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輸出軸工藝及夾具設(shè)計(jì)
第1章 零件分析
零件的工藝分析以及生產(chǎn)類型的確定
1.1工藝分析
輸出軸零件材料為45鋼，用于輸出扭矩，承受扭轉(zhuǎn)、交變載荷。
熱處理為調(diào)質(zhì)200HBS，即淬火+高溫回火，目的是降低硬度，便于切削加工，同時(shí)消除或減少內(nèi)應(yīng)力，使零件達(dá)到較高的綜合力學(xué)性能，考慮安排在粗加工之后，半精加工之前。
該輸出軸是由軸類和盤類零件組合而成的回轉(zhuǎn)體零件。
主要加工表面有的外圓、內(nèi)孔和、
鍵槽、大小端面。次要表面有過渡錐面、油孔、內(nèi)孔。
軸頸各外圓精度等級(jí)均為IT6，有形位公差，且外圓尺寸遵循包容要求。原尺寸公差等級(jí)為非標(biāo)準(zhǔn)公差，查文獻(xiàn)【2】附錄3-4修正為。原標(biāo)注粗糙度為12.5修正為0.16。
的內(nèi)孔，精度等級(jí)為IT7，有位置度要求。原尺寸公差等級(jí)為非標(biāo)準(zhǔn)公差，查文獻(xiàn)【2】附錄3-4修正為。
零件圖中斜面與油孔軸線不垂直，便于鉆孔將斜面角度改為
1.2生產(chǎn)類型的確定
查文獻(xiàn)【1】表6-3零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為8000件/年，輸出軸為中型零件，故確定生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
第2章 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、繪制毛坯圖
2.1毛坯的選擇
經(jīng)過對(duì)零件的工藝分析，零件材料為45鋼，由于輸出軸外圓由到尺寸變化較大，采用棒料作為毛坯切削量太大，浪費(fèi)時(shí)間和材料。另外，該零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用模鍛可提高生產(chǎn)率又可大大減少加工余量，以實(shí)現(xiàn)節(jié)省材料和減少后續(xù)加工，降低成本。
因此，確定毛坯為鍛件。
2.2毛坯尺寸及公差的確定
確定鍛件公差等級(jí)為普通級(jí)。
各軸頸外圓粗糙度為0.16，法蘭孔內(nèi)表面粗糙度為3.2，內(nèi)孔為3.2其余均大于12.5。
由鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜系數(shù)查文獻(xiàn)【3】表5-25。確定厚度（直徑方向）單邊余量為2.53.2，選取3。水平方向2.53.5，選取3，查文獻(xiàn)【3】表5-24鍛件內(nèi)孔直徑的機(jī)械加工單邊余量?jī)?nèi)孔單邊余量為3.0，、內(nèi)孔單邊余量為2.5。
查文獻(xiàn)【3】表5-16得毛坯各尺寸公差為：
、、
2.3毛坯圖
選擇加工方法、制定加工工藝路線
2.4定位基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)輸出軸的裝配要求，選擇兩頂尖中心孔作為定位精基準(zhǔn)，中心孔作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用其作為定位基準(zhǔn)既符合基準(zhǔn)重合，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一。當(dāng)零件的外圓精加工后可以以外圓為精基準(zhǔn)加工法蘭孔，由于半精加工利用中心孔加工的外圓同心度非常高，以外圓作為基準(zhǔn)加工出來的孔的同軸度也很高。
粗基準(zhǔn)的選擇 工件為回轉(zhuǎn)體，屬于軸類零件，一般情況下以外圓作為粗基準(zhǔn)，保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠，利用外圓加工出中心孔。
第3章 零件表面加工方法的選擇
3.1加工階段的劃分
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φ55、φ60、φ65、φ75、φ176外圓柱表面。
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內(nèi)孔、法蘭孔等。
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，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，如各軸頸外圓精磨。
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。本零件輸出軸材料為45鋼，加工前進(jìn)行正火預(yù)備熱處理是在毛坯鍛造之后消除零件的內(nèi)應(yīng)力。粗加工之后，為消除因加工變形殘余內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)降低材料的硬度，獲得零件材料較高的綜合力學(xué)性能，采用調(diào)質(zhì)處理。
加工表面
表面粗糙度
公差/精度等級(jí)
加工方法
φ55端面
Ra3.2
IT7
粗銑-精銑
φ176端面
Ra3.2
IT7
粗銑-精銑
φ55外圓柱表面
Ra0.16
IT6
粗車-半精車-粗磨-精磨
φ60外圓柱面
Ra0.16
IT6
粗車-半精車-粗磨-精磨
φ65外圓柱面
Ra0.16
IT6
粗車-半精車-粗磨-精磨
φ75外圓柱面
Ra0.16
IT6
粗車-半精車-粗磨-精磨
φ176外圓柱面
Ra3.2
IT8
粗車-半精車
φ50孔
Ra12.5
IT11
粗鏜
φ80孔
Ra3.2
IT7
粗鏜-半精鏜-精鏜
φ104孔
Ra12.5
IT11
粗鏜
φ20通孔
Ra3.2
IT7
鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸-精鉸
鍵槽
Ra3.2
IT8
粗銑-精銑
3.2工藝路線的確定
基面先行原則 該零件進(jìn)行加工時(shí)，同時(shí)銑兩端面打中心孔，再以中心軸線為基準(zhǔn)來加工，因?yàn)閮啥嗣婧屯鈭A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。
先粗后精原則 我們先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗加工將在較短時(shí)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(shí)，則要安排半精加工。
先面后孔原則 對(duì)該零件應(yīng)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，所以對(duì)于輸出軸來講先加工φ75外圓柱面，做為定位基準(zhǔn)再來加工其余各孔。
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(shí)間減少，減少夾具數(shù)目，并且利于采用高生產(chǎn)率的機(jī)床。故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(shí)每道工序只包括一個(gè)簡(jiǎn)單工步，工序分散可使每個(gè)工序使用的設(shè)備，刀具等比較簡(jiǎn)單，機(jī)床調(diào)整工作簡(jiǎn)化，對(duì)操作工人的技術(shù)水平也要求低些?？紤]到該零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)工藝路線是我們主要考慮工序集中，將粗精加工盡量安排在一個(gè)工序中。
工藝方案：（鍛出各階梯孔毛坯）
1、備料
2、精鍛
3、預(yù)備熱處理
4、銑兩端面打中心孔
5、粗車各外圓及錐面
6、熱處理
7、修研中心孔
8、半精車各外圓及錐面
9、倒角去毛刺切槽
10、粗鏜三階梯孔
11、半精鏜、精鏜孔
12、鉆、擴(kuò)、鉸、精鉸孔
13、鉆油孔
14、粗銑、精銑鍵槽
15、精銑兩端面
16、修研中心孔
17、粗磨外圓
18、精磨外圓
3.3各工序加工余量的確定
外圓
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精磨
0.1
IT6
0.16
55
0.16
粗磨
0.4
IT7
1.25
55+0.1=55.1
1.25
半精車
1.1
IT8
3.2
55.1+0.4=55.5
3.2
粗車
4.4
IT11
16
55.5+1.1=56.6
16
鍛造
56.6+4.4=61
外圓
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精磨
0.1
IT6
0.16
60
0.16
粗磨
0.4
IT7
1.25
60+0.1=60.1
1.25
半精車
1.1
IT8
3.2
60.1+0.4=60.5
3.2
粗車
4.4
IT11
16
60.5+1.1=61.6
16
鍛造
61.6+4.4=66
外圓
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精磨
0.1
IT6
0.16
65
0.16
粗磨
0.4
IT7
1.25
65+0.1=65.1
1.25
半精車
1.1
IT8
3.2
65.1+0.4=65.5
3.2
粗車
4.4
IT11
16
65.5+1.1=66.6
16
鍛造
66.6+4.4=71
外圓
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精磨
0.1
IT6
0.16
75
0.16
粗磨
0.4
IT7
1.25
75+0.1=75.1
1.25
半精車
1.1
IT8
3.2
75.1+0.4=75.5
3.2
粗車
4.4
IT11
16
75.5+1.1=76.6
16
鍛造
76.6+4.4=81
過渡錐面
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
半精車
1.0
IT8
3.2
82~116
3.2
粗車
5.0
IT11
1.6
（82~116）+1=（83~117）
1.6
鍛造
（83~117）+5=（88~122）
（88~122）
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
半精車
1.0
IT8
3.2
1 7 6
3.2
粗車
5.0
IT11
16
176+1=177
16
鍛造
177+5=182
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精銑
1.0
IT7
1.6
244
1.6
粗銑
2.0
IT11
16
244+1 =245
16
鍛造
245+2 =247
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精銑
1.0
IT7
1.6
247
1.6
粗銑
2.0
IT11
16
247+1=248
16
鍛造
248+2=250
13
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精鏜
0.5
IT7
3.2
80
3.2
半精鏜
1.5
IT9
6.3
80-0.5=79.5
6.3
粗鏜
3
IT11
12.5
79.5-1.5=78
12.5
鍛造
78-3=75
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精鉸
0.06
IT7
3.2
20
粗鉸
0.14
IT8
6.3
20-0.06=19.94
擴(kuò)孔
1.8
IT10
10
19.94-0.14=19.8
鉆孔
18
IT11
12.5
19.8-1.8=18
17
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
粗鏜
4
IT11
12.5
50
12.5
鍛造
50-4=46
10
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
粗鏜
5
IT11
12.5
104
12.5
鍛造
104-5=99
工序名稱
供需間余量/mm
工序間
工序間尺寸/mm
工序間
經(jīng)濟(jì)精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
尺寸、公差/mm
表面粗糙度Ra/μm
精銑
2
IT8
3.2
50
3.2
粗銑
3.5
IT11
16
50+2=52
1.6
52+3.5=55.5
第4章 確定切削用量及工序時(shí)間
4.1確定切削用量
φ55、φ60、φ65、φ75、φ176外圓加工
以下以φ55詳解其余加工要求一樣省略詳解
已知：
加工材料：45鋼，，鍛件，有外皮；
工件尺寸：坯件㎜，車削后㎜，加工長(zhǎng)度㎜；
加工要求：車削后表面粗糙度
粗車
選擇機(jī)床 CA6140，雙頂尖定位
選擇刀具
⑴選擇直頭焊接式外圓車刀（可轉(zhuǎn)位）
⑵根據(jù)書目【4】表1.1，由于CA6140車床的中心高200㎜（表1.31），故選刀桿尺寸BH=16㎜25㎜，刀片厚度4.5㎜
⑶根據(jù)書目【4】表1.2，粗車帶外皮的鍛件毛坯，選擇YT5牌號(hào)硬質(zhì)合金車刀
⑷車刀幾何形狀 由書目【4】 表1.3，選擇選擇卷屑槽帶倒棱前刀面，，，，，，
選擇切削用量
（1）確定切削深度
由于粗加工余量?jī)H為4.4㎜，可在一次走刀內(nèi)切完，故=4.4/2=2.2㎜
（2）確定進(jìn)給量f
根據(jù)書目【4】表1.4，f=0.5~0.9 ㎜/r,按CA6140車床說明書，選擇f=0.86㎜/r
確定的進(jìn)給量尚需滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。根據(jù)CA6140車床說明書，
CA6140 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力 F max = 3530N 。根據(jù)書目【4】表1.21，當(dāng)鋼的強(qiáng)度 ，
2.4㎜，f1.8 ㎜/r，，m/min（預(yù)計(jì)）時(shí)，進(jìn)給力為。
根據(jù)書目【4】表1.29-2，切削時(shí)的修正系數(shù)為，，，故實(shí)際進(jìn)給力為
，由于 F f ≤ Fmax，故所選的f=0.86㎜/r可用。
（3）確定切削速度
根據(jù)書目【4】表1..10，YT5牌號(hào)硬質(zhì)合金車刀加工鋼材，，3㎜，f0.97㎜/r，m/min
切削速度修正系數(shù)為，，，，，，故
= =109 0.650.920.8=52.1 m/min
則n==r/min,由CA6140車床說明書，選擇n=250r/min,則實(shí)際切削速度為
=
綜上：
φ55：=2.2㎜，f=0.86㎜/r，=47.8m/min，n=250r/min
φ60：=2.2㎜，f=0.86㎜/r，=51.8m/min，n=250r/min
φ65：=2.2㎜，f=0.86㎜/r，=55.7m/min，n=250r/min
φ75：=2.2㎜，f=0.86㎜/r，=50.8m/min，n=200r/min
φ176：=2.5㎜，f=0.86㎜/r，=57.18m/min，n=100r/min
半精車
選擇刀具
車道形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。半精車的刀片牌號(hào)為YT150，車刀幾何形狀為
，，，， ，
選擇切削用量
⑴確定切削深度
=1.1/2=0.55㎜
⑵確定進(jìn)給量f
半精加工進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度的限制。根據(jù)書目【4】表1.6，當(dāng)表面的粗糙度為
時(shí)，。根據(jù)CA6140車床說明書，
選擇
（3）確定切削速度
根據(jù)書目【4】表1..10，YT15牌號(hào)硬質(zhì)合金車刀加工鋼材，，1.4㎜，
f0.38㎜/r，m/min.切削速度的修正系數(shù)均為1.0，故=176m/min.則
n==，根據(jù)CA6140車床說明書，選擇n=900r/
實(shí)際切削速度為
綜上:
φ55：=0.55㎜，f=0.3㎜/r，=160m/min，n=900r/min
φ60：=0.55㎜，f=0.3㎜/r，=108.4m/min，n=560r/min
φ65：=0.55㎜，f=0.3㎜/r，=104.5m/min，n=500r/min
φ75：=0.55㎜，f=0.3㎜/r，=108.2m/min，n=450r/min
φ176：=0.5㎜，f=0.3㎜/r，=111.2m/min，n=200r/min
粗磨
選擇機(jī)床
外圓磨床，雙頂尖定位
選擇磨具
選擇平形砂輪，根據(jù)外圓磨床說明書，選取砂輪尺寸為 ，
砂輪磨削速度，取
選擇磨削方法
采用縱向磨法 砂輪運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)和橫進(jìn)給，工件運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)和縱向往復(fù)
確定被吃刀量
工件直徑為，根據(jù)書目【7】表5.5-8，選擇工件速度為，
選擇，。由表5.5-8，修正系數(shù)為，
故
縱向進(jìn)給量
確定砂輪轉(zhuǎn)速
，式中，則
確定工件轉(zhuǎn)速
，式中，則
，
確定軸向進(jìn)給量
，
綜上：
φ55：
φ60：
φ65：φ75：
精磨
磨床、磨具、磨削方法均與粗磨相同
確定被吃刀量
工件直徑為，根據(jù)書目【7】表5.5-8，，選擇工件速度為，
選擇，，由表5.5-8，修正系數(shù)為
，故
縱向進(jìn)給量
確定砂輪轉(zhuǎn)速
，式中，則
確定工件轉(zhuǎn)速
，式中，則
確定軸向進(jìn)給量
，
綜上：
φ55：φ60：φ65：φ75：
粗銑（選擇機(jī)床XZ21.4, =14kw, ）
1.選擇刀具
（1）根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.2選擇YT15硬質(zhì)合金刀片。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手手冊(cè)》表3.1時(shí)，端銑刀直徑，，但YT15最小直徑為100mm，所以取 ，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.15知z=5
（2）銑刀形狀 查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.2，由于，故選擇
2.選擇切削用量
（1）銑削深度
（2）決定每齒進(jìn)給量
采用對(duì)稱端銑以提高效率。查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5，=0.12~0.18mm/z,因采用不對(duì)稱端銑，=0.18mm/z。
（3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0~1.2，取1.2，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8，由于，故刀具壽命T=180min。
（4）決定切削速度及每分鐘進(jìn)給量
查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.15，當(dāng)，z=5，，0.18mm/z時(shí)，，，。各修正系數(shù)，，故
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4-2-47，取n=378r/min, =300mm/min
綜上，
φ55：，=300mm/min，n=378r/min， ，
φ176：，=235mm/min，n=162r/min，，
精銑（選擇機(jī)床XZ21.4, =14kw, ）
1.選擇刀具
（1）根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.2選擇YT15硬質(zhì)合金刀片。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手手冊(cè)》表3.1 時(shí)，端銑刀直徑，，但YT15最小直徑為100mm，所以取 ，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.15知z=5
（2）銑刀形狀 查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.2，由于，故選擇
2.選擇切削用量
（1）銑削深度
（2）決定每齒進(jìn)給量
采用對(duì)稱端銑以提高效率。查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5，=0.12~0.18mm/z,因采用不對(duì)稱端銑，=0.18mm/z。
（4）決定切削速度及每分鐘進(jìn)給量
查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.15，當(dāng)，z=5，，0.18mm/z時(shí)，，，。各修正系數(shù)，，故
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4-2-47，取n=378r/min, =300mm/min
綜上，
φ55：，=300mm/min，n=378r/min， ，
φ176：，=235mm/min，n=162r/min，，
小頭面、大頭面
粗車
選擇機(jī)床 CA6140，雙頂尖定位
（2）選擇刀具
⑴選擇直頭焊接式外圓車刀（可轉(zhuǎn)位）
⑵根據(jù)書目【4】表1.1，由于CA6140車床的中心高200㎜（表1.31），故選刀桿尺寸BH=16㎜25㎜，刀片厚度4.5㎜
⑶根據(jù)書目【4】表1.2，粗車帶外皮的鍛件毛坯，選擇YT5牌號(hào)硬質(zhì)合金車刀
⑷車刀幾何形狀 有書目【4】 表1.3，選擇選擇卷屑槽帶倒棱前刀面，，，，，，
（3）選擇切削用量
⑴確定切削深度
由于粗加工余量?jī)H為5㎜，可在一次走刀內(nèi)切完，故=5/2=2.5㎜
⑵確定進(jìn)給量f
根據(jù)書目【4】表1.4，f=0.5~0.9 ㎜/r,按CA6140車床說明書，選擇f=0.86㎜/r
確定的進(jìn)給量尚需滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。根據(jù)CA6140車床說明書，CA6140 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力 F max = 3530N 。根據(jù)書目【4】表1.21，當(dāng)鋼的強(qiáng)度 ，2.8㎜，f1.8 ㎜/r，，m/min（預(yù)計(jì)）時(shí)，進(jìn)給力為。根據(jù)表1.29-2，切削時(shí)的修正系數(shù)為，，，故實(shí)際進(jìn)給力為
，由于 F f ≤ Fmax，故所選的f=0.86㎜/r可用。
（3）確定切削速度
根據(jù)書目【6】表5-2，，則，
根據(jù) CA6140車床說明書，選擇，則實(shí)際切削速度為 ，
綜上：
=2.5㎜，f=0.86㎜/r，=55.26m/min，n=200r/min
=2.5㎜，f=0.86mm/r，=61.3m/min，n=160r/min
半精車
（1）選擇刀具
車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。半精車的刀片牌號(hào)為YT15，車刀幾何形狀為
，，，， ，
（2）選擇切削用量
⑴確定切削深度
=1.0/2=0.5㎜
⑵確定進(jìn)給量f
半精加工進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度的限制。根據(jù)書目【4】表1.6，當(dāng)表面的粗糙度為 時(shí)，。根據(jù)CA6140車床說明書，選擇
（3）確定切削速度
根據(jù)書目【6】表5-2，YT15牌號(hào)硬質(zhì)合金車刀加工碳素鋼，，，，m/min，選取,則
n==，根據(jù)CA6140車床說明書，選擇n=450r/min,則實(shí)際切削速度為
綜上:=0.5㎜，f=0.3㎜/r，=117.3m/min，n=400r/min
=0.5㎜，f=0.3㎜/r，=118.2㎜/min，n=320r/min
階梯孔加工
機(jī)床：由于加工零件是回轉(zhuǎn)體，且加工零件輪廓尺寸不大，故選用車床C616
刀具：硬質(zhì)合金YT15類鏜刀 鏜桿200 B×H =16×25
粗鏜Φ50孔
1)背吃刀量的確定 取ap=4/2=2㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.8㎜/r,參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.8㎜/r.
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，工件材料為45鋼，切削速度v=40m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×40/(π×50)=254.8r/min
參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=248 r/min，由公式（5-1）可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=248×π×50/1000=38.9m/min
粗鏜Φ104孔
1)背吃刀量的確定 取ap=5/2=2.5㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.8㎜/r,參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.8㎜/r.
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，工件材料為45鋼，切削速度v=45m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×40/(π×104)=122.5/min
參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=120r/min，由公式（5-1）
可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=120×π×104/1000=39.2m/min
粗鏜Φ80孔
1)背吃刀量的確定 取ap=3/2=1.5㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.8㎜/r,參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.8㎜/r.
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，工件材料為45鋼，切削速度v=40m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×40/(π×78)=163.3r/min
參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=173r/min，由公式（5-1）
可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=173×π×78/1000=42.4m/min
半精鏜Φ80孔
1)背吃刀量的確定 取ap=1.5/2=0.75㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5㎜/r,參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.50㎜/r.
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，工件材料為45鋼，切削速度v=90m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×90/(π×79.5)=360.5r/min
參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=360r/min，由公式（5-1）
可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=360×π×79.5/1000=90.0m/min
精鏜Φ80孔
1)背吃刀量的確定 取ap=0.5/2=0.25㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2㎜/r,參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.2㎜/r.
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-30，工件材料為45鋼，切削速度v=80m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×80/(π×80)=318.5r/min
參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-9所列車床C616的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=360r/min，由公式（5-1）
可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=360×π×80/1000=90.4m/min
加工通孔φ20
機(jī)床：選用立式鉆床Z535
(1)鉆孔
刀具：高速鋼莫氏錐柄麻花鉆 直徑φ18
1)背吃刀量的確定 取ap=18/2=9㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2㎜/r
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-22，工件材料為45鋼，切削速度v=18m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×18/(π×18)=318.5r/min
參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=400 r/min，由公式（5-1）
可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=400×π×18/1000=22.6m/min
(2)擴(kuò)孔
刀具：硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆 材料YT15 直徑φ19.8
1)背吃刀量的確定 取ap=1.8/2=0.9㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-24，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5㎜/r,參照表4-9所列Z535型立式鉆床的實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.43㎜/r.
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-24，工件材料為45鋼，切削速度v=56.5m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×56.5/(π×19.8)=908.7r/min
參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=1100 r/min，由公式（5-1）
可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=1100×π×19.8/1000=68.4m/min
(3)粗鉸孔
刀具：硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀 材料YT15 直徑φ20
1)背吃刀量的確定 取ap=0.14/2=0.07㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.6㎜/r,參照表4-9所列Z535型立式鉆床的實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.57㎜/r.
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-31，工件材料為45鋼，切削速度v=3m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×3/(π×19.94)=47.9r/min
參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=68 r/min，由公式（5-1）
可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=68×π×19.94/1000=4.2m/min
(4)精鉸孔
刀具：硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀 材料YT15 直徑φ20
1)背吃刀量的確定 取ap=0.06/2=0.03㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4㎜/r,參照表4-9所列Z535型立式鉆床的實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.43㎜/r.
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-31，工件材料為45鋼，切削速度v=6m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×6/(π×19.94)=95.8r/min
參照表4-9所列Z535型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=100 r/min，由公式（5-1）
可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=100×π×20/1000=6.3m/min
鉆Φ8孔
1)背吃刀量的確定 取ap=8/2=4㎜
2)進(jìn)給量的確定 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1㎜/r,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的實(shí)際進(jìn)給量，取f=0.1㎜/r.
3)切削速度的計(jì)算 由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程》表5-22，工件材料為45鋼，切削速度v=22m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd=1000×22/(π×8)=875.8r/min
參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=960r/min，由公式（5-1）
可求得該工序的實(shí)際鉆削速度v=nπd/1000=960×π×8/1000=23.5m/min
銑鍵槽
粗銑
選擇機(jī)床
立式銑床，X51，雙頂尖定位
選擇刀具
選用高速鋼直柄立銑刀，根據(jù)書目【8】表2.1-20刀具尺寸為
（1）選擇切削用量
⑴確定銑削寬度
鍵槽寬，取銑削寬度
⑵確定被吃刀量
由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則
⑶確定每齒進(jìn)給量
粗銑鍵槽采用粗齒，選齒數(shù)，根據(jù)書目【8】表2.1-72，當(dāng)時(shí)，，選取
（2）確定銑削速度
根據(jù)書目【8】表2.1-93，當(dāng)時(shí)，，銑削速度，則，根據(jù)X51銑床說明書，選擇，則
實(shí)際切削速度為
（3）確定進(jìn)給速度
，根據(jù)X51銑床說明書，選擇
綜上：
精銑
機(jī)床、刀具均與粗銑相同
（1）選擇切削用量
⑴確定銑削寬度
鍵槽寬，取銑削寬度
⑵確定被吃刀量
由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)切完，則
⑶確定每齒進(jìn)給量
精銑采用細(xì)齒選，根據(jù)書目【8】表2.1-72，當(dāng)時(shí)，，選取
（2）確定銑削速度
根據(jù)書目【8】表2.1-93，當(dāng)時(shí)，，銑削速度，則，根據(jù)X51銑床說明書，選擇，則實(shí)際切削速度為
（3）確定進(jìn)給速度
，根據(jù)X51銑床說明書，選擇
綜上：
4.2基本工時(shí)
本次設(shè)計(jì)選φ55外圓粗車計(jì)算基本工時(shí)
，式中，根據(jù)書目【4】表1.26，車削時(shí)的入切量及超切量，則，
第5章 夾具設(shè)計(jì)
本夾具是工序80在立式鉆床上加工10個(gè)φ20通孔，所設(shè)計(jì)的夾具裝配圖及工序簡(jiǎn)圖如圖所示，夾具體零件圖如圖所示
有關(guān)說明如下：
（1）定位方案 工件以一個(gè)夾緊裝置可以限制工件的4個(gè)自由度，夾緊裝置上表面與零件臺(tái)階面限制一個(gè)自由度，共限制五個(gè)自由度。
（2）夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊機(jī)構(gòu)如圖采用定位套。左端夾緊裝置作定位，右端半圓用于壓緊。手動(dòng)調(diào)節(jié)螺母可實(shí)現(xiàn)工件的夾緊與松動(dòng)。當(dāng)更換零件時(shí)，可將螺母擰出螺栓，螺栓左端由于由一個(gè)銷釘控制，可繞銷釘轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可實(shí)現(xiàn)零件的更換與裝夾。
（3）對(duì)刀裝置
（4）夾具與機(jī)床連接元件 采用四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定位鍵A18h8 JB/T8016—1999，固定在夾具體底面的四個(gè)角的鍵槽中，用于確定鉆床夾具相對(duì)于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置。
（5）夾具體 工件的定位元件和夾緊元件由連接座連接起來。
（6）使用說明 安裝工件時(shí)，擰松定位套下端的螺母直至取出，向下轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓，將工件放入，再將螺栓復(fù)位，并擰緊螺母。工件因此而夾緊。
（7）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，即可用于下一道工序，可達(dá)到很高的生產(chǎn)效率，成為在立式鉆床上鉆孔的專用夾具。
參考文獻(xiàn)
1、《機(jī)械制造工藝裝備》? ?? ?? ? 曹秋霞主編? ??? 機(jī)械工業(yè)出版社
2、《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》?? 李長(zhǎng)勝主編? ??? 機(jī)械工業(yè)出版社
3、《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》? ?? 張耀宸主編? ??? 航空工業(yè)出版社
4、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》? ?? ?? ?? ? 肖繼德、陳寧平主編 機(jī)械工業(yè)出版社
5、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》? ?? ?? ?? ? 劉建亭主編? ?? 機(jī)械工業(yè)出版社
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)
任務(wù)書
題目：設(shè)計(jì)輸出軸零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆10×Ф20孔工序的專用夾具
內(nèi)容：（1）零件——毛坯合圖 1張
（2）機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片 1套
（3）夾具裝配圖 1張
（4）夾具體零件圖 1張
（5）課程設(shè)計(jì)說明書 1份
原始資料：該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領(lǐng)為8000件/年；每日
一班
目錄
第1章 零件分析……………………………………………1
1.1 工藝分析 …………………………………………1
1.2 生產(chǎn)類型的確定 …………………………………1
第2章 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、繪制毛坯零件合圖…2
2.1 毛坯選擇 …………………………………………2
2.2 毛坯尺寸及公差確定 ……………………………2
2.3 毛坯零件合圖 ……………………………………2
2.4 定位基準(zhǔn)的選擇 …………………………………3
第3章 零件表面加工方法的選擇…………………………4
3.1 加工階段的劃分 …………………………………4
3.2 工藝路線的確定 …………………………………4
3.3 各工序加工余量的確定 …………………………6
第4章 確定切削用量及工序時(shí)間 ………………………10
4.1 確定切削用量 ……………………………………10
4.2 基本工時(shí) …………………………………………26
第5章 夾具設(shè)計(jì) ……………………………………………27
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………29
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