设计“输出轴”零件的机械加工工艺规程及夹具设计.docx

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郑 州 科 技 学 院 机械制造工艺学课程设计任务书 题目：设计“输出轴”零件的机械加工工艺规程及夹具设计 内容： 1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程卡 1份 4.机械加工工序卡 1份 5.夹具设计装配图 1张 6.夹具体零件图 1张 7.课程设计说明书 1份 班 级： 14级机制本7班 姓 名： * 帅 学 号： 20143**** 指 导 教 师： * 小 静 教研室主任： 2017 年 6 月 2 日 目录 中文摘要 I 英文摘要 II 前言 III 第1章 零件的工艺分析及生产类型的确定 1 1.1技术要求分析 1 1.2零件的工艺分析 1 第2章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2 2.1选择毛坯 2 2.2毛坯尺寸的确定 2 第3章 选择加工方法，制定加工艺路线 4 3.1定位基准的选择 4 3.2零件表面加工方法的选择 4 3.2.1加工阶段的划分 4 3.2.2基面先行原则 5 3.2.3工序划分的确定 5 3.2.4热处理工序的安排 6 3.3制定工艺路线 6 第4章 工序设计 8 4.1选择加工设备与工艺装备 8 4.1.1选择机床 根据工序选择机床 8 4.1.2选用夹具 8 4.1.3选用刀具 8 4.1.4选择量具 9 4.2确定工序尺寸 9 第5章 确定切削用量及基本工时 13 5.1切削用量 13 5.2确定各工序切削用量及基本时间 15 第六章 夹具设计 39 6.1零件分析 39 6.2定位方案分析 39 6.3定位误差分析 40 6.4夹紧方案的确定 40 6.5夹紧结构设计 41 总结 42 致 谢 43 参考文献 44 输出轴工艺设计及夹具设计 摘要 输出轴零件的主要作用是支撑零件、实现回转运动并传递转矩和动力。本文以一典型输出轴零件为例讨论了零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计。对于工艺规程设计，在分析了输出轴零件的作用和加工工艺性后，先提出两种工艺方案，再甄选出最佳方案。输出轴零件的机械综合性能要求较高，一般选择锻件作为毛坯。对于夹具设计，本文选取其中钻斜孔工序来设计专用夹具。经过对工序要求进行分析后，采用一面两孔定位，转动压板加紧。导向装置采用可换的特殊钻套。 关键词：输出轴 ； 工艺设计 ； 夹具设计  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 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。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，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。 本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。 第1章 零件的工艺分析及生产类型的确定 1.1技术要求分析 题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋 转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。综合技术要求等文件，选用铸件。 1.2零件的工艺分析 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端面为Ra3.2um,其余为Ra12.5um，要求不高；位置要求较严格，表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm, φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200HBW，保持均匀。 通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 第2章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2.1选择毛坯 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。 2.2毛坯尺寸的确定 毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量。铸件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按5-13确定。结果为：外圆角半径：r=2；内圆角半径：r=3。按表5-11，外模锻斜度α=45a，内模锻斜度α=7a。如图图 21为本零件的毛坯图 图 21 第3章 选择加工方法，制定加工艺路线 3.1定位基准的选择 本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。具体而言，即选48f孔及一端面作为精基准。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。 3.2零件表面加工方法的选择 3.2.1加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。 ①粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。 ②半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱面，φ80、φ20孔等。 ③精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。 3.2.2基面先行原则 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。 先粗后精 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。 先面后孔 对该零件应该先加工圆柱表面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工φ75外圆柱面，作为定位基准再来加工其余各孔。 3.2.3工序划分的确定 工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一道简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。 综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散。 辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。 3.2.4热处理工序的安排 热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件CA6140车床输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。 3.3制定工艺路线 按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。 工序05：锻造毛坯 ； 工序10：正火； 工序15：车φ55端面，钻中心孔； 工序20：粗车φ176 外圆及端面，粗车各内孔、倒角，钻中心孔； 工序25：粗车小端各外圆表面及锥面； 工序30：钻 8-φ20 通孔，倒角； 工序35：钻 2-φ8 斜孔； 工序40：调质； 工序45：修研中心孔； 工序50：半精车小端各外圆表面，倒角； 工序55：半精车、精车φ80内孔； 工序60：扩、铰 10-φ20 通孔； 工序65：精车小端各外圆表面； 工序70：铣键槽； 工序75：终检。 第4章 工序设计 4.1选择加工设备与工艺装备 4.1.1选择机床 根据工序选择机床 （1）工序1、2、3、4和5是粗车和精车。各工序的工步数不多，大批大量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床。 （2）工序7、8为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用C616A型卧式车床。 （3）工序12铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的X61W型铣床能满足加工要求。 （4）工序9、10和11是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用Z525。 4.1.2选用夹具 本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。 4.1.3选用刀具 由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面： 90半精车，精车外圆柱面：前角为90的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为φ30；直径为φ18；扩孔钻：直径为φ19.8；铰刀：直径为φ20。镗刀，刀杆长度为200.BH＝1625。 4.1.4选择量具 本零件属大批大量生产，一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考参考文献[4]相关资料，选择如下：读数值0.02、测量范围0～150游标卡尺，读数值0.01、测量范围0～150游标卡尺。读数值0.01、测量范围50～125的内径千分尺，读数值0.01、测量范围50～125的外径千分尺，读数值0.01、测量范围50～125的内径百分表（表5-108）。 4.2确定工序尺寸 确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表： 表 41 ϕ176轴段加工余量计算 工序名称 工序 余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精车 2 IT0 6.3 176 ϕ75-0.0190 粗车 3 IT1 2 12.5 179 ϕ179-0.40 毛坯 -+2 181 ϕ181-+2 表 42 ϕ55轴段加工余量计算 工序名称 工序 余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精车 1.0 IT6 3.2 55 ϕ55-0.0190 半精车 1.5 IT10 6.3 55.5 ϕ56-0.1200 粗车 2.5 IT12 6.3 57.5 ϕ57。5-0.30 毛坯 -+2 60 ϕ60-+2 表 43 ϕ60轴段加工余量计算 工序名称 工序 余量/mm 工序 工序基本 尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精车 1.0 IT6 3.2 176 ϕ75-0.0190 半精车 1.5 IT10 6.3 179 ϕ75-0.0190 粗车 2.5 IT12 6.3 毛坯 -+2 181 ϕ75-0.0190 表 44 ϕ65轴段加工余量计算 工序名称 工序间 余量/mm 工序 工序基本 尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精车 0.5 IT6 3.2 65 ϕ65-0.0190 半精车 2.0 IT10 6.4 65.5 ϕ65.5-0.1200 粗车 2.5 IT12 6.4 67.5 ϕ67.5-0.300 毛坯 -+2 70 ϕ70-+2 表 45 ϕ75轴段加工余量计算 工序名称 工序余量/mm 工序 工序基本 尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精车 0.5 IT6 3.2 75 ϕ75-0.0190 半精车 2.0 IT10 6.4 75.5 ϕ75.5-0.0190 粗车 2.5 IT12 12.5 77.5 ϕ77.5-0.030 毛坯 -+2 80 ϕ80-+2 表 46 ϕ104内孔加工余量加工 工序名称 工序 余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精镗 1.8 IT7 3.2 104 ϕ1040+0.035 粗镗 3.2 IT12 6.3 103.2 ϕ103.2-00+0.140 毛坯 -+2 99 ϕ76-+2 表 47 ϕ80内加工余量计算 工序名称 工序余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精镗 1.5 IT10 3.2 80 ϕ800+0.030 粗镗 2.5 IT12 6.3 78.5 ϕ780+0.12 毛坯 -+2 76 ϕ76-+2 表 48 ϕ50内孔加工余量计算 工序名称 工序余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精镗 1.5 IT10 3.2 50 ϕ500+0.025 粗镗 2.5 IT12 6.3 48.5 ϕ480+0.1 毛坯 -+2 46 ϕ46-+2 表 49 φ20 P7 通孔工序尺寸、公差的确定 工序名称 工序余量/mm 工序 工序基本尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 铰 0.3 P7 3.2 20 扩 1.7 P9 6.4 19.7 钻 18 h12 12.5 18 毛坯 -+2 46 ϕ46-+2 关于轴向工序尺寸的确定，由于轴向尺寸的尺寸精度要求不高，各段的端面车削余量为1.2mm，在实际加工时注意保证各段基本尺寸即可。 关于键槽的工序尺寸的确定，粗铣时，为精铣留有加工余量，槽宽双边余量为2mm；槽深余量为1mm，粗铣的工序尺寸为：槽宽为14mm，槽深为2mm。 第5章 确定切削用量及基本工时 切削用量是切削加工时可以控制的参数，具体是指切削速度、进给量 v(m/min) f（mm/ r）和背吃刀量ap（mm）三个参数。 选择切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以及刀具的材料、机床的功率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。从刀具耐用度出发，首先应选定背吃刀量ap，其次选定进给量f，最后选定切削速度v。粗加工时，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽量能保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量小且均匀。因此选择切削用量是应着重保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。 5.1切削用量 （1） 背吃刀量ap的选择 粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。由于粗加工时是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工、精加工余量后，应尽量将粗加工余量一次 切除。一般ap 可达8～10mm。当遇到断续切削、加a工余量太大或不均匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背吃刀量应一次递减，即ap1>ap2> ap3…….。 精加工时，应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。 （2）进给量f的选择 粗加工时对表面粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以选用大一些的进给量；精加工时，应主要考虑工件表面粗糙度要求，在一般表面粗糙度数值越小，进给量也要相应减小。 （3）切削速度v的选择 切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时， 主要受刀具寿命和机床功率的限制。如超出了机床许用功率，则应适当降低切削速度；精加工时，ap和f用得都较小，在保证合理刀具寿命的情况下，切削速度应选取的尽可能高，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。 切削用量选定后，应根据已选定的机床，将进给量f和切削速度v修定成机床所具有的进给量f和转速n，并计算出实际的切削速度v。工序卡上填写的切削用量应是修定后的进给量f、转速n及实际切削速度v。 转速n（r/min）的计算公式如下： ,式中 d ——刀具（或工件）直径（mm）；v——切削速度（m/min ）。 5.2确定各工序切削用量及基本时间 工序15 粗车 外圆端面φ55 加工条件: 工件材料：45钢正火，，模锻。 加工要求：粗车φ55 外圆端面，表面粗糙度Ra=3.2。 机床：CA6140 卧式车床。 刀具：刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为16mm 25mm ， ， ， , ② 计算切削用量 切削深度：，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》[9]表14-6，选用f=0.6mm/r 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-1，切削速度的计算公式为 (m/min) （寿命选 T=60min）, 式中。 当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表14-18，,,，,。 所以， ==165.3(m/min) 确定机床主轴转速： ==877.4(r/min) 按机床选取n =900r / min 。所以实际切削速度==169.56(m/min) 计算切削工时: 式中，=30，，，所以==0.06（min） 工序20 车φ176外圆及端面，粗车各内孔、倒角，钻中心孔 ① 加工条件 工件材料：45钢正火， ，模锻。 加工要求：车φ176 端面，表面粗糙度Ra3.2μm ；车φ176 外圆面，表面粗糙度Ra12.5u m ；粗车各内孔，表面粗糙度Ra12.5μm 。 机床：CA6140 卧式车床。 刀具： 外圆车刀：刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为16mm 25mm ， ，， , 内孔车刀：刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为16mm 25mm ， ， ， , ② 计算切削用量 (a)车φ176端面 切削深度： ，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.94mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）（m/min）,式中。 当切削条件变换时要加上修正系数。查《金属机械加工工艺人员手册》表14-18， ,,，,。 所以， ==138.6（m/min） 确定机床主轴转速： ==243.9(r/min) 按机床选取n =250r/min。所以实际切削速度 ==142.1(m/min) 计算切削工时 ,式中，，，所以==0.40（min） (b) 车φ176外圆面 切削深度：，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.94mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min），（m/min）,式中。 当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表14-18， ,，,,。 所以， ==89.4（m/min） 确定机床主轴转速： ==157.3(r/min) 按机床选取n =160r/min。所以实际切削速度 ==90.9(m/min) 检验机床功率：主切削力 按《金属切削原理》[15] 表4-1 所示公式计算得： =9.81 式中：=270，=1.0，=0.75，=-0.15 =9.81=2461（N） 切削时消耗功率为 由《金属机械加工工艺人员手册》表8-14可知，CA6140主电动机功率为7.5kW,故 机床功率足够。 检验机床进给系统强度: 已知主切削力 ,径向切削力 按《金属切削原理》表4-1所示公式计算 : =9.81 式中：=199；=0.9；=0.6；=-0.3 所以：（N）而轴向切削力 =9.81 式中：=294；=1.0；=0.5；=-0.4 (N) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数μ=0.1则切削力在纵向进给方向对进给机构的 作用力为 (N) 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为 3530N,故机床进给系统可正常工作。 切削工时： 式中，，，所以 ==0.22（min） (c) 粗车φ104内孔 切削深度：，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.2mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）（m/min）,式中。 当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表 14-18， ,,，，,。 所以， ==135.6（m/min） 确定机床主轴转速： ==437(r/min) 按机床选取n =400r/min。所以实际切削速度 ==124.1(m/min) 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.16（min） (d) 粗车φ80内孔 切削深度：，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用 f=0.2mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表 14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）（m/min）,式中。 当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表 14-18， ,,，，,。 所以， ==150.4（m/min） 确定机床主轴转速： ==618.1(r/min) 按机床选取n =560r/min。所以实际切削速度 ==136.3(m/min) 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.14（min） (e)粗车车φ50内孔 切削深度： ，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.2mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）（m/min）,式中。 当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表 14-18， ,,，，,。 所以， ==140.2（m/min） 确定机床主轴转速： ==970.7(r/min) 按机床选取n =560r/min。所以实际切削速度 ==130(m/min) 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.11（min） 工序25 粗车小端外圆表面及锥面 ① 加工条件 工件材料：45 钢正火， ，模锻。 加工要求：粗车小端外圆表面及锥面，表面粗糙度Ra12.5um ； 机床：CK6140A车床。 刀具： 刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为16mm25mm ， ， ， , ② 计算切削用量 (a)车φ176左端面 切削深度： ，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.94mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）（m/min）,式中。 当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表 14-18， ,,，,。 所以， ==127.9（m/min） 确定机床主轴转速： ==231.4(r/min) 按机床选取n =250r/min。所以实际切削速度 ==138.16(m/min) 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.14（min） (b)粗车各外圆及锥面 切削深度：，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.6mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）（m/min）, 式中。 当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表14-18， ,,， ,。 所以， ==120.5（m/min） 确定机床主轴转速： ==639.6(r/min) ==590.4(r/min) ==548.2(r/min) ==479.7(r/min) ==319.8(r/min) 按机床选取n =500r/min。所以实际切削速度 ==94.2(m/min) ==102.5(m/min) ==109.9(m/min) ==125.6(m/min) ==188.4(m/min) 检验机床功率：主切削力 按《金属切削原理》表 4-1 所示公式计算 =9.81 式中：=270；=1.0；=0.75；=-0.15 所以：（N） 切削时消耗功率 为 由《金属机械加工工艺人员手册》表8-14可知，CE7120B主电动机功率为15kW,故 机床功率足够。 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.72（min） 工序30 钻 10-φ18通孔，倒角 ①加工条件 工件材料：45 钢调质，。 加工要求：钻10-φ18通孔，粗糙度Ra12.5um; 刀具：直柄麻花钻：d =18, l= 191, l1 =130 ，刀具材料W18Cr4V； 机床：Z525 ②计算切削用量 钻孔深度：h=30mm<3d=54mm 。 刀具耐用度：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-42 选取，t=30min 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-34及机床，选用f=0.36mm/ r 。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-29 公式计算： 主轴转速：（r/min） 根据机床选取n=545 (r/min) ，所以实际切削速度 （r/min） 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.19（min） 工序35 钻 2-φ8 斜孔 ①加工条件 工件材料：45钢调质，。 加工要求：钻2-φ8斜孔; 刀具：直柄麻花钻：d =8, l= 117, l1 =75 ，刀具材料W18Cr4V； 机床：Z525 ②计算切削用量 钻孔深度：h=25mm>3d=24mm 。 刀具耐用度：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-42 选取，t=15min 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-34及机床，选用f=0.10mm/ r 。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-29公式计算： 主轴转速：（r/min） 根据机床选取n=1360(r/min) ，所以实际切削速度 （r/min） 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.22（min） 工序50 半精车外圆φ55、φ60 、φ65 、φ75外圆 ①加工条件 工件材料：45钢调质，。 加工要求：半精车外圆φ55、φ60 、φ65 、φ75外圆，表面粗糙度Ra6.3um。 机床：CK6140A 数控车床。 刀具：刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为16mm25mm ， ， ， , ②计算切削用量 切削深度：，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.4mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-1，切削速度的计算公式为 （寿命选 T=60min）（m/min）,式中。 当切削条件变换时要加上修正系数。查《金属机械加工工艺人员手册》表14-18， ,,， ,。 所以， ==143.6（m/min） 确定机床主轴转速： ==795(r/min) ==731.7(r/min) ==677.5(r/min) ==590.1(r/min) 按机床选取n=500r/min。所以实际切削速度 ==126.4(m/min) ==137.4(m/min) ==148.4(m/min) ==170.3(m/min) 计算切削工时 ,式中，，， 所以 ==0.71（min） 工序55 半精车、精车φ80内孔 ①加工条件 工件材料：45钢调质。 加工要求：半精车φ80内孔，表面粗糙度Ra6.3um；精车φ80内孔，表面粗糙度Ra3.2um。 机床：CA6140 卧式车床。 刀具： 刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为16mm25mm ， ， , ②计算切削用量 (a)半精车φ80内孔 切削用量：，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.18mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-13选取，切削速度 (m/min) 当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表14-18， ,,，其余为 1 所以， =2120.811.150.9=177.7（r/min） 确定机床主轴转速： =（r/min） 按机床选取n =710r/min 。所以实际切削速度（r/min） 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.13（min） (b) 精车φ80内孔 切削用量： ，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.13mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-13选取，切削速度 (m/min) ，当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表 14-18，,,，其余为1 所以，=2770.811.150.9=232.2（r/min） 确定机床主轴转速： =（r/min） 按机床选取n =900r/min 。所以实际切削速度（r/min） 计算切削工时 ,式中，，，所以 工序60 扩、铰 10-φ20通孔 ① 加工条件 工件材料：45 钢调质。 加工要求：扩10-φ20通孔,表面粗糙度Ra3.2um。 铰10-φ20通孔,表面粗糙度Ra6.3um。 机床：Z525。 刀具：扩孔刀：d=19.7;L=205;l=140 ； 铰刀： d=20;L=195;l=60;d1=16 刀具为直柄麻花钻8-L GB/T 6135.3－1996。 ②计算切削用量 (a) 扩10-φ19.7通孔 切削用量： ，一次切除。 刀具耐用度：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-61选取，t=15 min。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-34及机床，选用 f=0.48mm/r。计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-29公式计算： （m/min） 主轴转速：（m/min） 按机床选取n =545r/min 。 所以计算实际切削速度（r/min） 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.13（min） (b)铰 10-φ20通孔 切削用量：，一次切除。 刀具耐用度：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-46 选取，t=30 min。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-34及机床，选用f=0.81mm/r。计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-29公式计算： （m/min） 主轴转速：（m/min） 按机床选取n =272r/min 。 所以计算实际切削速度：（r/min） 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.15（min） 工序65 精车外圆φ55 、φ60、φ65、φ75 外圆 ①加工条件 工件材料：45钢调质，。 加工要求：精车外圆φ55 、φ60 、φ65、φ75外圆，表面粗糙度Ra6.3um。 机床：CK6140A 数控车床。 刀具： 刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为16mm 25mm ， ， ， , ②计算切削用量 切削深度：，一次切除。 进给量：根据《金属机械加工工艺人员手册》表14-6，选用f=0.2mm/r。 计算切削速度：按《金属机械加工工艺人员手册》表14-13选取，切削速度 (m/min) 当切削条件变换时要加上修正系数 。查《金属机械加工工艺人员手册》表14-18，,,其余的修正系数均为 1 所以， =2720.811.15=253.4（r/min） 确定机床主轴转速： ==1454.1(r/min) ==1333.9(r/min) ==1232.1(r/min) ==1068.9(r/min) 按机床选取n =1200r/min。所以实际切削速度 ==209.1(m/min) ==228.0(m/min) ==246.8(m/min) ==284.5(m/min) 计算切削工时 ,式中，，，所以 ==0.83（min） 工序70 铣键槽 ① 加工条件 工件材料：45 钢调质，。 加工要求：粗、精铣键槽。 机床：立式铣床 X51。 刀具：高速钢直柄键槽铣刀：d =12mm, l=26mm,L=83mm, d1 =12mm （粗铣） d =16mm, l=32mm,L=92mm, d1 =16mm （精铣） ②计算切削用量 (a)粗铣 切削深度：，长 50mm,一次切除。 进给量按《实用机械加工工艺人员手册》表14-85选取，。切削速度按《实用机械加工工艺人员手册》表14-67所示计算公式： ，取 t=60min 则（m/min） 机床主轴轴速（r/min） 根据机床选取 n=80（r/min） 计算切削工时 (b)精铣 切削深度：，长 50mm,一次切除。 进给量按《实用机械加工工艺人员手册》表14-85选取，。切削速度按《实用机械加工工艺人员手册》表14-67所示计算公式： ，取 t=60min 则（m/min） 机床主轴轴速（r/min） 根据机床选取 n=65（r/min） 计算切削工时 式中，l=50,l1=2,d=16,h=a p=3,所以 第六章 夹具设计 　　本夹具是第11道工序钻通孔的专用夹具。刀具为直柄麻花钻8-L GB/T 6135.3－1996。 在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本设计的重点应在卡紧的方便性与快速性以及实现钻孔的分度上。下面是夹具设计过程： 6.1零件分析 输出轴主要应用在动力输出装置中，是输出动力的主要零件之一。其主要作用是传递转矩，使主轴获得旋转的动力，其工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩。因此，该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度。 该孔的加工工序需要的定位表面均已经加工完成，本工序需要保证尺寸包括孔距75外圆中心轴的尺寸为140和孔中心线对中心轴位置度为0.03，且孔轴线需垂直于端面。需限制的自由度包括X直线方向与转动方向自由度，以及Y轴直线方向以及转动方向自由度。 6.2定位方案分析 1、定位方案一： 176端面和80内孔圆柱销定位。 端面限制自由度有Z轴直线方向自由度，内孔圆柱销限制X轴直线方向与转动方向以及Y轴直线方向与转动方向自由度。 2、定位方案二： 176端面和75外圆柱面定位， 80内孔圆柱销导向。 端面限制自由度有Z轴直线方向自由度，外圆柱面限制X轴直线方向与转动方向以及Y轴直线方向与转动方向自由度。 其中定位方案一的基准轴线为80内孔中心轴，与工艺要求不一致，而方案二的的定位方案与要求符合，故选用方案二定位。 6.3定位误差分析 尺寸140的定位误差分析：工序基准为75外圆柱中心轴，与定位基准一致，不存在基准不重合误差，下面计算基础位置误差。 该工序的定位误差要求为孔中心轴与75轴中心轴的位置度为0.05。当工件75圆柱的直径最小且夹具孔径最大时，中心轴会出现最大偏差，此时的偏移量为 ΔDW=Dmax-dmin=75.04-75.003=0.037 经过计算，方案二中的尺寸和精度满足加工要求。 6.4夹紧方案的确定 对工件夹紧装置要满足以下要求： 1、 在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置 2、 夹紧力大小适当 3、 夹紧装置应操作简便、省力、安全。 4、 夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与批量生产和生产方式相适应。 在夹紧方案中夹紧力的作用方向应该有利于工件的准确定位、尽量与工件刚度大的方向一致、尽量与切削力、重力方向一致。 夹紧力作用点应正对支承原件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变；夹紧力左右点应处于工件钢性较好的部位，以减小工件夹紧变形；夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对于工件造成的翻转力矩。 6.5夹紧结构设计 图 601 图 62 总结 时光飞逝，转眼之间在郑州科技学院度过了两年的本科生活，回首两年的学习和生活，我感到自己的收获无比丰富。两年来，我不仅认真学习了各门基础课，而且更加系统的掌握了多门专业技术课，在每次的课程设计中，我都认真对待，努力钻研。这样，通过两年的锻炼不断地提高了我的设计、绘图、识图能力。可以说，大学里的理论基础，不但使我学会了分析问题、解决问题的能力，而且更加强化了我的知识结构。尤其幸运的是我不只一次的深入工厂学习，把学到的知识应用到实习现场的具体工作中，提高了自己的动手能力，为我今后步入工作岗位打下了更好的实践基础。 本次设计的目的是培养自己初步掌握独立从事专业技术工作的能力，提高了自己从事工艺和工艺装备设计的水平，使自己初步掌握从事本专业科学研究工作的能力。通过毕业设计不但培养了我运用各种工具书的方法和技巧，同时也培养了我独立思考问题，解决问题的能力。通过翻阅查找各种工具书，扩大了视眼，丰富了自己的知识范围。 本次设计我是有充分准备的。我不仅准备了两年的时间来掌握各门专业课的学习，而且我多次深入工厂实习，更主要的是设计期间不断地从网上，图书馆收集大量的资料，寻找各种解决问题的方法。所以说本设计我是有充分准备的，它与生产实际相结合。它也将成为我走上工作岗位的一次重要预演，为我今后的工作打下坚实的基础。 致 谢 此次课程设计确定了填料箱盖从铸件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程。 作为本学期的最后一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。所以此次课程设计是我们本科阶段学习的知识的巩固，也是一个总结 机械制造工艺学课程设计是学完了机械制造工艺学基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次课程设计过程中遇到了不少困难，在李老师的帮助下和在图书馆查阅资料，最终解决了困难。而且，这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，利用了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力 ，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 参考文献 [1] 陈宏钧.机械加工工艺手册[M].机械工业出版社，2003 [2] 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