轴支架的加工工艺及其夹具设计【镗φ27mm内孔】【说明书+CAD】
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镗φ27mm内孔
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27
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CAD
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CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY毕业设计（论文）题目： 轴支架的工艺设计及夹具设计学生姓名：学 号：班 级:林 城200721050111机制 07-01专 业： 机械设计制造及其自动化指导教师：方 晓 丽2011 年 6月轴支架的工艺设计及夹具设计学生姓名：学 号：班 级：所在院(系):指导教师：完成日期 :林 城200721050111机制 07-01汽机学院方晓丽2011.6.8毕业设计（论文）任务书汽机学院机械设计制造及自动化专业 0701班题 目轴支架的机械制造工艺及夹具设计任务起止日期： 2011 年 2 月 21 日2011 年 6 月 17 日学 生 姓 名林 城学 号 200721050111指 导 教 师 方晓丽教研室主任年年月 日审查月 日批准院长一、毕业设计（论文）任务课题内容“机械制造工艺设计”是机械制造专业学生毕业后从业较多的技术工作。本设计题目针对由有关企业提供的“齿轮轴”零件 ，要求编制其机械加工工艺规程，按教师的指定设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在教师的指导下，认真、有计划地按时完成设计任务。学生必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、数据和计算结果，注意与生产实际密切联系、理论与实践相结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产中是可行的。课题任务要求1、结合课题查阅不少于 10篇文献资料（至少 1篇英文资料），完成开题报告（开题报告包括实习调研报告、文献综述、设计方案、设计思路、设计完成计划等）；2、搜集有关资料，了解题目所给定零（部）件的技术特点、使用情况，读懂零件图。3、制订该零（部）件的详细制造工艺，绘出相应的工艺过程卡、工序卡（图）。4、针对一关键工序设计夹具（老师指定），绘出该夹具全部设计图。机械图样工作量折合不于三张 0号图。5、完成开题报告、英文翻译、设计说明书。课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）1.开题报告和毕业设计进程日记各 1份。2.纸质设计说明书一本。应符合长沙理工大学毕业设计（论文）撰写规范。3.相关图纸。零件设计图、三维图、零件毛坏图；工艺过程卡、工序卡（图）；夹具全部设计图。（其中手绘图至少 1张，以上图幅）4.相关英文资料及译文。要求不少于 4000字。5. 光盘一张。包含设计图及电子版设计说明书。主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）1 王先逵机械制造工艺学M北京：机械工业出版社，20062 赵如福等. 机械制造工艺设计手册M. 北京: 机械工业出版社,3 2002.4 王小华等. 机床夹具设计图册M. 北京: 机械工业出版社,2002.5 孙丽媛等. 机械制造工艺及专用夹具设计指导M. 北京: 冶金工业出版社,20066 孙已德. 机床夹具图册M.北京: 机械工业出版社,1983.7同组设计者无注：1. 此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。3. 此任务书可从教务处网页表格下载区下载二、毕业设计（论文）工作进度计划表工 作 进 度 日 程 安 排7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20序号毕 业 设 计（论 文）工 作 任 务读懂图纸，绘制零件平面图和三维图周次1-2-3-4-5-6-12查阅资料，明确任务，完成英文翻译、写出开题报告工艺设计，完成工艺文件（零件毛坏图、工艺过程卡、工序卡）3-410夹具设计（方案与图纸）完成说明书结束设计，准备答辩答辩-注：1. 此表由指导教师填写；2. 此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；3. 进度安排请用“一”在相应位置画出。三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表时间第 一 阶 段第 二 阶 段第 三 阶 段内容 组织纪律完成任务情况组织纪律完成任务情况组织纪律完成任务情况检查记录教师签字签字日期签字日期签字日期注：1. 此表应由指导教师认真填写。阶段分布由各学院自行决定。2. “组织纪律”一档应按长沙理工大学学生学籍管理实施办法精神，根据学生具体执行情况，如实填写。3. “完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。包括优点，存在的问题与建议4. 对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。轴支架的工艺设计及夹具设计四、学生毕业设计（论文）装袋要求：1. 毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。(1) 封面(2) 扉 页(3) 毕业设计（论文）任务书(5) 英文摘要(7) 正文(4) 中文摘要(6) 目录(8) 参考文献(10) 附录（公式的推演、图表、程序等）(9) 致谢(11) 附件 1：开题报告（文献综述） (12) 附件 2：译文及原文影印件2. 需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。3. 修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。4.毕业设计(论文)成绩评定册一份。5论文电子文档由各学院收集保存。学生送交全部文件日期 2011.6.11学生（签名）林 城指导教师验收（签名）轴支架的工艺设计及夹具设计轴支架的加工工艺及夹具设计摘要轴支架是重要零件，其制造精度直接影响到齿轮运动的质量。本课题是对轴支架的加工工艺规程及选择某道工序对其夹具加以设计。在工艺规程设计中工作包括了零件的工艺分析与毛坯的设计，工艺路线的拟定，工艺计算和工艺文件的编制。夹具设计是整个设计过程中的难点和重点部分。本课题的夹具设计时围绕精镗孔进行的。采用一面两孔方式定位，这种定位方式夹具结构简单，定位稳定可靠。夹紧采用螺母压紧。通过定位方式和夹具零件的分析和选择最后绘制了夹具装配图及主要零件图。关键词：轴支架；工艺规程；夹具设计轴支架的工艺设计及夹具设计Shaft Stents PROCESSING TECHNOLOGY ANDFIXTURE DESIGNABSTRACTShaft stents is the a important part, the manufacturing precision of shaft stentsdirectly affects the parts quality .This topic is for shaft stents s processing technologyand select a process to designed the fixture .In process planning ,including the roughparts of the process analysis and design. The preparation process route, processcalculation and process documentation.Fixture design is for fine boring the spindle holes. Way with two holes sidepositioning .This positioning made fixture simple ,positioning stable andreliable .Clamping screw clamping mechanism .Screw clamp is simple in structure,easy to manufacture, good for Self-locking, reliable clamping. Determine thepositioning approach and the analysis of selected parts of the fixture, and finally drawthe fixture assembly diagram and major parts diagram.Key words: Shaft Stents; Processing Design; Fixture Design轴支架的工艺设计及夹具设计目录1 绪论. 11.1 课题背景. 11.1.1 轴支架概述. 11.1.2 工艺设计的现状及发展趋势. 31.1.3 夹具的现状及发展趋势. 31.2 本设计的内容及目的. 42 轴支架的加工工艺规程设计. 62.1 轴支架的工艺分析及生产类型确定. 62.1.1 轴支架的工艺分析. 62.2 确定毛坯的制造类型. 62.3 基准的选择. 72.3.1 粗基准的选择. 72.3.2 精基准的选择. 72.4 零件表面加工方法的确定. 82.5 工艺路线的制定与分析. 82.5.1 工艺路线的拟定. 82.5.2 工艺方案的分析与确定. 102.6 机械加工余量、毛坯工序尺寸的确定. 112.7 确定切削用量及基本工时. 123 轴支架专用夹具设计. 333.1 夹具设计的原则和要求. 333.1.1 夹具设计的要求. 333.1.2 六点定位原则. 343.2 夹具设计. 343.2.1 确定定位方案. 343.2.2 设计夹紧机构. 353.2.3 切削力及夹紧力的计算. 353.2.4 定位误差分析. 363.2.5 确定夹具总体结构和尺寸. 374 总结. 40参考文献. 42致谢. 43附录 A 轴支架零件工艺过程卡片.附录 B 轴支架零件加工工艺卡片.附件 A 开题报告.附件 B 英文翻译.轴支架的工艺设计及夹具设计1绪论1.1课题背景1.1.1轴支架概述关于轴支架，几乎所有复杂的产品中都会有轴，如齿轮轴，汽车后轴等，有轴不可避免的就必须有其支持物，就是我们所要研究的轴支架。齿轮轴支架是齿轮副总成中的零件之一，直接与齿轮相连。它的位置精度是非常重要的，是保证齿轮副正常运转的必须，因此关于它的工艺设计成为了首要要解决的问题。本课题主要是关于齿轮轴的轴支架的工艺设计和夹具设计，轴支架也可以认为是通用产品，因此需要成批大量生产，关于它的工艺设计是需要解决的问题。1.1.2工艺设计的现状及发展趋势如今，企业为了增强市场竞争力和快速响应市场变化而采用多种新技术的环境下，革新传统的工艺设计手段，采用以计算机为主的现代化工艺设计和管理方式是企业上水平、上台阶的关键之一。随着科学技术的发展，特别是计算方法和计算机的迅猛发展，大大的推动了加工工艺的的进步 。CAPP技术有效解决了8工艺设计中效率低、工艺质量不稳定、不便于管理、柔性化等难题。运用CAPP技术，可以是工艺人员从繁琐重复的事务性工作中解脱出来，缩短了整个产品的开发周期。纵观 CAPP发展的历程，可以看出 CAPP的研究和应用始终围绕着两方面的需要展开;一是不断完善自身在应用中的不足，二是不断满足新的技术、制造模式对其提出的新要求11。因此，未来 CAPP的发展，将在应用范围、应用的深度和水平等方面进行扩展，表现为以下几个方面的发展趋势;第 1 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计（1）面向产品全生命周期的 CAPP系统（2）基于知识的 CAPP系统（3）基于三维 CAD的 CAPP系统（4）基于平台技术、可重构式的 CAPP系统如何使 CAFD系统更加实用是当前 CAFD研究者们最为关注的问题。CAFD系统将继续朝着集成化、标准化、并行化和智能化的方向发展，同时各方向间相互交叉、互相促进是 CAFD系统发展的必然方向12。随着国家对制造业信息化政策的制定和落实，制造技术的发展，近年来商品化 CAPP系统的普及及应用，对 CAPP系统提出了更高的要求。在这样的形势下，CAPP技术和系统的发展趋势将是（1）知识化、智能化CAPP系统不会停留在以解决事务性、管理性工作为主的阶段。基于知识的CAPP系统除了作为工艺设计辅助夹具，而且还有将工艺专家的经验和知识积累起来并加以充分利用的任务。（2）工具化、工程话各企业的工艺环境、管理模式千差万别，CAPP既要适应各企业的具体情况，又要控制针对具体企业的实施工作量、提高通用性，就需要加强 CAPP系统的工具化和工程化将 CAPP系统的功能分解成一个个相对独立的工具，用户或软件公司的实施人员根据具体情况输入数据和知识，形成面向特定的制造和管理的CAPP系统。（3）集成化、网络化CAPP是 CAD与 CAM之间的桥梁，是 CAQ/POM及 ERP的重要信息来源，同时也需要由 CAD提供产品设计模型的特征信息。网络化是现代系统集成应用的必然要求，CAPP对内各种角色、工种的并行工艺设计，对外与 CAD的双向数据交换，才能实现企业级乃至更大范围的信息化（4）交互式、渐进式CAPP系统用来帮助而不是取代工艺设计人员，实用、通用的CAPP工具系统不宜追求完全的自动化。操作者要有足够的工艺知识和判断能力的工艺人员不是很困难很繁琐的工作；知识库及其实用法则需要逐步建立、验证、完善、商品化第 2 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计的、基于知识的CAPP工具系统需要有目标、有计划的渐进式发展1.1.3夹具的现状及发展趋势夹具是机械加工不可缺少的部件，夹具是在产品加工过程中，保持产品零部件和加工工具的相对位置。从而保证了最终产品技术要求中的位置精度。由于不同的工艺过程中使用不同的夹具，各类夹具中以机床夹具发展最早、最成熟、精度要求最高。在各类夹具中比重最大。夹具可以分为一下几类：1 专用机床这类夹具是针对某一工件的莫一工序而专门设计的，因其用途专一而设计而得名。2 通用夹具如机床上常用的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖，铣床上常用的平口钳、分度头、回转工作台等均属于此类夹具。该夹具由于具有较大的通用性，故得其名。通用夹具一般已经标注化，并由专业工厂生产，常作为机床的标准附件提供给用户。3 可调整夹具和成组夹具这类夹具的特点是夹具的部件元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工，用于相识零件零件成组加工的夹具，通常称为成组夹具，与成组夹具相比，可调整夹具的加工对象不很明确。适用范围更广一些。4 组合夹具这类夹具有一套标准化的夹具元件，根据零件的加工要求拼装而成。根据零件的加工定位要求的特点，不同的元件的不同组合和联接可构成不同结构和用途的夹具。夹具用完后，元件可以拆卸重复使用。5 随行夹具这是一种在自动化线或柔性制造系统中使用的夹具，工件安装在随行夹具上，除完成对工件的定位和夹紧外，还载着工件随输送装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧。制造系统自动化、集成化、智能化；精密工程；特种加工方法；快速成型制造；传统加工工艺的改造和革新。机械制造工艺和夹具是人类生产实践中产生并不断发展的。目前机械制造工艺技术向着高精度、高效率高自动化发展。精密加工精度已经达到亚微米级，而超精密加工精度已经进入0.01M 现在机械产品的特点是多种类多样、批量小、更新快，生产周期短。这就要求整个加工系统及机械制造工艺技术向着柔性、高第 3 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计效、自动化方向发展。由于成组技术理论的出现和计算机技术的发展，使计算机辅助设计，计算机辅助工艺设计，计算机辅助制造，数控机床设计等在机械制造业中的广泛应用，大大的缩短了机电产品的生产周期，保证了机械产品的高精度、高质量。机械制造是一门有着悠久历史的科学，是国家建设和社会发展的支柱之一。机械制造可分为热加工和冷加工，热加工指铸造、塑性加工、表面处理等；在金属工艺学中，冷加工则指在低于再结晶温度下使金属产生塑性变形的加工工艺。一般机械制造多指研究各种机械制造冷加工和方法的学科，其内容是：机械制造的基础理论、机械加工和装配工艺过程设计、工艺装备设计以及各种传统加工方法、特种加工方法、精密加工和超精密加工等；机械制造系统的自动化、柔性化、集成化及智能化。计算机科学、微电子技术、控制技术、传感技术与机电一体化技术的迅速发展，对机械制造科学的发展产生了深远的影响。由系统论、信息论和控制论形成科学与方法论，从系统中各组成部分之间的相互的关系，相互作用，相互约束的关系来分析对象，这是一种重要的突破，机械制造科学与管理科学的结合更丰富了机械制造科学的内容，出现了质量保证系统等，成为保证产品质量的重要举措。因此，机械制造的发展已经从一个经验、技艺、方法逐步成为一门传统的工程科学。现代夹具正向着一下方向发展：(1) 标准化(2) 通用化(3) 精密化：精密分度的多齿盘，高精度三爪自定心卡盘(4) 高效化：常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件的效率可提高五倍。(5) 柔性化：具有柔性化特点的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用夹具、成组夹具、数控机床夹具等。1.2本设计的内容及目的本课题设计的主要内容为：首先运用AutoCAD 软件绘制轴支架的零件图，运用proe绘制出实体模型，根据图纸的技术要求等确定生产类型、切削加工方法、工艺路线的拟定，分析可得改零件的年产量为1000 件，属于大批量生产。其次，第 4 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，车床主轴箱零件的材料为HT200，拟采用铸造的形式进行毛坯的制造，并确定零件的机械加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济分析。最后，对某道加工工序的夹具进行设计并绘制夹具装配图和主要零件图。本课题是在我们完成了大学的基础课程，技术基础课程以及专业课程之后进行。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关绘图软件的一次深入的综合性的总复制，也是一次理论联系实际的训练。其目的在于：巩固我们大学里所学的知识，也是对所学知识色综合性的检验；加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；通过对车床主轴箱的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面都受到了一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。第 5 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计2轴支架的加工工艺规程设计2.1轴支架的工艺分析及生产类型确定2.1.1轴支架的工艺分析轴支架有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：1. 以27mm内孔、45mm螺纹孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：27mm内孔、45mm螺纹孔，还有与两孔相垂直的平面，两孔间的退刀槽。2. 以15mm孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：15mm孔及倒角，28mm端面，平台面及 4个 M6螺孔。这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是：27mm孔与15mm孔的垂直度公差为 0.05mm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。2.1.2轴支架的生产类型由设计题目可知：Q=1000 件/年，n=1 件/台，取备品率=4%；废品率=1%，由机械制造工艺学1式1-1 N=Qn（1+）（1+）得：N=10001（1+4%）（1+1%）=1050 件/年生产类型为大批量生产。2.2确定毛坯的制造类型零件材料为灰铸铁。考虑到零件之间的结构比较复杂，还有筋板等，零件在工作过程中受力比较均匀，因此选用铸件，以减轻加工量，保证零件可靠。由于第 6 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计零件年产量为1050件，已达到大批生产的水平，故采用精密铸造。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。由于灰铸铁具有价格便宜，较好的耐磨性、可可铸性、可切削性和吸振性所以零件材料选用灰铸铁，根据金属工艺学2表2-3可选牌号为HT200 的灰铸铁。2.3基准的选择基准是用以确定生产对象几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。对于轴支架而言，基准就是确定主轴箱上其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。在主轴箱的设计和加工过程中，按照不同要求选择哪些点、线、面作为基准，是影响零件加工工艺性和表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。2.3.1粗基准的选择粗基准的选择。对于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。按照有关粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准），现选取两平台另一边不加工端面作为粗基准，利用自定心卡爪夹持在60mm外圆柱面上，以消除 X、Y方向的 4个自由度；再利用60mm端面消除 Z方向两个自由度，达到完全定位。第 7 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计2.3.2精基准的选择精基准选择时应该尽量符合“基准重合”和“基准统一”原则，保证主要加工表面（主轴的支撑孔）的加工余量的均匀，同时定位基面应形状简单、加工方便，以保证定位质量和加紧可靠。2.4零件表面加工方法的确定本零件的加工表面有孔、面、槽等，材料为HT200。参考机制工艺学表4-7、表4-8 和表4-9前期加工方法选择如下：（1）45mm端面：表面粗糙度为6.3，采用粗铣精铣的加工方法。（2）60mm端面：表面粗糙度为6.3，采用粗铣精铣的加工方法。（3）27mm内孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为3.2，采用镗削的加工方法。（4）28mm端面及两平台：表面粗糙度为12.5，采用粗铣精铣的加工方法。（5）15mm内孔，倒角：公差等级为IT7，表面粗糙度为3.2，采用钻扩粗铰精铰的加工方法。（6）42mm螺纹孔：未标注公差等级，采用钻镗螺纹的加工方法。（7）4xM6mm螺纹孔：未标注公差等级，采用钻攻螺纹的加工方法。（8）退刀槽：未标注公差等级，采用镗削的加工方法。（9）上油口：表面粗糙度为25，直接铸造成型。2.5工艺路线的制定与分析2.5.1工艺路线的拟定制定工艺路线应当使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领确定为大批生产的条件下，可以考虑采用组合加工方式加工，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。第 8 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计工艺路线方案一：工序 1：铸造工序 2：时效工序 3：粗铣、半精铣45mm端面工序 4：粗铣60mm端面，精铣60mm端面工序 5：精铣45mm端面工序 6：钻、扩、粗铰、精铰27mm内孔工序 7：钻、42mm螺纹孔，倒角工序 8：粗铣、半精铣28mm端面、两平台及30mm端面工序 9：钻、扩、粗铰、精铰15mm内孔，倒角工序 10：钻 4xM6mm螺纹孔工序 11：攻螺纹 4xM6mm工序 12：镗退刀槽工序 13：镗螺纹 M42mm工序 14：去毛刺工序 15：清洗工序 16：检验入库工艺路线方案二工序 1：铸造工序 2：时效工序 3：粗铣、半精铣28mm端面、两平台及30mm端面工序 4：钻、扩、粗铰、精铰15mm内孔，倒角。工序 5：粗铣45mm端面，精铣45mm端面工序 6：粗铣60mm端面，精铣60mm端面工序 7：镗27mm内孔工序 8：钻42mm螺纹底孔至40mm，倒角工序 9：镗退刀槽工序 10：镗螺纹 M42mm工序 11：钻 4xM6mm螺纹底孔至5.2mm第 9 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计工序 12：攻螺纹4xM6mm工序 13：去毛刺工序 14：清洗工序 15：检验入库2.5.2工艺方案的分析与确定以上两方案大致是一样的，方案二相对于方案一来说只是将 60mm端面和45mm端面的加工与螺纹孔加工移到了15mm内孔加工的后面。由此，我们不难发现这样做的原因，仔细观察图中所给的尺寸，以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片 45mm 端面的基准是 15mm 孔的轴线为53mm，60mm端面的基准也是15mm孔的轴线。如果按照方案一加工45mm的工序基准将会是60mm底面，这将会造成基准不重合，产生基准不重合误差，这样将很难保证图中 53mm的尺寸，零件很可能会报废；采用方案一先加工出60mm端面，为保证 110mm的尺寸，在加工15mm孔时很难将此孔控制在平台的中央，若在中央，则 110mm很难保证。若采用方案二则能避免这一误差，减少废品率。因此，本次设计中，我们采用方案二。最后的加工路线确定如下：工序 1：铸造工序 2：时效工序 3：粗铣、半精铣 28mm端面、两平台及 30mm端面，精铣28mm端面以平台面为工序基准，精铣30mm端面以27mm内孔为工序基准，精铣两平台以另一边的不加工表面为工序基准，不加工平台面及 30mm外圆面为定位基准，选择 X354端面铣床及专用夹具。工序 4：钻、扩、粗铰、精铰15mm内孔，倒角，以27mm内孔为工序基准，60mm端面及27mm内孔为定位基准，并在 30mm端面下加持支承。选择 Z5140A立式钻床及专用夹具。工序 5：粗铣、精铣45mm端面，粗铣、精铣60mm端面，以15mm内孔为工序基准，28mm端面及15mm内孔为定位基准，选择 X5032立式升降台铣床及专用夹具。工序 6：镗27mm内孔，以15mm内孔为工序基准，平台面及 15mm内第 10 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计孔作为定位基准。选择 TX62镗床及专用夹具。工序 7：钻42mm螺纹底孔至40mm，以15mm内孔为工序基准，45mm端面及27mm内孔为定位基准，选择 Z5140A立式钻床及专用夹具。工序 8：镗退刀槽，镗螺纹 M42mm，倒角。，以27mm内孔为工序基准，45mm端面及27mm内孔为定位基准。选择 TX62镗床及专用夹具。工序 9：钻 4xM6mm螺纹底孔至5.2mm，以15mm内孔为工序基准，30mm端面及15mm内孔为定位基准，选择 Z5125立式钻床及专用夹具。工序 10：攻螺纹 4xM6mm, 以 4个6mm通孔为工序基准，30mm端面及15mm内孔为定位基准， 选择 Z5125立式钻床及专用夹具工序 11：去毛刺工序 12：清洗工序 13：检验入库2.6机械加工余量、毛坯工序尺寸的确定“轴支架”零件材料为灰铸铁，硬度 HBS为 207241，毛坯重量约为 8kg，生产类型为大批生产，采用金属型铸造制造毛坯。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 60mm端面查表 3-41，其中长度尺寸是 110mm，故长度方向偏差为+0.087， ，长度方向-0.087的余量查表3-2 ，其余量值0.5-6mm，现取H级，为3mm。精铣余量为0.3mm。12 45mm端面查表 3-41，其中长度尺寸是 53mm，长度方向偏差同上为+0.087- 0 . 0 8，7，长度方向的余量查表 3-21，其余量值 0.3-2mm，现取 K级，为 2mm。精铣余量为 0.2mm。3 27mm内孔毛坯预留孔25mm，内孔精度为 IT7，参照表 4-151，采用粗镗，精镗的加工方法，余量查表 6-2余量为 0.2mm。1，其余量值 0.3-2mm，现取 K级，为 1.8mm。精铣第 11 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计4 42mm螺纹孔参照表 4-411，确定工序尺寸余量为：钻底孔: 40mm镗退刀槽镗螺纹：M422-6H5 28mm端面及两平台面参照表 3-21，取毛坯余量为 2mm，粗铣余量为 1.8mm，工件长度为 28mm和 80mm小于 300mm，加工面宽度为 28mm参照表 4-281及 35mm，远小于 100mm。所以确定精铣余量为 0.2mm。6 15mm内孔内孔精度为 IT7，参照表 4-151，确定工序尺寸余量为：钻孔：14mm扩孔：14.85mm粗铰：14.95mm精铰：15H72Z=0.85mm2Z=0.1mm2Z=0.05mm7 4xM6mm螺纹查表 5-122，确定工序尺寸余量钻孔：5.2mm攻螺纹：4x M6mm2.7确定切削用量及基本工时工序 3：粗铣、半精铣28mm端面、两平台及30mm端面1.粗铣30mm端面（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X354端面铣床及专用夹具。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸D=225mm 螺旋角=10后角 =15前角 =12齿数Z=20。n 0（2）切削深度及进给量的选择由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取 =1.8mm。查表8-4p2第 12 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计机床的主电机功率为7.5KW，查8-132每齿进给量fz取0.090.18mm/z 故取f =0.12mm/zz（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44（4）计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X354端面铣床，参照表 8-42，取 nw=48.4 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22548.4/1000=34.2( m/min)当 nw=48.4 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082048.4=77.44(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =84 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap5.0mm，dw = 225mm，z =20，fm =84 mm/min。查得P = 2.9kw，由于X354端面铣床的主电机功率为7.5kw 远大于2.8kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时查表 5-131,切削工时 L=30mm ,L1=21mm,L2=4mmt= (L+ L1+ L2)i/ fm =(30+21+4)/84=0.66(min)3.半精铣30mm端面（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X354端面铣床及专用夹具。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸D=225mm 螺旋角=10后角 =15前角 =12齿数Z=20。n 0（2）切削深度及进给量的选择第 13 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计p由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取 =1.8mm。查表8-42机床的主电机功率为7.5KW，查8-13 每齿进给量f 取0.090.18mm/z 故取2zf =0.12mm/zz（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44（4）计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X354端面铣床，参照表 8-42，取 nw=48.4 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22548.4/1000=34.2( m/min)当 nw=48.4 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082048.4=77.44(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =84 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap0.5mm，dw = 225mm，z =20，fm =84 mm/min。查得P = 3.3kw，由于X354端面铣床的主电机功率为7.5kw 远大于3.2kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时查表 5-131,切削工时 L=30mm ,L1=8.5mm,L2=4mmt= (L+ L1+ L2)i/ fm =(30+8.5+4)/84=0.51(min)3.粗铣28mm端面（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X354端面铣床及专用夹具。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸D=225mm 螺旋角=10后角 =15前角 =12齿数Z=20。n 0第 14 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计（2）切削深度及进给量的选择由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取p=1.8mm。查表8-42取0.090.18mm/z 故取机床的主电机功率为7.5KW，查8-132每齿进给量fzf =0.12mm/zz（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44（4）计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X354端面铣床，参照表 8-42，取 nw=48.4 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22548.4/1000=34.2( m/min)当 nw=48.4 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082048.4=77.44(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =84 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap5.0mm，dw = 225mm，z =20，fm =84 mm/min。查得P = 2.8kw，由于X354端面铣床的主电机功率为7.5kw 远大于2.8kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时查表 5-131,切削工时 L=28mm ,L1=21mm,L2=4mmt= (L+ L1+ L2)i/ fm =(28+21+4)/84=0.63(min)4.半精铣28mm端面（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X354端面铣床及专用夹具。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸第 15 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计D=225mm 螺旋角=10后角（2）切削深度及进给量的选择由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取n 0=15前角 =12齿数Z=20。p=1.8mm。查表8-42取0.090.18mm/z 故取机床的主电机功率为7.5KW，查8-132每齿进给量fzf =0.12mm/zz（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44（4）计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X354端面铣床，参照表 8-42，取 nw=48.4 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22548.4/1000=34.2( m/min)当 nw=48.4 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082048.4=77.44(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =84 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap0.5mm，dw = 225mm，z =20，fm =84 mm/min。查得P = 3.2kw，由于X354端面铣床的主电机功率为7.5kw 远大于3.2kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时查表 5-131,切削工时 L=28mm ,L1=8.5mm,L2=4mmt= (L+ L1+ L2)i/ fm =(28+8.5+4)/84=0.48(min)5.粗铣两平台（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X354端面铣床及专用夹具。第 16 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸D=225mm 螺旋角=10后角（2）切削深度及进给量的选择由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取n 0=15前角 =12齿数Z=20。p=1.8mm。查表8-42取0.090.18mm/z 故取机床的主电机功率为7.5KW，查8-132每齿进给量fzf =0.12mm/zz（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44（4）计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X354端面铣床，参照表 8-42，取 nw=48.4 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22548.4/1000=34.2( m/min)当 nw=48.4 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082048.4=77.44(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =84 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap5.0mm，dw = 225mm，z =20，fm =84 mm/min。查得P = 2.8kw，由于X354端面铣床的主电机功率为7.5kw 远大于2.8kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时切削工时（一个平台）：查表 5-13 ,切削工时 L=80mm ,L1=21mm,L2=4mm1t1= (L+ L1+ L2)i/ fm =(80+21+4)/84=1.25(min)当铣削两个平台时，切削工时为t=2t1=2.5(min)第 17 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计6.半精铣两平台（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X354端面铣床及专用夹具。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸D=225mm 螺旋角=10后角（2）切削深度及进给量的选择由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取n 0=15前角 =12齿数Z=20。p=1.8mm。查表8-42取0.090.18mm/z 故取机床的主电机功率为7.5KW，查8-132每齿进给量fzf =0.12mm/zz（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44（4）计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X354端面铣床，参照表 8-42，取 nw=48.4 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22548.4/1000=34.2( m/min)当 nw=48.4 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082048.4=77.44(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =84 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap0.5mm，dw = 225mm，z =20，fm =84 mm/min。查得P = 3.2kw，由于X354端面铣床的主电机功率为7.5kw 远大于3.2kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时切削工时（一个平台）：查表 5-131,切削工时 L=80mm ,L1=8.5mm,L2=4mm第 18 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计t1= (L+ L1+ L2)i/ fm =(80+8.5+4)/84=1.1(min)当铣削两个平台时，切削工时为t=2t1=2.2(min)工序 4：钻、扩、粗铰、精铰15mm内孔，倒角1.钻孔14mm（1） 机床和刀具的选择由于轴支架零件较小，所以选用立式钻床。查阅表5-2经比较选用Z5140A 型号立式钻床。选用高速钢麻花钻。（2）选择切削用量2，由孔径为14mm，确定进给量 f查阅表5-62，取f =0.50.4mm/r。根据机床说明书取f =0.25mm/r查阅表2.191，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.51mm/r， d0 15mm 时，轴向力F = 3250N。轴向力的修正系数均为1.0，故 F =3250N。根据立式钻床Z5140A 说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax =16000N， 由于 FFmax，故f = 0.25mm/r 可用。确定切削速度v查阅表2.15 ，根据f =0.25mm/r，铸铁硬度HBS=200220.，d0=14mm 取1v=28m/min。根据表2.31nw=1000v/dw=100028/14= 636.6(r/min)1，切削速度的修正系数为：根据机床说明书2，取 nw=592 r/min，故实际切削速度为v=dw nw/1000=14592/1000=26 (m/min)（3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命查阅表2.21 ，钻头后刀面最大磨损量为0.6mm，刀具磨钝寿命T=30min（4）检验机床扭矩及功率查阅表2.21 ，当f = 0.25mm/r，d025mm。查得Mc=7.25 N m，故McMm，查阅表2.23 ，Pcc =1.0kw，而机床的主电机功率Pcm = 3kw，故Pcc Pcm 。因111此，所选择的切削用量是可以采用的。（5）计算基本工时查表 5-91,切削工时 L=38mm ,L1=4.3mm,L2=1.5mm第 19 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计t= (L+ L1+ L2)/nwf=(38+4.3+1.5)/0.25592=0.296(min)2. 扩孔14.85mm（1） 机床和刀具的选择由于轴支架零件较小，所以选用立式钻床。查阅表5-2 ，由孔径为14.85mm，2经比较选用Z5140A 型号立式钻床。选用14.85mm高速钢扩孔钻。（2）选择切削用量确定进给量 f查阅表5-14查阅表2.192，取f =0.3750.45mm/r。根据机床说明书取f =0.38mm/r1，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.4mm/r， d0 15mm 时，轴向力F =1800N。轴向力的修正系数均为1.0，故 F =1800N。根据立式钻床Z5140A 说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax =16000N， 由于 FFmax，故f = 0.38mm/r 可用。确定切削速度v查阅表 2.151，根据 f =0.38mm/r，铸铁硬度 HBS=200220.，d0=14.85mm 取v=（0.50.3）v 钻=137.8 (m/min)则主轴转速为 n=167.2278.6 r/min，按照机床说明书 ，取 nw=225 r/min2实际切削速度为v=dw nw/1000=14.85225/1000=10.5 (m/min)（3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命查阅表2.31 ，钻头后刀面最大磨损量为0.50.8mm，刀具磨钝寿命T=60min（4）检验机床扭矩及功率查阅表2.21 ，当f = 0.38mm/r，d015mm。查得Mc=5.75 N m，故McMm，查阅表2.23 ，Pcc =1.2kw，而机床的主电机功率Pcm = 3kw，故Pcc Pcm 。因111此，所选择的切削用量是可以采用的。（5）计算基本工时查表 5-121,切削工时 L=38mm ,L1=0.5mm,L2=1.5mmt= (L+ L1+ L2)/nwf=(38+0.5+1.5)/0.38225=0.458(min)3. 粗铰14.95mm（1） 机床和刀具的选择第 20 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计由于轴支架零件较小，所以选用立式钻床。查阅表5-2 ，由孔径为14.95mm，2经比较选用Z5140A 型号立式钻床。选用d0=14.95的高速钢锥柄机用铰刀。（2）选择切削用量确定进给量 f查阅表5-6确定切削速度v查阅表2.15 ，根据f =1.2mm/r，铸铁硬度HBS=200220.，d0=14.95mm 取v=10.6m/min。根据表2.31v=（0.50.3）v 钻=138.7 (m/min)2，取f =0.751.5mm/r。根据机床说明书取f =1.2mm/r11，切削速度的修正系数为：则主轴转速为 n=185.4277 r/min，按照机床说明书 ，取 nw=225 r/min2实际切削速度为v=dw nw/1000=14.95225/1000=10.6 (m/min)（3）确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命查阅表2.21 ，铰刀后刀面最大磨损量为0.50.8mm，刀具磨钝寿命T=60min（4）检验机床扭矩及功率查阅表2.21 ，当f = 1.2mm/r，d015mm。查得Mc=12 N m，故McMm，11查阅表2.23 ，Pcc =2.3kw，而机床的主电机功率Pcm = 3kw，故Pcc Pcm 。因1此，所选择的切削用量是可以采用的。（5）计算基本工时查表 5-131,切削工时 L=57mm ,L1=0.95mm,L2=18mmt= (L+ L1+ L2)/nwf=(57+0.95+18)/1.2225=0.28(min)4.精铰15H7（1） 机床和刀具的选择由于轴支架零件较小，所以选用立式钻床。查阅表5-22，由孔径为15mm，经比较选用Z5140A 型号立式钻床。选用d0=15的H7级高速钢锥柄机用铰刀。（2）选择切削用量确定进给量 f查阅表5-6 ，取f =0.751.5mm/r。根据机床说明书取f =1.2mm/r2确定切削速度v第 21 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计查阅表2.151，根据f =1.2mm/r，铸铁硬度HBS=200220.，d0=14.95mm 取v=10.6m/min。根据表2.311，切削速度的修正系数为：v=（0.50.3）v 钻=138.7 (m/min)则主轴转速为 n=185.4277 r/min，按照机床说明书 ，取 nw=225 r/min2实际切削速度为v=dw nw/1000=14.95225/1000=10.6 (m/min)（3）确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命查阅表2.21 ，铰刀后刀面最大磨损量为0.50.8mm，刀具磨钝寿命T=60min（4）检验机床扭矩及功率查阅表2.21 ，当f = 1.2mm/r，d015mm。查得Mc=12 N m，故McMm，11查阅表2.23 ，Pcc =2.3kw，而机床的主电机功率Pcm = 3kw，故Pcc Pcm 。因1此，所选择的切削用量是可以采用的。（5）计算基本工时查表 5-131,切削工时 L=57mm ,L1=0.5mm,L2=18mmt= (L+ L1+ L2)/nwf=(57+0.5+18)/1.2225=0.28(min)5.倒角1450双面。采用900锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与铰孔时相同：n=225r/min，手动进给。工序 5：粗铣、精铣45mm端面，粗铣、精铣60mm端面1.粗铣45mm端面（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X5032立式升降台铣床及专用夹具。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸D=225mm 螺旋角=10后角（2）切削深度及进给量的选择由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取n 0=15前角 =12齿数Z=20。p=1.8mm。查表8-42取0.090.18mm/z 故取机床的主电机功率为7.5KW，查8-132每齿进给量fzf =0.12mm/zz第 22 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44（4）计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X5032立式升降台铣床，参照表 8-42，取 nw=46 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22546/1000=32.5( m/min)当 nw=46 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082046=73.6(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =76 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap5.0mm，dw = 225mm，z =20，fm =76 mm/min。查得P = 2.7kw，由于X5032立式升降台铣床的主电机功率为7.5kw 远大于2.7kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时查表 5-161可得出的行程 l+l1+l2=22mm，行程次数 i=1则机动工时为t=（l+l1+l2）i/ fm=22/76=0.289（min）2：精铣45mm端面（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X5032立式升降台铣床及专用夹具。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸D=225mm 螺旋角=10后角 =15前角 =12齿数Z=20。n 0（2）切削深度及进给量的选择由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取 =0.2mm。查表8-4p2第 23 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计机床的主电机功率为7.5KW，查8-132每齿进给量fz取0.090.18mm/z 故取f =0.12mm/zz（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44(4)计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X5032立式升降台铣床，参照表 8-42，取 nw=46 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22546/1000=32.5( m/min)当 nw=46 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082046=73.6(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =76 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap0.5mm，dw = 225mm，z =20，fm =76 mm/min。查得P = 2.7kw，由于X5032立式升降台铣床的主电机功率为7.5kw 远大于2.7kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时查表 5-161可得出切削工时 L=45mm ,L1=4.8mm,L2=4mm，行程次数 i=1则机动工时为t=（l+l1+l2）i/ fm=(45+4.8+4)/76=0.707（min）3：粗铣60mm端面,（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X5032立式升降台铣床及专用夹具。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸第 24 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计D=225mm 螺旋角=10后角（2）切削深度及进给量的选择由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取n 0=15前角 =12齿数Z=20。p=2.7mm。查表8-42取0.090.18mm/z 故取机床的主电机功率为7.5KW，查8-132每齿进给量fzf =0.12mm/zz（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44(4)计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.则 nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X5032立式升降台铣床，参照表 8-42，取 nw=46 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22546/1000=32.5( m/min)当 nw=46 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082046=73.6(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =76 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap5.0mm，dw = 225mm，z =20，fm =76 mm/min。查得P = 3.2kw，由于X5032立式升降台铣床的主电机功率为7.5kw 远大于3.2kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时查表 5-161可得出的行程 l+l1+l2=14.7mm，行程次数 i=1则机动工时为t=（l+l1+l2）i/ fm=14.7/76=0.193（min）4：精铣60mm端面（1）机床和刀具的选择机床：由于轴支架的零件尺寸较小所以采用X5032立式升降台铣床及专用夹第 25 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计具。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，参考JB/T 1954-1999 选择基本尺寸D=225mm 螺旋角=10后角（2）切削深度及进给量的选择由于端面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取n 0=15前角 =12齿数Z=20。p=0.3mm。查表8-42取0.090.18mm/z 故取机床的主电机功率为7.5KW，查8-132每齿进给量fzf =0.12mm/zz（3）确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据表3-7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm，由铣刀直径D=225mm，查表3-8 ，可得刀具磨钝寿命T=180min。44(4)计算切削速度 v 及每分钟进给量f切削速度：参照有关手册，确定 v=30m/min2采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数 z=20.nw=1000v/dw=100030/225=42(r/min)现采用 X5032立式升降台铣床，参照表 8-42，取 nw=46 r/min故实际切削速度为v=dw nw/1000=22546/1000=32.5( m/min)当 nw=46 r/min时，工作台的每分钟进给量 fm应为fm= fzznw=0.082046=73.6(mm/min)根据表 8-42中的机床进给量范围和级数，取 fm =76 mm/min（5）检验机床的功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS=208248 时，aecc35mm，ap0.5mm，dw = 225mm，z =20，fm =76 mm/min。查得P = 2.7kw，由于X5032立式升降台铣床的主电机功率为7.5kw 远大于2.7kw。因此，所选的切削用量是可以采用的。（6）计算基本工时切削工时：查表 5-16次数 i=1则机动工时为1可得出切削工时 L=60mm ,L1=5.6mm,L2=4mm，行程t=（l+l1+l2）i/ fm=(60+5.6+4)/76=0.915（min）第 26 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计工序 6：镗27mm内孔1. 粗镗孔26.8mm（1） 机床和刀具的选择选用卧式镗床。查阅表5-22，由孔径为25mm，经比较选用TX68镗床及专用夹具。选用YG8硬质合金单刃镗刀。（2）选择切削用量确定进给量 f查阅表5-14查阅表2.192，取f =0.60.675mm/r。根据机床说明书取f =0.56mm/r1，可以查出镗孔时的轴向力，当f 0.6mm/r， d0 28mm 时，轴向力F = 3550N。轴向力的修正系数均为1.0，故 F =3550N。根据TX62镗床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax =16000N， 由于 F Fmax，故f = 0.56mm/r 可用。确定切削速度v查阅表 2.151，根据 f =0.56mm/r，铸铁硬度 HBS=200220.，d0=26.8mm 取v=（0.50.3）v 钻=12.38.2 (m/min)则主轴转速为 n=97.3146 r/min，按照机床说明书 ，取 nw=120 r/min2实际切削速度为v=dw nw/1000=26.8120/1000=10.1 (m/min)（3）确定镗刀磨钝标准及刀具磨钝寿命查阅表2.31 ，镗刀后刀面最大磨损量为0.50.8mm，刀具磨钝寿命T=60min（4）检验机床扭矩及功率查阅表2.21 ，当f = 0.56mm/r，d028mm。查得Mc=7.25 N m，故McMm，查阅表2.23 ，Pcc =1.0kw，而机床的主电机功率Pcm = 3kw，故Pcc Pcm 。因111此，所选择的切削用量是可以采用的。（5）计算基本工时查表 5-121,切削工时 L=57mm ,L1=2.5mm,L2=2.5mmt= (L+ L1+ L2)/nwf=(57+2.5+2.5)/0.56120=0.922(min)2.精镗27内孔第 27 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计（1） 机床和刀具的选择选用卧式镗床。查阅表5-2硬质合金单刃镗刀。（2）选择切削用量确定进给量 f2，经比较选用TX62镗床及专用夹具。选用YG8查阅表5-62，取f =0.9751.95mm/r。根据机床说明书取f =1.2mm/r查阅表2.191，可以查出镗孔时的轴向力，当f 1.5mm/r， d0 28mm 时，轴向力F = 6780N。轴向力的修正系数均为1.0，故 F =6780N。根据TX68镗床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax =16000N， 由于 F Fmax，故f = 1.2mm/r 可用。确定切削速度v查阅表2.15v=26m/min。根据表2.31nw=1000v/dw=100026/25= 331(r/min)，取 nw=315 r/min，故实际切削速度为v=dw nw/1000=25315/1000=24.7 (m/min)（3）确定镗刀磨钝标准及刀具磨钝寿命查阅表2.21 ，铰刀后刀面最大磨损量为0.50.8mm，刀具磨钝寿命T=60min（4）检验机床扭矩及功率查阅表2.21 ，当f = 1.2mm/r，d028mm。查得Mc=15 N m，故McMm，查阅表2.23 ，Pcc =2.3kw，而机床的主电机功率Pcm = 3kw，故Pcc Pcm 。因1，根据f =1.2mm/r，铸铁硬度HBS=200220.，d0=25mm 取1，切削速度的修正系数为：根据机床说明书2111此，所选择的切削用量是可以采用的。（5）计算基本工时查表 5-131,切削工时 L=57mm ,L1=1.9mm,L2=28mmt= (L+ L1+ L2)/nwf=(57+1.9+28)/0.56120=1.29(min)工序 7：钻42mm螺纹底孔至40mm钻孔40mm（1） 机床和刀具的选择选用立式钻床。查阅表5-22，由孔径为40mm，经比较选用Z5140A 型号立第 28 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计式钻床。选用高速钢麻花钻。（2）选择切削用量确定进给量 f查阅表5-62，取f =0.40.8mm/r。根据机床说明书取f =0.56mm/r查阅表2.191，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.6mm/r， d0 45mm 时，轴向力F =6250N。轴向力的修正系数均为1.0，故 F =6250N。根据立式钻床Z5140A 说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax =16000N， 由于 FFmax，故f = 0.56mm/r 可用。确定切削速度v查阅表2.15 ，根据f =0.56mm/r，铸铁硬度HBS=200220.，d0=40mm 取1v=26m/min。根据表2.31nw=1000v/dw=100026/40= 206.9(r/min)1，切削速度的修正系数为：根据机床说明书2，取 nw=230 r/min，故实际切削速度为v=dw nw/1000=40230/1000=28.9(m/min)（3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命查阅表2.21 ，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，刀具磨钝寿命T=35min（4）检验机床扭矩及功率查阅表2.21 ，当f = 0.56mm/r，d045mm。查得Mc=9.75 N m，故McMm，查阅表2.23 ，Pcc =2.6kw，而机床的主电机功率Pcm = 3kw，故Pcc Pcm 。因111此，所选择的切削用量是可以采用的。（5）计算基本工时查表 5-91,切削工时 L=31mm ,L1=12.4mm,L2=3mmt= (L+ L1+ L2)/nwf=(31+12.4+3)/0.56230=0.36(min)工序 8：镗退刀槽，镗螺纹 M42mm，倒角1.镗螺纹M42mm（1） 机床和刀具的选择机床：选用型号为TX62镗床刀具：采用 YG8硬质合金单刃镗刀（2）选择切削用量第 29 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计确定切削速度v查阅表3.15 ，刀具寿命T=60min，采用YG8硬质合金单刃镗刀，规定粗镗螺纹时ap=0.17，走刀次数i=4；精镗螺纹时ap=0.08，走刀次数i=2，则Vc=cvkv/T t1式中：cv=11.8，m=0.11，xv=0.7，yv=0.3，螺距t1=2Km=（0.067/0.6） =1.11 kk=0.751m xv yvap (m/min)1.75所以粗镗螺纹时：Vc=（11.8/500.110.170.080.7220.3）1.110.75=21.6(m/min)）1.110.75=36.8(m/min)精镗螺纹时：Vc=（11.8/500.110.70.3确定主轴转速：粗镗螺纹时nw=1000v/dw=100021.6/42=163(r/min)按机床说明书取n=161(r/min)精镗螺纹时nw=1000v/dw=100036.8/42=280(r/min)按机床说明书取n=300(r/min)（3）计算基本工时查表 5-91,切削工时 L=30mm ,L1=4，粗镗螺纹工时t1=（L+L1）i/nf = （30+4）4/1632=0.42(min)精镗螺纹t2=（L+L1）i/nf = （30+4）4/2802=0.24(min)2.镗退刀槽为加工方便，取粗镗螺纹的速度 nw=163(r/min)3.倒角倒角取精镗的速度nw=280(r/min)。手动进给。工序 9：钻4xM6mm螺纹孔（1） 机床和刀具的选择由于轴支架零件较小，所以选用立式钻床。查阅表5-2经比较选用Z5125 型号立式钻床。选用高速钢麻花钻。2，由孔径为5.2mm，第 30 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计（2）选择切削用量确定进给量 f查阅表5-62，取f =0.10.2mm/r。根据机床说明书取f =0.12mm/r查阅表2.191，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.151mm/r， d0 6mm 时，轴向力F = 960N。轴向力的修正系数均为1.0，故 F =960N。根据立式钻床Z5125说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax =9000N， 由于 F Fmax，故f = 0.12mm/r 可用。确定切削速度v查阅表2.15v=31.5m/min。根据表2.31nw=1000v/dw=100031.5/5.2= 1928(r/min)，取 nw=2000 r/min，故实际切削速度为v=dw nw/1000=5.22000/1000=32.67(m/min)（3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命查阅表2.21 ，钻头后刀面最大磨损量为0.2mm，刀具磨钝寿命T=75min（4）检验机床扭矩及功率查阅表2.21 ，当f = 0.12mm/r，d06mm。查得Mc=3.25 N m，故McMm，查阅表2.23 ，Pcc =1.2kw，而机床的主电机功率Pcm = 2.2kw，故Pcc Pcm 。1，根据f =0.12mm/r，铸铁硬度HBS=200220.，d0=5.2mm 取1，切削速度的修正系数为：根据机床说明书2111因此，所选择的切削用量是可以采用的。（5）计算基本工时查表 5-91,切削工时 L=12mm ,L1=1.5mm,L2=1mmt= 4(L+ L1+ L2)/nwf=4(31+1.5+1)/0.122000=0.558(min)工序 10：攻 4xM6mm螺纹（1） 机床和刀具的选择机床：选用型号为SZ4210 攻丝机刀具：采用粗牙普通螺纹丝锥代号为 M6（2）选择切削用量确定进给量 f查阅表5-62，取f =0.10.2mm/r。根据机床说明书取f =0.12mm/r第 31 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计查阅表2.191，可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.151mm/r， d0 6mm 时，轴向力F = 960N。轴向力的修正系数均为1.0，故 F =960N。根据立式钻床Z5125说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax =9000N， 由于 F Fmax，故f = 0.12mm/r 可用。确定切削速度v查阅表2.15 ，根据f =0.12mm/r，铸铁硬度HBS=200220.，d0=6mm 取1v=31.5m/min。根据表2.31nw=1000v/dw=100031.5/6= 1671(r/min)，取 nw=1687 r/min，故实际切削速度为1，切削速度的修正系数为：根据机床说明书2v=dw nw/1000=61687/1000=31.8(m/min)（3）计算基本工时查表 5-91,切削工时 L=12mm ,L1=1.9mm,L2=1mmt= 4(L+ L1+ L2)/nwf=4(31+1.9+1)/0.121687=0.67(min)第 32 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计3轴支架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。在加工轴支架时需要设计专用夹具。经过导师的指导，决定设计第6道工序镗27mm内孔。本夹具用与卧式镗床TX62，刀具为硬质合金单刃镗刀。3.1夹具设计的原则和要求3.1.1夹具设计的要求(1) 保证工件的加工精度的关键，首先在于正确地选择定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需要进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。(2) 提高生产效率专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。(3) 工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等，专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。(4) 使用性能好专用夹具的操作应简单、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济使用的前提下，应该采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。(5) 经济性好专用夹具应尽可能采用标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术第 33 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。3.1.2六点定位原则如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置，就必须设置相应的六个约束，分别限制刚体的六个自由度。在讨论工件的定位时，工件就是我们所指的自由刚体。如果工件的六个自由度都加以限制了，工件在空间的位置就完全被确定下来了。因此，定位实质上就是限制工件的自由度。分析工件的定位时，通常是采用一个支撑点来限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支撑点，限制工件的六个自由度，使工件字夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。(1) 完全定位完全定位是指不重复地限制了工件的六个自由度的定位。工件在三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。(2) 不完全定位根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。工作在定位时应该限制的自由度数目应由工序的加工要求而定，不影响加工精度的自由度可以不加限制。采用不完全定位可简化定位装置，因此不完全定位在实际生产中也广泛应用。(3) 欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，因此，在确定工件在夹具中的定位方案时，决不允许有欠定们的现象产生。(4) 过定位夹弄虚作假上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。消除或减少过定位引起的干涉，一般有两种方法：一是改变定位元件的结构，如缩小定位元件工作面的接触长度；或者减小定位元件的配合尺寸，增大配合间隙等；二是控制或者提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。3.2夹具设计3.2.1确定定位方案加工的27mm内孔与15mm内孔有垂直度要求，因此，我们以 15mm内孔及平台面作为此工序的定位基准。这样就限制了 5 个自由度，工件仍能绕第 34 页 共 43 页轴支架的工艺设计及夹具设计15mm内孔转动。在这里，我们在平台面上的螺纹孔处先钻好通孔，再以其中一个孔作为工艺孔，在其中插入菱形销，这样既保证了定位，又不会出现过定位的情况。3.2.2设计夹紧机构根据零件的结构特点，为了降低成本，本道工序的夹紧装置采用螺母加双头螺柱从中间夹紧。3.2.3切削力及夹紧力的计算刀具：采用材料为
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