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CA6140车床输出轴夹具设计






前言................................................................2 1.零件的工艺分析及生产类型的确定....................................2 1.1 技术要求分析.................................................2 1.2 零件的工艺分析...............................................2 2.选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图................................3 2.1 选择毛坯.....................................................3 2.2 毛坯尺寸的确定...............................................3 3.选择加工方法,制定加工工艺路线....................................4 3.1 定位基准的选择...............................................4 3.2 零件表面加工方法的选择.......................................4 3.3 制定艺路线...................................................5 4.工序设计..........................................................6 4.1 选择加工设备与工艺装备.......................................6 4.2 选择机床 根据工序选择机床....................................6 4.3 选用夹具.....................................................7 4.4 选用刀具.....................................................7 4.5 选择量具.....................................................7 4.6 确定工序尺寸.................................................8 5.确定切削用量及基本工时...........................................10 5.1 切削用量 ...................................................10 5.2 基本时间....................................................15 6.夹具设计.........................................................16 6.1 定位方案....................................................16 6.2 分度设计....................................................17 6.3 切削力和夹紧力的计算........................................17 7. 结论............................................................17

参考文献...........................................................18

输出轴加工工艺及夹具设计
摘 要: 机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用, 而机械加工工艺的编制是 机械制造技术的重要组成部分和关键工作。 本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计, 着 重于几个重要表面的加工,具有一定的尺寸、形状、位置要求,还有一些强度、表面粗糙度 要求等,然而这些都会在文中得以体现。 关键词:制造,输出轴,加工工艺,夹具





机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、 技术基础课以及大部分专 业之后进行的。 这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接, 也是 一次理论联系实际训练。因此,它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人 而言, 我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练, 从锻炼自 己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相 信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来,系统而全面的做好设计。 本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结, 是对课堂中学习的基本理论 和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。 由于知识和经验所限, 设计会有许多 不足之处,所以恳请老师给予指导。

1.零件的工艺分析及生产类型的确定
1.1 技术要求分析 题目所给定的零件车床输出轴,其主要作用,一是传递转矩,使车床主轴获得旋转的动 力;二是工作过程中经常承受载荷;三是支撑传动零部件。零件的材料为 45 钢,是最常用 中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹。综合技术要求等文件,选用 铸件。 1.2 零件的工艺分析 从材料上分析,零件的材料为 45 钢,是最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透 性低,水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理。其价格较便宜, 经过调质或正火后可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能, 局部淬火后再回火,表面硬度可达 52HRC-45HRC. 从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单,其主要加工的面有 φ 55、φ 60、

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φ 65、φ 75、φ 176 的外圆柱面,φ 50、φ 80、φ 104 的内圆柱表面,10 个 φ 20 的通孔, 图中所给的尺寸精度高,大部分是 IT6 级;粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ 80 内圆柱表 面为 Ra3.2um,大端端面为 Ra3.2um,其余为 Ra12.5um,要求不高;位置要求较严格,表现在 φ 55 的左端面、φ 80 内孔圆柱面对 φ 75、φ 60 外圆轴线的跳动量为 0.04mm, φ 20 孔的轴 线对 φ 80 内孔轴线的位置度为 φ 0.05mm,键槽对 φ 55 外圆轴线的对称度为.0.08mm;热处 理方面需要调质处理,到 200HBW,保持均匀。 通过分析该零件,其布局合理,方便加工, 我们通过径向夹紧可保证其加工要求,整个图面清晰,尺寸完整合理,能够完整表达物体的 形状和大小,符合要求。

2.选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图
2.1 选择毛坯 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用,材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能 性,毛坯的制造方法主要有以下几种:1、型材 2、锻造 3、铸造 4、焊接 5、其他毛坯。根 据零件的材料, 推荐用型材或锻件, 但从经济方面着想, 如用型材中的棒料, 加工余量太大, 这样不仅浪费材料,而且还增加机床,刀具及能源等消耗,而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗 扭强度,冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量,所以 综上所叙选择锻件中的模锻。 2.2 毛坯尺寸的确定 毛坯(锻件)图是根据产品零件设计的,经查《机械加工工艺手册》 《金属机械加工工 艺人员手册》 知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量<或查表得到>,见表1。 铸件的 外圆角半径按表 5-12 确定,内圆角半径按 5-13 确定。结果为:外圆角半径: r ? 2 ;内圆 角半径: R ? 3 。按表 5-11,外模锻斜度 ? ? 5? ,内模锻斜度 ? ? 7? 。下图为本零件的毛 坯图。

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图 1 毛坯图

3.选择加工方法,制定加工艺路线
3.1 定位基准的选择 本零件为带孔的管状零件,孔是其设计基准(亦是装配基准和测量基准) ,为避免由于 基准不重合而产生的误差,应选孔为定位基准,即遵守“基准重合”的原则。工件在加工第 一道或最初几道工序时,一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准,这个是粗基准,该零件 选用 φ 55 外圆柱面作为粗基准来加工 φ 176 外圆柱面和右端面。以上选择符合粗基准的选 择原则中的余量最小原则、便于装夹原则,在以后的工序中,则使用经过加工的表面作为定 位基准,φ 176 的外圆柱面和右端面作为定位基准,这个基准就是精基准。在选精基准时采 用有基准重合,基准统一。这样定位比较简单可靠,为以后加工重要表面做好准备。 3.2 零件表面加工方法的选择 ㈠.加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐 步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同, 可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。 ①粗加工阶段:其任务是切除毛坯上大部分余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品,因 此,主要目标是提高生产率,去除内孔,端面以及外圆表面的大部分余量,并为后续工序提 供精基准,如加工 φ 176、φ 55、φ 60、φ 65、φ 75 外圆柱表面。 ②半精加工阶段: 其任务是使主要表面达到一定的精加工余量, 为主要表面的精加工做好准
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备,如 φ 55、φ 60、φ 65、φ 75 外圆柱面,φ 80、φ 20 孔等。 ③精加工阶段:其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度,留一定的精加工余量,为 主要表面的精加工做好准备,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 要目标是全面保证加工质量。 I.基面先行原则 该零件进行加工时,要将端面先加工,再以左端面、外圆柱面为基准来加工,因为左端 面和 φ 55 外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的,才能使定位基准更准确,从而保证各 位置精度的要求,然后再把其余部分加工出来。 II.先粗后精 即要先安排粗加工工序, 再安排精加工工序, 粗车将在较短时间内将工件表面上的大部 分余量切掉,一方面提高金属切削效率,另一方面满足精车的余量均匀性要求,若粗车后留 余量的均匀性满足不了精加工的要求时,则要安排半精车,以此为精车做准备。 III.先面后孔 对该零件应该先加工圆柱表面,后加工孔,这样安排加工顺序,一方面是利用加工过的 平面定位,稳定可靠,另一方面是在加工过的平面上加工孔,比较容易,并能提高孔的加工 精度,所以对于输出轴来讲先加工 φ 75 外圆柱面,做为定位基准再来加工其余各孔。 IV 工序划分的确定 工序集中与工序分散: 工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序 加工内容较多,工序集中使总工序数减少,这样就减少了安装次数,可以使装夹时间减少, 减少夹具数目, 并且利于采用高生产率的机床。 工序分散是将工件的加工分散在较多的工序 中进行,每道工序的内容很少,最少时每道工序只包括一简单工步,工序分散可使每个工序 使用的设备,刀具等比较简单,机床调整工作简化,对操作工人的技术水平也要求低些。 综上所述:考虑到工件是中批量生产的情况,采用工序分散 辅助工序的安排:辅助工序一般包括去毛刺,倒棱角,清洗,除锈,退磁,检验等。 V.热处理工序的安排 热处理的目的是提高材料力学性能,消除残余应力和改善金属的加工性能,热处理主要 分预备热处理,最终热处理和内应力处理等,本零件 CA6140 车床输出轴材料为 45 钢,在加 工过程中预备热是消除零件的内应力, 在毛坯锻造之后。 最终热处理在半精车之后精车之前, 按规范在 840℃温度中保持 30 分钟释放应力。 3.3 制定工艺路线 按照先加工基准面,先粗后精,基准统一等原则,该零件加工可按下述工艺路线进行

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工序 1 工序 2 工序 3 工序 4 工序 5 工序 6 工序 7 工序 8 工序 9

粗车圆柱面 φ 176 及端面。 粗车圆柱面 φ 55、φ 60、φ 65 和 φ 75 和及台阶面。 精车 φ 176 外圆柱面及倒角。 半精车圆柱面 φ 55、φ 60、φ 65 和 φ 75 和及台阶面。 精车圆柱面 φ 55、φ 60、φ 65 和 φ 75 和及台阶面。 倒角。 粗镗内孔 φ 50、φ 80、φ 104。 精镗内孔 φ 50、φ 80、φ 104。 钻孔 10?φ 20。

工序 10 扩孔 10?φ 20。 工序 11 铰孔 10?φ 20。 工序 12 铣键槽 16?10。 工序 13 钻斜孔 2?φ 8。 工序 15 去毛刺。 工序 15 终检。

4.工序设计
4.1 选择加工设备与工艺装备 4.2 选择机床 ,根据工序选择机床 (1)工序 1、2、3、4 和 5 是粗车和精车。各工序的工步数不多,大批大量生产不要求 很高的生产率, 故选用卧式车床就能满足要求。 本零件外廓尺寸不大, 选用最常用的 CA6140 型卧式车床,型号 TYPE CA6140,中心距 750mm 1000 mm 1500 mm,床身上下最大回转直径¢ 400 mm,马鞍内最大工作回转路径¢550 mm,横拖板上最大回转直径¢214mm,主轴孔径¢ 52 mm,主轴内锥孔 MT6#,主轴速度级数 16 级,主轴速度范围 20-1800r.p.m,公制螺纹(30 种)0.45-20 mm(30 种), 英制螺纹(30 种)40-0.875t.p.i(30 种),模数螺纹 0.125-5mm, 径节螺纹 160-4D.P,横拖板行程 239mm 小刀架行程 150mm,尾坐套孔锥度 MT5#,套筒行程 120mm,主电机功率 4/5.5KW,外形尺寸 2350?1020?1250mm 。 (2)工序 7、8 为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大,又是回转体,故宜在车床上镗 孔,选用 C616A 型卧式车床。 (3)工序 12 铣削。工序工步简单,外廓尺寸不大,考虑本零件属成批大量生产,所选 机床使用范围较广泛为宜,故可选常用用的 X61W 型铣床能满足加工要求。

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(4)工序 9、10 和 11 是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工,故 选用 Z525。 4.3 选用夹具 本零件除铣销,钻小孔等工序需要专用夹具外,其他各工序使用通用夹具即可。前车销 工序用三爪自定心卡盘和心轴。 4.4 选用刀具 由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率,工件的加工精度,已加工表面质量,刀具 的磨损和加工成本, 所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分, 刀具应具有高刚 度,足够的强度和韧度,高耐磨性,良好的导热性,良好的工艺性和经济性,抗粘接性,化 学稳定性。由于零件车床输出轴材料为 45 钢,推荐用硬质合金中的 YT15 类刀具,因为加工 该类零件时摩擦严重,切削温度高,而 YT 类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高 的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工 45 钢这种材料时采用硬质合金的 刀具。 ①.粗车外圆柱面:刀具号为 T0101,90°可转位车刀,圆弧半径为 1,刀片型号为 VCUM160408R-A4,刀具型号为 PVJCR2525-16Q ②.半精车,精车外圆柱面:刀具号为 T0202,75°可转位车刀,圆弧半径为 1,刀片型 号为 WNUM080304EL-A2,刀具型号为 PCRC2020-16Q ③. 钻头:高速钢刀具 刀具号为 T0303,直径为 φ 30;刀具号 T0404,直径为 φ 18 扩孔钻:刀具号为 T0505,直径为 φ 19.8;铰刀:刀具号为 T0606,直径为 φ 20 ④. 内 孔 车 刀 : 刀 具 号 为 T0707 , 93° 内 孔 车 刀 , 圆 弧 半 径 为 1 , 刀 片 型 号 为 TBUM080404R-04, 刀具型号为 PSUBR3215-16Q ⑤.镗刀 刀具号为 T0808,刀杆长度为 200.B?H=16?25 ⑥.粗铣键槽 刀具号为 T0909,精铣键槽 刀具号为 T1010 综上可做一刀具表如下: 加工表面 刀具号 刀具名称 刀具参数 刀片型号 刀具型号 粗车外圆柱面 T0101 可转位车 90° r=1 VCUM160408R-A4 PVJCR2525-16Q 半精,精车外圆柱面 T0202 可转位车刀 75° r=1 WNUM080304EL-A2 PCRC2020-16Q 钻 Φ 30 的孔 T0303 钻头 Φ 30 钻 φ 18 T0404 钻头 φ 18 扩 φ 19.8 T0505 扩孔钻 φ 19.8 铰 φ 20 T0606 铰刀 φ 20 车内孔 T0707 内孔车刀 93° r=1 BUM080404R-04 PSUBR3215-16Q 镗 Φ 50 的盲孔 T0808 镗刀 200.B?H=16?25 粗铣键槽 T0909 铣刀 Φ 15.4 精铣键槽 T1010 铣刀 Φ 16 4.5 选择量具 本零件属大批大量生产,一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、 尺寸和形状特点,参考参考文献[4]》相关资料,选择如下:读数值 0.02、测量范围 0~150
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游标卡尺,读数值 0.01,测量范围 0~150 游标卡尺。读数值 0.01,测量范围 50~125 的内 径千分尺,读数值 0.01,测量范围 50~125 的外径千分尺,读数值 0.01,测量范围 50~125 的内径百分表(表 5-108) 。 4.6 确定工序尺寸 确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。 前面已确定 各圆柱面的总加工余量(毛坯余量) ,应将毛坯余量分为各工序加工余量,然后由后往前计 算工序尺寸。 中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。 本零件各圆柱表面的工序加 工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表: 表 3 外圆柱面 φ 176 轴段加工余量计算 Tab3 工 工序间 工序名称 余量/mm 精车 粗车 毛坯 2 3 经济精度/mm m IT10 IT12 ±2 6.3 12.5 176 179 181 表面粗糙度 Ra/μ 序 工序基本 尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm

?176

?0.14

?179 ?0.4

?181 ? 2

表 4 外圆柱面 φ 55 轴段加工余量计算 Tab4 工 工序间 工序名称 余量/mm 精车 半精车 粗车 毛坯 1.0 1.5 2.5 经济精度/mm m IT6 IT10 IT12 ±2 表 5-1 φ 60 轴段加工余量计算 Tab5 工 工序间 工序名称 余量/mm 经济精度/mm m 表面粗糙度 Ra/μ 序 工序基本 尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm 1.6 3.2 6.3 55 56 57.5 60 表面粗糙度 Ra/μ 序 工序基本 尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm

? 55 ?0.019 ? 56 ?0.120

? 57.5 ?0.3

? 60 ? 2

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精车 半精车 粗车 毛坯

1.0 1.5 2.5

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

60 61 62.5 65

? 60 0 0.019 ?
? 610 0.120 ?

? 62.5 0 0.30 ?

? 65 ? 2

表 5-2 φ 65 轴段加工余量计算 Tab5 工 工序间 工序名称 余量/mm 精车 半精车 粗车 毛坯 1.0 1.5 2.5 经济精度/mm m IT6 IT10 IT12 ±2 表 5-3 φ 75 轴段加工余量计算 Tab5 工 工序间 工序名称 余量/mm 精车 半精车 粗车 毛坯 1.0 1.5 2.5 经济精度/mm m IT6 IT10 IT12 ±2 表 5-4 φ 104 内孔加工余量计算 Tab5 工 工序间 工序名称 余量/mm 精镗 粗镗 毛坯 1.8 3.2 经济精度/mm m IT7 IT10 ±2 3.2 6.3 104 103.2 99
? ?104 0 0.035 ? ?103 .2 0 0.140

序 工序基本 表面粗糙度 Ra/μ 尺寸/mm 65 66 67.5 70 标注工序 尺寸公差/mm

1.6 3.2 6.3

? 65 0 0.019 ? ? 66 0 0.120 ?

? 67.5 0 0.30 ?

? 70 ? 2

序 工序基本 表面粗糙度 Ra/μ 尺寸/mm 75 76 77.5 80 标注工序 尺寸公差/mm

1.6 3.2 6.3

? 75 0 0.019 ?
? 76 0 0.120 ?

? 77.5 0 0.30 ?

? 80 ? 2

序 工序基本 表面粗糙度 Ra/μ 尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm

? 99 ? 2

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表 5-5 φ 80 内孔加工余量计算 Tab5 工 工序间 工序名称 余量/mm 精镗 粗镗 毛坯 1.5 2.5 经济精度/mm m IT7 IT10 ±2 表 5-6 φ 50 内孔加工余量计算 Tab5 工 工序间 工序名称 余量/mm 精镗 粗镗 毛坯 1.5 2.5 经济精度/mm m IT7 IT10 ±2 表 6 加工键槽 工序名称 精铣 粗铣 工序余量 工序公差 IT9 IT12 工序尺寸公差 Φ 16 Φ 12 表面粗糙度 1.6 3.2 3.2 6.3 50 48.5 46
? ? 50 0 0.025

序 工序基本 表面粗糙度 Ra/μ 尺寸/mm 80 78.5 76 标注工序 尺寸公差/mm
? ? 80 0 0.030 ? ? 78.5 0 0.12

3.2 6.3

? 76 ? 2

序 工序基本 表面粗糙度 Ra/μ 尺寸/mm 标注工序 尺寸公差/mm

? ? 48.5 0 0.1

? 46 ? 2

5.确定切削用量及基本工时
切削用量包括背吃刀量 a p 、进给量 f 和切削速度 v 。确定顺序是确定 a p 、 f ,再确定

v 。本说明书选取工序 1 粗车外圆 ? 55mm 为例确定其切削用量及基本时间。

5.1 切削用量 功率 Pc?η >Pm, 所以机床功率足够, 实际取值为 Vc=110.5m/min, n=200r/min, f=0.66mm/r. 确定切削用量及功率的校核 Ⅰ.加工外圆柱面 φ 176
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粗 车 : 查 《 机 械 加 工 工 艺 设 计 手 册 》 P433 得 知 : f=0.8 ~ 1.2mm/r 取 f=0.81mm/r ap=2.5mm 查《金属切削手册》知 Vc=70~90 m/min 取 Vc=80 m/min 则 n=1000Vc/ d =195.85r/min 由 CA6140 说明书取 n=125r/min 故实际切削速度: 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 由于机床说明书 查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc=73.4 m/min,n=125r/min,f=0.81mm/r Ⅱ.加工外圆柱面 φ 55 粗车: 确定进给量 f:查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编 上海科学出版社 表 10-8 知 f=0.6~0.9mm/r 结合 CA6140 说明书取 f=0.71 mm/r ap=2.5mm 查《金属切削手 册》知 Vc=70~90 m/min 取 Vc=75 m/min 则 n=1000Vc/ d =341.22r/min 由 CA6140 说明书 取 n=320r/min 故 实 际 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 由于机床说明书 查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 70.34m/min,n=320r/min f=0.71mm/r 半精车:查《机械加工工艺设计手册》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 圆整得 n=660 r/min 功率 Pc=Kc?ap?Vc?f /60000=2305?0.3?120/60000=1.24Kw 由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.75,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实 际取值为 Vc=120m/min,n=660r/min f=0.3mm/r 精车:查《机械制造工艺与机床夹具课程设计》表 2-20 知: Vc=150~160 m/min 取 Vc=160m/min f=0.18mm/r ap=0.55mm 则 n=1000Vc/ d =908.29r/min 圆 整 得 n=910 r/min 功 率 Pc=Kc?ap?Vc?f

/60000=2305?0.55?0.18?160/60000=0.6Kw

由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw,效率为

0.75,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc=160m/min,n=910r/min f=0.18mm/r Ⅲ.加工外圆柱面 φ 60

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粗车:d=70 确定进给量 f:查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编 上海科学出 版社表 10-8 知 f=0.6~0.9mm/r 取 f=0.71 查 《金属切削手册》 Vc=70~90 m/min 取 Vc=75 知 m/min 则 n=1000Vc/ d =341.2r/min 由 CA6140 说明书取 n=320r/min 故实际切削速度 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 由于机床说明 书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc=70.34m/min,n=400r/min f=0.71mm/r 半 精车 :查 《机 械加 工工 艺设 计手 册》 P433 得知 : f=0.4 ~ 0.5mm/r ap=0.9mm 取 f=0.45

再 查 外 圆 切 削 数 据 表 知 : Vc=1.667 ~ 2.17m/s 取 Vc=1.8m/s 则 n=1000Vc/ 则 Vc=n d/1000=510?3.14?62.9/1000 =100.7 由于机

d=546.8r/min 圆 整 得 n=550 r/min m/min

功率 Pc=Kc?ap?Vc?f/60000=2305?0.9?0.45?100.7/60000=1.57Kw

床说明书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 100.7m/min,n=510r/min ,f=0.45mm/r 精车:查《机械加工工艺设计手册》表 9-16 知: f=0.13~0.18mm/r 取 f=0.15 mm/r 再 查 外 圆 切 削 数 据 表 知 : Vc>1.67m/s 取 Vc=120 m/min 则 n=1000Vc/

d=1000?120/3.14?61.1=625.5 r/min 圆整得 n=630 r/min 取 ap=0.55mm 故实际切削速度: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 由于机床说明 书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 120.87m/min,n=630r/min f=0.15mm/r Ⅳ.加工外圆柱面 65 粗车: 确定进给量 f:查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编 上海科学出版社 表 10-8 知 f=0.6~0.9mm/r 取 f=0.71mm/r 查《金属切削手册》知 Vc=70~90 m/min 取 Vc=75 m/min 则 n=1000Vc/ d =341.2r/min 由 CA6140 说明书取 n=320r/min 故实际切削速度 Vc=n d/1000=70.34m/min 取 ap=2.5mm 率 Pc=Kc?ap?Vc?f/60000=2305?2.5?70.34?0.71/60000=4.8Kw 功

由于机床说明书查

得 Pc=7.5 Kw, 效率为 0.8, 机床功率 Pn<Pc, 所以机床功率足够, 实际取值为 Vc=70.34m/min, n=320r/min, f=0.71mm/r 半精车:查《机械加工工艺设计手册》P433 得知:f=0.4~0.5mm/r 取 f=0.45mm/r 再查外圆切削数据表知:Vc=1.667~2.17m/s 取 Vc=1.8m/s 则 n=1000Vc/ d=506.55r/min 圆整得 n=510 r/min 取 ap=0.9mm Vc=n d/1000=510?3.14?67.9/1000=108.7m/min 功

11

率 Pc=Kc?ap?Vc?f/60000=2305?0.9?108.7?0.45/60000=1.7Kw

由于机床说明书查

得 Pc=7.5 Kw, 效率为 0.8, 机床功率 Pn<Pc, 所以机床功率足够, 实际取值为 Vc=108.7m/min, n=510r/min f=0.45mm/r。 精车: 《机械加工工艺设计手册》 9-16 知: f=0.13~0.18mm/r 取 f=0.18mm/r 再 查 表 查外圆切削数据表知:Vc>1.67m/s 取 Vc=120 m/min 则 n=1000Vc/ d=578.2 r/min 圆整得 n=580 r/min 故实际切削速 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 于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取 值为 Vc= 120.38m/min,n=580r/min f=0.18mm/r Ⅴ.加工外圆柱面 φ 75 粗车: 确定进给量 f:查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编 上海科学出版社 表 10-8 知 f=0.6~0.9mm/r 取 f=0.71mm/r。 查《金属切削手册》知 Vc=70~90 m/min 取 Vc=75m/min 则 n=1000Vc/ d =298.56r/min 由 CA6140 说明书取 n=320r/min 故实际切削速度 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 由于机床说 明书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 80.384m/min,n=320r/min,f=0.71mm/r。 半精车:查《机械加工工艺设计手册》P433 得知:f=0.4~0.5mm/r 取 f=0.45mm/r 再 查 外 圆 切 削 数 据 表 知 : Vc=1.667 ~ 2.17m/s 取 d=1000?108/3.14?77.9=441.5r/min 圆 整 得 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 由于机床说明 Vc=1.8m/s 则 n=1000Vc/ 取 ap=0.9mm Vc=n

n=450 r/min

书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 110m/min,n=450r/min f=0.45mm/r。 精车: 《机械加工工艺设计手册》 9-16 知: f=0.13~0.18mm/r 取 f=0.15mm/r 再 查 表 查 外 圆 切 削 数 据 表 知 : Vc>1.67m/s 取 Vc=120 m/min 则 n=1000Vc/ d

=1000?120/76.1?3.14=502.2 r/min 圆 整 得 n=500 r/min 故 实 际 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 由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw,效 率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc=119.48m/min,n=500r/min f=0.15mm/r

12

Ⅵ.加工内圆柱面 φ 80 钻孔: 《简明加工工艺手册》 查 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 圆整得 n=210r/min 故实际切削速度: 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 由于机床说明书 查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 19.8m/min,n=210r/min, f=0.35mm/r 车孔:查《简明加工工艺手册》P297 知 f=0.35~0.40mm/r,Vc=0.833 ~1.666m/s 取 f=0.35 mm/r Vc=0.85m/s; n=1000Vc/ d=1000?0.85?60/3.14?74=219.5r/min 由 CA6140 故 说明书取 n=200r/min 故实际切削速度 Vc=n d/1000=200?3.14?74/1000=46.5m/min ap=3mm 。 校核功率 Pc=Kc?ap?Vc?f /60000=2305?3?46.5?0.35/60000=1.9Kw 根据机床说明书 查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 46.5m/min,n=200r/min f=0.35mm/r 铰 孔 : f=0.3mm/r ap=1.5mm n=549r/min Vc=n 取

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 根据机床说明书查得

Pc=7.5 Kw,效率为 0.75,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 138m/min, n=560r/min f=0.3mm/r 镗孔: 《金属机械加工工艺人员手册》 查 增订组编表 10-13 ap=3mm; S=0.30~0.50mm/r 取 S=0.3mm/r 取 Vc=0.65m/s 则 n=1000Vc/d=1000?0.65?60/d=155r/min 由 CA6140 说明书 取 n=160/min 故实际切削速度 Vc=nd/1000=160?3.14?80/1000=40.2m/min 根据机床说明 书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8。 功率 Pc=Kc?ap?Vc?S/60000=2305?3?40.2?0.4/60000=1.85Kw 机床功率 Pn<Pc, 所以 机床功率足够,实际取值为 Vc= 40.2m/min,n=160r/min f=0.4mm/r Ⅶ.加工通孔 φ 20 钻孔:钻 φ 19.8 的底孔: 查《简明加工工艺手册》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 根据 X51 机床说 明书得:n=945r/min 故实际切削速度 Vc=n d/1000=945?3.14?19.8/1000=58.75m/min , 又取 ap=6 mm 。

13

校核功率: Pc=Kc?ap?Vc?f/60000=2305?6?60.3?0.36/60000=5.0Kw 由于机床说明书 查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 23.1m/min,n=409r/min, f=0.2mm/r 铰孔: 查《简明加工工艺手册》表 11-20 知:f=0.3~0.65mm/r,取 f=0.3 mm/r ; Vc=0.833 ~0.383m/s , Vc =0.60 m/s ; n=1000Vc/ d=1000?0.6?60/3.14?20=573.25 取 故 r/min 圆整得:n=580 r/min 故实际切削速度 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 由于机床说 明书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 0.8,机床功率 Pn<Pc,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 36.4m/min,n=580r/min ,f=0.3mm/r Ⅷ.加工端面 粗车:查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》得: f=0.66mm/r,Vc=108m/min , n=1000Vc/π d=190r/min 由 CA6140 说明书取 n=200r/min 故实际切削速度 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 由于机床说明 书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 η =0.8。 机床功率 Pm=Kc?ap?f?Vc/60000=2305?0.5?0.41?120/60000=0.94Kw,由于机床说明 书查得 Pc=7.5 Kw,效率为 η =0.8,机床功率 Pc?η >Pm,所以机床功率足够,实际取值 为 Vc=120 m/min,n=217.1r/min,f=0.41mm/r. Ⅸ.铣键槽 粗 铣 : fz=0.12mm/r ap=5mm Vc=90m/min n=1000Vc/π d=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 由于机床说明书查得 Pc=4.5 Kw,效率为 η =0.8。机床功率 Pc?η >Pm,所以机床功率足够,实际取值为 Vc= 89m/min,n=945r/min,纵向 Vf=105mm/r,横向 Vf=100 mm/r 精 铣 : fz=0.10mm/r ap=2mm Vc=150m/min n=1000Vc/π d=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 由于机床说明书查得 Pc=4.5 Kw,效率为 η =0.8,机床功率 Pc?η >Pm,所以机床功率足够,实际取值为 Vc=153.8m/min,n=1225r/min 纵向 Vf=125mm/r,横向 Vf=130mm/r. 5.2 基本时间 确定粗车外圆 ? 55 的基本时间 t 根据《机械制造工艺学》公式 4-23 车外圆基本时间为: 根据《机械制造工艺学》公式 4-23 车外圆基本时间为: Vc=n d/1000=580?3.14?20/1000=36.4

Tj ?

L l ? l1 ? l 2 i? i fn fn

14

式 中 : l ? 83.4mm , l1 ?

ap tan ? ?

? (2 ~ 3) ? 2mm , l 2 ? 0 , f ? 0.65mm / r ,

n ? 3.08r / min , i ? 1
则 Tj ? 其余工步切削用量及基本工时计算从略

83.4 ? 2 s ? 43s 0.65 ? 3.08

6.夹具设计
本夹具是第 11 道工序钻 2 ? ? 8 通孔的专用夹具。刀具为直柄麻花钻 8-L GB/T 6135.3 -1996。 在给定的零件中, 对本步加工的定位并未提出具体的要求, 是自由公差, 定位要求较低。 因此, 本设计的重点应在卡紧的方便性与快速性以及实现钻孔的分度上。 下面是夹具设计过 程: 6.1 定位方案 夹具特点, 工件以另一端面和键槽定位, 通过轴心, 用螺栓夹紧。结构简单,制造容易。 分度副间有污物时, 不直接影响分度副的接触。 缺点是无法补偿分度度间的配合间隙对分度 精度的影响。分度板孔中一般压入耐磨衬套,与圆柱定位销采用 H7/g6 配合。其结构图如图 3 所示:

图2

2 ? ? 8 夹具装配图

15

6.2 分度设计 通过分度盘来实现。拧紧螺母,并通过开口垫圈将工件夹紧。转动手柄,可将分度盘松 开。此时用捏手将定位销从定位套中拔出,使分度盘连同工件一起回转 180°,将定位销重 新插入定位套中,即实现了分度。再将手柄转回,销紧分度盘,即可进行加工。 6.3 切削力和夹紧力的计算 本工序加工是钻削可估算其夹紧力, 其为螺旋夹紧机构。 实际效果可以保证可靠的卡紧。 根据公式:
` M Q ? WK [r ` tan?1 ? rZ tan(? ? ? 2 )]

1

?0

M Q ——原动力(N?mm)

W K ——实际所需夹紧力

r ` ——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)
rZ ——螺纹中径之半(mm)

? ——螺纹升角(°)
? 1 ——螺杆端部与工件间的当量摩擦角(°)
` ` ? 2 ——螺旋副的当量摩擦角(°) ? 2 ? cot ,

tan? 2 cos ?

? 0 ——除螺旋机构以外的效率,其值为 0.85~0.958。
参数:Wk = 100 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧,调节卡紧力调节装置,即可指定可靠的卡紧力。

7.结论
此次课程设计确定了填料箱盖从铸件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程,同时 也设计了其中一道钻孔工序的夹具。 作为本学期的最后一次课程设计,需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺 学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识,同 时还要运用数学、 力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。 所以此次课程设计是我们本 科阶段学习的知识的巩固,也是一个总结。

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参考文献
[1] 陈宏钧.机械加工工艺手册[M].机械工业出版社,2003 [2] 王先逵.机械制造工艺学[M].机械工业出版社,2006 [3] 徐学林.互换性与测量技术基础[M].湖南大学出版社,2005 [4] 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南[M].化学工业出版社,2007 [5] 胡农.车工技师手册[M].机械工业出版社,2004 [6] 王光斗.机床夹具设计手册[M].上海科学技术出版社,2000 [7] 曾庆福.机械制造工艺学[M].清华大学出版社,1989 [8] 赵如福.金属机械加工工艺人员手册[M].上海科学技术出版社,2000 [9] 王启平.机床夹具设计 [M]. 哈尔滨工业大学出版社,1996

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