半轴机械加工工艺及工装设计(含CAD图纸).pdf

1 目 录目 录 摘要摘要 1 英文摘要英文摘要 1 1 引言引言 2 2 零件分析零件分析 2 2 1 零件的生产纲领及生产类型 2 2 2 零件的作用 2 2 3 零件的工艺分析 2 3 工艺规程制造的形式工艺规程制造的形式 3 3 1 确定毛坯制造形式 3 3 2 定位基准的选择 3 3 2 1 粗基准的选择 3 3 2 2 精基准的选择 3 3 3 零件表面加工方法的选择 3 3 4 制订工艺路线 4 3 5 机械加工余量及毛坯尺寸的确定 4 4 选择加工设备选择加工设备 8 4 1 选择机床 8 4 2 选择夹具 8 4 3 选择刀具 8 4 4 选用量具 8 5 确定切削用量和基本时间确定切削用量和基本时间 9 5 1 工序 00 铣削用量及基本时间的确定 9 5 2 工序 10 切削用量及基本时间的确定 10 5 3 工序 30 切削用量及基本时间的确定 15 2 5 4 工序 40 铣削用量及基本时间的确定 17 5 5 工序 50 削用量及基本时间的确定 18 5 6 工序 60 钻削与垂直轴线的的孔 20 5 7 工序70 攻螺纹M6 22 5 8 工序 110 磨削外圆表面及左端面 22 6 夹具设计夹具设计 23 6 1 车削顶尖夹具的设计 23 6 2 绘制夹具总体图 24 6 3 钻孔专用夹具的设计 25 6 4 绘制夹具总体图 26 7 位置量规设计 26 一 一 夹具设计夹具设计 28 一 夹具设计的基础理论 28 二 定位原理 29 三 夹紧原理 29 四 简述计算机设计专用夹具 30 五 夹具设计技术的发展趋势 31 小结小结 32 参考文献参考文献 33 致谢致谢 33 附录 CAD 附录 CAD 全套装配零件图 全套装配零件图 机械加工工序卡片 机械加工工序卡片 另附外文翻 另附外文翻 译 如需联系作者 译 如需联系作者 QQ 401339828QQ 401339828 3 半轴机械加工工艺及工装设计 半轴机械加工工艺及工装设计 摘要摘要 半轴是汽车的轴类中承受扭矩最大的零件 它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 在进行半轴的工艺和工装设计时 首先对半轴的工 艺性进行了详细的分析 设计出了加工的工艺过程 根据加工要求设计专用夹具 设计 一付是用来车削半轴的外圆 一付是用来钻削半轴圆盘上均匀分布的小孔 在设计中注意的夹具的经济性和使用性 尽量降低加工时的成本 减少工人的劳 动强度 除此还进行了组合量具的设计 用来检查 6 个均匀分布的小孔的位置度 公差 关键词关键词 工艺工装设计 夹具设计 组合量具设计 Abstract The half stalk is in automotive stalk the acceptance twist the biggest spare parts of sqire it is bad soon machine and drive the round of delivers to twist the of solid stalk it inside carry generally pass to spend the key and half stalk wheel gears to connect carry outside with a conjunction that spare parts is in the machine equipments have to spread to move sex at carry on the half stalk of craft and work equip to account the half axial craft carried on the detailed analysis first designing processed craft process according to process to request to design the appropriation tongs design a pay is to use to come to car to pare the outside circle of the half stalk on pay is use to drill to pare a dish of the half stalk up even distribute of eyelet in the design the economy of the advertent tongs and usage as far as possible lower to process of cost reduce the worker of labor strength in addition to this still carried on the design that the combination quantity have use to check 6 even distribute of a business trip of position of the eyelet Key Words The craft work packs the design The tongs design Combine the quantity has the design 4 1 引言引言 通过对设计零件的分析可知 对该零件进行工艺工装设计 由于半轴加工比 较的特殊 我们为了满足加工要求和经济性及减少工人的劳动强度 我们初步决 定设计两套夹具和一套组合量具 2 零件的分析零件的分析 2 1 零件的生产纲领及生产类型零件的生产纲领及生产类型 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 mm 38 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 mm 5 39 mm 45 和 mm 52 的外圆表面和 mm 112 和 mm 5 96 的两个台阶 面 2 以半轴右边圆盘上 mm 5 96 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 mm 14 的孔 和一个 M6 的螺孔以及 一个 mm 10 的孔 这两组加工表面之间有着一定的位置要求 主要有 5 6 个 mm 14 孔与表面 F 和 G 的位置度公差为 mm 2 0 mm 38 的外圆表面的跳动公差相对基准 A 为 1 0mm 半轴圆盘的跳动公差相对基准 A 为 0 8mm 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 3 3 工艺规程制造的形式 工艺规程制造的形式 3 1 3 1 确定毛坯制造的形式确定毛坯制造的形式 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 3 2 基准的选择基准的选择 粗基准的选择 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 mm 38 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 精基准的选择 在这主要考虑基准重合问题 也要考虑经济性等 3 3 零件表面加工方法的选择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 5 39 52 45 的外圆表面 该外圆表面的粗糙度为 a R 6 3 采用粗车 磨削 半精车 进行加工 花键加工 花键的最大的直径为 38 100 采用铣花键加工 圆盘 5 96 的台阶面因为它的粗糙度为 a R 3 2 所以选择粗车 半精车 112 的台阶面由于粗糙度要求不是很高 所以就只进行粗车 6 孔 6 14 表面粗糙度为 a R 3 2 故采用钻 铰孔加工 M6 1 0 6H 先进行钻孔 然后绞孔 即可以满足要求 错误 错误 未找到引用源 未找到引用源 键槽加工 由于表面粗糙度为 a R 12 5 所以采用铣 键槽 3 4 制订工艺路线制订工艺路线 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 54mm 52mm 45mm以及 39 5mm的外圆面 在粗车 96 5mm和 112mm的台阶面 工序 20 调直处理 工序 30 以半轴两边的顶尖定位 半精车 52mm 45mm以及 39 5mm的 外圆表面 及 96 5mm台阶面 工序 40 铣花键加工 工序 50 以盘的顶部的台阶定位 钻绞 6 个 14 mm的孔 工序 60 以半轴圆盘的台阶面定位 加工与垂直轴线 30 的 mm 10 的孔 工序 70 攻螺纹 M6 工序 80 车削 39 5mm的左端斜度为 8 的圆柱表面 车削 45 这段距左边 位置的沟槽 和 45mm最右边的沟槽加工 50mm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 5mm 45mm和 52mm外圆面 工序 120 钳工去毛刺 工序 130 终检 7 3 5 机械加工余量及毛坯尺寸的确定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 错误错误 未找到引用源 未找到引用源 左端面的机械加工 表 3 1 工序尺寸表 工序间 工序间 工序 名称 工序间 余量 mm 公差等级 m 表面粗糙度 m 工序间 尺寸 mm 尺寸公差 mm 表面粗糙度 m 磨削 0 4 IT7 6 1 a R 200 046 0 0 200 6 1 a R 粗铣 1 6 IT8 3 6 a R 200 4 072 0 0 4 200 3 6 a R 毛坯面 IT16 202 9 2 0 202 mm 54 的机械加工 表 3 2 工序尺寸表 工序间 工序间 工序 名称 工序间 余量 mm 公差等级 表面粗糙度 m 工序间 尺寸 mm 尺寸公差 mm 表面粗糙度 m 粗车 1 IT12 5 12 a R 54 30 0 0 54 5 12 a R 毛坯面 IT16 55 55 9 1 0 05 0 05 0 52 mm的机械加工 粗车 0 3 0 4 53 mm 2Z 1 6mm 半精车 0 04 0 4 52 mm 2Z 1 0mm 磨削 05 0 52 mm 2Z 0 4mm 具体工序尺寸见表 3 3 018 0 002 0 45 mm的机械加工 粗车 55 mm 2Z 8 6mm 半精车 0 039 0 4 45 mm 2Z 1 0mm 磨削 0 025 0 45 mm 2Z 0 4mm 具体工序尺寸见表 3 4 8 表 3 3 工序尺寸表 工序间 工序间 工序 名称 工序间 余量 mm 公差等 级 表面粗糙 度 工序间 尺寸 mm 尺寸公差 mm 表面粗糙 度 磨削 0 4 IT7 8 0 a R 52 0 030 0 52 8 0 a R 半精 车 0 6 IT8 3 6 a R 52 4 0 046 0 4 52 3 6 a R 粗车 1 IT12 5 12 a R 53 0 3 0 53 5 12 a R 毛坯面 IT16 55 0 9 1 54 表 3 4 工序尺寸表 工序间 工序间 工序 名称 工序间 余量 mm 公差等 级 表面粗糙 度 工序间 尺寸 mm 尺寸公差 mm 表面粗糙 度 磨削 0 4 IT7 8 0 a R 45 0 025 0 45 8 0 a R 半精 车 1 0 IT8 3 6 a R 45 4 0 039 0 4 45 3 6 a R 粗车 6 9 IT12 5 12 a R 46 4 0 25 0 5 46 5 12 a R 毛坯面 IT16 53 4 0 3 1 53 05 0 5 39 mm的机械加工 粗车 0 25 0 5 46 mm 2Z 8 6mm 半精车 0 039 0 4 45 mm 2Z 1 0mm 磨削 0 025 0 45 mm 2Z 0 4mm 具体工序尺寸见表 3 5 错误错误 未找到引用源 未找到引用源 钻削 六个 14 05 0 0 mm孔 毛坯为实心 而孔的精度要求界于 IT8 IT9 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 14 033 0 0 mm 2Z 0 15mm 具体工序尺寸见表 3 6 表 3 5 工序尺寸表 9 工序间 工序间 工序 名称 工序间 余量 mm 公差等级 表面粗糙度 m 工序间 尺寸 mm 尺寸公差 mm 表面粗糙度 m 磨削 0 4 IT7 8 0 a R 39 0 025 0 39 8 0 a R 半精车 1 0 IT8 3 6 a R 39 4 0 039 0 4 39 3 6 a R 粗车 6 1 IT12 5 12 a R 40 4 0 25 0 4 40 5 12 a R 毛坯面 IT16 46 5 0 3 1 5 46 表 3 6 工序尺寸表 工序间 工序间 工序 名称 工序间 余量 mm 公差等级 表面粗糙度 m 工序间 尺寸 mm 尺寸公差 mm 表面粗糙度 m 铰孔 0 2 IT10 3 6 a R 14 07 0 0 14 3 6 a R 钻孔 13 8 IT12 5 12 a R 13 8 18 0 0 8 13 5 12 a R 车削 112 mm台阶 具体工序尺寸见表 3 7 表 3 7 工序尺寸表 工序间 工序间 工序 名称 工序间 余量 mm 公差等级 表面粗糙度 m 工序间 尺寸 mm 尺寸公差 mm 表面粗糙度 m 粗车 56 IT12 5 12 a R 112 35 0 0 112 5 12 a R 毛坯 IT16 166 5 2 0 166 车削 96 5 015 0 044 0 mm台阶面 具体工序尺寸见表 3 8 钻削 10mm孔 毛坯为实心 而孔的精度要求界于 IT2 IT3 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 10 工序间 工序间 工序 名称 工序间 余量 mm 公差等级 m 表面粗糙度 m 工序间 尺寸 mm 尺寸公差 mm 表面粗糙度 m 半精车 0 6 IT8 2 3 a R 52 4 039 0 0 96 2 3 a R 粗车 69 IT12 5 12 a R 53 25 0 0 97 5 12 a R 毛坯面 IT16 55 5 2 0 166 4 选择加工设备选择加工设备 4 1 选择机床选择机床 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 工序 10 工序 30 是粗车和半精车外圆 在这几个个工序中 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 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 工序 50 以盘的顶部的台阶定位 钻绞 6 个 14 mm的孔 由于半轴的 长度较长 所以采用多轴立式钻床 工序 100 工序 110 磨削 39 5mm 45mm和 52mm外圆表面 由 于磨削的都是外圆表面 粗糙度为 a R 0 8 所以选用 M1331 外圆磨床 4 2 选择夹具选择夹具 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 选择刀具选择刀具 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 钻 14 的 6 个小孔 可以选择麻花钻加工 11 4 4 选用量具选用量具 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 选择是 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 5mm 45mm和 52mm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 009mm 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 100 125 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 工序工序 0000 铣削用量及基本时间的确定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 p a 4mm 端面刀直径为 80mm mm a e 60 但 已知铣刀铣削深度为 p a 38mm 故应根据铣削深度 mm a p 40 mm d 80 0 由于采用标准的镶齿圆柱铣刀 故齿数为 6 表 3 9 5 1 2 选择切削用量 选择每齿的进给量 z f 根据 XA6132 型铣床说明书 其功率为 7 5kW 中等刚度 根据表 3 3 选择 z mm f z 20 0 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 6mm 刀具寿命 min 180 T 选择实际切削速度 12 根据 XA6132 型铣床说明书选择 min 5 37 r n c min 60 mm v fc 因此实际的切削速度和每转进给量为 1000 5 37 80 14 3 1000 0 c c n d v 9 42 min m 6 5 37 60 z n v f c fc nc 0 27 z mm 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 min 5 37 r n c min 60 mm v fc c v 9 42 min m r mm f z 27 0 5 1 3 计算基本的工时 f m v L t 式中 L y l l 38 根据表 3 25 入切量及超切量 mm y 20 则 L 38 20 58mm 故 60 58 m t 0 97min 5 2 工序工序 1010 切削用量及基本时间的确定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 b 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 5 2 1 1 确定粗车 0 25 0 54 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 1 1 由于 C620 1 机床的中心高度 是 200mm 表 3 1 故选用刀杆尺寸 B H 16mm 25mm 刀片厚度为 4 5mm 根 据表 3 1 选择车刀的几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面 前角 12 后角 6 主偏角 90 副偏角 k 10 刃倾角 s 0 刀尖圆角半径 0 8mm 确定切削深度 p a 由于单边余量为 0 5 可在一次走刀完成 13 p a 2 54 55 0 5mm 确定进给量 f 根据表 4 1 在粗车时 刀杆尺寸为 16mm 25mm p a 3mm 工件直径为 40 60 时 f 0 4 0 7 r mm 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 30 1 C620 1 机床机构的允许的进给力 max F 3530 根据表 21 1 当 40Cr 的 b 680 810Map p a 2mm f 0 53 r mm 切削速 度v 65 min m 假设 进给力 f F 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 f 0 4 r mm 可用 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 9 1 车刀后刀面的最大的磨损量 取 1mm 可转位车刀耐用度 T 30min 确定切削速度v 切削速度v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 10 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工 b 600 700MPa 的钢材 54 0 3 f a mm p 切削速度 min 123 mm v 切削速度的修正系数为 0 1 81 0 15 1 65 0 8 0 kv Mv k Tv tv sv k k k k k k rv 故 min 5 59 15 1 81 0 65 0 8 0 138 m v min 6 344 55 14 3 5 59 1000 1000 r D v n 按 1 620 C 机床切削速度 表 4 2 8 选择 min 380 r n 则实际的切削速度 min 8 66 m v 14 错误错误 未找到引用源 未找到引用源 检验机床功率 由 表 1 24 当 mm a HBS MPa p b 6 0 277 166 970 580 KW p mm m v c c 0 2 70 故实际的切削的功率为 23 1 10 6 8 66 1104 10 6 1104 89 0 94 0 8 66 4 0 5 0 2795 4 4 15 0 75 0 KW v F P N F c C C C 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 5 1 1 2 确定粗车 05 0 52 的刀具加工外圆表面和 0 25 0 54 一样 加工皆可 一次走刀完成 f 0 4 r mm p a 1mm 5 1 1 3 确定粗车 0 25 0 46 的切削用量 确定粗车 0 25 0 46 的刀具加工外圆表面和 0 25 0 54 一样 确定切削深度 p a 由于单边余量为 0 5 可在一次走刀完成 p a 2 4 46 4 53 3 5mm 分 2 次走刀 每次走刀为 1 75mm 确定进给量 f 根据表 4 1 在粗车时 刀杆尺寸为 16mm 25mm p a 3mm 工件直径为 40 60 时 f 0 4 0 7 r mm 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 f 0 4 r mm 可用 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 9 1 车刀后刀面的最大的磨损量 取 1mm 可转位车刀耐用度 T 30min 确定切削速度v 切削速度v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 10 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工 b 600 700MPa 的钢材 15 54 0 3 f a mm p 切削速度 min 123 mm v 切削速度的修正系数为 0 1 81 0 15 1 65 0 8 0 kv Mv k Tv tv sv k k k k k k rv 故 min 5 59 15 1 81 0 65 0 8 0 138 m v min 351 54 14 3 5 59 1000 1000 r D v n 按 1 620 C 机床切削速度 表 4 2 8 选择 min 380 r n 则实际的切削速度 min 8 66 m v 检验机床功率 当 mm a HBS MPa p b 6 0 277 166 970 580 KW p mm m v c c 0 2 70 故实际的切削的功率为 23 1 10 6 8 66 1104 10 6 1104 89 0 94 0 8 66 4 0 5 0 2795 4 4 15 0 75 0 KW v F P N F c C C C 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 5 39 5 96 和 112 台阶面的切削用量 才用车外圆 54 的刀具加工这些外圆表面和台阶面 车 5 39 的 2 4 40 4 46 p a 3mm 分 2 次 走刀 每次走刀为 1 5mm 车 5 96 台阶面采用横向进给 5 3 p a mm 采用 2 次走刀 每次走刀为 1 75mm 车 112 台阶面采用横向进给 2mm a p 采 用 2 次走到 每次走刀为 1mm 车外圆 5 39 mm的 r mm f 4 0 车 mm 5 96 台阶面 r mm f 52 0 车外圆 mm 112 台阶面 r mm f 52 0 5 2 2 基本时间 5 2 2 1 确定 54 mm的基本时间 根据表 6 2 1 车外圆的基本时间 16 fn l l l l i fn L T J 3 2 1 1 式中 3 2 99 1 tgk a l mm l p 0 0 2 90 3 2 1 l l mm l k 4 0 f s r n 4 6 1 i 则 s s T J 4 39 4 6 4 0 2 99 1 5 2 2 2 确定 4 53 mm的基本时间 根据表 6 2 1 车外圆的基本时间 fn l l l l i fn L T J 3 2 1 1 式中 3 2 5 97 1 tgk a l mm l p 0 0 2 90 3 2 1 l l mm l k 4 0 f s r n 4 6 1 i 则 s s T J 9 38 4 6 4 0 2 4 97 1 5 2 2 3 确定 5 46 mm的基本时间 根据表 6 2 1 车外圆的基本时间 fn l l l l i fn L T J 3 2 1 1 式中 3 2 81 1 tgk a l mm l p 0 0 2 90 3 2 1 l l mm l k 4 0 f s r n 4 6 1 i 则 s s T J 4 32 4 6 4 0 2 81 1 5 2 2 4 确定 4 40 mm的基本时间 根据表 6 2 1 车外圆的基本时间 fn l l l l i fn L T J 3 2 1 1 17 式中 3 2 35 1 tgk a l mm l p 0 0 2 90 3 2 1 l l mm l k 4 0 f s r n 4 6 1 i 则 s s T J 4 14 4 6 4 0 2 32 1 5 2 2 5 确定 5 98 mm的台阶面基本时间 根据表 6 2 1 车外圆的基本 时间 i fn L T J 1 3 2 1 2 1 2 l l l d d L 式中 mm d 166 mm d 5 98 1 0 4 0 3 2 1 l mm l l r mm f 52 0 s r n 4 6 1 i 则 s s T J 7 22 4 6 52 0 4 5 71 5 5 2 2 6 确定 112 mm的台阶面基本时间 根据表 6 2 1 车外圆的基本 时间 i fn L T J 1 3 2 1 2 1 2 l l l d d L 式中 mm d 166 mm d 112 1 0 4 0 3 2 1 l mm l l r mm f 52 0 s r n 4 6 1 i 则 s s T J 5 10 4 6 52 0 4 31 5 5 3 工序工序 3030 切削用量及基本时间的确定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 5 3 1 1 确定半精车 0 04 0 52 mm的切削用量 确定切削深度 p a 由于单边余量为 0 5 可在一次走刀完成 18 p a 2 4 52 53 0 3mm 确定进给量 f 根据表 4 1 在粗车时 刀杆尺寸为 16mm 25mm p a 3mm 工件直径为 40 60 时 f 0 4 0 7 r mm 选择进给量为 r mm f 3 0 由于半精加工切削力教小 故不需要校核机床进给强度 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 9 1 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 确定切削速度v 切削速度v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 10 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工 b 630 700MPa 的钢材 38 0 4 1 f a mm p 切削速度 min 156 mm v 切削速度的修正系数为 0 1 81 0 15 1 65 0 8 0 kv Mv k Tv tv sv k k k k k k rv 故 min 3 145 15 1 81 0 156 m v min 872 53 14 3 3 145 1000 1000 r D v n 按 1 620 C 机床切削速度 表 4 2 8 选择 min 955 r n 则实际的切削速度 min 42 2 m v 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 6 0 p a r mm f 3 0 min 955 r n s m v 42 2 5 3 1 2 确定半精车 4 39 4 45 及 5 96 的台阶面的切削用量 车外圆 19 4 45 的 mm a p 5 0 2 5 45 5 46 4 39 外圆的 mm a p 5 0 2 4 39 4 40 5 96 的台阶面的 1 p a 车外圆 4 39 4 45 及 5 96 的 r mm f 3 0 5 3 2 基本时间 5 3 2 1 确定 mm 4 45 的基本时间 s T j 10 9 15 3 0 4 5 45 1 5 3 2 2 确定 mm 4 52 的基本时间 s T j 4 9 15 3 0 4 5 16 1 5 3 2 3 确定半精车外圆 mm 4 39 的基本时间 s T j 8 9 15 3 0 4 35 1 5 3 2 4 确定半精车台阶面的基本时间 5 4 4 2 5 96 5 97 2 3 2 1 1 l l l d d L s s T j 76 1 9 15 3 0 4 5 4 4 5 4 工序工序 4040 铣削用量及基本时间的确定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 选择每齿的进给量 z f 根据 XA6132 型铣床说明书 其功率为 7 5kW 中等刚度 根据表 3 3 选择 z mm f z 20 0 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 6mm 刀具寿命 min 180 T 选择实际切削速度 根据 XA6132 型铣床说明书选择 min 5 37 r n c min 60 mm v fc 因此实际的切削速度和每转进给量为 1000 5 37 80 14 3 1000 0 c c n d v 9 42 min m 20 6 5 37 60 z n v f c fc nc 0 27 z mm 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 min 5 37 r n c min 60 mm v fc c v 9 42 min m r mm f z 27 0 5 5 工序工序 5050 钻削用量及基本时间的确定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 8 13 d mm 钻 6 个通孔 使用切削液 1 钻削六个 14mm的孔 选择刀具和机床 查阅 机械制造工艺设计简明手册 选择 d 0 13 8mm 的 H12 级高速钢麻 花钻 GB1438 85 机床选择立式钻床 Z535 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 31 0 37mm r 查阅 机械制造工 艺设计简明手册 表 4 2 16 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 d 0 117 5mm 时 轴向力 F f 6090N 轴向力的修正系数均为 1 0 故 F 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 max 15696N 由于 F f F max 故 f 0 36mm r 可用 切削速度v c 根据 切削用量简明手册 表 2 15 根据 f 0 36mm r 和铸铁硬度为 200 217HBS 取v c 12m min n c 0 1000 d v 8 13 14 3 12 1000 276r min 根据立式钻床 Z535 说明书 可以考虑选择选取 n c 275r min 降低转速 使刀具寿命上升 所以 21 v c 1000 0 n d 1000 275 8 13 14 3 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 0 13 8mm时 钻头后刀面最大磨 损量为 0 8mm 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 41mm r d 0 16mm 查得 M c 25 5N m 根据立式钻床 Z535 说明书 当 n c 300r min M m 72 6N m 故 M c M m 根据 切削用量简明手册 表 2 23 P cc 1 0kw 根据立式钻床 Z535 说明书 P cM 4 5kw 故 P cc P cM 因此 所选择的切削用量是可以采用的 即 f 0 34mm r n c 300r min v c 13m min 计算基本工时 t m f n L 式中 L l y l 14mm 查 切削用量简明手册 表 2 29 y 7mm 所以 L 10 5 15mm t m f n L 34 0 300 15 0 15min 因有六个孔 所以 t m 6 0 15 0 9min 2 铰 14H10mm孔 选择刀具和机床 查阅 机械制造工艺设计简明手册 选择 d 0 14mm 的 H10 级高速钢锥柄 机用铰刀 GB1133 84 机床选择立式钻床 Z535 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 65 1 35mm r 所以 取 22 f 0 72mm r 切削速度v c 根据 切削用量简明手册 表 2 24 取v c 7m min n c 0 1000 d v c 14 14 3 7 1000 159r min 根据立式钻床 Z535 机床说明书选取 n c 195r min 所以 v c 1000 0 n d 1000 195 14 14 3 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 0 14mm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 72mm r n c 195r min v c 8 57m min 计算基本工时 t m f n L 式中 L l y l 10mm 查 切削用量简明手册 表 2 29 y 7mm 所以 L 10 7 17mm t m f n L 72 0 195 17 0 12min 因有六个孔 所以 t m 6 0 12 0 72min 5 6 工序工序 60 钻削与垂直轴线钻削与垂直轴线 30 的的 mm 10 的孔的孔 选择刀具和机床 查阅 机械制造工艺设计简明手册 选择 d 0 10mm 的 H12 级高速钢麻花 钻 GB1438 85 机床选择立式钻床 Z535 选择切削用量 进给量 f 23 根据 切削用量简明手册 表 2 7 取 f 0 22 0 28mm r 查阅 机械制造工 艺设计简明手册 表 4 2 16 所以 取 f 0 25mm 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 d 0 12mm 时 轴向力 F f 3000N 轴向力的修正系数均为 1 0 故 F 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 max 15696N 由于 F f F max 故 f 0 25mm r 可用 切削速度v c 根据 切削用量简明手册 表 2 15 根据 f 0 25 mm r 和铸铁硬度为 200 217HBS 取v c 25m min n c 0 1000 d v 10 14 3 25 1000 796r min 根据立式钻床 Z535 说明书 可以考虑选择选取 n c 750r min 降低转速 使刀具寿命上升 所以 v c 1000 0 n d 1000 750 10 14 3 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 0 10mm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 f 0 33mm r d 0 11 1mm 查得 M c 20 49N m 根据立式钻床 Z535 说明书 当 n c 750r min M m 30N m 故 M c M m 根据 切削用量简明手册 表 2 23 P cc 1 0kw 根据立式钻床 Z535 说明书 P cM 4 5kw 故 P cc P cM 因此 所选择的切削用量是可以采用的 即 f 0 25mm r n c 750r min v c 23 55m min 24 计算基本工时 t m f n L 式中 L l y l 14mm 查 切削用量简明手册 表 2 29 y 7mm 所以 L 10 5 15mm t m f n L 25 0 750 15 0 08min 5 7 工序工序 70 攻螺纹攻螺纹 M6 公制螺纹 M6 切削用量为 min 6 1 0 m s m v 所以 min 238 r n s 按机床选取 min 195 r n w 则 min 9 4 m v 机动加工时 nf l l l t m 2 2 1 1 1 195 2 5 1 5 1 10 0 26 min 5 85 8 工序工序 110110 磨削外圆表面及左端面磨削外圆表面及左端面 5 8 1 确定磨削 0 025 0 39 mm的磨削用量 5 8 1 1 选择砂轮 见 工艺手册 第三章中磨料选择各表 结果为 127 100 400 6 46 P KV WA 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 127 100 400 d B D 5 8 1 2 切削用量的选择 砂轮转速 min 1500 r n 沙 s m v 5 27 沙 双行程 轴向进给量 mm B f a 50 100 5 0 5 0 工件速度 min 10 m v w 径向进给量 双行程 015 0 r f 5 8 1 3 切削工时 r a b f vf K LZ t 1000 2 1 25 式中 L 加工长度 40 5mm b Z 单边加工余量 0 5mm K 系数 1 55 v 工作台移动速度 a f 工作台往返一次砂轮轴向进给量 r f 工作台往返一次砂轮径向进给量 015 0 20 10 1000 55 1 2 0 5 40 2 1 t 0 00837min 5 8 2 确定磨削 0 025 0 45 的磨削用量 已知条件与上面一样 现在来计算切削工时 r a b f vf K LZ t 1000 2 2 015 0 20 10 1000 55 1 2 0 5 40 2 0 00837min 5 8 3 确定磨削 0 025 0 52 的磨削用量 已知条件与上面一样 现在来计算切削工时 r a b f vf K LZ t 1000 2 3 015 0 20 10 1000 55 1 2 0 18 2 0 00372min 6 夹具设计夹具设计 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 6 1 车削顶尖夹具的设计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 26 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 K P W Z k 即 K W W k 其 中 6 5 4 3 2 1 0 K K K K K K K K 查 机床夹具设计手册