CA6140車床手柄軸的銑鍵槽夾具設計及加工工藝裝備含4張CAD圖

CA6140車床手柄軸的銑鍵槽夾具設計及加工工藝裝備含4張CAD圖,ca6140,車床,手柄,鍵槽,夾具,設計,加工,工藝,裝備,設備,cad 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 車床 零件名稱 手柄軸 共 9 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 1 粗車 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪自定心卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉位車刀 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗車車端面 CA6140 200 16 0.5 12 1 17.7 2 鉆中心孔 CA6140 200 1 4 3 粗車外圓 CA6140 200 16 0.5 1.1 1 64.2 4 粗車外圓 CA6140 200 16 0.5 2 1 30 5 1 6 1 7 1 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 車床 零件名稱 手柄軸 共 9 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 2 切槽 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 CA6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 高速鋼 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗車槽1 15.2X1.5 CA6140 200 0.08 2 1 1.5 2 粗車槽2 15X3 CA6140 200 0.08 2 1 1.87 3 粗車槽3 15.7X3 CA6140 200 0.08 2 1 1.87 4 粗車槽4 19X3 CA6140 200 0.08 2 1 8.06 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 車床 零件名稱 手柄軸 共 9 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 3 粗車 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鍛鐵 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 CA6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉位車刀 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗車外圓 CA6140 200 25.1 0.5 22 1 16.2 2 粗車端面2 CA6140 200 0.5 2 1 15 3 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 車床 零件名稱 手柄軸 共 9 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 4 精車 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鍛件 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 C616A 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 可轉位車刀 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 半精車外圓 C616A 400 27.4 0.3 1 2 22 2 精車外圓 C616A 1400 91.5 0.2 0.8 2 9.4 3 半精車外圓 C616A 400 27.4 0.3 1 2 80 4 精車外圓 C616A 1400 91.5 0.2 0.8 2 18 5 精車外圓 C616A 1400 91.5 0.2 0.8 2 18 6 倒角 C616A 400 91.5 0.2 0.8 1 5 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 車床 零件名稱 手柄軸 共 9 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 5 半精車 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鍛件 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 C616A 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 兩把刀如下 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 確定半精車外圓 C616A YT15硬質合金可轉位刀 400 71.54 0.14 0.5 8 128 2 半精車外圓 C616A YT15硬質合金車刀 400 71.54 0.15 0.5 1 13 3 4 5 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 車床 零件名稱 手柄軸 共 9 頁 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 6 鏜削 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鍛件 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 磨床MQ1350 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 砂輪PSA400100127A80M5B35 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 磨削右端面及圓錐面 砂輪 900 94.3 0.2 1.8 1 31.2 2 3 4 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 車床 零件名稱 手柄軸 共 9 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 7 銑鍵槽 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 X52k 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 直柄立銑刀 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 半精銑槽1 直柄立銑刀 200 90 0.3 3 1 22 2 半精銑槽2 直柄立銑刀 200 90 0.3 3 1 22 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 車床 零件名稱 手柄軸 共 9 頁 第 8 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 8 鉆孔 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 Z3025搖臂鉆床 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 直柄麻花鉆 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆孔 直柄麻花鉆d=14 1082 0.16 22 9 15.6 2 鉆孔 直柄麻花鉆d=8 1082 17 手動 3.5 1 2 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 車床 零件名稱 輸出軸 共 9 頁 第 9 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 9 鉆孔 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 鍛件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 Z3025搖臂鉆床 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 (分) 準終 單件 10mm的絲錐 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 攻螺紋 10mm的絲錐 1082 17 0.16 16 1 399 2 3 4 9 CA6140車床手柄軸的加工工藝及銑鍵槽夾具設計 目 錄 一、零件的分析 1 1.1.零件的作用 1 1.2.零件的工藝分析 1 1.3、確定毛坯的制造形式 2 二、確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 2 2.1.確定機械加工余量,毛坯尺寸和公差 2 2.2.確定機械加工余量 3 2.3.確定毛坯尺寸 3 2.4.確定毛坯尺寸公差 3 2.5.設計毛坯圖 4 三、基準的選擇 4 3.1.選擇基準 4 3.2.制定工藝路線，選擇加工方法 5 五、確定切削用量及基本時間 10 六 銑鍵槽夾具設計 19 6.1問題提出 19 6.2夾具的設計 19 6.3切削力及夾緊力的計算 20 6.4定位誤差的分析 21 6.5 定向鍵與對刀裝置設計 24 6.6 確定夾具體結構和總體結構 25 結論 28 致謝 29 參考文獻 30 一、零件的分析 1.1.零件的作用 題目所既定的零件為手柄軸，其主要作用，一是傳遞轉矩，使主軸獲得旋轉的動力；二是工作過程中經常承受載荷；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，結構比較簡單，其主要加工的面有φ16、φ20的外圓柱面，一個錐面凸臺,一個M10的螺紋孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級；粗糙度方面表現在鍵槽兩側面、φ20圓柱表面為Ra1.6, φ16外圓柱面為Ra1.6,錐面凸臺及端面為Ra0.8, φ15.7鍵槽為Ra3.2，其余為Ra6.3。要求不高，位置要求較嚴格，表現在φ40的右端面、φ20圓柱面。熱處理方面需要調質處理，到200HBS，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。 1.3、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，工序數量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產占相當重要的位置，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、生產性質以及在生產中獲得可能性，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。根據零件的材料為45號鋼，推薦用型材或鍛件，但從經濟方面著想，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，所以使用鍛件。 3.2零件的生產類型 由設計題目知：中批量生產 二、確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 2.1.確定機械加工余量,毛坯尺寸和公差 鋼質模鍛件的公差及機械加工余量按GB/T 12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下各項因素： （1）鍛件公差等級 由該零件的功用和技術要求，確定其鍛件公差等級為普通等級。 （2）鍛件質量 通過計算可知零件成品質量為0.36kg，估算為=0.478kg （3）鍛件形狀復雜系數S S=/=0.85/1.203=0.397 該零件為圓形，假設其最大直徑為φ44mm，長126mm，則由公式（5-4）、公式（5-5）得 =/4×4×4×12.2×7.85×=1.203kg 由于0.5655介于0.32與0.63之間，故零件形狀復雜系數S屬等級 （4）鍛件材質系數為 （5）零件表面粗糙度 由零件圖知除錐面及右端面=0.8以外其余各加工表面為1.6.。 2.2.確定機械加工余量 根據鍛件質量、零件表面粗糙度、形狀復雜系數查表5-9，由此差得單邊余量在厚度方向加工余量為1.5～2.0mm， 水平方向亦為1.5～2.0mm，即鍛件各外徑的單面余量為1.5～2.0mm，各軸向的單面余量亦為1.5～2.0mm。 2.3.確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度1.6的表面，余量要適當增大。 分析本零件，除錐面和右端面為0.8以外，其余各加工表面為1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量值即可（當表面只粗加工時，可取所查數據中較小的值。當表面需經粗加工和半精加工時，可取其較大值）。 綜上所述，確定毛坯尺寸見表1 表1手柄軸毛坯（鍛件）尺寸 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 Φ 2 24 φ40 2 44 122 2 126 102 2 104 2.4.確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據鍛件質量、材質系數、形狀復雜系數從表5-6、表5-7中查得。本零件毛坯尺寸允許偏差件表2 表2手柄軸毛坯（鍛件）尺寸允許公差 鍛件尺寸 偏差 根據 φ24 表5-7 φ44 106 表5-6 126 2.5.設計毛坯圖 確定圓角半徑 鍛件的外圓半徑按表5-12確定。 H=20 t=20 t/H=1 R=5 三、基準的選擇 3.1.選擇基準 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，這個是粗基準，該零件選用φ40外圓柱面作為粗基準來加工φ16、φ20外圓柱面和左端面。以上選擇符合粗基準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，則使用經過加工的表面作為定位基準，φ20的外圓柱面和左端面作為定位基準，這個基準就是精基準。在選精基準時采用有基準重合，基準統(tǒng)一。這樣定位比較簡單可靠，為以后加工重要表面做好準備。 3.2.制定工藝路線，選擇加工方法 3.2.1零件表面加工方法的選擇: 市場經濟的前提下，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濟性，而在具體的選擇上，一般根據機械加工資料和工人的經驗來確定。由于方法的多種多樣，工人在選擇時一般結合具體的工件和現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：查表（5-14） 表3 加工方法 加工表面 表面粗糙度 公差/精度等級 加工方法 Φ20圓柱表面 Ra1.6 IT6 粗車-半精車-精車 Φ16外圓柱面 Ra1.6 IT6 粗車-半精車-精車 Φ15.2槽 Ra6.3 IT11 粗車 Φ15.7槽 Ra3.2 IT8 粗車-半精車 左端 Ra6.3 粗車 右端錐面 Ra0.8 IT6 粗車-半精車-磨削-拋光鍍鉻 右端面 Ra0.8 IT6 粗車-半精車-磨削-拋光鍍鉻 Φ14孔 Ra3.2 自由公差 鉆孔-絲錐攻螺紋 鍵槽 Ra3.2 IT9 粗銑-精銑 倒角 Ra6.3 3.2.2加工順序的安排 (1) 工序的安排 1、加工階段的劃分 當零件的加工質量要求較高時,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到所要求的加工質量和合理地使用設備、人力,零件的加工過程通常按工序性質不同,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，主要目標是提高生產率，去除內孔，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，如加工φ20、φ16圓柱表面及錐面。 ②半精加工階段：其任務是使主要表面達到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，如φ20、φ16外圓柱面。 ③精加工階段：其任務就是保證各主要表面達到規(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，主要目標是全面保證加工質量。 3、基面先行原則 該零件進行加工時，要將左端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準來加工，因為左端面和φ20外圓柱面為后續(xù)精基準表面加工而設定的，才能使定位基準更準確，從而保證各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出來。 4、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，以此為精車做準備。 5、先面后孔 對該零件應該先加工平面，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車床手柄軸來講先加工φ20、φ16外圓柱面，做為定位基準再來加工其余面。 （1）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幾道工序內完成每道工序加工內容較多，工序集中使總工序數減少，這樣就減少了安裝次數，可以使裝夾時間減少，減少夾具數目，并且利用采用高生產率的機床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進行，每道工序的內容很少，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備，刀具等比較簡單，機床調整工作簡化，對操作工人的技術水平也要求低些。 綜上所述：考慮到工件是大批量生產的情況，采用工序集中 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。 （2）、熱處理工序的安排 熱處理的目的是提高材料力學性能，消除殘余應力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預備熱處理，最終熱處理和內應力處理等，本零件CA6140車床手柄軸材料為45鋼，在加工過程中預備熱是消除零件的內應力，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分鐘釋放應力。 （3）、擬定加工工藝路線 根據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（消除內應力） 3 普車 粗、精車左端面，鉆中心孔 4 普車 粗車個圓柱面留半精車、精車余量 5 普車 粗車φ15.2、φ15.7槽 6 熱處理 調質 7 數控車 半精車φ15.7槽，倒角 8 數控車 粗、精車右端面及圓錐凸臺 9 數控車 倒角 10 磨 磨削右端面及圓錐凸臺 、面 11 拋 拋光右端面及錐面 12 鉆床 鉆孔φ8 13 絞 絲錐攻螺紋M10 14 鏜 鏜孔φ14 15 銑 銑鍵槽 16 去毛刺 17檢驗 方案二 1 粗車 粗車左端面和鉆中心孔，凸臺面及， 的圓柱， 2 粗車 切四個槽 3 粗車 粗車圓柱及右端面 4 半精車精車 半精車，精車左邊各圓柱面，倒角 5 半精車 半精車右端面及圓錐面，倒圓角 6 磨削 磨削右端面及圓錐面 7 銑鍵槽 銑兩鍵槽514 8 鉆孔 鉆，的兩盲孔 9攻螺紋 用絲錐攻M10的內螺紋 10 熱處理 調質 11拋光鍍鉻 拋光鍍鉻右端面及圓錐面 12去毛刺 去除毛刺 13終檢 按零件圖樣要求全面檢查 從零件本身來考慮，由于軸類零件在切削加工時易產生彎曲變形，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，所以采用工序集中。 四、工序設定（選方案二） 確定刀具走刀路線主要是提高生產效率，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、應能保證零件的加工精度和表面粗糙度 2、應使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率 3、應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量 具體加工路線見走到路線圖。 機床的選擇 1、工序1、2、3是粗車，各工序的工步數不多，零件的外廓尺寸不大，精度要求不高，采用CA6140普通臥式車床即可 [表5-55] 。 2、工序4精車 精度要求比較高，表面粗糙度小，需選用較精密的車床，因此用C616A臥式車床 [表5-55]。 3、工序5加工的是圓錐面，加工難度較大，所以用數控車床CK6108A臥式。 4、工序6磨削圓錐面及右端面，加工精度比較高，所以選擇磨床MQ1350。 5、工序7銑鍵槽，加工精度比較低，選用X62臥式銑床。 6、工序8、9鉆孔和攻螺紋選用Z3025搖臂鉆床。 刀具的選擇 由于刀具材料的切削性能直接影響著生產率，工件的加工精度，已加工表面質量，刀具的磨損和加工成本，所以正確的選擇刀具材料是數控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，良好的工藝性和經濟性，抗粘接性，化學穩(wěn)定性。由于零件CA6140車床手柄軸材料為45鋼，推薦用硬質合金中的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合金的刀具。 1粗車外圓用YT5，精車,精車選用YT15。為提高生產率和經濟性可選用可轉位車刀。切槽刀可選用高速鋼[GB5343.1-1995]。 2銑刀選用直柄立銑刀[GB/T6117.1-1996]。 3攻螺紋選擇直徑為10mm的絲錐[GB3464-83]。 4鉆頭直柄麻花鉆[GB1436-85]。 5砂輪選擇PSA400A80M5B35[表3.2-6]。 量具的選擇 根據本零件的尺寸和公差外圓加工面所選用的量具為游標卡尺和千分尺。內圓和孔測量也用千分尺。 2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的確定 根據各資料及制定的零件加工工藝路線，采用計算與查表相結合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經濟精度選定，上下偏差按入體原則標注，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：（查136） 表5 加工余量、工序尺寸、表面粗糙度 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 Φ20js6外圓 2.2 1.0 0.8 Ra6.3 Ra3.2 Ra1.6 Φ20g6外圓 2.2 1.0 0.8 Ra6.3 Ra3.2 Ra1.6 Φ16js6外圓 6.2 1.0 0.8 Ra6.3 Ra3.2 Ra1.6 五、確定切削用量及基本時間 切削用量包括被吃刀量a、進給量f、切削速度v，確定順序事先確定a f再確定v 1、工序1切削用量及基本時間的確定 1）切削用量 本工序為粗車[車端面及外圓]，已知加工材料為45號鋼=670MPa,鍛件，有外皮機床為CA6140型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤中 確定粗車外圓的切削用量。所選刀具為YT5硬質合金可轉位車刀，根據表5-112，由于CA6140的中心高為200mm，故選刀杠尺寸=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。根據表5-113，選擇車刀幾何形狀，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 確定背吃刀量a 粗車雙邊余量2.2顯然a為單邊余量a=2.2/2=1.1mm. 確定進給量f 根據表5-114，在粗車鋼料、刀杠尺寸=16mm25mm，a工件直徑為20到40時，f=0.3-0.5mm/r，按CA6140車床的進給量 【表5-57】，選擇f=0.5mm/r。 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 根據表5-55，CA6140進給機構允許的進給力. 根據表5-123,當鋼料=57070MPa，a，f,,v=65mm/min,進給力=760N. 的修正系數為，， 設計心得故實際進給量為=7601.17=889.2N <,所選的進給量f=0.5mm/r可用。 2） 選擇車刀模鍛標準及耐用度，根據表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為1mm,可轉位車刀耐用度T=60min. 3）確定切削速度v 根據表5-120，當用YT5硬質合金車刀=600鋼料、a，f=0.54mm/r，切削速度123m/min。 切削速度的修正系數為，，， 故v-1090.80.650.811.15=52.8m/min n= 按CA6140車床的轉速（表5-56），選擇，則實際切削速度。 4）校驗機床功率 由表5-125，當=570。HBS=.時，（表2-9），故實際切削的功率 根據表5-59，當n=120r/mm，機床主軸允許功率.,故所選切削用量可在CA6140車床上進行。 最后確定切削用量為 確定粗車外圓端面及臺階面，的切削用量。采用車外圓的刀具加工這些表面。加工余量皆可一次走刀切除，車外圓端面及臺階面的，，主軸轉速與車外圓的相同。 基本時間 1）確定粗車外圓的基本時間，根據表2-21，車外圓基本時間為 式中l(wèi)=102mm. ,,1 2 )確定粗車外圓的基本時間： 式中，l=20mm. 3 )確定粗車端面1基本時間： ，L= 式中，，， ，，，，1. 則 4)定粗車端面1基本時間： ，L= 式中，，，，，，，，1. 則 5)工序基本時間的確定： 2、工序2切削用量及時間的確定 本工序為粗車槽和倒角，已知條件與工序1相同，可采用工序1相同的可轉位車刀。 工步 粗車槽1 2 0.08 0.27 3.3 1.5 粗車槽2 2 0.08 0.27 3.3 1.875 粗車槽3 2 0.08 0.27 3.3 1.875 粗車槽4 2 0.08 0.27 3.3 8.06 3、工序3切削用量及時間的確定 1）切削用量 本工序為粗車（端面及外圓）已知條件與工序1相同，車端面及外圓可采用工序1相同的可轉位車刀。 2)基本時間 (1）確定粗車外圓的基本時間，根據表2-21，車外圓基本時間為 式中l(wèi)=22mm, ,,1 (2)確定粗車端面2基本時間的確定 ，L= 式中，，， ，，，，1. 則 3)確定工序的基本時間： 4、工序4切削用量及基本時間的確定 1）切削用量 本工序為半精車，精車加工（左邊外圓、倒角）。已知條件與粗加工工序相同。 ① 確定半精車外圓的切削用量。所選刀具為YT15硬質合金可轉位刀。車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。根據表5-113，車刀幾何形狀為，，，，。 ⅰ確定背吃刀量 。 ⅱ確定進給量f 2 根據表5-116及CA6140車床的進給量（表5-57），選擇f=0.3mm/r.由于是半精加工，切削力較小，故不需校核機床進給機構強度。 ⅲ 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為0.4mm,耐用度T= 30min. ⅳ 確定切削速度v 根據表5-120，用YT15硬質合金刀加工鋼料、、時，切削速度。 切削速度的修正系數為，，其余的修正系數均為1（表2-9），故 v= n= 按CA6140車床的轉速，【表5-56】，選擇n= 400r/min,則實際切削速度= 27.4m/min. 半精加工機床功率也可不校驗。 最后確定的切削用量：， ② 確定半精車外圓，端面、臺階面的切削用量。用半精車采外圓YT15硬質合金車刀加工這些表面。切槽采用高速鋼成型切槽刀。 2) 基本時間 ①確定半精車外圓的的基本時間： ②確定半精車外圓的基本時間： ③確定精車20的基本時間 ④確定精車16的基本時間 ⑤ 確定工序的基本時間： 5、工序5切削用量及基本時間的確定 1） 切削用量 本工序為半精加工（右邊外圓及右端面）。采用數控車床CK6108A型車床工件裝卡在三爪自定心卡盤中。 ① 確定半精車外圓及右端面的切削用量。所選刀具為YT15硬質合金可轉位刀。車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。根據表5-113，車刀幾何形狀為，，，，。 ⅰ確定背吃刀量 。 ⅱ確定進給量f 2mm/r根據表5-116及CA6140車床的進給量（表5-57），選擇f=0.3mm/r.由于是半精加工，切削力較小，故不需校核機床進給機構強度。 ⅲ 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為0.4mm,耐用度T= 30min. ⅳ 確定切削速度v 根據表5-120，用YT15硬質合金刀加工鋼料、、時，切削速度。 切削速度的修正系數為，，其余的修正系數均為1（表2-9），故 v= n= 按CK6108A車床的轉速，【表5-56】，選擇n= 400r/min,則實際切削速度= 27.4m/min. 半精加工機床功率也可不校驗。 最后確定的切削用量：， ② 確定半精車外圓，端面、臺階面的切削用量。用半精車采外圓YT15硬質合金車刀加工這些表面。切槽采用高速鋼成型切槽刀。 2）基本時間 ①確定半精車外圓的的基本時間： ②確定半精車右端面的基本時間： ③ 確定工序的基本時間： 6、工序6的切削用量及基本時間的確定 1）切削用量 本工序為磨削加工【磨右端面和圓錐面】MQ1350磨床，砂輪PSA400 100127A80M5B35[表3-26] 2）基本時間的確定 S 7、工序7鍵槽的切削用量及時間的確定 1）切削用量 本工序為半精銑槽，所選刀具為直柄立銑刀。，d=5mm，L=14mm 機床選用X62型臥式銑床。 ① 確定每齒進給量。本工序要求保證的表面粗糙度為μm(側槽面)，根據表5-144，每轉進給量，現取則 ② 選擇銑刀磨鈍標準及耐用度。根據表5-148，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.4mm; 耐用度 T= 60min(表5-149)。 ③ 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 。按表2-17中公式計算，得 根據X62型臥式車床主軸轉速表（表5-57）選擇 ，實際切削速度 ,工作臺每分鐘進給量. 根據X62型臥式車床工作臺進給量表【表5-76】，選擇.則實際每齒進給量為=0.032 . 2）基本時間 8、工序 8切削用量及基本時間的確定 1） 切削用量 本工序為鉆孔，刀具選用直柄麻花鉆頭（GB/6135.3-1996），直徑 使用切削液。 ① 確定進給量f。由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給。 ② 選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度。根據表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為 0.8mm; 耐用度T=20min. ④ 確定切削速度，由表5-132， 的45鋼加工性屬5類。根據表5-127，暫定進給量 ，由表5-131可查 根據Z3025立式鉆床說明書選擇主軸實際鉆速。 2）基本時間 鉆盲孔基本時間需要15.6s. 9、工序 9切削用量及基本時間的確定 1）切削用量 本工序為攻螺紋，刀具選用絲錐（GB/3464-83）,mm,使用切削液。 ① 確定進給量f。采用機器加工。 ② 選擇絲錐磨鈍標準及耐用度。根據表5-130，絲錐后刀面最大磨損量為 0.8mm; 耐用度T=20min. ⑤ 確定切削速度，由表5-132， 的45鋼加工性屬5類。根據表5-127，暫定進給量 ，由表5-131可查 根據Z3025立式鉆床說明書選擇主軸實際鉆速。 2）基本時間 攻螺紋基本時間需要. =（ 六 銑鍵槽夾具設計 為了提高生產率，保證質量。本夾具將用在X52k銑床。刀具是高速鋼鉆頭。 6.1問題提出 本夾具主要用來加工銑鍵槽夾具，設計夾具時，要求保證尺寸要求。 6.2夾具的設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 定位方式如下圖，夾緊方式為螺旋夾緊機構。 (2) 定位方案 工件以 20的圓柱面及圓錐大端面為定位基準，采用V形塊和平面的組合定位方案，兩個V形塊限制4個自由度，右邊V形塊的右端面限制一個自由度，共限制5個自由度?？自趫A周上無位置要求，該自由度不用限制。 (3) 夾緊機構 根據生產率要求，運用手動夾緊可以滿足。采用二位螺旋壓板夾緊機構，擰緊螺母即可實現壓緊，使用方便。壓板夾緊力主要作用是防止工件在鉆銷力的作用下擺動和震動，手動螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計算。 (4) 導引裝置 為方便快捷的鉆14 8.5兩個孔，本夾具采用快換鉆套，刀具在鉆套的引導下準確的鉆孔。 (5) 夾具與機床的連接元件 采用10的定位銷確定夾具與機床的相對正確位置，夾具體底座上開有兩個U 形槽，用M14的螺栓固定在機床工作臺上。 (6) 夾具體 工件的定位元件，夾緊元件，導引裝置用螺釘與夾具體底座連接起來，夾具體底座鑄造加工出來，這樣該夾具便有機連接起來，實現定位，夾緊，導引等功能。 (7) 使用說明 安裝工件時，松開右邊鉸鏈螺栓上的螺母，將兩個鉸鏈螺栓順時針轉動一個角度，然后將兩塊壓板后撤，把工件放在V形塊上，注意工件的圓錐大端面一定要緊貼在右邊V 形塊的右端面，實現可靠定位，然后把鉸鏈螺栓放在鉸鏈壓板的U 形槽中，擰緊螺母實現可靠夾緊。 (8) 結構特點 該夾具結構簡單，操作方便。但斜面的制造誤差以及V 形塊在斜面上的安裝誤差，使孔的加工位置精度受到了限制，故適用于加工要求不高的場合。 6.3切削力及夾緊力的計算 刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金） 刀具有關幾何參數： 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，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即： 安全系數K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數： 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。 6.4定位誤差的分析 定位誤差計算 工件采用V 形塊定位，V 形塊的定位誤差= = 0.002692 因為斜面角度為15度，所以工件的水平方向的定位誤差為y = 0.002692 sin(15)= 0.000696 ,滿足定位要求。 3) 夾具安裝誤差 因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。 圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0. 4) 夾具誤差 因夾具上定位元件、對刀或導向元件、分度裝置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或導向元件（包含導向元件之間）的尺寸或位置誤差；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時，還存在分度誤差。以上幾項共同組成夾具誤差。 5) 加工方法誤差 因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據經驗為它留出工件公差的1/3.計算時可設 。 2. 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 即工件的總加工誤差應不大于工件的加工尺寸。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為 或 當時，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。 知此方案可行。 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 6.5 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GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖5.1 夾具體槽形與螺釘 根據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 塞尺尺寸參數如表5.5： 表5.5 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 6.6 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產生更多的，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結構，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵屑。用一個定位銷限制工件的另一個自由度。采用螺母夾緊。然后按照有關公式進行切削力和夾緊力的計算，然后對鉆床夾具必不可少的鉆套和襯套進行設計，還應對夾具精度進行分析。 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對加工質量、生產率和產品成本都有直接的影響。是能否高效、便捷生產出合格、優(yōu)質零件的保證。所以對夾具設計也是非常重要的。 結論 本設計中是對手柄軸加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的影響。在對某幾個工序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量的相關資料。最后，將這些問題一一解決。 通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 致謝 本次設計綜合了大學里所學的專業(yè)知識，是理論與實際相結合的一次考驗。通過這次設計，我的綜合運用知識的能力有了很大的提高，尤其是看圖，繪圖，設計能力為我今后的工作打下了良好的基礎。在此過程中，我進一步加深了對課本知識的理解，進一步了解了零件的工藝以及夾具設計過程。收獲頗豐。 首先，我要感謝老師對設計的指導。本次設計是在老師的悉心指導和幫助下完成的，我的機械工藝知識有限，在設計中常常碰到問題，是老師不厭其煩的指導，不斷的點撥迷津，提供相關資料，才使設計順利完成。老師的耐心講解，使我如沐春風，不僅如此，老師嚴謹的治學態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動了我，在此，我向老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同班同學的支持和幫助，使我更好的完成了畢業(yè)設計。 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，在此，我想對我的父母說：你們辛苦了，我會盡最大的努力來讓你們過上最幸福的日子，請相信我。 最后，很感謝閱讀這篇設計的人們。感謝你們抽出寶貴的時間來閱讀這篇課程設計。 參考文獻 1、《機械加工工藝手冊》 李 洪主編 北京出版社 2、《機械制造工藝》 徐宏海主編 化學工業(yè)出版社 3、《機械加工工藝設計手冊》 張耀宸主編 航空工業(yè)出版社 4、《金屬切削速查速算手冊》 陳宏鈞主編 機械工業(yè)出版社 5、《機械工人切削手冊》 機械工業(yè)出版社 6、《機械工程師簡明手冊》 河南科學技術出版社 7、《機械制造基礎》 劉建亭主編 機械工業(yè)出版社 此外還有: [1]王紹俊.機械制造工藝設計手冊. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1981 [2]劉文劍 曹天河.夾具工程師手冊.哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987 [3]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，2004 31