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輸出軸機械加工工藝及夾具設(shè)計
目 錄
1. 零件的分析
1.1 零件的作用
1.2零件的工藝分析
2. 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1確定毛坯的制造形式
2.2基準(zhǔn)的選擇
2.3制定工藝路線
2.3.1加工方法的選擇
2.3.2加工順序的安排
2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的確定
2.5確定切削用量及功率的校核
設(shè)計心得
參考文獻(xiàn)
1零件的分析
1.1零件的作用
題目所給定的零件為輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使主軸獲得旋轉(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。
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(jié)構(gòu)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(cè)面、φ80內(nèi)圓柱表面為Ra3.2um, φ55外圓柱面、大端端面為Ra1.6um, φ60、φ75外圓柱面為Ra0.8um，其余為Ra6.3um，要求不高；位置要求較嚴(yán)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, φ25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(dá)物體的形狀和大小，符合要求。
2．工藝規(guī)程的設(shè)計
2.1確定毛坯的制造形式
毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機械加工的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當(dāng)重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。
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。
2.2基準(zhǔn)的選擇
工件在加工第一道或最初幾道工序時，一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這個是粗基準(zhǔn)，該零件選用φ55外圓柱面作為粗基準(zhǔn)來加工φ176外圓柱面和右端面。以上選擇符合粗基準(zhǔn)的選擇原則中的余量最小原則、便于裝夾原則，在以后的工序中，則使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)，φ176的外圓柱面和右端面作為定位基準(zhǔn)，這個基準(zhǔn)就是精基準(zhǔn)。在選精基準(zhǔn)時采用有基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一。這樣定位比較簡單可靠，為以后加工重要表面做好準(zhǔn)備。
2.3制定工藝路線
2.3.1加工方法的選擇:
市場經(jīng)濟的前提下，一切都是為能創(chuàng)造出更多的財富和提高勞動率為目的，同樣的加工方法的選擇一般考慮的是在保證工件加工要求的前提下，譯稿工件的加工效率和經(jīng)濟性，而在具體的選擇上，一般根據(jù)機械加工資料和工人的經(jīng)驗來確定。由于方法的多種多樣，工人在選擇時一般結(jié)合具體的工件和現(xiàn)場的加工條件來確定最佳的加工方案。
同樣在該零件的加工方法的選擇中，我們考慮了工件的具體情況，一般我們按加工順序來闡述加工方案：
加工表面 表面粗糙度 公差/精度等級 加工方法
φ176外圓柱面 Ra6.3 自由公差 粗車-半精車
φ55外圓柱表面 Ra1.6 IT6 粗車-半精車-精車
φ60外圓柱面 Ra0.8 IT6 粗車-半精車-精車
φ65外圓柱面 Ra1.6 IT6 粗車-半精車-精車
φ75外圓柱面 Ra0.8 IT6 粗車-半精車-精車
φ50內(nèi)圓柱面 Ra6.3 自由公差 粗銑
φ80孔 Ra3.2 IT7 鉆孔-車孔-鉸孔
φ104孔 Ra6.3 自由公差 鉆孔-車孔
φ20通孔 Ra3.2 IT7 鉆孔-鉸孔
左端 Ra6.3 粗車
右端面 Ra1.6 粗車-精車
鍵槽 Ra3.2 IT9 粗銑-精銑
倒角 Ra6.3
2.3.2加工順序的安排
(1) 工序的安排
1、加工階段的劃分
當(dāng)零件的加工質(zhì)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(dá)到所要求的加工質(zhì)量和合理地使用設(shè)備、人力,零件的加工過程通常按工序性質(zhì)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(wù)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(biāo)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(zhǔn)，如加工φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圓柱表面。
②半精加工階段：其任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，如φ55、φ60、φ65、φ75外圓柱面，φ80、φ20孔等。
③精加工階段：其任務(wù)就是保證各主要表面達(dá)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(zhǔn)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(biāo)是全面保證加工質(zhì)量。
2、基面先行原則
該零件進(jìn)行加工時，要將端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準(zhǔn)來加工，因為左端面和φ55外圓柱面為后續(xù)精基準(zhǔn)表面加工而設(shè)定的，才能使定位基準(zhǔn)更準(zhǔn)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。
3、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(zhǔn)備。
4、先面后孔
對該零件應(yīng)該先加工平面，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CA6140車床輸出軸來講先加工φ75外圓柱面，做為定位基準(zhǔn)再來加工其余各孔。
（2）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，并且利用采用高生產(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(jìn)行，每道工序的內(nèi)容很少，最少時每道工序只包括一簡單工步，工序分散可使每個工序使用的設(shè)備，刀具等比較簡單，機床調(diào)整工作簡化，對操作工人的技術(shù)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）、熱處理工序的安排
熱處理的目的是提高材料力學(xué)性能，消除殘余應(yīng)力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預(yù)備熱處理，最終熱處理和內(nèi)應(yīng)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(yù)備熱是消除零件的內(nèi)應(yīng)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(yīng)力。
（4）、擬定加工工藝路線
根據(jù)以上各個零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則，可以初步確定加工工藝路線，具體方案如下：
方案一
1、 備料 鍛造毛坯
2、 熱處理 退火（消除內(nèi)應(yīng)力）
3、 普車 粗、精車右端面 鉆中心孔
4、 普車 粗φ176外圓柱面 倒角
5、 普車 粗車各外圓柱面留半精車、精車余量，左端面
6、 熱處理 調(diào)質(zhì)
7、 數(shù)控車 半精車、精車各外圓柱面到要求 倒角
8、 數(shù)控車 鉆φ30的底孔，車φ104，車φ80孔留鏜孔余量
9、 數(shù)控車 鏜φ80孔到要求，倒角
10 數(shù)控車 倒角
11 數(shù)控銑 銑φ50、鉆、擴、鉸φ20到要求
12、 數(shù)控銑 銑鍵槽
13、 去毛刺
14、 檢驗
方案二
1 備料 鍛造毛坯
2 熱處理 退火（消除內(nèi)應(yīng)力）
3 普車 粗車各圓柱面留半精車、精車余量以及左端面
4 普車 粗、精車右端面 鉆中心孔
5 普車 粗車φ176外圓柱面 倒角
6 熱處理 調(diào)質(zhì)
7 數(shù)控車 半精車左端各圓柱面到要求
8 數(shù)控車 精車左端臺階到要求并倒角
9 數(shù)控車 鉆φ30的底孔，車φ104，車φ80孔留鏜孔余量
10 數(shù)控車 鉸φ80孔到要求，倒角
11 數(shù)控車 倒角
12 銑 銑φ50、鉆、擴、鉸φ20到要求
13 銑 銑鍵槽
14 去毛刺
15 檢驗
方案三
1 備料 鍛造毛坯
2 熱處理 退火（消除內(nèi)應(yīng)力）
3 數(shù)控銑 銑端面 鉆中心孔
4 普車 車大端外圓
5 普車 車φ55
6 普車 φ60
7 普車 φ65
8 普車 φ75
9 普車 車內(nèi)孔
10 數(shù)控銑 銑φ50、鉆、擴、鉸φ20到要求 銑鍵槽
11 倒角
12 去毛刺
13 檢驗
綜上所述：三個工藝方案的特點在于工序集中和工序分散和加工順序，從零件本身來考慮，由于軸類零件在切削加工時易產(chǎn)生彎曲變形，如采用工序分散，在加工時零件的位置精度無法保證，為了同時保證零件圖示的圓跳動要求，所以采用方案二。
（5）、加工路線的確定
確定刀具走刀路線主要是提高生產(chǎn)效率，正確的加工工藝程序，在確定走刀路線時主要考慮以下幾個方面：
1、應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度
2、應(yīng)使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率
3、應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量
具體加工路線見走到路線圖。
（6）、加工設(shè)備的選擇
①、工序三采用CA6140普通車床，車床的參數(shù)如下：
型號TYPE CA6140，中心距750mm 1000 mm 1500 mm，床身上下最大回轉(zhuǎn)直徑￠400 mm，馬鞍內(nèi)最大工作回轉(zhuǎn)路徑￠550 mm，橫拖板上最大回轉(zhuǎn)直徑￠214mm，主軸孔徑￠52 mm，主軸內(nèi)錐孔MT6#，主軸速度級數(shù)16級，主軸速度范圍20-1800r.p.m，公制螺紋（30種）0.45-20 mm（30種），英制螺紋（30種）40-0.875t.p.i（30種），模數(shù)螺紋0.125-5mm，徑節(jié)螺紋160-4D.P，橫拖板行程239mm小刀架行程150mm，尾坐套孔錐度MT5#，套筒行程120mm，主電機功率4/5.5KW，外形尺寸2350×1020×1250mm
②、工序7、8、9采用數(shù)控車床CK7150A，車床參數(shù)如下：
8工位電動轉(zhuǎn)塔刀架，可實現(xiàn)自動換刀，數(shù)控裝置：FANUCOI，最大回轉(zhuǎn)直徑590mm，最大加工直徑500 mm，最大加工長度1000 mm，主軸轉(zhuǎn)速范圍30-2000RMP/min，主軸電機功率7.5KW，主要精度X定位精度≤0.016 mm,Z定位精度≤0.025 mm,X重復(fù)定位精度≤0.007 mm,Z重復(fù)定位精度≤0.01 mm
工序11、12采用X51，銑床的參數(shù)如下：
型號X51,主軸孔錐度7:24,主軸孔徑25mm。主軸轉(zhuǎn)速65～1800r/min。工作臺面積(長×寬)1000×250。工作臺最大行程:縱向(手動/機動)620mm,橫向手動190mm、機動170mm，升降手動370mm、機動350mm。工作臺進(jìn)給量:縱向35～980mm/min、橫向25～765mm/min、升降12～380mm/min。工作臺快速移動速度:縱向2900mm/min、橫向2300mm/min、升降1150mm/min。工作臺T型槽數(shù):槽數(shù)3、寬度14、槽距50。主電機功率7.5KW。
（7）、刀具的選擇
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數(shù)控加工工藝的一個重要部分，刀具應(yīng)具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟性，抗粘接性，化學(xué)穩(wěn)定性。由于零件CA6140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(yán)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。
①、粗車外圓柱面：刀具號為T0101，90°可轉(zhuǎn)位車刀，圓弧半徑為1，刀片型號為VCUM160408R-A4，刀具型號為PVJCR2525-16Q
②、半精車，精車外圓柱面：刀具號為T0202，75°可轉(zhuǎn)位車刀，圓弧半徑為1，刀片型號為WNUM080304EL-A2，刀具型號為PCRC2020-16Q
③ 鉆頭：高速鋼刀具 刀具號為T0303，直徑為φ30;刀具號T0404，直徑為φ18
擴孔鉆：刀具號為T0505，直徑為φ19.8;鉸刀：刀具號為T0606，直徑為φ20
④內(nèi)孔車刀：刀具號為T0707，93° 內(nèi)孔車刀，圓弧半徑為1，刀片型號為TBUM080404R-04， 刀具型號為PSUBR3215-16Q
⑤鏜刀 刀具號為T0808，刀桿長度為200.B×H＝16×25
⑥粗銑鍵槽 刀具號為T0909，精銑鍵槽 刀具號為T1010，
綜上可做一刀具表如下：
加工表面 刀具號 刀具名稱 刀具參數(shù) 刀片型號 刀具型號
粗車外圓柱面 T0101 可轉(zhuǎn)位車刀 90° r=1 VCUM160408R-A4 PVJCR2525-16Q
半精，精車外圓柱面 T0202 可轉(zhuǎn)位車刀 75° r=1 WNUM080304EL-A2 PCRC2020-16Q
鉆Φ30的孔 T0303 鉆頭 Φ30
鉆φ18 T0404 鉆頭 φ18
擴φ19.8 T0505 擴孔鉆 φ19.8
鉸φ20 T0606 鉸刀 φ20
車內(nèi)孔 T0707 內(nèi)孔車刀 93°r=1 BUM080404R-04 PSUBR3215-16Q
鏜Φ50的盲孔 T0808 鏜刀 200.B×H＝16×25
粗銑鍵槽 T0909 銑刀 Φ15.4
精銑鍵槽 T1010 銑刀 Φ16
2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的確定
根據(jù)各資料及制定的零件加工工藝路線，采用計算與查表相結(jié)合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經(jīng)濟精度選定，上下偏差按入體原則標(biāo)注，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） 外圓柱面φ176
工序名稱 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度
粗車 5 IT12 φ176 6.3
毛坯
φ187
2） 外圓柱面φ55
工序名稱 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度
精車 1.0 IT6 φ55 1.6
半精車 1.1 IT10 φ56 3.2
粗車 15 IT12 φ57.9 6.3
毛坯 17.1 φ70
3） 外圓柱面φ60
工序名稱 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度
精車 1.0 IT6 φ60 1.6
半精車 1.1 IT10 φ61 3.2
粗車 10 IT12 φ62.9 6.3
毛坯 12.1 φ70
4 外圓柱面φ65
工序名稱 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度
精車 1.0 IT6 φ65 1.6
半精車 1.1 IT10 φ66
3.2
粗車 5 IT12 φ67.9 6.3
毛坯 7.5 φ70
5 外圓柱面φ75
工序名稱 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度
精車 1.0 IT6 φ75 1.6
半精車 1.1 IT10 φ76 3.2
粗車 5 IT12 φ77.9 6.3
毛坯 7.5 φ80
6 內(nèi)圓柱面φ80
工序名稱 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度
鏜車 3 IT7 φ80 1.6
車孔 47 IT12 φ77 6.3
鉆孔 30 IT12 φ30 6.3
7 加工通孔φ20
工序名稱 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度
鉸 10 IT7 φ20 1.6
擴 9.9 IT9 φ19.8 3.2
鉆 9 IT12 φ18 6.3
8 加工鍵槽
工序名稱 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度
精銑 IT9 φ16 1.6
粗銑 IT12 φ12 3.2
2.5確定切削用量及功率的校核
Ⅰ 加工外圓柱面φ176
粗車：查《機械加工工藝設(shè)計手冊》P433 得知：f=0.8～1.2mm/r取f=0.81mm/r ap=2.5mm
查《金屬切削手冊》知Vc=70～90 m/min取Vc=80 m/min 則n=1000Vc/ d =195.85r/min由CA6140說明書取n=125r/min
故實際切削速度：
Vc=n d/1000=200×3.14×187/1000=73.4m/min
校核功率：Pc=Kc×ap×Vcf/60000=2305×2.5×0.81×73.4/60000=5.4Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=73.4 m/min，n=125r/min，f=0.81mm/r
Ⅱ 加工外圓柱面φ55
粗車： 確定進(jìn)給量f：查《金屬機械加工工藝人員手冊》增訂組編 上?？茖W(xué)出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r 結(jié)合CA6140說明書取f=0.71 mm/r ap=2.5mm 查《金屬切削手冊》知Vc=70～90 m/min取Vc=75 m/min 則 n=1000Vc/ d =341.22r/min由CA6140說明書取n=320r/min 故實際切削速度Vc=n d/1000=320×3.14×70/1000=70.34m/min 功率Pc=Kc×ap×Vc×0.71/60000=2305×2.5×70.34×0.66/60×1000=4.4Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 70.34m/min，n=320r/min f=0.71mm/r
半精車：查《機械加工工藝設(shè)計手冊》P433 得知：
f=0.25～0.35mm/r 取f=0.30 mm/r ap=0.9mm 取Vc=120m/min
故n=1000Vc/ d=660.04r/min 圓整得n=660 r/min
功率Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×0.3×120/60000=1.24Kw
由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.75，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=120m/min，n=660r/min f=0.3mm/r
精車：查《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計》表2-20知： Vc=150～160 m/min取Vc=160m/min f=0.18mm/r
ap=0.55mm
則 n=1000Vc/ d =908.29r/min 圓整得n=910 r/min 功率Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×0.55×0.18×160/60000=0.6Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.75，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=160m/min，n=910r/min f=0.18mm/r
Ⅲ 加工外圓柱面φ60
粗車：d=70 確定進(jìn)給量f：查《金屬機械加工工藝人員手冊》增訂組編 上?？茖W(xué)出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r 取f=0.71 查《金屬切削手冊》知Vc=70～90 m/min取Vc=75 m/min 則 n=1000Vc/ d =341.2r/min 由CA6140說明書取n=320r/min 故實際切削速度Vc=n d/1000=320×3.14×70/1000=70.34m/min 取ap=2.5mm
校核功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×2.5×70.34×0.71/60000=4.8 Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=70.34m/min，n=400r/min f=0.71mm/r
半精車：查《機械加工工藝設(shè)計手冊》P433 得知：f=0.4～0.5mm/r 取f=0.45 ap=0.9mm 再查外圓切削數(shù)據(jù)表知：Vc=1.667～2.17m/s 取Vc=1.8m/s 則n=1000Vc/ d=546.8r/min 圓整得n=550 r/min 則Vc=n d/1000=510×3.14×62.9/1000 =100.7 m/min 功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×0.9×0.45×100.7/60000=1.57Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 100.7m/min，n=510r/min ，f=0.45mm/r
精車：查《機械加工工藝設(shè)計手冊》表9-16知： f=0.13～0.18mm/r 取f=0.15 mm/r
再查外圓切削數(shù)據(jù)表知：Vc>1.67m/s 取Vc=120 m/min 則n=1000Vc/ d=1000×120/3.14×61.1=625.5 r/min圓整得n=630 r/min
取ap=0.55mm 故實際切削速度：Vc=n d/1000=630×3.14×61.1/1000=120.87m/min 校核功率Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×0.55×120.87×0.15/60000=0.38Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 120.87m/min，n=630r/min f=0.15mm/r
Ⅳ 加工外圓柱面65
粗車： 確定進(jìn)給量f：查《金屬機械加工工藝人員手冊》增訂組編 上?？茖W(xué)出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r取f=0.71mm/r
查《金屬切削手冊》知Vc=70～90 m/min取Vc=75 m/min 則 n=1000Vc/ d =341.2r/min 由CA6140說明書取n=320r/min 故實際切削速度Vc=n d/1000=70.34m/min 取ap=2.5mm 功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×2.5×70.34×0.71/60000=4.8Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=70.34m/min，n=320r/min， f=0.71mm/r
半精車：查《機械加工工藝設(shè)計手冊》P433 得知：f=0.4～0.5mm/r 取f=0.45mm/r
再查外圓切削數(shù)據(jù)表知：Vc=1.667～2.17m/s 取Vc=1.8m/s 則n=1000Vc/ d=506.55r/min 圓整得n=510 r/min 取ap=0.9mm Vc=n d/1000=510×3.14×67.9/1000=108.7m/min 功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×0.9×108.7×0.45/60000=1.7Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=108.7m/min，n=510r/min f=0.45mm/r
精車：查《機械加工工藝設(shè)計手冊》表9-16知： f=0.13～0.18mm/r 取f=0.18mm/r 再查外圓切削數(shù)據(jù)表知：Vc>1.67m/s 取Vc=120 m/min 則n=1000Vc/ d=578.2 r/min 圓整得n=580 r/min故實際切削速度： Vc=n d/1000=580×3.14×66.1/1000=120.38m/min ap=0.55mm 校核功率Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×0.55×0.18×120.38/60000×1000=0.46Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 120.38m/min，n=580r/min f=0.18mm/r
Ⅴ 加工外圓柱面φ75
粗車： 確定進(jìn)給量f：查《金屬機械加工工藝人員手冊》增訂組編 上海科學(xué)出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r取f=0.71mm/r
查《金屬切削手冊》知Vc=70～90 m/min取Vc=75m/min 則 n=1000Vc/ d =298.56r/min 由CA6140說明書取n=320r/min 故實際切削速度Vc=n d/1000=80.384m/min 取ap=2.5mm
校核功率：Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×2.5×80.384×0.71/60000=5.5Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 80.384m/min，n=320r/min， f=0.71mm/r
半精車：查《機械加工工藝設(shè)計手冊》P433 得知：f=0.4～0.5mm/r 取f=0.45mm/r 再查外圓切削數(shù)據(jù)表知：Vc=1.667～2.17m/s 取Vc=1.8m/s 則n=1000Vc/ d=1000×108/3.14×77.9=441.5r/min 圓整得n=450 r/min
取ap=0.9mm Vc=n d/1000=450×3.14×77.9/1000=110m/min
校核功率Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×0.9×110×0.45/60000=1.7Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 110m/min，n=450r/min f=0.45mm/r
精車：查《機械加工工藝設(shè)計手冊》表9-16知： f=0.13～0.18mm/r 取f=0.15mm/r 再查外圓切削數(shù)據(jù)表知：Vc>1.67m/s 取Vc=120 m/min 則n=1000Vc/ d =1000×120/76.1×3.14=502.2 r/min圓整得n=500 r/min故實際切削速度： Vc=n d/1000=500×3.14×76.1/1000=119.48m/min ap=0.55mm校核功率Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×0.55×119.48×0.15/60000=0.39 Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=119.48m/min，n=500r/min f=0.15mm/r
Ⅵ 加工內(nèi)圓柱面φ80
鉆孔：查《簡明加工工藝手冊》P294知：ap=d/2=15mm取 f=0.35mm/r ；Vc=0.33 m/s 故n=1000Vc/ d=1000×0.33×60/3.14×30=210.2 r/min 圓整得n=210r/min故實際切削速度： Vc=n d/1000=210×3.14×30/1000=19.8m/min 校核功率Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×15×30.6/60×1000=3.99Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 19.8m/min，n=210r/min， f=0.35mm/r
車孔：查《簡明加工工藝手冊》P297知 f=0.35～0.40mm/r，Vc=0.833 ～1.666m/s取f=0.35 mm/r Vc=0.85m/s；故n=1000Vc/ d=1000×0.85×60/3.14×74=219.5r/min由CA6140說明書取n=200r/min 故實際切削速度Vc=n d/1000=200×3.14×74/1000=46.5m/min 取ap=3mm
校核功率Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×3×46.5×0.35/60000=1.9Kw 根據(jù)機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 46.5m/min，n=200r/min f=0.35mm/r
鉸孔：f=0.3mm/r ap=1.5mm n=549r/min Vc=n d/1000=×3.14×80/1000=138m/min 功率Pc=Kc×ap×Vc×0.001/60=2305×1.5×138/60×1000=7.9Kw 根據(jù)機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.75，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 138m/min，n=560r/min f=0.3mm/r
鏜孔： 查《金屬機械加工工藝人員手冊》增訂組編表10-13 ap=3mm； S=0.30～0.50mm/r取 S=0.3mm/r取Vc=0.65m/s則n=1000Vc/d=1000×0.65×60/d=155r/min由CA6140說明書取n=160/min 故實際切削速度Vc=nd/1000=160×3.14×80/1000=40.2m/min根據(jù)機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，功率Pc=Kc×ap×Vc×S/60000=2305×3×40.2×0.4/60000=1.85Kw 機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 40.2m/min，n=160r/min f=0.4mm/r
Ⅶ 加工通孔φ20
鉆孔：鉆φ19.8的底孔：
查《簡明加工工藝手冊》P296 得：f=0.33～0.38mm/r， 取f=0.36 mm/r； Vc=0.96 ～1.13m/s， 取Vc =1m/s故n=1000Vc/ d=1000×60/3.14×19.8=965.1r/min根據(jù)X51機床說明書得：n=945r/min故實際切削速度 Vc=n d/1000=945×3.14×19.8/1000=58.75m/min ，又取ap=6 mm 校核功率：Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×6×60.3×0.36/60000=5.0Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 23.1m/min，n=409r/min， f=0.2mm/r
鉸孔： 查《簡明加工工藝手冊》表11-20知：f=0.3～0.65mm/r，取f=0.3 mm/r ；Vc=0.833 ～0.383m/s ，取Vc =0.60 m/s ；故n=1000Vc/ d=1000×0.6×60/3.14×20=573.25 r/min圓整得：n=580 r/min故實際切削速度 Vc=n d/1000=580×3.14×20/1000=36.4 m/min ap=0.1mm 校核功率：Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×0.1×36.4×0.3/60000=0.04Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機床功率Pn＜Pc，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 36.4m/min，n=580r/min ,f=0.3mm/r
Ⅷ 加工端面
粗車：查《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》得： f=0.66mm/r Vc=108m/min n=1000Vc/πd=190r/min 由CA6140說明書取n=200r/min 故實際切削速度Vc=n d/1000=110.5m/min 取ap=2mm 校核功率： Pm=Kc×ap×f×Vc/60000=2305×2×0.66×110.5/60000=5.6Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為η=0.8，機床功率Pc×η＞Pm，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=110.5m/min，n=200r/min，f=0.66mm/r.
精車：查《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》得：f=0.41mm/r ap=0.5mm Vc=120m/min n=1000Vc/πd=217.1r/min 功率 Pm=Kc×ap×f×Vc/60000=2305×0.5×0.41×120/60000=0.94Kw 由于機床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為η=0.8，機床功率Pc×η＞Pm，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=120 m/min，n=217.1r/min，f=0.41mm/r.
Ⅸ 銑鍵槽
粗銑：fz=0.12mm/r ap=5mm Vc=90m/min n=1000Vc/πd=955.4r/min Vf=n×fz=114.6mm/r功率Pm=Kc×ap×f×Vc/60000=2305×5×0.12×90/60000=2.07Kw 由于機床說明書查得Pc=4.5 Kw，效率為η=0.8，機床功率Pc×η＞Pm，所以機床功率足夠，實際取值為Vc= 89m/min，n=945r/min，縱向Vf=105mm/r,橫向Vf=100 mm/r
精銑： fz=0.10mm/r ap=2mm Vc=150m/min n=1000Vc/πd=1194.2r/min Vf=n×fz=119.4mm/r功率Pm=Kc×ap×f×Vc/60000=2305×2×0.10×150/60000=1.15Kw 由于機床說明書查得Pc=4.5 Kw，效率為η=0.8，機床功率Pc×η＞Pm，所以機床功率足夠，實際取值為Vc=153.8m/min，n=1225r/min 縱向Vf=125mm/r,橫向Vf=130mm/r.
3 輸出軸零件專用夾具的設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。
經(jīng)過分析并與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計工序——鏜孔Φ80沉孔專用夾具，本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為直柄麻花鉆，擴鉆。
3.1 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案
3.1.1確定定位方案，選擇定位元件
根據(jù)我們所選擇的工序來詳細(xì)觀察零件圖，根據(jù)圖中零件所要求的位置尺寸，以及形位精度要求，來確定夾具的結(jié)構(gòu)方案。
圖3.1 輸出軸主要形位尺寸
本道工序可以在同一夾具上加工完成，如圖，工序加工要求保證的位置精度主要是兩加工孔中心距尺寸（56±0.05）mm及平行度公差0.05mm，還有孔與底面尺寸（24±0.03）mm以及孔與底面尺寸（49±0.05）mm。根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)選擇孔和地面為主要定位基準(zhǔn)，即工序簡圖中所規(guī)定的定位基準(zhǔn)是恰當(dāng)?shù)?。定位元件選擇一個長定心軸，定心軸與定位孔的配合尺寸為（定位孔，定心軸），定心軸下端與夾具體底板上孔的配合尺寸為（底板孔，定心軸底端），定心軸上端部分為螺桿，用六角螺母加緊。對于工序尺寸（56±0.05）mm而言，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合誤差，由于定位副制造誤差引起的定位誤差。，因此定位誤差小于該工序尺寸（56±0.05）mm制造公差0.10mm的1/2，因此上述方案可行。定位結(jié)構(gòu)圖如下：
圖3.2 工序定位結(jié)構(gòu)圖
3.1.2 確定導(dǎo)向裝置
本工序10孔加工的精度要求較高，采用一次裝夾完成鉆，擴，粗鉸，精鉸4個工步的加工，故此夾具采用與孔尺寸相對應(yīng)的快換鉆套做導(dǎo)向元件，相應(yīng)的臥式鏜床上面采用快換夾頭。
圖3.4 導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)圖
如圖所示，兩襯套與快換鉆套間的配合尺寸為，襯套與鉆模板之間的配合尺寸為。
3.1.3 確定夾緊機構(gòu)
在機械加工工藝設(shè)計中，已經(jīng)確定輸出軸的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，在此工序夾具中選擇螺旋夾緊機構(gòu)夾緊工件。如下圖所示，在定心軸上直接做出一段螺桿，裝夾工件時，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定心軸上，實現(xiàn)定位，然后在工件與螺母之間插上開口墊圈，最后擰緊螺母壓緊工件。
圖3.5 工序夾緊機構(gòu)圖
3.2設(shè)計夾具體
夾具體的設(shè)計應(yīng)通盤考慮，使上述各部分通過夾具體能夠有機的聯(lián)系起來，形成一個整體。考慮夾具與機床的連接，因為是在臥式鏜床上使用，夾具安裝在工作臺上直接用鉆套找正并用壓板固定，故只需在夾具體上留出壓板壓緊的位置即可，不需專門的夾具與機床的定位連接元件。鉆模板和夾具體一起用4根螺栓固連。夾具體上表面與其他元件接觸的部位均做成等高的凸臺以減少加工面積，夾具體底部設(shè)計成周邊接觸的形式以改善接觸狀況，提高安裝的穩(wěn)定性。
3.3 在夾具裝配圖上標(biāo)注尺寸、配合及技術(shù)要求
圖3.7 夾具裝配圖正視圖
圖3.8 夾具裝配圖俯視圖
圖3.9 夾具裝配圖局部視圖一
（1）根據(jù)零件圖上兩孔間中心距的要求，確定兩鉆套中心線之間的尺寸為（56±0.025）mm，其公差值取為零件相應(yīng)尺寸（56±0.05）mm的公差值的1/2～1/5；
（2）為保證兩孔與零件底面的平行度公差為0.05，夾具中，兩鉆套軸線與夾具底板上端面的平行度取為0.05；
（3）標(biāo)注配合尺寸：，，，和
總結(jié)
到此為止，在自己三個月的努力后順利完成了輸出軸的機械制造工藝及其夾具設(shè)計。從剛開始對制造工藝只有一點感性認(rèn)識到現(xiàn)在已熟悉制造工藝的國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢，能對工件確定合理的工藝方案，對零件的設(shè)計制造，機床設(shè)備的選用，機械零件的選用及零件加工工藝過程的說明有了較為深刻的領(lǐng)會，同時對根據(jù)加工工藝設(shè)計相應(yīng)的夾具體也較清楚。
在本次設(shè)計中，要用到許多基礎(chǔ)理論，由于有些知識已經(jīng)遺忘，這使我們要重新溫習(xí)知識，因此設(shè)計之前就對大學(xué)里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認(rèn)真的復(fù)習(xí)了一遍，開始對本課題的設(shè)計任務(wù)有了大致的了解，并也有了設(shè)計的感覺。同時，由于設(shè)計的需要，要查閱并收集大量關(guān)于機械制造方面的文獻(xiàn)，進(jìn)而對這些文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)，這些都提高了我們對于專業(yè)知識的綜合運用能力和分析解決實際問題的能力。通過本次設(shè)計還使我更深切地感受到了團隊的力量，在與同學(xué)們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題，這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高，團隊合作精神也得到了增強?？梢哉f，畢業(yè)設(shè)計體現(xiàn)了我們大學(xué)四年所學(xué)的大部分知識，也檢驗了我們的綜合素質(zhì)和實際能力。同時也跨出了我的工程師之路的第一步。
雖然本次設(shè)計我很努力去做，但還是存在一些不足：
（1）我對機械工藝規(guī)程設(shè)計理論方面的知識還沒有十分扎實，對并沒有投入生產(chǎn)，在實際生產(chǎn)中的產(chǎn)品，還要根據(jù)生產(chǎn)部門的設(shè)備，要求等，考慮零件的結(jié)構(gòu)，精度和余量，難免會有我們現(xiàn)在沒有考慮周全的內(nèi)容。
（2）對零件熱處理方式及夾具的設(shè)計把握不準(zhǔn)，其主要原因是對零件的了解不足，沒有在真正的實踐，而且沒有見過實體，一些細(xì)節(jié)部分沒有掌握好。
（3）夾具設(shè)計是本次設(shè)計中最大的攔路虎，雖然課題要求我們只要選擇其中之一工序進(jìn)行夾具設(shè)計，但是夾具設(shè)計過程中遇到的問題是最多的，特別是對各機構(gòu)的選用，既要達(dá)到局部要求，又要配合整體要求。因此我以后必定會再這方面多下苦功。
因此，在以后的學(xué)習(xí)工作中，我要從以下方面來提高自己，解決設(shè)計中存在的問題。多學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，關(guān)注前沿的科學(xué)技術(shù)，拓寬知識面，盡量進(jìn)行實踐，以便設(shè)計時能夠在保證成本的前提下，較好地利用其本身。
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致謝
為期三個多月的畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了，我也順利的完成了我的課題設(shè)計，在此之際我要衷心的感謝在設(shè)計過程中一直幫助我支持我的老師。
我要感謝指導(dǎo)老師——李亞非老師，李老師在整個設(shè)計過程中對我的影響很大，設(shè)計過程中的很多個難點都是在李老師的悉心指導(dǎo)下才克服的，還有李老師大親切和善也是我在整個設(shè)計過程中感受最深的。也因為這樣，和老師之間存在著師生心理障礙一下全無，我也就大方的有問題就問，有想法就提，這也使得我能更多的發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，并解決問題。李老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的專業(yè)知識，誨人不倦教學(xué)精神，在學(xué)術(shù)上和為人上都是我們的楷模和榜樣。同時我還要感謝跟我一起參與設(shè)計的同學(xué)，雖然我們課題不同，但是都能在討論中發(fā)現(xiàn)各自的問題，并互相提出解決的方法，設(shè)計能夠順利完成，也因為他們的幫助。
結(jié)束代表著新的開始，新的征程，本次的畢業(yè)設(shè)計將會成為我今后工作，學(xué)習(xí)生活中的一份堅實的基礎(chǔ)和保證。從中吸取的經(jīng)驗教訓(xùn)也將成為我們在今后生