設計“輸出軸”零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計.docx

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鄭 州 科 技 學 院 機械制造工藝學課程設計任務書 題目：設計“輸出軸”零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計 內(nèi)容： 1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程卡 1份 4.機械加工工序卡 1份 5.夾具設計裝配圖 1張 6.夾具體零件圖 1張 7.課程設計說明書 1份 班 級： 14級機制本7班 姓 名： * 帥 學 號： 20143**** 指 導 教 師： * 小 靜 教研室主任： 2017 年 6 月 2 日 目錄 中文摘要 I 英文摘要 II 前言 III 第1章 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1 1.1技術要求分析 1 1.2零件的工藝分析 1 第2章 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 2 2.1選擇毛坯 2 2.2毛坯尺寸的確定 2 第3章 選擇加工方法，制定加工藝路線 4 3.1定位基準的選擇 4 3.2零件表面加工方法的選擇 4 3.2.1加工階段的劃分 4 3.2.2基面先行原則 5 3.2.3工序劃分的確定 5 3.2.4熱處理工序的安排 6 3.3制定工藝路線 6 第4章 工序設計 8 4.1選擇加工設備與工藝裝備 8 4.1.1選擇機床 根據(jù)工序選擇機床 8 4.1.2選用夾具 8 4.1.3選用刀具 8 4.1.4選擇量具 9 4.2確定工序尺寸 9 第5章 確定切削用量及基本工時 13 5.1切削用量 13 5.2確定各工序切削用量及基本時間 15 第六章 夾具設計 39 6.1零件分析 39 6.2定位方案分析 39 6.3定位誤差分析 40 6.4夾緊方案的確定 40 6.5夾緊結構設計 41 總結 42 致 謝 43 參考文獻 44 輸出軸工藝設計及夾具設計 摘要 輸出軸零件的主要作用是支撐零件、實現(xiàn)回轉運動并傳遞轉矩和動力。本文以一典型輸出軸零件為例討論了零件的機械加工工藝規(guī)程和專用夾具設計。對于工藝規(guī)程設計，在分析了輸出軸零件的作用和加工工藝性后，先提出兩種工藝方案，再甄選出最佳方案。輸出軸零件的機械綜合性能要求較高，一般選擇鍛件作為毛坯。對于夾具設計，本文選取其中鉆斜孔工序來設計專用夾具。經(jīng)過對工序要求進行分析后，采用一面兩孔定位，轉動壓板加緊。導向裝置采用可換的特殊鉆套。 關鍵詞：輸出軸 ； 工藝設計 ； 夾具設計  Abstract The main function of the output shaft parts is to support the parts, realize the rotary motion and transfer torque and power. This paper discusses the machining procedure and special fixture design of parts for example. For the design of process specification, after analyzing the function of the output shaft parts and the processing technology, the two kinds of technological solutions are proposed and the best ones are also selected. The mechanical properties of the output shaft parts are higher, and the forging parts are generally chosen as blank. For fixture design, this paper designs special fixture for the drilling process. After the analysis of the requirement of the process, a two-hole orientation is adopted, and the rotating pressure plate is intensified. The guide device adopts a special drill for changing. Keywords: Output shaft; Process design; Fixture design  前言 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)之后進行的。這是我們進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際訓練。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎。我也相信通過課程設計能將零碎的知識點都聯(lián)系起來，系統(tǒng)而全面的做好設計。 本次課程設計是機械制造工藝學這門課程的一個階段總結，是對課堂中學習的基本理論和在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識的一個實際應用過程。由于知識和經(jīng)驗所限，設計會有許多不足之處，所以懇請老師給予指導。 第1章 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1技術要求分析 題目所給定的零件車床輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉矩，使車床主軸獲得旋 轉的動力；二是工作過程中經(jīng)常承受載荷；三是支撐傳動零部件。零件的材料為45鋼，是最常用中碳調質鋼，綜合力學性能良好，淬透性低，水淬時易生裂紋。綜合技術要求等文件，選用鑄件。 1.2零件的工藝分析 從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構比較簡單，其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圓柱面，φ50、φ80、φ104的內(nèi)圓柱表面，10個φ20的通孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側面、φ80內(nèi)圓柱表面為Ra3.2um,大端端面為Ra3.2um,其余為Ra12.5um，要求不高；位置要求較嚴格，表現(xiàn)在φ55的左端面、φ80內(nèi)孔圓柱面對φ75、φ60外圓軸線的跳動量為0.04mm, φ20孔的軸線對φ80內(nèi)孔軸線的位置度為φ0.05mm,鍵槽對φ55外圓軸線的對稱度為.0.08mm；熱處理方面需要調質處理，到200HBW，保持均勻。 通過分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過徑向夾緊可保證其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。 第2章 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 2.1選擇毛坯 毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鍛件，但從經(jīng)濟方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗，而鍛件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件。本零件生產(chǎn)批量為中批量，所以綜上所敘選擇鍛件中的模鍛。 2.2毛坯尺寸的確定 毛坯（鍛件）圖是根據(jù)產(chǎn)品零件設計的，經(jīng)查《機械加工工藝手冊》《金屬機械加工工藝人員手冊》知精車-半精車-粗車各余量,從而可得毛坯余量。鑄件的外圓角半徑按表5-12確定，內(nèi)圓角半徑按5-13確定。結果為：外圓角半徑：r=2；內(nèi)圓角半徑：r=3。按表5-11，外模鍛斜度α=45a，內(nèi)模鍛斜度α=7a。如圖圖 21為本零件的毛坯圖 圖 21 第3章 選擇加工方法，制定加工藝路線 3.1定位基準的選擇 本零件為帶孔的管狀零件，孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應選孔為定位基準，即遵守“基準重合”的原則。具體而言，即選48f孔及一端面作為精基準。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作為精基準，應先進行加工，因此應選外圓及一端面為粗基準。 3.2零件表面加工方法的選擇 3.2.1加工階段的劃分 當零件的加工質量要求較高時,往往不可能用一道工序來滿足要求,而要用幾道工序逐步達到所要求的加工質量和合理地使用設備、人力,零件的加工過程通常按工序性質不同,可以分為粗加工,半精加工,精加工三個階段。 ①粗加工階段：其任務是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，主要目標是提高生產(chǎn)率，去除內(nèi)孔，端面以及外圓表面的大部分余量，并為后續(xù)工序提供精基準，如加工φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圓柱表面。 ②半精加工階段：其任務是使主要表面達到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，如φ55、φ60、φ65、φ75外圓柱面，φ80、φ20孔等。 ③精加工階段：其任務就是保證各主要表面達到規(guī)定的尺寸精度，留一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目標是全面保證加工質量。 3.2.2基面先行原則 該零件進行加工時，要將端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準來加工，因為左端面和φ55外圓柱面為后續(xù)精基準表面加工而設定的，才能使定位基準更準確，從而保證各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出來。 先粗后精 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗車將在較短時間內(nèi)將工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金屬切削效率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求，若粗車后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車，以此為精車做準備。 先面后孔 對該零件應該先加工圓柱表面，后加工孔，這樣安排加工順序，一方面是利用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠，另一方面是在加工過的平面上加工孔，比較容易，并能提高孔的加工精度，所以對于輸出軸來講先加工φ75外圓柱面，作為定位基準再來加工其余各孔。 3.2.3工序劃分的確定 工序集中與工序分散：工序集中是指將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成每道工序加工內(nèi)容較多，工序集中使總工序數(shù)減少，這樣就減少了安裝次數(shù)，可以使裝夾時間減少，減少夾具數(shù)目，并且利于采用高生產(chǎn)率的機床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進行，每道工序的內(nèi)容很少，最少時每道工序只包括一道簡單工步，工序分散可使每個工序使用的設備，刀具等比較簡單，機床調整工作簡化，對操作工人的技術水平也要求低些。 綜上所述：考慮到工件是中批量生產(chǎn)的情況，采用工序分散。 輔助工序的安排：輔助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除銹，退磁，檢驗等。 3.2.4熱處理工序的安排 熱處理的目的是提高材料力學性能，消除殘余應力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預備熱處理，最終熱處理和內(nèi)應力處理等，本零件CA6140車床輸出軸材料為45鋼，在加工過程中預備熱是消除零件的內(nèi)應力，在毛坯鍛造之后。最終熱處理在半精車之后精車之前，按規(guī)范在840℃溫度中保持30分鐘釋放應力。 3.3制定工藝路線 按照先加工基準面，先粗后精，基準統(tǒng)一等原則，該零件加工可按下述工藝路線進行。 工序05：鍛造毛坯 ； 工序10：正火； 工序15：車φ55端面，鉆中心孔； 工序20：粗車φ176 外圓及端面，粗車各內(nèi)孔、倒角，鉆中心孔； 工序25：粗車小端各外圓表面及錐面； 工序30：鉆 8-φ20 通孔，倒角； 工序35：鉆 2-φ8 斜孔； 工序40：調質； 工序45：修研中心孔； 工序50：半精車小端各外圓表面，倒角； 工序55：半精車、精車φ80內(nèi)孔； 工序60：擴、鉸 10-φ20 通孔； 工序65：精車小端各外圓表面； 工序70：銑鍵槽； 工序75：終檢。 第4章 工序設計 4.1選擇加工設備與工藝裝備 4.1.1選擇機床 根據(jù)工序選擇機床 （1）工序1、2、3、4和5是粗車和精車。各工序的工步數(shù)不多，大批大量生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，選用最常用的CA6140型臥式車床。 （2）工序7、8為鏜削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉體，故宜在車床上鏜孔，選用C616A型臥式車床。 （3）工序12銑削。工序工步簡單，外廓尺寸不大，考慮本零件屬成批大量生產(chǎn)，所選機床使用范圍較廣泛為宜，故可選常用用的X61W型銑床能滿足加工要求。 （4）工序9、10和11是擴、鉆、鉸孔?？刹捎脤Ｓ玫姆侄葕A具在立式鉆床上加工，故選用Z525。 4.1.2選用夾具 本零件除銑銷，鉆小孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。前車銷工序用三爪自定心卡盤和心軸。 4.1.3選用刀具 由于刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)率，工件的加工精度，已加工表面質量，刀具的磨損和加工成本，所以正確的選擇刀具材料是加工工藝的一個重要部分，刀具應具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟性，抗粘接性，化學穩(wěn)定性。由于零件車床輸出軸材料為45鋼，推薦用硬質合金中的YT15類刀具，因為加工該類零件時摩擦嚴重,切削溫度高,而YT類硬質合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性,在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼這種材料時采用硬質合金的刀具。粗車外圓柱面： 90半精車，精車外圓柱面：前角為90的車刀。鉆頭：高速鋼刀具，直徑為φ30；直徑為φ18；擴孔鉆：直徑為φ19.8；鉸刀：直徑為φ20。鏜刀，刀桿長度為200.BH＝1625。 4.1.4選擇量具 本零件屬大批大量生產(chǎn)，一般配情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考參考文獻[4]相關資料，選擇如下：讀數(shù)值0.02、測量范圍0～150游標卡尺，讀數(shù)值0.01、測量范圍0～150游標卡尺。讀數(shù)值0.01、測量范圍50～125的內(nèi)徑千分尺，讀數(shù)值0.01、測量范圍50～125的外徑千分尺，讀數(shù)值0.01、測量范圍50～125的內(nèi)徑百分表（表5-108）。 4.2確定工序尺寸 確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關。前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟精度確定。本零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表： 表 41 ?176軸段加工余量計算 工序名稱 工序 余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精車 2 IT0 6.3 176 ?75-0.0190 粗車 3 IT1 2 12.5 179 ?179-0.40 毛坯 -+2 181 ?181-+2 表 42 ?55軸段加工余量計算 工序名稱 工序 余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精車 1.0 IT6 3.2 55 ?55-0.0190 半精車 1.5 IT10 6.3 55.5 ?56-0.1200 粗車 2.5 IT12 6.3 57.5 ?57。5-0.30 毛坯 -+2 60 ?60-+2 表 43 ?60軸段加工余量計算 工序名稱 工序 余量/mm 工序 工序基本 尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精車 1.0 IT6 3.2 176 ?75-0.0190 半精車 1.5 IT10 6.3 179 ?75-0.0190 粗車 2.5 IT12 6.3 毛坯 -+2 181 ?75-0.0190 表 44 ?65軸段加工余量計算 工序名稱 工序間 余量/mm 工序 工序基本 尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精車 0.5 IT6 3.2 65 ?65-0.0190 半精車 2.0 IT10 6.4 65.5 ?65.5-0.1200 粗車 2.5 IT12 6.4 67.5 ?67.5-0.300 毛坯 -+2 70 ?70-+2 表 45 ?75軸段加工余量計算 工序名稱 工序余量/mm 工序 工序基本 尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精車 0.5 IT6 3.2 75 ?75-0.0190 半精車 2.0 IT10 6.4 75.5 ?75.5-0.0190 粗車 2.5 IT12 12.5 77.5 ?77.5-0.030 毛坯 -+2 80 ?80-+2 表 46 ?104內(nèi)孔加工余量加工 工序名稱 工序 余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精鏜 1.8 IT7 3.2 104 ?1040+0.035 粗鏜 3.2 IT12 6.3 103.2 ?103.2-00+0.140 毛坯 -+2 99 ?76-+2 表 47 ?80內(nèi)加工余量計算 工序名稱 工序余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精鏜 1.5 IT10 3.2 80 ?800+0.030 粗鏜 2.5 IT12 6.3 78.5 ?780+0.12 毛坯 -+2 76 ?76-+2 表 48 ?50內(nèi)孔加工余量計算 工序名稱 工序余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精鏜 1.5 IT10 3.2 50 ?500+0.025 粗鏜 2.5 IT12 6.3 48.5 ?480+0.1 毛坯 -+2 46 ?46-+2 表 49 φ20 P7 通孔工序尺寸、公差的確定 工序名稱 工序余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 經(jīng)濟精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 鉸 0.3 P7 3.2 20 擴 1.7 P9 6.4 19.7 鉆 18 h12 12.5 18 毛坯 -+2 46 ?46-+2 關于軸向工序尺寸的確定，由于軸向尺寸的尺寸精度要求不高，各段的端面車削余量為1.2mm，在實際加工時注意保證各段基本尺寸即可。 關于鍵槽的工序尺寸的確定，粗銑時，為精銑留有加工余量，槽寬雙邊余量為2mm；槽深余量為1mm，粗銑的工序尺寸為：槽寬為14mm，槽深為2mm。 第5章 確定切削用量及基本工時 切削用量是切削加工時可以控制的參數(shù)，具體是指切削速度、進給量 v(m/min) f（mm/ r）和背吃刀量ap（mm）三個參數(shù)。 選擇切削用量主要應根據(jù)工件的材料、精度要求以及刀具的材料、機床的功率和剛度等情況，在保證工序質量的前提下，充分利用刀具的切削性能和機床的功率、轉矩等特性，獲得高生產(chǎn)率和低加工成本。從刀具耐用度出發(fā)，首先應選定背吃刀量ap，其次選定進給量f，最后選定切削速度v。粗加工時，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡量能保證較高的金屬切除率，以提高生產(chǎn)率；精加工時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量小且均勻。因此選擇切削用量是應著重保證加工質量，并在此基礎上盡量提高生產(chǎn)率。 5.1切削用量 （1） 背吃刀量ap的選擇 粗加工時，背吃刀量應根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度來確定。由于粗加工時是以提高生產(chǎn)率為主要目標，所以在留出半精加工、精加工余量后，應盡量將粗加工余量一次 切除。一般ap 可達8～10mm。當遇到斷續(xù)切削、加a工余量太大或不均勻時，則應考慮多次走刀，而此時的背吃刀量應一次遞減，即ap1>ap2> ap3…….。 精加工時，應根據(jù)粗加工留下的余量確定背吃刀量，使精加工余量小而均勻。 （2）進給量f的選擇 粗加工時對表面粗糙度要求不高，在工藝系統(tǒng)剛度和強度好的情況下，可以選用大一些的進給量；精加工時，應主要考慮工件表面粗糙度要求，在一般表面粗糙度數(shù)值越小，進給量也要相應減小。 （3）切削速度v的選擇 切削速度主要應根據(jù)工件和刀具的材料來確定。粗加工時， 主要受刀具壽命和機床功率的限制。如超出了機床許用功率，則應適當降低切削速度；精加工時，ap和f用得都較小，在保證合理刀具壽命的情況下，切削速度應選取的盡可能高，以保證加工精度和表面質量，同時滿足生產(chǎn)率的要求。 切削用量選定后，應根據(jù)已選定的機床，將進給量f和切削速度v修定成機床所具有的進給量f和轉速n，并計算出實際的切削速度v。工序卡上填寫的切削用量應是修定后的進給量f、轉速n及實際切削速度v。 轉速n（r/min）的計算公式如下： ,式中 d ——刀具（或工件）直徑（mm）；v——切削速度（m/min ）。 5.2確定各工序切削用量及基本時間 工序15 粗車 外圓端面φ55 加工條件: 工件材料：45鋼正火，，模鍛。 加工要求：粗車φ55 外圓端面，表面粗糙度Ra=3.2。 機床：CA6140 臥式車床。 刀具：刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為16mm 25mm ， ， ， , ② 計算切削用量 切削深度：，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》[9]表14-6，選用f=0.6mm/r 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-1，切削速度的計算公式為 (m/min) （壽命選 T=60min）, 式中。 當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-18，,,，,。 所以， ==165.3(m/min) 確定機床主軸轉速： ==877.4(r/min) 按機床選取n =900r / min 。所以實際切削速度==169.56(m/min) 計算切削工時: 式中，=30，，，所以==0.06（min） 工序20 車φ176外圓及端面，粗車各內(nèi)孔、倒角，鉆中心孔 ① 加工條件 工件材料：45鋼正火， ，模鍛。 加工要求：車φ176 端面，表面粗糙度Ra3.2μm ；車φ176 外圓面，表面粗糙度Ra12.5u m ；粗車各內(nèi)孔，表面粗糙度Ra12.5μm 。 機床：CA6140 臥式車床。 刀具： 外圓車刀：刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為16mm 25mm ， ，， , 內(nèi)孔車刀：刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為16mm 25mm ， ， ， , ② 計算切削用量 (a)車φ176端面 切削深度： ，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.94mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-1，切削速度的計算公式為 （壽命選 T=60min）（m/min）,式中。 當切削條件變換時要加上修正系數(shù)。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-18， ,,，,。 所以， ==138.6（m/min） 確定機床主軸轉速： ==243.9(r/min) 按機床選取n =250r/min。所以實際切削速度 ==142.1(m/min) 計算切削工時 ,式中，，，所以==0.40（min） (b) 車φ176外圓面 切削深度：，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.94mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-1，切削速度的計算公式為 （壽命選 T=60min），（m/min）,式中。 當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-18， ,，,,。 所以， ==89.4（m/min） 確定機床主軸轉速： ==157.3(r/min) 按機床選取n =160r/min。所以實際切削速度 ==90.9(m/min) 檢驗機床功率：主切削力 按《金屬切削原理》[15] 表4-1 所示公式計算得： =9.81 式中：=270，=1.0，=0.75，=-0.15 =9.81=2461（N） 切削時消耗功率為 由《金屬機械加工工藝人員手冊》表8-14可知，CA6140主電動機功率為7.5kW,故 機床功率足夠。 檢驗機床進給系統(tǒng)強度: 已知主切削力 ,徑向切削力 按《金屬切削原理》表4-1所示公式計算 : =9.81 式中：=199；=0.9；=0.6；=-0.3 所以：（N）而軸向切削力 =9.81 式中：=294；=1.0；=0.5；=-0.4 (N) 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1則切削力在縱向進給方向對進給機構的 作用力為 (N) 而機床縱向進給機構可承受的最大縱向力為 3530N,故機床進給系統(tǒng)可正常工作。 切削工時： 式中，，，所以 ==0.22（min） (c) 粗車φ104內(nèi)孔 切削深度：，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.2mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-1，切削速度的計算公式為 （壽命選 T=60min）（m/min）,式中。 當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14-18， ,,，，,。 所以， ==135.6（m/min） 確定機床主軸轉速： ==437(r/min) 按機床選取n =400r/min。所以實際切削速度 ==124.1(m/min) 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.16（min） (d) 粗車φ80內(nèi)孔 切削深度：，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用 f=0.2mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14-1，切削速度的計算公式為 （壽命選 T=60min）（m/min）,式中。 當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14-18， ,,，，,。 所以， ==150.4（m/min） 確定機床主軸轉速： ==618.1(r/min) 按機床選取n =560r/min。所以實際切削速度 ==136.3(m/min) 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.14（min） (e)粗車車φ50內(nèi)孔 切削深度： ，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.2mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-1，切削速度的計算公式為 （壽命選 T=60min）（m/min）,式中。 當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14-18， ,,，，,。 所以， ==140.2（m/min） 確定機床主軸轉速： ==970.7(r/min) 按機床選取n =560r/min。所以實際切削速度 ==130(m/min) 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.11（min） 工序25 粗車小端外圓表面及錐面 ① 加工條件 工件材料：45 鋼正火， ，模鍛。 加工要求：粗車小端外圓表面及錐面，表面粗糙度Ra12.5um ； 機床：CK6140A車床。 刀具： 刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為16mm25mm ， ， ， , ② 計算切削用量 (a)車φ176左端面 切削深度： ，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.94mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-1，切削速度的計算公式為 （壽命選 T=60min）（m/min）,式中。 當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14-18， ,,，,。 所以， ==127.9（m/min） 確定機床主軸轉速： ==231.4(r/min) 按機床選取n =250r/min。所以實際切削速度 ==138.16(m/min) 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.14（min） (b)粗車各外圓及錐面 切削深度：，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.6mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-1，切削速度的計算公式為 （壽命選 T=60min）（m/min）, 式中。 當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-18， ,,， ,。 所以， ==120.5（m/min） 確定機床主軸轉速： ==639.6(r/min) ==590.4(r/min) ==548.2(r/min) ==479.7(r/min) ==319.8(r/min) 按機床選取n =500r/min。所以實際切削速度 ==94.2(m/min) ==102.5(m/min) ==109.9(m/min) ==125.6(m/min) ==188.4(m/min) 檢驗機床功率：主切削力 按《金屬切削原理》表 4-1 所示公式計算 =9.81 式中：=270；=1.0；=0.75；=-0.15 所以：（N） 切削時消耗功率 為 由《金屬機械加工工藝人員手冊》表8-14可知，CE7120B主電動機功率為15kW,故 機床功率足夠。 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.72（min） 工序30 鉆 10-φ18通孔，倒角 ①加工條件 工件材料：45 鋼調質，。 加工要求：鉆10-φ18通孔，粗糙度Ra12.5um; 刀具：直柄麻花鉆：d =18, l= 191, l1 =130 ，刀具材料W18Cr4V； 機床：Z525 ②計算切削用量 鉆孔深度：h=30mm<3d=54mm 。 刀具耐用度：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-42 選取，t=30min 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-34及機床，選用f=0.36mm/ r 。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-29 公式計算： 主軸轉速：（r/min） 根據(jù)機床選取n=545 (r/min) ，所以實際切削速度 （r/min） 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.19（min） 工序35 鉆 2-φ8 斜孔 ①加工條件 工件材料：45鋼調質，。 加工要求：鉆2-φ8斜孔; 刀具：直柄麻花鉆：d =8, l= 117, l1 =75 ，刀具材料W18Cr4V； 機床：Z525 ②計算切削用量 鉆孔深度：h=25mm>3d=24mm 。 刀具耐用度：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-42 選取，t=15min 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-34及機床，選用f=0.10mm/ r 。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-29公式計算： 主軸轉速：（r/min） 根據(jù)機床選取n=1360(r/min) ，所以實際切削速度 （r/min） 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.22（min） 工序50 半精車外圓φ55、φ60 、φ65 、φ75外圓 ①加工條件 工件材料：45鋼調質，。 加工要求：半精車外圓φ55、φ60 、φ65 、φ75外圓，表面粗糙度Ra6.3um。 機床：CK6140A 數(shù)控車床。 刀具：刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為16mm25mm ， ， ， , ②計算切削用量 切削深度：，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.4mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-1，切削速度的計算公式為 （壽命選 T=60min）（m/min）,式中。 當切削條件變換時要加上修正系數(shù)。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-18， ,,， ,。 所以， ==143.6（m/min） 確定機床主軸轉速： ==795(r/min) ==731.7(r/min) ==677.5(r/min) ==590.1(r/min) 按機床選取n=500r/min。所以實際切削速度 ==126.4(m/min) ==137.4(m/min) ==148.4(m/min) ==170.3(m/min) 計算切削工時 ,式中，，， 所以 ==0.71（min） 工序55 半精車、精車φ80內(nèi)孔 ①加工條件 工件材料：45鋼調質。 加工要求：半精車φ80內(nèi)孔，表面粗糙度Ra6.3um；精車φ80內(nèi)孔，表面粗糙度Ra3.2um。 機床：CA6140 臥式車床。 刀具： 刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為16mm25mm ， ， , ②計算切削用量 (a)半精車φ80內(nèi)孔 切削用量：，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.18mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-13選取，切削速度 (m/min) 當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-18， ,,，其余為 1 所以， =2120.811.150.9=177.7（r/min） 確定機床主軸轉速： =（r/min） 按機床選取n =710r/min 。所以實際切削速度（r/min） 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.13（min） (b) 精車φ80內(nèi)孔 切削用量： ，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.13mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-13選取，切削速度 (m/min) ，當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14-18，,,，其余為1 所以，=2770.811.150.9=232.2（r/min） 確定機床主軸轉速： =（r/min） 按機床選取n =900r/min 。所以實際切削速度（r/min） 計算切削工時 ,式中，，，所以 工序60 擴、鉸 10-φ20通孔 ① 加工條件 工件材料：45 鋼調質。 加工要求：擴10-φ20通孔,表面粗糙度Ra3.2um。 鉸10-φ20通孔,表面粗糙度Ra6.3um。 機床：Z525。 刀具：擴孔刀：d=19.7;L=205;l=140 ； 鉸刀： d=20;L=195;l=60;d1=16 刀具為直柄麻花鉆8-L GB/T 6135.3－1996。 ②計算切削用量 (a) 擴10-φ19.7通孔 切削用量： ，一次切除。 刀具耐用度：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-61選取，t=15 min。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-34及機床，選用 f=0.48mm/r。計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-29公式計算： （m/min） 主軸轉速：（m/min） 按機床選取n =545r/min 。 所以計算實際切削速度（r/min） 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.13（min） (b)鉸 10-φ20通孔 切削用量：，一次切除。 刀具耐用度：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-46 選取，t=30 min。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-34及機床，選用f=0.81mm/r。計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-29公式計算： （m/min） 主軸轉速：（m/min） 按機床選取n =272r/min 。 所以計算實際切削速度：（r/min） 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.15（min） 工序65 精車外圓φ55 、φ60、φ65、φ75 外圓 ①加工條件 工件材料：45鋼調質，。 加工要求：精車外圓φ55 、φ60 、φ65、φ75外圓，表面粗糙度Ra6.3um。 機床：CK6140A 數(shù)控車床。 刀具： 刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為16mm 25mm ， ， ， , ②計算切削用量 切削深度：，一次切除。 進給量：根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-6，選用f=0.2mm/r。 計算切削速度：按《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-13選取，切削速度 (m/min) 當切削條件變換時要加上修正系數(shù) 。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表14-18，,,其余的修正系數(shù)均為 1 所以， =2720.811.15=253.4（r/min） 確定機床主軸轉速： ==1454.1(r/min) ==1333.9(r/min) ==1232.1(r/min) ==1068.9(r/min) 按機床選取n =1200r/min。所以實際切削速度 ==209.1(m/min) ==228.0(m/min) ==246.8(m/min) ==284.5(m/min) 計算切削工時 ,式中，，，所以 ==0.83（min） 工序70 銑鍵槽 ① 加工條件 工件材料：45 鋼調質，。 加工要求：粗、精銑鍵槽。 機床：立式銑床 X51。 刀具：高速鋼直柄鍵槽銑刀：d =12mm, l=26mm,L=83mm, d1 =12mm （粗銑） d =16mm, l=32mm,L=92mm, d1 =16mm （精銑） ②計算切削用量 (a)粗銑 切削深度：，長 50mm,一次切除。 進給量按《實用機械加工工藝人員手冊》表14-85選取，。切削速度按《實用機械加工工藝人員手冊》表14-67所示計算公式： ，取 t=60min 則（m/min） 機床主軸軸速（r/min） 根據(jù)機床選取 n=80（r/min） 計算切削工時 (b)精銑 切削深度：，長 50mm,一次切除。 進給量按《實用機械加工工藝人員手冊》表14-85選取，。切削速度按《實用機械加工工藝人員手冊》表14-67所示計算公式： ，取 t=60min 則（m/min） 機床主軸軸速（r/min） 根據(jù)機床選取 n=65（r/min） 計算切削工時 式中，l=50,l1=2,d=16,h=a p=3,所以 第六章 夾具設計 　　本夾具是第11道工序鉆通孔的專用夾具。刀具為直柄麻花鉆8-L GB/T 6135.3－1996。 在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本設計的重點應在卡緊的方便性與快速性以及實現(xiàn)鉆孔的分度上。下面是夾具設計過程： 6.1零件分析 輸出軸主要應用在動力輸出裝置中，是輸出動力的主要零件之一。其主要作用是傳遞轉矩，使主軸獲得旋轉的動力，其工作中要承受較大的沖擊載荷和扭矩。因此，該零件需具有足夠的耐磨性和抗扭強度。 該孔的加工工序需要的定位表面均已經(jīng)加工完成，本工序需要保證尺寸包括孔距75外圓中心軸的尺寸為140和孔中心線對中心軸位置度為0.03，且孔軸線需垂直于端面。需限制的自由度包括X直線方向與轉動方向自由度，以及Y軸直線方向以及轉動方向自由度。 6.2定位方案分析 1、定位方案一： 176端面和80內(nèi)孔圓柱銷定位。 端面限制自由度有Z軸直線方向自由度，內(nèi)孔圓柱銷限制X軸直線方向與轉動方向以及Y軸直線方向與轉動方向自由度。 2、定位方案二： 176端面和75外圓柱面定位， 80內(nèi)孔圓柱銷導向。 端面限制自由度有Z軸直線方向自由度，外圓柱面限制X軸直線方向與轉動方向以及Y軸直線方向與轉動方向自由度。 其中定位方案一的基準軸線為80內(nèi)孔中心軸，與工藝要求不一致，而方案二的的定位方案與要求符合，故選用方案二定位。 6.3定位誤差分析 尺寸140的定位誤差分析：工序基準為75外圓柱中心軸，與定位基準一致，不存在基準不重合誤差，下面計算基礎位置誤差。 該工序的定位誤差要求為孔中心軸與75軸中心軸的位置度為0.05。當工件75圓柱的直徑最小且夾具孔徑最大時，中心軸會出現(xiàn)最大偏差，此時的偏移量為 ΔDW=Dmax-dmin=75.04-75.003=0.037 經(jīng)過計算，方案二中的尺寸和精度滿足加工要求。 6.4夾緊方案的確定 對工件夾緊裝置要滿足以下要求： 1、 在夾緊過程中應能保持工件定位時所獲得的正確位置 2、 夾緊力大小適當 3、 夾緊裝置應操作簡便、省力、安全。 4、 夾緊裝置的復雜程度和自動化程度應與批量生產(chǎn)和生產(chǎn)方式相適應。 在夾緊方案中夾緊力的作用方向應該有利于工件的準確定位、盡量與工件剛度大的方向一致、盡量與切削力、重力方向一致。 夾緊力作用點應正對支承原件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變；夾緊力左右點應處于工件鋼性較好的部位，以減小工件夾緊變形；夾緊力作用點應盡量靠近加工表面，以減小切削力對于工件造成的翻轉力矩。 6.5夾緊結構設計 圖 601 圖 62 總結 時光飛逝，轉眼之間在鄭州科技學院度過了兩年的本科生活，回首兩年的學習和生活，我感到自己的收獲無比豐富。兩年來，我不僅認真學習了各門基礎課，而且更加系統(tǒng)的掌握了多門專業(yè)技術課，在每次的課程設計中，我都認真對待，努力鉆研。這樣，通過兩年的鍛煉不斷地提高了我的設計、繪圖、識圖能力?？梢哉f，大學里的理論基礎，不但使我學會了分析問題、解決問題的能力，而且更加強化了我的知識結構。尤其幸運的是我不只一次的深入工廠學習，把學到的知識應用到實習現(xiàn)場的具體工作中，提高了自己的動手能力，為我今后步入工作崗位打下了更好的實踐基礎。 本次設計的目的是培養(yǎng)自己初步掌握獨立從事專業(yè)技術工作的能力，提高了自己從事工藝和工藝裝備設計的水平，使自己初步掌握從事本專業(yè)科學研究工作的能力。通過畢業(yè)設計不但培養(yǎng)了我運用各種工具書的方法和技巧，同時也培養(yǎng)了我獨立思考問題，解決問題的能力。通過翻閱查找各種工具書，擴大了視眼，豐富了自己的知識范圍。 本次設計我是有充分準備的。我不僅準備了兩年的時間來掌握各門專業(yè)課的學習，而且我多次深入工廠實習，更主要的是設計期間不斷地從網(wǎng)上，圖書館收集大量的資料，尋找各種解決問題的方法。所以說本設計我是有充分準備的，它與生產(chǎn)實際相結合。它也將成為我走上工作崗位的一次重要預演，為我今后的工作打下堅實的基礎。 致 謝 此次課程設計確定了填料箱蓋從鑄件毛坯到成品在大量成批生產(chǎn)時的工藝過程。 作為本學期的最后一次課程設計，需要我們綜合前階段所學習的機械制圖、金屬工藝學、金屬材料、機械設計基礎、互換性與測量技術、機械制造工藝學等多門課程的知識，同時還要運用數(shù)學、力學等基礎學科知識以及設計手冊上的標準。所以此次課程設計是我們本科階段學習的知識的鞏固，也是一個總結 機械制造工藝學課程設計是學完了機械制造工藝學基礎和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次課程設計過程中遇到了不少困難，在李老師的幫助下和在圖書館查閱資料，最終解決了困難。而且，這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，利用了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力 ，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。 參考文獻 [1] 陳宏鈞.機械加工工藝手冊[M].機械工業(yè)出版社，2003 [2] 王先逵.機械制造工藝學[M].機械工業(yè)出版社，2006 [3] 徐學林.互換性與測量技術基礎[M].湖南大學出版社，2005 [4] 崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南[M].化學工業(yè)出版社，2007 [5] 胡農(nóng).車工技師手冊[M].機械工業(yè)出版社，2004 [6] 曾慶福.機械制造工藝學[M].清華大學出版社，1989 [7] 趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊[M].上?？茖W技術出版社，2000 [8] 陳宏鈞.車工實用技術[M].機械工業(yè)出版社，2004 [9] 艾興.切削用量簡明手冊[M].機械工業(yè)出版社，2004