半轴机械加工工艺及工装设计本科生毕业设计.doc

天津工程师范学院2009届本科生毕业设计1 引言驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端,其功能是将转矩由差速器的半轴齿轮传动驱动车轮.驱动车轮传动装置的结构形式与驱动桥的结构形式密切相关,在断开式驱动桥和转向驱动桥中,驱动车轮的传动装置包括半轴和万向节传动装置,且多采用等速万向节;在一般的非断开式驱动桥上,驱动车轮的传动装置就是半轴,半轴将差速器的半轴齿轮和车轮的轮毂连接起来.在装有轮边减速器的驱动桥上,驱动车轮的传动装置还应包括轮边的减速器,这时半轴将半轴齿轮和轮边减速器的主动齿轮连接起来.半轴是在差速器与驱动轮之间传递的动力的实心轴,其内端用花键与差速器的半轴的齿轮连接,而外端用凸缘与驱动轮的轮毂相连,半轴齿轮的轴颈支承与差速器壳两侧轴颈的孔内,而差速器壳又以其两侧轴颈借助轴承支承在主减速器壳上.半轴驱动轮的轮毂在桥壳上的形式,决定了半轴的受力状况.现代汽车基本上采用全浮式半轴支承和半浮式半轴芝承两中主要支承形式.半轴的形式主要取决于半轴的支承形式.普通非短开式驱动桥的半轴,根据其外端支承形式或受力状况的不同可分为半浮式、3/4浮式和全浮式3种.由于3/4浮式未能推广,很少采用.目前汽车半轴的支承形式主要是半浮式和全浮式.（1） 半浮式半轴半浮式半轴以其靠近外端的轴颈直接支承在置于桥壳外端内孔中的轴承上,而端部则以具有圆锥面的轴颈及键与车轮轮毂相固定,或以凸缘直接与车轮轮盘及制动鼓相连接.因此,半浮式半轴除传递转矩外,还要承受车轮传来的垂向力、纵向力及侧向力所引起的弯矩.由此可见. 半浮式半轴所承受的载荷较复杂,但它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点,故被质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大的轿车的微型客、货汽车所采用.当半轴外端支承在一个圆锥滚子轴承上时,向外的轴向力由轴承承受,而向内作用的轴向力由两半轴之间的滑块传给另一个半轴的外端轴承.也有装用可以承受双向作用轴向力的向心推力球轴承的结构,但这种轴承的使用寿命较短.半浮式支承中,半轴与桥壳间的轴承一般只用一个,为使半轴和车轮不致被向外的侧向力拉出,该轴承必须能承受向外的轴向力.另外,在差速器行星齿轮轴的中部浮套着推力块,半轴内端正好能顶靠在推力块的平面上,因而不致在朝内的侧向力作用下向内窜动.（2）全浮式半轴全浮式半轴外端和轮毂相连接.该轮毂通常用两个圆锥滚子轴承于桥壳的半轴套管上.由于车轮所承受的垂直力、纵向力、侧向力以及由这些力引起的弯矩都经过轮毂、轮毂轴承传动桥壳.因此全浮式半轴只承受传动系统的转矩而不承受弯矩.这样的半轴支承形式称为全浮式支承,所谓“浮”即指卸除半轴的弯曲载荷而言.具用全浮式半轴的驱动桥外端结构比较复杂,采用形状复杂且质量及尺寸较大的轮毂,制造成本较高,故小型汽车及轿车一般不采用此结构形式.由于其工作可靠,广泛用于轻型及中、重型载货汽车、越野汽车和客车上.现代汽车全浮式半轴的结构中,几乎采用一对圆锥滚子轴承支承轮毂,并且两轴承的圆锥滚子的锥顶应相向安装,轴承应有一定预紧度,调查好后用锁紧螺母锁紧.半轴本身的结构形状,以端部锻成凸缘的最常见,重型汽车上,有时将半轴外端制成花键,以花键与轮毂相连接.全浮式半轴支承广泛应用于各种类型载货汽车上.例如:东风EQ1090E型汽车半轴外端与轮毂及桥壳的连接装配图.半轴外端锻出凸缘,借助螺栓和轮毂连接.轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子合奏成和支承在半轴套管上.半轴套管与驱动桥壳压配成一体,组成驱动桥壳总成.为防止轮毂连同半轴在侧向力作用下发生轴向窜动,轮毂内的两个圆锥滚子轴承的安装方向必须使它们能非别承受向内和向外的轴向力.轴承的预紧度可借助调整螺母调整,并用锁紧垫圈和锁紧螺母锁紧1.2 半轴机械加工工艺规程的制订2.1 零件的生产纲领及生产类型1 生产纲领:产品的生产纲领就是产品的年产量.某零件的生产纲领是包括备品率、废品率再内的该零件的年产量.根据产品的生产纲领可确定零件的生产纲领.如下式:N=Qn(1+a%)(1+b%) (2-1)式中N某零件的生产纲领(件/年); Q产品的生产纲领(台/年); n每台产品中的该零件数(件/台);a%备品率;b%废品率. 2 生产类型:根据产品的生产纲领以及产品的大小和结构的复杂程度.机械产品的生产可划分为三种不同的生产类型.(1) 单件生产 单个的制造不同结构和尺寸的产品.很少重复.如重型机械、专业设备的制造、新产品的试制等.(2) 成批生产 一年分批的制造相同的产品,生产过程呈周期的复制.按照产品批量的大小及特征成批生产可分为小批生产、中批生产、大批生产.(3) 大量生产 产品的生产纲领很大,大多数工作地点长期的只进行某一零件某一工序的加工.如汽车、轴承、自行车等的生产.生产纲领和生产类型的关系生产类型生产纲领(台/年或件/年)工作地每月担负的工序数(工序数/月)小型机械或轻型零件中型机械或中型零件重型机械或重型零件单件生产100105不作规定小批生产1005001015051002040中批生产50050001505001003001020大批生产5000500005005000300100110大量生产50000500010001生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量，在设计题目中半轴的生产纲领为较小。生产类型为大批量生产，所以在制度工艺路线的时候应充分考虑其生产特点，制度合理的工业路线，选择合理的机床，刀具，量具，检具，以提高生产率，降低成本。2.2 零件的作用设计题目给定的零件，将其划定为轴类零件。它是汽车的轴类中承受扭矩最大的零件，半轴是差速器和驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接，该零件在机械设备中具有传动性，故应具有足够的强度和刚度。2.3 零件的工艺分析半轴共有2个加工表面，他们之间有的有一定的位置关系。现在分述如下：1 以轴线为中心的加工表面 这一组加工表面包括：半轴的左端面和半轴左端的花键加工，以及、和的外圆表面和和的两个台阶面。2 以半轴右边圆盘上的台阶面为中心的加工表面 这一组加工表面包括：6个均匀分布的的孔，和一个M6的螺孔以及一个的孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要有：（1）6个孔与表面F和G的位置度公差为；（2）的外圆表面的跳动公差相对基准A为1.0；（3）半轴圆盘的跳动公差相对基准A为0.8。 由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一个表面，然后借助于专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2.4 确定毛坯制造的形式1毛坯的选择:(1)毛坯种类的选择根据选择毛坯的特点,结合具体零件的材料及其力学性能的要求以及零件的结构,形状可确定毛坯的种类.(2)毛坯制造方法的选择主要根据生产类型,材料的工艺性(可塑性、可锻性)及零件对材料的组织性能要求,零件的形状及其外形尺寸,毛坯车间现有的生产条件及采用先进的毛坯制造方法.对大批量生产易采用高生产率、高精度的毛坯制造方法.2 毛坯材料为40Cr。考虑零件在工作过程中经常受扭交变载荷及冲击性载荷，因此应选用锻件，以使金属钎维尽量不切削，保证零件工作可靠。可以采用模锻成形，可以提高生产率，保证加工精度。2.5 定位基准的选择2.5.1粗基准的选择原则1 选加工余量小的、较准确的、光洁的、面积较大的毛面做基准.2 选重要表面为粗基准,因为重要表面一般都要求余量均有.3 选不加工的表面做粗基准,这样可以保证加工表面之间的相对位置要求,同时可以在一次安装下加工更多的表面.4 粗基准一般只能使用一次,因为粗基准为毛面,定位基准位移误差较大,如果重复使用将造成较大的定位误差,不能保证加工要求. 本零件是轴类零件，以外圆作为粗基准是完全合理的。但是对本零件来说，如果以外圆表面作基准.由于此表面的粗糙度比较大，所以会让加工出来的零件表 面尺寸严重不满足要求，由于本零件非常的特殊，我们车削外圆表面的时候可以选择半轴两端的顶尖作为粗基准，钻孔的时候以圆盘的台阶面为基准。2.5.2 精基准的选择原则1 基准重合原则 选设计基准为定位基准,这样就没有基准不重合误差.2 基准单一原则 为了减少夹具类型和数量或为了进行自动化生产,在零件的加工过程中,采取单一基准必须会带来基准不重合.3 互为基准原则 对某些空间位置精度要求很高的零件,通常采用互为基准反复加工的原则.4 自为基准原则 对某些精度要求很高的表面,在精密加工时,为了保证加工精度,要求加工表面的余量很小并且均匀,这时常以加工面本身定位,待到加紧后将定位元件移去再进行加工.在这主要考虑基准重合问题，也要考虑经济性等。2.6 零件工艺路线的拟订2.6.1零件表面加工方法的选择零件的主要加工表面为外圆表面和孔。考虑到各个表面的技术要求，各种加工方法的经济加工精度范围，各加工表面的形状和尺寸大小，锻件材料的性质及可加工性和生产纲领与生产类型，选择各加工表面的加工方法如下:1的外圆表面,该外圆表面的粗糙度为6.3,采用粗车进行加工。2花键加工:花键的最大的直径为38.100，采用铣花键加工。3圆盘的台阶面因为它的粗糙度为3.2，所以选择粗车半精车，的台阶面由于粗糙度要求不是很高，所以就只进行粗车。4孔6-，表面粗糙度为3.2，故采用钻铰孔加工。5 M61.0-6H，先进行钻孔，然后铰孔，即可以满足要求。6 键槽加工，由于表面粗糙度为12.5，所以采用铣键槽。2.6.2制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精确及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，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降低。工序00 粗铣左端面并打中心孔；工序10 以半轴两边的顶尖定位：粗车54、52、45以及39.5的外圆面，再粗车96.5和112的台阶面；工序20 调质处理； 工序30 以半轴两边的顶尖定位：半精车52、45以及39.5的外圆表面，及96.5台阶面； 工序40 铣花键加工；工序50 以盘的顶部的台阶定位，钻铰6个的孔；工序60 以半轴圆盘的台阶面定位，加工与垂直轴线的的孔；工序70 攻螺纹M6 ； 工序80 车削39.5的左端斜度为的圆柱表面；车削45这段距左边位置的沟槽，和45最右边的沟槽加工，50宽为3的沟槽加工，并对112进行倒角；工序90 感应淬火和低温回火；工序100 磨削半轴的左端面；工序110 以半轴两边的顶尖定位，磨削39.5、45和52外圆面；工序120 钳工去毛刺；工序130 终检2-5，8。 3 机械加工余量及毛坯尺寸的确定机械加工余量确定由很多的因素决定的，在此主要考虑的是经济精度及各个工序的加工方法.1 左端面的机械加工表3-1 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级m表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT7200粗铣1.6IT8200.4毛坯面IT162022 的机械加工表3-2 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m粗车1IT1254毛坯面IT1655553 的机械加工 粗车：mm 2Z=1.6mm半精车： mm 2Z=1.0mm磨削：mm 2Z=0.4mm具体工序尺寸见表3-3。4 的机械加工粗车： 2Z=8.6半精车： 2Z=1.0磨削： 2Z=0.4具体工序尺寸见表3-4。 表3-3 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT752半精车0.6IT852.4粗车1IT1253毛坯面IT1655表3-4 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT745半精车1.0IT845.4粗车6.9IT1246.4毛坯面IT1653.45 的机械加工粗车： 2Z=8.6半精车： 2Z=1.0磨削： 2Z=0.4具体工序尺寸见表3-5。6 钻削 六个14孔4毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8IT9之间（参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量为：钻孔13.8mm铰孔：14 2Z=0.15具体工序尺寸见表3-6表3-5 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT739半精车1.0IT839.4粗车6.1IT1240.4毛坯面IT1646.5表3-6 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m铰孔0.2IT1014钻孔13.8IT1213.87 车削台阶具体工序尺寸见表3-7。表3-7 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m粗车56IT12112毛坯IT161668 车削96.5台阶面具体工序尺寸见表3-8。9 钻削 10孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT2IT3之间（参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量为：钻孔10mm。表3-8 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级m表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m半精车0.6IT852.4粗车69IT1253毛坯面IT16554 选择加工设备4.1 选择机床1 工序00是铣削左端面由于花键的直径和长度都不是很大，所以选择XA6132型花键铣床加工。2 工序10、工序30 是粗车和半精车外圆，在这几个工序中，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选择卧式车床就可以满足要求，本零件外廓尺寸不是很大，精度要求不是很高，选用最常用的C620-1型卧式车床即可。3 工序40 铣花键加工，在本工序中，由于花键的直径和长度都不是很大，所以选择XA6132型花键铣床加工。4 工序50 以盘的顶部的台阶定位，钻铰6个的孔，由于半轴的长度较长，所以采用多轴立式钻床。5 工序100、工序110 磨削39.5、45和52外圆表面，由于磨削的都是外圆表面，粗糙度为0.8，所以选用M1331外圆磨床。4.2 选择夹具本零件由粗车、半精车、精车、钻孔和磨削等工序组成，由于零件的长度较长，所以在钻孔这个工序需要专用夹具，所以我们在设计过程中设计两套专用夹具，以满足加工过程中加工的要求，其他工序使用通用夹具。4.3 选择刀具1 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀，选用YT类硬质合金，粗加工选用YT5,半精加工选用YT15，精加工用YT30，为提高生产效率及经济性，可以选用可转位车刀（GB5313.1-85，GB5343.2-85）。2 钻的6个小孔，可以选择麻花钻加工7。4.4 选用量具 本零件属于成批生产，一般采用通用量具。选择量具的方法有两种：第一，按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时按一种方法即可。4.4.1选择各外圆加工面的量具 工序磨削39.5、45和52外圆表面时，现在按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用量具：该尺寸公差为T=0.039，按表5.1-1，计量器具不确定度允许值我们确定U=0.009。根据表5.1-2，分度值 0.02 的游标卡尺，其不确定数值允许值不能选用。必须选择，故应选择分度值0.01 的外径百分尺（U=0.006）。从表5.2-9中选择测量范围为100125 ，分度值为0.01 的外径百分尺。4.4.2 选择加工孔用量具 孔加工量具我们将采用组合量具，在后面设计中具体介绍。5 确定切削用量和基本时间切削用量一般包括切削深度进给量及切削速度三项，确定方法是先确定切削深度、进给量在确定切削速度。5.1 工序00铣削用量及基本时间的确定5.1.1 选择刀具 根据表3.1，铣削深度4，端面刀直径为80，。但已知铣刀铣削深度为38，故应根据铣削深度，。由于采用标准的镶齿圆柱铣刀，故齿数为6（表3.9）5.1.2 选择切削用1 选择每齿的进给量 根据XA6132型铣床说明书，其功率为7.5，中等刚度。根据表3.3，选择 2 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7， 铣刀刀齿后刀面最大的磨损量为0.6，刀具寿命。3 选择实际切削速度根据XA6132型铣床说明书选择，。因此实际的切削速度和每转进给量为=9.42 (5-1) =0.27 (5-2)4 由于铣削量比较小，功率满足要求 ，所以不进行验算。最后选择，。9.42，。5.1.3 计算基本的工时 式中，L= ，l=38,根据表3.25，入切量及超切量，则L=38+20=58，故=0.97min (5-3)5.2 工序10切削用量及基本时间的确定5.2.1 切削用量本工序为粗车。已知加工材料为40Cr，=700MPa，锻件，机床为C620-1型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。1 确定粗车的切削用量 所选用的刀具是硬质合金可转位车刀，根据切削用量简明手册第一部分表，由于C620-1机床的中心高度是200mm（表），故选用刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表，选择车刀的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=，刀尖圆角半径=0.8。(1) 确定切削深度 由于单边余量为0.5，可在一次走刀完成 =0.5(2) 确定进给量f 根据表，在粗车时，刀杆尺寸为16mm25mm，3mm、工件直径为4060时，=0.40.7确定的进给量要满足机床进给机构的强度的要求，故需要进行校核：根据表，C620-1机床机构的允许的进给力=3530。根据表，当40Cr的=680810Map，2mm，0.53，切削速度=65（假设），进给力=905N。 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选择的=0.4，可用。(3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表，车刀后刀面的最大的磨损量取1mm，可转位车刀耐用度T=30min。(4) 确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可以查表。现在用查表的方法确定切削速度。根据表，当用YT15硬质合金车刀加工=600700MPa的钢材，切削速度。切削速度的修正系数为故： (5-4)按机床切削速度（表4.2-8），选择 则实际的切削速度。检验机床功率由表，当， 故实际的切削的功率为： (5-5)由切削手册表1.30中机床说明书可知，C620-1主电动机功率为7.8KW，机床功率足够，可以正常加工。2确定粗车的刀具加工外圆表面和一样，加工皆可一次走刀完成，0.4，13 确定粗车的切削用量确定粗车的刀具加工外圆表面和一样(1)确定切削深度 由于单边余量为0.5，可在一次走刀完成 =3.5mm分2次走刀，每次走刀为1.75。(2)确定进给量f 根据表，在粗车时，刀杆尺寸为1625，3、工件直径为4060时，=0.40.7由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选择的=0.4，可用。(3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表，车刀后刀面的最大的磨损量取1mm，可转位车刀耐用度T=30min。(4)确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可以查表。现在用查表的方法确定切削速度。当用YT15硬质合金车刀加工=600700MPa，的钢材，切削速度。切削速度的修正系数为故： (5-6)按机床切削速度（表4.2-8），选择 则实际的切削速度。(5)检验机床功率当，故实际的切削的功率为： (5-7)由切削手册表1.30中机床说明书可知，C620-1主电动机功率为7.8KW，机床功率足够，可以正常加工。确定粗车外圆、和台阶面的切削用量才用车外圆的刀具加工这些外圆表面和台阶面，车的=3。分2次走刀，每次走刀为1.5，车台阶面采用横向进给，采用2次走刀，每次走刀为1.75，车台阶面采用横向进给， 采用2次走刀，每次走刀为1。车外圆的，车台阶面，车外圆台阶面。5.2.2 基本时间1 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： (5-8) 式中 则 2 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 3 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间：式中 则 4 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： (5-9)式中 则 5 确定的台阶面基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 6 确定的台阶面基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 5.3工序30切削用量及基本时间的确定5.3.1 切削用量本工序为半精加工（车轴的外表面）。已知条件与粗加工工序一样。1 确定半精车的切削用量 (1) 确定切削深度 由于单边余量为0.5，可在一次走刀完成=0.3mm (5-10)(2)确定进给量f 根据表，在粗车时，刀杆尺寸为16mm25mm，3mm、工件直径为4060时，=0.40.7选择进给量为由于半精加工切削力教小，故不需要校核机床进给强度(3) 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表，车刀后刀面的最大的磨损量取0.4mm，可转位车刀耐用度T=30min。(4)确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可以查表。现在用查表的方法确定切削速度。根据表，当用YT15硬质合金车刀加工=630700MPa，的钢材，切削速度。切削速度的修正系数为 故： (5-11)按机床切削速度（表4.2-8），选择 则实际的切削速度。半精加工，机械功率可以不进行校核。最后决定的切削用量为： 2 确定半精车及的台阶面的切削用量，车外圆的，外圆的，的台阶面的。车外圆及的 。5.3.2 基本时间1 确定的基本时间：2 确定的基本时间：3 确定半精车外圆的基本时间：4 确定半精车台阶面的基本时间：5.4 工序40铣削用量及基本时间的确定5.4.1 选择刀具 本工序为铣削花键，选用花键铣刀。5.4.2 选择切削用量1 选择每齿的进给量 根据XA6132型铣床说明书，其功率为7.5，中等刚度。根据表3.3，选择 2 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7， 铣刀刀齿后刀面最大的磨损量为0.6，刀具寿命。3 选择实际切削速度根据XA6132型铣床说明书选择，。因此实际的切削速度和每转进给量为=9.42=0.274 由于铣削量比较小，功率满足要求 ，所以不进行验算。最后选择，。9.42，。5.5 工序50钻削用量及基本时间的确定本工序为钻孔，刀具选用锥柄麻花钻头，直径为，钻6个通孔，使用切削液。1 钻削六个14的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择d=13.8mm的H12级高速钢麻花钻，GB1438-85。机床选择立式钻床Z535。（2）选择切削用量进给量f根据切削用量简明手册表2.7，取f=0.310.37mm/r, 查阅机械制造工艺设计简明手册表4.216，所以，取 f= 0.36mm/r根据切削用量简明手册表2.19 ,可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.47mm/r，d117.5mm时，轴向力F=6090N。轴向力的修正系数均为1.0，故F=6090N。根据立式钻床Z535说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力F=15696N, 由于FF， 故 f=0.36mm/r可用。切削速度v根据切削用量简明手册表215，根据f=0.36mm/r和铸铁硬度为200217HBS,取v=12m/min。n=276r/min根据立式钻床Z535说明书，可以考虑选择选取：n=275r/min，降低转速，使刀具寿命上升，所以，v=11.9m/min决定钻头磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表2.12，当d=13.8时，钻头后刀面最大磨损量为0.8，故刀具寿命T=15min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，当f=0.41/r，d16。查得M=25.5N.m，根据立式钻床Z535说明书，当n=300r/min，M=72.6N.m，故M M，根据切削用量简明手册表2.23，P=1.0kw, 根据立式钻床Z535说明书， P=4.5kw，故P P。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即f=0.34/r，n=300r/min，v=13m/min。计算基本工时t=，式中，L=l+y+，l=14mm，查切削用量简明手册表2.29，y+=7，所以，L= 10+5 = 15。t= 0.15min。 (5-12)因有六个孔，所以 t=60.15= 0.9min。2铰14H10孔（1） 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择d=14mm的H10级高速钢锥柄机用铰刀，GB1133-84。机床选择立式钻床Z535。（2） 选择切削用量 进给量f查阅切削用量简明手册表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f=0.651.35/r，所以，取f=0.72/r切削速度v根据切削用量简明手册表2.24，取v=7m/min。n=159r/min根据立式钻床Z535机床说明书选取：n=195r/min，所以，v=8.57m/min决定铰刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表2.12，当d=14时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具寿命T=60min。因此，所选择的切削用量：f=0.72/r，n=195r/min，v=8.57m/min。计算基本工时t=，式中，L=l+y+，l=10，查切削用量简明手册表2.29，y+=7，所以，L=10+7=178。t=0.12min。因有六个孔，所以 t=60.12=0.72min5.6 工序60钻削与垂直轴线的的孔 1 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择d=10mm的H12级高速钢麻花钻，GB1438-85。机床选择立式钻床Z535。2 选择切削用量 进给量f根据切削用量简明手册表2.7，取f=0.220.28/r, 查阅机械制造工艺设计简明手册表4.216，所以，取 f= 0.25/r根据切削用量简明手册表2.19 ,可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.28mm/r，d12mm时，轴向力F=3000N。轴向力的修正系数均为1.0，故F=3000N。根据立式钻床Z535说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力F=15696N, 由于FF， 故 f=0.25/r可用。 切削速度v根据切削用量简明手册表215，根据f=0.25/r和铸铁硬度为200217HBS,取v=25m/min。n=796r/min根据立式钻床Z535说明书，可以考虑选择选取：n=750r/min，降低转速，使刀具寿命上升，所以，v=23.55m/min 决定钻头磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表2.12，当d=10时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具寿命T=35min。 检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，当f0.33/r，d11.1。查得M=20.49N.m，根据立式钻床Z535说明书，当n=750r/min，M=30N.m，故M M，根据切削用量简明手册表2.23，P=1.0kw, 根据立式钻床Z535说明书， P=4.5kw，故P P。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即f=0.25/r，n=750r/min，v=23.55m/min。 计算基本工时t=，式中，L=l+y+，l=14，查切削用量简明手册表2.29，y+=7，所以，L= 10+5 = 15。t= 0.08min。5.7 工序70攻螺纹M6公制螺纹M6切削用量为：所以 按机床选取，则。机动加工时 =0.265.8 工序110磨削外圆表面及左端面9，105.8.1 确定磨削的磨削用量1 选择砂轮 见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为其含义是：砂轮磨料为白刚玉，粒度为16，硬度为中软级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为。2 切削用量的选择。砂轮转速，（双行程）。轴向进给量 工件速度径向进给量3 切削工时 (5-13)式中 L 加工长度40.5 单边加工余量，0.5 系数，1.55 工作台移动速度 工作台往返一次砂轮轴向进给量 工作台往返一次砂轮径向进给量10 =0.008375.8.2 确定磨削的磨削用量 已知条件与上面一样，现在来计算切削工时 = =0.008375.8.3 确定磨削的磨削用量已知条件与上面一样，现在来计算切削工时 =0.003726 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具和老师商量后决定，设计2套专用夹具，第一套用来车削外圆的顶尖夹具，第二套用来钻孔的专用夹具，车削刀具为硬质合金车刀，钻孔为高速钢麻花钻，它们分别对工件进行加工。我们先设计车削夹具，后在设计钻孔夹具11。6.1 车削顶尖夹具的设计6.1.1 问题的提出夹具的种类很多，有通用夹具，专用夹具和组合夹具等，本夹具是用来车削粗车和半精车半轴的外圆和台阶面的，由于本零件比较特殊，为了使定位误差为零 ，我们设计基准为半轴左右两边的的顶尖位置，作为主要的基准。在刀具方面我们选用硬质合金车刀刀具加工。6.1.2 确定定位方案，设计定位元件工件上的加工为车削轴的外圆，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响，所以根据半轴本身的加工特点来选择定位的方式。由于半轴的长度相对较长，而直径较小，所以给车削加工的夹具设计带来一定的困难，而且不加工表面的粗糙度又较大，所以选择在不加工表面夹紧定位加工时不能够满足要求的，所以我们选择用两边的顶尖夹紧，来实现定位加工。6.1.3夹紧力计算：计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在车削加工过程中切削力为圆周切削分力，因此，在计算夹紧力时可以不计算径向切削分力和轴向切削分力。为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力。即：，即：，其中，查机床夹具设计手册表1-2-1得：；1.15；，所以=2.691。查机床夹具设计手册表1-2-7得：，表1-2-8得，其中，查机床夹具设计手册表1-2-1得：；，所以=1.9。所以因此，实际所需要的夹紧力为。由于两端是顶尖装夹，左顶尖直接装夹在机床尾座上，有顶尖装夹在机床主轴上，所以加紧力是满足要求的。 6.2 绘制夹具总体图当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构，就形成了夹具体。并按要求标注夹具有关的尺寸、公差和技术要求。6.3 钻孔专用夹具的设计6.3.1 问题的提出本夹具是用来加工半轴右边圆盘上面6个的孔，由于我们选择在立式钻床上加工，所以选择的定位基准是圆盘上面的台阶面，设计夹具时，我们要满足一些基本要求：应有足够的强度和刚度，结构简单具有良好的工艺性，尺寸稳定和便于排屑等。为了提高生产效率，我们选用高速钢麻花钻刀具加工。6.3.2 确定定位方案，设计定位元件工件上的加工孔为通孔，沿孔轴线方向的自由度可不予以限制，但是为增强加工时工件的刚性，必定限制孔轴线方向的自由度，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。由于工件在钻14mm孔时，采用圆盘上面的台阶面定位，这样，既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位元件：用钻磨板与台阶面直接接触，在用两边的螺栓夹紧，可以限制工件的6个不定度，达到完全定位。工件下面直接放在座子上面起辅助支承，不起定位作用。6.3.3 夹紧力计算：计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中切削力分解为切削扭矩和轴向切削力，因轴向切削力的作用方向与夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削力。为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力。即：，其中，查机床夹具设计手册表1-2-1得：；1.15；，所以=2.691。查机床夹具设计手册表1-2-7得：，表1-2-8得，钻头的直径为d=9.8mm，所以，。因此，实际所需要的夹紧力为。夹紧机构采用螺旋夹紧机构，机构的传动效率为，单个螺旋夹紧产生的夹紧力为： (6-1) 查机床夹具设计手册表1-2-20，得=18.67mm，表1-2-21，得=11.0255mm，表1-2-22，得。=2222.34N。则作用在活动压块上的夹紧力为：夹紧机构受力如图6-1所示。所以: (6-2) = 53088图6-1夹紧机构受力示意图因 ，所以该螺旋机构能满足钻削加工要求。6.4 绘制夹具总体图当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构，就形成了夹具体。并按要求标注夹具有关的尺寸、公差和技术要求12-14。7 位置量规设计设计下图所示的位置量规。（一）结构分析1 分析(1)零件有一处位置公差要求 1)基准F2)基准G(2)被测要素均为中心要素,且遵守相关原则。2 结构设计工作部位本例按同时检验设计。位置量规设计成主体量规和辅助(活动)量规。 技 术 要 求 材料 倒棱0.5去毛刺 40图7-1 工件(1) 主体结构见图7-2（有关工作部位尺寸由计算决定）。(2)量规（活动）辅助量规结构见图将在图纸上面绘制。（二）工作部位尺寸计算1 量规公差 根据，分别由表4-3和表4-4序号查得 2 按公式计算位置量规工作部分尺寸 （由工作者确定，现若取为14） (7-1) 图7-2 主体结构图8夹具设计在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。按夹具的应用范围分类有：通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具；按夹具上的动力源分类有：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、切削力及离心力夹具。 8.1 夹具设计的基础理论一个好的机床夹具，首先要保证能加工出合格的产品。为此，所设计的夹具首先应满足以下两项要求：(1)在未受外力作用时，加工件对刀具和机床应保持正确的位置，即加工件应有正确的定位。(2)在加工过程中，作用于加工件上的各种外力，不应当破坏加工件原有的正确定位即对加工件应有正确的夹紧。8.2 定位原理在机械加工中，我们要求加工出来的表面对加工件的其它表面保持规定的位置尺寸。因为加工表面是由切削刀具和机床的综合运动所造成，所以在加工时，必须使加工件上的规定表面(线、点)对刀具和机床保持正确的位置才能加工出合格的产品。1 定位原理把加工件上的规定表面(线、点)与夹具上的规定表面(线、点)相互靠住的这一措施，叫做夹工件在夹具中的定位。该加工件上的这种规定表面(线、点)称为定位基准。2 定位基本原理在夹具设计中的应用自由物体定位的基本原理：自由的物体，它对三个互相垂直的坐标面来说，有六种活动的可能性，其中三种是移动，三种是转动，习惯上，我们把这种活动的可能性称为自由度。当物体的六个自由度被完全限制后，该物体在空间的位置也就完全确定了，所以定位就是限制自由度；在夹具中限制加工件的自由度在夹具中，使加工件的规定表面与定位元件接触，就能限制自由度。