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工艺及夹具设计 CAD凸轮轴工艺及夹具 文档CAD图纸

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机械制造技术课程设计原始技术参数序号学号姓名每台产品中该零件数万台/年备品率 /%废品率 /%11322230401蔡浩11051.021322230402陈一星2841.231322230403陈云冲3731.441322230404丁华康4621.651322230406韩世铎1511.861322230408江明辉2452.071322230409蒋春晓31042.281322230410金子依4832.491322230411李郡1722.6101322230412李玲军2612.8111322230414李洋洋3553.0121322230415李舟挺4443.2131322230416林万鹏11033.4141322230418刘焕起2823.6151322230419毛凌涛3713.8161322230420钱狄峰4654.0171322230421钱康1544.2181322230422钱龙2434.4191322230423邵裕诚31024.6201322230424申龙杰4814.8211322230425沈钦1751.0221322230426孙强2641.2231322230427童国伟3531.4241322230428王超4421.6251322230429王忠杰1811.8261322230430魏玉良21052.0271322230431翁奇隆3842.2281322230432谢作宝4732.4291322230433杨象铅1622.6301322230434姚锋明2512.8311322230435余清心3453.0321322230436俞强41043.2331322230438曾波1833.4341322230439詹振宇2723.6351322230440章佳杰3613.8361322230441张陈科4554.0371322230442张达1444.2381322230443张磊21034.4391322230444张齐文3824.6401322230445张啸晓4714.8411322230448赵锡枫1653.0421322230449郑超民2542.0431322230450郑祥顺3433.0441322230451钟文炜4824.0451322230452周帅1713.0461322230453周育蓉2652.0471322330953朱远帆3541.0机械设计制造及其自动化专业机械制造技术课程设计任务书班级_13机自 班 姓名 学号 指导教师_ 课题名称 零件机械加工工艺规程及专用夹具设计设计时间起始时间2016年9月12日完成时间2016 年9 月30 日原始技术条件1、任务零件图样，每台产品中含该零件的数量为 件，零件复杂程度中等。2、产品的生产纲领 万台/年， 零件备品率为 ，废品率为 。3、毛坯为外协件，生产条件根据需要确定。4、由机加车间一班负责生产。设计工作量1、绘制零件图1张。2、绘制毛坯图1张。3、编制机械加工工艺路线及工艺过程卡片和工序卡片1套。4、绘制指导教师指定的具体工序的夹具装配总图和本套夹具中的主要零件 图12张。5、撰写设计说明书1份。参考资料1.机械制造技术基础教材 2机械制造技术基础课程设计教材 3机械制造工艺手册手册 4.其他相关书籍工作进度1、零件图的绘图及工艺分析、毛坯的选择及毛坯图的绘制。 1.5天2、选择定位基准、选择各表面的加工方法和加工方案、 1.5天安排加工顺序，划分加工阶段、制订工艺路线、选择机床及工艺装备。 3、加工余量及工序间尺寸与公差的确定、确定切削用量和 2 天时间定额、填写机械加工工艺过程卡和工序卡。 4、确定夹具设计方案，绘制结构原理示意图； 4 天 5、计算夹紧力；绘制夹具装配图和零件图。 4 天6、编写整理设计说明书 2 天 教研室意见目 录（参考，可调整，可删减）1、 任务书2、 XXX零件图3、 生产纲领(必要)4、 XXX零件分析4.1 XXX零件加工部位汇总4.2 XXX零件重要部位加工方案4.3 XXX零件基准(必要)4.4 XXX零件各部位加工余量(必要)4.5 XXX零件重要部位加工定位方式5、 XXX毛坯图设计(必要)5.1 XXX零件毛坯形式5.2 XXX毛坯图6、 XXX零件加工路线方案一(必要)7、 XXX零件加工路线方案二(必要)8、 XXX零件加工路线方案三9、 XXX零件加工工艺过程卡片设计(必要)9.1 XXX零件加工设备汇总9.2 XXX零件加工夹具汇总9.3 XXX零件加工工艺过程卡片(必要)10、XXX零件加工工序卡片设计(必要) 10.1 XXX零件加工各工序切削用量(必要) 10.2 XXX零件加工各工序使用刀、量、检具汇总10.3 XXX零件加工工序尺寸计算(必要) 10.4 XXX零件加工各工序定位方式(必要) 10.5 XXX零件加工工序卡片(必要)11、XXX零件X部位加工XX夹具设计(必要) 11.1 XXX零件X部位加工定位方式(必要) 11.2 XXX零件X部位加工夹紧方式(必要) 11.3 XXX零件X部位加工误差计算(必要) 11.4 XXX零件X部位加工创新设计12、XX夹具总图(必要)13、XX夹具X零件图(必要)14、XX夹具XX零件图宁波大红鹰学院机械与电气工程学院 课程设计说明书设 计 题 目： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 年 月 日2机械与电气工程学院课程设计计算说明书主要结果计算项目及内容共 页第 页XX大学 课程设计说明书 从凸轮轴加工工艺及加工中心孔夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要从凸轮轴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，误差目 录摘 要II目 录III第1章 序 言5第2章 零件的分析62.1零件的形状62.2零件的工艺分析6第3章 工艺规程设计73.1 确定毛坯的制造形式73.2 基面的选择73.3 制定工艺路线83.3.1 工艺路线方案一83.3.2 工艺路线方案二93.3.3 工艺方案的比较与分析93.4 选择加工设备和工艺装备103.4.1 机床选用103.4.2 选择刀具113.4.3 选择量具113.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定113.6确定切削用量及基本工时12第2章 钻孔夹具设计242.1设计要求242.2夹具设计242.2.1 定位基准的选择242.2.2 切削力及夹紧力的计算242.3定位误差的分析276.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用29七、确定夹具体结构尺寸和总体结构312.4夹具设计及操作的简要说明32总 结33致 谢34参 考 文 献35按照这个目录理顺大红鹰的 目 录（参考，可调整，可删减）1、 任务书2、 XXX零件图3、 生产纲领(必要)4、 XXX零件分析4.1 XXX零件加工部位汇总4.2 XXX零件重要部位加工方案4.3 XXX零件基准(必要)4.4 XXX零件各部位加工余量(必要)4.5 XXX零件重要部位加工定位方式5、 XXX毛坯图设计(必要)5.1 XXX零件毛坯形式5.2 XXX毛坯图6、 XXX零件加工路线方案一(必要)7、 XXX零件加工路线方案二(必要)8、 XXX零件加工路线方案三9、 XXX零件加工工艺过程卡片设计(必要)9.1 XXX零件加工设备汇总9.2 XXX零件加工夹具汇总9.3 XXX零件加工工艺过程卡片(必要)10、XXX零件加工工序卡片设计(必要) 10.1 XXX零件加工各工序切削用量(必要) 10.2 XXX零件加工各工序使用刀、量、检具汇总10.3 XXX零件加工工序尺寸计算(必要) 10.4 XXX零件加工各工序定位方式(必要) 10.5 XXX零件加工工序卡片(必要)11、XXX零件X部位加工XX夹具设计(必要) 11.1 XXX零件X部位加工定位方式(必要) 11.2 XXX零件X部位加工夹紧方式(必要) 11.3 XXX零件X部位加工误差计算(必要) 11.4 XXX零件X部位加工创新设计12、XX夹具总图(必要)13、XX夹具X零件图(必要)14、XX夹具XX零件图 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。从凸轮轴零件加工工艺及钻床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。生产纲领(必要)本从凸轮轴假设年产量为7万台，每台需要该零件2个，备品率为2%，废品率为3.6%，每日工作班次为1班。该零件材料为45#，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q=70000件/年，n=2件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取2%和3.6%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)（1+)=147941件/年第2章 零件的分析XXX零件图题目给的零件是从凸轮轴零件，主要作用是起连接作用。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。2.2零件的零件分析由零件图可知，其材料为45#，该材料为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。4.1 XXX零件加工部位汇总从凸轮轴零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。3.车装配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面，及表面粗糙度值3.2。4.2 XXX零件重要部位加工方案从凸轮轴共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，21外圆倒角钻孔并攻丝。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；12的外圆，粗糙度为0.8；其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。4.3 XXX零件基准(必要)基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像从从凸轮轴这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。选择外圆12mm作为定位精基准比偶就关键。4.4 XXX零件各部位加工余量(必要)加工表面工序（或工步）名称工序（或工步）余量工序（或工步）基本尺寸工序（或工步）经济精度工序（或工步）尺寸及其偏差表面粗糙度（Ra ）公差等级公差右端面粗车26.3毛坯2左端面粗车26.3毛坯212精车0.812IT70.02512 0.8半精车1.012.8IT90.06212.8 0.0311.6粗车1.213.8IT110.16013.8 0.086.3毛坯4162.216 1.1外圆21粗车2Z=2121IT13216.3毛坯2Z=25252.025 1.04孔钻2Z44IT100.0484 6.3毛坯实心M8孔丝锥2Z=1.28IT100.0488 6.3钻2Z=6.86.8IT110.0756.8 12.5毛坯实心8.3孔钻2Z=8.38.3IT130.228.3 12.5毛坯实心第3章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45#，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。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，最后选用铸件，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，可以采用砂型铸造，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 基面的选择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 工 序 号 工序 名称 工 序 内 容10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30粗车、打中心孔粗车右端面，打端面中心孔40粗车、打中心孔粗车左端面，打端面中心孔50粗车、半精车粗车、半精车外圆12，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的余量60粗车掉头，粗车左端面，粗车外圆21mm并进行倒角70精车精车右端面，保证全长53mm，半精车外圆12mm，注意各外圆留0.5mm的余量并进行倒角80车槽掉头，车左端宽度为4的槽，车左端宽度为1的槽90车槽掉头，车右端宽度为1的槽100钻孔攻丝钻M8-6H螺纹底孔攻丝110钻孔钻8.3孔120铣槽铣宽度为2的槽 130钳去毛刺，清洗140终检终检入库3.3.2 工艺路线方案二 工 序 号 工序 名称 工 序 内 容10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30粗车、打中心孔粗车右端面，打端面中心孔40粗车、打中心孔粗车左端面，打端面中心孔50钻孔攻丝钻M8-6H螺纹底孔攻丝60钻孔钻8.3孔70铣槽铣宽度为2的槽 80粗车、半精车粗车、半精车外圆12，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的余量90粗车掉头，粗车左端面，粗车外圆21mm并进行倒角100精车精车右端面，保证全长53mm，半精车外圆12mm，注意各外圆留0.5mm的余量并进行倒角110车槽掉头，车左端宽度为4的槽，车左端宽度为1的槽120车槽掉头，车右端宽度为1的槽130钳去毛刺，清洗140终检终检入库3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 工 序 号 工序 名称 工 序 内 容10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30粗车、打中心孔粗车右端面，打端面中心孔40粗车、打中心孔粗车左端面，打端面中心孔50粗车、半精车粗车、半精车外圆12，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的余量60粗车掉头，粗车左端面，粗车外圆21mm并进行倒角70精车精车右端面，保证全长53mm，半精车外圆12mm，注意各外圆留0.5mm的余量并进行倒角80车槽掉头，车左端宽度为4的槽，车左端宽度为1的槽90车槽掉头，车右端宽度为1的槽100钻孔攻丝钻M8-6H螺纹底孔攻丝110钻孔钻8.3孔120铣槽铣宽度为2的槽 130钳去毛刺，清洗140终检终检入库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型卧式车床。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。.工序是磨零件左右外圆面,这两个面的要求精度都比较高,从经济角度看,采用万能磨床。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。.磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册（主编 徐圣群） 表12-47，选择双斜边二号砂轮。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“从凸轮轴” 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，45#的硬度HB为143269，表2.2-23 45#的物理性能，45#密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。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100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于3050，毛坯重量21202506.04.0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。3.6确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。3.6.1 工序30粗车右端面，打端面中心孔3.6.1.1确定切削用量所选刀具为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200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故ap=2mm.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7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=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 （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=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，车刀寿命=。.确定切削速度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，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （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，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6）根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，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：=3.75，=，=，=.倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。. 计算基本工时 （3-7）式中=+，=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+=，则=+= = （3-8） 3.6.2 工序40粗车左端面，打端面中心孔本工序仍为粗车。已知条件与工序相同，车端面及倒角，可采用工序相同的可转位车刀。采用工序30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：a=2 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=563.6.3 工序50粗车、半精车外圆12，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的余量所选刀具为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C6140 机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7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=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 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=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，车刀寿命=。.确定切削速度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，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.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，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，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：=1.25，=，=，=.计算基本工时 （3-15）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+=，则 =3.6.4 工序60掉头，粗车左端面，粗车外圆21mm并进行倒角本工序仍半精车。已知条件与工序相同，车端面，可采用工序相同的可转位车刀。3.6.5 工序70精车右端面，保证全长53mm，半精车外圆12mm，注意各外圆留0.5mm的余量并进行倒角。机床CA6140普通车床，工件用卡盘固定。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200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = （3-1）.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7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=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 （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=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，车刀寿命=。.确定切削速度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，当硬质合金刀加工硬度200219的锻造件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （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，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6）根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，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：=3.75，=，=，=.倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。. 计算基本工时 （3-7）式中=+，=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+=，则=+= = 工序80 掉头，车左端宽度为4的槽，车左端宽度为1的槽切削深度ap：ap=1mm根据机械加工工艺手册表查得：进给量,查机械加工工艺手册表2.4-82得切削速度，机床主轴转速：，查机械加工工艺手册表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知深度为3mm，l=3mm机动时间=0.052min=3.12s工序90 掉头，车右端宽度为1的槽.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7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=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 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=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，车刀寿命=。.确定切削速度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，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = 3.6.6工序100 钻M8-6H螺纹底孔攻丝钻螺纹底孔及攻螺纹钻螺纹底孔 取 （）所以 （）按机床选取= （）所以实际切削速度 （）切削工时（一个孔）： 攻螺纹根据表4-32选取所以 （293）按机床选取所以实际切削速度所以切削时间（一个孔）： 3.6.7工序110 钻8.3孔 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10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，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 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） = 工序120 铣宽度为2的槽 机床： X52K立式铣床。参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献7表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间第2章 钻孔夹具设计2.1设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本夹具将用于Z525钻床。成批生产，任务为设计一钻孔8.3和M8螺纹孔。本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。2.2夹具设计2.2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。由零件图可知：进行加工前，外圆面进行了粗、精铣加工，进行了粗、精加工。因此，定位、夹紧方案有：方案：选外圆面平面、和侧面和V型块定位夹紧方式用操作简单，通用性较强的螺旋压板来夹紧。 根据要求，需要限制工件X方向转动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度；根据加工要求，需要限制工件X方向移动自由度和Z方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个不定度全部限制。 由于外圆表面已经加工，加上V形块起到支撑定位，螺母夹紧加工件。此方案实现了工件的完全定位，无重复定位，方案可取。为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。2.2.2 切削力及夹紧力的计算钻该孔时选用：钻床Z525，刀具用高速钢刀具。由参考文献5查表可得：切削力公式： 式中 查表得： 其中： 即：实际所需夹紧力：由参考文献5表得： 有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 所以 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需。夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 螺旋夹紧力：该夹具采用夹紧机构， 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。2.3定位误差的分析为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： V型块定位误差 ：注：V型块夹角=90。基准位移误差：工件以外圆柱面在V型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差D，因此对一批工件来说，当直径由最小DD变大到D时，工件中心（即定位基准）将在V型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由变大到,其变化量（即基准位移误差）从图（a）中的几何关系退出：Y=基准不重合误差：从图（b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准不动，当工件直径由最小DD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差B=。从图(c)中可知，设计基准为工件的下母线。即，上述方向由a到a与定位基准变到的方向相反，故其定位误差D是Y与B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即满足要求 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。6.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。.尺寸表dDD1Ht基本尺寸极限偏差F7基本尺寸极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.0203034203645222635+0.033+0.01739263042462545563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。七、确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5