毕业设计（论文）-钻床主轴加工工艺和铣加工腰型孔夹具设计

PAGEPAGEII目录序言 II1计算生产纲领，确定生产类型 12零件的分析 22.1零件的作用 22.2零件图 22.3零件的工艺分析 33零件毛坯的选择 44工艺过程设计 64.1基面的选择 64.2零件表面加工方法的选择 94.3制订工艺路线 115、确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图 156工序设计 166.1选择机床 166.2选择刀具 166.3选择量具 167确定切削用量及基本时间 177.1工序3车大端端面、钻顶尖孔、车大端外圆 177.2工序4车小端端面、钻顶尖孔、车小端外圆 197.3工序6半精车小端外圆、端面 207.4铣两腰型孔及倒角按图 227.5粗磨各段外圆 248夹具设计 258.1设计夹具的目的 258.2夹具的分类 268.3专用夹具的组成 288.4铣夹具设计 298.4.1设计思路说明 298.4.2定位基准的选择 308.4.3相关受力计算 308.4.4定位误差分析 32致谢 33参考文献 34序言机械制造业是制造具有一定形状、位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。本次毕业设计的钻床主轴零件的加工工艺规程设计及其专用夹具的设计，是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程之后的又一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能更好的完成本次设计工作。本次设计水平有限，其中难免有缺点、错误，敬请各位老师给予批评指正。1计算生产纲领，确定生产类型生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用，包括决定各工作点的专业化程度，加工方法，加工工艺设备和工装等。同一种产品，生产纲领不同也会有完全不同的生产过程和专业化程度，即有着完全不同的生产组织类型。根据生产专业化程度的不同，生产组织类型可分为单件生产，成批生产，和大量生产三种，其中成批生产可分为大批生产，中批生产和小批生产，是各种生产组织管理类型的划分，从工艺特点上看单件生产与小批生产相近，大批生产和大量生产相近，因此在生产中一般按单件小批，中批，大批大量生产来划分生产类型，这三种类型有着各自的工艺特点。各种生产类型不同，零件和产品的制造工艺，所用的设备及工艺装备、对工人的技术要求、采取的技术措施和达到的技术经济效果也不同。大批大量的生产，采用专用高效设备及工艺装备，因而产品的成本低，但是往往不能适应多品种的生产的要求：而单件小批量的生产采用的是通用设备及工艺装备，因而容易适应品种的变化，但是生产成本高，有时还跟不上市场的需求。因此，目前各种生产类型的企业既要适应多品种的生产的要求，又要提高经济效益，他们的发展是既要朝着生产过程柔性化的方向发展，又要上规模、扩大批量，以提高经济效益。成组技术为这种发展趋势提供了重要的基础，各种现代先进制造技术都是在这种要求下应运而生的。根据毕业设计课题要求，本次设计的生产纲领为：批量生产。2零件的分析2.1零件的作用钻床是指用钻头在工件上加工孔的机床，是具有广泛用途的通用性机床，可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。在钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔,在钻床上配万能工作台还能进行分割钻孔、扩孔、铰孔。而钻床主轴在钻床上也起着必不可少的作用，它可以支撑零件传动，承受载荷，传递扭矩等。2.2零件图2.3零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都有很高的加工要求，根据零件的技术要求及其在产品中的装配要求，结合生产类型和生产条件，从工艺角度出发，对零件图样进行工艺性审查。1）钻床主轴结构比较复杂，又属细长轴类零件，其刚性较差。因此所有表面加工分为粗加工、半精加工和精加工三次，而且工序分得很细，这样经过多次加工以后，逐次减小了零件的变形误差。2）安排足够的热处理工序，也是保证消除零件内应力，减少零件变形的手段。3）为了保证支撑轴和锥孔的同轴度，加工过程中，配用锥堵使外圆和锥孔的加工能达到圆跳动公差为0.015mm要求。4）在磨削莫氏4号锥孔时，利用基准轴径A做为支撑部位，用基准轴径B找正工件，保证了锥孔与基准轴的同轴度。5）无论是车削还是磨削，工件夹紧力要适度，在保证工件无轴向窜动的条件下，应尽量减小夹紧力，避免工件产生弯曲弯形，特别是在最后精车、精磨时，更应重视这一点。其具体的加工面及技术要求如下：1）尺寸φ70mm对公共轴线A-B的圆跳动公差为0.01mm。2）尺寸φ40mm对公共轴线A-B的同轴度公差为φ0.008mm。3）尺寸φ40mm对公共轴线A-B的同轴度公差为φ0.008mm。4）花键轴部份外圆φ32mm对公共轴线A-B的圆跳动公差为0.03.mm。5）花键轴花键的齿侧面对基准轴线C的平行度公差为0.05mm，对称度公差为0.012mm。6）莫氏4号的内圆锥孔对公共轴线A-B的圆跳动公差为0.015mm。7）φ40mm×52mm的左端面对公共轴线A-B的圆跳动公差为0.02mm。8）锥孔接触面涂色检查接解面≥75%。9）热处理先整体调质处理HB217-255，尺寸φ70mm×138mm部分淬火42~48HRC。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。3零件毛坯的选择分析完零件的加工性能之后，确定零件毛坯。选择毛坯包括选择毛坯类型以及制造方法、确定毛坯的精度。零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量，在很大程度上与毛坯有关。例如毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量接越少，材料的消耗也少，机械加工的生产率可以提高，成本可以降低，但是，毛坯的制造费用提高了，因此确定毛坯要从机械制造和毛坯制造两方面综合考虑，以求得最佳效果。毛坯类型有铸造、锻压、压制、冲压、焊接、型材和板材等。各种毛坯的制造方法和特点各不相同。但是确定毛坯主要考虑一下几点：（1）、零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了材料是铸铁，就选择铸造成型；材料是钢材，且力学性能要求高的就选择锻压成型，当力学性能要求较低时，可选择型材或则铸钢。（2）、零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，长采用铸造方法。薄壁零件不可以用砂型铸造，尺寸大的铸件宜选用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。常见一般用途的钢制阶梯轴零件，如各台阶的直径相差不大，可用棒料；如各台阶的直径相差较大，宜用锻件。尺寸大的零件，因为受设备限制一般使用自由锻；中、小型的零件可以选用模锻。形状复杂的钢制零件不宜选用自由锻。（3）、生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿，如铸件应选用金属模机械造型或者精密铸造，锻件应采用模锻、冷轧或者冷拉型材等；单件小批生产则应采用木模手工制作或者自由锻。（4）具体生产条件。确定毛坯必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织专业化生产，统一供应毛坯。（5）充分考虑使用新工艺、新技术和新材料的可能性。为节约材料和能源，随着毛坯制造和专业化生产发展，目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如：精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等，在机械中的应用日益的广泛。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可以不再进行机械加工。本次设计的钻床主轴零件，材料为45，运行时经常受到冲击性载荷，需要保证零件的强度。因此综合零件工艺特性，生产纲领大小及其经济性，确定为锻件经过模锻锻造后，进行正火处理以消除锻件在锻造过程中产生的内应力，提高材料的性能。毛坯的具体外形尺寸通过确定加工余量后决定。4工艺过程设计4.1基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：粗基准的选择要求应能保证加工面与非加工面之间的位置关系及合理分配各加工面的余量，同时要为后续工序提供精基准。主要的选择原则有以下：1、为了保证加工面和非加工面之间的位置要求，应选非加工面为粗基准。当工件上有多个非加工面与加工面之间有位置关系要求时，则应以其中要求较高的非加工面为粗基准。2、合理分配各加工面的余量。其中在分配余量时，应考虑到以下:为了保证各个加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；为了保证重要加工面的余量均匀，应选重要加工面为粗基准。当工件上有多个重要加工面都要保证时，应选余量要求最严的面为粗基准。3、粗基准基准避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只允许用一次。粗基准是毛面，形状误差也很大，如重复使用就会造成较大的定位误差。一般来说基准应避免重复使用，希望以粗基准定位首先把精基准加工好，为后续工作做好定位面。4、选择粗基准的表面应该光洁平整，要避开锻造毛边和铸造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。当用夹具装夹时，选择的粗基准面还应使夹具的结构简单、操作方便。具体到本次的主轴零件的加工上说，粗基准的选择：按基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。钻床主轴属轴类零件，设计基准为圆柱的表面，工序基准为两中心孔，选轴的轴线为定位基准，既符合基准重合原则，又符合基准统一原则。。选择精基准时，应能保证加工精度和装夹可靠方便，主要有以下一些原则：1、基准重合原则。采用设计基准作为定位基准称为基准重合，这样可以避免基准不重合而引起的基准不重合误差，保证加工精度应遵循基准重合原则。2、基准统一原则。在工件的加工过程中尽可能地采用统一的定位基准，称为基准统一原则（也称为基准单一原则或者基准不变原则）。3、自为基准原则。当某些表面精加工要求加工余量小而均匀的时候，选择加工表面本身作为定位基准称为自为基准原则，遵循自为基准原则时，不能提高加工面的位置精度，只是提高加工面本身的精度。4、互为基准原则。为了使加工面之间有较高的位置精度，又为了使加工面余量小而均匀，可以采取反复加工、互为基准原则。5、保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便原则。所选择的精基准应能保证工件定位准确、稳定、夹紧可靠。精基准应该是精度较高、表面粗糙度值较小、支撑面积较大的表面。当使用夹具装夹时，选择的精基准面还应使夹具结构简单、操作方便。具体到主轴零件来说，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，选择Φ40轴段为精基准。精、粗基准选择的各条原则，都是从不同的方面提出的要求。有时，这些要求会出现相互矛盾的情况，甚至在一条原则内也会出现相互矛盾的情况，这就要求全面辩证的分析，分清主次，解决主要矛盾。如在选择箱体零件的粗基准时，既要保证主轴孔和内壁腔的位置要求，有要求主轴孔的余量足够且均匀，或者要求孔隙的各孔余量足够且均匀，就会产生相互矛盾的情况。此时，在保证加工质量的前提下，结合具体生产类型和条件，灵活运用原则。当中、小批生产或者箱体零件的毛坯精度较低时，常用划线来找正装夹，兼顾各项要求，解决几方面的矛盾。4.2零件表面加工方法的选择为了正确的选择加工方法，应了解选择加工方法时考虑的因素，选择加工方法时经常根据经验或者查表来确定，再根据实际情况或者通过工艺试验进行修改。选择时应考虑以下几点因素：1）、工件材料的性质。如淬火钢的精加工要用磨削，有色金属的精金加工为避免磨削时堵塞砂轮，要用高速精细车或者精细镗。2）、工件的外形和尺寸。如对于公差为IT7的孔采用镗、铰、拉、磨削等都可以。但是，箱体上的孔一般不宜采用拉或者磨削，而是常常选择镗孔（大孔时）或者铰孔（小孔时）。3)、生产类型及考虑生产率和经济性问题。选择加工方法要与生产类型相适应。大批大量生产应选用生产率高和质量稳定的加工方法。例如：平面和孔采用拉削加工，单件小批生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔；又如为保证质量可靠和稳定，保证有高的成品率，在大批大量生产中采用超精加工加工比较精密零件，常常降级使用高精度加工方法。4）、具体生产条件，应充分利用现有设备和工艺手段。5）、充分考虑新工艺、新技术的可能性，提高工艺水平。6）、特殊工艺要求，如表面纹路方向的要求，铣削和镗削孔的纹路方向与拉削的纹路方向不同，应根据设计的要求选择相应的加工方法。本次工艺设计的加工面上面已经初步分析过了，这里就需要加工的地方依次选择相应的加工方法：本零件的加工面有外圆、端面、螺纹、花键、锥孔等，材料为45钢，参考机械制造工艺设计简明手册（哈尔滨工业大学李益民主编）相关资料，其加工方法选择如下：（1）Φ70的外圆柱表面：表面粗糙度为1.6，属于IT7~IT8级，需要经过粗车、半精车、精车才能达到。但是因为该段淬火42~48HRC。查《机械工程材料》第75页淬火可知在淬火时工件会有很大的内应力，往往会引起工件的变形所以在淬火后腰安排磨销以修正变形的外圆。硬度又比较高，所以取消精车改为粗磨。（2）Φ40的外圆柱表面：表面粗糙度为0.8属于公差等级为IT5级需要经过粗车、半精车、粗磨、精磨才能达到。（3）M36×1.5—6h外螺纹：该外螺纹在Φ40的外圆柱表面上，所以也要经过粗车、半精车、精车这三部才能进行螺纹切削。该处外表面车削要比图纸M36×1.5—6h的外圆直径小0.2mm，这样便于外螺纹的配合。外螺纹小径=导程×公称直径×0.62=1.5×36×0.62=33.48mm。（4）Φ30的外圆柱表面：此外圆没有标注粗糙度要求，也没有长度要求所以安自由公差来切削。（5）Φ32：表面粗糙度为1.6，属于IT7~IT8级，需要经过粗车、半精车、精车才能达到。（6）此处花键及腰型孔等，要铣削。（7）锥孔加工需要磨削。4.3制订工艺路线制订工艺路线即是安排零件的加工工序，复杂零件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，在拟定工艺路线时要全面地把切削加工，热处理和辅助工序三者一起加以考虑，现在分述如下：1、机械加工工序安排原则。先加工基准面，选为精基准的表面应安排在起始工序进行加工。划分工序阶段，工件的加工质量要求较高时，都应划分阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。加工精度和表面质量要求特别高时，还可以增加光整加工和超精密加工。粗加工阶段是从坯料上切除较多余量，所得的加工精度和表面质量都比较低的加工过程。半精加工是在粗加工和精加工之间所进行的切削加工过程。精加工是从工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都较高的加工过程。当然上述的加工阶段划分并非所有的工件都应如此，在应用时应该灵活掌握。而且，划分加工阶段是对整个工艺过程来说的，因而应以工件的主要加工面来分析，不应该以个别表面或者个别工序来判断。对于箱体、支架、连杆等工件，应该先加工平面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度。次要表面的加工量都较少，加工比较方便。所以一般的机械加工的顺序是：加工精基准-粗加工主要面-精加工主要面-光整加工主要面-超精密加工主要面，次要表面的加工穿插在各个阶段之间进行。另外，热处理是用于提高材料的力学性能、改善金属的加工性能以及消除残余应力，制订工艺时应根据设计和工艺要求全面考虑，热处理分为：1、最终热处理，主要目的是提高力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、液体碳氮共渗和渗氮等都属于最终热处理，应安排在精加工前后，变形较大的热处理，如渗碳淬火应安排在精加工磨削前进行，以便在精加工磨削时纠正热处理的变形，调质处理也应安排在精加工前进行。变形量小的热处理如渗氮等，应安排在精加工后。表面装饰性镀层和发兰处理一般安排在机械加工完毕后进行。2、预备热处理预备热处理的目的是改善加工性能，为最终热处理做好准备和消除残余应力，如正火、退火和时效处理等。它应安排在粗加工前后和需要消除应力处。放在粗加工前，可改善粗加工是材料的加工性能，并可减少车间之间的运输工作量；放在粗加工后，有利于粗加工残余应力的消除。调质处理能得到组织均与细致的回火索氏体，有时也作为预备热处理，常安排在粗加工之后。精度要求较高的精密丝杠和主轴等工件，常需要安排多次时效处理，以消除残余应力，减少变形。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。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下降。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下工艺方案：工艺路线一：准备毛坯——正火——调质——把小端深入主轴孔，夹住台阶处——平端面，钻中心孔——粗车、半精车这头外圆——调头——夹大端托小钻中心孔——粗车半精车小端端各处外圆——铣，用分度头夹大端顶小端，铣两长孔，至图样要求——热处理φ70mm×138mm部分淬火42~48HRC——夹大端顶小端，精车小端各段外圆，倒角——分度头夹端、顶小端、粗铣、半精铣花键——夹小端，顶大端（活顶尖），粗磨各段外圆——夹小端，中心架托大端φ70mm处，粗磨锥孔——车螺纹M36×1.5~6h至图样要求——磨内圆锥孔——修中心孔工艺路线二：准备毛坯——正火——夹小端托大端钻中心孔——粗车这头外圆——调头——夹大端托小钻中心孔——粗车小端端各处外圆——调质——半精车各处外圆——铣，用分度头夹大端顶小端，铣两长孔，至图样要求——夹大端托小端精车各处外圆——分度头夹端、顶小端、粗铣、半精铣花键——车螺纹M36×1.5~6h至图样要求——热处理φ70mm×138mm部分淬火42~48HRC——夹小端，顶大端，粗磨大端外圆——夹小端，中心架托大端φ70mm处，磨锥孔方法一与方法二相比较，方法一要用到大型车床，大型车床的每小时的能耗比小型车床的能耗高，经济效益就相对的低了不符合任务书的要求设计方案必须注重经济性，尽量选用通用工装及设备，减少实际生产加工中的外委加工。调质后进行粗车，磨耗会比较高，刀具的磨损也会提高，零件的尺寸误差就会提高。综合以上，我们修订工艺方案最终如下;工艺方案：工序1：模锻成型工序2：正火工序3：粗车大端端面、钻顶尖孔、车大端外圆，工序4：粗车小端端面、钻顶尖孔、车小端外圆工序5：调质处理工序6：半精车小端端面及外圆工序7：半精车大端端面及外圆工序8：划线两腰型孔的位置工序9：铣两腰型孔，按图工序10：∮70×138段表面淬火工序11：精车小端各端外圆，留磨削余量工序12：粗铣花键工序13：粗磨各段外圆工序14：粗磨锥孔工序15：车螺纹M33×1.5-6h工序16：半精铣花键工序17：时效处理工序18：半精磨各段外圆工序19：磨花键至图纸尺寸工序20：磨各段轴至图纸尺寸工序21：磨锥孔至图纸尺寸工序22：去毛刺，检验入库以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。5、确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图本次设计的主轴零件，采用自由锻造成型，这种方式成型结构细密，尺寸变形小。考虑到零件长径比很大，属于细长轴类零件。所有表面的加工分为粗加工、半精加工和精加工阶段，并且工序分的细，加工精度高，细长轴的刚度差，这里我们选择直径方向上单边余量5㎜，长度方向两端各留3㎜。毛坯图如以下附图：6工序设计6.1选择机床本次设计的零件的加工主要分为车削、磨削、铣削三类。这里我们的车削加工选择卧式车床C620-1:其最大加工直径210-400㎜，最大加工长度1900㎜，完全满足钻床主轴零件的加工需要，机床最大功率7千瓦。铣削加工选择卧式铣床X62：工作台面积1250×320，横向行程620㎜，完全满足钻床主轴零件的铣削腰型孔及键槽的加工需要，机床最大功率7.5千瓦。磨削加工选择万能外圆磨床M131W：其磨削外圆直径8~315㎜，最大长度1400㎜，可磨内孔直径13~125㎜，最大直径125㎜，砂轮轴电动机功率4千瓦。6.2选择刀具这里加工材料为45钢，我们选择加工的刀具为硬质合金类车刀、铣刀。磨具选择刚玉系列的砂轮。6.3选择量具本零件属于大批生产，但是外形规矩，且尺寸不大，方便测量，这里采用通用量具。选择量具的方法有两种：一种是按计量器具的不确定度选择；另外是按照计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，任选其一即可。选择测量范围为0-150，分度值为0.01㎜的深度百分尺；选择分度值为0.01㎜,0-1200㎜游标卡尺；根据测量表面的不同这里选择外径千分尺、游标卡尺等工具。7确定切削用量及基本时间7.1工序3车大端端面、钻顶尖孔、车大端外圆切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定的方法是先确定切削深度，进给量，再确定切削速度。1）已知条件：加工材料45，=600MPa,锻件，工件尺寸——坯件D=80mm，车削后d=78mm，加工长度分析：由于工件是锻造毛坯，加工余量单边5mm，本次加工为粗车，加工要求12.5μm，粗车吃刀量取1mm，机床为卧式车床C620-1，工件装夹在三抓自定心卡盘。2）选择刀具选择直头焊接式外圆车刀。根据表1.1由于C620-1车床中心高200mm，选择刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度4.5mm。根据表1.2，粗车锻造毛坯，可选择YT15牌硬质合金。车刀几何形状根据表1.3，选择卷屑槽带倒棱前刀面，=60°，=10°，=6°，=10°，3）选择切削用量确定切削深度由于粗加工余量仅为1mm，可以在一次走刀内切完，故=1mm4）确定进给量f根据表1.4，在粗车钢料、刀杆尺寸为16mm×25mm，=3-5mm以及工件直径在60-80mm时，f=0.5按C620-1车床说明书选择f=0.5mm/r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C620-1车床说明书，其进给机构允许的进给力=3530N根据表1.21，当钢的强度,=980-1110MPa，≤4mm，f≤0.75mm/r，=45°，=65m/min时，进给力为=2600N切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.11（见表1.29-2），故实际进给力为=2600×1.11=2886N由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故所选f=0.5mm/r的进给量可用。选择车刀磨钝标准及寿命根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量为1mm，车刀寿命T=60min.5）确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可以直接由表查出。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工=560-620MPa，≤1.4mm，f≤0.54mm/r，=156m/min，n==620.7r/min根据C620-1车床说明书，选择n=610r/min,则实际切削速度=πDn=153.3m/min6）校验机床功率:由表1.24当=（580~970）MPa，≤2mm，f≤0.6mm/r，≤162m/min，=4.9Kw,查得车床C620-1的主轴允许的功率为7Kw，故选择的切削量可用，最后决定的粗车时的切削用量为=1mm，f=0.5mm/r，n=610r/min，=153.3m/min7）计算切削工时t=式中：式中L加工的实际长度L切入时工进的长度L切出时工进的长度1）粗车大端轴外圆时，车端面L=155㎜，L=5㎜，L=5㎜计算切削工时T==0.54min粗车的装夹工件及换刀等辅助时间考虑为5min，则总时间T=0.05+5=5.54min2）粗车端面时时的切削时间车端面L=39㎜，L=5㎜，L=0㎜计算切削工时T==0.14min其余粗车的工序计算类似，这里不再赘述，详细计算结果见工序过程卡。7.2工序4车小端端面、钻顶尖孔、车小端外圆根据上面选择的切削用量=1mm，f=0.5mm/r，n=610r/min，1)粗车小端端面计算本工序的切削速度V=πDn=91.98m计算切削工时t=式中：式中L加工的实际长度L切入时工进的长度L切出时工进的长度粗车轴时，（1）、车端面L=24㎜，L=5㎜，L=0㎜计算切削工时T==0.1min换刀等辅助时间考虑为5分钟2）钻顶尖孔L=10㎜，L=5㎜，L=0㎜计算切削工时T==0.05min换刀等辅助时间考虑为2分钟3）车小端外圆L=878㎜，L=5㎜，L=0㎜计算切削工时T==2.9min换刀等辅助时间考虑为2分钟4）车小端台阶L=30㎜，L=5㎜，L=0㎜计算切削工时T==0.11min换刀等辅助时间考虑为2分钟7.3工序6半精车小端外圆、端面根据上面选择的切削用量=1~1.5mm，根据表1.6硬质合金车刀半精车进给量推荐，当切削速度大于50，表面粗糙度大于6.3时，进给量的范围为f=（0.3-0.5）mm/r，本工序为半精加工，这里我们参考机床进给量表选择f=0.35mm根据表1.10，当=（560-620）MPa，≤1.4mm，f≤0.38mm/r时，推荐的切削速度为176m/min，根据公式计算：n==1167r/min查车床转速表，取其转速为n=1200r/min，计算得其实际的切削速度为：=181m/min计算切削工时t=式中：式中L加工的实际长度L切入时工进的长度L切出时工进的长度1)半精车外圆∮48至∮43段，加工长度432，吃刀量1.5㎜，走刀次数2加工长度L=432㎜，L=5㎜，L=0㎜计算切削工时T==0.73min则2次切削工时为1.46换刀等辅助时间考虑为5分钟2）半精车外圆∮48至∮38段，加工长度30,吃刀量1㎜，走刀次数5L=30㎜，L=5㎜，L=0㎜计算切削工时T==0.083min则5次切削工时为0.42换刀等辅助时间考虑为2分钟3）半精车外圆∮48至∮34段，加工长度416,吃刀量1㎜，走刀次数7L=416㎜，L=5㎜，L=0㎜计算切削工时T==1min则7次切削工时为7换刀等辅助时间考虑为2分钟7.4铣两腰型孔及倒角按图本工序为铣削钻床主轴腰型孔，刀具选为硬质合金直柄立铣刀，铣刀直径d=16mm,长度L=123mm，粗齿齿数Z=3，加工机床选用卧式铣床X62。1）.确定每齿进给量fz根据卧式铣床X62的主要技术参数，机床最大功率为7.5kW，工艺系统刚性为中等；根据表3.5当选用YT5刀具时，机床功率5-10kW查得每齿进给fz=0.12-0.18mm/z，，现取fz=0.122）.选择铣刀磨钝标准及耐用度根据表3.7（铣刀磨钝标准），铣刀粗加工时后刀面磨损限度=0.8-1mm；根据表3.8（铣刀平均寿命），铣刀耐用度T=3）.确定切削速度和工作台每分钟进给量fMz根据表3.13当刀具寿命T=60min，进给量fz=0.12mm/z时，推荐的切削速度为V=计算转速：n==278.5r/min根据卧式铣床的主轴转速，选择卧式铣床X62主轴n=300r/min，则实际切削速度V=15.1m工作台每分钟进给量为fMz=0.12×3×300=108mm/min，查机床进给量表，选择X62型卧式铣床fMz=95mm/min，则实际的每齿进给量为fz==0.11所确定的切削用量为:fz=0.11mm/z,fMz=95mm/min,n=300r/min,V=15.1m/s确定铣16×35孔基本时间根据铣削机动时间的计算公式，打穿工序的基本时间为Tf=)+(1～3)=1.3mm式中l=73mml1=1.3mml2=1.3mm、fMz=95Tf==0.79min.完成工序的基本时间为Tf=式中l=19mml1=0mml2=0mm、fMzTf==0.2min.则总共时长0.2+0.79=0.99换刀等辅助时间考虑为5分钟确定铣20×32孔基本时间根据铣削机动时间的计算公式，打穿工序的基本时间为Tf=)+(1～3)=1.3mm式中l=73mml1=1.3mml2=1.3mm、fMz=95Tf==0.79min.完成工序的基本时间为Tf=式中l=12mml1=0mml2=0mm、fMzTf==0.36min.则总共时长0.36+0.79=1.15换刀等辅助时间考虑为5分钟7.5粗磨各段外圆机床：万能外圆磨床M131W1）砂轮的直径与宽度：砂轮的直径与宽度：根据[3]表3.1-45，砂轮的直径D=500mm，砂轮的宽度取B=75mm2)工件回转速度与转数：根据[3]表2.4-148，查得=0.233~0.476,取=0.350，3)轴向进给量:根据[3]表2.4-148，查得=(0.5~0.8)B，取=454）径向切入进给量：根据[3]表2.4-1480，预估=0.350mm可查得=0.0176~0.0110，取=0.1505）每分种金属磨除量Z可用公式计算：Z=1000mm6)机动时间：被磨削层长度：L=138+432=570㎜单面余量：局部修磨的系数k：根据[3]表2.5-11，机动时间=24.7min以上的计算表格参数查自《切削用量简明手册》，相似的工时计算这里不再一一赘述，具体数值见工序卡。8夹具设计8.1设计夹具的目的在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷、热工艺过程中，使用着大量的夹具。所谓夹具就是一切用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或者检测的装置。在机械制造中采用大量的夹具，机床夹具就是夹具中的一种。它装在机床上，使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置，并能承受切削力的作用。机床夹具的作用主要有以下几个方面：较容易、较稳定地保证加工精度，因为用夹具装夹工件时，工件相对机床（刀具）的位置由夹具来保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度；提高劳动生产率，因为采用夹具后，工件不需要划线找正，装夹也方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率；扩大机床的使用范围，因为使用专用夹具可以改变机床的用途、扩大机床的使用范围，例如，在在车床或摇臂转床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；改善劳动条件、保证生产安全，因为使用专用机床夹具可以减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，降低对工人操作技术水平的要求，保证安全。8.2夹具的分类（1）通用夹具通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上的三爪卡盘和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头；铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已经标准化。由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。（2）专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。（3）组合夹具组合夹具是在机床夹具零部件标准化的基础上，由一整套预先制造好的，具有各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件和合件，按照组合化的原理，针对工件的加工要求组装成各种专用夹具。夹具使用完毕后，可以拆卸，留待组装新夹具时使用。组合夹具的应用范围十分广泛。它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单件小批生产等场合，在批量生产中也可利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具，以满足生产要求。用组合夹具元件可以组装成各类机床夹具。数控机床和柔性制造单元的出现，更加推动了组合夹具技术的进步，扩大了组合夹具的应用范围。组合夹具具有以下特点：组合夹具元件可供多次使用，但其一旦组装成某个夹具后，该夹具结构仍属专用性，只能一次使用。当变换加工对象时，一般仍需全部拆开，重新组装成新夹具结构，以满足新工件的加工要求。和专用夹具不一样，组合夹具的最终精度，是靠各组成元件的精度，直接组合来保证的，不允许进行任何补充加工，否则无法保证元件的互换性。由于组合夹具是由各标准元件组合起来的，因此刚性较差，尤其是元件连接的结合面接触刚度，对加工精度影响较大。一般组合夹具的外形尺寸较大，不及专用夹具那样紧凑。这种夹具不受生产类型的限制，可以随时组装，以应生产之急。（4）拼装夹具拼装夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由标准化、系列化的夹具元件，直接按专用夹具的装配方法（销钉定位、螺栓紧固）装配成的专用夹具。采用拼装夹具大大缩短了专用夹具的设计与制造周期，而且当产品改型时原来夹具的大部分元件仍可拆下重新使用，适用于多品种、小批量生产中。（5）通用可调夹具通用可调夹具是指根据不同尺寸或种类的工件，调整或更换个别定位元件或夹紧元件而形成的专用夹具。加工对象不很确定，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产中。（6）成组夹具成组夹具是指专为加工成组工艺中某一组零件而设计的可调夹具。加工对象明确，只需调整或更换个别定位元件或夹紧元件便可使用，调整范围只限于本零件组被的工件，适用于成组加工。通用可调夹具和成组夹具都是一种比较先进的、继承性好的新型夹具。采用这两种夹具可大大减少专用夹具数量，缩短生产准备周期，降低生产成本，加快产品的更新换代，并可有效地促进并实现机床夹具标准化、系列化和通用化。通用可调夹具与成组夹具的区别在于：前者的加工对象不很确定，其更换调整部分的结构设计，往往具有较大的适应性，通用范围大；而成组夹具则是为成组加工工艺中一组零件而专门设计的，加工对象十分明确，可调范围也只限于本组内的零件，因此后者亦称为专用可调夹具。8.3专用夹具的组成（1）定位装置这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支撑钉、支撑板、V形块、定位销等。（2）夹紧装置它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。（3）对刀—引导装置它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。（4）其他元件及装置如定向件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。（5）夹具体用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。8.4铣夹具设计8.4.1设计思路说明本套夹具利用V型块定位。固定V型块定心，活动V型块调整，消除了零件在制造过程中公差给下一步加工带来的不便利。定位销轴找平零件后，用压板将零件夹紧，从而实现对零件的完全固定。通过调整丝杆，保证零件加工位置与对刀块的相对位置后，在对刀块的导引下完成对主轴零件长孔的加工。简单方便，坚固耐用。8.4.2定位基准的选择因为本工序的加工时，零件已经完成了对外圆的半精车，零件的外形已经有了一定的精度，所以本次工序我们选择利用V型块支撑半精车过的外圆面，来完成对腰型孔的加工定位。8.4.3相关受力计算根据《现代夹具设计手册》可查得：硬质合金立铣刀的铣削力计算公式为：式中：P——铣削力（N）