输出轴加工工艺规程及专用夹具设计说明书

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本 科 毕 业 论 文（设 计） 题目 ： 输出轴加工工艺规程及专用夹具设计 学 院： 工学院 姓 名： 廖龙兴 学 号： 20101154 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 机制 104 指导教师： 肖怀国 职 称： 副教授 二 0 一四 年 五 月 1 输出轴的加工工艺与夹具设计 摘要 输出轴零件的主要作用是支撑零件 和传递 动力。 这篇论文是 以一典型输出轴零件为例 来讲 了零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计。对于工艺规程 的加工和 设计，在分析了输出轴零件的作用和加工工艺性后，先 稳定 两种工艺方案，再甄选出最佳方案。输出轴零件的机械综合性能要求 比 较高 哦 ，一般 情况下是 选择锻件作为毛坯。对于 专用 夹具 的 设计， 这篇论 文选取其中钻斜孔工序来设计专用夹具。经过工序要求进行分析后， 本人呢决定 采用一面两孔定位， 双螺母 加紧。导 套我是选 用可换的特殊钻套。 关键词 ： 输出轴；工艺规程；夹具设计 2 Abstract The main role is to support the part of the output shaft part, and to realize the rotary motion transmitted torque and power. In this paper, an example of a typical output shaft parts discussed the machining process planning of parts and special fixture design. For process planning, analyzing the role of the output shaft parts and processing technology, the first two processes proposed program, and then select the best solution. Comprehensive high mechanical performance requirements of the output shaft parts, usually selected as rough forgings. For fixture design, the paper select one holing process to design special fixtures. After the analysis of process requirements, using two holes positioned side, turn the platen intensify. Using a special drill guide sleeve interchangeable. KEYWORDS: OUTPUT SHAFT； PROCESS PLANNING； FIXTURE DESIGN. 3 目录 1 引言 . 4 2 输出轴的机械加工工艺规程设计 . 5 2.1 零件的工艺性分析及生产类型确定 . 5 2.1.1 零件的作用 . 5 2.1.2 零件的工艺分析 . 5 2.1.3 确定零件的生产类型 . 6 2.2 选择毛坯种类，绘制毛坯图 . 6 2.2.1 选择毛坯种类 . 6 2.2.2 尺寸的确定 . 6 2.3 选择加工方法，拟定工艺路线 . 7 2.3.1 定位基准的选择 . 7 2.3.2 零件表面加工方法的选择 . 7 2.3.3 加工阶 段的划分 . 8 2.3.4 工序的集中与分散 . 8 2.3.5 工序顺序的安排 . 8 2.3.6 确定工艺路线 . 8 2.3.7 加工设备及工艺装备选择 . 9 2.3.8 工序间余量和工序尺寸的确定 . 10 2.3.9 切削用量及基本时间定额的确定 . 13 3 专用夹具设计 . 26 3.1 明确设计要求、收集设计资料 . 26 3.2 确定夹具结构方案 . 27 3.2.1 确定定位方式，选择定位元件 . 27 3.2.2 确定导向装置 . 27 3.2.3 确定工件夹紧方案，设计夹紧机构 . 28 3.2.4 确定夹具总体结构和尺寸 . 30 总 结 . 32 参考文献 . 33 致 谢 . 34 4 1 引言 我毕业设计的题目是输出轴的加工工艺规程及专用夹具设计。通过这次的设计我感悟很多，同时我认为此次设计的目的主要有以下几点 （ 1） 培养 了我们 分析和解决本专业一般工程问题的能力，拓宽和深化 了我们的 知识 哦 。 （ 2） 培养 了我们正确查阅国家标准 等工具书，进行设计计算 ， 编写技术文件等方面的工作能力 哦 。 （ 3） 培养 了我们考虑 实际、 联系 生产，向工人和工程 技术人员学习的 工作态度 和工作方法。 （ 4） 了解 轴类零件 的 加工工艺过程和 了解 夹具设计的方法，为以后从事相关的技术性工作打下基础。 （ 5） 通过对输出轴零件的机械加工工艺设计， 让 我在机械制造工艺规程设计 ，工艺尺寸的确定， 编写技术文件及查阅技术文献等各个方面得到一次综合性训练。 （ 6） 知道 根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法， 选择 夹具设计方案，完成夹具机构设计 。 。 （ 7） 通 对 过零件图、装配图的绘制， 让 我进一步熟练绘图软件的使用。 这一次的毕业设计 的主要内容 有 ： 设计输出轴机械 加工工艺规程； 设计钻斜孔 2X 8 的夹具。 5 2 输出轴的机械加工工艺规程设计 2.1 零件 工艺性分析及生产类型确定 2.1.1 零件的作用 轴类零件在机器中用来支承传动零部件 和传递运动 。输出轴是典型的轴类零件， 它的 作用在动力输出装置中是动力输出的关键零件 啦 。 这次毕业设计 所加工的零件是 CA6140 车 床的 输出轴，它是动力输出的主要零件 , 80 的孔与变速器配合起 到了自动 定心 的 作用，通过10X 20 的通孔将动力传 懂啊 该 的 轴，再由 55 处通过键将动力输出。 所以 轴在工作中需要承受一定的冲击载荷和 很大 很大 的扭矩。 各部分尺寸零件图中 的 标注如下： 图 2.1 变速器输出轴零件图 2.1.2 零件的工艺分析 这根轴的 结构比较简单 啦 ，其主要加工面有 55、 60、 65、 75、 176 的外圆 的面， 50、 80、 104 的内 它 圆 表面， 10 个 20 的通 的 孔，图中所给的 儿童 尺寸精度高，大部分是 IT6。 粗糙度表现在键槽两侧面 和 80 内圆柱表 的 面为 Ra3.2um，大端面为 Ra3.2um,其余为Ra12.5um,要求不高。 位置要求表现在 55 的左端面、 80 内孔柱 是 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 复试 为 0.05mm，键槽对 55 外圆轴线 6 的对称度为 是 0.08mm。 热处理需要调质处理到 200 230HBW，保 是 持均匀。通过分析该零件， 它呢 布局合理，加工 方便，我们通过径向夹紧可保准其结 构要求 ， 尺寸完整合理，能够完整的表达物体的形状和大小，符合要求。 2.1.3 确定零件的生产类型 通过分析和常识知道，这个零件属于大批大量生产 2.2 选择毛坯种类，绘制毛坯图 2.2.1 选择毛坯种类 轴类零件最常用的毛坯 一般 是棒料和锻件 哦 ，只有某些大型或结 构复杂的轴，质量允许下采用锻件 啦 。由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均匀分布，可获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度， 因此 除光轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒或冷轧棒料，减少机械加工量。 由于 生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻多用于中小批量生产；模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂毛坯 啦 。本零件为大批 大 量 生产哦 ， 因此知道 述选择模锻 比较好了 。 2.2.2 尺寸的确定 毛坯图是根据产品零件 来 设计的 哦 ，经查机械加工工艺手册 2 、金属机械加工工艺人员手册 3 知道精车 -半精车 -粗车 的 各余量，从而可得毛坯余量。下图 是这根轴 的毛坯图： 7 图 2.2 毛坯图 2.3 选择加工方法，拟定工艺路线 2.3.1 定位基准的选择 确 定工艺路线的第一步 一般 是先择定位基准。为使所选定位基准能保证整个机械加工工艺过程 胜利的 进行， 一般 考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。 在轴类零件加工中，为 了 保证各主要表面 之间的 相互位置精度 啦 ， 选择定位基准时，应尽可能使其与装配基准重合，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面 哦 。 轴类零件加工时，精基准的选择 一般 有两种： 那么第一种 方案是采用顶尖孔作为定位基准。可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单 哦 。精基准选择的 第二种 方案是采用支承轴径定位因为支承轴径既是装配基准，也是各个表面相互位置的设计基准，这样定位符合基准重合的原则，不会产生基准不重合误差，容易保证关键表面间的位置精度 哦，不信 可以试试 。 从 上 面的 定位基准选择原则，分析本零件，选取顶尖孔作为定位精基准。当零件外圆加工完 之后呢 ，可以以外圆为精基准加工内孔，由于前面的工序使用中心孔精加工出来的输出轴外圆同轴度非常高，并且表面粗糙度等各项性能指标都很高，故使用加工后的外圆作为精基准而加工出来的孔和外圆的同轴度也非常高 哦，亲 。本零件选择两 个 中心孔和 75 作为精基准，选择 176 作为粗基准来加工两中心孔。 2.3.2 零件表面加工方法的选择 从这个 零件图上所标注的各加工表面的技术要求 来看 ，查 机械制造工艺设计简明手册 4 这本书的 表 1.4-7和 表 1.4-8，通过对各加工表面的各个加工方案的比较 考虑 ，最后确定本零件各加工表面的加工方法如下表 2.1： 表 2.1 变速器输出轴各加工表面方案 需 要 加工 的 表面 尺寸 的 精度等级 表面 的 粗 糙度Ra/um 加工 的 方案 55 的 外圆 IT 7 1 .6um 粗车 半精车 精车 60 的 外圆 IT 7 1 .6um 粗车半精车 精车 65 的 外圆 IT 7 1 .6um 粗车 半精车精车 75 的 外圆 IT 7 1. 6um 粗车半精车 精车 176 的 外圆 12. 5um 粗车 50 的 内孔 12 .5um 粗 镗 80 的 内孔 IT 7 3 .2um 粗镗 半精镗 精镗 104 的 内孔 12 .5um 粗 镗 20 的 通孔 IT 7 3 .2um 钻扩 铰 8 的 通孔 12 .5um 钻 键槽 IT 9 3 .2um 粗铣 精铣 8 2.3.3 加工阶段的划分 CA6140 车床变速箱输出轴零件加工质量要求高 ,加工阶段可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。 (1) 在 粗加工阶段： 它的主要目的 是切除毛坯上大部分余量， 让 毛坯在形状 和尺寸上接近零件 那个 成品 啦 ，因此 呢 ，主要 的 目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后 面的 工序提供精基准 啦 ， 比 如 吧 加工 176、 55、 60、 65、 75外圆柱表面。 (2) 在 半精加工阶段： 它的主要目的 是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备 啦 ， 比如吧 55、 60、 65、 75 外圆柱面， 80、 20 孔等 的加工 。 (3)在 精加工阶段： 它的主要目的 就是保证尺寸、形状和位置精度达到或基本达到图样规定的精度要求以及表面粗糙度要求 哦 。 2.3.4 工序集中与分 散 这个 零件 是选择的是 工序集中原则安排零件的加工工序 哦 。 该 零件变 CA6140 机床 速器输出轴的生产类型为大批 大 量生产， 并 且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求 哦 。 2.3.5 工序顺序的安排 （ 1）机械加工顺序 遵循“先基准后其他”原则。 遵循“先粗后精”原则。 遵循“先主后次”原则。 遵循“先面后孔”原则。 （ 2）热处理工序 毛坯锻造成型后 呢 ， 一般是 应当 要 对毛坯进 行正火 处理 来减小它的 内应力 了 ，然后 呢再进行机械加工。 调质处理的安排，一般情况 下是 在粗加工之后、精加工之前 了。 （ 3）辅助工序 在对 这个 零件的所有加工工序完成之后 呢 ， 需要 安排去毛刺、清洗、终检工序。 2.3.6 确定工艺路线 通过 综合 全面的 考虑 了 上 述工序顺序 安排原则 的 基础上，拟定该变速器输出轴零件的工艺路线如下： 方案一： 工序 00：锻造毛坯； 工序 05：正火； 工序 10：粗车 55 左端面，钻中心孔； 工序 15：粗车、半 精车 176 右端面，钻中心孔； 9 工序 20：粗车各外 圆表面，锥 面及 176 左端面； 工序 25：调质； 工序 30：半精车、精车各外圆表面； 工序 35：粗镗 50， 80， 104 的内孔； 工序 40：半精镗，精镗 80 的内孔； 工序 45：钻、扩、铰 10X 20 的通孔； 工序 50：钻 2X 8 的斜孔； 工序 55:粗铣、精铣 键槽； 工序 60：去毛刺，清洗，终捡。 方案二： 工序 00：锻造毛坯； 工序 05：正火； 工序 10：粗车 55 左端面，钻中心孔； 工序 15：粗车、半精 车 176 右端面，钻中心孔； 工序 20：粗车各外圆表 面，锥面及 176 左端面； 工序 25：调质； 工序 30：粗镗 50， 80， 104 的内孔； 工序 35：半精镗，精镗 80 的内孔； 工序 40：半精车、精车各外 圆表面； 工序 45：钻、扩、铰 10X 20 的通孔； 工序 50：钻 2X 8 的斜孔； 工序 55:粗铣、精铣 键槽； 工序 60：去毛刺，清洗 ，终捡。 通过对 方案一和方案二 的比较 ， 我们知道它们的 主要区别在孔加工顺序 安排，是否在外圆加工完后再加工。 通过对零件的 分析知 我们知道了 ，该轴上外圆表面精度 蛮 高 了 ， 但是那个 孔除 80 和 10- 20 外，其他各孔精度都较低，若在外圆加工完 之 后再 用 外圆表面定位夹 紧来加工孔，可能会损坏已加工表面。 所 以呢 应 该 尽可能按排 在外圆表面加工完之前加工 了 。 通过对上面的 分析， 我呢选择 方案二 加工 了 。 2.3.7 加工设备及工艺装备选择 1 选择机床根据工序选择机床 （ 1）工序 10、 15、 20、 40 是粗车和精车。 每个 工序的工步数 比较少了 ，大批大量生产不要求很高的生产率， 因此呢我觉得啊 选用卧式车床就能满足要求 了 。 这个 零件 的 外廓尺寸偏小了 ，选用最常用的 CA6140 型卧式车床 就行了 。 （ 2）工序 30、 35 为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大， 所以呢比较适合 在车床上镗孔 了 ，选用 CA6140 型卧式车床 是可以的 。 （ 3）工序 60 铣削。工序工步简单，外廓尺寸 呢也 不大，考虑 这个 零件 是大 批大量生产 10 了 ， 因此呢 选机床使用范围较广泛 比较好了 ， 建议 选常用的 X51 型铣床能满足加工要求。 （ 4）工序 45、 50 是钻，扩，铰孔。可 选 用专用的夹具在立式钻床上加工，故选用 Z525。 2 选用夹具 本零件除铣削，钻斜孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。 3 选用刀具 众所周知 刀具材料的切削性能影响着生产率 的高低了 ，工件的加工精度，已加工表面的质量，刀具的磨损和加工成本， 因此呢 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 和足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性 。 因为呢这个 零件 CA6140车床输出轴 的 材料为 45 钢， 建议亲们 用硬质合金中的 YT15 类刀具 。 粗车，半精车，精车外圆柱面 选用 前角为 90的车刀 好 。钻头 就选择 高速钢刀具 了 ，直径为 18， 8 哦 ；扩孔钻 当然是选用 直径为 19.8 了 ；铰刀 就选择 直径为 20 就行了 。镗刀 可以考虑选用 刀杆长度为 200， BXH=16X25。 2.3.8 工序间余量和工序尺寸的确定 查机械制造技术基础课程设计指导教程 1表 2-28，表 2-35， 并综合对毛坯尺寸以及已经确定的机械加工工艺路线的分析，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下表 2.4、 2.5、 2.6、 2.7、 2.8、 2.9、 2.10、 2.11： 表 2.2 外圆柱面 176 轴段加工余量计算 工序 名称 工序间 余量/mm 工序 工序 的 基本 尺寸 /mm 表注工 序尺 寸 个 公差 /mm 经精度 /mm 表面 粗 糙度 Ra/um 粗车 3 0 IT11 12.5 176 17604.0 毛坯 2 179 179 2 表 2.3 外圆柱面 55 轴段加工余量计算 工序 的 名称 工序间 余量/mm 工序 工序 基本 尺寸 /mm 表注工 序尺 寸公差 /mm 经济 精度 /mm 表 面 粗 糙度 Ra/um 精 车 1.0 IT7 1.6 55 550 019.0 半精车 2.0 IT11 3.2 56 560 120.0 粗车 3.0 IT11 6.3 58 5803.0 毛坯 2 61 61 2 表 2.4 外圆柱面 60 轴段加工余量计算 11 工序 名称 工序间 的 余量/mm 工序 工序 基本 尺寸 /mm 表注 工序尺 寸公 差 /mm 经济 精度 /mm 表面 粗 糙度 Ra/um 精车 1 0 IT7 1.6 60 600 019.0 半精车 2.0 IT11 3.2 61 610 120.0 粗车 3.0 IT11 6.3 63 6303.0 毛坯 2 66 66 2 表 2.5 外圆柱面 65 轴段加工余量计算 工序 名称 工序间 余量/mm 工序 工序 基本 尺寸 /mm 表注 工序尺 寸公差 /mm 经济精 度 /mm 表面 粗 糙度 Ra/um 精 车 1.0 IT6 1.6 65 650 019.0 半精 车 2.0 IT10 3.2 66 660 120.0 粗车 3.0 IT12 6.3 68 6803.0 毛 坯 2 71 71 2 表 2.6 外圆柱面 75 轴段加工余量计算 工序 的 名称 工序间 的 余量/mm 工序 工序基本 尺寸 /mm 表注工序尺 寸公差 /mm 经济精度 /mm 表面粗 糙度 Ra/um 精 车 1 0 IT6 1.6 75 750 019.0 半 精车 2.0 IT10 3.2 76 760 120.0 粗 车 3 。 0 IT12 6.3 78 7803.0 毛 坯 2 81 81 2 表 2.7 104 内孔加工余量计算 工序 的 名称 工序 间余量 工序 工 序基本 表注工序尺 12 /mm 经济精 度 /mm 表 面粗 糙度 Ra/um 尺寸 /mm 寸公差 /mm 粗 镗 3 0 IT10 6.3 104 104140.00 毛 坯 2 101 101 2 表 2.8 80 内孔加工余量计算 工序 的 名称 工序间 余量/mm 工序 工序 基本 尺寸 /mm 表 注工序尺 寸公差 /mm 经济精 度 /mm 表面粗 糙度 Ra/um 精镗 1 0 IT7 3.2 80 80030.00 半 的 精镗 2.0 IT8 6.3 79 7912.00 粗 的 镗 3.0 IT10 12.5 77 77120.00 毛 坯 2 74 74 2 表 2.9 50 内孔加工余量计算 工序 名称 工序间余 量/mm 工序 工序 基本 尺寸 /mm 表 注工序尺 寸公差 /mm 经济精 度 /mm 表 面粗 糙度 Ra/um 粗 镗 3 IT10 6.3 50 5010.00 毛 坯 2 47 47 2 表 2.10 20 内孔加工余量计算 工序 工序间余量 /mm 工序 工序基本 尺寸 /mm 表注工序尺 寸公差 /mm 经济精度 /mm 表面粗 糙度 Ra/um 铰 0. 3 IT7 3.2 20 20022.0042.0 扩 孔 1 .7 IT10 6.3 19.7 19.7022.0074.0 钻 孔 1 8 IT12 12.5 18 18021.0 毛 坯 0 13 表 2.11 键槽的加工余量计算 工序名 的 称 工序间余量 /mm 工序 工序 基本 尺寸 /mm 表注 工序尺 寸公差 /mm 经济精 度 /mm 表 面粗 糙度 Ra/um 精 铣 2 0 IT7 3.2 16 160 043.0 半精 的 铣 4.0 IT10 6.3 14 1401.0 粗 铣 10.0 IT12 12.5 10 10 毛 坯 0 2.3.9 切削用量及基本时间定额的确定 切削用量是切削加工时可以控制的参数，具体是指切削速度、进给量 v(m/min) f（ mm/ r）和背吃刀量 ap（ mm） 三个参数。 （一） 粗车 55左端面 加工 的 条件 是 工件材料 是 45#钢 且 正火，ab GP60.0。 加工要求 有： 粗车 55 的 外圆端面 了 ，表面粗糙度 是umRa 5.121。 机床： CA6140 卧式 车床。 刀具： 可以选择 的 刀片材料为 YT5，刀杆尺 寸为 16mm 25mm ， 090kr ，00 15 ， 00 12 , mmrR 5.0 计算切削用量 切削深度： mmap 5.1，一次切除 就 OK 了 。 进给量： 按照 金属机械加工工艺人员手册 3表 14-6，选用 f=0.6mm/r 计算切削速度：按 在 金属机械加 工工艺人员手册表 14-1 中 ，切削速度的计算公式为 35.015.02.0 11 fatc pvcv (m/min) （寿命选 T=60min） , 式中 403cv。 当切削条件变换时 记得 要加上修正系数 kv 。查 看在 金属机械加工工艺人员手册表 14-18中 ， 15.1MVK, 8.0SVK, 1kvk ， 1krvK, 97.0BVK。 所以， 14 Vpvc Kft cav 45.015.02.0= 97.0118.015.16.0 15.1 1601000 35.015.02.0 CV=165.4(m/mi) 确定机床主轴转速： wCs d Vn 1000=60 3.1651000 =877.3(r/min) 按 照 机床 的 选取 n =900r / min 。 所 以 实 际 切 削 速 度1000dnV =1000 90060 =169.55(m/min) 计算切削工时 : nf lllt 21 式中，2dl=30， 31l， 02 l ，所以nf lllt 21 =6.0900 330=0.07（ min） （二） 工序 15：粗车、半精车 176 右端面 加工 的 条件 工件材料 是 45#钢正火，ab GP60.0 加工 的 要求：车 176 的 端面，表面粗糙度 Ra3.2 m 机床： CA6140 卧式车床。 刀具： 就选选择 刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为 16mm 25mm ， 090kr ，00 15，00 12 , mmrR 5.0 计算切削用量 切削深度： mmap 5.2，一次切除 就 OK 了 。 进给量： 按照 金属机械加工工艺人员手册表 14-6 中 ，选用 f=0.94mm/r。 计算切削速度：按 照在 金属机械加工工艺人员手册表 14-1中 ，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）45.015.02.0 ftcV apvC （ m/min） ,式中 的 393vc。 当切削条件变换时要加上修正系数 VK 。查 看 金属机械加工工艺人员手册表 14-18 中 ， 15.1MVK , 8.0SVK , 1kvK ， 1krvK , 97.0BVK 。 所以 呢 ， Vpvc Kft cav 45.015.02.0= 97.0118.015.194.05.260 393 45.015.02.0 =138.7（ m/min） 确定机床主轴转速： wCs d Vn 1000=181 6.1381000 =243.8(r/min) 按机床选取 n =250r/min。所以实际切削速度 15 1000dnV =1000 250181 =142.2(m/min) 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 5.90l ， 31l ， 02 l ，所以 nf lllt 21 = 94.0250 35.90 =0.4 10（ min） （三） 工序 20：粗车各外圆表面，锥面及 176 左端面 加工 的 条件 工件材料 是 45#钢正火，ab GP60.0 加工要求： 粗车各外圆表面，锥面及 176 左端面，表面粗糙度 Ra12.5um 机床： CA6140 卧 式车床。 刀具： 可以选择 刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为 16mm 25mm ， 090kr ，00 15，00 12 , mmrR 5.0 计算切削用量 (a) 粗车各外圆及锥面 切削深度： mmap 5.1，一次切除 就横扫 。 进给量： 按照 在 金属机械加工工艺人员手册表 14-6，选用 f=0.6mm/r。 计算切削速度：按金属机械加工工艺人员手册表 14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）35.015.02.0 ftcV apvC （ m/min） , 式中 327vc。 当切削条件变换时要加上修正系数VK 。查 看撒 金属机械加工工艺人员手册表14-18， 15.1MVK , 8.0SVK , 1kvK ， 0krvK , 97.0BVK 。 所以， Vpvc Kft cav 35.015.02.0= 97.081.018.015.16.05.160 393 35.015.02.0 =120.11（ m/min） 确定机床主轴转速： 111000wCs d Vn =61 5.1201000 =639.15(r/min) 221000wCs d Vn =66 5.1201000 =590.5(r/min) 331000wCs d Vn =71 5.1201000 =548.6(r/min) 16 441000wCs d Vn =81 5.1201000 =479.8(r/min) 551000wCs d Vn =179 5.1201000 =319.78(r/min) 按机床选取 n =500r/min。所以实际切削速度 100011 ndV =1000 50061=94.32(m/min) 100022 ndV =1000 50066 =102.45(m/min) 100033 ndV =1000 50071=109.89(m/min) 100044 ndV =1000 50081=125.76(m/min) 100055 ndV =1000 500179 =188.54(m/min) 检验机床功率：主切削力cF 按 照 金属切削原理 5 表 的 4-1 所示公式计算 zF =9.81 FzC Fzxpa Fzyf Fznv Fzk 式中： FzC =270； Fzx =1.0； Fzy =0.765； Fzn =-0.1 5 956.0)637.0 6.0()637.0( 75.0 fnbmFk 89.0krFk 9.0aFk 1Fk 所以： 7.7 8 719.089.09 5 6.04.1 8 86.05.12 7 081.9 15.075.0 zF （ N） 切削时消耗功率 cP 为 )(58.1106 1207.787106 44 kwVFP ccc 由金属机械加工工艺人员手册表 8-14 可知， CE7120B 主电动机功率为 15kW,故 机床功率足够。 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 214l ， 31l ， 02 l ，所以 nf lllt 21 = 6.0500 3214 =0.72（ min） （ b） 车 176 的左端面 切削深度： mmap 5.1，一次切除。 进给量：根据金属机械加工工艺人员手册表 14-6，选用 f=0.94mm/r。 17 计算切削速度：按金属机械加工工艺人员手册表 14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）45.015.02.0 ftcV apvC （ m/min） ,式中 393vc。 当切削条件变换时要加上修正系数VK 。查金属机 械加工工艺人员手册表 14-18， 15.1MVK , 8.0SVK , 1kvK ， 1krvK , 97.0BVK 。 所以， Vpvc Kft cav 45.015.02.0= 97.0118.015.194.05.160 393 45.015.02.0 =127.89（ m/min） 确定机床主轴转速： wCs d Vn 1000=176 9.1271000 =231.64(r/min) 按机床选取 n =250r/min。所以实际切削速度 1000dnV =1000 250176 =138.1 6(m/min) 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 30l ， 31l ， 02l ，所以 nf lllt 21 = 94.0250 330 =0.14（ min） （四） 工序 30：粗镗 50， 80， 104 的内孔 加工条件 工件材料 是 45#钢正火，ab GP60.0 加工要求：粗车各内孔，表面粗糙度 Ra12.5um 机床： CA6140 卧式车床。 刀具： ky 刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为 16mm 25mm ， 090kr ，00 15，00 12 , mmrR 5.0 计算切削用量 (a) 粗车 104 内孔 切削深度： mmap 5.1，一次切除 就好了 。 进给量： 按照 金属机械加工工艺人员手册表 14-6，选用 f=0.2mm/r。 计算切削速度：按金属机械加工工艺人员手册表 14-1，切削速度的计算公式为 18 （寿命选 T=60min）2.015.02.0 ftcV apvC （ m/min） ,式中 393vc。 当切削条件变换时要加上修正系数VK 。查金属机械加工工艺人员手册表 14-18， 15.1MVK , 8.0SVK , 1kvK ， 9.0ktK ， 81.0krvK , 97.0BVK 。 所以， Vpvc Kft cav2.015.02.0= 97.081.09.018.015.12.05.160 393 2.015.02.0 =135. 56（ m/min） 确定机床主轴转速： wCs d Vn 1000=8.98 6.1351000=43 7。 0(r/min) 按机床选取 n =400r/min。所以实际切削速度 1000dnV =1000 4008.98 =124.21(m/min) 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 10l ， 31l ， 02l ，所以 nf lllt 21 =2.0400 310=0.1 6（ min） (b) 粗车 80内孔 切削深度： mmap 5.1，一次切除。 进给量： 按照 金属机械加工工艺人员手册表 的 14-6，选用 f=0.2mm/r。 计算切削速度：按 在 金属机械加工工艺人员手册表 的 14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）2.015.02.0 ftcV apvC （ m/min） ,式中 393vc。 当切削条件变换时要加上修正系数VK 。查金属机械加工工艺人员手册表 14-18， 15.1MVK , 8.0SVK , 1kvK ， 9.0ktK ， 81.0krvK , 97.0BVK 。 所以， Vpvc Kft cav 2.015.02.0= 97.081.09.018.015.12.05.160 393 2.015.02.0 =150.54（ m/min） 确定机床主轴转速： wCs d Vn 1000=75 4.1501000 =618.21(r/min) 按机床选取 n =560r/min。所以实际切削速度 19 1000dnV =1000 56075 =136.33(m/min) 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 13l ， 31l， 02 l，所以 nf lllt 21 =2.0560 313=0.314（ min） (c)粗车车 50 内孔 切削深度： mmap 5.1，一次切除。 进给量：根据 在 金属机械加工工艺人员手册表 中 14-6，选用 f=0.2mm/r。 计算切削速度：按 在 金属机械加工工艺人员手册表 的 14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）2.015.02.0 ftcV apvC （ m/min） ,式中 393vc。 当切削条件变换时要加上修正系数VK 。查 卡 金属机械加工工艺人员手册表 14-18， 15.1MVK , 8.0SVK , 1kvK ， 9.0ktK ， 81.0krvK , 97.0BVK 。 所以， Vpvc Kft cav 2.015.02.0= 97.081.09.018.015.12.05.160 393 2.015.02.0 =140.22（ m/min） 确定机床主轴转速： wCs d Vn 1000=46 2.1401000 =970.76(r/min) 按机床选取 n =560r/min。所以实 际切削速度 1000dnV =1000 90046 =13 0(m/min) 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 17l ， 31l ， 02 l ，所以 nf lllt 21 = 2.0900 317 =0. 11（ min） （五） 工序 35：半精镗，精镗 80 的内孔 加工条件 工件材 料是 45#钢调质ab GP60.0。 加工要求：半精镗 80 内孔，表面粗糙度 Ra6.3um；精车 80 内孔， 表面粗糙度 Ra3.2um。 机床： CA6140 卧式车床。 20 刀具： 选择 刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为 16mm 25mm ， 060kr 00 15 ，00 8 , mmrR 1 计算切削用量 (a)半精车 80 内孔 切削用量： mmap 1，一次切除 就行 。 进给量：根据 在 金属机械加工工艺人员手册表 中 14-6，选用 f=0.18mm/r。 计算切削速度：按金属机械加工工艺人员手册 在 表 14-13 选取，切削速度 212vc (m/min) 当切削条件变换时要加上修正系数 kv 。查金属机械加工工艺人员手册表 14-18， 15.1MVK , 81.0SVK , 9.0ktK ，其余为 1 所以 ， vc =212 0.81 1.15 0.9=177.67（ r/min） 确定机床主轴转速： wCs d Vn 1000= 2.7 3 05.77 7.1 7 71 0 0 0 （ r/min） 按 早 机床选取 n =710r/min 。所以实际切削速度 8.1721000 7105.771000 dnV（ r/min） 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 13l ， 31l ， 02l ，所以 nf lllt 21 =18.0710 313=0.13（ min） (b) 精车 80内孔 切削用量： mmap 25.0，一次切除 醒了 。 进给量：根据金属机械加工工艺人员手册表 14-6，选用 f=0.13mm/r。 计算切削速度：按金属机械加工工艺人员手册表 14-13 选取，切削速度 277vc (m/min) ，当切削条件变换时要加上修正系数 kv 。查金属机械加工工艺人员手册表 14-18， 15.1MVK, 81.0SVK, 9.0ktK，其余为 1 所以 ， vc=277 0.81 1.15 0.9=232.20（ r/min） 确定机床主轴转速： wCs d Vn 1000= 2.9545.75 2.2321000 （ r/min） 21 按机床选取 n =900r/min 。所以实际切削 速度4.2 131 00 0 9 005.751 00 0 dnV（ r/min） 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 13l ， 31l， 02l，所以nf lllt 21 =13.0900 313=0.1 4min） （六） 工序 40：半精车、精车各外圆表面 加工条件 工件材料 是 45#钢调质ab GP60.0。 加工要求：车外圆 55、 60 、 65 、 75，表面粗糙度 Ra1.6um。 机床： CK6140A 数控车床。 刀具： 选择 刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为 16mm 25mm ， 090kr ，00 20 ， 00 5, mmrR 5.0 计算切削用量 （ a）半精车外圆 55、 60 、 65 、 75 切削深度： mmap 1，一次切除 就行 。 进给量： 安在 金属机械加工工艺人员手册表 14-6中 ，选用 f=0.4mm/r。 计算切削速度：按 找 金属机械加工工艺人员手册表 的 14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）35.015.02.0 ftcV apvC （ m/min） ,式中 327vc。 当切削条件变换时要加上修正系数VK。查 看你 金属机械加工工艺人员手册表 14-18， 15.1MVK , 8.0SVK , 1kvK ， 81.0krvK , 97.0BVK 。 所以， Vpv Kft cv a 35.015.02.0= 97.081.018.015.14.025.160 327 35.015.02.0 =143.6（ m/min） 确定机床主轴转速： 111000wCs d Vn =58 6.1431000 =79 5(r/min) 221000wCs d Vn =63 6.1431000 =731 .07(r/min) 331000wCs d Vn =68 6.1431000 =677.45(r/min) 441000wCs d Vn =78 6.1431000 =590.21(r/min) 按机床选取 n=500r/min。所以实际切削速度 22 100011 ndV =1000 70058 =126.34(m/min) 100022 ndV =1000 70063 =137.64(m/min) 100033 ndV =1000 70068 =148.54(m/min) 100044 ndV =1000 70078 =170.43(m/min) 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 197l ， 31l， 02l， 所以 nf lllt 21 = 4.0700 3197 =0.71（ min） （ b） 精车外圆 55、 60 、 65 、 75 切削深度： mmap 5.0，一次切除 就好了 。 进给量：根据 在 金属机械加工工艺人员手册表 14-6 中 ，选用 f=0.2mm/r。 计算切削速度：按 在 金属机械加工工艺人员手册表 14-13 在 选取，切削速度 277vc (m/min) 当切削条件变换时要加上修正系数 kv 。查金属机械加工工艺人员手册 表 在 14-18，81.0vkK , 15.1MVK ,其余的修正系数均为 1。 所以 ， vc =272 0.81 1.15=253.34（ r/min） 确定机床主轴转速： 111000wCs d Vn =56 4.2531000 =1454.21(r/min) 221000wCs d Vn =61 4.2531000 =1333.89(r/min) 331000wCs d Vn =66 4.2531000 =1232.31(r/min) 441000wCs d Vn =76 4.2531000 =1068.89(r/min) 按机床选取 n =1200r/min。所以实际切削速度 100011 ndV =1000120056 =209.23(m/min) 100022 ndV =1000120061 =228.10(m/min) 100033 ndV =1000120066 =246.87(m/min) 23 100044 ndV =1000120076 =284.57(m/min) 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 197l ， 31l， 02l，所以 nf lllt 21 =2.01200 3197 =0.834（ min） （七） 工序 45：钻、扩、铰 10X 20 的通孔 加工条件 工件材料 是 45# 钢调质ab GP60.0。 加工要求 是 ：钻、扩、铰 10X 20糙度 Ra3.2um。 刀具： 直柄麻花钻： d =18, l= 19 1, l1 =130 扩孔刀： d=19.7；L=205；l=140 ； 铰刀： d=20；L=195；l=60；d1=16 机床： Z525 计算切削用量 (a)钻 10X 18的通孔 钻孔深度： h=30mm3d=24mm 。 刀具耐用度：根据 在 金属机械加工工艺人员手册表 14-42 中 选取， t=15min 进给量：根据 在 金属机械加工工艺人员手册表 14-34 中 及机床，选用 f=0.10mm/ r 。 计算切削速度：按 照在 金属机械加工工艺人员手册表 中 14-29 公式计算： m in )/(6.531.015 888 7.02.0 4.05.02.0 4.0 rft dv 主轴转速： 2 13 48 6.531 00 01 00 0 d vn（ r/min） 根据机床选取 n=1360(r/min) ，所以实际切削速度 16.341000 136081000 dnV （ r/min） 计算切削工时 nf lllt 21 ,式中 25l ， 31l ， 12l ，所以 nf lllt 21 = 1.01316 1325 =0.22（ min） （九）工序 55:粗铣、精铣键槽 加工条件 工件材料 是 45#的 钢调质，ab GP60.0。 加工要求 为 ：粗、精铣键槽。 机床： 选 立式铣床 X51。 刀具： 我选择 高速钢直柄键槽铣刀： d =12mm, l=26mm,L=83mm, d1 =12mm （粗铣） d =16mm, l=32mm,L=92mm, d1 =16mm （精铣） 计算切削用量 (a)粗铣 切削深度： mmap 2，长 50mm,一次切除 红啊了 。 进给量按 在 实用机械加工工艺人员手册表 14-85 中 选取 m in )/(10 mmfMc ，min)/(31 mmf Mz 。切削速度按 照 实用机械加工工艺人员手册表 14-67 中 所示计算公式： 25.03.026.03.0zpv ft dCV a 26 6.13vC ，取 t=60min 则 4.331260 126.13 25.03.026.0 3.0 V（ m/min） 机床主轴轴速 2.9012 4.310001000 d vn（ r/min） 根据机床选取 n=80（ r/min） 计算切削工时 ( m i n )63.131 125010 221 MzMc fdlf lht (b)精铣 切削深度： mmap 3，长 50mm,一次切除 就后 D 。 进给量按 Z 实用机械加工工艺人员手册表 14-8D5 选取 min )/(9 mmfMc ，min )/(26 mmf Mz 。切削速度按 Z钟爱 实用机械加工工艺人员手册表 14-67所示计算公式： 25.03.026.03.0zpv ft dCV a 6.13vC ，取 t=60min 则 43.326360 166.13 25.03.026.03.0 V（ m/min） 机床主轴轴速 27.6816 43.310001000 d vn（ r/min） 根据机床选 取 n=65（ r/min） 计算切削工时 MzMc fdlf lht 1 式中， l=50,l1=2,d=16,h=a p=3,所以 ( m i n )86.126 16509 231 MzMc fdlf lht 3 专用夹具设计 3.1 明确设计要求、收集设计 的 资料 选择工序 50 钻 2X 8斜孔进行专用夹具设计。该工序的要求如下： 27 图 3.1 工序 50 钻 2X 8 斜孔 对零件图纸设计 要求进行分析后 知道 ：该孔与输出轴轴线成 45 度角，是一个斜孔，且锥面与输出轴轴线成 30 度， 000 153045 ， 所以呢在 该孔还是斜面钻孔。孔的尺寸公差与位置公差要求 一点都不高了 。零件材料为 45#钢，毛坯为模锻件， 大批大量生产了， 所用机床为 Z525 立式钻床。 3.2 确定夹具结构方案 3.2.1 确定定位方式，选择定位元件 工件以大端面和 2个 20孔定位基准，如图 3.1，属一面两 肖 定位 了 。 选择用 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 哦，轻 。 两定位销 的 设计： (1)选 取两销中心距为 140mm 了 ； (2)选 取圆柱销直径为 mmgd 20 00 6.001 7.01 620 了 ； (3)按 照在 机械制造工艺学 6表 6-在 1 选取菱形销宽度： b=4mm； (4)按 h 的 6 菱形销确定菱形销的直径公差，最后得到 mmd 20 001 1.02 。 3.2.2 确定导向装置 28 在这道 工序为在斜面上钻孔， 可以选择 用特殊钻套，如图 3.2。因生产批量较大，钻套结构 呢最后 设计成可换的。 排屑间隙 h=0.7 d= 0.7 8= 5.6mm,可以宣布 取 d=6mm。 钻套 的 导引高度 H=1.25 (h+L)=1.5 (6+24)=45mm。 图 3.2 钻套 3.2.3 确定工件夹紧方案，设计夹紧机构 大家读知道的 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 情况小 在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置 了的 ，把工件压紧夹牢在定位元件上。本设计采用螺母将零件固定在夹具体的卡槽 的 来压 紧，如图 3.3。 29 图 3.3 夹紧结构 夹紧力计算： 螺旋夹紧力的计算，根据 在 机械制造工艺学 6 中 的公式： 210 t a n)t a n (2 d LFF xj 式中，xF 作 的 用在扳手上的力（ N）； L 额 作用力的力臂（ mm）； 0d 诶 螺纹中径（ mm）； 为 螺纹升角（）； 1 为 螺纹副的当量摩擦角（）； 2 为 螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦角（ ）； r 而为 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 在 机床夹具设计手册 7 表 1-2-8 在的 ，表 1-2-9 的方法 ，表 1-2-10 查得1 = 5090 ， 2920 ， mm24.12 ，又 m