2mm 加工余量40 半精車 半精車右端面及外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm，其中外圓 φ30mm、φ35mm 留 0.5mm 加工余量，其它外圓加工到尺寸并進行倒角 C250 半精車 掉頭，半精車左端面保證全長 285mm，半精車外圓φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm其中外圓 φ35mm 留 0.5mm 加工余量，其它外圓加工到尺寸并進行倒角 C260 調(diào)質(zhì) 調(diào)質(zhì)處理70 磨 修磨中心孔80 精車 精車 φ30、φ35 及倒角90 車 車退刀槽 4X1，3X0.5（三處）100 車 車 M20X1.5 螺紋，車 M33X1.5 螺紋110 銑 銑寬度為 10H9 的鍵槽120 銑 銑寬度為 6 的鍵槽130 鉆 鉆 φ6 油孔140 鉆 鉆 φ5 斜孔150 去毛刺 去毛刺160 清洗 清洗170 檢驗 檢驗180 入庫 油封、入庫以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，采用互為基準的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)該方案一比較合理。10 鑄造 型材開料毛坯 φ50X290820 粗車 粗車右端面及外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm 各留 2mm 加工余量30 粗車 掉頭，粗車左端面，粗車外圓φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm 各留 2mm 加工余量40 調(diào)質(zhì) 調(diào)質(zhì)處理50 磨 修磨中心孔60 半精車 半精車右端面及外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm，其中外圓 φ30mm、φ35mm 留 0.5mm 加工余量，其它外圓加工到尺寸并進行倒角 C270 半精車 掉頭，半精車左端面保證全長 285mm，半精車外圓φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm其中外圓 φ35mm 留 0.5mm 加工余量，其它外圓加工到尺寸并進行倒角 C280 精車 精車 φ30、φ35 及倒角90 車 車退刀槽 4X1，3X0.5（三處）100 車 車 M20X1.5 螺紋，車 M33X1.5 螺紋110 銑 銑寬度為 10H9 的鍵槽120 銑 銑寬度為 6 的鍵槽130 鉆 鉆 φ6 油孔140 鉆 鉆 φ5 斜孔150 去毛刺 去毛刺160 清洗 清洗170 檢驗 檢驗180 入庫 油封、入庫1.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定(1)毛坯種類的選擇零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量等在很大程度上與毛坯的選擇有關(guān)，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟意義。根據(jù)該零件的材料為 40Cr、生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)形狀很復(fù)雜、尺寸大小中等大小、技術(shù)要求不高等因素，在此毛坯選擇型材成型。9(2)確定毛坯的加工余量根據(jù)毛坯制造方法采用的型材造型，查取《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表 2.2-5， “傳動軸”零件材料采用灰鑄鐵制造。材料為 45，硬度 HB 為 170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用型材毛坯。外圓面的加工余量。根據(jù)工序要求，結(jié)合面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：粗車：參照《機械加工工藝手冊第 1 卷》表 3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取 。表 3.2.27 粗車面時厚度偏差取 。m4.3~710.2 m28.0?精車：參照《機械加工工藝手冊》表 2.3.59，其余量值規(guī)定為 。11.6 選擇加工設(shè)備及刀、量具由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以所選設(shè)備宜以通用機床為主，輔以少量專用機車。起生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床加工生產(chǎn)。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳遞，由于工件質(zhì)量較大，故需要輔助工具來完成。平端面確定工件的總長度?？蛇x用量具為多用游標卡尺（mm）,測量范圍0～1000mm（參考文獻[2]表 6—7） 。采用車床加工，床選用臥式車床CA6140（參考文獻[2]表 4—3） ，專用夾具。鉆孔、擴孔、攻絲所選刀具見（參考文獻[2]第五篇金屬切削刀具，第 2、3 節(jié)） ，采用相匹配的鉆頭，專用夾具及檢具。1.7 確定切削用量及基本工時（機動時間）工序 10 無切削加工，無需計算工序 20. 粗車右端面及外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm 各留 2mm 加工余量已知工件材料： 40Cr，型材，有外皮，機床 CA6140 普通車床，工件用內(nèi)鉗式卡盤固定。所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于 CA6140 機床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 =mHB?，刀片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀m2516?5.4面，前角 = ，后角 = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 =0V10?6vK0'vK01s?10，刀尖圓弧半徑 = 。0srm8.0①.確定切削深度 pa由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成2②.確定進給量 f根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表 1.4刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 ～400 之間時，m1625?pam4?10進給量 =0.5～1.0fr按 CA6140 機床進給量（表 4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：=0.7f確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140 機床進給機構(gòu)允許進給力 =3530 。maxFN根據(jù)表 1.21，當(dāng)強度在 174～207 時， ， ，HBSp4?f75.0rm= 時，徑向進給力： =950 。rK045RN切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.29—2） ，fFroFfKsFf?krFfK故實際進給力為：=950 =1111.5 （1-2）f17.?由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選 = 可frm7.0用。③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命 = 。m5.1Tmin60④.確定切削速度 V切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度6YG200～219 的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpa4?frm75.0Vmin63切削速度的修正系數(shù)為=1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表 1.28） ，故：tvKmvsvKTvKv= tV=63 （1-3）'0?0.184.920.1?in?= = =120 （1-4）nDc?'1748mr11根據(jù) CA6140 車床說明書選擇=1250nmir這時實際切削速度 為：cV= = （1-5）c1D?1257?in?⑤.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由《切削用量簡明使用手冊》表 1.25， = ～ ， ，HBS160245pam3?f，切削速度 時，rm75.0min50V?=CPKW7.1切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實際切削時間的功率為：krcPcr0=1.7 =1.2 （1-6）CP3.0?根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時，機床主軸允許功率為 = ，ni125EPKW9.5C?，故所選切削用量可在 CA6140 機床上進行，最后決定的切削用量為：E=3.75 ， = ， = = ， =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin0工序 30 掉頭，粗車左端面，粗車外圓φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm 各留 2mm 加工余量所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于 C6140 機床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 =mHB?，刀片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀m2516?5.4面，前角 = ，后角 = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 =0V10?6vK09'vK01s?，刀尖圓弧半徑 = 。0sr8.①.確定切削深度 pa由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故5.2= = p.m251②.確定進給量 f根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表 1.4刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 ～400 之間時，m1625?pa4?10進給量 =0.5～1.0frm按 CA6140 機床進給量（表 4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：12=0.7frm確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140 機床進給機構(gòu)允許進給力 =3530 。axFN根據(jù)表 1.21，當(dāng)強度在 174～207 時， ， ，HBSpm4?f75.0r= 時，徑向進給力： =950 。rK045RN切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.29—2） ，fFroFfKsFf?krFfK故實際進給力為：=950 =1111.5 f17.?由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選 = 可用。frm7.0③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命 = 。m5.1Tmin60④.確定切削速度 V切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度15YT200～219 的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpa4?frm7.0Vmin63切削速度的修正系數(shù)為=1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表 1.28） ，故：tvKmvsvKTvKv= tV=63 （3-12）'0?0.184.920.1?in?= = =120 （3-13）nDc?'1748mir根據(jù) CA6140 車床說明書選擇=1250nir這時實際切削速度 為：cV= = （3-14）c1D?1257?min?⑤.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由《切削用量簡明使用手冊》表 1.25， = ～ ， ，HBS160245pam3?f，切削速度 時，rm75.0min50V?13=CPkw7.1切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實際切削時間的功率為：rcPcrK0=1.7 =1.2 3.?k根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時，機床主軸允許功率為nmi125= ， ，故所選切削用量可在 CA6140 機床上進行，最后決定的切EPkw9.5C?EP削用量為：=1.25 ， = ， = = ， =pafr7.0ni125rsr08.Vmin50⑥.計算基本工時（3-15）nflt?式中 = + + ， = m127Lly?l由《切削用量簡明使用手冊》表 1.26，車削時的入切量及超切量 y+ =?，則 =126+ =m18= =mt7.0125?in4工序 40 調(diào)質(zhì)不需計算切削計算。工序 50 修磨中心孔①.選擇砂輪 由《機械加工工藝手冊》4.8 中磨料的選擇各表選取:A46GV69 350 40127?其含義為：砂輪磨料為棕剛玉，粒度為 46 號，硬度為中軟 1 級，陶瓷結(jié)合劑，6 號組織手型砂輪其尺寸為 350 （D B d）40127??②.切削用量的選擇 砂輪速度： n=1500r/min，V=30m/s軸向進給量：f =0.2B=8mm（雙線程） 《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表a15-67徑向進給量： f =0.02（雙線程）r工件速度 v =100wV = =0.3（m/s） w27.510N= = =1.737r/m （3-21）vd?.34?③.切削工時 查《機械加工工藝手冊》表 2.5-11 k=1.114表 2.5-12t = = = （s） （3-22）j2barlzknf02.873.145?6.19磨機床選擇為 M2110A，刀具選擇代號為 MY 的圓柱磨頭，根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》表 13.4-16 確定砂輪直接為 20 ，則工件速度 =20mwv，縱向進給量 ，工作臺一次往復(fù)行程磨削深度minrmfa20?，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出所耗工時為 41.5 s。stdap.021.?工序 60 半精車右端面及外圓 φ30mm、φ35mm、φ45mm，其中外圓 φ30mm、φ35mm 留 0.5mm 加工余量，其它外圓加工到尺寸并進行倒角 C2所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于 C6140 機床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 =mHB?，刀片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀m2516?5.4面，前角 = ，后角 = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 =0V10?6vK09'vK01s?，刀尖圓弧半徑 = 。0sr8.①.確定切削深度 pa由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故5.2= = p.m251②.確定進給量 f根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表 1.4刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 ～400 之間時，m1625?pa4?10進給量 =0.5～1.0frm按 CA6140 機床進給量（表 4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：=0.7f確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140 機床進給機構(gòu)允許進給力 =3530 。maxFN根據(jù)表 1.21，當(dāng)強度在 174～207 時， ， ，HBSp4?f75.0rm= 時，徑向進給力： =950 。rK045RN切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.29—2） ，fFroFfKsFf?krFfK15故實際進給力為：=950 =1111.5 fF17.?N由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選 = 可用。frm7.0③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命 = 。m5.1Tmin60④.確定切削速度 V切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度15YT200～219 的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpa4?frm7.0Vmin63切削速度的修正系數(shù)為=1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表 1.28） ，故：tvKmvsvKTvKv= tV=63 （3-12）'0?0.184.920.1?in?= = =120 （3-13）nDc?'1748mr根據(jù) CA6140 車床說明書選擇=1250nir這時實際切削速度 為：cV= = （3-14）cV10cD?1257?min?⑤.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由《切削用量簡明使用手冊》表 1.25， = ～ ， ，HBS160245pam3?f，切削速度 時，rm75.0min50V?=CPkw7.1切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實際切削時間的功率為：rcPcrK0=1.7 =1.2 3.?k根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時，機床主軸允許功率為ni125= ， ，故所選切削用量可在 CA6140 機床上進行，最后決定的切EPkw9.5C?EP削用量為：16=1.25 ， = ， = = ， =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin50⑥.計算基本工時flt?（3-15）式中 = + + ， = m127Lly?l由《切削用量簡明使用手冊》表 1.26，車削時的入切量及超切量 y+ =?，則 =126+ =m18= =mt7.0125?in4工序 70半精車 掉頭，半精車左端面保證全長 285mm，半精車外圓φ20mm、φ29.295mm、φ33mm、φ35mm其中外圓 φ35mm 留 0.5mm 加工余量，其它外圓加工到尺寸并進行倒角 C該工序與工序 20 的計算方法完全一樣，在此不一一計算。工序 80 精車 φ30、φ35 及倒角已知加工材料為 40Cr，有外皮，機床 CA6140 普通車床，工件用內(nèi)鉗式卡盤固定。所選刀具為 YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于 CA6140 機床的中心高為 200 （表 1.30） ，故選刀桿尺寸 =mHB?，刀片厚度為 。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀m2516?5.4面，前角 = ，后角 = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 =0V10?6vK09'vK01s?，刀尖圓弧半徑 = 。0sr8.①.確定切削深度 pa由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故2= （3-1）pm②.確定進給量 f根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表 1.4刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 ～400 之間時，1625?pa4?10進給量 =0.5～1.0frm按 CA6140 機床進給量（表 4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：17=0.7frm確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140 機床進給機構(gòu)允許進給力 =3530 。axFN根據(jù)表 1.21，當(dāng)強度在 174～207 時， ， ，HBSpm4?f75.0r= 時，徑向進給力： =950 。rK045RN切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.29—2） ，fFroFfKsFf?krFfK故實際進給力為：=950 =1111.5 （3-2）f17.?由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選 = 可frm7.0用。③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命 = 。m5.1Tmin60④.確定切削速度 V切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度6YG200～219 的鍛造件， ， ，切削速度 = 。HBSpa4?frm75.0Vmin63切削速度的修正系數(shù)為=1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表 1.28） ，故：tvKmvsvKTvKv= tV=63 （3-3）'0?0.184.920.1?in?= = =120 （3-4）nDc?'17mr根據(jù) CA6140 車床說明書選擇=1250nir這時實際切削速度 為：cV= = （3-5）c1D?1257?min?⑤.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由《切削用量簡明使用手冊》表 1.25， = ～ ， ，HBS160245pam3?f18，切削速度 時，rm75.0min50V?=CPKW7.1切削功率的修正系數(shù) =0.73， =0.9，故實際切削時間的功率為：krcPcr0=1.7 =1.2 （3-6）CP3.0?根據(jù)表 1.30，當(dāng) = 時，機床主軸允許功率為 = ，ni125EPKW9.5C?，故所選切削用量可在 CA6140 機床上進行，最后決定的切削用量為：E=3.75 ， = ， = = ， =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin0⑥.倒角 為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與鉆孔相同srn28.3?換車刀手動進給。⑦. 計算基本工時（3-7）nflt?式中 = + + ， = m127Lly?l由《切削用量簡明使用手冊》表 1.26，車削時的入切量及超切量 y+ =?，則 = + =m11278= = mt7.0125?in46工序 90 車退刀槽 4X1，3X0.5（三處）根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 查得：進給量 ,查《機.46?0.5/famz?械加工工藝手冊》表 2.4-82 得切削速度 ，23/inVm?機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n，10235.8/in.4160Vnrd????查《機械加工工藝手冊》表 3.1-74 取 47.5/ir實際切削速度 ：v.160.0Dms????進給量 ：fV0.5247./.95/ffaZn?工作臺每分進給量 ： m187infVs被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知深度為 3mm，l=3mml19機動時間 = =0.052min=3.12s1jt573工序 100 車 M20X1.5 螺紋，車 M33X1.5 螺紋①.確定切削深度 pa由于單邊余量為 ，可在一次走刀內(nèi)完成，故m3= = p25.1②.確定進給量 f根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表 1.4刀桿尺寸為 ， ，工件直徑 ～400 之間時，m1625?pam4?10進給量 =0.5～1.0fr按 CA6140 機床進給量（表 4.2—9）在《機械制造工藝設(shè)計手冊》可知：=0.7f確定的進給量尚需滿足機床進給機構(gòu)強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140 機床進給機構(gòu)允許進給力 =3530 。maxFN根據(jù)表 1.21，當(dāng)強度在 174～207 時， ， ，HBSp4?f75.0rm= 時，徑向進給力： =950 。rK045RN切削時 的修正系數(shù)為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.29—2） ，fFroFfKsFf?krFfK故實際進給力為：=950 =1111.5 f17.?由于切削時進給力小于機床進給機構(gòu)允許的進給力，故所選 =f可用。rm7.0③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命 = 。5.1Tmin60④.確定切削速度 V切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表 1.11，當(dāng) 硬質(zhì)合金刀加工硬度15YT200～219 的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpa4?frm7.0Vmin63切削速度的修正系數(shù)為=1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表 1.28） ，故：tvKmvsvKTvKv= tV=63 （3-12）'0?0.184.920.1?20min48?= = =120 （3-13）nDVc?'1027?r根據(jù) CA6140 車床說明書選擇=1250nir這時實際切削速度 為：cV= = （3-14）c1cD?1257?min?工序 110、120 銑寬度為 10H9 的鍵槽機床的選擇：X52K 型銑床（1）選擇刀具：查 ，根據(jù)表 2.1-72，因為銑削寬度《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》，可查得立銑刀 0wam?10odm?2）查 ，根據(jù)表 2.1-20，選擇 7:24 錐柄立銑刀《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》，標準系列 L=198mm，標準系列 l=63mm，粗齒數(shù)為 4。6od（2）選擇切削用量1）決定銑削深度銑削深度由工序決定，因為每次的銑削深度不大，故均可以一次性走完，則粗銑削時 為 3.4mm。pa2）決定每齒進給量 zf查 ，根據(jù)表 2.1-72，當(dāng)銑削寬度 =12mm 時，銑刀的《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》 ea每齒進給量 ，取 ，所以fa0.5~.8/m?齒 fa0.5/?齒。42zf r?3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命查 ，根據(jù)表 2.1-75，可選擇高速鋼立銑刀，《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》，粗銑，后刀面的最大磨損限度為 0.3～ 0.5mm，查15odm?，根據(jù)表 2.1-76，可選用 的高速鋼立銑刀，其《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》 014dm?耐用度 T=90min。214）決定切削速度查 ，根據(jù)表 2.1-77 可查得： =1.18， =1.0，《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》 MvKTv=0.9， =1.2， =1.0， =1.25（銑削余量較小時， ）vKstvBvKkrv 03~4rk?1.8X0.912.51.9vvMTStr??銑削速度計算公式：vvzqoxypumpeCdVkaf查 ，根據(jù)表 2.1-77 可查得：《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》290.45.10.5.0.1m.3vvvvvvqxyup????， ， ， ， ， ， ，所以 m/min.40.30.15012993.8V??r/min7nD???查 ，根據(jù)表 3.30，XK5532 型數(shù)控銑床的使用說明《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》書，選擇：20r/min680/incfnv??，這時實際切削速度 為cVm/min429.1100cD???工序 120 銑寬度為 6 的鍵槽機床的選擇：X52K 型萬能銑床（1）選擇刀具：查 ，根據(jù)表 2.1-72，因為銑削寬度《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》，可查得立銑刀 7wam?6odm?2）查 ，根據(jù)表 2.1-20，選擇 7:24 錐柄立銑刀《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》，標準系列 L=198mm，標準系列 l=63mm，粗齒數(shù)為 4。6od（2）選擇切削用量1）決定銑削深度銑削深度由工序決定，因為每次的銑削深度不大，故均可以一次性走完，22則粗銑削時 為 3.4mm。pa2）決定每齒進給量 zf查 ，根據(jù)表 2.1-72，當(dāng)銑削寬度 =12mm 時，銑刀的《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》 ea每齒進給量 ，取 ，所以fa0.5~.8/m?齒 fa0.5/?齒。42zf r?3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命查 ，根據(jù)表 2.1-75，可選擇高速鋼立銑刀，《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》，粗銑，后刀面的最大磨損限度為 0.3～ 0.5mm，查15odm?，根據(jù)表 2.1-76，可選用 的高速鋼立銑刀，其《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》 014dm?耐用度 T=90min。4）決定切削速度查 ，根據(jù)表 2.1-77 可查得： =1.18， =1.0，《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》 MvKTv=0.9， =1.2， =1.0， =1.25（銑削余量較小時， ）vKstvBvKkrv 03~4rk?1.8X0.912.51.9vvMTStr??銑削速度計算公式：vvzqoxypumpeCdVkaf查 ，根據(jù)表 2.1-77 可查得：《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》290.45.10.5.0.1m.3vvvvvvqxyup????， ， ， ， ， ， ，所以 m/min.40.30.15012993.8V??r/min7nD???查 ，根據(jù)表 3.30，XA6132 型萬能銑床的使用說明《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》書，選擇：20r/min680/incfnv??，這時實際切削速度 為cV23m/min39.52010ccDnV????工序 130：鉆 孔6?機床：臺式鉆床 Z525刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭切削深度 ：pam3?根據(jù)參考文獻[3]表 查得：進給量 ,切削速度4.2?0.2/fmr?。sV/36.0?機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n，in/14764.3010rdV????按照參考文獻[3]表 3.1～31，取 。n實際切削速度 ：v.0.5/10Dms切削工時被切削層長度 ：l3m?刀具切入長度 ：1 6(1~2)0242rctgkctg?????刀具切出長度 ： 取 。2l4ml3加工基本時間 ： jt124.1in0.6jLlfn???工序 140 鉆 φ5 斜孔刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3～54，選擇硬質(zhì)合金錐柄機用絲錐。切削深度 ： 。pa2.m?進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4～58， 取f rmf/0.2~1?。rmf/0.2?切削速度 ：參照參考文獻[3]表 2.4～60，取 。V sV/3.機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n10.32605.7/in14rD????按照參考文獻[3]表 3.1～31 取 mn?實際切削速度 ：v63/00s?24切削工時被切削層長度 ：l42m?刀具切入長度 ，10019.7(~)20.9rDdlctgkctgm??????刀具切出長度 ： 取2l4?l32?走刀次數(shù)為 1機動時間 ：3jt.09.7in315jLnf???該工序的加工機動時間的總和是 ：jt.2016.70.48minj???25第 2 章 夾具設(shè)計為了提高生產(chǎn)率，保證質(zhì)量。本夾具將用在 Z525 立式鉆床。刀具是高速鋼鉆頭。2.1 問題提出本夾具主要用來加工鉆 φ5 斜孔夾具設(shè)計孔夾具，設(shè)計夾具時，要求保證尺寸要求。2.2 夾具的設(shè)計2.2.1 夾緊機構(gòu)設(shè)計與夾緊力計算為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。定位方式如下圖，夾緊方式為螺旋夾緊機構(gòu)。本夾具是工序 11 用麻花鉆 φ5 孔的專用夾具，所設(shè)計的夾具裝配圖，供需簡圖及夾具體零件圖如圖所示。有關(guān)說明如下。（1） 定位方案 工件以 35 的圓柱面及圓錐大端面為定位基準，采用 V 形塊和平面的組合定位方案，兩個 V 形塊限制 4 個自由度，右邊 V 形塊的右端面限制一個自由度，共限制 5 個自由度?？自趫A周上無位置要求，該自由度不用限制。（2） 夾緊機構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)率要求，運用手動夾緊可以滿足。采用二位螺旋壓板夾緊機構(gòu)，擰緊螺母即可實現(xiàn)壓緊，使用方便。壓板夾緊力主要作用是防止工件在鉆銷力的作用下擺動和震動，手動螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計算。（3） 導(dǎo)引裝置 為方便快捷的鉆 φ5 孔，本夾具采用快換鉆套，刀具在鉆套的引導(dǎo)下準確的鉆孔。（4） 夾具與機床的連接元件 采用 10 的定位銷確定夾具與機床的相對正確位置，夾具體底座上開有兩個 U 形槽，用 M14 的螺栓固定在機床工作臺上。（5） 夾具體 工件的定位元件，夾緊元件，導(dǎo)引裝置用螺釘與夾具體底座連接起來，夾具體底座鑄造加工出來，這樣該夾具便有機連接起來，實現(xiàn)定位，夾緊，導(dǎo)引等功能。26（6） 使用說明 安裝工件時，松開右邊鉸鏈螺栓上的螺母，將兩個鉸鏈螺栓順時針轉(zhuǎn)動一個角度，然后將兩塊壓板后撤，把工件放在 V 形塊上，注意工件的圓錐大端面一定要緊貼在右邊 V 形塊的右端面，實現(xiàn)可靠定位，然后把鉸鏈螺栓放在鉸鏈壓板的 U 形槽中，擰緊螺母實現(xiàn)可靠夾緊。（7） 結(jié)構(gòu)特點 該夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。但斜面的制造誤差以及 V 形塊在斜面上的安裝誤差，使孔的加工位置精度受到了限制，故適用于加工要求不高的場合。刀具：鉆頭 φ5 孔。則軸向力：見《工藝師手冊》表 28.4F=C d f k ……………………………………3.1F0zFy式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFk =(F07.1)92()103.?nHBF=420 85()N??轉(zhuǎn)矩T=C d f kT0ZTy式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTT=0.206 2.0.813517.34()NM????功率 P =m0.690.2VKWd在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)K=K K K K1234式中 K —基本安全系數(shù)，1.5;K —加工性質(zhì)系數(shù)， 1.1;2K —刀具鈍化系數(shù), 1.1;3K —斷續(xù)切削系數(shù), 1.1427則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N??鉆削時 T=17.34 N M?切向方向所受力: F =1LT2670534.???取 .fF =4416f )(6.41.N?F Ff1所以,時工件不會轉(zhuǎn)動,故本夾具可安全工作。根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW??安全系數(shù) K 可按下式計算有：： 6543210式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表 可得： 6~ 12?01.301.56CK????12522.3Pf所以有： 193.08()KCWFN??76P5.()Kf?該孔的設(shè)計基準為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則； 參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力 F 夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系 F 夾＝KF28軸向力：F 夾＝KF （N）扭距：Nm93.103.24.05.3108.9.10 ????? ??MYXKfdC在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 321K由資料《機床夾具設(shè)計手冊》查表 可得：71?切削力公式： 式Pf KfDF75.02.14?（2.17）式中 5mrf/3.查表 得： 821?95.0)1(6.?HBKp即： 69.0NFf?實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表 得：12?WfK?安全系數(shù) K 可按下式計算，由式（2.5）有：： 6543210?式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具0~設(shè)計手冊》表 可得： ?25.01.32.1.21????K所以 )(4656980NFWf?由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機構(gòu)。該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)原動力計算公式 001KLWl???即： 478.23.932.75()K Nl?? ??由上述計算易得： K??