X62W铣床主轴机加工工艺和铣键槽专用夹具设计

X62W铣床主轴机加工工艺和铣键槽专用夹具设计,X62W,铣床,主轴,加工,工艺,键槽,专用,夹具,设计 20**届毕业设计说明书 题目:X62W铣床主轴机械加工工艺 规程与铣键槽专用夹具设计 院(系)、部： 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 班 级： 完成时间： 摘 要 在机械制造工业中，由于被加工零件形状和表面以及精度要求不同而发展、产生了种类繁多的金属切削机床。在生产实际中大量使用铣床、磨床、钻床、镗床以及直线运动机床等。 毕业设计是学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，其目的在于通过机床运动的结构设计，使学生在设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面得到综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。 本次设计是对铣床主轴机械加工工艺规程与铣键槽专用夹具进行全面设计，使其满足实际生产工作的需要。 关键字：铣床； 工艺； 专用夹具； 主轴； 设计 ABSTRACT In machine manufacture industry,because is processed the components shape and surface as well as the procision request different develops、has produced the type many metal cutting engine bed.Is producing actual massive uses the milling machine,the grinder,the drilling machine,the boring lathe as well as the translation engine bed and so on. The graduation design is the practise teaching link which carries on afterwards in the student study corresponding curriculum and the advance curriculum,is university student's compulsory.Its goal lies in through the engine bed movement structural design ,causes the students in to draw up the transmission and in the speed change structure plan process,obtains the design idea,the plan analysis,the structure technology capability,the mechanical drawing,the comonents computation,the compilation technology document and aspect and so on consult technical data integrated trainings,set up the correct design concept,grasps the basic design method,and trains the students to have the preliminary structure analysis,the structural design and computation ability. The design is a special fixture for milling spindle machining process planning milling keyway design to meet the needs of the actual production work. Key words: milling machine ; Technology; Special fixture; spindle; design 前 言 毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及专业课之后进行的。这是我们对大学三年所学课程的一次深入的综合性复习，是一次理论联系实际的训练，是学生在校学习阶段的最后一个重要教学环节，也是完成工程师基本训练的重要环节，其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。因此，它在我们三年的大学生生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析能力和实践能力，为今后参加祖国的“四化”建设打一个良好的基础。 由于零件的工艺设计过程可以是多种多样的，工艺人员的任务是从现有生产任务条件出发，制定一个切合实际的最优工艺设计过程，制定机械加工工艺规程的原则是：在一定的生产条件下，以最低的成本，按计划规定的速度，可靠地加工符合图纸要求的零件。在制定工艺过程时，应该要注意技术的先进性、经济的合理性及劳动条件的良好性。这次的毕业设计就是这样一个制定机械加工工艺规程的过程，由于能力所限，设计肯定会有许多不足的地方，恳请各位老师给予指教。 1. 生产纲领及生产类型 题目所给的零件图是手柄座。 原始资料： （1）生产纲领：1000件／年 （2）生产类型：中批量生产； （3）车间工作制度：１班制 技术要求： （1）铸件不得有气孔夹杂裂文松疏等缺陷。 （2）未注圆角为R5～R10。 （3）进行时效处理。 （4）加工后除去锐边。 （5）未注螺孔光孔粗糙度为12.5。 （6）材料为Cr40。 2. 零 件 的 分 析 2.1 零件的作用 题目所给的零件是X62w铣床的主轴，它夹持刀具直接参加切削运动。因此，它的回转精度对零件的加工质量和铣床的生产率有较大的影响。 主轴前端的圆锥孔用于安装铣刀，其精度要求较高。Φ65K5和Φ40h7轴分别安装轴承，起支承作用。为了提高耐磨性，在前端95mm处进行淬硬至HRC48-53。主轴前端的两键槽安装键,带动铣刀转动，防止铣刀松动。Φ17h10通孔内安装螺杆，起拉杆作用。由于主轴组件要做轴向移动，传动齿轮安装在Φ55js6上，与主轴靠双键传递扭矩。 2.2 零件的工艺分析 X62w铣床的主轴共有3组加工表面，它们之间有一定的位置要求，具体分述如下： 1.以Φ65k5和Φ40h7为中心的加工表面。这一组加工表面包括： 主轴的所有外圆及倒角、退刀槽、越程槽、两端面、锥孔及通孔Φ17h10。 2.以Φ55js6为中心的加工表面。主要包括：Φ55js6上的两对称键槽。 3.以锥孔为中心的加工表面。主要包括：4-M12，2-M6螺纹孔及前端键槽。 这3组加工表面之间有着一定的位置要求，具体如下： 1． 前端面、锥孔、Φ88.88外圆与Φ65k5，Φ40h7的圆跳动公差为0.007mm； 后端面与Φ65k5，Φ40h7的圆跳动公差为0.1mm； Φ40h7与Φ65k5，Φ40h7的圆跳动公差为0.005mm； Φ40h11与Φ65k5，Φ40h7的圆跳动公差为0.05mm； Φ55js6与Φ65k5，Φ40h7的圆跳动公差为0.02mm； 通孔Φ17h10与Φ65k5，Φ40h7的同轴度公差为0.03mm； Φ22与Φ65k5，Φ40h7的同轴度公差为0.3mm ⑵.对称键槽对Φ55中心线的对称度公差为0.05mm。 ⑶.4--M12 相对内锥孔中心的位置度公差为0.15mm； 前端键槽与内锥孔中心的对称度公差为0.06mm。 由以上分析可知，对于这3组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后再借助专用夹具加工其他两组表面，并保证它们之间的位置精度要求。 3 确定毛坯的制造形式 根据零件的材料是40Cr,确定毛坯为铸件。又已知零件的生产纲领 为1000件／年，生产类型为中批量生产。毛坯的铸件方法选用模锻成 型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。 4 基准的选择 4.1 粗基准的选择 粗基准的选择，由于该零件为普通的轴类零件，故选外圆为粗基准。 4.2 精基准的选择 精基准的选择，选轴前端的圆锥孔和后端孔倒角作为精基准 5 制定工艺方案 5.1 工艺路线的制定 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用灵活性大的机床并配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。根据先面后孔、先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原则以及加工零件的几何形状精度、尺寸精度、位置精度等技术要求，制订方案如下： 表 2.1 工艺路线方案一 工序一 热处理 （正火） 工序二 车端面，钻中心孔，粗车各外圆 工序三 热处理（调质） 工序四 半精车外圆面 工序五 钻通孔Φ17 工序六 车锥孔 工序七 车Φ22、Φ25.3孔及其倒角 工序八 铣前端键槽至图纸要求 工序九 钻4-M12，2-M6螺纹底孔 工序十 攻4-M12，2-M6螺纹 工序十一 精车各外圆、车退刀槽和越程槽，并倒角 工序十二 前95mm处淬硬至HRC48-53 工序十三 铣对称键槽至图纸要求 工序十四 粗磨外圆Φ65、Φ40 工序十五 粗磨端面 工序十六 粗磨锥孔 工序十七 车螺纹M45 工序十八 精磨外圆Φ65、Φ40至图纸要求 工序十九 精磨端面至图纸要求 工序二十 精磨Φ22孔至图纸要求 工序二十一 精磨锥孔至图纸要求 工序二十二 钳工 工序二十三 检验 表 2.2 工艺路线方案二 工序一 热处理 （正火） 工序二 车端面，钻中心孔。选用C620-1卧式车床及专用夹具 工序三 粗车各外圆。选用C620-1卧式车床及专用夹具 工序四 热处理（调质） 工序五 半精车外圆面，选用C620-1卧式车床及三爪卡盘 工序六 钻Φ25.3。选用Z535立式钻床加工以及专用夹具 工序七 钻Φ22，钻扩通孔Φ17。选用Z535立式钻床加工以及专用夹具 工序八 车Φ25.3孔及其倒角。选用C620-1卧式车床及三爪卡盘 工序九 车Φ22孔及其倒角。选用C620-1卧式车床及三爪卡盘 工序十 车锥孔。选用C620-1卧式车床及专用夹具 工序十一 铣前端键槽至图纸要求。选X62W铣床以及专用夹具 工序十二 钻4-M12，2-M6螺纹底孔。 工序十三 攻4-M12，2-M6螺纹。选用Z535立式钻床加工以及 专用夹具 工序十四 精车各外圆、车退刀槽和越程槽，并倒角。选用C620-1车床及三爪卡盘 工序十五 前95mm处淬硬至HRC48-53 工序十六 铣对称键槽至图纸要求。选X62W铣床以及专用夹具 工序十七 粗磨锥孔。选用专用床和专用夹具。 工序十八 车螺纹M45。选用C620-1卧式车床及三爪卡盘 工序十九 粗精磨外圆Φ65、Φ40至图纸要求。选用外圆磨床和专用夹具 工序二十 粗精磨端面至图纸要求。选用平面磨床和专用夹具 工序二十一 精磨Φ22孔至图纸要求。内圆磨床以及专用夹具 工序二十二 精磨锥孔至图纸要求。专用磨床以及专用夹具 工序二十三 钳工 工序二十四 检验 5.2 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是按照先面后孔的规则来加工零件，这样虽然可以保证加工零件的精度，但在实际加工过程中会遇到麻烦，这样在加工过程中会带来不小的麻烦。相比之下，方案二可以避免这样的事情发生，而且能够更好的定位零件。而且方案二的工序比较简洁，减少了工件装夹的次数。 另外通过加工精度的对比，也可以发现，第二种方案的加工过程比较符合精度要求，可以避免零件产生比较严重的误差。 经分析比较，用方案二加工零件更易加工又符合设计要求，故采用方案二。 6 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 该零件的材料为40Cr，硬度为HB220--250， 生产类型为中批生产，采用在锻锤上合模模锻生成毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，用查表法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。 为简化模锻毛坯的外形，取直径为Φ55、Φ45、Φ42、Φ40的毛坯尺寸与Φ65相同。 6.1毛坯直径的确定 查《机械制造工艺手册》以下简称《工艺手册》表1-27 表2.4.1 名义直径（mm） 表面加工法 直径余量（mm） Φ88.88 粗车 2.6 半精车 0.5 精车 0.3 Φ65 粗车 2.2 半精车 0.45 精车 0.3 粗磨 0.1 精磨 0.06 毛坯直径的确定： 工件直径Φ88.88，公差为0.015，机械加工总余量为： 2×(2.6+0.5+0.3)＝2×3.4 ∴毛坯尺寸为Φ95.695mm。 工件直径Φ65，公差0.013，机械加工总余量： 2×(2.2+0.45+0.3+0.1+0.06) ＝2×3.11 ∴毛坯尺寸为Φ71.233mm ∴取毛坯直径为Φ96mm，Φ72mm。 6.2毛坯长度L的确定： 查《工艺手册》表(1-52)可知 Φ88.88的长度方向的加工余量为2.0mm ∴L1=37mm Φ65及以后的外圆长度方向的加工余量为3.25mm ∴L2＝403.25 ∴总长L＝37+403.25=440.25mm 模锻斜度为7°。查（《工艺手册》表1-51） 6.3毛坯过渡圆角的确定：查（《工艺手册》表1-51） 取L1段过渡到L2段的毛坯圆角半径R＝5mm。 ∴毛坯的内圆角半径取R＝5mm，外圆角半径取2mm。 6.4 加工余量的确定： 查表《工艺手册》表1--27 表2.5.1 加工表面 余量 Φ88.88外圆 精车Φ88.88mm 2Z＝0.60mm 半精车Φ89.48mm 2Z＝1.0mm 半精车Φ89.48mm 2Z＝5.52mm 毛坯 Φ96mm Φ65外圆 精磨 Φ65mm 2Z＝0.12mm 粗磨Φ65.12mm 2Z＝0.12mm 精车 Φ65.32mm 2Z=0.60mm 半精车Φ65.92mm 2Z＝0.90mm 粗车Φ66.82mm 2Z＝5.18mm 毛坯Φ72mm Φ55外圆 精车 Φ55±0.095mm 2Z＝0.60mm 半精车Φ55.6mm 2Z＝0.90mm 粗车Φ56.5mm 2Z＝10.32mm 已粗车至 Φ66.82mm M45×1.5外圆 精车 Φ45mm 2Z＝0.60mm 半精车Φ45.6mm 2Z＝0.90mm 粗车 Φ46.5mm 2Z＝10.00mm 已粗车Φ56.5mm Φ42外圆 精车Φ42mm 2Z＝0.60mm 半精车Φ42.6mm 2Z＝0.90mm 粗车Φ43.5mm 2Z＝3.00mm 已粗车Φ46.5mm Φ40外圆 精磨Φ40mm 2Z＝0.12mm 粗磨Φ40.12mm 2Z＝0.20mm 精车Φ40.32mm 2Z＝0.60mm 半精车Φ40.92mm 2Z＝0.90mm 粗车 Φ41.82mm 2Z＝1.68mm 已粗车至 Φ42.92mm 内孔Φ25.3 钻孔Φ23mm 粗车Φ25.3mm 2Z＝2.3mm 内孔Φ22 钻孔Φ20mm 粗车Φ21.3mm 2Z＝1.5mm 精车Φ21.8mm 2Z＝0.50mm 精磨Φ22mm 2Z＝0.2mm 通孔Φ17 钻孔Φ16mm 扩孔Φ17mm 2Z＝1mm 内锥孔（7:24） 底孔Φ25.3mm 粗车Φ43.58mm 2Z＝18.2mm 精车Φ44.18mm 2Z＝18.2mm 粗磨Φ44.38mm 2Z＝0.20mm 精磨Φ44.5mm 2Z＝0.12mm 7 确定切削用量及基本工时 7.1工序二：车端面，钻中心孔 （如未特别注明，本工序相关数据的出示《切削用量手册》的车削用量选择） 7.1.1粗车Φ88.88端面 （1）加工条件 工作材料：40Cr钢正火，σb＝0.735GPa，模锻。 加工要求：车两端面，打中心孔，粗车各外圆表面 机床：C620-1卧式车床 刀具：刀片材料YT15 ， 刀杆尺寸16×25mm， Kr＝90°, r0＝10°,α。＝12°, λs＝0°,rε＝1.0mm. （2） 切削深度： 加工总余量＝2.0mm，留余量0.5mm，单边余量0.75mm，一次走刀，ap＝0.75mm （3） 进给量f： 根据《切削用量手册》表4，当刀杆尺寸为16mm*25mm，ap＝0.75mm 根据表4选f＝0.6-0.9mm/r。 按C620-1机床说明书选f=0.52mm/r表26 （4）计算切削速度：见表21 根据表10，车刀耐用度：t＝60min V＝（1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv..............7.1.1.1 式中： v=242，xv＝0.15，yv＝0.35，m＝0.20 Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 其中： Ktv＝1.0（表21-6） Kkrv＝0.81（表21-7） KSV＝0.8（表21-5） KTv＝1.0（表11） KKv＝1.24（表21-9） KMv＝0.637/σb＝0.637/0.735＝0.87（表21-1） ∴v=242/601-0.2×36000.2×0.750.15×0.520.35） ×0.87×1.0×0.81×0.8×1.0×1.24 =623m/s （5）确定机床主轴转速： n＝1000v/πdw ......................7.1.1.2 ＝1000×1.623/(3.14×96) ＝5.38r/s（323r/min） 按C620-1机床说明书（表26），与323r/min相近的机床转速为305r/min及370r/min，现选nw＝370r/min。 所以实际切削速度 V=nW×dw×π/1000 ......................7.1.1.3 ＝370×96×3.14/1000 ＝111.53r/min（1.86r/s） （6）切削工时： 查《工艺手册》表7-1： ＝（L＋l1＋l2）/n×f.................7.1.1.4 式中： L＝96/2＝48， l1＝4 l2＝0 ＝48+4+0/0.52×370 ＝0.27min（16.2s） ＝L＋l1＋l2/n×f 式中： L＝96-72/2＝12， l1＝4 l2＝0 ∴＝12+4+0/0.52×370 ＝0.083min（5s） 7.1.2车Φ40端面： （1）加工条件 工作材料：40Cr钢正火，σb＝0.735GPa，模锻。 加工要求：车两端面，打中心孔，粗车各外圆表面 机床：C620-1卧式车床 刀具：刀片材料YT15 ， 刀杆尺寸16×25mm， Kr＝90°, r0＝10°,α。＝12°, λs＝0°,rε＝1.0mm. （2）切削深度： 加工总余量＝3.25mm，留余量0.5mm，单边余量2.75mm，一次走刀ap＝2.75mm （3）主轴转速和进给量： 为了提高生产率，在不影响加工质量的情况下，取与车Φ88.882端面时的主轴转速和进给量。即n＝760r/min，f＝0.52mm/r。所以实际切削速度: V＝πdwns/1000.................7.1.2.1 ＝3.14×72×370/1000 ＝83.65m/min（1.394m/s） （4）切削工时 查《工艺手册》表7-1： T＝（L＋l1＋l2）/n×f..............7.1.2.2 式中： L＝72/2＝36， l1＝4 l2＝0 T＝36＋4＋0/0.52×370＝0.21min（12.6s） 7.2工序三：粗车各外圆 （如未特别注明，本工序相关数据的出示《切削用量手册》的车削用量选择） 7.2.1 粗车Φ88.88外圆 要求校验机床功率及进给强度 （1）加工条件 工作材料：40Cr钢正火，σb＝0.735GPa，模锻。 加工要求：粗车Φ88.88外圆 机床：C620-1卧式车床 刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16×25mm， Kr＝45°, r0＝10°,α。＝12°, λs＝0°,rε＝1.0mm. （2）切削深度：单边余量Z＝2.76mm，一次走刀，ap＝2.76mm。 （3） 进给量： 查表4，f＝0.6-0.9mm/r。按机床说明书取f=0.6mm/r。 （4）计算切削速度：按表21 V＝（1-m×Tm×apxv×fyv）×Kv......7.2.1.1 式中： Cv=242，xv＝0.15，yv＝0.35，m＝0.20， Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 其中： Ktv＝1.0（表21-6）， Kkrv＝0.81（表21-7）， KSV＝0.8（表21-5）， KTv＝1.0（表11）， KKv＝1.0（表21-9） KMv＝0.637/σb ＝0.637/0.735＝0.87（表21-1） V=（242/601-0.2×36000.2×2.760.15×0.60.35）×0.87×1.0×0.81×0.8×1.0×1.0 ＝1.03m/s（61.8m/min） （5）确定主轴转速： ns＝1000v/πdw .................7.2.1.2 ＝1000×61.8/3.14×96 ＝205.02r/min 按机床选取n＝230r/min，所以实际切削速度 V＝nW×dw×π/1000 ...............7.2.1.3 ＝3.14×96×230/1000 ＝69.33m/min （1.16m/s） （6）校验机床功率： 由表22中查得：Pm＝FzV×10-3KW,式中Fz可由表13查出，当 σb＝0.569-0.951GPa，ap＜2.0mm，f≤0.6mm/r，V＜1.66m/s时， Fz＝2350N，切削力Fz的修正系数为KKrFz＝0.89， Kr0Fz＝1.0（表22-3） 故Fzc＝2350×0.89=2091.5N...........7.2.1.4 ∴Pmc＝ FzV×10-3..................7.2.1.5 ＝2091.5×1.16×10-3 ＝2.43kw 按机床说明书，当n＝230r/min时，机床主轴允许功率PE＝5.9kw，因Pmc＜PE 故所选切削用量可在C620-1车床上进行。 （7）校验机床进给系统强度： 根据C620-1机床说明书，其进给机构允许走刀力Fmax3530N,由表16，当σb＝0.669-0.794GPa，ap＜2.8mm，f＜0.75mm/r，V＜1.66m/s，Kr＝90°时，走刀力Fxc＝760N。 切削时Fx的修正系数为： Kr0Fx＝1.0 KλsFx＝1.0 KKrFx＝1.17（表22-3） 故实际走刀力为： Fxc＝760×1.0×1.0×1.17＝889.2N， 则所选进给量： f＝0.6mm/r （8）切削工时 查《工艺手册》表7-1： T＝L＋l1＋l2/n×f..................7.2.1.6 式中： L＝35.5 l1＝4 l2＝3 ∴T＝35.5+4+3/230×0.6＝0.31min（18.6s） 考虑到该零件台阶面较多，如若各台阶面都采用不同的转速和不同的进给量，则效率不高，故在不影响加工质量的情况下， 粗车该轴时： 采用主轴转速230r/min，粗车进给量f＝0.6mm/r。 7.2.2 粗车Φ65外圆 （1）加工条件 工作材料：40Cr钢正火，σb＝0.735GPa，模锻。 加工要求：粗车Φ88.88外圆 机床：C620-1卧式车床 刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16×25mm， Kr＝45°, r0＝10°,α。＝12°, λs＝0°,rε＝1.0mm. （2）切削深度：单边余量2.59mm，一次走刀，ap＝2.59mm （3）进给量：f=0.6mm/r （4）主轴转速：=230r/min，所以实际切削速度 V＝nW×dw×π/1000...................7.2.2.1 ＝3.14×72×230/1000 ＝52m/min（0.87m/s） （5）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f....................7.2.2.2 式中： L＝400.5 l1＝4 l2＝0 ∴T＝400.5+4/230×0.6=2.93min 7.2.3 粗车Φ55外圆 （1）切削深度：单边余量5.16mm，一次走刀，ap＝5.16mm （2）进给量：f=0.6mm/r （3）主轴转速：n=230r/min，所以实际切削速度 V＝nW×dw×π/1000.....................7.2.3.1 =3.14×66.82×230/1000 =48.26m/min（0.804m/s） （4）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f.....................7.2.3.2 式中： L＝336.5 l1＝4 l2＝0 ∴T＝336.5+4/230×0.6=2.47min 7.2.4 粗车Φ45外圆 （1）切削深度：单边余量5mm，一次走刀，ap＝5mm （2）进给量：f=0.6mm/r （3）主轴转速：n=230r/min，所以实际切削速度 V＝nW×dw×π/1000......................7.2.4.1 ＝3.14×56.5×230/1000 ＝40.8m/min（0.68m/s） （4）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f， 式中： L＝250.5 l1＝4 l2＝0 ∴T＝250.5+4/230×0.6=1.84min 7.2.5 粗车Φ42外圆 （1）切削深度：单边余量1.50mm，一次走刀，ap＝1.50mm （2）进给量：f=0.6mm/r （3）主轴转速：n=230r/min，所以实际切削速度 V＝nW×dw×π/1000........................7.2.5.1 ＝3.14×46.5×230/1000 ＝33.6m/min（0.56m/s） （4）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f.......................7.2.5.2 式中： L＝215.5 l1＝4 l2＝0 ∴T＝215.5+4/230×0.6=1.59min 7.2.6粗车Φ40外圆 （1）切削深度：单边余量0.84mm，一次走刀，ap＝0.84mm （2）进给量：f=0.6mm/r （3）主轴转速：n=230r/min 所以实际切削速度： V＝nW×dw×π/1000.........................7.2.6.1 ＝3.14×43.5×230/1000 ＝31.42m/min（0.524m/s） （4）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f， 式中： L＝115.5 l1＝4 l2＝0 ∴T＝115.5+4/230×0.6=0.866min 7.3 工序四：半精车各外圆 （如未特别注明，本工序相关数据的出示《切削手册》的车削用量选择） 7.3.1半精车Φ88.88外圆 （1）选择刀具：刀片材料YT15 ， 刀杆尺寸16×25mm Kr＝45° r0＝10°，α。＝7°，λs＝3°，rε＝1.0mm （2）切削深度：ap＝0.5mm （3） 进给量：因表面粗糙度Ra=6.3，rε=1.0mm。查表6，f=0.55～0.65mm。 按机床说明书取： f=0.55mm。 （4）计算切削深度： 根据表21 Vc＝（Cv/601-mTmapXvfyv）×Kv...............7.3.1.1 式中： Cv=242，Xv=0.15，yv=0.35，m=0.2。 Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 。 其中： KMv=0.637/0.735=0.87， Ktv=1.0 Kkrv=1.0 Ksv=0.8 KTv=1.0 KKv=1.0 ∴Vc＝（242/601-0.2×36000.2×0.50.15×0.550.35）×0.87×1.0×1.0×0.8×1.0×1.0 ＝1.70m/s（102m/min） （5）确定主轴转速： ns＝1000v/πdw.........................7.3.1.2 ＝1000×102/3.14×90.48 ＝359r/min 按机床选取： n＝370r/min， 所以实际切削速度： V＝nW×dw×π/1000......................7.3.1.3 ＝3.14×90.48×370/1000 ＝105.12m/min （1.75m/s） （6）校验机床功率： 由表22中查得： Pm＝FzV×10-3KW..........................7.3.1.4 式中Fz可由表13查出，当σb＝0.569-0.951GPa，ap＜2.0mm，f＜0.6mm/r，V＜3.0m/s时，Fz＝1470N 切削力Fz的修正系数为： KKrFz＝1.0， Kr0Fz＝1.0（表22-3）， 故Fzc＝1470N ∴Pmc＝ FzV×10-3 ＝1470×1.75×10-3 ＝2.573kw 按机床说明书，当n＝370r/min时，机床主轴允许功率PE＝6.4kw，因Pmc＜PE，故所选切削用量可在C620-1车床上进行。 （7）校验机床进给系统强度： 根据C620-1机床说明书，其进给机构允许走刀力Fmax=3530N 由表16，当σb＝0.669-0.794GPa，ap＜2.0mm，f＜0.75mm/r， V＜2.58m/s，Kr＝45°时，走刀力Fxc＝630N。 切削时Fx的修正系数为： Kr0Fx＝1.0 KλsFx＝1.0 KKrFx＝1.0（表22-3） 故实际走刀力： Fxc＝630N 则所选进给量： f＝0.6mm/r （8）切削工时 查《工艺手册》表7-1： T＝L＋l1＋l2/n×f .....................7.3.1.5 式中： L＝35.5 l1＝4 l2＝3 ∴T＝35.5+4+3/370×0.55＝0.21min（12.6s） 考虑到该零件台阶面较多，如若各台阶面都采用不同的转速和不同的进给量，则效率不高，故在不影响加工质量的情况下， 半精车该轴时，采用主轴转速n=370r/min，进给量f＝0.55mm/r。 7.3.2半精车Φ65外圆 （1）切削深度：ap＝0.45mm （2）进给量：因表面粗糙度Ra=0.8，rε=1.0mm。为了保证质量，查表6，f=0.2～0.3mm，按机床说明书取f=0.25mm/r。 （3）计算切削速度：根据表21 Vc=（Cv/601-mTmapXvfyv）×Kv ................7.3.2.1 式中： Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。 Kv＝KMv ×Ktv×Kkrv×Ksv×KTv×KKv 。 其中： KMv=0.637/0.735=0.87， Ktv=1.0 Kkrv=1.0 Ksv=0.8 KTv=1.0 KKv=1.0 ∴Vc＝（291/601-0.2×36000.2×0.450.15×0.250.35） ×0.87×1.0×1.0×0.8×1.0×1.0 ＝2.21m/s（132.6m/min） （4）确定主轴转速： ns＝1000v/πdw..................... ......7.3.2.2 ＝1000×132.6/3.14×66.82 ＝632r/min 按机床选取： n＝610r/min， 所以实际切削速度： V＝nW×dw×π/1000 .........................7.3.2.3 ＝3.14×66.82×610/1000 ＝127.99m/min （2.13m/s） （5）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f..........................7.3.2.4 式中： L＝64 l1＝4 l2＝0 ∴T＝64+4+0/610×0.25＝0.446min（26.76s） 7.3.3 半精车Φ55 （1）切削深度：ap＝0.45mm （2）进给量与主轴转速：与Φ88.88相同，即f=0.55mm/r，n=370r/min, 所以实际切削速度： V＝nW×dw×π/1000..........................7.3.2.5 ＝3.14×56.5×370/1000 ＝65.642m/min （1.1m/s） （3）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f..........................7.3.3.1 式中： L＝86 l1＝4 l2＝0 ∴T＝86+4+0/370×0.55＝0.44min（26.54s） 7.3.4 半精车Φ45 （1）切削深度：ap＝0.45mm （2）进给量与主轴转速：与Φ88.88相同，即f=0.55mm/r，n=370r/min 所以实际切削速度 V＝nW×dw×π/1000 ..........................7.3.4.1 ＝3.14×46.5×370/1000 ＝54m/min （0.9m/s） （3）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f..........................7.3.4.2 式中： L＝35 l1＝4 l2＝0 ∴T＝35+4+0/370×0.55＝0.192min（11.5s） 7.3.5 半精车Φ42 （1）切削深度：ap＝0.45mm （2）进给量与主轴转速：与Φ88.88相同，即f=0.55mm/r，n=370r/min, 所以实际切削速度: V＝nW×dw×π/1000..........................7.3.5.1 ＝3.14×43.5×370/1000 ＝50.54m/min （0.84m/s） （3）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f..........................7.3.5.2 式中： L＝100 l1＝4 l2＝0 ∴T＝100+4+0/370×0.55＝0.51min（30.6s） 7.3.6半精车Φ40 （1）切削深度：ap＝0.45mm （2）进给量与主轴转速：与Φ65相同，即f=0.25mm/r，n=610r/min 所以实际切削速度： V＝ndπ/1000 .............................7.3.6.1 ＝3.14×41.82×610/1000 ＝80.1m/min （1.34m/s） （3）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f..........................7.3.6.2 式中： L＝115.5 l1＝4 l2＝0 ∴T＝115.5+4+0/610×0.25＝0.784min（47.04s） 7.4工序五：钻Φ25.3孔 （如未特别注明，本工序相关数据的出示《切削手册》的孔加工削用量选择） （1）选择钻头：选莫氏锥柄麻花钻，其直径d0=23mm 。 （2）进给量：根据表5，当钢的σb＜0.784GPa，d=23m 时，f=0.39～0.47mm/r，由于l/d=105/25.3=4.15，故应乘孔深修正系数Klf=0.95，则f=（0.39～0.47）×0.95=0.371～0.447mm/r，按机床取f=0.43mm/r。 （3）主轴转速：取与钻Φ22孔时相同，即n=400r/min， 所以实际切削速度为： V＝nW×dw×π/1000 ............................7.4.1 ＝3.14×23×400/1000 ＝28.89m/min （0.48m/s） （4）切削工时： T=L/n·f ....................................7.4.2 式中： L=l+y+Δ，l=105，由表22查得y+Δ=9mm ∴T=105+9/400×0.43=0.663min（39.78s） 7.5 工序六：钻Φ22、钻扩通孔Φ17 （如未特别注明，本工序相关数据的出示《切削手册》的孔加工削用量选择） 7.5.1钻孔Φ22mm 要求校验机床的功率和扭矩。 （1）选择钻头：选莫氏锥柄麻花钻，其直径d0=20mm，钻头几何形状（表1及表2）：双锥修磨横刃、棱带，β=30°，2φ=118°，2φ1=70°，α0=10°，ψ=50°。 （2）进给量：根据表5，当钢的σb＜0.784GPa，d=20m 时， f=0.35～0.43mm/r，按机床取f=0.43mm/r. （3）切削速度：根据表11，σb=0.735GPa的40Cr钢加工性属7类。由表10，当加工性为第7类，f≤0.49mm/r，双横刃磨的钻头，d0=20mm时，Vt=0.30m/s（18m/min）， 切削速度的修正系数： KTV=1.0（表10） KCV=1.0（表23） Klv=1.0（表23） Ktv=1.0（表21-6） 故V=0.30 （4）主轴转速：n=1000V/πdw ＝1000×18/3.14×20＝286.6r/min 按机床说明书去取： nW=400r/min， 所以实际切削速度为： V＝nW×dw×π/1000 ..........................7.5.1.1 ＝3.14×20×400/1000 ＝25.12m/min （0.42m/s） （5）校验机床功率及扭矩： 根据表17，当f＜0.51mm/r，d0＜21mm时，Mt=76.81N·m。扭矩的修正系数KMM=1.11，KWM=1.0，故Mc=76.81×1.1=85.26N·m。根据钻床说明书，当n=400r/min时，Mm=115.8N·m。据表19，当σb=0.667～0.804GPa，d0=20mm，f＜0.38mm/r，V＜0.29m/s时，Pm=1.7Kw。根据钻床说明书，PE=4.5×0.81=3.645Kw。由于Mc＜Mm，Pm＜PE，故选择的切削用量可用。 （6）切削工时： T=L/n·f ..................................7.5.1.2 式中： L=l+y+Δ，l=20，由表22查得y+Δ=7mm ∴T=20+7/400×0.43=0.157min（9.42s） 7.5.2 钻Φ17mm （1）选择钻头：选莫氏锥柄麻花钻，其直径d0=16mm 。 （2）进给量：根据表5，当钢的σb＜0.784GPa，d=16m 时，f=0.35～0.43mm/r，由于l/d=310/16=19.38，故应乘孔深修正系数Klf=0.75，则f=（0.35～0.43）×0.75=0.2625～0.3225mm/r，按机床取f=0.32mm/r。 （3）主轴转速：取与钻Φ22孔时相同，即n=400r/min， 所以实际切削速度为： V＝nW×dw×π/1000 ..........................7.5.2.1 ＝3.14×16×400/1000 ＝20.1m/min （0.335m/s） （4）切削工时： T=L/n·f..................................7.5.2.2 式中： L=l+y+Δ，l=310，由表22查得y+Δ=10mm ∴T=310+10/400×0.32=2.5min（150s） 7.5.3 扩孔Φ17mm 查表27查得扩孔钻扩孔Φ17mm时， （1）进给量：f=0.6～0.7mm/r，按机床取f=0.57mm/r。 （2）切削速度：由表29 v=（Cvd0Zv/601-mTmapXvfyv）·Kv....................7.5.3.1 式中： Cv=20.6，Zv=0.6，xv=0.2，yv=0.3，m=0.25， 修正系数： Kv0=0637/0.735=0.87，T=1800s（表28） ∴v=（20.6×170.6/601-0.25×18000.25×0.50.2×0.570.3）×0.87 =0.95m/s（57m/min） （3）主轴转速： n=1000v/πd...........................7.5.3.2 =1000×57/3.14×17 =1067.82r/min 按机床取：n=1100r/min 所以实际切削速度为： V=ndπ/1000 .........................7.5.3.3 ＝3.14×17×1100/1000 ＝58.72m/min （0.98m/s） （4）切削工时： T=L/n·f...............................7.5.3.4 式中： L=l+y+Δ，l=310，由表22查得y+Δ=10mm ∴T=310+10/1100×0.57=0.51min（30.6s） 7.6 工序七： 车Φ22、Φ25.3孔及其倒角 （1）切削深度：单边余量Z=1.15mm，ap=1.15mm （2）进给量和主轴转速：与粗车时相同，即f=0.6mm/r n=230r/min 所以实际切削速度： v＝ndπ/1000 ............................7.6.1 ＝3.14×23×230/1000 ＝16.61mm/min （3）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f.........................7.6.2 式中： L＝105 l1＝4 l2＝0 ∴T＝105+4+0/230×0.6＝0.79min（47.4s） 7.7 工序八： 车Φ22孔 （1）切削深度：单边余量Z=0.94mm，ap=0.94mm （2）进给量和主轴转速：与半精车Φ65时相同，即f=0.25mm/r，n=610r/min 所以实际切削速度： v=ndπ/1000 ................................7.7.1 =3.14×20×610/1000 =38.31mm/min （3）切削工时： T＝L＋l1＋l2/n×f...........................7.7.2 式中： L＝20 l1＝4 l2＝0 ∴T＝20+4+0/610×0.25＝0.16min（9.6s） 7.8 工序九：车锥孔 （1）切削深度：单边余量Z=9.14mm，分两次走刀，ap1=5mm，ap1=4.14mm （2）进给量和主轴转速：与粗车时相同，即f=0.6mm/r，n=230r/min 所以实际切削速度 v＝ndπ/1000 ............................7.8.1 ＝3.14×25.3×230/1000 ＝18.27mm/min （3）切削工时： T＝（L＋l1＋l2/n×f）×2.....................7.8.2 式中： L＝66.33 l1＝4 l2＝0 i=2 ∴T＝（66.33+4+0/230×0.6）×2 ＝1.02min（61.2s） 7.9工序十：粗精铣前端键槽 （如未特别注明，本工序相关数据的出示《切削手册》的铣削用量选择） .9.1 粗铣 （1）选择铣刀：当切削总宽度ae=8mm，ap=15.9mm时，d0=100mm，采用错齿三面刃盘铣刀，齿数为18。耐用度T=7200s（表8） （2）机床：X62W铣床 （3）铣削宽度ae：总宽度ae=8mm，分两次走刀，ae1=ae=4mm （4）进给量af：根据X62W铣床说明书（表24），其功率为7Kw。属中等系统刚度。根据表3，af=0.08～0.15mm/z，现取af=0.15mm/z。 （5）切削速度和每秒进给量vf：根据表9，当d=100mm，z=18，ap=12～40mm，ae1=4mm，af＜0.18mm/z时，vt=0.35m/s，nt=1.13r/s，vft=1.40mm/r 各修正系数为： KMv=KMn=KMvf=0.69 KSv=KSn=KSvf=0.8 KZv=KZn=0.9 KZvf=2.7 ∴v=vt·Kv=0.35×0.69×0.8×0.9=0.17m/s n=nt·Kn=1.13×0.69×0.8×0.9=0.56r/s vf=vft·Kvf=1.40×0.69×0.8×2.7=2.087mm/r 根据机床取nc=0.625r/s，vfc=2.5mm/s，因此实际切削速度和每齿进给量为： vc=πdnc1000...........................