《輸出軸的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《輸出軸的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計.doc（24頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

機 械 制 造 工 藝 學 課 程 設 計 設計題目： 輸出軸 機械加工工藝規(guī)程制定及 鉆孔 專用夾具設計 學 生 姓 名 班 級 學 號 指 導 教 師 教 研 室 主 任 起 止 日 期 《機械制造工藝學課程設計》 設計計算說明書 設計題目： 輸出軸 機械加工工藝規(guī)程制定及 鉆孔 專用夾具設計 學 生 姓 名 班 級 學 號 指 導 教 師 教 研 室 主 任 起 止 日 期 新余學院課程設計（論文）任務書 二級學院： 機械工程學院 學 號 學生姓名 專業(yè)（班級） 化 設計 題目 輸出軸機械加工工藝規(guī)程制定及鉆孔專用夾具設計 設 計 技 術 參 數(shù) 如圖所示是輸出軸簡圖。毛坯材料為45鋼中批量生產(chǎn)，采用通用 機床進行加工。熱處理方式為調(diào)質(zhì)，處理后硬度要求為200-230HBW。試 完成該零件的機械加工工藝設計及加工10—20孔鉆床夾具設計。 設 計 要 求 一、 設計者必須發(fā)揮獨立思考能力，禁止抄襲他人成果,不允許雷同。積 極主動與指導教師流，每一進展階段至少與指導教師交流二次。 二、設計成果： 1、夾具裝配圖一張， A1; 2、設計說明書一份; 3、工藝規(guī)程卡一套，工序卡3-5張。 設計說明書應包括下列內(nèi)容： （1） 封面 （2） 目錄 （3） 摘要和關鍵詞、 （4） 設計任務書 （5） 機械加工工藝規(guī)程制定的詳細過程 主要包括： １） 零件的結構分析 ２） 生產(chǎn)類型的確定 ３） 毛坯的選擇與毛坯簡圖的繪制 ４） 工藝路線的擬定 ５） 各工序的加工余量及工序尺寸的確定。 ６） 切削用量的計算和確定 ７） 時間定額的計算和確定 （6）專用夾具設計的詳細過程 1）明確夾具的功用，選擇夾具的類型 2）定位方案的選擇、分析、比較和確定 3）夾緊方案的選擇、分析、比較和確定 4）對定方案的選擇、分析、比較和確定 5）夾具各部分元件的選擇 6）夾具的精度分析 7）夾具的特點 （7）參考文獻（要包含資料的編號、作者名、書名、出版地、出版者、出版 年月）。 三、定稿完成后，按照學校要求打印、裝訂，裝袋，并和電子稿一起交給老師，并準備答辯。 工 作 量 1、夾具裝配圖一張， A1; 2、設計說明書一份; 3、工藝規(guī)程卡一套，工序卡3-5張。 工 作 計 劃 序號 環(huán)節(jié) 時間分配 備注 1 設計準備工作 0.5 2 機械加工工藝規(guī)程制定 1.0 3 填寫機械加工工藝卡片 0.5 4 專用夾具設計 2 5 撰寫設計說明書 0.5 6 答辯 0.5 小 計 5天 參 考 資 料 1、《金屬切削加工手冊》； 2、《機床夾具設計手冊》； 3、《機械制造工藝學》； 4、《機械制造工藝學課程設計指導書》。 指導教師簽字 李玉平 教研室主任簽字 說明：此表一式叁份，學生、指導教師、二級學院各一份。 年 月 日 目目 錄 前 言 1 一.零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1 1.技術要求分析 1 2.零件的工藝分析 1 二.選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 2 1.選擇毛坯 2 2.毛坯尺寸的確定 2 三.選擇加工方法，制定加工藝路線 3 1.定位基準的選擇 3 2.加工方法的選擇 3 四.工序設計 5 1.選擇加工設備與工藝裝備 5 2.選用夾具 5 3.選用刀具 5 4.選擇量具 5 5.確定工序尺寸 6 五.確定切削用量及基本工時 8 1.切削用量 8 2.基本時間 15 六.夾具設計 15 1.確定定位方式，選擇定位元件 15 2.確定導向裝置 16 3.切削力和夾緊力的計算 16 4.確定工件夾緊方案，設計夾緊機構 16 5.確定夾具總體結構和尺寸 17 6.夾具使用說明 17 七.結論 18 八.參考文獻 18 輸出軸加工工藝及鉆床夾具設計 摘　要：機械制造業(yè)的發(fā)展對世界經(jīng)濟起著非常重要的作用，而機械加工工藝的編制是機械制造技術的重要組成部分和關鍵工作。本文論述的是輸出軸的加工工藝和夾具設計，著重于幾個重要表面的加工，具有一定的尺寸、形狀、位置要求，還有一些強度、表面粗糙度要求等，然而這些都會在文中得以體現(xiàn)。 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。 一.零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 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(zhuǎn)矩，使車床主軸獲得旋轉(zhuǎn)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(diào)質(zhì)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。 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(diào)質(zhì)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。 二.選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 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(zhì)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.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<或查表得到>。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：；內(nèi)圓角半徑：。按表5-11，外模鍛斜度，內(nèi)模鍛斜度。下圖為本零件的毛坯圖 毛坯圖 三.選擇加工方法，制定加工藝路線 1.定位基準的選擇 本零件為帶孔的軸類零件，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，應選回轉(zhuǎn)軸線為定位基準，即遵守“基準重合”的原則。具體而言，即選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。 2.加工方法的選擇 ⑴回轉(zhuǎn)體表面面的加工：面的加工方法有很多，本零件主要是加工外圓面和端面。φ55、φ60外圓面的加工精度采用7級精度可以滿足要求，故可采取粗車-半精車-精車的加工方式。φ65、φ75外圓面的加工精度要采用6級精度才能達到要求，故采用粗車-半精車-粗磨-精磨的加工方式。 ⑵孔的加工：孔的加工方式有鉆、擴、鏜、拉、磨等。對于內(nèi)孔采取在車床上鏜孔的方式。原因是結構緊湊，重量不大，適用于車削加工。 通孔10φ20采用在車床上鏜孔的方式，斜孔2φ8在鉆床床鉆孔。 ⑶鍵槽的加工：零件上的鍵槽在銑床上銑。其公差等級為IT7，兩側的粗糙度為Ra3.2μm，槽底面的粗糙度為Ra6.3μm。可采用粗銑-精銑的加工方式。 ⑷兩端面的加工：端面的加工在銑床上進行，其公差等級為IT7，粗糙度的 要求分別為Ra25μm，Ra,12.5μm。 3.制定工藝路線 制定工藝路線是制定工藝規(guī)程最重要的工作，也體現(xiàn)了工藝師工藝水平的重要方面。其原則是，在保證零件的幾何形狀、尺寸精度、表面質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)率，降低成本，取得好的經(jīng)濟效益。 工藝路線的確定： ⑴基準先行原則 該零件加工時應該先φ55端面為粗基準加工φ176外圓面及其端面，再以φ176為基準加工φ55端面及其外圓面。 ⑵先粗后精原則 先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗加工將在較短時間內(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，若粗加工后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精加工。 ⑶先面后孔原則 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。 ⑷先主后次原則 先加工主要表面，后加工次要表面。這里的主要表面是指基準面，主要工作面。次要表面是指鍵槽、內(nèi)孔等其他表面。次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求。因此，在主要表面達到一定的精度之后，再以主要表面定位加工次要表面。 工藝路線安排如下： ⒈工序05 備料、模鍛。 ⒉工序10 用三爪卡盤定位φ55回轉(zhuǎn)體表面，粗車φ176外圓和粗銑φ176端面。 ⒊工序15 用三爪卡盤定位φ176回轉(zhuǎn)體表面,并且粗銑φ55端面和粗車φ55、φ60、φ65、φ75的回轉(zhuǎn)體表面。 ⒋工序20 用三爪卡盤定位φ55回轉(zhuǎn)體表面，半精車φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圓。 ⒌工序25 用三爪卡盤定位φ55回轉(zhuǎn)體表面，粗磨φ65、φ75的外圓表面。 ⒍工序30 用三爪卡盤定位φ55回轉(zhuǎn)體表面，粗車、半精車過度錐面。 ⒎工序35 以軸的回轉(zhuǎn)軸線為基準，粗鏜內(nèi)孔φ50、φ80、φ104。 ⒏工序40 以軸的回轉(zhuǎn)軸線為基準，半精鏜內(nèi)孔φ50、φ80、φ104。 ⒐工序45 以φ80孔的中心線為基準，鉆、擴、鉸孔10φ20。 ⒑工序50 鉆斜孔2φ8。 ⒒工序55 以軸的回轉(zhuǎn)軸線為基準，粗銑鍵槽。 ⒓工序60 熱處理：調(diào)質(zhì)處理硬度為200-230HBW。 ⒔工序65 精車φ65、φ75的外圓及錐面。 ⒕工序70 用三爪卡盤定位φ55回轉(zhuǎn)體表面，精磨φ65、φ75的外圓表面。 ⒖工序75 以軸的回轉(zhuǎn)軸線為基準，精銑鍵槽，用三爪卡盤定位φ55回轉(zhuǎn)體表面，精銑φ176端面；用三爪卡盤定位φ176回轉(zhuǎn)體表面, 精銑φ55端面。 ⒗工序80 去毛刺、清洗、檢驗。 四.工序設計 1.選擇加工設備與工藝裝備 選擇機床 根據(jù)工序選擇機床 選擇加工設備及選擇機床類型。由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點，選擇了加工方式，機床的類型也隨之確定。至于機床的型號，取決于現(xiàn)場的設備情況。最終選擇的機床，其經(jīng)濟精度應與零件表面的設計要求相適應，初步選定的機床如下： 工序10、15、60、80中進行的操作分別是粗銑φ176端面、銑φ55端面、粗銑鍵槽、精銑鍵槽，精銑φ176端面，精銑φ55端面，用的設備是X53T立式銑床。 工序50中鉆、擴、鉸孔10φ20，工序55中鉆斜孔2φ8，選用Z3025搖臂鉆床。 其余工序如加工端面和外圓，都可以在CA6140臥式車床進行。 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。 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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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.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。 5.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： ⑴外圓柱面φ176　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 2 IT10 6.3 176 粗車 3 IT12 12.5 179 毛坯 2 181 ⑵外圓柱面φ55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 1.0 IT6 1.6 55 半精車 1.5 IT10 3.2 56 粗車 2.5 IT12 6.3 57.5 毛坯 2 60 ⑶φ60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 1.0 IT6 1.6 60 半精車 1.5 IT10 3.2 61 粗 車 2.5 IT12 6.3 62.5 毛 坯 2 65 ⑷φ65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 1.0 IT6 1.6 65 半精車 1.5 IT10 3.2 66 粗車 2.5 IT12 6.3 67.5 毛坯 2 70 ⑸φ75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 1.0 IT6 1.6 75 半精車 1.5 IT10 3.2 76 粗車 2.5 IT12 6.3 77.5 毛坯 2 80 ⑹φ104內(nèi)孔加工余量計算 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 精鏜 1.8 IT7 3.2 104 粗鏜 3.2 IT10 6.3 103.2 毛坯 2 99 ⑺φ80內(nèi)孔加工余量計算 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 精鏜 1.5 IT7 3.2 80 粗鏜 2.5 IT10 6.3 78.5 毛坯 2 76 ⑻φ50內(nèi)孔加工余量計算 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 精鏜 1.5 IT7 3.2 50 粗鏜 2.5 IT10 6.3 48.5 毛坯 2 46 五.確定切削用量及基本工時 切削用量包括背吃刀量、進給量和切削速度。確定順序是確定、，再確定。本說明書選取工序1粗車外圓為例確定其切削用量及基本時間。 1.切削用量 本工序為粗車。已知加工材料為45鋼，鍛件，有外皮；機床為CA6140型臥式車床，工件裝夾在三爪自定心卡盤中。 確定外圓的切削用量。 所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀，根據(jù)表5-112，由于CA6140機床的中心高為200mm，故選用刀桿尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-133，選擇車刀幾何形狀為卷槽帶倒棱型前刀面，前角，后角、主偏角、,副偏角、刃傾角、刀尖圓弧半徑。 ⑴確定背吃刀量 由于粗車雙邊余量為2.5mm，則＝2.25mm。 ⑵確定進給量f 根據(jù)表5-114，在粗車鋼件、刀桿尺寸為、、工件直徑為時，。按CA6140機床的進給量選擇。確定的進給量尚需滿足機床進給強度的要求，故需進行校驗。 根據(jù)表5-55，CA6140機床進給機構允許的進給力。 根據(jù)表5-123，當鋼材、、，， (預計)時，進給力。 Ff的修正系數(shù)為，，,故實際進給力為，由于，所選的可用。 ⑶選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度。 ⑷確定切削速度v 根據(jù)表5-120，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鋼材時，，時，切削速度。 切削速度的修正系數(shù)為，，，，表2-9。則有： 切削用量包含切削速度、進給量及背吃刀量三項，確定方法是先確定背吃刀量、進給量，最后確定切削速度。不同的加工性質(zhì)，對切削加工的要求是不一樣的。因此，在選擇切削用量時，考慮的側重點也不同。 粗加工時，一般優(yōu)先選用盡可能大的背吃刀量，其次選擇較大的進給量，最后根據(jù)刀具的耐用度情況選擇合適的切削速度。 精加工時，一般選擇小得背吃刀量和進給量，從而盡可能的提高切削速度。 ⑴粗車φ55＋0.028－0.003外圓的切削用量 本工序為粗車外圓φ55，機床采用最常用的CA6140臥式車床。 已知：加工材料：4５鋼，，鍛件，有外皮； 　　工件尺寸：坯件D=60㎜，車削后D=57.5㎜，加工長度㎜； 　　加工要求：車削后表面粗糙度6.3μm。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 7-4 選用的刀具為YT5牌號硬質(zhì)合金車刀，選擇的參數(shù)為： 主偏角，副偏角，后角，前角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。 選擇切削用量： 確定背吃刀量ap 由于粗加工的余量為2.5mm,可以再一次走刀內(nèi)完成，故ap=2.5/2=1.25mm。 確定進給量f 由于零件本次加工的加工余量小，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表1.1-47及《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-42，取f=0.51mm/r。 選擇車刀磨鈍標準和耐用度 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-40，后刀面最大磨損限度取1.1mm,刀具的耐用度為T=60 Min。 確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量Vf 本零件的材料為45鋼，，ap=1.25mm，f=0.51mm/r，根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-32對車削速度進行修正：根據(jù)刀具的耐用度T=60min,得修正系數(shù)KTv=1.0；根據(jù)工件材料的強度，得修正系數(shù)KMv=1.0；根據(jù)毛坯狀態(tài)得修正系數(shù)Ksv=0.8；刀具的材料為YT5，得修正系數(shù)為：Ktv=0.65;此處為車削，得修正系數(shù)KKv =1.0；得修正系數(shù)為主偏角為60o得修正系數(shù)為KKrV=0.92。 所以，KTv=1.0，KMv=1.0，Ksv=0.8 ，Ktv=0.65，KKv =1.0，KKrV=0.92 切削速度的公式為V=Cv/(TmapXvfyv) 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-43，取數(shù)值： Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。 V=Cv/(TmapXvfyv)KTvKMvKsvKtvKKvKKrV 所以帶入數(shù)據(jù)后可算得V=67.92 m/min 轉(zhuǎn)速n=1000V/πd=100067.92/π60=360.32 r/min 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-44,取CA1640機床的主軸轉(zhuǎn)速選擇320 r/min，則實際切削速度為 V=πdn/1000=π60320/1000=60.32 m/min 檢驗機床功率 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的計算公式如下： Fz=CFzapxFzfyFzVnFzKFz(N) Pm= FzV/601000 （KW） 式中，CFz=2650,xFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15，KFz = KTFzKMFzKKrFzKr.Fz， 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-32得：與刀具耐用度有關的修正系數(shù)KTFz= 1.0；與工件材料有關的系數(shù)KMFz =1.0；與主偏角有關的修正系數(shù)KKrFz =0.94； 與前角有關的修正系數(shù)Kr.Fz =1.10。因此總的修正系數(shù)為 KFz = KTFzKMFzKKrFzKr.Fz =1.034 所以,切削力為 Fz =26501.251.00.510.7560.32-0.151.034=1118.5 N 切削功率為 Pm =1118.560.32/601000KW =1.124 KW 根據(jù)《機械加工工藝手冊》，查得CA1640臥式車床主動機功率PE =7.5 KW ，因為 Pm＜PE,故上述切削用量可用。最后確定的切削用量為： ap=1.25mm； f=0.51mm/r V=60.32 m/min （n=320 r/min） ⑵半精車φ55＋0.028－0.003外圓的切削用量 本工序為半精車外圓φ55，原來的直徑為57.5㎜，車削后D=56㎜機床采用最常用的CA6140臥式車床。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 7-4 選用的刀具為YT15牌號硬質(zhì)合金車刀，選擇的參數(shù)為： 主偏角Kr=45o,副偏角K, r=10o,前角γ。=10o，刃傾角λs=-5o，后角α。=6o，車刀刀尖圓弧半徑rε=0.6mm。 選擇切削用量： 確定背吃刀量ap 由于粗加工的余量為1.5mm,可以再一次走刀內(nèi)完成，故ap=1.5/2=0.75mm。 確定進給量f 由于零件本次加工的加工余量小，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表1.1-47及《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-42，取f=0.30mm/r。 選擇車刀磨鈍標準和耐用度 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-40，后刀面最大磨損限度取0.8mm,刀具的耐用度為T=60 Min。 確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量Vf 本零件的材料為45鋼，，ap=0.75mm，f=0.30mm/r，根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-32對車削速度進行修正：根據(jù)刀具的耐用度T=60min,得修正系數(shù)KTv=1.0；根據(jù)工件材料的強度，得修正系數(shù)KMv=1.0；根據(jù)毛坯狀態(tài)得修正系數(shù)Ksv=1.0；刀具的材料為YT15，得修正系數(shù)為：Ktv=1.0;此處為車削，得修正系數(shù)KKv =1.0；得修正系數(shù)為主偏角為45o得修正系數(shù)為KKrV=1.0。 所以，KTv=1.0，KMv=1.0，Ksv=1.0 ，Ktv=1.0，KKv =1.0，KKrV=1.0 切削速度的公式為V=Cv/(TmapXvfyv) 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-43，取數(shù)值： Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。 V=Cv/(TmapXvfyv)KTvKMvKsvKtvKKvKKrV 所以帶入數(shù)據(jù)后可算得V=170.43 m/min 轉(zhuǎn)速n=1000V/πd=1000170.43/π57.5=943.47 r/min 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-44,取CA1640機床的主軸轉(zhuǎn)速選擇710r/min，則實際切削速度為 V=πdn/1000=π57.5710/1000=128.26 m/min 檢驗機床功率 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的計算公式如下： Fz=CFzapxFzfyFzVnFzKFz(N) Pm= FzV/601000 （KW） 式中，CFz=2650,xFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15，KFz = KTFzKMFzKKrFzKr.Fz， 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-32得：與刀具耐用度有關的修正系數(shù)KTFz= 1.0；與工件材料有關的系數(shù)KMFz =1.0；與主偏角有關的修正系數(shù)KKrFz =1.0； 與前角有關的修正系數(shù)Kr.Fz =1.04。因此總的修正系數(shù)為 KFz = KTFzKMFzKKrFzKr.Fz =1.04 所以,切削力為 Fz =26500.751.00.300.75128.26-0.151.04=291.88 N 切削功率為 Pm =291.88128.26/601000 KW =0.624 KW 根據(jù)《機械加工工藝手冊》，查得CA1640臥式車床主動機功率PE =7.5 KW ，因為 Pm＜PE,故上述切削用量可用。最后確定的切削用量為： ap=0.75mm； f=0.30mm/r V=128.26 m/min （n=710 r/min） ⑶精車φ55＋0.028－0.003外圓的切削用量 本工序為半精車外圓φ55，原來的直徑為56㎜，車削后D=55㎜，機床采用最常用的CA6140臥式車床。 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 7-4 選用的刀具為YT30牌號硬質(zhì)合金車刀，選擇的參數(shù)為： 主偏角Kr=30o,副偏角K, r=5o,前角γ。=10o，刃傾角λs=0o，后角α。=6o，車刀刀尖圓弧半徑rε=0.4mm。 選擇切削用量： 確定背吃刀量ap 由于粗加工的余量為1.0mm,故ap=1.0/2=0.5mm。 確定進給量f 由于零件本次加工的加工余量小，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表1.1-47及《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-42，取f=0.08 mm/r。 選擇車刀磨鈍標準和耐用度 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-40，后刀面最大磨損限度取0.5mm,刀具的耐用度為T=60 Min。 確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量Vf 本零件的材料為45鋼，，ap=0.50mm，f=0.08mm/r，根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-32對車削速度進行修正：根據(jù)刀具的耐用度T=60min,得修正系數(shù)KTv=1.0；根據(jù)工件材料的強度，得修正系數(shù)KMv=1.0；根據(jù)毛坯狀態(tài)得修正系數(shù)Ksv=1.0；刀具的材料為YT30，得修正系數(shù)為：Ktv=1.4;此處為車削，得修正系數(shù)KKv =1.0；得修正系數(shù)為主偏角為30o得修正系數(shù)為KKrV=1.13。 所以，KTv=1.0，KMv=1.0，Ksv=1.0 ，Ktv=1.4，KKv =1.0，KKrV=1.13 切削速度的公式為V=Cv/(TmapXvfyv) 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-43，取數(shù)值： Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。 V=Cv/(TmapXvfyv)KTvKMvKsvKtvKKvKKrV 所以帶入數(shù)據(jù)后可算得V=560.66 m/min 轉(zhuǎn)速n=1000V/πd=1000560.66/π56=3186.85 r/min 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-44,取CA1640機床的主軸轉(zhuǎn)速選擇1400 r/min，則實際切削速度為 V=πdn/1000=π561400/1000=246.3 m/min 檢驗機床功率 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的計算公式如下： Fz=CFzapxFzfyFzVnFzKFz(N) Pm= FzV/601000 （KW） 式中，CFz=2650,xFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15，KFz = KTFzKMFzKKrFzKr.Fz， 根據(jù)《機械制造工藝學課程設計指導書》表5-32得：與刀具耐用度有關的修正系數(shù)KTFz= 1.0；與工件材料有關的系數(shù)KMFz =1.0；與主偏角有關的修正系數(shù)KKrFz =1.13； 與前角有關的修正系數(shù)Kr.Fz =1.08。因此總的修正系數(shù)為 KFz = KTFzKMFzKKrFzKr.Fz =1.2204 所以,切削力為 Fz =26500.51.00.080.75246.3-0.151.2204=106.2 N 切削功率為 Pm =106.2246.3/601000 KW =0.0.436 KW 根據(jù)《機械加工工藝手冊》，查得CA1640臥式車床主動機功率PE =7.5 KW ，因為 Pm＜PE,故上述切削用量可用。最后確定的切削用量為： ap=0.5mm； f=0.08mm/r V=246.3 m/min （n=1400 r/min） ⑷粗車φ60+0.065 -0.045外圓的切削用量 按CA6140機床的轉(zhuǎn)速選擇,則實際切削速度。 最后確定切削用量為： ，，，。 2.基本時間 確定粗車外圓的基本時間t 根據(jù)《機械制造工藝學》公式4-23車外圓基本時間為： 根據(jù)《機械制造工藝學》公式4-23車外圓基本時間為： 式中：，，，，， 則 其余工步切削用量及基本工時計算從略 六.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： 1.確定定位方式，選擇定位元件 工件以大端面和2個φ18孔定位基準，如圖3.1，屬一面兩孔定位。采用平面與兩定位銷組合定位方案，其中平面限制3個自由度，定位銷一個為圓柱銷，限制2個自由度，一個為菱形銷，限制1個自由度，共限制6個自由度屬完全定位。 兩定位銷設計： (1)取兩銷中心距為140mm; (2)取圓柱銷直徑為； (3)按《機械制造工藝學》[1]表6-1選取菱形銷寬度：b=4mm; (4)按h6菱形銷確定菱形銷的直徑公差，最后得到。 2.確定導向裝置 本工序為在斜面上鉆孔，采用特殊鉆套，如下圖。因生產(chǎn)批量較大，鉆套結構宜設計成可換的。排屑間隙 h=0.7d= 0.78= 5.6mm,取 d=6mm。 鉆套導引高度H=1.25(h+L)=1.5(6+24)=45mm。 3.切削力和夾緊力的計算 本工序加工是鉆削可估算其夾緊力，其為螺旋夾緊機構。實際效果可以保證 根據(jù)公式： 4.確定工件夾緊方案，設計夾緊機構 在機械加工過程中，工件會受到切削力、摩擦力等外力的作用，為了保證在這些外力的作用下，工件仍能在夾具中保持定位的正確位置，而不致發(fā)生位移或產(chǎn)生振動，一般在夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置，把工件壓緊夾牢在定位元件上。本設計采用螺栓將零件固定在夾具體的卡槽來壓緊。 夾緊力計算：螺旋夾緊力的計算，根據(jù)：《機械制造工藝學》[2] 的公式： 式中， ——作用在扳手上的力（N）； L——作用力的力臂（mm）； ——螺紋中徑（mm）； α ——螺紋升角（）； ——螺紋副的當量摩擦角（）； ——螺桿（或螺母）端部與工件（或壓板）之間的當量摩擦角（ ）； r′——螺桿（或螺母）端部與工件（或壓板）之間的當量摩擦半徑（mm）。 根據(jù)《機床夾具設計手冊》[12] 表 1-2-8，表 1-2-9，表 1-2-10 查得=， ，，又，，取,。 由《機床夾具設計手冊》[12]表 1-2-12 知 M12 螺栓的許用夾緊力為 10300N，2576.5N小于該值，夾緊力滿足要求。 5.確定夾具總體結構和尺寸 ⒈夾具體 2.鉸鏈軸 3.支撐板 4.襯套 5.雙頭螺柱 6.鉆套 7.螺釘8. 螺釘 9.定位銷 10.螺旋加緊組件 6.夾具使用說明 安裝工件時，抬起鉆模板，松開加緊機構上的螺母35，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動壓板30，把工件裝在定位板上，再旋轉(zhuǎn)兩塊壓板，擰緊螺母，通過兩塊壓板將零件加緊，放下鉆模板，首次裝夾時要調(diào)節(jié)支撐釘8或12，使鉆套中心線垂直夾具體底面，再轉(zhuǎn)動菱形螺母11將鉆模板固定。 當一個孔加工加工完畢時，松開螺母35，拉出手柄1使定位銷與襯套13分開，轉(zhuǎn)動定位板180度，放開手柄，擰緊螺母35夾緊。 七.結論 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，同時也設計了其中一道鉆孔工序的夾具。 作為本學期的第一次課程設計，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。 八.參考文獻 [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] 王光斗.機床夾具設計手冊[M].上?？茖W技術出版社，2000 [7] 曾慶福.機械制造工藝學[M].清華大學出版社，1989 [8] 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 [9] 王啟平.機床夾具設計 [M]. 哈爾濱工業(yè)大學出版社，1996 [10] 陳宏鈞.車工實用技術[M].機械工業(yè)出版社，2004 [11] 艾興.切削用量簡明手冊[M].機械工業(yè)出版社，2004