CA6140车床输出轴机械加工工艺及钻φ8孔夹具设计【含CAD图纸、工艺工序卡片、说明书】
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含CAD图纸、工艺工序卡片、说明书
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输出轴工艺及钻8 孔夹具设计目录一、零件的分析3 1、零件的作用32、零件的工艺分析3 二、工艺规程设计5 1、确定毛坯的制造形式62、定位基准的选择6 三、拟订工艺路线6（1）工艺路线的确定 6（2）工艺方案的比较与分析 6（3）加工设备的选择 9（4）刀具的选择9四、加工余量，工序尺寸，及毛坯尺寸的确定 9 五、确定切削用量12 六、钻孔气动夹具设计33总 结43 参考文献44致 谢459 零件的分析一，零件的分析（1） 零件的作用 题目所给定的零件为输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受交变载荷；三是支撑传动零部件。 （二）零件的工艺分析 从零件图上看，该零件是典型的轴类零件，结构比较简单，其主要加工的面比较多并且各个加工面之间有一定的位置要求。现分述如下； 1、平面的加工。轴的左右端面及各台阶面的加工。其中大端端面表面粗糙度要求 Ra1.6um， 其余 Ra6.3um。2、各圆柱面及锥面的加工。 这一组加工面包括55、60、65、75、176 的外圆柱面，50、80、104 的内圆柱表面。其中60、75 外圆柱面的表面粗糙度要求为 Ra0.8um ， 55 外 圆 柱 面 为 Ra1.6um ， 80 内 圆 柱 表 面 为 Ra3.2um, 其 余 为 Ra6.3um。3、孔的加工。包括 10 个20 的通孔，2 个8 通孔。其中20 孔表面粗糙度要求为 Ra3.2um 4、键槽的加工。1 个键槽。键槽两侧面表面粗糙度要求为 Ra3.2um。 这些加工表面之间有一些存在位置要求，主要是； 1）20 孔的轴线对80 内孔轴线的位置度为0.05mm2）键槽对55 外圆轴线的对称度为 0.08mm。3）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。热处理方面需要调质处理,即淬火+高温回火，达到到 HBW200,使零件达到较 高的综合力学性能,安排在粗加工之后，半精加工之前.由以上分析可知，该零件的加工可先由普通机床及加工方法加工各个端面、圆柱面、锥面及键槽，再使用专用夹具钻孔，并保证各加工面的尺寸及位置精度要求。二、工艺规程的设计（一）确定毛坯的制造形式确定零件材料为 45 钢。分析零件结构可知，输出轴外圆由55 到176 尺寸 变化较大，采用棒料作为毛坯切削量太大，浪费时间和材料，成本太高。而且机 床经常正反旋转输出轴也经常要承受交变载荷，因此选用锻件。由于零件是大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，精密度较高，故选用模锻，即可提高生产率 又可大大减少加工余量，节省材料和减少后续加工，降低了成本。（二）定位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择的正确、合理，可以保证零件的加工质量，提高生产效率。 1、粗基准的选择工件为回转体，属于轴类零件，为了保证重要加工面的余量均匀，应选重要 加工表面为粗基准，便于装夹原则，故选择毛坯上未加工的小端面外圆为粗基准。2、精基准的选择 由于主要精加工各外圆，故精基准使用小端面中心孔和大端面一孔，用其作为定位基准既符合基准重合，又符合基准统一。 加工阶段的划分粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近 零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部 分余量，并为后续工序提供精基准，如加工55、60、65、75、176 外 圆柱表面。半精加工阶段：其任务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，如55、60、65、75 外圆柱面，80 内孔、10 20 法 兰孔等。精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量，如各 60、75 外圆精磨。热处理工序的安排:热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改 善金属的加工性能。热处理主要分:预备热处理，最终热处理和内应力处理等。 本零件输出轴材料为 45 钢，加工前进行正火预备热处理是在毛坯锻造之后消除 零件的内应力。粗加工之后，为消除因加工变形残余内应力，同时降低材料的硬 度，获得零件材料较高的综合力学性能，采用调质处理。三、拟订工艺路线 拟定工艺路线的出发点；应当是零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，提高生产率、降低成本。1、工艺路线的确定：基面先行原则 该零件进行加工时，同时车两端面打中心孔，再以中心轴线 为基准来加工，因为两端面和75 外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才 能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。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，所以对于输出轴来讲先加工75 外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。工序划分的确定 工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在 少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就 减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率 的机床。故工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容 很少，最少时每道工序只包括一个简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备， 刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。考虑 到该零件的生产类型为大批量生产，设计工艺路线是我们主要考虑工序集中，将 粗精加工尽量安排在一个工序中。2、工艺方案的比较与分析：1、工艺路线方案一；工序号工序内容10备料20精锻30热处理40粗车小头端面打中心孔50掉头粗车大头端面60调质 HBW20070镗50、140 孔80精 镗8090半精车小头端面及各台阶面100铣键槽110掉头钻扩铰 1020 孔120半精车大头端面130倒角140钻 28 油孔150精车四个台阶面160倒角170精铣大小头端面2、工艺路线方案二；工序号工序内容10锻造毛坯20热处理30粗、精车右端面40粗176 外圆柱面 倒角50粗车左端面及各外圆柱面留半精车、精车余量60调质 HBW20070半精车、精车左端面各外圆柱面到要求 倒角80钻50 的底孔，车104，车80 孔留镗孔余量90镗80 孔到要求，倒角100钻 28 孔110钻、扩、铰20 到要求120铣键槽130去毛刺140检验3、工艺路线方案三；工序号工序内容10模锻20热处理（消除应力）30粗车右端面、176 外圆40掉头粗车左端面保证总长、钻中心孔，粗车各圆柱面及锥面，留半精车、磨削余量50调制 200HBW60修研中心孔70半精车176 外圆、半精车大端端面、倒角80半精车55、60、65、75 外圆及锥台并倒角90粗镗140、80、50 孔、留80 孔半精镗余量100半精镗、精镗80110精车大端端面、倒角120钻、扩、铰、20 孔130钻 28 孔140划线150铣键槽160去毛刺170清洗180粗磨55、60、65、75 外圆190粗磨60、55、75 外圆200清洗210终检工艺方案的分析上述方案中方案一的加工顺序不是很完善，尤其是 70、80 道工序和 90 道工 序，方案二则是工艺步骤不完整，综合来说方案三最好选方案三，故选方案三。3、加工设备的选择车削设备采用 CA6140 普通车床，磨削设备采用外圆磨床 1320 ，钻削设备 采用 Z525，铣削设备采用立式铣床 X51，镗削时由于加工零件是回转体，且加工零件轮廓尺寸不大，故选用车床 CA6140。 4、刀具的选择；车削时用 YT15 硬质合金刀，钻削时用高速钢钻头，铣削时用高速钢铣刀，磨 削时用砂轮，镗削是用硬质合金 YT15 类镗刀。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定；55小头端面工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm粗车3.0IT1112.524424400.29锻造244+3 =24724755+0.023+0.003 外圆工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm精磨0.1IT60.855550-0.019粗磨0.4IT71.2555+0.1=55.155.100.030半精车1.1IT83.255.1+0.4=55.555.500.046粗车4.4IT111655.5+1.1=56.656.600.190锻造56.6+4.4=616160+0.065+0.045 外圆工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙 度 Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm精磨0.1IT60.16606000.019粗磨0.4IT71.2560+0.1=60.160 .10 0.030半精车1.1IT83.260.1+0.4=60.560.500.046粗车4.4IT111660.5+1.1=61.661.600.190锻造61.6+4.4=666665+0.023+0.003 外圆工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度 Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公差/mm精磨0.1IT60.16656500.019粗磨0.4IT71.25650.165.165.100.030半精车1.1IT83.2650.565.565.500.046粗车4.4IT111665.51.166.666.600.190锻造66.64.4717175+0.023+0.003 外圆工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm精磨0.1IT60.16757500.019粗磨0.4IT71.25750.175.175.100.03019半精车1.1IT83.275.10.475.575.500.046粗车4.4IT111675.51.176.676.600.190锻造76.64.48181176外圆工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm半精车1.0IT83.217617600.063粗车5.0IT1116176 +1.0=1 7717700.25锻造1 7 7 + 5=1 8 2182176大头端面工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm精车1.0IT71.624724700.046粗车2.0IT1112.5247+1 =24824800.29锻造248+2 =25025020孔0.0190.042工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm精铰0.06IT73.22020+0.021 0粗铰0.14IT86.320-0.06=19.9419.94+0.0330扩孔1.8IT101019.94-0.14=19.819.8+0.0840钻孔18IT1112.519.8-1.8=181850孔工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm粗镗4IT1112.55050锻造50-4=464680+0.042+0.012工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm精镗0.5IT73.28080+0.030 0半精镗1.5IT96.380-0.5=79.579.5+0.0740粗镗32IT1112.579.5-1.5=7878+0.190 0锻造78-32=4646104孔工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm粗镗58IT1112.5104104锻造104-58=46460.04350 5160键槽工序名称工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序间尺寸/mm工序尺寸及公 差/mm精铣2IT83.2505000.25粗铣3.5IT111650+2=525200.1652+3.5=55.555五、确定切削用量1、 粗车55小头端面 ；确定最大加工余量 z=3mm，ap=3mm。确定进给量 f：查机械加工工艺手册知 f=0.5 0.7 mm/r 由 CA6140 说明书取 f=0.51mm/r Vc=108m/min 计算切削速度；查机械加工工艺手册切削速度计算公式为v =CvkpcTmaxv f yv v式中； Cv =242， xv =0.15， yv =0.35，m=0.2 修正系数见机械加工工艺手册即kmv =1.44， ksv =0.8 kkv = 1.04,kkrv = 0.81, kBv = 0.97 T 取 60。所以 vc = 108.6m/min确定机床主轴转速；n=1000Vc/d628.8r/min按 CA6140 说明书取，与 628.8r/min 相近的转速为 560r/min 和 710r/min。 现选 710r/min。所以实际切削速度 Vc=117.15r/min。故实际取值 Vc=117.15r/min，ap=3mm，n=710r/minf=0.51mm/r55+0.023+0.003 外圆（1）粗车；确定切削深度 ap ；由于粗加工余量仅为 4.4 ， 可在一次走刀内切完， 故 ap =4.4/2=2.2 .确定进给量 f ；查机械加工工艺手册得f=0.51mm/r 计算切削速度；v =CvkpcTmaxv f yv v=114.3m/min确定主轴转速； n=1000Vc/d661.8r/min按 CA6140 说明书取 n=710r/min，所以实际切削速度 Vc=nd/1000=122 故实际取值 ap=2.2 ，Vc=122.62m/min，n=710r/min。工时计算；tm =L ，式中 L = l+ y+ ， l = 80mm, 车削时的入切量及超切量 y+ = 3.8mm，nf则 L= 80 + 3.8mm= 83.8mm，Ltm =nf83.8250 0.86min = 0.39 min（2）半精车；确定切削深度 ap;ap=1.1/2=0.55mm确定进给量 f ；查机械加工工艺手册得 f=0.30mm,Vc=176m/min n=1000Vc/d=890.3r/min按 CA6140 说 明 书 取 n=900r/min 所 以 实 际 切 削 速 度 Vc=nd/1000=160m/min 。 由 机 械 制 造 技 术 基 础 功 率 ； Pc=KcapVcf/60000=23050.551760.30/601000=1.1Kw 由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率足够，故 实际取值 ap=0.55 ，Vc=176m/min，n=900r/min，f=0.30mm.工时计算；tm =L ，式中 L = l+ y+ ， l = 80mm, 车削时的入切量及超切量 y+ = 2mm，nfL则 L= 80 + 2mm= 82mm， tm =nf82900 0.3min = 0.3 min（3）粗磨(1)确定切削深度 ap、进给量 f ; 工件直径为 dw = 55.5mm。查机械加工工艺手册选择工件速度为fa = (0.5 0.8）bs = (0.5 0.8) 40 = 20 32mm/ r,w = 18m/ min，选 择fa = 20mm/ r ，ap = 0.0157mm/ 单行程。 修 正 系 数 为1 = 1.25， 2 = 1.0 ，故 ap = 0.0157 1.25mm/ 单行程 = 0.0196mm/ 单行程 = 0.02mm/ 单行程纵向进给量 fa = 20mm/ r(2)确定砂轮转速 nss =dsns60 1000其中s 砂轮速度m/ s，ds 砂轮直径mm,ns 砂轮转速r/ min ，则sn = 1000 60s = 1000 60 30 r/ min = 1433r/ minds()确定工件转速 nw ；3.14 400 = dwnw ，式中 工件转速m/ min,d 工件直径mm,n 工件转速r/ min ，w 1000则nww= 1000w =dw1000 183.14 55.5wwr/ min = 103r/ min（3）确定轴向进给量ff =fanw , 式中 1000f 外圆磨削轴向进给速度m/ min， = 20 103 m/ min = 2.06m/ minf1000(4)确定磨削力 FtF = C a fb， 根 据 机 械 加 工 工 艺 手 册 ，tF p sw a s = 0.5， = 0.5， = 0.5， = 0.5， = 0.5，CF = 21tF = 21 0.020.5 300.5 180.5 200.5 400.5 = 65(5)功率校验磨削功率 = Fts= 65 30 W = 1.95W ，砂轮电机输出功率 = ，10001000hm = 0.65 0.85, 取m = 0.7 ，1.95则 h =0.7W = 2.78W ， 根 据1320外 圆 磨 床 说 明 书 ，E = 4.98W,因E h,故所选磨床满足功率要 求所以；a = 0.02mm/ 单行程，ns = 1433r/ min,nw = 103r/ min, fa = 20mm/ r,f = 2.06m/ min（4）精磨（1）确定被吃刀量工件直径为 dw = 55.5mm，查机械加工工艺手册，w = 20 40m/ min ， 选择工件速度为w = 29m/ min ，fa = (0.5 0.8）bs = (0.4 0.6) 40 = 16 24mm/ r,选 择 fa = 20mm/ r ，ap = 0.0049mm/ 单行程 ，由表 5.5-8，修正系数为1 = 0.5， 2 = 0.95，故ap = 0.0049 0.5 0.95mm/ 单行程 = 0.0023mm/ 单行程纵向进给量 fa = 20mm/ r（2）确定砂轮转速 nss =dsns60 1000，式中s 砂轮速度m/ s，ds 砂轮直径mm,ns 砂轮转速r/ min ，则sn = 1000 60s = 1000 60 30 r/ min = 1433r/ minds3.14 400（3）确定工件转速 nw = dwnw，式中w1000w 工件转速m/ min,dw 工件直径mm,nw 工件转速r/ min ，则wn = 1000w =dw1000 29 r/ min = 167.6r/ min 3.14 55.1（4）确定轴向进给量ff =fanw , 式中 1000f 外圆磨削轴向进给速度m/ min = 20 167.6 m/ min = 3.35m/ minf1000所以；a = 0.0023mm/ 单行程，ns = 1433r/ min,nw = 167.6r/ min, fa = 20mm/ r,f = 3.35m/ min60 外圆粗车确定切削深度 ap由于粗加工余量仅为 4.4 ，可在一次走刀内切完，故 ap=4.4/2=2.2 确定进给量 f查机械加工工艺手册知 f=0.50.9 /r,按 CA6140 车床说明书， 选择 f=0.86 /r确 定 切 削 速 度 Vc; 查 机 械 加 工 工 艺 手 册 取 Vc=55m/min, 则 n=1000Vc/d=265.3r/min,根据 CA6140 车床说明书，选择 n= 250r/ min ，则实 际切削速度为 n=1000Vc/d=51.83r/min由机械制造技术基础校核功率 Pc=KcapVcf/60000=23052.2550.86/60000=3.99 Kw 由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率足够. 实际取值为 Vc=55m/min，n=250r/min f=0.86mm/r工时计算；tm =L ，式中 L = l+ y+ ，l = 22mm, 车削时的入切量及超切量 y+ = 3.8mm，nf则 L= 22 + 3.8mm= 25.8mm，半精车Ltm =nf25.8250 0.86min = 0.12 min查机械加工工艺设计手册 取 f=0.3 mm/r,ap=0.55mm 再查外圆切削数据 表知： 取 Vc=115m/min 则 n=1000Vc/ d=554.3r/min 根据 CA6140 车床说明 书取 n=560 r/min 则 Vc=n d/1000=5603.1461.6/1000 =108.4m/min由 机 械 制 造 技 术 基 础 校 核 功 率 Pc=KcapVcf/60000=23050.55108.40.3/60000=0.69Kw 由 于 机 床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率足够，实 际取值为 Vc=108.4m/min，n=560r/min ，f=0.3mm/r工时计算；tm =L ，式中 L = l+ y+ ， l = 22mm, 车削时的入切量及超切量 y + = 2mm ，nf则 L= 22 + 2mm= 24mm，Ltm =nf粗磨24250 0.86min = 0.143 min（1）确定被吃刀量工件直径为 dw = 60.5mm，查机械加工工艺手册，选择工件速度为w = 18m/ min ， fa = (0.5 0.8）bs = (0.5 0.8) 40 = 20 32mm/ r,选择 fa = 20mm/ r， ap = 0.0157mm/ 单行程 。查机械加工工艺手册修正系数为 1 = 1.25， 2 = 1.0 ，故 ap = 0.0157 1.25mm/ 单行程 = 0.0196mm/ 单行程 = 0.02mm/ 单行程纵向进给量 fa = 20mm/ r（2）确定砂轮转速 nss =dsns60 1000，式中s 砂轮速度m/ s，ds 砂轮直径mm,ns 砂轮转速r/ min ，则sn = 1000 60s = 1000 60 30 r/ min = 1433r/ minds3.14 400（3）确定工件转速 nw = dwnw，式中w1000w 工件转速m/ min,dw 工件直径mm,nw 工件转速r/ min ，则wn = 1000w =dw1000 183.14 60.5r/ min = 94.75r/ min ，（4）确定轴向进给量ff =fanw , 式中 1000f 外圆磨削轴向进给速度m/ min = 20 94.75 m/ min = 1.895m/ minf1000所以；a = 0.02mm/ 单行程，ns = 1433r/ min, nw = 94.75r/ min, fa = 20mm/ r,f = 1.895m/ min精磨（1）确定被吃刀量工件直径为 dw = 60.1mm，查机械加工工艺手册，w = 20 40m/ min ， 选择工件速度为w = 29m/ min ，fa = (0.5 0.8）bs = (0.4 0.6) 40 = 16 24mm/ r,选 择 fa = 20mm/ r ，ap = 0.0049mm/ 单行程 ，根据机械加工工员手册，修正系数为1 = 0.5， 2 = 0.95，故ap = 0.0049 0.5 0.95mm/ 单行程 = 0.0023mm/ 单行程纵向进给量 fa = 20mm/ r（2）确定砂轮转速 nss =dsns60 1000，式中s 砂轮速度m/ s，ds 砂轮直径mm,ns 砂轮转速r/ min ，则sn = 1000 60s = 1000 60 30 r/ min = 1433r/ minds3.14 400（3）确定工件转速 nw = dwnw，式中w1000w 工件转速m/ min,dw 工件直径mm,nw 工件转速r/ min ，则wn = 1000w =dw1000 29 r/ min = 153.67r/ min 3.14 60.1（4）确定轴向进给量ff =fanw , 式中 1000f 外圆磨削轴向进给速度m/ min，29 = 20 153.67 m/ min = 3.07m/ minf1000所以；a = 0.0023mm/ 单行程，ns = 1433r/ min, nw = 153.67r/ min, fa = 20mm/ r,f = 3.07m/ min65 外圆粗车：由于粗加工余量仅为 4.4 ，可在一次走刀内切完，故背吃刀量 ap=4.4/2=2.2：查金属机械加工工艺人员手册知 f=0.60.9mm/r 按 CA6140 车床说明书取 进给量 f=0.86mm/r查机械加工工艺人员手册知选取 Vc=55 m/min 则 n=1000Vc/ d=246.7r/min 由 CA6140 说 明 书 取 n=250r/min 故 实 际 切 削 速 度 Vc=n d/1000=55.7m/min 由 机 械 制 造 技 术 基 础 校 核 功 率 Pc=KcapVcf/60000=23052.255.70.86/60000=1.8Kw 由 于 机 床 说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率足够，实际 取值为 Vc=55.7m/min，n=250r/min， f=0.86mm/r工时计算；tm =L ，式中 L = l+ y+ ，l = 25mm, 车削时的入切量及超切量 y+ = 3.8mm，nfL则 L= 25 + 3.8mm= 28.8mm， tm =nf28.8250 0.86min = 0.13 min半精车：背吃刀量 ap=1.1/2=0.55 ；查 金 属 机 械 加 工 工 艺 人 员 手 册 f=0.3 0.35mm/r 由 CA6140 说 明 书 取 f=0.3mm/r再 查 外 圆 切 削 数 据 表 知 ： Vc=110 130m/min 取 Vc=115m/min 则 n=1000Vc/d=549.9r/min 由 CA6140 说 明 书 取 n=560 r/min Vc=n d/1000=5603.1466.6/1000=117.1m/min 由机械制造技术基础校 核功率 Pc=KcapVcf/60000=23050.55117.10.3/60000=0.75Kw 由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率足够，实际取值为 Vc=117.1m/min，n=560r/min f=0.3mm/r 工时计算；tm =L ，式中 L = l+ y+ ，l = 25mm, 车削时的入切量及超切量 y + = 2mm ，nf则 L= 25 + 2mm= 27mm，Ltm =nf粗磨27500 0.3min = 0.18 min（1）确定被吃刀量工件直径为 dw = 65.5mm，根据金属机械加工工艺人员手册，选择工件 速度为w = 24m/ min ， fa = (0.5 0.8）bs = (0.5 0.8) 40 = 20 32mm/ r,选择 fa = 20mm/ r， ap = 0.0118mm/ 单行程 。根据机械加工工艺手册 修正系数为 1 = 1.25， 2 = 1.0 ，故 ap = 0.0157 1.25mm/ 单行程 = 0.01475mm/ 单行程 = 0.015mm/ 单行程纵向进给量 fa = 20mm/ r（2）确定砂轮转速 nss =dsns60 1000，式中s 砂轮速度m/ s，ds 砂轮直径mm,ns 砂轮转速r/ min ，则sn = 1000 60s = 1000 60 30 r/ min = 1433r/ minds3.14 400（3）确定工件转速 nw = dwnw式中w1000w 工件转速m/ min,dw 工件直径mm,nw 工件转速r/ min ，则wn = 1000w =dw1000 243.14 65.5r/ min = 116.69r/ min ，（4）确定轴向进给量ff =fanw , 式中 1000f 外圆磨削轴向进给速度m/ min = 20 116.69 m/ min = 2.33m/ minf1000所以；a = 0.015mm/ 单行程，ns = 1433r/ min, nw = 116.69r/ min, fa = 20mm/ r,f = 2.33m/ min精磨（1）确定被吃刀量工件直径为 dw = 65.1mm，根据机械加工工艺手册w = 20 40m/ min ， 选择工件速度为w = 36m/ min ，fa = (0.5 0.8）bs = (0.4 0.6) 40 = 16 24mm/ r,选 择 fa = 20mm/ r ，ap = 0.0040mm/ 单行程 ，根据机械加工工艺手册修正系数为1 = 0.5， 2 = 0.95故ap = 0.0049 0.5 0.95mm/ 单行程 = 0.0019mm/ 单行程 = 0.002mm/ 单行程纵向进给量 fa = 20mm/ r（2）确定砂轮转速 nss =dsns60 1000，式中s 砂轮速度m/ s，ds 砂轮直径mm,ns 砂轮转速r/ min ，则sn = 1000 60s = 1000 60 30 r/ min = 1433r/ minds3.14 400（3）确定工件转速 nw = dwnw w 1000，式中w 工件转速m/ min,dw 工件直径mm,nw 工件转速r/ min ，则wn = 1000w =dw1000 293.14 65.136r/ min = 176.1r/ min（4）确定轴向进给量ff =fanw , 式中 1000f 外圆磨削轴向进给速度m/ min = 20 176.1 m/ min = 3.52m/ minf1000所以；a = 0.002mm/ 单行程，ns = 1433r/ min, nw = 176.1r/ min, fa = 20mm/ r,f = 3.52m/ min75 外圆 粗车；(1) 确定切削深度;由于粗加工余量仅为 4.4 ，可在一次走刀内切完，故 ap=4.4/2=2.2 (2)确定进给量 f ;查机械加工工艺手册知 f=0.50.9 /r,按 CA6140车床说明书，选择 f=0.86 /r 查机械加工工艺手册知 Vc=5065 m/min 取 Vc=55m/min 则 n=1000Vc/d =216.25r/min 由 CA6140 说明书取 n=250r/min 故实际切削速度 Vc=nd/1000=63.58m/min由 机 械 制 造 技 术 基 础 校 核 功 率 ： Pc=KcapVcf/60000=23052.263.580.86/60000=4.62Kw由 于 机 床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率足够， 故实际取值为 Vc= 63.58m/min，n=250r/min， f=0.86mm/r工时计算；tm =L ，式中 L = l+ y+ ，l = 50mm, 车削时的入切量及超切量 y+ = 3.8mm，nfL则 L= 50 + 3.8mm= 53.8mm，tm =nf53.8200 0.86min = 0.31min半精车：背吃刀量 ap=1.1/2=0.55 ；查机械加工工艺手册f=0.30.35mm/r 由 CA6140 说明书取 f=0.3mm/r， 外 圆 切 削 数 据 表 知 ： Vc=110 130m/min取Vc=115m/min则n=1000Vc/d=478.1r/min 由 CA6140 说明书取 n=450 r/min则 Vc=nd/1000=4503.1476.6/1000=108.2m/min由机械制造技术基础校核功率 Pc=KcapVcf/60000=23050.551150.3/60000=0.73Kw由 于 机 床 说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率足够，实际 取值为 Vc= 115m/min，n=450r/min f=0.3mm/r工时计算；tm =L ，式中 L = l+ y+ ，l = 50mm, 车削时的入切量及超切量 y + = 2mm ，nf则 L= 50 + 2mm= 52mm，Ltm =nf52450 0.3min = 0.38 min粗磨（1）确定被吃刀量工 件 直 径 为 dw = 75.5mm ， 查 机 械 加 工 工 艺 手 册 ， 选 择 工 件 速 度 为w = 26m/ min ， fa = (0.5 0.8）bs = (0.5 0.8) 40 = 20 32mm/ r,选择 fa = 20mm/ r， ap = 0.0126mm/ 单行程 。查机械加工工艺手册，修正系数为 1 = 1.25， 2 = 1.0 ，故 ap = 0.0157 1.25mm/ 单行程 = 0.01575mm/ 单行程 = 0.0158mm/ 单行程纵向进给量 fa = 20mm/ r（2）确定砂轮转速 nss =dsns60 1000，式中s 砂轮速度m/ s，ds 砂轮直径mm,ns 砂轮转速r/ min ，则sn = 1000 60s = 1000 60 30 r/ min = 1433r/ minds3.14 400（3）确定工件转速 nw= dwnw，式中w1000w 工件转速m/ min,dw 工件直径mm,nw 工件转速r/ min ，则wn = 1000w =dw1000 263.14 75.5r/ min = 109.67r/ min ，（4）确定轴向进给量ff =fanw , 式中 1000f 外圆磨削轴向进给速度m/ min = 20 109.67 m/ min = 2.19m/ minf1000所以；a = 0.0158mm/ 单行程，ns = 1433r/ min, nw = 109.67r/ min, fa = 20mm/ r,f = 2.19m/ min精磨（1）确定被吃刀量工件直径为 dw = 75.1mm，根据书目【7】表 5.5-8，w = 20 40m/ min ， 选择工件速度为w = 40m/ min ，fa = (0.5 0.8）bs = (0.4 0.6) 40 = 16 24mm/ r,选 择 fa = 20mm/ r ，ap = 0.009mm/ 单行程 ，由表 5.5-8，修正系数为1 = 0.5， 2 = 0.95，故ap = 0.009 0.5 0.95mm/ 单行程 = 0.004mm/ 单行程纵向进给量 fa = 20mm/ r（2）确定砂轮转速 nss =dsns60 1000，式中s 砂轮速度m/ s，ds 砂轮直径mm,ns 砂轮转速r/ min ，则sn = 1000 60s = 1000 60 30 r/ min = 1433r/ minds3.14 400（3）确定工件转速 nwwn = 1000w =dw1000 403.14 75.136r/ min = 169.6r/ min（4）确定轴向进给量ff =fanw , 式中 1000f 外圆磨削轴向进给速度m/ min = 20 169.6 m/ min = 3.39m/ minf1000所以；a = 0.004mm/ 单行程，ns = 1433r/ min, nw = 169.6r/ min, fa = 20mm/ r,f = 3.39m/ min176 外圆粗车：由于粗加工余量仅为 5 ，可在一次走刀内切完，故背吃刀量 ap=5/2=2.5：查机械加工工艺手册知 f=0.60.9mm/r 按 CA6140 车床说明书取进给量 f=0.86mm/r查 机 械 加 工 工 艺 册 知 选 取 Vc=55 m/min 则n=1000Vc/ d=96.19r/min 由 CA6140 说 明 书 取 n=100r/min 故 实 际 切 削 速 度 Vc=n d/1000=57.18m/min 由 机 械 制 造 技 术 基 础 校 核 功 率 Pc=KcapVcf/60000=23052.557.180.86/60000=4.7Kw 由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率足够， 故实际取值为 Vc=57.18m/min，n=100r/min， f=0.86mm/r工时计算；Ltm =nf， 式 中 L = l+ y+ ， l = 30mm, ， 车 削 时 的 入 切 量 及 超 切 量y + = 3.8mm ，则 L= 30 + 3.8mm= 33.8mm，tm =L =33.8min = 0.393 minnf100 0.86半精车：背吃刀量 ap=1/2=0.5 ；查机械加工工艺手册f=0.30.35mm/r 由 CA6140 说明书取 f=0.3mm/r再 查 外 圆 切 削 数 据 表 知 ： Vc=110 130m/min 取 Vc=115m/min 则 n=1000Vc/d=206.9r/min 由 CA6140 说 明 书 取 n=200 r/min Vc=n d/1000=2003.14177/1000=111.2m/min 由机械制造技术基础 校 核 功 率 Pc=KcapVcf/60000=23050.5111.20.3/60000=0.46Kw 由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率足 够，实际取值为 Vc=111.2m/min，n=200r/min f=0.3mm/r工时计算；tm =L ，式中 L = l+ y+ ， l = 30mm, 车削时的入切量及超切量 y + = 2mm ，nf则 L= 30 + 2mm= 32mm，Ltm =nf32min = 0.533 min 200 0.3176 端面粗车：由于粗加工余量仅为 2 ，可在一次走刀内切完，故背吃刀量 ap=2 查机械加工工艺手册知进给量 f=0.60.9mm/r ，按 CA6140 车床说明书取 进 给 量 f=0.66mm/r ， 外 圆 切 削 数 据 表 知 Vc=108m/min 则 n=1000Vc/d=195.4r/min 由 CA6140 说明书取 n=200r/min 故实际切削速 度 Vc=nd/1000=110.5m/min 由 机 械 制 造 技 术 基 础 校 核 功 率 ： Pm=KcapfVc/60000=230520.66110.5/60000=5.6Kw 由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为=0.8，机床功率 PcPm，所以机床功率足够， 实际取值为 Vc=110.5m/min，n=200r/min，f=0.66mm/r.精车：背吃刀量 ap=1 ；查 械 加 工 工 艺 手 册 知 进 给 量 f=0.41mm/r， Vc=120m/min 则 ；n=1000Vc/d=217.1r/min 由 CA6140 说 明 书 取 n=250r/min 故 实 际 切 削 速 度Vc=nd/1000=138.2m/min 由 机 械 制 造 技 术 基 础 校 核 功 率 ： Pm=KcapfVc/60000=230510.41138.2/60000=2.17Kw由 于 机 床 说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为=0.8，机床功率 PcPm，所以机床功率足够， 实际取值为 Vc=138.2 m/min，n=250r/min，f=0.41mm/r.粗镗50 孔由于粗加工余量仅为 4 ，可在一次走刀内切完，故背吃刀量 ap=4/2=2 查机械加工工艺手册知进给量 f=0.60.9mm/r ，按 CA6140 车床说明书取 进 给 量 f=0.81mm/r，外 圆 切 削 数 据 表 知 Vc=40m/min则 n=1000Vc/d=254.8r/min由 CA6140 说明书取 n=250r/min 故实际切削速 度 Vc=nd/1000=39.25m/min由 机 械 制 造 技 术 基 础 校 核 功 率 ： Pm=KcapfVc/60000=230520.8139.25/60000=1.95Kw由 于 机 床 说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为=0.8，机床功率 PcPm，所以机床功率足够， 实际取值为 Vc=39.25m/min，n=250r/min，f=0.81mm/r.镗80 孔 粗镗由于加工余量较大，不能在一次走刀内切完，故背吃刀量 ap=8 查机械加工工艺手册知进给量 f=0.30.5mm/r ，按 CA6140 车床说明书取 进 给 量 f=0.48mm/r，外 圆 切 削 数 据 表 知 Vc=40m/min则 n=1000Vc/d=163.3r/min由 CA6140 说明书取 n=160r/min 故实际切削 速度 Vc=nd/1000=40.2m/min由机械制造技术基础 校核功率： Pm=KcapfVc/60000=230580.4840.2/60000=5.93Kw由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为=0.8，机床功率 PcPm，所以机床功率足够， 实际取值为 Vc=40.2m/min，n=160r/min，f=0.48mm/r.半精镗：背吃刀量 ap=1.5/2=0.75 查机械加工工艺手册，CA6140 说明书取进给量 f=0.51 /r 再查外圆切削数据表知：取 Vc=90m/min 则 n=1000Vc/d=360.5r/min。由CA6140说明书取n=400r/minVc=nd/1000=4003.1479.5/1000=99.85m/min由机械制造技术基础校 核 功 率Pc=KcapVcf/60000=23050.7599.850.51/60000=1.96Kw由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8，机床功率 PnPc，所以机床功率 足够，实际取值为 Vc=99.85m/min，n=400r/min f=0.51mm/r精镗背吃刀量 ap=0.5/2=0.25 查机械加工工艺手册，CA6140 说明书取进给量 f=0.2 /r 再查外圆切削数据表知：取 Vc=80m/min 则 n=1000Vc/d=318.5r/min。由CA6140 说明书取 n=320r/min 故实际切削速度 Vc=nd/1000=80.38m/min由机械制造技术基础校核功率： Pm=KcapfVc/60000=23050.250.280.38/60000=0.15Kw由 于 机 床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为=0.8，机床功率 PcPm，所以机床功率足 够，实际取值为 Vc=80.38m/min，n=320r/min，f=0.2mm/r.粗镗140 孔 由于加工余量较大，不能在一次走刀内切完，故背吃刀量 ap=6 .查机械加工工艺手册知进给量 f=0.60.9mm/r ，按 CA6140 车床说明书取 进 给 量 f=0.61mm/r ， 外 圆 切 削 数 据 表 知 Vc=45m/min 则 n=1000Vc/d=102.4r/min 由 CA6140 说明书取 n=100r/min 故实际切削 速度 Vc=nd/1000=43.96m/min 由机械制造技术基础 校核功率： Pm=KcapfVc/60000=230560.6143.96/60000=5.46Kw 由 于 机 床 说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为=0.8，机床功率 PcPm，所以机床功率足够， 实际取值为 Vc=43.96m/min，n=100r/min，f=0.61mm/r.10-20 孔钻孔 刀具直径181)背吃刀量的确定取 ap=18/2=9 2)进给量的确定由机械加工工艺手册，选取该工步的每转进给量 f=0.2/r3)切削速度的计算 由机械加工工艺手册，切削速度 v=18m/min。 则 ；n=1000v/d=100018/(18)=318.5r/min按 Z535 型立式钻床的说明书，取转速 n=400 r/min，可求得该工序的实际钻削 速度 v=nd/1000=40018/1000=22.6m/min4)校核功率由机械制造技术基础 Pc=Kcapfv/60000=23050.2922.6/60000=1.36kw由机械加工工艺人员可知 Z535 型立式钻床功率为 4.5kw，取效率为 0.8，则 机床实际功率 Pn=4.50.8=3.6kwPc扩孔； 刀具直径19.81)背吃刀量的确定取 ap=1.8/2=0.9 2)进给量的确定由机械加工工艺手册，选取该工步的每转进给量 f=0.5/r,按 Z535 型立式钻床的实际进给量，取 f=0.43 /r. 3)切削速度的计算 由机械加工工艺手册，切削速度 v=56.5m/min。 则n=1000v/d=100056.5/(19.8)=908.7r/min按 Z535 型立式钻床的说明书取转速 n=1100 r/min，可求得该工序的实际钻削 速度 v=nd/1000=110019.8/1000=68.4m/min4)校核功率由机械制造技术基础公式（2-4） Pc=Kcapfv/60000=20000.430.968.4/60000=1.03kwPn粗铰孔 刀具直径201)背吃刀量的确定取 ap=0.14/2=0.07 2)进给量的确定由机械加工工艺手册，选取该工步的每转进给量 f=0.6/r,按 Z535 型立式钻床的实际进给量，取 f=0.57 /r. 3)切削速度的计算 由机械加工工艺手册，切削速度 v=3m/min。 则 n=1000v/d=10003/(19.94)=47.9r/min按 Z535 型立式钻床的说明书 ，取转速 n=68 r/min，45可求得该工序的实际钻削速度 v=nd/1000=6819.94/1000=4.2m/min4)校核功率由机械制造技术基础 Pc=Kcapfv/60000=23050.570.074.2/60000=0.05kwPn精铰孔 刀具201)背吃刀量的确定取 ap=0.06/2=0.03 2)进给量的确定由机械加工工艺手册，选取该工步的每转进给量 f=0.4/r,按 Z535 型立式钻床的实际进给量，取 f=0.43 /r. 3)切削速度的计算 由机械加工工艺手册，切削速度 v=6m/min。 由公式（5-1）n=1000v/d=10006/(19.94)=95.8r/min按 Z535 型立式钻床的说明书 ，取转速 n=100 r/min，可求得该工序的实际钻削 速度 v=nd/1000=10020/1000=6.3m/min4)校核功率由机械制造技术基础 Pc=Kcapfv/60000=20000.430.036.3/60000=0.02kwPn钻8 孔1)背吃刀量的确定取 ap=8/2=4 2)进给量的确定由机械加工工艺手册，选取该工步的每转进给量 f=0.1/r,按 Z535 型立式钻床的实际进给量 取 f=0.1 /r. 3)切削速度的计算 由机械加工工艺手册，切削速度 v=22m/min。 则 n=1000v/d=100022/(8)=875.8r/min按 Z535 型立式钻床的说明书，取转速 n=960r/min，可求得该工序的实际钻削速 度 v=nd/1000=9608/1000=23.5m/min4)校核功率由机械制造技术基础 Pc=Kcapfv/60000=230540.123.5/60000=0.31kw F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据切削力，夹紧力的影响因素，在夹紧不利状态过程，该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后，为了确保可靠夹紧，数值乘以安全系数实际所需夹紧力。6.3 气缸的设计计算1）初选气缸的工作压力16工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据，它的大小影响执行元件的尺寸和成本，甚至整个系统的功能。在此气动夹具设计中，因采用企业气源作为动力，一般空气的压力为0.50.8Mpa。所以选定工作压力为0.5Mpa。2）确定气缸的主要结构参数本气缸采用单向作用气缸。最大负载即为上面所求值，F=18906N，其缸径计算公式为:式中:F - 活塞杆上的推力，N- -气缸工作压力，MPaD-气缸缸体直径，m 查设计8手册，按气缸内径系列将以上计算值圆整为标准直径，取D=63mm。由,可得活塞杆直径:圆整后，取活塞杆直径校核，按公式有:其中，则:满足实际设计要求。3）缸筒壁厚的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:式中:- 缸筒壁厚，mm- 气缸内径，mm- 实验压力，取, Pa材料为:ZL3,=3MPa代入己知数据，则壁厚为:取，则缸筒外径为:4）活塞行程的确定由夹具设计中对零件进行装夹的移动距离可知，为了便于工件的装夹，移动压板所需要的行程为15mm，气缸装在移动夹板的另一端，由杠杆原理可知，气缸移动的距离不小于是25mm，为了确保气缸安全工作，取气缸的工作行程为25mm。5）气动传动原理图拟定由于只有一个工作气缸，且气缸的快速前进和快速后退速度可取相同，并没有采用多种工速，因而气动传动原理图相对简单，其传动原理图如图4.2所示，所需要的气动元件规格如表3-1所示。图4.2 气动传动原理图9各通行机构的调速，这种方法的特点是结构简单效果好。如平臂伸缩气缸在接近气缸处安装两个快速排气阀，可加快启动速度，也可调节全程的速度。气液传送器气缸的排气节流，可用来调整回转液压缓冲器18的背压大小。为简化气路，减少电磁阀的数量，各工作气缸缓冲均采用液压缓冲器10，这样可以省去电磁阀和切换节流阀或行程节流阀的气路阻尼元件。电磁阀的通径，是根据各工作气缸速度，行程，尺寸计算出所需压缩空气流量，与选用的电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定的。表 气路元件表序号型号规格名称数量1QF-44手动截止阀12储气缸13QSL-26-S1分水滤气器14QTY-20-S1减压阀15QIU-20-S1油雾器16YJ-1压力继电器1724D2H-10-S1二位五通电磁滑阀18单向节流阀19QGSC D-63X25-25-K-LB气缸1使用快速螺旋定位机构快速夹紧，调节夹紧力调节装置，即可
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