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XX 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 YE軸 零件名稱 YE軸 共 1頁 第 1 頁 車間 工段 工序號 材料牌號 機加工 二 110 45 毛坯種類 毛坯外形 每毛坯制件 每臺件數(shù) 鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備牌號 同時加工件 銑床 X52K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速/ r/min 切削速度/ m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數(shù) 公步工時 機動 輔助 1 銑鍵槽 銑刀,銑夾具,游標卡尺 360 30 0.4 1.5 1 0.13 2 3 機械加工工藝過程卡片 零件圖號 共　2 頁 零件名稱 軸 第　　頁 材料牌號 45鋼 毛坯種類 鍛件 毛坯外形尺寸 每件毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 工序號 工序內容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 準終 單件 10 鍛 造 鍛工 自由鍛 鍛床 游標卡尺 20 去飛邊 金工 磨工 磨床 砂輪、游標卡尺 30 粗車軸右端面，粗車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm，留2mm加工余量 金工 車、鉗工 普通車床 外圓車刀、三爪卡盤 3min 3min 40 粗車軸左端面，保證全長，粗車外圓Φ50mm、Φ32mm留2mm加工余量 金工 車 、鉗工 普通車床 外圓車刀、麻花鉆、三爪卡盤 2.5min 2.5min 50 調質處理 熱加工 熱處理 淬火機 淬火機 60 半精車軸左端面，保證全長，并倒角，半精車外圓Φ50mm、Φ32mm留0.5mm加工余量，并打A4中心孔 金工 車工 普通車床 外圓車刀、三爪卡盤 1.5min 1.5min 70 半精車軸右端面，半精車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm并倒角，其中外圓Φ32mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 金工 車工 普通車床 外圓車刀、三爪卡盤 1.8min 1.8min 80 車螺紋退刀槽6XΦ18.5 金工 車工 普通車床 切槽車刀、三爪卡盤 1.5min 1.5min 90 車螺紋 金工 車工 普通車床 螺紋車刀、三爪卡盤 1.8min 1.8min 100 銑22 mm X22mm四方平面 金工 銑工 普通銑床 銑刀、專用夾具 1.8min 1.8min 110 銑鍵槽 金工 鉗工 普通立式銑床 銑刀、專用夾具 1.5min 1.5min 120 鉆Φ7深3 金工 鉗工 鉆床 鉆頭、專用夾具 1.8min 1.8min 130 粗、精磨右端面及外圓Φ32mm，以及磨制過渡圓角。 金工 磨工 普通磨床 砂輪、游標卡尺 140 粗、精磨左端面及外圓Φ32mm、Φ50mm。 金工 車工 普通磨床 砂輪、游標卡尺 150 去毛刺 金工 鉗工 鉗工臺 深度游標卡尺 160 檢驗 檢驗 170 入庫 倉庫 摘 要 軸零件的主要作用是支撐回轉零件、實現(xiàn)回轉運動并傳遞轉矩和動力。軸具備傳動效率高、結構緊湊和使用壽命長等一系列優(yōu)點，是通用機械特別是工程機械傳動中的重要零件之一。軸加工材料、熱處理方式、機械加工工藝過程的優(yōu)化，將對提高軸的加工質量及壽命有著重要借鑒意義。本文對某企業(yè)提供的“軸”零件進行了機械制造工藝規(guī)程設計和銑鍵槽專用夾具設計。對于工藝規(guī)程設計和夾具設計制訂了兩套不同的方案，從中甄選出最佳方案。本設計首先分析了軸零件的作用和加工工藝性，然后進行工藝規(guī)程設計，最后是銑鍵槽專用夾具設計。軸零件的機械綜合性能要求較高，一般選擇鍛件作為毛坯。合理安排工藝路線，劃分加工階段對保證零件加工質量至關重要。使用夾具可以縮短輔助時間，提高勞動生產率，保證加工精度，穩(wěn)定加工質量，降低對工人的技術要求，擴大機床工藝范圍。本文對所設計的專用夾具進行了精度校核和定位誤差分析，對夾具的設計質量也進行了評估。 關鍵詞：軸；工藝分析；工藝規(guī)程設計；夾具設計 I Abstract The main effect of shaft parts is to support the rotating parts, rotary motion and torque and power. Shaft with high transmission efficiency, compact structure and long service life and a series of advantages, is the universal machine is one of the most important parts in the transmission of Engineering machinery. Shaft processing materials, heat treatment, machining process optimization, to improve the machining quality and the life of shaft has significance. In an enterprise to provide "axis" parts of the machinery manufacturing process planning and keyway milling fixture design. For the process design and fixture design for two different sets of programs, select the best solution from zhen. Firstly this paper analyzes the role and process of shaft parts, then order for the design process, the final design of special fixture keyway milling. Comprehensive mechanical performance requirements of high shaft parts, generally as blank forgings. Reasonable process route arrangement, division stage of processing is very important to ensure the machining quality of parts. The use of fixture can reduce the auxiliary time, improve labor productivity, guarantee the processing precision, stable processing quality, reduce the technical requirements for workers, machine technology to expand the scope of. In this paper, the precision of calibration and positioning error of the special fixture design analysis, design quality of the fixture were also evaluated. Keywords: axis; process analysis; process design; fixture design 目 錄 摘 要 I Abstract I 1 引言 2 1.1機械加工工藝規(guī)程 2 1.2 夾具設計特點 3 2 工藝規(guī)程設計 4 2.1 零件的分析 4 2.1.1 零件的作用 4 2.1.2 零件的工藝分析 5 2.2 工藝規(guī)程設計 6 2.2.1 確定毛坯的制造形式 6 2.2.2 基面的選擇 6 2.2.3 制定工藝路線 6 2.2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 2.2.5 確定切削用量 10 3 銑鍵槽夾具設計 26 3.1研究原始質料 26 3.2定位基準的選擇 26 3.3 切削力及夾緊分析計算 26 3.4 誤差分析與計算 28 3.5 定向鍵與對刀裝置設計 29 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 31 結論 32 致謝 33 參考文獻 34 1 引言 本設計所采用的是一根輸入軸。軸零件的主要作用是支撐回轉零件、實現(xiàn)回轉運動并傳遞轉矩和動力。軸零件是將部分和軸做成一體無需鍵配合的一種常見機械零件。軸具備傳動效率高、結構緊湊和使用壽命長等一系列優(yōu)點，是通用機械特別是工程機械傳動中的重要零件之一。軸的工作能力一般取決于軸的強度和剛度，轉速高時還取決于軸的振動穩(wěn)定性。該軸主要作用是和相嚙合的一起傳遞運動和速度，要求傳動平穩(wěn)。軸圓柱面處有圓弧形的鍵槽，主要是通過鍵和其他部件相連。軸的中間部位為斜部分，主要傳遞運動和動力。 1.1機械加工工藝規(guī)程 （1）機械加工工藝規(guī)程有：機械加工工藝過程卡片、機械加工工序卡片、標準零件或典型零件工藝過程卡片、單軸自動車床調整卡片、多軸自動車床調整卡片、機械加工工序操作指導卡片、檢驗卡片等。 （2）制定工藝規(guī)程的基本要求是：在保證產品質量的前提下，能盡量提高生產率和降低成本，并充分利用現(xiàn)有生產條件，保證工人具有良好而安全的勞動條件。 （3）制定工藝規(guī)程的步驟： ①收集和熟悉制定工藝規(guī)程的有關資料圖樣，進行零件的結構工藝性分析； ②確定毛坯的類型及制造方法； ③選擇定位基準； ④擬定工藝路線； ⑤確定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差； ⑥確定各工序的設備、刀具、夾具、量具和輔助工具； ⑦確定各工序的切削用量及時間定額； ⑧確定主要工序的技術要求及檢驗方法； ⑨進行技術經(jīng)濟分析； ⑩編制工藝文件。 （4）機械加工工序的安排原則： ①基面先行；②先粗后精；③先主后次；④先面后孔。 （5）熱處理工序在工藝路線中的安排，主要取決于零件的材料和熱處理的目的。預備熱處理安排在機械加工之前；去除內應力的熱處理安排在粗加工之后，精加工之前；最終熱處理安排在精加工前后，變形較大的熱處理應安排在精加工之前，變形較小的熱處理應安排在精加工之后；表面的裝飾性鍍層和發(fā)藍工序一般安排在工件精加工后；電鍍工序后應進行拋光，耐磨性鍍鉻則放在粗磨和精磨之間。 （6）輔助工序包括檢查、檢驗工序、去毛刺、平衡、清洗工序等，檢驗工序是主要的輔助工序。除了在每道工序中操作者自檢外，還必須在下列情況下安排單獨的檢驗工序：①粗加工階段結束后；②關鍵工序前后；③零件從一個車間轉到另一個車間前后；④零件全部加工結束之后。 （7）工序組合的原則：①大批大量生產、零件結構叫復雜，適于采用工序集中地原則，對一些結構簡單的產品，也可采用分散的原則。成批生產宜采用適當集中的原則，單件小批生產適于采用工序集中的原則；②產品品種較多，又經(jīng)常變換，適于采用工序分散的原則；③零件加工質量、技術要求較高時一般采用工序分散的原則；④零件尺寸、 質量較大，不易運輸和安裝的，應采用工序集中地原則。 （8）選擇設備時應考慮下列問題：①機床的精度與工序要求的精度相適應；②機床的規(guī)格與工件的外形尺寸，本工序的切削用量相適應；③機床的生產率與被加工零件或產品的生產類型相適應；④選擇的設備盡可能與工廠現(xiàn)有條件相適應。 （9）加工余量是指加工過程中所切除的金屬層厚度。加工余量可分為加工總余量（毛坯余量）和工序余量。加工總余量等于各工序余量之和。影響工序余量的因素有：①上工序的各種表面缺陷和誤差因素，包括表面粗糙度和缺陷層、尺寸公差和形位公差；②本工序加工時的裝夾誤差。確定加工余量的方法有：分析計算法、查表法、經(jīng)驗估算法。 （10）工藝裝備的選擇包括確定各工序所需的夾具、刀具和計量器具等。夾具主要根據(jù)生產類型和加工要求來確定。刀具的選擇主要取決于各工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度和表面粗糙度要求，生產率和經(jīng)濟性等。計量器具主要根據(jù)生產類型和工件的加工精度來選取。 1.2 夾具設計特點 夾具設計的特點如下： （1）針對性強。設計人員必須全面掌握工藝和生產現(xiàn)場的實際情況。專用夾具是為某零件的某道工序設計的，設計人員必須全面了解和掌握產品零件的要求，工藝工程的安排以及所使用的機床、刀具，輔具的具體情況才可能提出合理可行的最佳方案，確定最合理的定位、夾緊裝置。 （2）保證加工質量和勞動生產率是夾具設計的兩項主要任務，而保證加工質量又是第一位的。因此，設計時應重點把住定位方案的確定和精度分析這兩道關于制造精度要求不高的零件，其夾具設計應該重點保證提高勞動生產率和改善勞動條件。 （3）夾緊機構對整個夾具結構起決定性作用。夾緊裝置的結構形式和種類很多，選用的靈活性很大，特別是夾緊裝置中力源及傳動機構的設計對夾具結構的影響最大。因此，在同樣能保證工序要求的情況下，每個人設計的結構可能大不相同。而不同復雜程度的夾具在不同的生產規(guī)模條件下其經(jīng)濟效果也不一樣，設計人員必須使自己的設計和生產規(guī)模相適應，不可片面追求高精度而忽視了經(jīng)濟性。 （4）夾具的制造多屬于單件生產。因此，設計時應考慮采用組合加工，修配和調整等措施來保證夾具的制造精度，盡可能地考慮設置修配和調整環(huán)節(jié)，而不能完全依靠用完全互換的辦法保證制造精度。 （5）設計周期短，一般不進行強度剛度計算。夾具設計是直接為產品生產服務的生產技術準備工作，其設計周期要求短，因此設計時多采用參照法或是憑經(jīng)驗確定的辦法來保證受力件的強度和剛度，通常不進行詳細計算，有時采用簡便公式或用圖表作為設計參考。要注意的是在設計一些具有較高精度的夾具時，應該對定位精度、夾緊力等進行必要的計算和分析。 1.3 設計要求 設計的基本要求如下： 夾具設計的原則是經(jīng)濟和實用，它可以概括為“好用、好造、好修”這六個字，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產現(xiàn)場的實際制造和維修水平為前提。具體要求為： （1）夾具的結構應與其用途和生產規(guī)模相適應，正確處理好質量、效率、方便性與經(jīng)濟性四者的關系。 （2）保證工件精度。 （3）保證使用方便，要便于裝卸、便于夾緊、便于測量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運輸，保證安全第一。 （4）注意結構工藝性，對加工、裝配、檢驗和維修等問題應全面考慮，以降低制造成本。 2 工藝規(guī)程設計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目說給定的零件是軸，位于傳動系統(tǒng)中，一般與配合使用。主要作用是用于空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的傳動機構。零件上有兩個的軸段，用于與軸承內圈相配合，其支承作用。零件上有帶鍵槽的的軸頭用于與聯(lián)軸器相連接傳遞運動和動力。 2.1.2 零件的工藝分析 軸這個零件從零件圖上可以看出，它一共有四組加工表面，而這四組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這三組加工表面分述如下： 1.以兩端為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：兩端中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面為兩端中心孔，這要是因為中心孔的軸線要用作后面加工的定位和工序基準。 2.以外圓面為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：軸段外圓面、一個的鍵槽、軸段外圓面。其中主要加工表面為軸段外圓面、一個的鍵槽，這是用來連接聯(lián)軸器的。 3.以兩個軸段外圓面為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：兩個軸段的外圓面及左邊倒角、右邊定位軸肩。其主要加工表面為兩個軸段的外圓面，這是用來與軸承內圈配合用于支承的。 4.以分度圓直徑為中心的加工表面 這一組的加工表面包括：分度圓直徑為的中心。 這四組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： 軸頭外圓面，兩個軸段外圓面，軸段外圓面把兩端中心孔軸線A—B作為公共基準，有圓跳動要求。 鍵槽兩側面相對于公共基準A—B有對稱度要求。 由以上分析可知，對于這四組加工表面而言，我們可以先加工兩端中心孔這一組加工表面，然后以其軸線為基準，借助夾具進行其他三組表面的加工，并且保證它們之間的形狀精度要求。 2.2 工藝規(guī)程設計 2.2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼，考慮到在傳動過程中收到的振動，載荷，受力等方面的影響，因此應該選用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠，由于零件產量為中大批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，可以采用模鍛成型，這從提高生產率，保證加工精度上考慮，也是應該的。 2.2.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。[3] （1）粗基準的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對于本零件來說，所有表面都需要加工，按照有關粗基準的選擇原則，選取最大外圓面作為粗基準。 （2）精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題。設計基準，工序基準，定位基準相重合，可以減少定位誤差和基準不重合引起的誤差，因此選擇兩中心孔的公共中心線作為精基準。 2.2.3 制定工藝路線 制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量下降。 1.工藝路線方案一 10 鍛 造 20 去飛邊 30 粗車軸右端面，粗車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm，留2mm加工余量 40 粗車軸左端面，保證全長，粗車外圓Φ50mm、Φ32mm留2mm加工余量 50 調質處理 60 半精車軸左端面，保證全長，并倒角，半精車外圓Φ50mm、Φ32mm留0.5mm加工余量，并打A4中心孔 70 半精車軸右端面，半精車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm并倒角，其中外圓Φ32mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 80 車螺紋退刀槽6XΦ18.5 90 車螺紋 100 銑22 mm X22mm四方平面 110 銑鍵槽 120 鉆Φ7深3 130 粗、精磨右端面及外圓Φ32mm，以及磨制過渡圓角。 140 粗、精磨左端面及外圓Φ32mm、Φ50mm。 150 去毛刺 160 檢驗 170 入庫 2.工藝路線方案二 10 鍛 造 20 去飛邊 30 粗車軸右端面，粗車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm，留2mm加工余量 40 粗車軸左端面，保證全長，粗車外圓Φ50mm、Φ32mm留2mm加工余量 50 調質處理 60 半精車軸左端面，保證全長，并倒角，半精車外圓Φ50mm、Φ32mm留0.5mm加工余量，并打A4中心孔 70 半精車軸右端面，半精車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm并倒角，其中外圓Φ32mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 80 車螺紋退刀槽6XΦ18.5 90 車螺紋 100 銑22 mm X22mm四方平面 110 銑鍵槽 120 鉆Φ7深3 130 粗、精磨右端面及外圓Φ32mm，以及磨制過渡圓角。 140 粗、精磨左端面及外圓Φ32mm、Φ50mm。 150 去毛刺 160 檢驗 170 入庫 3.工藝路線方案的比較與分析 上述兩個工藝路線方案的特點在于：方案一對于整個軸一起加工，減少裝夾次數(shù)，同時在加工過程中有效防止了加工產生的應力對后加工工序的影響；方案二對不同部位進行粗、半精、精加工，不能對一臺機床進行連續(xù)運用。綜合比較選擇工藝路線方案一。 10 鍛 造 20 去飛邊 30 粗車軸右端面，粗車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm，留2mm加工余量 40 粗車軸左端面，保證全長，粗車外圓Φ50mm、Φ32mm留2mm加工余量 50 調質處理 60 半精車軸左端面，保證全長，并倒角，半精車外圓Φ50mm、Φ32mm留0.5mm加工余量，并打A4中心孔 70 半精車軸右端面，半精車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm并倒角，其中外圓Φ32mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 80 車螺紋退刀槽6XΦ18.5 90 車螺紋 100 銑22 mm X22mm四方平面 110 銑鍵槽 120 鉆Φ7深3 130 粗、精磨右端面及外圓Φ32mm，以及磨制過渡圓角。 140 粗、精磨左端面及外圓Φ32mm、Φ50mm。 150 去毛刺 160 檢驗 170 入庫 考慮到本零件在結構上的特點，顯然上述方案還有一些欠考慮之處。例如加工與軸承配合軸段的定位軸肩時，定位軸肩在模鍛上不易直接加工出來，采用車床加工更合適，因此，這應該列為單獨的一道工序。綜合考慮，工藝路線方案為： 10 鍛 造 20 去飛邊 30 粗車軸右端面，粗車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm，留2mm加工余量 40 粗車軸左端面，保證全長，粗車外圓Φ50mm、Φ32mm留2mm加工余量 50 調質處理 60 半精車軸左端面，保證全長，并倒角，半精車外圓Φ50mm、Φ32mm留0.5mm加工余量，并打A4中心孔 70 半精車軸右端面，半精車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm并倒角，其中外圓Φ32mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 80 車螺紋退刀槽6XΦ18.5 90 車螺紋 100 銑22 mm X22mm四方平面 110 銑鍵槽 120 鉆Φ7深3 130 粗、精磨右端面及外圓Φ32mm，以及磨制過渡圓角。 140 粗、精磨左端面及外圓Φ32mm、Φ50mm。 150 去毛刺 160 檢驗 170 入庫 2.2.4 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件材料為45鋼，硬度為217~255HBS，生產類型為中、大批生產，采用普通模鍛，精度IT13。 根據(jù)原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.軸段外圓面 這段軸表面粗糙度為1.6,需要粗車，半精車，粗磨，半精磨加工。直徑加工余量為2Z=7mm。 2. 軸段沿軸線長度方向的加工余量 長度余量取4mm，模鍛斜度為5。 3．直徑50軸段外圓面 這段軸無表面粗糙度要求，需要粗車，半精車，直徑加工余量為2Z=7mm。 4直徑50軸段沿軸線長度方向的加工余量 長度余量取3.5mm，模鍛斜度為5，外圓角為R4。 2.2.5 確定切削用量 3.1工序30 粗車軸右端面，粗車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm，留2mm加工余量 所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故 == （3-1） ②.確定進給量 根據(jù)《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進給量=0.5～1.0 按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知： =0.7 確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。 根據(jù)表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。 根據(jù)《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= 3.2工序40 粗車軸左端面，保證全長，粗車外圓Φ50mm、Φ32mm留2mm加工余量 1、加工條件 （1）選擇刀具 1） 選擇直頭焊接式外圓車刀 2）依據(jù)，根據(jù)表1.1，車床CA6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。 3）依據(jù)，根據(jù)表1.2，粗車毛坯為45鋼，可以選擇YT15硬質合金刀具。 4）依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12 表12 車刀幾何形狀角度 刀角名稱 符號 范圍 取值 主偏角 kr 30～45 45 副偏角 10～15 15 前角 5～10 10 后角 5～8 5 刃傾角 0 0 倒棱前角 -10～ -15 -10 續(xù)表12 車刀幾何形狀角度 倒棱寬度 0.4［（0.3~0.8）f］ 1 0.4~0.8 0.5 （2）選擇切削用量 1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量僅為2.9mm，可在一次走刀內切完，故 ap=2.9mm 2）、進給量 依據(jù)，根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時， 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書選擇 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書得其進給機構允許的進給力為。 依據(jù)，根據(jù)表1.21，當鋼的強度=570~670MPa，，，， (預計)時，進給力為N。 依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實際進給力為 N 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用 3）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據(jù)，根據(jù)表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。 4）、確定切削速度 依據(jù)，根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計算 故 =110m/min r/min 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =120m/min 最后決定的車削用量為 。 3.3工序60 半精車軸左端面，保證全長，并倒角，半精車外圓Φ50mm、Φ32mm留0.5mm加工余量，并打A4中心孔 1、加工條件 （1）選擇刀具 1） 選擇直頭焊接式外圓車刀 2）依據(jù)，根據(jù)表1.1，車床CA6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。 3）依據(jù)，根據(jù)表1.2，粗車毛坯為45鋼，可以選擇YT15硬質合金刀具。 4）依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12 表12 車刀幾何形狀角度 刀角名稱 符號 范圍 取值 主偏角 kr 30～45 45 副偏角 10～15 15 前角 5～10 10 后角 5～8 5 刃傾角 0 0 倒棱前角 -10～ -15 -10 續(xù)表12 車刀幾何形狀角度 倒棱寬度 0.4［（0.3~0.8）f］ 1 0.4~0.8 0.5 （2）選擇切削用量 1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量僅為2.9mm，可在一次走刀內切完，故 ap=2.9mm 2）、進給量 依據(jù)，根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時， 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書選擇 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書得其進給機構允許的進給力為。 依據(jù)，根據(jù)表1.21，當鋼的強度=570~670MPa，，，， (預計)時，進給力為N。 依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實際進給力為 N 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用 3）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據(jù)，根據(jù)表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。 4）、確定切削速度 依據(jù)，根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計算 故 =110m/min r/min 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =120m/min 最后決定的車削用量為 。 工序70半精車軸右端面，半精車外圓Φ32mm、Φ27mm、Φ22mm并倒角，其中外圓Φ32mm留0.5mm加工余量，其余表面加工到尺寸要求。 1、加工條件 (1)、選擇刀具 車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。 （2）、背吃刀量ap 查，得半精車余量ap=0.9mm 1）、進給量 依據(jù)，根據(jù)表1.6，材料為碳鋼，當表面粗糙度為，（預計）時，。 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書選擇 2）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據(jù)，根據(jù)表1.9，選擇車刀的后刀面的最大磨損量為0.5mm,刀具的壽命T=60min。 3）、切削速度 依據(jù)，根據(jù)表1.28，可查得切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計算 故 =158m/min r/min 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =97m/min 最后決定切削用量 3.3工序60 車螺紋退刀槽6XΦ18.5 1、加工條件 （1）選擇刀具 1） 選擇切槽刀 2）依據(jù)，根據(jù)表1.1，車床CA6140的中心高度，所以選擇的刀桿尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為4.5mm。 3）依據(jù)，根據(jù)表1.2，粗車毛坯為45鋼，可以選擇YT15硬質合金刀具。 4）依據(jù)，根據(jù)表1.3，車刀幾何形狀如表12 表12 車刀幾何形狀角度 刀角名稱 符號 范圍 取值 主偏角 kr 30～45 45 副偏角 10～15 15 前角 5～10 10 后角 5～8 5 刃傾角 0 0 倒棱前角 -10～ -15 -10 續(xù)表12 車刀幾何形狀角度 倒棱寬度 0.4［（0.3~0.8）f］ 1 0.4~0.8 0.5 （2）選擇切削用量 1）、確定切削深度ap 由于粗加工余量僅為2.9mm，可在一次走刀內切完，故 ap=2.9mm 2）、進給量 依據(jù)，根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直徑小于40mm時， 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書選擇 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書得其進給機構允許的進給力為。 依據(jù)，根據(jù)表1.21，當鋼的強度=570~670MPa，，，， (預計)時，進給力為N。 依據(jù)，根據(jù)表1.29-2，切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.0，故實際進給力為 N 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選的進給量可用 3）、車刀磨鈍標準及耐用度T 依據(jù)，根據(jù)表1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為1.0mm（1.0~1.4），車刀的壽命T=60min。 4）、確定切削速度 依據(jù)，根據(jù)表1.28，切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依據(jù)，根據(jù)表1.27，切削速度的計算 故 =110m/min r/min 依據(jù)，根據(jù)CA6140車床的使用說明書，選擇 這時實際切削速度為 =120m/min 最后決定的車削用量為 。 工序100 銑22 mm X22mm四方平面 機床的選擇：X52K型銑床 銑刀直徑，齒數(shù) 銑削深度： 每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.77，取 銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.88，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 走刀次數(shù)為1 機動時間：（其中） 因為： 本工序機動時間： 工序110 銑鍵槽 機床的選擇：X52K型銑床 （1）選擇刀具：查，根據(jù)表2.1-72，因為銑削寬度，可查得立銑刀 2）查，根據(jù)表2.1-20，選擇7:24錐柄立銑刀，標準系列L=198mm，標準系列l(wèi)=63mm，粗齒數(shù)為4。 （2）選擇切削用量 1）決定銑削深度 銑削深度由工序決定，因為每次的銑削深度不大，故均可以一次性走完，則粗銑削時為3.4mm。 2）決定每齒進給量 查，根據(jù)表2.1-72，當銑削寬度=12mm時，銑刀的每齒進給量，取，所以。 3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命 查，根據(jù)表2.1-75，可選擇高速鋼立銑刀，，粗銑，后刀面的最大磨損限度為0.3～0.5mm，查，根據(jù)表2.1-76，可選用的高速鋼立銑刀，其耐用度T=90min。 4）決定切削速度 查，根據(jù)表2.1-77可查得：=1.18，=1.0，=0.9，=1.2，=1.0，=1.25（銑削余量較小時，） 銑削速度計算公式： 查，根據(jù)表2.1-77可查得： 所以 m/min r/min 查，根據(jù)表3.30，X52K型銑床的使用說明書，選擇： 這時實際切削速度為 m/min 3.6.1精銑鍵槽 （1）選擇的機床、刀具的型號、尺寸均和粗銑相同 （2）選擇切削用量 1）決定銑削深度 根據(jù)，可查得精銑=0.6mm。 2）決定每齒進給量 查，根據(jù)表2.1-72，當銑削寬度時，銑刀每齒進給量，取，所以 mm/r 3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命 查，根據(jù)表2.1-75，可選擇高速鋼銑刀，立銑刀，，精銑，后刀面的最大磨損限度為0.2~0.25mm，查，根據(jù)表2.1-76，可查得選用的高速鋼立銑刀，其耐用度T=90min。 4）決定切削速度 查，根據(jù)表2.1-77可查得：，，，，，（銑削余量較小時，） 銑削速度計算公式： 查，根據(jù)表2.1-77，可查得： 所以 m/min r/min 查，根據(jù)表3.30， XK5532型數(shù)控銑床的使用說明書，選擇： 這時實際切削速度為 m/min 工序120：鉆Φ7深3 機床：鉆床Z525 刀具：根據(jù)參照參考文獻[3]表4.3～9，選硬質合金錐柄麻花鉆頭 切削深度： 根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,切削速度。 機床主軸轉速： ， 按照參考文獻[3]表3.1～31，取。 實際切削速度： 切削工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取。 加工基本時間： 工序130: 粗、精磨右端面及外圓Φ32mm，以及磨制過渡圓角。 1）確定磨削深度=0.5mm 2）確定進給量,取f= 0.05mm/r 3）根據(jù)機床選n=2667r/min，計算出= =2093.6m/min 4）基本時間=，故 ==0.195min 5) 計算,查表得輔助時間=0.2min,布置工作地時間=0.3min,休息與生理需要時間=0.1min 則=0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min 6）小結 綜上所述，機床為磨床床M114W，主軸轉速為2667r/min，切削速度2093.6m/min，進給量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，機動時間0.195min, 輔助時間0.2min。 工序140 粗、精磨左端面及外圓Φ32mm、Φ50mm。 1）確定磨削深度=0.5mm 2）確定進給量,取f= 0.05mm/r 3）根據(jù)機床選n=2667r/min，計算出= =2093.6m/min 4）基本時間=i，故 ==0.66min 5) 計算,查表得輔助時間=0.2min,布置工作地時間=0.3min,休息與生理需要時間=0.1min, 則=0.66+0.2+0.3+0.1=1.26min 6）小結 綜上所述，機床為磨床M114W，主軸轉速為2667r/min，切削速度2093.6m/min，進給量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，機動時間0.66min, 輔助時間0.2min。 3 銑鍵槽夾具設計 3.1研究原始質料 利用本夾具主要用來粗、精銑16寬鍵槽，該槽對中心線要滿足對稱度要求以及其槽兩邊的平行度要求。在銑此槽時，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 3.2定位基準的選擇 根據(jù)工件的加工要求，該工件必須限制工件的六個自由度，現(xiàn)根據(jù)加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目及基準選擇的合理性。 （1） 為了保證43.5必須限制Z向的移動及X向的轉動。 （2） 為了保證16和槽面的對稱度必須保證Z向的轉動，X向的移動，Y向的轉動。 （3） 為了保證軸肩與鍵槽右端的長度為16，必須限制Y向的移動。 3.3 切削力及夾緊分析計算 刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金） 刀具有關幾何參數(shù)： 由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式： 有： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1. 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 3.4 誤差分析與計算 注：V型塊夾角α=90°。 基準位移誤差： 工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對一批工件來說，當直徑由最小D－δD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關系退出： ΔY== 基準不重合誤差： 從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準不動，當工件直徑由最小D－δD變到最大D時，設計基準的變化量為，即基準不重合誤差ΔB=。 從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差. ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207 ΔD=0.00207＜T 即滿足要求 3.5 定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖5.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表5.4： 表5.4 定向鍵 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 ～0.012 ～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結構如圖5.3所示： 圖5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表5.5： 表5.5 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 3.6 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 結論 JS008接頭的加工工藝及夾具設計，主要是對JS008接頭的加工工藝和夾具進行設計。JS008接頭的加工工藝設計主要是確定加工工藝路線，機械加工余量和切削用量、基本工時的確定，夾具的設計主要是要設計出正確的定位夾緊機構。在本設計中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機構也能達到定位夾緊的目的，能保證加工工件的精度。在設計中遇到了很多問題，如出現(xiàn)工藝路線的不合理，甚至出現(xiàn)不能保證加工所要求達到的精度。在進行夾具設計時，因定位基準選擇不合理，出現(xiàn)過定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保證。在選擇夾緊機構時由于機構的大小，尺寸等不合理，而達不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點或作用面的位置不合理而使工件產生翻轉。不過在指導老師的悉心認真的指導下，經(jīng)過三個多月自身的不斷努力，這些問題都一一解決。在這個過程中，對機械加工工藝和夾具設計有關的知識有了更深的理解，增強了對本專業(yè)綜合知識運用的能力，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。 34 致謝 首先，我要感謝老師對我的畢業(yè)設計指導。在畢業(yè)設計中，他給予了我學術和指導性的意見。我萬分的感謝他們給我的寶貴的指導意見和鼓勵。 我也非常感謝我的父母。在學習和生活上，他們一直都很支持我，使我能全身心地投入到學習中。 最后，很感謝閱讀這篇畢業(yè)設計（論文）的人們。感謝你們抽出寶貴的時間來閱讀這篇畢業(yè)設計（論文）。 35 參考文獻 [1] 李旦等，機床專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005。 [2] 孫已德，機床夾具圖冊，北京：機械工業(yè)出版社，1984。 [3] 何玉林，機械制圖，重慶：重慶大學出版社，20001983。 [4] 機械工程基礎與通用標準實用叢書編委會，形狀和位置公差，北京：中國計劃出版社，2004。 [5] 淘濟賢等，機床夾具設計，北京：機械工業(yè)出版社，1986。 [6] 李洪，機械加工工藝師手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [7] 機械設計手冊編委會，機械設計手冊卷4，北京：機械工業(yè)出版社，1998。 [8] 東北重型機械學院，機床夾具設計手冊，上海：上海科學技術出版社，1979。 [9] 賀光誼等，畫法幾何及機械制圖，重慶：重慶大學出版社，1994。 [10] 丁駿一，典型零件制造工藝，北京：機械工業(yè)出版社,1989。 [11] 孫麗媛，機械制造工藝及專用夾具設計指導，北京：冶金工業(yè)出版社，2002。 [12] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊，上海：上海科學技術出版社，1979。 [13] 孟少龍，機械加工工藝手冊第1卷，北京：機械工業(yè)出版社，1991。 [14] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組，金屬機械加工工藝人員手冊，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 [16] 馬賢智，機械加工余量與公差手冊，北京：中國標準出版社，1994。 [17] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊，上海：上?？茖W技術出版社，1984。 [18] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002 36