机械制造技术课程设计-HL4型弹性柱销联轴器零件工艺规程及加工轴孔手动夹具设计【全套图纸】 .pdfVIP

i xx 大学大学 课程设计论文 hl4 型弹性柱销联轴器零件工艺规程 及加工轴孔手动夹具设计 所 在 学 院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指 导 老 师 年 月 日 ii 摘 要 hl4 型弹性柱销联轴器零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、 工序 设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工 艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零 件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后 进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导 元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分 析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 iii iv 目 录 摘 要 . ii 目 录 iv 第 1 章 序 言 1 第 2 章 零件的分析 2 2.1 零件的形状 2 2.2 零件的工艺分析 2 第 3 章 工艺规程设计 3 3.1 确定毛坯的制造形式 . 3 3.2 定位基准的选择零件表面加工方法的选择 3 3.3 制定工艺路线 . 4 3.4 选择加工设备和工艺装备 . 5 3.4.1 机床选用 5 3.4.2 选择刀具 6 3.4.3 选择量具 6 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 6 第 4 章 确定切削用量及基本时间 8 4.1 工序切削用量的及基本时间的确定 . 8 4.2 工序切削用量的及基本时间的确定 . 12 4.3 工序切削用量及基本时间的确定 . 13 4.4 工序切削用量及基本时间的确定 . 15 4.5 工序切削用量及基本时间的确定 . 16 4.6 工序切削用量及基本时间的确定 . 18 第 5 章 加工轴孔手动夹具设计 22 5.1 车床夹具设计要求说明 . 22 5.2 车床夹具的设计要点 22 5.3 夹具的设计 24 v 5.4 定位机构 29 5.5 夹紧机构 29 5.6 零件的车床夹具的加工误差分析 29 5.7 确定夹具体结构尺寸和总体结构 30 5.8 零件的车床专用夹具简单使用说明 31 总 结 33 致 谢 33 参 考 文 献 35 1 第 1 章 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装 备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装 备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此 制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从 某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平 的重要指标。 hl4 型弹性柱销联轴器零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、 机械制造技 术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一 个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用 夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本 次设计综合性和实践性强、 涉及知识面广。 所以在设计中既要注意基本概念、 基本理论， 又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设 计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 2 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的形状 题目给的零件是 hl4 型弹性柱销联轴器零件，主要作用是起连接作用。它主要用于 轴与轴之间的连接，以传递动力和转矩。由于弹性套易发生弹性变形及其外径与圆柱孔 为间隙配合，因而使联轴器具有补偿两轴相对位移和减震缓冲的功能。且不用设置中榫 机构，以免丧失补偿相对位移的能力。 零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。 具体尺寸，公差如下图所示。 2.2 零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 45， ，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于 承受较大应力和要求耐磨零件。 hl4 型弹性柱销联轴器零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度 a r 值 为 3.2 m。2.车外圆及端面，表面粗糙度 a r 值 3.2 m。3.车装配孔，表面粗糙度 a r 值 3.2 m。 4.半精车侧面， 及表面粗糙度 a r 值3.2 m。 5.两侧面粗糙度 a r 值6.3 m、 12.5 m， 法兰面粗糙度 a r 值 6.3 m。 hl4 型弹性柱销联轴器共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述 3 如下： (1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，195 外圆，96 外圆，42 内圆，倒角钻孔并攻 丝。这一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求，。其要求并不高，粗车后半精车就可以达 到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰 孔等工序。 (2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；195 的外圆，粗糙度为 1.6；96 的外圆并带 有倒角其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，42 的孔或内圆直接 在上做镗工就行了。 第 3 章 工艺规程设计 本 hl4 型弹性柱销联轴器假设年产量为 10 万台，每台车床需要该零件 1 个，备 品率为 19%，废品率为 0.25%，每日工作班次为 2 班。 该零件材料为 45，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻造。依据设 计要求 q=100000 件/年，n=1 件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取 19% 和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领 n=2xqn(1+)（1+)=238595 件/年 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 45，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载 荷，最后选用锻造，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成 批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精 度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 3.2 定位基准的选择零件表面加工方法的选择 待加工的两零件是盘状零件，孔是设计基准（也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，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体 而言，即选 42mm 的孔及其一端面作为精基准。 由于待加工的两零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，对主动 4 端而言， 应选面积较大的外圆及其端面为粗基准； 对从动端而言， 应选面积较大 195mm 的外圆及其端面为粗基准。 待加工的两零件的加工面有外圆、内孔、端面、键槽、锥孔，材料为 30crmnsi 钢。 以公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工方法选择如下。 （1） 96mm的外圆面 为未注公差尺寸， 根据gb 180079规定其公差等级按it14, 表面粗糙度为 ra25um，粗车即可（表 5- 14） 。 （2）195mm 的外圆面 为未注公差尺寸，根据 gb 180079 规定其公差等级按 it14,表面粗糙度为 ra6.3um，需进行精车和半精车。 （3） 33mm的柱销孔 为未注尺寸公差， 根据gb 180079规定其公差等级按it14, 表面粗糙度为 ra6.3um，需进行粗镗（表 5- 15） 。 （4）42mm 的内孔，公差等级为 it8,表面粗糙度为 ra1.6um，需进行粗膛半精 膛精镗加工（表 5- 15） 。 （5）键槽 槽宽和槽深的公差等级分别为 it13 和 it14,表面糙粗度分别为 ra3.2um 和 ra6.3um,需采用三面刃铣刀，粗铣半精铣（表 5- 16） 。 （6）端面 本零件的端面为回转体端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度为 ra25um,粗车即可。 3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要 求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性 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。 3.3.1 工艺路线方案一 3.3.1 主动端主动端 工序 10 锻造出毛坯。 工序 20 毛坯热处理，时效处理。 工序 30： 以 86mm 处外圆及其端面定位， 粗车另一端面， 粗车半精车外圆 195mm， 工序40： 以半精车后的195mm外圆及其端面定位， 粗车另一端面， 粗车外圆96mm， 倒角。 5 工序 50：以半精车后的 195mm 外圆及其端面定位,半精车另一端面粗镗 42mm 及锥度的孔。 工序 60：以 195mm 外圆及其端面定位，精镗 42mm 及锥度的孔。 工序 70：以 402mm 孔及端面定位，粗铣、半精铣键槽。 工序 80：以 42mm 孔、端面及粗铣后的键槽定位，一共要加工 8 个 33mm 的锥 销孔。 工序 90：去毛刺。 工序 100 终检入库。 3.3.2 从动端从动端 工序 10 锻造出毛坯。 工序 20 毛坯热处理，时效处理。 工序 30： 以 86mm 处外圆及其端面定位， 粗车另一端面， 粗车半精车外圆 195mm， 工序40： 以半精车后的195mm外圆及其端面定位， 粗车另一端面， 粗车外圆96mm， 倒角。 工序 50：以半精车后的 195mm 外圆及其端面定位,半精车另一端面粗镗 42mm 孔。 工序 60：以 195mm 外圆及其端面定位，精镗 42mm 孔。 工序 70：以 402mm 孔及端面定位，粗铣、半精铣键槽。 工序 80：以 42mm 孔端面及粗铣后的键槽定位，一共要加工 8 个 33mm 的锥销 孔。 工序 90：去毛刺。 工序 100 终检入库。 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 .工序和工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量 生产， 故选用卧式车床就能满足要求。 本零件外轮廓尺寸不大， 精度要求属于中等要求， 选用最常用的 ca6140 卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2- 7。 .工序是钻孔，选用 z525 摇臂钻床。 2 主、从动端工序都为 ca6140 卧式车床。由于加工的零件外廓尺寸不大，又 6 是回转体，故宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度较小，需选用较精密 的机床才能满足要求，因此选用 ca6140 卧式车床（表 5- 55） 。 3.4.2 选择刀具 .在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 yg6 类硬质 合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。 为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(gb5343.1- 85,gb5343.2- 85)。 .钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册 （主编 孟少农） ，第二卷 表 10.21- 47 及表 10.2- 53 可得到所有参数。 3.4.3 选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计 量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法 即可。 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “hl4 型弹性柱销联轴器” 零件材料为 45， 查 机械加工工艺手册 （以后简称 工 艺手册 ） ，表 2.2- 17 各种铸铁的性能比较，硬度 hb 为 143269，表 2.2- 23 球墨铸铁 的物理性能，密度=7.27.3（ 3 cmg） ，计算零件毛坯的重量约为 2kg 。 表 3- 1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量件 重型 （零件重2000kg） 中型 （零件重 1002000kg） 轻型 （零件重120250 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及 毛坯尺寸。 8 第 4 章 确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量 a p、进给量 f 和切削速度 v。确定顺序是先确定 ap、f、再 确定 v。 4.1 工序切削用量的及基本时间的确定 4.1.1 切削用量切削用量 以 86mm 外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车半精车外 圆 195mm， 所选刀具为 yg6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1，由于 ca6140 机床的中心高为 200mm（表 1.30） ，故选刀杆尺寸hb=mmmm2516，刀片 厚度为mm5 . 4。 选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面， 前角 0 v = 0 12 ， 后角 0 = 0 6 ， 主偏角 v k = 0 90 ，副偏角 v k = 0 10 ，刃倾角s= 0 0 ，刀尖圆弧半径 s r =mm8 . 0。 .确定切削深度 p a 由于单边余量为 3mm，可在一次走刀内完成，故 .确定进给量 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4 刀杆尺寸为mm16mm25， p amm4，工件直径100400 之间时， 进给量 f =0.51.0rmm 按 ca6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7rmm 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130， ca6140 机床进给机构允许进给力 max f=3530n。 根据表 1.21，当强度在 174207hbs时， p amm4， f75. 0rmm， r k = 0 45 时， 径向进给力： r f =950n。 切削时 f f 的修正系数为 roff k=1.0， sff k=1.0， krff k=1.17（表 1.292） ，故实际进 给力为： f f =95017. 1=1111.5n （3- 2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f =rmm7 . 0可用。 .选择刀具磨钝标准及耐用度 根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为mm5 . 1，车刀寿 命t =min60。 .确定切削速度 0 v 9 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 1.11，当6yg硬质合金刀加工硬度 200219hbs 的铸件， p amm4， frmm75 . 0 ，切削速度v=min63m。 切削速度的修正系数为 tv k =1.0， mv k=0.92， sv k0.8， tv k=1.0， kv k=1.0 （见表 1.28） ， 故： 0 v = t v v k =630 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 1 （3- 3） min48m n= d vc 1000 = 127 481000 =120minr （3- 4） 根据 ca6140 车床说明书选择 0 n =125minr 这时实际切削速度 c v 为： c v = 1000 c dn = 1000 125127 min50m （3- 5） .校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由 切削用量简明使用手册 表 1.25，hbs=160245， p amm3，f rmm75 . 0 ， 切削速度min50mv 时， c p =kw7 . 1 切削功率的修正系数 krpc k=0.73， pcr k 0 =0.9，故实际切削时间的功率为： c p =1.773. 0=1.2kw （3- 6） 根据表 1.30，当n=min125r时，机床主轴允许功率为 e p =kw9 . 5， c p e p ，故所 选切削用量可在 ca6140 机床上进行，最后决定的切削用量为： p a =3.75mm， f =rmm7 . 0，n=min125r=sr08 . 2 ，v=min50m .倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 srn28 . 3 = 换车刀手动进给。 . 计算基本工时 nf l t = （3- 7） 式中l=l+ y +，l=mm127 由切削用量简明使用手册表 1.26，车削时的入切量及超切量 y +=mm1，则 10 l=127+1=mm128 m t = 7 . 0125 128 =min46. 1 （3- 8） 3.6.1.3 确定粗镗的切削用量及基本工时 .确定切削深度 p a p a = 2 5 =mm5 . 2 .确定进给量 f 根据切削用量简明使用手册表 1.5 可知，当粗镗铸件时，镗刀直径mm20， p amm3，镗刀伸出长度为mm125时： f =0.150.40rmm 按 ca6140 机床的进给量（表 4.29） ，选择， f =0.25rmm .确定切削速度v v= v yvx p m v k fat c （3- 9） 式中cv=8 .189，m =0.2， v y =0.20，t =min60， x=0.15 65 . 0 8 . 09 . 0 25 . 0 5 . 260 8 . 189 20. 015. 02 . 0 =v （3- 10） =37minm =n d v 1000 = 9714 . 3 371000 =min121r （3- 11） 按 ca6140 机床的转速，选择 n=160minr=2.6sr .计算基本工时 选镗刀的主偏角 r k = 0 45 ，则 1 l =mm5 . 3，mml69=，mml4 2 =，0 3 =l， rmmf25 . 0 = ， srn26 . 0 = ， 1=i ，则： il t = 6 . 225 . 0 45 . 369 + =117s 4.1.2 基本时间基本时间 5.1.2.1 主动端 1 确定粗车主动端外圆 195mm的基本时间。参考文献1表 2- 24，车外圆基本时 11 间为 ti fn llll i fn l j 321 1 + = 式 中 ，l=40mm,2( tan 1 += r p k a l 3), r k = 90 ， 1 l =2mm ， 2 l =4mm, 3 l =0, f=0.65mm/r,n=0.77r/s,1=i 96 77 . 0 65 . 0 6240 1 = + = j ts 2 确定粗车主动端外圆 96mm的基本时间： i fn llll tj 321 2 + = 式中，l=9mm, 1l =2mm, 2l =4mm, 3l =0, f=0.55mm/r, n=0.77r/s, 1=i，则 35 77 . 0 55 . 0 429 2 = + = j ts 3 确定粗车主动端端面的基本时间： i fn l tj= 3 ， 321 1 2 lll dd l+ = 式中，d=164.8mm,d1=0, 1l =2mm, 2l =4mm, 3l =0, f=0.65mm/r, n=0.77r/s, 1=i，则 1 77 . 0 65 . 0 42 4 . 82 3 + = j t=177s 4 确定粗车主动端台阶面的基本时间： i fn l tj= 4 ， 321 1 2 lll dd l+ = 式中，d=164.8mm, 1 d =94.6mm, 1l =0mm, 2l =4mm, 3l =0, f=0.6mm/r, n=0.77r/s, 1=i，则 77 . 0 6 . 0 4 1 . 35 4 + = j t=85s 5 确定粗镗 42mm 孔的基本时间，选镗刀的主偏角 r k =45。 i fn llll tj 321 5 + = 式中，l=84mm, 1 l =3.5mm, 2 l =4mm, 3 l =0，f=0.1mm/r，n=6.17r/s, 1=i,则 12 17 . 6 1 . 0 45 . 384 5 + = j t=148s 6 确定工序的基本时间： = = 5 1i jij tt=96+35+2+85+148=643s 5.1.2.2 从动端 1 确定粗车从动端外圆mm的基本时间: 77 . 0 65 . 0 238 1 + = j t=80s 2 确定粗车从动端端面的基本时间： 77 . 0 6 . 0 42 8 . 37 2 + = j t=95s 3 确定粗车从动端台阶面的基本时间： = 3j t 77 . 0 6 . 0 4 6 . 39 + =94s 4 确定粗镗 42mm 孔的基本时间: 17 . 6 1 . 0 45 . 3114 4 + = j t=197s 5 确定工序的基本时间： = = 4 1i jij tt=80+95+94+197=466s 4.2 工序切削用量的及基本时间的确定 采用与工序确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下： 本工序为粗车（车端面、外圆及倒角） ，已知条件与工序相同。车端面、外圆可 采用与工序相同的可转位车刀。 4.2.1 主动端主动端 见表 5- 1 表 5- 1 主动端工序的切削用量及基本时间 工步 p a /mm f/mmr 1 v/ms 1 n/rs 1 i t /s 粗车端面 2 0.52 0.38 1.5 113 粗 车 外 圆 96mm 2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手动 0.38 1.5 13 4.2.2 从动端从动端 见表 5- 2 表 5- 2 从动端工序的切削用量及基本时间 工步 p a /mm f/mmr 1 v/ms 1 n/rs 1 i t /s 粗车端面 2 0.65 25.4 0.77 177 粗 车 外 圆 160 0 63. 0 m m 2.4 0.65 25.4 0.77 152 4.3 工序切削用量及基本时间的确定 4.3.1 切削用量切削用量 本工序为半精加工（车端面、外圆、镗孔） 。已知条件与粗加工工序相同。 1 确定以半精车后的 195mm 外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆 96mm，倒角。切削用量。所选刀具为 yt15 硬质合金可转位车刀。车刀形状所选刀具 为 yt15 硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同，查参考 文献6表 1- 3，车刀几何形状为 00 128 ,90 r k= ooo ， r k =5 ,0 ,0.5 se rmm = oo . 确定背吃刀量 p a = 2 5 . 1 =0.75mm . 确定进给量 根据参考文献7表 1.6 及参考文献2表 4.2- 9 中 c620- 1 机床进给量，选择 0.3/fmm r=。由于是半精加工，切削力较小，故不须校核机床进给机构强度。 . 选择车刀磨钝标准及耐用度 查参考文献7表 1.9，选择车刀后刀面最大磨损量为 0.4mm，耐用度 t=30min。 查参考文献6表 1.10，当用 yt15 硬质合金车刀加工b1000mps 的合金钢， 1.4 p amm，0.38/fmm r，切削速度 =97m/min。 切削速度的修正系数查参考文献7表 1.28 得：0.81,1.15 r k vtv kk=，其余的修正系 数均为 1，故： v=970.811.15=90.4m/min 5 . 16114 . 3 4 . 901000 d 1000 = v n=178r/min 14 查参考文献6表 4.2- 8 选择 c620- 1 机床的转速为： n=185r/min=3.08r/s 则实际切削速度 v=1.56m/s 半精加工，机床功率也可不校验。 最后确定的切削用量为： p a =0.75mm, f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。 2 确定半精车主动端端面的切削用量。采用车外圆 160mm 相同的刀具加工，切 削用量为： mmap7 . 0=,f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。 3 确定半精车从动端外圆 71 0 19 . 0 mm 的切削用量。 采用车外圆 160mm 相同的刀 具加工，切削用量为： mmap5 . 0 2 1 =，f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。 4 确定半精车从动端端面的切削用量。采用车外圆 160mm 相同的刀具加工，切 削用量为： mmap7 . 0=，f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=93.6m/min。 5 确定半精镗孔 42mm 的切削用量。所选刀具为 yt15 硬质合金、主偏角 45= r k、直径为 12mm 的圆形镗刀。其耐用度 t=60min。 .mmap75 . 0 2 5 . 1 =。 .参考文献1表 5- 139 和表 5- 57，f=0.2mm/r。 .参考文献1表 2- 8 的计算公式确定。 v= v yx p m v k fat c vv 式中，cv=291，m=0.2,xv=0.15,yv=0.2,t=60min,kv=0.9,则 v=9 . 0 2 . 075 . 0 60 291 2 . 015. 02 . 0 =150m/min 39.5 1501000 =n=1209.4r/min 选择 c620- 1 车床的转速 n=1200r/min=20r/s。 15 4.3.2 切削用量切削用量 1 确定半精车主动端外圆 195mm 的基本时间： 08 . 3 3 . 0 6240 1 + = j t=52s 2 确定半精车主动端端面的基本时间： 08 . 3 3 . 0 4275.80 2 + = j t=94s 3 确定半精车从动端外圆 96mm 的基本时间： 08 . 3 3 . 0 240 3 + = j t=45s 4 确定半精车从动端端面的基本时间： 08 . 3 3 . 0 4236 4 + = j t=45s 5 确定半精镗主动端孔 42mm 的基本时间： 202 . 0 45 . 350 5 + = j t=14s 6 确定半精镗从动端孔 42mm 的基本时间： 202 . 0 45 . 3112 6 + = j t=30s 4.4 工序切削用量及基本时间的确定 4.4.1 切削用量切削用量 本工序为精镗 42mm 的孔。 确定精镗 42mm 孔的切削用量。选刀具为 yt30 硬质合金、主偏角45= r t、直 径为 12mm 的圆形镗刀。其耐用度 t=60min。 1 p a = 2 5 . 0 =0.25mm 2 f=0.15mm/r 3 v=9 . 0 15 . 0 25 . 0 60 291 2 . 015. 02 . 0 1.4=230.77mm/min 40 77.2301000 =n=1837.3r/min 参考文献1表 5- 56，根据 c6140 车床的转速表，选择 n=1400r/min=23.3r/s,则实际 切削速度 v=4.98m/s。 4.4.2 基本时间基本时间 5.4.2.1 确定精镗主动端 42mm 孔的基本时间： 16 3 . 2315 . 0 45 . 350 1 + = j t=16s 5.4.2.2 确定精镗从动端 42mm 孔的基本时间： 3 . 2315 . 0 45 . 3112 2 + = j t=34s 4.5 工序切削用量及基本时间的确定 4.5.1 粗铣粗铣 5.5.1.1 切削用量 粗铣以 42mm 孔及端面定位，粗铣、半精铣键槽，所选刀具为高速钢三面刃铣刀。 铣刀直径 d=80,宽度 l=12mm,齿数 z=10。参考文献1表 5- 143 选铣刀的基本形状。由于 加工材料的b1000mps,故选前角 0 r =10，后角 0 =12(周铣)， 0 =6（端铣） 。已 知铣削宽度 e a =9mm,铣削深度 p a =8mm。机床选用 x62w 型卧式铣床。 1 确定每齿进给量 z f 。 参考文献1表 5- 144， x62w 卧式铣床的功率为 7.5kw （表 5- 74） ，工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量 z f =0.61.0mm/z。 现取 z f =0.07mm/z。 2 确定铣刀磨钝标准及耐用度。 参考文献1表 5- 148， 用高速钢盘铣刀粗加工钢料， 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.6mm， 铣刀直径 d=80mm,耐用度 t=120min （表 5- 149） 。 3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 mz f。参考文献1表 2- 17 中公式计算： v pu e y z x p m q v k zafat dc v vvvv v = 式中， v c =48, v q =0.25， v x =0.1， v y =0.2， v u =0.3， v p =0.1，m=0.2,t=120min, p a =8, z f =0.07mm/z, e a =9mm, z=10,d=80mm, v k =1.0。 1 . 03 . 002 . 0 1 . 02 . 0 25. 0 10907 . 0 8120 8048 =v=2.62m/min n= 80 62 . 2 1000 =10.4r/min 参考文献1表 5- 75，根据 x62w 型卧式铣床主轴转速表，选择 n=30r/min=0.5r/s, 则实际切削速度 v=0.13m/s,工作台每分钟进给量为 mz f=0.071030=28mm/min 17 参考文献1表 5- 76, 根据 x62w 型卧式铣床工作台进给量，选择 mz f=23.5mm/min, 则实际的每齿进给量为 z f = 3010 5 . 23 =0.078mm/z。 4 验证机床效率。参考文献1表 2- 18 的计算公式，铣削时的功率（单位为 kw） 为 1000 vf p c c = c ff fff f wq u e y z x pf c k nd zafac f =（n） 式中， f c =650, f x =1.0, f y =0.72, f u =0.86, f w =0, f q =0.86, p a =8, z f =0.078mm/z, e a =9mm, z=10,d=80mm, n=30r/min, fc k=0.63。 63 . 0 3080 109078 . 0 8650 086 . 0 86 . 0 72 . 0 0 . 1 = c f=797.3 v=0.13m/s 1000 13 . 0 3 . 797 = c p=0.10kw x62w 铣床主电动机的功率为 7.5kw，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用 量为 z f =0.078mm/z, mz f=23.5mm/min, n=30r/min, v=0.13m/s 5.5.1.2 基本时间 参考文献1表 2- 28，三面刃铣刀铣槽的基本时间为 i f lll t mz j 21+ + = a.主动端： 式中，l=84mm, 1 l =)( ee ada+(13)， e a =9mm,d=80mm, 1 l =76mm, 2 l =4mm, mz f=23.5mm/min,i=4 4 5 . 23 47684 1 + = j t=6.98min=419s b.从动端： 4 5 . 23 476112 2 + = j t=8.17min=490s 18 4.5.2 半精铣半精铣 5.5.2.1 切削用量 半精铣键槽，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。d=80mm, l=12mm, z=10。机床 亦选用 x62w 型卧式铣床。 1 确定每齿进给量 z f 。 加工要求保证的表面粗糙度 a r 3.2m, 参考文献1表5- 144, 每转进给量 r f =0.51.2mm/r,现取 r f =0.6mm/r，则 z f = 10 6 . 0 =0.06mm/r 2 确定铣刀磨钝标准及耐用度。 参考文献1表 5- 148， 铣刀刀齿后刀面最大磨损量 为 0.25mm；参考文献1表 5- 149，耐用度 t=120min。 3 确定切削速度和工作台每分钟进给量 mz f。参考文献1表 2- 17 中公式计算，得 1 . 03 . 002. 01 . 02 . 0 25 . 0 101207 . 0 8120 8048 =v=17.79m/min=0.3m/s n=1.19r/s=71r/min 参考文献1表 5- 75， 根据 x62w 型卧式铣床主轴转速表， 选择 n=75r/min=1.25r/s, 则 实际切削速度 v=0.314m/s, 工作台每分钟进给量为 mz f=0.061075=45mm/min 参考文献1表 5- 76, 根据 x62w 型卧式铣床工作台进给量，选择 mz f=47.5mm/min, 则实际的每齿进给量为 z f = 7510 5 . 47 =0.063mm/z。 5.5.2.2 基本时间 a.主动端： 1 j t = 5 . 47 43084+ 4=10s b.从动端： 2j t = 5 . 47 430112+ 4=12s 4.6 工序切削用量及基本时间的确定 4.6.1 主动端主动端 （1）钻孔 19 3.6.5.1 确定以 42mm 孔、端面及粗铣后的键槽定位，一共要加工 8 个 33mm 的锥销 孔。 钻孔33，本工序采用计算法。 表 3- 5 高速钢麻花钻的类型和用途 标准号 类型 直径范围（mm） 用途 gb1436- 85 直柄麻花钻 2.020.0 在各种机床上，用钻模或 不用钻模钻孔 gb1437- 85 直柄长麻花钻 1.031.5 在各种机床上，用钻模或 不用钻模钻孔 gb1438- 85 锥柄麻花钻 3.0100.0 在各种机床上，用钻模或 不用钻模钻孔 gb1439- 85 锥柄长麻花钻 5.050.0 在各种机床上，用钻模或 不用钻模钻孔 选用 z525 摇臂钻床，查机械加工工艺手册 孟少农 主编，查机表 2.4- 37 钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为 4500，表 10.2- 5 标准高速钢麻花钻的直径系 列选择锥柄长，麻花钻25，则螺旋角 =30 0，锋交 2 =1180，后角 a f =10 0,横刃斜角 =50 0，l=197mm,l 1=116mm。 表 3- 6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自 gb6137- 85） mm 直径范围 直柄麻花钻 l l1 11.8013.20 151 101 表 3- 7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据 gb6137- 85） （） d (mm) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060 表 3- 8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度 （1）后刀面最大磨损限度 mm 刀具材料 加工材料 钻头 直径 d0（mm） 20 高速钢 铸铁 0.50.8 20 （2）单刃加工刀具耐用度 t min 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径 d0（mm） 1120 钻头（钻孔及扩 孔） 铸铁、铜合金及合 金 高速钢 60 钻头后刀面最大磨损限度为 0.50.8mm 刀具耐用度 t = 60 min .确定进给量 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表 10.4 高速钢钻头钻孔的进给量 为 f=0.250.65zmm,根据表 4.13 *中可知，进给量取 f=0.60 rmm。 .确定切削速度 查 机械加工工艺手册 孟少农 主编， 表 10.4- 17 高速钢钻头在球墨铸铁 （190hbs） 上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，v=12minm，参考机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4- 10 钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数 kmv=1.0，rtv=0.85。 v=1285. 0=10.32minm （3- 17） 则 n= =131minr （3- 18） 查表 4.2- 12 *可知， 取 n = 150 minr 则实际切削速度 v 实= = =11.8 minm .确定切削时间 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4- 43，钻孔时加工机动时间计算公 式： ti= fn lll fw1 + （3- 19） 其中 l f = 2 m d r kcot lw=5mm l1=23mm 则： t= =9.13s 确定钻孔的切削用量 钻孔选用机床为 z525 摇臂机床，刀具选用 gb1436- 85 直柄短麻花钻， 机械加工工 艺手册第 2 卷。 根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4- 2 查得钻头直径小于 10mm的钻孔进给量 为 0.200.35 rmm 。 则取 rmmf30 . 0 = 确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4- 9 切削速度计算公式为 min 0 mk fat dc v v yx p m z v vv v = （3- 20） 查得参数为125 . 0 ,55 . 0 , 0,25 . 0 , 1 . 8=myxzc vvvv ，刀具耐用度 t=35min 25 32.101000 1000 dn 1000 2514. 3150 6 . 05 . 2 7 . 535 + 21 则 v= 55. 00125 . 0 25 . 0 3 . 0535 71 . 8 =1.6minm 所以 n= 714 . 3 6 . 11000 =72minr 选取 min120rn = 所以实际切削速度为 1000 714 . 3 120 =v =2.64 minm 确定切削时间（一个孔） t= s20 3 . 02 228 = + 22 第 5 章 加工轴孔手动夹具设计 5.1 车床夹具设计要求说明 车床夹具主要用于加工轴轴孔夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中 心线与机床主轴的回转轴线同轴。 （1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘， 花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、 角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动 定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹 紧机构。 角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由 于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体 呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。 花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个 t 形槽，安装定位元 件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不 对称，要注意平衡。 （2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具 则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。 由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装 在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具。 5.2 车床夹具的设计要点 （1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求 当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置 的结构和布置必须保证这一点。 当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回 转轴线为基准来确定定位元件的位置。 工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中 23 工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力 越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹 紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧 力的施力方式要注意防止引起夹具变形。 （2）夹具与机床主轴的连接 车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具 的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。 心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以 中心孔与车床前、后顶尖安装使用。 根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式： 1)对于径向尺寸 d140mm， 或 d(23)d 的小型夹具， 一般用锥柄安装在车床主 轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图 1- a 所示。这种连接方式定心精度较高。 2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配 合处的形状取决于主轴前端的结构。 图 1- b 所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按 h7/h6 或 h7/js6 与主轴轴颈相配合， 并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘 压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按 h7/h6 或 h7/js6 装配在过渡盘的凸缘上，用螺 钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆 校正夹具与机床主轴的同轴度。 对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图 1- c 所示，过渡盘在其长锥面上 配合定心， 用活套在主轴上的螺母锁紧， 由键传递扭矩。 这种安装方式的定心精度较高， 但端面要求紧贴，制造上较困难。 图 1-