机床夹具工艺设计说明书正文.doc

中北大学课程设计说明书 1 目录目录 1 序言 2 1 1 课题背景及发展趋势 2 1 2 夹具的基本结构及夹具设计的内容 2 2 万向节滑动叉工艺规程设计 4 2 1 零件的分析 4 2 1 1 万向节滑动叉的用途 4 2 1 2 零件的工艺分析 4 2 2 工艺规程的设计 5 2 2 1 确定毛坯的制造形式 5 2 2 2 基面的选择 5 2 2 3 确定工艺路线 5 2 2 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8 2 2 5 确定切削用量及基本工时 11 3 专用夹具设计 26 3 1 夹具分析 26 3 2 夹具设计 27 3 2 1 定位基准的选择 27 3 2 2 切削力及夹紧力的计算 27 3 2 3 定位误差分析 28 3 2 4 夹具设计及操作的简明说明 29 4 结束语 30 参考文献 32 中北大学课程设计说明书 2 序言序言 机械加工工艺及夹具课程设计是对所学专业知识的一次巩固 是在进行社会实践之 前对所学各课程 尤其是 机械制造工艺学 课程的一次深入的综合性的总复习 也是 理论联系实际的训练 机床夹具已成为机械加工中的重要装备 机床夹具的设计和使用是促进生产发展的 重要工艺措施之一 随着我国机械工业生产的不断发展 机床夹具的改进和创造已成为广 大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务 1 11 1 课题背景及发展趋势课题背景及发展趋势 材料 结构 工艺是产品设计的物质技术基础 一方面 技术制约着设计 另一方 面 技术也推动着设计 从设计美学的观点看 技术不仅仅是物质基础还具有其本身的 功能 作用 只要善于应用材料的特性 予以相应的结构形式和适当的加工工艺 就 能够创造出实用 美观 经济的产品 即在产品中发挥技术潜在的 功能 技术是产品形态发展的先导 新材料 新工艺的出现 必然给产品带来新的结构 新的形态和新的造型风格 材料 加工工艺 结构 产品形象有机地联系在一起的 某 个环节的变革 便会引起整个机体的变化 工业的迅速发展 对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求 使多品种 对中 小批生产作为机械生产的主流 为了适应机械生产的这种发展趋势 必然对机床夹具提 出更高的要求 1 21 2 夹具的基本结构夹具的基本结构及夹具设计的内容及夹具设计的内容 按在夹具中的作用 地位结构特点 组成夹具的元件可以划分为以下几类 1 定位元件及定位装置 2 夹紧元件及定位装置 或者称夹紧机构 3 夹具体 4 对刀 引导元件及装置 包括刀具导向元件 对刀装置及靠模装置等 5 动力装置 6 分度 对定装置 中北大学课程设计说明书 3 7 其它的元件及装置 包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧 固螺钉 销钉 键和各种手柄等 每个夹具不一定所有的各类元件都具备 如手动夹具就没有动力装置 一般的车床夹 具不一定有刀具导向元件及分度装置 同样 按照加工等方面的要求 有些夹具上还需要 设有其它装置及机构 例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置 专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计 1 定位装置的设计 2 夹 紧装置的设计 3 对刀 引导装置的设计 4 夹具体的设计 5 其他元件及装 置的设计 中北大学课程设计说明书 4 2 2 万向节滑动叉工艺规程设计万向节滑动叉工艺规程设计 2 2 1 1 零件的分析零件的分析 2 1 12 1 1 万向节滑动叉的用途万向节滑动叉的用途 题目所给的零件是万向节滑动叉 主要作用 一是传递扭矩 二是由本零件可以调 整传动轴的长短及其位置 零件的两个叉部有两个的孔 用以安装滚针轴承mm39 027 0 010 0 并与十字轴相连 起万向联轴节的作用 零件外圆内与花键孔 传动轴端mm65 mm39 部的花键轴相配合 用于传递动力 2 1 22 1 2 零件的工艺分析零件的工艺分析 万向节滑动叉 共有两组加工表面 它们之间有一定的位置精度要求 现分述如 下 1 以孔为中心的加工表面 这一组表面包括 两个的孔及其mm39 mm39 027 0 010 0 倒角 尺寸以与两个孔相垂直的平面 还有在平面上的四个 M8 螺mm1180 07 0 mm39 027 0 010 0 孔 其中 主要加工表面为的两个孔 mm39 027 0 010 0 2 以花键孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括 十六mm50 mm50 039 0 0 矩形花键孔 55mm 阶梯孔 以及62mm 的外圆表面和 M60 1mm 的外螺纹表面 这两组加工表面之间有一定的位置精度要求 主要是 1 花键孔与二孔中心连线的垂直度公差为 100 0 2 mm50 039 0 0 mm39 027 0 010 0 2 二孔外端面对孔垂直度公差为 0 1mm mm39 mm39 3 花键槽宽中心线与中心线偏转角度公差为 mm50 039 0 0 mm39 2 由以上分析可知 对于这两组加工表面而言 可以先加工其中一组表面 然后借助 于专用夹具加工另一组表面 并且保证它们之间的位置精度要求 中北大学课程设计说明书 5 2 22 2 工艺规程的设计工艺规程的设计 2 2 12 2 1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为 45 钢 由于该零件在工作过程中经常承受交变载荷和冲击性载荷 因 此使用锻件 保证工作可靠 由于年产量为 10000 件 结合生产实际 取备品率和废品率 分别为 10 和 2 则该零件生产量为 N 10000 1 10 1 2 11200 达到了大批生产 的水平 而且零件的轮廓尺寸不大 故可以采用模锻成形 这对提高生产率 保证加工 质量也是有利的 2 2 22 2 2 基面的选择基面的选择 1 粗基准的选择 对于一般的轴类零件而言 以外圆作为粗基准是完全合理的 但对本零件来说 如果以65mm 外圆表面做基准 则可能造成这一组内外圆柱表面与零 件的叉部外形不对称 按照有关粗基准的选择原则 选取叉部两个孔的不加mm39 027 0 010 0 工外轮廓表面作为粗基准 利用一对短 V 型块支承这两个的外轮廓做主要定mm39 027 0 010 0 位面 以消除四个自由度 再用一对自动定心的窄口卡爪夹持在65mm 的外yyxx 圆柱面上 用以消除两个自由度 达到完全定位 zz 2 精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题 当设计基准与工序基准不重合时 应该进行尺寸换算 2 2 32 2 3 确定工艺路线确定工艺路线 表 2 1 工艺路线方案一 工序 1车外圆 62mm 60mm 车螺纹 M60 1mm 工序 2两次钻孔并扩钻花键底孔 42mm 锪沉 头孔 55mm 工序 3 倒角 305 中北大学课程设计说明书 6 工序 4钻 Rc1 8 底孔 工序 5拉花键孔 工序 6粗铣 39mm 二孔端面 工序 7精铣 39mm 二孔端面 工序 8钻扩铣两个 39mm 孔至图样尺寸并锪倒 角 452 工序 9 钻 M8mm 底孔 6 8mm 倒角 120 工序 10攻螺纹mm Rc1 88M 工序 11冲箭头 表 2 2 工艺路线方案二 工序 1粗铣 39mm 二孔端面 工序 2精铣 39mm 二孔端面 工序 3钻 39mm 二孔 工序 4镗 39mm 二孔 工序 5 精镗 39mm 二孔 倒角 452 工序 6车外圆 62mm 60mm 车螺纹 M60 1mm 工序 7 钻镗孔 43mm 并锪沉头孔mm55 工序 8 倒角 305 工序 9 钻底孔8 1cR 工序 10拉花键孔 工序 11 钻底孔 倒角8Mmm8 6 120 工序 12攻螺纹 mm8M8 1cR 工序 13冲箭头 工序 14终检 工艺路线的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于 方案一是先加工以花键孔为中心的一组表面然后以 中北大学课程设计说明书 7 此为基面加工二孔 而方案二与其相反 先加工孔 然后再以此二孔为基mm39 mm39 准加工花键孔及其外表面 仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段后 发现 仍有问题 主要表现在两个孔及其端面加工要求上 照顾原有加工路线中装夹较mm39 方便的特点和修正由于基准不重合造成的加工误差 最后确定的加工路线如下 表 2 3 工艺路线方案三 工序 1 车端面及外圆 并车螺纹mm62 mm60 M60 1mm 以两个叉耳外轮廓及外圆为粗基 mm65 准 选用 CA6140 卧式车床和专用夹具 工序 2 钻 扩花键底孔 并锪沉头孔 以mm43 mm55 外圆为基准 选用 C365L 转塔机床 mm62 工序 3 内花键孔倒角 选用 CA6140 车床和专用夹 305 具 工序 4钻锥螺纹 Rc1 8 底孔 选用 Z525 立式钻床及专用 钻模 工序 5拉花键孔 工序 6 粗铣二孔端面 以花键孔定位 选用 X62mm39 卧式铣床加工 工序 7 钻 扩二孔及倒角 以花键孔及端面定位 mm39 选用 Z535 立式钻床加工 工序 8 粗 精镗二孔 选用 T740 型卧式金刚躺mm39 床及专用夹具加工 以花键内孔及端面定位 工序 9 磨二孔端面 保证尺寸mm 以mm39 0 07 0 118 孔及花键孔定位 选用 M7130 平面磨床及专用mm39 夹具 工序 10钻叉部四个螺纹底孔并倒角 选用 Z525 立mmM8 式钻床及专用刀具 以花键孔及孔定位 mm39 工序 11 攻螺纹及 mm84 M 8 1cR 工序 12冲箭头 工序 13终检 2 2 42 2 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 万向节滑动叉的材料是 45 钢 硬度 207 241HB 毛坯质量约为 5 3kg 生产类型为大 批生产 采用在锻锤上合模模锻毛坯 根据参考文献 2 表 12 11 选取起模斜度为 7 表 中北大学课程设计说明书 8 12 12 选取各处圆角 详细数值见毛坯图 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 毛坯尺寸如下 1 外圆表面 mm160mm62 M及 mRz 200 考虑其加工长度为 90mm 预期连接的非外圆加工表面直径为 为简化模锻mm65 毛坯的外形 现直接取其外圆表面直径为 表面为自由尺寸公差 表面粗mm65 mm62 糙度值为 只要求粗加工 此时直径余量 2Z 3mm 已能满足加工要求 mRz 200 2 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差 M60 1mm 端面 经计算 锻件质量mf约为 3 4kg 锻件质量与锻件外轮廓包容体质量mN相同 则 S mf mN 1 由参考文献 1 表 2 10 得锻件形状复杂系数为 45 号钢含碳 0 45 由 1 S 参考文献 1 表 2 11 得锻件材质复杂系数取 锻件轮廓尺寸为 120 180mm 由参考文献 1 M 1 表 2 12 得长度方向公差值及其极限偏差为 由参考文献 1 表 2 15 水平方向单 7 1 8 0 5 2 边加工余量为 2 0 2 5mm 取为 2 5mm 3 两内孔mm 叉部 027 0 010 0 39 毛坯为实心 不冲孔 两内孔精度要求介于 IT7 IT8 之间 由参考文献 8 表 2 3 9 及 表 2 3 12 可确定工序尺寸及加工余量为 钻孔 mm25 钻孔 2Z 12mm mm37 扩孔 2Z 1 7mm mm7 38 粗镗 mmZ2 02mm9 38 精镗 mm 2Z 0 1mm 027 0 010 0 39 4 花键孔 mm5mm43mm5016 048 0 0 16 0 0 039 0 0 要求花键孔外径定心 故采用拉削加工 内孔尺寸为mm 根据参考文献 8 表 2 3 8 确定孔的加工余量分配 16 0 0 43 中北大学课程设计说明书 9 钻孔 mm25 钻孔 mm41 扩孔 mm43 拉花键孔 花键孔要求外径定心 拉削时的mm5mm43mm5016 048 0 0 16 0 0 039 0 0 加工余量 2Z 7mm 即 Z 3 5mm 5 mm 二孔外端面的加工余量 计算长度为mm 027 0 010 0 39 0 07 0 118 经计算 锻件质量mf约为 1 9kg 锻件外轮廓包容体质量mN约为 5 7kg 则 S mf mN 1 3 由参考文献 1 表 2 10 得锻件形状复杂系数为 但由于锻件冲孔深度 2 S 较大 故提高一级为 45 号钢含碳 0 45 由参考文献 1 表 2 11 得锻件材质复杂系数 3S 取 锻件轮廓尺寸为 30 80mm 由参考文献 1 表 2 12 得加工方向公差值及其极限偏差 1 M 为mm 由参考文献 1 表 2 15 厚度方向单边加工余量为 1 7 2 2mm 取为 7 1 3 0 0 2 2 2mm 由参考文献 2 表 5 11 取磨削余量单边为 0 2mm 磨削公差即零件公差为 0 07mm 铣削的公称余量 单边 为 Z 2 0 0 2 mm 1 8mm 由参考文献 2 表 5 13 取本工序的加工精度为 IT12 级 因此可知本工序的铣削加工尺寸偏差为 0 35mm 入体 方向 由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工误差 因此所规定的加工余量其实只是名 义上的加工余量 实际上加工余量有最大最小之分 由于本设计规定的零件为大批生产 应该采用调整法加工 因此在计算最大 最小 加工余量时 应按调整法加工方式予以确定 极限尺寸的计算 毛坯名义尺寸 mm 4 122mm2 22118 毛坯最大尺寸 mm125mm23 14 122 毛坯最小尺寸 mm121mm27 0 4 122 粗铣后的最大尺寸 mm4 118mm22 0118 中北大学课程设计说明书 10 粗铣后的最小尺寸 118 4 0 35 mm 118 05mm 磨后尺寸与零件图尺寸相同 即mm1180 07 0 最后将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表 2 4 如下所示 表 2 4 加工余量计算表 2 2 52 2 5 确定切削用量确定切削用量及基本工时及基本工时 1 工序 1 车削端面 外圆及螺纹 本工序采用计算法确定切削用量 1 加工条件 加工尺寸及工序 公差 锻件毛坯 二端面 39 零件尺寸 0 07 0 118 粗铣二端面磨二端 面 最大 125118 4加工前 尺寸 最小 121118 05 最大 125118 4118加工后 尺寸 最小 121118 05117 93 最 大 30 2加工余量 单边 2 最 小 1 210 085 加工公差 单边 1 3 0 70 3 20 07 2 中北大学课程设计说明书 11 v yx pm u c K faT C u vu min 97 0 81 0 04 1 8 044 1 5 0360 242 35 0 15 0 2 0 muc 工件材料 45 钢正火 模锻 GPaRm60 0 加工要求 粗车端面及 外圆 表面粗糙度值 Rz 为mm60 mm60 mm62 200 车螺纹 M60 m mm1 机床 CA6140 卧式车床 刀具 刀具材料为 P10 由参考文献 8 表 3 1 1 选刀杆尺寸为 主偏角mm25mm16 削角 后角 刀尖圆弧半径 90 r 15 0 12 0 mm5 0r R 螺纹车刀 刀片材料为 W18Cr4V 60 2 计算切削用量 1 粗车 M60端面mm1 确定端面最大加工余量 已知毛坯长度方向的加工余量为mm 考虑到的 7 1 8 0 5 2 7 模锻起模斜度 则毛坯长度方向的最大加工余量mm 但实际上 2 87 15 24zmax 由于以后还要钻花键底孔 因此端面不必全部加工 而可留出一个心部 待以后mm40 加工钻孔时去掉 故此时实际端面的最大的加工余量可计算 分两次加工 mm8 5zmax 背吃刀量 3mm 由参考文献 2 表 5 17 查得长度加工公差为 IT12 级 取 0 46mm 入 p a 体方向 确定进给量 根据参考文献 5 表 3 32 知 当刀杆尺寸为 mm25mm16 工件直径为 60mm 时 进给量为mm3ap 05 0 7mm rf 由参考文献 8 表 4 2 9 取 0 5mm r 计算切削速度 由参考文献 2 表 14 1 14 2 可得 切削速度的计算公式为 式中 242 0 15 修正系数 v C v x bvkrvkvsvmvv kkkkk K44 1 kmv 97 0k81 0 k04 1 k8 0k bvkrvkvsv 中北大学课程设计说明书 12 min 116min 97 0 81 0 8 044 1 5 05 160 242 35 0 15 02 0 v x p v v mmK faT C u v xm c mmmml 5 12 2 4065 68r min5r min 65 1611000 d 1000 w c s u n 108 6m min 确定机床主轴转速 机床主轴转速为 r min532r min 65 6 1081000 d 1000 w c s u n 根据参考文献 8 表 4 2 8 与 532r min 相近的机床转速为 480r min 及 560r min 现选 560r min 如果选取 480r min 则速度损失较大 所以实际切削速度 w n r min35 114 实c u 计算切削工时 参考参考文献 8 表 6 2 1 取 切端面时 2 3mm 取为 2mm 有台阶 0 1 l 2 l0 s l 2 粗车外圆 同时校验机床功率及进给机构强度mm62 背吃刀量 单边余量 Z 1 5mm 可一次切除 故 1 5mm ap 进给量 参考文献 5 表 3 32 得进给量为 0 5 0 7 选用 rmmf 5 0 计算切削速度 将上述有关数据代入切削速度计算公式 得 机床主轴转速 由上述计算可知主轴转速为 按参考文献 8 表 4 2 8 选取 n 560r min 所以实际切削速度 w min 122min 1000 mm dn vc 实 校验机床功率 主切削力 F K c FF p F FC CC C C v f CF zy x Ca min1036 0 min2 5 0560 2 5 12 t 21 m fn llll w s 中北大学课程设计说明书 13 查参考文献 2 表 14 3 14 5 可知 15 0 75 0 0 1 2795 F z F y F x F C CCCC 89 0 94 0 650 600 650 75 0 kr nF m mpkrmp k R kkk F K C 所以 NN FC 5 101289 0 94 0 1225 05 11433 15 0 75 0 切削时消耗功率为 KWW vc C c F P 056 1 106 122 5 1012 106 44 由参考文献 8 表 4 2 7 可知 机床主电动机功率为 7 8KW 当主轴转速为 560r min 时 主轴传递的最大功率为 5 3KW 所以机床功率足够 校验机床进给强度 已知主切削力 1012 5N 由参考文献 2 表 14 3 14 4 可 FC 得 径向切削力为 a F K c FF p F FP PP P P v f CF zy x P krmpk k F K P 3 0 6 0 9 0 1940 F z F y F x F C PPPP 5 0 897 0 650 600 650 35 1 kr nF m mpkrmp k R kkk F K C 所以 NN FP 1955 0897 0 1225 05 11940 3 06 09 0 而轴向切削力为 at F K c FF t F Ft ttt t v fC F zyx krmpk k F K f 4 0 5 0 0 1 2880 f F z F y F x F C fff 1 17 923 0 650 600 650 1 0 kr nF m mp k R k 轴向切削力 NN F 48017 1 923 0 1225 05 12880 4 02 0 f 取机床导轨与床鞍之间的摩擦因数 0 1 则切削力在纵向进给方向对进给机构的作 用力为 中北大学课程设计说明书 14 min 591min 81 08 044 1 5 05 160 242 35 0 15 0 2 0 v x p v v mmK faT C u v xm c NfF FFFPCf 600 195 5 1012 1 0480 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为 3530N 故可正常工作 计算切削工时 由参考文献 8 表 6 2 1 可得 min336 0 5 0560 490 21 t fn lll w m 3 车 60mm 外圆柱面 min 843min 605 0r 3 6 5 09 2 4 8 32 3 5 1 a rr d v nmm mRrmmfmm c s c a p v 为 则切削速度刀尖圆弧半径 表面粗糙度为取进给量表及参考文献表由参考文献 按参考文献 8 表 4 2 8 取 min 169 6min 900mrn vc w 实 则此时 切削工时 min053 0 5 0900 420 21 t fn lll w m 4 车螺纹 M60 1mm 由于螺距 P 1mm 且为单头螺纹 所以工件转一转 刀具应走过一个螺距即进给量 rmff w 1 计算切削速度 取刀具寿命 T 60min 采用高速钢螺纹车刀 规定粗车螺纹式 走到次数 i 4 精车螺纹时 走到次数 则mm17 0 av mmav08 0 2 i 式中 查参考文献 7 表 21 23 24 2 1 1 2 1 4 及表 2 1 6 得 krmpvv px p m v c kkkk paT C u vv m 0 11 0 70 0 3 螺距 p 1 1 11 0 75 8 11 v C v x v p mp k kr k 所以粗车螺纹时的切削速度为 m min 21 57m min75 0 11 1 117 0 60 8 11 3 07 011 0 粗c u 精车螺纹时的切削速度为 m min 36 8m min75 0 11 1 108 0 60 8 11 3 07 011 0 细c u 确定主轴转速 粗车螺纹时主要转速 r min 114 4r min 60 57 2110001000 1 D u n c s 粗 中北大学课程设计说明书 15 按参考文献 8 表 4 2 8 取 min 125 1 rnw 实际切削速度 23 56r min 实粗c n 粗车螺纹时的主轴转速 195r minr min 60 8 3610001000 2 D u n c s 精 按参考文献 8 表 4 2 8 r min200 2 w n 实际切削速度 m min 7 37 实精c n 计算切削加工工时 查参考文献 8 表 6 2 14 取切入长度2 1 2 1 1 pl 粗车螺纹工时mml2 1 mml2 5 2 2 取为 min64 0 4 1125 2315 1 21 1 i fn lll t ww m 精车螺纹工时 min2 0min2 1125 2315 2 21 2 i fn lll t ww m 所以车削螺纹的总工时为 min84 0 21 mmm ttt 2 工序 2 钻扩花键底孔及锪沉头孔mm43 mm55 本工序选用转塔车床 C365L 1 钻孔中mm25 由参考文献 5 表 3 38 选择 I 组为 由参考文献 8 表 4 2 3 取41 0 39 0 0 41mm r w f 由参考文献 5 表 3 39 得 min 25 12muc min 155min 25 25 1210001000 rr d u n w c s 查参考文献 8 表 4 2 2 选取 min 136rnw 中北大学课程设计说明书 16 所以实际切削速度min 68 10min 1000 13625 1000 nd ww mmuc 实 切削工时 min3min 41 0 136 48152 21 ww m fn lll t 式中查参考文献 4 附表 22 得 取 2 1 2 118cot 2 25 1 l5 9 5 8 mmlmmlmml152 4 8 21 2 钻孔mm41 由参考文献 5 表 3 44 得 利用钻头进行扩孔时 其进给量与切削速度与钻同样尺寸 的实心孔时的进给量与切削速度之关系是 钻 ff 8 1 2 1 钻 uuc 3 1 2 1 式中 加工实心孔时的进给量与切削速度 钻 f 钻 u 查参考文献 5 表 3 39 知 r mm7 0 6 0 钻 f m min25 12 钻 u 并令 按参考文献 8 表 4 2 3 取r mm76 02 1 w 钻 ffrmmf 76 0 r min7 74 0 钻 uuc min 9 5min 41 7 710001000 rr D u n c s 按参考文献 8 表 4 2 2 选取min 58rnw 所以实际切削速度为m min47 7 m min 1000 5841 实c u 由参考文献 8 表 6 2 5 知 取8 6 8 52 1 2 118 cot 2 1 1 dD l 则切削工时为 mmlmmlmml152 2 1 6 21 3 57minmin 5976 0 26152 m t 3 扩花键底孔mm43 中北大学课程设计说明书 17 由参考文献 5 表 3 44 知扩孔钻孔孔时的进给量mm43 并由参考文献 8 表 4 2 3 根据机床规格选rmmf 68 1 32 1 4 2 2 2 7 0 6 0 rmmf 68 1 由参考文献 5 表 3 49 知 扩孔 钻扩孔时的切削速度为 钻 uuc4 0 其中 为用钻头钻同样尺寸实心孔的切削速度 故 钻 u m min7 7m min25 194 0 c u min 57min 3 4 7 71000 rrns 查参考文献 8 表 4 2 2 选取为 min 58rnw 则切削工时为 mmll5 1mm3 21 min61 1 min 68 1 58 5 13152 m t 4 锪圆柱式 mm55 查参考文献 5 表 3 44 知 锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的 故 3 1 2 1 rmmrmmff 2 0 6 0 3 1 3 1 钻 查参考文献 8 表 4 2 3 选取 rmmfw 21 0 m min33 8 m min25 3 1 3 1 钻 uuc min 48min 55 33 8 10001000 rr D u n c s 查参考文献 8 表 4 2 2 取 所以实际切削速度 min 44rnw min 29 8 min 1000 4855 1000 mm Dn u w c 实 由于 则切削工时为mmlmml8 022mml1 min08 1 min 21 0 44 28 21 ww m fn lll t 中北大学课程设计说明书 18 本工步中 加工沉头孔的测量长度由于工艺基准与设计基准不重合 故需要mm55 进行尺寸换算 加工完毕后应保证尺寸 45mm 尺寸链如下图 1 所示 尺寸 45mm 为封闭环 给定尺寸 185mm 及 45mm 由于基准 不重合 加工时应保证尺寸 A 图 1 尺寸链 mm140mm45185A 因封闭环公差等于各组成环公差之和 即 140 185 45 TTT 现由于尺寸链比较简单 故分配公差采用等公差法 尺寸 45mm 按自有尺寸取公差 等级 IT16 其公差 并令mm6 1 45 Tmm8 0 140185 TT 3 43mm 内孔 工序3倒角 305 本工序采用卧式车床 CA6140 由于最后的切削宽度很大 故按成型车削确定进给量 按参考文献 6 表 7 1 知进给量为 0 04 0 09 取 rmmfv 08 0 当采用高速车刀时 切削速度为 min 16m vc 则 min 118 43 161000 1000 r D n vc s 查参考文献 8 表 4 2 8 选取 min 125rnw 为则此时的实际切削速度min 875 16min 1000 n mm D w cv 实 由于则切削工时为 3 5 1 mmlmml 中北大学课程设计说明书 19 min865 0 0 08125 35 w 1 t fn ll w m 4 工序 4 钻锥螺纹 Rc1 8 底孔 8 8mm 根据参考文献 5 表 3 38 与参考文献 8 表 4 2 15 选取 min 25 10 0 mvrmmf dw 所以钻床主轴转速 min 904 8 8 251000 1000 r D n vc s 按参考文献 8 表 4 2 16 选取min 680r nw 实际切削速度 min 8 18min 1000 6808 8 1000 mm Dn vc 实 由于则切削工时为 3 4 11 21 mmlmmlmml min24 0 0 11680 3411 21 t fn lll w m 5 拉花键孔工序5 本工序采用卧式拉床 L6120 查参考文献 3 表 4 34 4 35 得 拉花键孔氏花键拉刀的单面齿升量为 0 06mm 拉削 速度 sm vc 06 0 切削工时 z kl t f v z c b m 1000 z 式中 单面余量 3 5mm Zb 拉削表面长度 140mm l 考虑校准部分的长度系数 取 1 2 考虑机床返回行程系数 取 1 4 k 中北大学课程设计说明书 20 拉削速度 m min vc 拉刀单面齿升量 f z 拉刀同时工作齿数 z z p 1 由于拉刀齿距 mmmml1814035 1 5 2 5 1 p 所以 拉刀同时工作齿数 z p 1 8 16 140 则 min373 0min 906 0 6 31000 4 12 11405 3 t 6 mmmm 0 0 22 118 4396二孔端面 保证尺寸 粗铣工序 本工序采用卧式铣床 X62 由参考文献 5 表 3 37 知铣削每齿进给量为 0 04 0 06 取mm06 0 z f 由参考文献 5 表 3 36 知切削速度为 20 35m s 27m s取为 采用高速钢镶齿三面刃铣刀 则主轴转速齿数20 225 zmmdw min 38 225 271000 1000 r d n w m s v 现采用 X62 卧式铣床 根据参考文献 8 表 4 2 39 取 故实际切削速度为min 37 5r nw min 5 26min 1000 5 37225 1000 mm nd ww cv 实 当时 工作台的每分钟进给量应为min 5 37 r nw f m min 45min 5 372006 0 mmmmzn ff w zm 查参考文献 8 表 4 2 40 有 故直接选用该值min 5 47 m f m 由于是粗铣 故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件 利用作图法 可得出的行程为 则切削工时为 105 21 mmlll 中北大学课程设计说明书 21 min2 21min 47 5 105 21 t m m f lll 7 工序 7 钻 扩mm 二孔及倒角39 本工序采用立式钻床 Z535 1 钻孔mm25 确定进给量 由参考文献 5 表 3 38 得 当钢的抗拉强度f 时 由于本零件在加工时孔时属mmdMPaR25 800 0m rmmf 47 0 39 0 mm25 于低刚度零件 故进给量应乘系数 0 75 则 根据参考文献 8 表 4 2 16 现取rmmrmmf 35 0 29 0 75 0 47 0 39 0 rmmfw 25 0 切削速度 根据参考文献 5 表 3 39 查得 min 18muc 所以 min 229min 25 1810001000 rr d u n w c s 根据参考文献 8 表 4 2 15 中 取 故实际切削速度为min 195rnw m min 3 15m min 1000 25195 1000 nd ww 实c u 切削工时 则mmlmmlmml3 9 19 21 min635 0 min 25 0 195 3919 21 1 ww m fn lll t 以上为钻一个孔时的切削时间 故本工序的切削工时为 min27 12min635 0 2 1 mm tt 2 扩钻孔mm37 利用的钻头对的孔进行扩钻 根据参考文献 5 表 3 44 的规定 扩钻mm37 mm25 的切削用量可以根据钻孔的切削用量选取 则 0585 0 87 mm rmm r75 0 65 0 8 1 2 1 8 1 2 1 钻 ff 中北大学课程设计说明书 22 根据参考文献 8 表 4 2 16 选取 0 57mm r 切削速度为 w f 6 4 m min 钻 uuc 3 1 2 1 m min12 3 1 2 1 主轴转速为 并按参考文献 8 表 4 2 15 取 68r min min 34 6 51 rns w n 实际切削速度为 m min9 7m min 1000 6837 1000 nd ww 实c u 由于 则钻一个孔的切削工时为mmlmmlmml3 5 19 21 min69 0 min 57 0 68 3519 21 1 ww m fn lll t 当扩钻两个孔时 切削工时为 min38 1 2min69 0 2 1 mm tt 3 扩钻mm7 38 采用专用扩孔钻 查参考文献 5 表 3 38 选取 III 组进给量为 0 3 0 35 取mm 7 38 为 0 32 可知进给量 rmmrmmf 77 0 7 0 32 0 4 2 2 2 参考文献 8 表 4 2 16 取 rmmf 72 0 查参考文献 8 表 4 2 15 取机床主轴转速 其切削速度min 68rnw m min26 8 实c u 于 切削工时为 mmlmml3 19 1 0 49minmin 72 0 68 3219 21 1 nf lll tm 当加工两个孔时 98 0 49 0 2 m t 4 倒角双面 452 采用锪钻 为缩短辅助时间 取倒角时的主轴转速与扩孔是相同 n 68r mi 手 90 动进给 中北大学课程设计说明书 23 8 精镗 39 半精镗工序8二孔mm 0 27 0 010 本工序选用 T740 金刚镗床 1 半精镗孔至 38 9mm 选择 P20 镗刀 单边余量 Z 0 1mm 一次镗取全部余量 mm ap 1 0 查参考文献 5 表 3 34 取进给量 则速度为 确定金刚镗床的切削根据表min 1002524 1 0m rmmf vc min 816 39 1001000 1000 c r D n v s 由于 T740 金刚镗床进给量 主轴转速为无极调速 故以上进给量 切削速度 主轴 转速可以作为实际加工时使用的进给量 f nv wc 转速切削速度 实 由于则两个孔的加工工时为 4 3 19 21 mmlmmlmml min0 64min 0 1816 226 2 21 t nw w f lll 2 精镗孔至 39 39mm 0 27 0 010 选择 P05 镗刀 由于与半精镗孔共用一个镗杆 利用金刚镗床同时对工件进行精镗 半精 精镗孔 故切削用量及工时均与精镗相同 实 min64 0 min 100min 816 1 0 0 05 tvn f a mcw w p mrrmmmm 9 39mm 二孔端面 保证尺寸 118mm 磨工序9 0 0 07 选用 M3170 平面磨床 使用专用磨床夹具 1 选择砂轮 根据参考文献 8 表 3 2 1 3 2 10 选取砂轮型号为 WA046KV6P350 其含义为 砂轮磨料为白刚玉 WA 粒硬度为 46 硬度为中软 1 级 K 陶瓷结12740 合剂 V 6 号组织 平型砂轮 砂轮尺寸为 350 12740DBdmmmmmm 2 切削用量的选择 砂轮转速按参考文献 7 则 砂砂 smr vn c 27 5min 1500 取得 轴向进给量5 0 f a dmmB 20 中北大学课程设计说明书 24 工件速度min 10m vw 径向进给量dmm f r 015 0 3 计算基本工时 查参考文献 8 表 6 2 8 得 当加工 2 个表面时 加工工时为 2 1000 2 t raw b ffv KLbZ 式中 L 加工长度 73 mm 68mmb加工宽度 0 2 b mmZ单边加工余量 K 系数 1 10 代入有关数据得 min28 7 min2 015 0 20101000 1 168732 t 10 工序 10 钻螺纹底孔 6 8mm 并倒角 120 4 本工序采用立式钻床 Z525 根据参考文献 5 表 3 38 第 II 组为 0 11 0 13 由参考文献 8 表 4 2 16 选取为 0 11mm r 根据参考文献 5 表 3 39 得 min 20m vc 所以 min 950min 7 6 201000 1000 rr Dv n c s 根据参考文献 8 表 4 2 15 取 故 实 min 20 2min 960mr vn cw 由于个螺纹孔切削工时为则4 1 3 19 21 mmlmmlmml min0 96min4 0 1960 1319 4 21 t nw m f lll 倒角仍取手动进给 min 960rn 11 工序 11 攻螺纹8 1c84RmmM及 中北大学课程设计说明书 25 12 本工序采用立式钻床 Z525 攻螺纹时 进给量攻 Rc1 8 螺纹时 进给量 8M rmmPf 1 11 rmmPf 94 0 22 分别为工件螺距 1 P 2 P 由于公制螺纹与锥螺纹外径相差无几 故切削量一律按加工选取 mmM88 1cR8M 故 min 6 1 0msmvc 所以 min 238rns 按参考文献 8 表 4 2 15 选取 则 实 min 4 9min 195mvrn cw 由于孔的工时为攻8 3 3 19 21 Mmmlmmlmml min1 03min4 1195 23319 4 2 1 21 1t nw m f lll 由于孔的工时为攻8 1c 0 3 11 21 Rlmmlmml min0 15min2 0 94195 311 2 2 21 2t nw m f lll 最后 将以上各工序切削用量 工时定额的计算结果 连同其他加工数据 一并填 入机械加工工艺过程卡片及机械加工工序卡片中 另附 3 3 专用夹具设计专用夹具设计 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 选取第 6 道工序 粗铣 39mm 两孔端面 进行铣床夹具的设计 本夹具将用于 X62 卧式铣床 为提高加工效率 刀具采取两把高速钢镶齿三面刃铣刀 对工件的两个端 面同时进行加工 3 13 1 夹具分析夹具分析 本夹具主要用来粗铣 39mm 二孔端面 这两个端面对 39mm 孔及花键孔都有一定 的技术要求 但加工到本道工序时 39mm 孔尚未加工 而且这两个端面在工序 9 还要 进行磨削加工 因此 在本道工序加工时 主要应考虑如何提高劳动生产率 降低劳动 强度 中北大学课程设计说明书 26 3 23 2 夹具设计夹具设计 3 2 13 2 1 定位基准的选择定位基准的选择 39mm 二孔端面应对花键孔中心线有平行度及对称度要求 其设计基准为花键孔中 心线 为了使定位误差为零 应该选择以花键孔定位的自动定心夹具 但这种自动定心 夹具在结构上过于复杂 因此这里只选用以花键孔为主要定位基面 限制 5 个自由度 实现定位 为夹紧方便 同时不至于过定位 增加一个小平面限制 Z 方向移动自由度 从而 实现了工件的完全定位 为了提高加工效率 现决定用两把高速钢镶齿三面刃铣刀对两个 39mm 孔端面同时 进行加工 同时 为了缩短辅助时间 降低工人切削工作强度 决定采用气动夹紧 3 2 23 2 2 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 刀具 高速钢镶齿三面刃铣刀 225mm z 20 则由参考文献 7 表 22 可得 切削力 为 wF qF zF e y N z Z p x F d f C F F F 0 aa 式中 mmmmmmC a yf x e FZ Fp F 40 72 0 08 0 0 1 1 3 650a 所以 20 0 86 0 225 86 0 z 0 zwqmmd FFF NF1456 225 20400 083 1650 0 86 0 860 72 当采用两把铣刀时 NFF29122 实 水平分力NFFH32031 1 实 垂直分力NFF8730 3 v 实 在计算切削力时 必须考虑安全系数 K 由参考文献 3 表 5 21 4321 kkkkK 中北大学课程设计说明书 27 断续切削系数 刀具钝化系数 加工性质系数 基本安全系数 1 1 1 1 1 1 1 5 4 3 2 1 k k k k 则 NNKFF H 639532031 11 11 15 1 参考文献 5 表 4 4 选用气缸 斜楔夹紧机构 楔角 其结构形式选用 IV 型 10 则扩力比 i 3 42 为克服水平切削力 实际夹紧力应为 N F HN KFffF 21 所以 21 ff KF F H N 式中 及为夹具定位面基面夹紧面上的摩擦因数 取 则 1 f 2 f0 25 21 ff NNFN12790 0 5 6395 选用中 100mm 气缸 当压缩空气单位压力 P 0 5MPa 时 气缸推力为 3900N 由于 已知斜楔机构的扩力比 i 3 42 故由气缸产生的实际夹紧力为 NiFN1333842 3 39003900 实 此时 已大于所需的 12790N 的夹紧力 故本夹具可安全工作 实N F 3 2 33 2 3 定位误差分析定位误差分析 1 定位元件尺寸及公差确定 本夹具的主要定位元件为一花键轴 该定位花键轴的 尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配花键轴的尺寸与公差相同 即为 mmH1058H5011H4316 2 计算最大转角 零件图中的mm 花键孔键槽宽中心线与两孔中心 039 0 0 50 027 0 010 0 39 线转角公差为 由于孔中心线应与其外端面垂直 故要求孔端面之垂线 2mm39 mm39 应与花键孔键槽宽中心线转角公差为 此项技术要求主要应由花键槽宽配合中mm50 2 的侧向间隙保证 mm113 0mm065 0 048 0 bmax 因此而引起的零件最大转角为 中北大学课程设计说明书 28 00452 0 25 113 0 R tan bmax 所以 258 0 即最大侧隙能满足零件的精度要求 3 计算二孔外端面铣加工后与花键孔中心线的最大平度误差 零件花键孔与mm39 定位心轴外径的最大间隙为 mm199 0 mm029 0 16 0 bmax 当定位花键轴的长度取 100mm 时 则由上述间隙引起的最大倾角为 0 199 100 此即 为由于定位问题而引起的孔端面对花键孔中心线的最大平行度误差 由于mm39 孔外端面以后还要进行磨削加工 故上述平行度误差值可以允许 mm39 3 2 43 2 4 夹具设计及操作的简明说明夹具设计及操作的简明说明 如前所述 在设计夹具时 为提高劳动生产率 降低工人劳动强度 应着眼于机动加 紧 本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式 本工序由于是粗加工 切削力