毕业设计（论文）-方头小轴加工工艺及铣扁位夹具设计（全套图纸）.pdf

XX 学学 院院 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计） 题目 方头小轴加工工艺及铣夹具 设计 作者 学院 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 学号 指导教师 二一五 年 四 月 二十一 日 摘摘 要要 本文首先对方头小轴零件进行分析，通过对方头小轴进行研究和分析，描 述了它的毛坯制造形式、 机械加工余量、 基准选择、 工序尺寸和毛坯尺寸的确定， 以及切削用量和工时的计算和加工刀具的设计等相关内容。 在这次毕业设计中，根据课题所给的零件图、技术要求，通过查阅相关资 料和书籍，了解和掌握了的机械加工工艺和编程的一般方法和步骤，并运用这些 方法和步骤进行了方头小轴铣方头扁位夹具设计， 整个铣扁位夹具的设计的指导 思想“简便、高效、经济” 。力求生产处符合要求的产品。 关键词：关键词：方头小轴；加工余量；铣扁位夹具；经济 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRACT This design is a lather to become soon an appropriation for inside pulling out fork spare parts processing craft rules distance and some work prefaces tongs design.This pull out the construction of the fork spare parts than for complicacy, its the place that process is a peaceful in bore primarily.This design processes after processing first the bore.Process with flat surface the clear and definite dividing the line the bore the coarseness processes to process with the nicety the stage to guarantee their process the precise degree. The basis of automation. Use of machine tools, need a large number of skilled personnel of modern numerical control technology. The application of numerical control technology not only bring revolutionary change to traditional manufacturing industry, manufacturing industry has become a symbol of industrialization, and with the continuous development of numerical control technology and application field expands, it to the national economy and peoples livelihood some important industry plays a more and more important role in the development. KEYWORDS:fixture multi- function; Die forging links; Group technology;clipping tight 目录目录 摘要摘要 . I ABSTRACT . II 第一章第一章 绪论绪论 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 夹具的发展史 . 1 1.3 小结. 1 第二章第二章 方头小轴的加工工艺规程设计方头小轴的加工工艺规程设计 . 2 2.1 零件的分析. 2 2.1.1 零件的作用. 3 2.1.2 零件的工艺分析. 4 2.2 确定生产类型. 8 2.3 确定毛坯. 12 2.3.1 确定毛坯种类. 13 2.3.2 确定零件加工余量及形状. 15 2.3.3 绘制零件毛坯图. 17 2.4 工艺规程设计. 18 2.4.1 选择定位基准. 18 2.4.2 制定工艺路线. 18 2.4.3 选择加工设备和工艺设备. 19 2.4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定. 19 2.5 确定切削用量及基本工时. 19 2.5.1 工序 20：粗车右端外圆及端面至 20 . 20 2.5.2 工序 30：调头装夹，粗车左端外圆及端面 . 21 2.5.3 工序 40：粗车 7 外圆至尺寸. 22 2.5.4 工序 50：粗车 12 外圆至尺寸 . 22 2.5.5 工序 70：精车 712h 至尺寸 . 22 2.5.6 工序 80：车沟槽 2X0.5. 23 2.5.7 工序 90：铣方头扁位 17X17. 23 2.5.8 工序 100：钻、绞 2 H7 孔 . 23 第三章第三章 专用夹具设计专用夹具设计 . 24 3.1 铣夹具设计. 25 3.1.1 问题的提出. 25 3.1.2 夹具的设计. 26 第四章第四章 刀具设计刀具设计 . 26 结论结论 . 28 参考文献参考文献 . 29 致谢致谢 . 30 1 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题背景课题背景 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工 艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统 的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的 型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零 件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。 特别是计算方法和计算机技术的 迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个 新的阶段。 “工欲善其事，必先利其器。 ” 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制 造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不 断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品 成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是 重要的工艺装备。 1.2 夹具的发展史夹具的发展史 夹具在其发展的 200 多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在 工件加工、 制造的各工序中作为基本的夹持装置， 发挥着夹固工件的最基本功用。 随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其 高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具 逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。 这是夹具 发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今 天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提 高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹 具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大 批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高 精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智 能化水平。 1.3 小结小结 一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的 2 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的轴承座 类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产 规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作 量的 50%80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也 不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中 对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。 第二章第二章 方头小轴的加工工艺规程设计方头小轴的加工工艺规程设计 2.1 零件的分析零件的分析 2.1.1 零件的作用零件的作用 题目所给的零件是方头小轴。 它一般用于与其他零件的连接处，一般起到 连接的作用。 2.1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 零件的材料为 20Cr，20Cr 属于圆钢，方头小轴零件就是通过锻压而成。以 下是方头小轴需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： (1) 外圆 712h 的车削加工。 (2) 外圆 7 的车削加工。 (3) 沟槽 2X0.5 的车削加工。 (4) 17X17 扁位的铣削加工。 (5) 内孔72H的钻、绞削加工。 由上面分析可知，可以先加工方头小轴的外圆表面，然后以此作为基准采用 专用夹具进行扁位的铣削加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经 济精度及机床所能达到的位置精度，并且此方头小轴零件没有复杂的加工曲面， 所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 具体的方头小轴的零件图 如下： 3 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 2.2 确定生产类型确定生产类型 已知此方头小轴零件的生产类型为大批量生产，所以初步确定工艺安排为： 加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工 装。 2.3 确定毛坯确定毛坯 2.3.1 确定毛坯种类确定毛坯种类 零件材料为 20Cr，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不 是太复杂，生产类型为大批生产，故选择金属型锻造毛坯。毛坯是用来加工各种 工件的坯料,毛坯的生产方法主要有：铸造、锻造、焊接、冲压件，以及各种型 材也可以用作毛坯。 （1）零件 对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。目前大多数零件采用砂型铸 造，对尺寸精度要求较高的小型零件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸 造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。 （2）锻件 锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。 因此锻件的力学 性能较好， 常用于受力复杂的重要钢质零件。 其中自由锻件的精度和生产率较低， 主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主 要用于产量较大的中小型锻件。 （3）型材 4 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特 殊截面形状。就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大， 精度较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯 精度要求较高的中小型零件。 （4）焊接件 焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、 生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后 才能进行机械加工。 （5）其它毛坯 其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。 2.3.2 确定零件加工余量及形状确定零件加工余量及形状 查机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册125 页表 1-4-7，选用各 个加工面的机械加工余量均为 2.5mm。 2.3.3 绘制零件零件图绘制零件零件图 2.4 工艺规程设计工艺规程设计 2.4.1 选择定位基准选择定位基准 粗基准的选择 以零件的外圆面为主要的定位粗基准，以零件的侧圆柱面扁位为辅助粗基 准。 5 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基 准统一”原则，以加工后的外圆表面为主要的定位精基准，以两圆柱面扁位为辅 助的定位精基准。 2.4.2 制定工艺路线制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能 达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用 夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便 使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 方案一： 工序 10 下料 4025X 工序 20 粗车右端外圆及端面至 20 工序 30 调头装夹，粗车左端外圆及端面 工序 40 粗车 7 外圆至尺寸 工序 50 粗车 12 外圆至尺寸 工序 60 端渗碳淬火712h 工序 70 精车 712h 至尺寸 工序 80 车沟槽 2X0.5 工序 90 铣方头扁位 17X17 工序 100 钻、绞 2 H7 孔 工序 110 去毛刺倒棱角。 工序 120 验收、入库 方案二： 工序 10 下料 4025X 工序 20 粗车右端外圆及端面至 20 工序 30 调头装夹，粗车左端外圆及端面 6 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 工序 40 粗车 7 外圆至尺寸 工序 50 粗车 12 外圆至尺寸 工序 60 端渗碳淬火712h 工序 70 精车 712h 至尺寸 工序 80 车沟槽 2X0.5 工序 90 钻、绞 2 H7 孔 工序 100 铣方头扁位 17X17 工序 110 去毛刺倒棱角。 工序 120 验收、入库 方案三： 工序 10 下料 4025X 工序 20 粗车右端外圆及端面至 20 工序 30 调头装夹，粗车左端外圆及端面 工序 40 粗车 12 外圆至尺寸 工序 50 粗车 7 外圆至尺寸 工序 60 端渗碳淬火712h 工序 70 精车 712h 至尺寸 工序 80 车沟槽 2X0.5 工序 90 铣方头扁位 17X17 工序 100 钻、绞 2 H7 孔 工序 110 去毛刺倒棱角。 工序 120 验收、入库 由上述几种零件加工工艺路线方案分析确定，首先分别经粗、精车加工外 圆面及铣削扁位，以及钻内孔72H，车削沟槽 2X0.5,其中，方案二的工艺路线 虽能方便工人安装加工，但在装夹加工过程中会对零件已加工好表面造成破坏， 7 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 造成零件损失；方案三，能加工出所要的零件，但加工时对零件的装夹和拆卸较 频繁，时间耽搁较长，生产率下降；所以，综合选定，方案一可用。 2.4.3 选择加工设备和工艺设备选择加工设备和工艺设备 机床的选择 工序 20、30、40、50、70、80 采用 CA6140 普通车床 工序 90 采用 X5032 立式铣床 工序 100 采用摇臂钻床 选择夹具 该方头小轴的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。 选择刀具 在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在铣削扁位 时，由于精度不高，可采用硬质合金绞刀。 选择量具 加工的面均采用游标卡尺。 其他 对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺 寸采用通用量具即可。 2.4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 零件基本尺寸在 2040 之间，由表 2-1 可知，差得该锻件的尺寸公差等级 CT 为 810 级。由表 2-5 可知，加工余量等级 MA 为 G 级，故 CT=10 级，MA 为 G 级。 表 2.1 用查表法确定各加工表面的总余量 加工表面 基本 尺寸 加工余 量等级 加工余 量数值 说明 712h 外圆 12 G 2.5 双侧加工（取下行值） 20 外圆 20 H 2.5 双侧加工（取下行值） 7 外圆 7 H 2.5 双侧加工（取下行值） 72h 内孔 2 G 1 双侧加工（取下行值） 8 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 2.5.1 工序工序 20：粗车右：粗车右端外圆端外圆及及端面至端面至 20 机床：CA6140 普通车床 刀具：硬质合金钢刀具 YG3X 通过查表可知，车削长度为mm p a20=； 查表可知，由于刀杆伸出长度为mm200，切削深度为mm5 . 2。所以我们可以 知道，车刀的进给量rmmf/6 . 0=； 切削速度V： 通过查找相关设计手册和规范， 可知：min/15/25. 0msmV= 由表可知， 机床主轴转速的计算公式为：min/5 .60 7914. 3 1510001000 0 r d V n = ， 有min/60rn =mm 5 . 55 于是就有机床的切削速度：sm nd V/25. 0 601000 607914. 3 1000 0 = = 36/ min 0.6/ 60 / min mm mm r r = 计算每分钟进给量：min/36606 . 0mmfnfm= 切削的长度 l 的计算：mml19= 计算刀具的切入长度 1 l：mm tgtgk a l r p 4 . 52 30 2 )32( 1 + =+= 计算刀具的切出长度 2 l：mml53 2 = 有mml4 2 = 计算行程次数：1=i 计算机动时间：min79. 01 36 44 . 519 21 1 + = + = m j f lll t 2.5.2 工序工序 30：调调头头装装夹夹，粗车粗车左端外圆左端外圆及及端面端面 本工序为粗车端外圆之工序，机床选择普通车床。 1）确定背吃刀量 p a 。由于粗加工单边余量为 1.3mm 可在一次走刀内完成， 故 9 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） mm p a75 . 0 = 2）确定进给量 f 。根据查切削用量简明手册得，刀杆尺寸为 mmmmHB2516= ， mmap3 以及工件直径为 mmmm4020 时 rmmf/5 . 02 . 0= 按 CK6140 车床说明书选择 rmmf/3 . 0= 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 CK6140 车床说明书，其进给机构允许的进给力 NF3530 max = 。 当钢的强度 MPa b 810680= ， mmap4 ， rmmf/75 . 0 ， = = 45 r k ， min/65mvc= （预计）时，进给力为 NFf1820= 。 切削时 f F 的修正系数为 0 . 1= voFf k ， 0 . 1= sFf k ， 11 . 1 = krFf k 故实际进给力为 NNFf202011 . 1 1820= 由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选 rmmf/55 . 0 = 的进给量可用。 3）确定切削速度 c v 当用 15YT 硬质合金车刀加工 MPa b 700630= 钢料， mmap3 ， rmmf/54 . 0 ，切削速度 min/109mvt= 4）选择车刀磨钝标准以及刀具寿命 根据查切削用量简明手册得，车刀后刀面最大磨损量取为 1.4mm，因为 车刀的材料为硬质合金，所以车刀的寿命 T=60min。 5）确定车削速度 c v 和每分钟进给量 f v 根 据 切 削 用 量 简 明 手 册 表 1.27 与 1.28 中 公 式 计 算 ： 10 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 1000 0n d vc = =8.88m/min； 根据一下公式，可得： 1000 30075 = 机动T = min;23 . 0 109*35 . 0 /20 * = nf L 2.5.3 工序工序 40：粗车：粗车 7 外圆至外圆至尺寸尺寸 查表可知，由于刀杆伸出长度为 mm23 ，切削深度为 mm5 . 1 。于是就有：车刀 的进给量 rmmf/3 . 0= ； 切削速度V：通过查找相关手册可知 min/15/25. 0msmV= 由表可知， 机床主轴转速的计算公式为： min/5 .60 7914. 3 1510001000 0 r d V n = ， 有 min/60rn = mm 5 . 55 于是就有机床的切削速度： sm nd V/36. 0 601000 607914. 3 1000 0 = = 36/ min 0.6/ 60 / min mm mm r r = 计算每分钟进给量： min/36606 . 0mmfnfm= 切削的长度 l 的计算： mml20= 计算刀具的切入长度 1 l ： mm tg r tgk p a l72 30 2 ) 32( 1 + =+= 计算刀具的切出长度 2 l ： mml53 2= 有 mml6 2= 计算行程次数： 1=i 计算机动时间： min75 . 0 1 36 44 . 520 21 1 + = + = m f lll j t 2.5.4 工序工序 50：粗车：粗车 12 外圆至外圆至尺寸尺寸 通过查表可知，倒角深度为 mm p a7 . 3= ； 11 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 查表可知，由于刀杆伸出长度为 mm23 ，切削深度为 mm5 . 1 。于是就有：车刀 的进给量 rmmf/3 . 0= ； 切削速度V：通过查找相关手册可知 min/15/25. 0msmV= 由表可知， 机床主轴转速的计算公式为： min/5 .60 7914. 3 1510001000 0 r d V n = ， 有 min/60rn = mm 5 . 55 于是就有机床的切削速度： sm nd V/36. 0 601000 607914. 3 1000 0 = = 36/ min 0.6/ 60 / min mm mm r r = 计算每分钟进给量： min/36606 . 0mmfnfm= 切削的长度 l 的计算： mml23= 计算刀具的切入长度 1 l ： mm tg r tgk p a l72 30 2 ) 32( 1 + =+= 计算刀具的切出长度 2 l ： mml53 2 = 有 mml6 2= 计算行程次数： 1=i 计算机动时间： min97 . 0 1 36 44 . 519 21 1 + = + = m f lll j t 2.5.5 工序工序 70：精精车车 712h 至至尺寸尺寸 本工序为精车 712h 外圆的工序，已知加工材料为 20Cr 钢，锻件，有外皮， 机床为 CA6140 型数控车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。 （1）外圆 712h 精车。 1）确定背吃刀量 p a 。由于半精加工单边余量为 1.3mm 可在一次走刀内完成， 故 mm p a75 . 0 = 12 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 2 ） 确 定 进 给 量 f 。 根 据 查 切 削 用 量 简 明 手 册 得 ， 刀 杆 尺 寸 为 mmmmHB2516=，mmap3以及工件直径为mmmm4020时 rmmf/5 . 02 . 0= 按 CK6140 车床说明书选择 rmmf/3 . 0= 确定的进给量尚需满足车床进给机 构强度的要求，故需进行校验。 根据 CK6140 车床说明书，其进给机构允许的进给力NF3530 max =。 当钢的强度MPa b 810680=，mmap4，rmmf/75 . 0 ，= = 45 r k， min/65mvc=（预计）时，进给力为NFf1820=。 切削时 f F 的修正系数为0 . 1= voFf k，0 . 1= sFf k，11 . 1 = krFf k故实际进给力为 NNFf202011 . 1 1820= 由 于 切 削 时 的 进 给 力 小 于 车 床 进 给 机 构 允 许 的 进 给 力 ， 故 选 rmmf/55 . 0 =的进给量可用。 3）确定切削速度 c v 当用15YT硬质合金车刀加工MPa b 700630=钢料，mmap3， rmmf/54 . 0 ，切削速度min/109mvt= 4）选择车刀磨钝标准以及刀具寿命 根据查切削用量简明手册得，车刀后刀面最大磨损量取为 1.4mm，因为 车刀的材料为硬质合金，所以车刀的寿命 T=60min。 5）确定车削速度 c v 和每分钟进给量 f v 根据切削用量简明手册表 1.27 与 1.28 中公式计算： 1000 0n d vc = =8.88m/min； 2.5.6 工序工序 80：车：车沟槽沟槽 2X0.5 通过查表可知，车沟槽深度为 0.5mm； 13 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 查表可知，由于刀杆伸出长度为mm170，切削深度为mm5 . 0。所以我们可以 知道，车刀的进给量rmmf/5 . 0=； 切削速度V： 通过查找相关设计手册和规范， 可知：min/15/25. 0msmV= 由表可知， 机床主轴转速的计算公式为：min/5 .60 7914. 3 1510001000 0 r d V n = ， 有min/60rn =mm 5 . 55 于是就有机床的切削速度：sm nd V/25. 0 601000 607914. 3 1000 0 = = 36/ min 0.6/ 60 / min mm mm r r = 计算每分钟进给量：min/36606 . 0mmfnfm= 切削的长度 l 的计算：mml19= 计算刀具的切入长度 1 l：mm tgtgk a l r p 4 . 52 30 2 )32( 1 + =+= 计算刀具的切出长度 2 l：mml53 2 = 有mml4 2 = 计算行程次数：1=i 计算机动时间：min79. 01 36 44 . 519 21 1 + = + = m j f lll t 2.5.7 工序工序 90：铣铣方头方头扁扁位位 17X17 通过查表可知，铣方头扁位尺寸为 17X17； 查表可知，由于刀杆伸出长度为mm23，切削深度为mm5 . 1。于是就有：铣刀 的进给量rmmf/3 . 0=； 切削速度V：通过查找相关手册可知min/15/25. 0msmV= 由表可知， 机床主轴转速的计算公式为：min/5 .60 7914. 3 1510001000 0 r d V n = ， 有min/60rn =mm 5 . 55 于是就有机床的切削速度： sm nd V/36. 0 601000 607914. 3 1000 0 = 14 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） = 36/ min 0.6/ 60 / min mm mm r r = 计算每分钟进给量：min/36606 . 0mmfnfm= 铣削的长度 l 的计算：mml23= 计算刀具的切入长度 1 l： mm tg r tgk p a l72 30 2 ) 32( 1 + =+= 计算刀具的切出长度 2 l：mml53 2 = 有mml6 2= 计算行程次数：1=i 计算机动时间： min97 . 0 1 36 44 . 519 21 1 + = + = m f lll j t 2.5.8 工序工序 100：钻钻、绞绞 2 H7 孔孔 本工序为钻扩铰2H7 内孔，已知工件材料 20Cr，铸件 在这里，机床的选用: 选用摇臂钻床 Z525，功率 P=1.5kw； 钻头的选择: 选用1.8 麻花钻，2 机用铰刀，材料为高速钢。 钻头基本参数为： 10 = o ； 30 = o ； 1)钻削进给量的选择 查机械制造工艺设计手册表 342 有 0.9/fmm r= 2)钻削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表 342 有 0.35/21/minvm sm= 所以mr X X d v n/85.238 2814 . 3 2110001000 = 3)计算切削深度 p a mm d ap142/28 2 = 4)钻削扭矩的计算 查机械制造工艺设计手册表 336 有 0MCmd xmfym= 3 10 mm yx mm MC dfk = 15 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 式中： 225.63 1.9 0.8 m m m C X y = = = 所以， 103 mm yx mm MC dfk= 1.90.83 225.63 220.3510 34.59 .N m = = 5)计算轴向力 查机械制造工艺设计手册表 336 有 轴向力 . f F XY FF FC dFK= 式中 588.6 1 0.8 F F F C X Y = = = 所以 ;28.576835. 028 6 . 588NXXF= 因零件材料为 HB=150，查机械制造工艺设计手册表 336 有 0.60.6 150 0.94 190190 mF HB KK = 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为： 34.59 0.9432.52. 5591 0.945255.5 MN m FN = = 6)计算切削功率 因为 304 /min5.1 /nrr s= 查机械制造工艺设计手册表 336 有 35.13 2102 3.14 35.6510 n m PM = 1.121.5kwkw= 所以，机床功率足够; 第三章第三章 专用夹具设计专用夹具设计 16 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用来铣方头小轴外圆扁位的夹具。本例加工的零件对象是方头 小轴，加工的主要内容是将圆柱面铣扁，便于零件安装拆卸以及传送扭矩。 本例中我们设计的铣削夹具，能够实现零件加工的准确快速定位、夹压、 保证刀具切削可靠，不会因为零件在切削过程中移动或转动而打坏铣刀，以及零 件的快速拆卸。本课题的难点和主要任务是，就是要选择最有效的装夹定位方案 和夹具元件，使我们在一次装夹中能够加工更多的零件，提高生产效率。 3.2 夹具的设计夹具的设计 1）定位基准的选择 由零件图可知，在铣削方头小轴圆柱面扁位的时候，方头小轴的外圆面已经 进行了粗车、精车加工，所以选择经过加工的外圆表面作为定位基准面，并以方 头小轴的下底面以及已经过车削的内孔作为定位基准来对工件进行定位， 限制工 件的自由度，这样工件就别限制了自由度，从而达到了定位的目的。 2）定位误差的分析 定位方式选用的是能够自动对中的圆柱零件 V 型块定位方式， 一个方向 （水 平面上）的误差能够自动对中消除；和这个方向垂直方向（铅锤线上，也就是高 度）的定位误差，则可以通过精密计算和制造，确保 V 型块定位中心高方头小 轴(见夹具装配图和 V 型块零件图）来保证。决定于销轴（或套茼）本身的公差 尺寸、夹具定位块（件号方头小轴，各人不同）的高度公差，还有夹具体本身的 高度（厚度）公差决定，这几项公差可以精密制造加以控制，但三项积累误差加 起来数值仍然不容小视 2、V 形块的尺寸的计算 根据金属切削机床夹具设计手册V 形块设计公式（P281）以及零件图和 夹具装配图数据得： V 形块的工作角度：=90 V 形块基面到定位园中心的距离：H=h+0.707D- 0.5B 17 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） V 形块的开口尺寸：B=2(h+0.707D- H) 本例因为是一个变形了的 V 形块定位，计算原理公式和上式类似，得到方 头小轴尺寸（见铣夹具装配图）为 3、V 形块的定位误差的计算 按制造公差，取 D- d=XX（代入销轴（或销套）外圆尺寸的公差值） y=0.707（D- d）=0.707XX=？ 注： D- - - 定位圆直径的最大值； d- - - 定位圆直径的最小值 V 形块的工作角度越大，定位误差越小；但工作角度越大，定位稳定 性越差。 作为以最后精加工外圆尺寸定位的铣削工序，XX 值很小，y 误差在允许 范围内。前边我们分析，此误差还受到了 V 形块和夹具底板厚度的公差影响， 实际上，在夹具的安装调整中，我们还可以采取一些措施，把这个y 误差严密 控制在一个很低的水平：用外径等于销轴（或销套）中值的标准芯棒在夹具上进 行试安装并测量，第一步调整x 到位 第二步对芯棒进行试铣削，随时测量相当的销轴（或销套）铣削后的高度尺 寸，对应图纸要求，使y 为最小。 第三步同时铣削已经初步安装调整后的铣削对刀块， 使其与铣削后的销轴平 面等高 按此方法，熟练的铣工能够利用对刀块对刀，再进行平面铣削，能够将y 控制在 10 丝之内，而不受 V 形块底板等制造公差的影响。完全满足图纸的公差 要求。 3）铣削力及夹紧力的计算 需要考虑铣削时的切削力影响，根据机械加工工艺手册可查得：铣削 18 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 力计算公式为： 其中： Cp - - - 在用高速钢铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数，其值查 表； ap - - - - 铣削深度（mm） ； af - - - - 每齿进给量（mm/z） ； D - - - - 铣刀直径（mm） ； B - - - - 铣削宽度（mm） ； z - - - - 铣刀的齿数； Kp - - - - 用高速钢铣刀铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数， 加工铸铁时 Kp=（布氏硬度值/190）0.55。对于灰铸铁 Kp=294。 查表可得： Cp=68；碳钢取 68 ap=3mm；铣削深度（一次进刀） af=0.1mm/z；每齿进给量 D=56mm；铣刀直径 B=18mm；铣削宽度（按销套零件图纸，销轴此尺寸为 24.7） Z=8； 铣刀齿数 Kp 取 1 切削材料修正系数 代入得：=6810.830.10.6556- 0.83 1881313N 19 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 三、夹紧力的计算公式： Q=KP 一套 式中： K安全系数，K 的取值范围一般为 1.53，粗加工时取 2.53，精加工时 取 1.52。K=K0K1K2K3K4K5K6 K=1.51.5=2.55 P 一套一套夹紧上的主切削力。 【12】 Q=KP 一套=2.55313=799N 则两把铣刀为 1600N 因为所选用的刀具是自制的复合三面刃铣刀， 两把同样的三面刃铣刀同时铣 削销轴（或销套）对边的两个平面，两边铣削同时进行，扭矩能够互相抵消。产 生的切向力同时指向侧面定位块方向， 由于夹具的夹紧定位机构此时连接成一个 刚性的体系，由三个 M16 螺栓两个 M10 螺栓以及两个直径 8 的圆销承受侧向切 削力。 夹具体可以承受剪切力 F F=0.8b0.25S=0.8X61S=51200kgf1600N 其中 S 为受剪力的多个螺栓和圆柱销的总共横截面积(计算过程略） ， 经计算 要剪断这些螺栓和销，需要 51200kgf，所以夹紧完全可靠。 4）夹紧元件及动力装置的确定 根据设计要求保证夹具一定的先进性且夹紧力并不是很大， 所以采取螺旋夹 紧装置。工件在夹具体上安装后，通过推动移动 V 型板将工件夹紧。 5）夹具设计及操作的简要说明 本次设计的方头小轴铣圆柱面扁位夹具，采用了 V 型块和活动压板压板夹紧 元件。将夹紧力均衡的分配到侧面以及水平面，也就是相当于 V 型块的两个受 20 湖南涉外经济学院本科生毕业论文（设计） 力平面上，使零件夹紧更加稳定可靠。加工零件紧紧贴靠在支撑平面上，夹紧力 直接传递到夹具体上，销轴套茼元件并没有变形的空间。通过打开活动压板就可 以把工件轻松地取出来。 图 4- 6 铣扁位夹具装配图 第四章第四章 刀具的设计刀具的设计 与其他加工机床的刀具相比，普通机床加工对刀具提出了更高的要求，不仅 需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时 要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀 具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转 位刀片。 1、车削用刀具及其选择 数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车 刀以及成型车刀三类。 （1）尖形车刀 尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀 尖由直线形的主副切削刃构成，如 90内外圆车刀、左右圆柱面扁位车刀、切 槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。 尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同， 但应结合数控加工的特点