毕业论文-输出轴机械加工工艺规程制订及钻床夹具设计(10×ф20孔) 精品

毕业设计说明书

设 计 题 目输出轴机械加工工艺规程制订 及钻床夹具设计(10×ф20孔) 学 生 姓 名 张建华 班 学

级 机制专科(2)班 号 1101030220 ______

指 导 教 师 李玉平 教 研 室 主 任 完 成 日 期 2013.11.27

目 录

第一节 任务要求····················································1 第二节 摘要························································2 第三节 零件分析

一、零件的功用分析···············································3 二、零件的工艺分析···············································3 第四节 机械加工工艺规程制订

一、毛坯的确定···················································4 二、定位基准的选择···············································4 三、工艺的集中和分散考虑·········································5 四、制定工艺路线··················································6 五、确定加工余量及毛坯尺寸·······································6 1) 确定加工余量················································6 2) 确定毛坯简图················································10 六、工序设计······················································11 七、确定切削用量·················································12 第五节 夹具设计

一、接受设计任务，明确加工要求··································17 二、切削力与夹紧里的计算········································18 三、对称精度的分析··············································19 四、夹具方案的确定··············································20 第六章 设计小结···················································21 参考文献··························································22

致谢 ····························································23

第一节 任务要求

图一

图一所示是输出轴简图。毛坯材料为45钢中批量生产，采用通用机床进行加工。热处理方式为调质，处理后硬度要求为200-230HBW。本次课程任务要求是完成该零件的机械加工工艺设计及加工10×ф20孔钻床夹具设计。

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摘 要

机械制造技术基础毕业设计所选定的题目为输出轴零件的加工工艺及夹具设计。完成了对输出轴从零件毛坯到零件成品的加工过程分析和工艺安排。包括零件各工作表面的加工选择，机床、刀具、定位、夹紧；并对其中某些关键加工工序做了夹具设计，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。

关键词：输出轴；加工工艺；夹具设计；

Abstract

Machinery manufacturing industry on the world economy plays an important role, and the machining process is the establishment of machinerymanufacturing technology and an important part of the critical work. In this paper, the output shaft is a fixture of the processing technology and design, focused on several important processing on the surface of a certain size, shape, location requirements, there are still some strength, surface roughness, and other requirements, but these will be reflected in the text .

Keyword：output shaft; processing technology; fixture；

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第三节 零件分析

一、零件的功用分析

本设计所加工的零件是输出轴，它是动力输出的主要零件。它的孔与变速器配合起定心作用，通过的通孔将动力传至该轴，再由处通过键将动力输出。该轴在工作中需要承受一定的冲击载荷和较大的扭矩。因此，该轴应具有足够的耐磨性和抗扭强度。

二、零件的工艺分析

从零件图可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有表面、端面、内孔和键槽。其中，键槽的两侧面φ176孔和10×φ20孔的粗糙度要求最高，表面粗糙度为Ra3.2μm。其余表面的粗糙度为Ra12.5μm。此轴相当于一根阶梯轴。

主要加工表面有的外圆φ55、φ60、φ65、φ75的外圆、φ80内孔和10×φ20法兰孔、键槽、大小端面。次要表面有过渡锥面、2×φ8斜孔、φ50、φ104内孔。

对于回转体表面面φ55、φ60、φ65、φ70、φ85要达到高精度，要采用精加工。

对输出轴零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理。

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第四节 机械加工工艺规程制订

一、毛坯的确定

毛坯的制造方法主要有以下几种：型材、锻造、铸造、焊接和其它毛坯。毛坯种类的选择与零件的实际作用、生产性质、产品的制造质量有很大的影响。 零件的材料为45钢，采用模锻，调质热处理后的硬度为200-230HBW。 有零件的材料和经济方面考虑，锻件具有较高的抗弯抗拉和抗扭强度、冲击韧性，常用于大载荷和冲击载荷下。所以选择锻件中的模锻。 二、定位基准的选择

1、粗基准的选择

工件为回转体，属于轴类零件，一般情况下以外圆作为粗基准，保证定位准确夹紧可靠，利用外圆加工出中心孔。 2、精基准的选择

根据输出轴的装配要求，选择两顶尖中心孔作为定位精基准，中心孔作为设计基准，用其作为定位基准既符合基准重合，又符合基准统一。当零件的外圆精加工后可以以外圆为精基准加工法兰孔，由于半精加工利用中心孔加工的外圆同心度非常高，以外圆作为基准加工出来的孔的同轴度也很高。 三、工艺的集中和分散考虑 (1)工序集中

工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短，其主要特点是:

1）.可以采用高效的机床和工艺装备，生产率高；

2）.减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力，财力； 3）.减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；

4）.采用的工件夹紧装备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。 (2)工序分散

工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长，其主要特点是：

1）．设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换，对工人的技术要求较低，可以采用最合理的切削用量，减少机动时间,所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。

2）．工序集中和分散的程度，主要取决于生产规模，一般情况下，单件小批量生产时，采用工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面;批量生产的时候，采用工艺分散。

综上所述以及结合图纸要求，采用工艺分散。

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四、制订工艺路线

制定工艺路线是制定工艺规程最重要的工作，也体现了工艺师工艺水平的重要方面。其原则是，在保证零件的几何形状、尺寸精度、表面质量的前提下，尽可能提高生产率，降低成本，取得好的经济效益。 (一).工艺路线的确定

1．基准先行原则：该零件加工时应该先φ55端面为粗基准加工φ176外圆面及其端面，再以φ176为基准加工φ55端面及其外圆面。

2．先粗后精原则：先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗加工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，若粗加工后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精加工。

3．先面后孔原则：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。

4．先主后次原则：先加工主要表面，后加工次要表面。这里的主要表面是指基准面，主要工作面。次要表面是指键槽、内孔等其他表面。次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求。因此，在主要表面达到一定的精度之后，再以主要表面定位加工次要表面 (二).工艺路线安排如下： 05.备料、模锻

10.用三爪卡盘定位锻件回转体表面，粗车φ176外圆和φ176端面。 15.以轴的回转轴线为基准，粗镗内孔φ50、φ80、φ104 20.以轴的回转轴线为基准，半精镗内孔φ50、φ80、φ104

25.用顶尖定位，以轴的回转轴线为基准，粗车φ55端面和粗车φ55、φ60、φ65、φ75的回转体表面。

30.用顶尖定位，以轴的回转轴线为基准，半精车φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆

35.用顶尖定位，以轴的回转轴线为基准，粗磨φ65、φ75的外圆表面 40.用顶尖定位，以轴的回转轴线为基准，粗车、半精车过度锥面 45.以φ80孔的中心线为基准，钻、扩、铰孔10×φ20 50.钻斜孔2×φ8

55.热处理：调质处理硬度为200-230HBW 60.以轴的回转轴线为基准，粗铣键槽 65.精车φ65、φ75的外圆及锥面

70.以轴的回转轴线为基准，精磨φ65、φ75的外圆表面

80.以轴的回转轴线为基准，精铣键槽，回用顶尖定位，以轴的回转轴线为基准转体表面，精车φ176端面, 精车φ55端面。

85.以轴的回转轴线为基准，精铣键槽，回用顶尖定位，以轴的回转轴线为基准转体表面, 精车φ55端面。 90.去毛刺、清洗、检验

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五、确定加工余量及毛坯尺寸 1)各工序加工余量的确定： φ55＋0.028－0.003外圆 工序名称 精车 半精车 车 粗车 毛坯 工序间余量(mm) 1.0 1.5 2.5 经济精度 表面粗糙度 1.6 3.2 6.3 工序基本尺寸 标注工序尺寸公差 IT7 IT10 IT12 ±2 55 55+1..0=56 56+1.5=57.5 57.5+2.5=60 58.02800.020 φ560－0.12 57.500.2 φ60±2 尺寸、公差/mm φ60＋0.065－0.045外圆 供需间余量工序名称 /mm 精车 1.0 工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT7 1.6 工序间尺寸/mm 60 60.06500.030 半精车 粗车 毛坯 1.5 2.5 IT10 IT12 ±2 3.2 6.3 60+1.0=61 61+1.5=62.5 62.5+2.5=65 6100.12 62.500.3 φ65±2 φ65+0.023 -0.003外圆 工序名称 供需间余量/mm 0.1 0.4 1.1 工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT6 IT7 IT8 0.16 1.25 3.2 尺寸、公差/mm 工序间尺寸/mm 精磨 粗磨 半精车

65 65+0.1=65.1 65.1+0.4=65.5 65.03200.019 65.100.03 65.500.046 6

φ75+0.023 +0.003外圆 供需间余量工序名称 /mm 精磨 0.1 工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT6 0.16 尺寸、公差/mm 工序间尺寸/mm 75 75.03200.019 粗磨 0.4 IT7 1.25 75+0.1 =75..1 75.100.030 75.500.046 半精车 粗车 毛坯 过渡锥面 1.1 4.4 IT8 IT11 ±2 3.2 12.5 75.1+0.4=75.5 75.5+1.1=76.6 76.6+4.4=81 76.600.019 φ81±2 工序间 工序名称 供需间余量/mm 经济精度/mm IT8 IT11 表面粗糙度Ra/μm 3.2 1.6 工序间尺寸/mm 尺寸、公差/mm 半精车 粗车 毛坯 φ55小头端面 1.0 5.0 82~116 （82~116）+1=（83~117） （83~117）+5=（88~122） 08200.054~1160.054 08300.22~1160.22 （88~122）1.8 1.8 尺寸、公差/mm 供需间余量工序名称 /mm 精车 粗车

工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT7 IT11 3.2 12.5 工序间尺寸/mm 1.0 2.0 244 244+1=245 24400.030 24500.019 7

φ176大头端面 工序名称 供需间余量/mm 1.0 2.0 工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT7 IT11 ±2 3.2 12.5 工序间尺寸/mm 尺寸、公差/mm 精车 粗车 毛坯 φ104内孔 工序名称 176 176+1=178 178+2=180 24700.030 24800.019 φ250±2 供需间余量/mm 5 工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT11 ±2.5 12.5 尺寸、公差/mm 工序间尺寸/mm 粗镗 毛坯 104 104-5=99 φ104 +0.22 0 φ99±2.5 φ80+0.042 -0.012内孔 工序名称 供需间余量/mm 0.5 1.5 3 工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT8 IT10 IT12 ±2 3.2 6.3 12.5 工序间尺寸/mm 尺寸、公差/mm φ79.988+0.0460 φ79.5+0.120 φ78+0.300 φ75±2 精镗 半精镗 粗镗 毛坯 φ50内孔 80 80-0.5=79.5 79.5-1.5=78 78-3=75 供需间余量工序名称 /mm 粗镗 毛坯

工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT11 ±2 12.5 尺寸、公差/mm 工序间尺寸/mm 4 50 50-4=46 φ50+0.16 0 φ46±2 8

φ176外圆 供需间余量工序名称 /mm 半精车 粗车 毛坯 1.0 3.0 工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT9 IT12 ±2 6.3 12.5 工序间尺寸/mm 尺寸、公差/mm 176 176+1=177 177+3=180 17600.1 17700.4 φ180 ±2 尺寸、公差/mm φ19.958+0.0270 φ19.86+0.0840 φ18.06+0.130 10×φ20-0.019 -0.042通孔 供需间余量工序名称 /mm 铰孔 扩孔 钻孔 毛坯 18.06 IT11 12.5 19.86-1.8=18.06 0.14 1.8 工序间 经济精度表面粗糙度/mm Ra/μm IT8 IT10 3.2 6.3 工序间尺寸/mm 20 20-0.14=19.86 5051600.043键槽 工序名称 供需间余量/mm 2 4 工序间 表面粗糙经济精度/mm 度Ra/μm IT8 IT11 ±2 3.2 12.5 工序间尺寸/mm 尺寸、公差/mm 精铣 粗铣 毛坯

49 50+2=52 52+4=56 4900.039 5200.016 φ56 9

2)绘制毛坯简图

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六、工序设计

选择加工设备与工艺装备

一.选择机床 根据工序选择机床

（1）工序05、20、25是粗车和精车。各工序的工步数不多，中批量生产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。

（2）工序10、15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45铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属中批量生产，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。 （4）工序10、35和40是钻、铰孔。可采用专用的分度盘夹具在立式钻床上加工，故选用Z525。 二.选用夹具

本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。

三.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。 粗车外圆柱面：90°半精车，精车外圆柱面：前角为90°的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为φ30；直径为φ18；铰刀：直径为φ20；镗刀，刀杆长度为200。 四.选择量具

本零件属中批量生产，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，参考相关资料，选择如下：读数值0.02、测量范围0～150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。

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七、确定切削用量

1.粗车φ55＋0.028－0.003外圆的切削用量

本工序为粗车外圆φ55，机床采用最常用的CA6140卧式车床。已知：加工材料：4５钢，b600MPa，锻件，有外皮；工件尺寸：坯件D=60㎜，车削后D=57.5㎜，加工长度l80㎜；加工要求：车削后表面粗糙度Ra6.3μm。 根据《机械加工工艺手册》表 7-4 选用的刀具为YT5牌号硬质合金车刀，选择的参数为：主偏角r60，副偏角r'10，后角o6，前角o12，刃倾角s0，刀尖圆弧半径r1.0mm。选择切削用量； 确定背吃刀量ap由于粗加工的余量为2.5mm,可以再一次走刀内完成，故ap=2.5/2=1.25mm。确定进给量f。 由于零件本次加工的加工余量小，根据《机械加工工艺手册》表1.1-47及《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，取f=0.51mm/r。选择车刀磨钝标准和耐用度。根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-40，后刀面最大磨损限度取1.1mm,刀具的耐用度为T=60 Min。 确定切削速度v和工作台每分钟进给量Vf。本零件的材料为45钢，b600MPa，ap=1.25mm，f=0.51mm/r，根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度T=60min,得修正系数KTv=1.0；根据工件材料的强度，得修正系数KMv=1.0；根据毛坯状态得修正系数Ksv=0.8；刀具的材料为YT5，得修正系数为：Ktv=0.65;此处为车削，得修正系数KKv =1.0；得修正系数为主偏角为60o得修正系数为KKrV=0.92。 所以，KTv=1.0，KMv=1.0，Ksv=0.8 ，Ktv=0.65，KKv =1.0，KKrV=0.92 切削速度的公式为V=Cv/(Tm×apXv×fyv)。根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43，取数值： Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。 V=Cv/(Tm×apXv×fyv)×KTv×KMv×Ksv×Ktv×KKv×KKrV所以带入数据后可算得V=67.92 m/min，转速n=1000V/πd=1000×67.92/π×60=360.32 r/min。根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-44,取CA1640机床的主轴转速选择320 r/min，则实际切削速度为V=πdn/1000=π×60×320/1000=60.32 m/min。检验机床功率，根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的计算公式如下：

Fz=CFz×apxFz×fyFz×VnFz×KFz(N) Pm= FzV/60×1000 （KW）

式中，CFz=2650,xFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15，KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz， 根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数KTFz= 1.0；与工件材料有关的系数KMFz =1.0；与主偏角有关的修正系数KKrFz =0.94；与前角有关的修正系数Kr.Fz =1.10。因此总的修正系数为 KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz =1.034

所以,切削力为Fz =2650×1.25×0.51×60.32×1.034=1118.5 N切削功率为Pm =1118.5×60.32/60×1000KW =1.124 KW。根据《机械加工工艺手册》，查得CA1640卧式车床主动机功率PE =7.5 KW ，因为Pm＜PE,故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为： ap=1.25mm； f=0.51mm/r

V=60.32 m/min （n=320 r/min）

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1.0

0.75

-0.15

2.半精车φ55＋0.028－0.003外圆的切削用量

本工序为半精车外圆φ55，原来的直径为57.5㎜，车削后D=56㎜机床采用最常用的CA6140卧式车床。根据《机械加工工艺手册》表 7-4，选用的刀具为YT15牌号硬质合金车刀，选择的参数为：主偏角Kr=45o,副偏角K, r=10o,前角γ。=10o，刃倾角λs=-5o，后角α。=6o，车刀刀尖圆弧半径rε=0.6mm。 选择切削用量：确定背吃刀量ap 由于粗加工的余量为1.5mm,可以再一次走刀内完成，故ap=1.5/2=0.75mm。确定进给量f，由于零件本次加工的加工余量小，根据《机械加工工艺手册》表1.1-47及《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，取f=0.30mm/。

选择车刀磨钝标准和耐用度 。根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-40，后刀面最大磨损限度取0.8mm,刀具的耐用度为T=60 Min。确定切削速度v和工作台每分钟进给量Vf。本零件的材料为45钢，b600MPa，ap=0.75mm，f=0.30mm/r，根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度T=60min,得修正系数KTv=1.0；根据工件材料的强度，得修正系数KMv=1.0；根据毛坯状态得修正系数Ksv=1.0；刀具的材料为YT15，得修正系数为：Ktv=1.0;此处为车削，得修正系数KKv =1.0；得修正系数为主偏角为45o得修正系数为KKrV=1.0。所以，KTv=1.0，KMv=1.0，Ksv=1.0 ，Ktv=1.0，KKv =1.0，KKrV=1.0 切削速度的公式为V=Cv/(Tm×apXv×fyv)。根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43，取数值：Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。 V=Cv/(Tm×apXv×fyv)×KTv×KMv×Ksv×Ktv×KKv×KKrV

所以带入数据后可算得V=170.43 m/min，转速n=1000V/πd=1000×170.43/π×57.5=943.47 r/min。根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-44,取CA1640机床的主轴转速选择710r/min，则实际切削速度为 V=πdn/1000=π×57.5×710/1000=128.26 m/min

检验机床功率，根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的计算公式如下：

Fz=CFz×apxFz×fyFz×VnFz×KFz(N) Pm= FzV/60×1000 （KW）

式中，CFz=2650,xFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15，KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz， 根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数KTFz= 1.0；与工件材料有关的系数KMFz =1.0；与主偏角有关的修正系数KKrFz =1.0；与前角有关的修正系数Kr.Fz =1.04。因此总的修正系数为KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz =1.04

所以,切削力为Fz =2650×0.751.0×0.300.75×128.26-0.15×1.04=291.88 N 切削功率为Pm =291.88×128.26/60×1000 KW =0.624 KW。根据《机械加工工艺手册》，查得CA1640卧式车床主动机功率PE =7.5 KW ，因为Pm＜PE,故上述切削用量可用。

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3.精车φ55＋0.028－0.003外圆的切削用量

本工序为半精车外圆φ55，原来的直径为56㎜，车削后D=55㎜，机床采用最常用的CA6140卧式车床。根据《机械加工工艺手册》表 7-4选用的刀具为YT30牌号硬质合金车刀，选择的参数为：主偏角Kr=30o,副偏角K, r=5o,前角γ。=10o，刃倾角λs=0o，后角α。=6o，车刀刀尖圆弧半径rε=0.4mm。选择切削用量： 确定背吃刀量ap 由于粗加工的余量为1.0mm,故ap=1.0/2=0.5mm。

确定进给量f，由于零件本次加工的加工余量小，根据《机械加工工艺手册》表1.1-47及《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-42，取f=0.08 mm/r。选择车刀磨钝标准和耐用度。根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-40，后刀面最大磨损限度取0.5mm,刀具的耐用度为T=60 Min。确定切削速度v和工作台每分钟进给量Vf，本零件的材料为45钢，b600MPa，ap=0.50mm，f=0.08mm/r，根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32对车削速度进行修正：根据刀具的耐用度T=60min,得修正系数KTv=1.0；根据工件材料的强度，得修正系数KMv=1.0；根据毛坯状态得修正系数Ksv=1.0；刀具的材料为YT30，得修正系数为：Ktv=1.4;此处为车削，得修正系数KKv =1.0；得修正系数为主偏角为30o得修正系数为KKrV=1.13。所以，KTv=1.0，KMv=1.0，Ksv=1.0 ，Ktv=1.4，KKv =1.0，KKrV=1.13 。切削速度的公式为V=Cv/(Tm×apXv×fyv)根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-43，取数值：Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。 V=Cv/(Tm×apXv×fyv)×KTv×KMv×Ksv×Ktv×KKv×KKrV

所以带入数据后可算得V=560.66 m/min 转速n=1000V/πd=1000×560.66/π×56=3186.85 r/min根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-44,取CA1640机床的主轴转速选择1400 r/min，则实际切削速度为V=πdn/1000=π×56×1400/1000=246.3 m/min检验机床功率。根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的计算公式如下： Fz=CFz×apxFz×fyFz×VnFz×KFz(N) Pm= FzV/60×1000 （KW）

式中，CFz=2650,xFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15，KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz， 根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32得：与刀具耐用度有关的修正系数KTFz= 1.0；与工件材料有关的系数KMFz =1.0；与主偏角有关的修正系数KKrFz =1.13；与前角有关的修正系数Kr.Fz =1.08。因此总的修正系数为KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz =1.2204。

所以,切削力为Fz =2650×0.5×0.08×246.3×1.2204=106.2 N 切削功率为Pm =106.2×246.3/60×1000 KW =0.0.436 KW 根据《机械加工工艺手册》，查得CA1640卧式车床主动机功率PE =7.5 KW ，因为Pm＜PE,故上述切削用量可用。最后确定的切削用量为：ap=0.5mm； f=0.08mm/r V=246.3 m/min （n=1400 r/min）

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1.0

0.75

-0.15

4.粗车φ60+0.065 -0.045外圆的切削用量

（1）选择机床

⑴CA6140，双顶尖定位 （2）选择刀具

⑴选择直头焊接式外圆车刀（可转位）

⑵根据书目《机械加工工艺手册》表1.1，由于CA6140车床的中心高200㎜（表1.31），故选刀杆尺寸BH=16㎜25㎜，刀片厚度4.5㎜ ⑶根据书目《机械加工工艺手册》表1.2，粗车带外皮的锻件毛坯，选择YT5牌号硬质合金车刀

⑷车刀几何形状 根据书目《机械加工工艺手册》表1.3，选择选择卷屑槽

o6，带倒棱前刀面，o12，s0，r1.0mm r60，r'10，（3）选择切削用量

⑴确定切削深度ap，由于粗加工余量仅为4.4㎜，可在一次走刀内切完，故ap=4.4/2=2.2㎜

⑵确定进给量f，根据书目《机械加工工艺手册》表1.4，f=0.5-0.9 ㎜/r,按CA6140车床说明书，选择f=0.86㎜/r 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据CA6140车床说明书，CA6140 机床进给机构允许的进给力 F max= 3530N 。《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32，当钢的强度b570~670MPa，ap2.4㎜，f1.8 ㎜/r，r45，c65m/min（预计）时，进给力为Ff1070。根据表1.29-2，切削时Ff的修正系数为KoFf1.0，KsFf1.0，KrFf1.11，故实际进给力为 Ff1071f≤ Fmax，故所选的1.111188.8，由于 F f=0.86㎜/r。确定切削速度 c根据《机械制造工艺学课程设计指导书》 ⑶选择车刀磨钝标准及寿命

由《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-40，车刀后刀面最大磨损量取为 1mm，可转位车刀耐用度 T= 60 min

确定切削速度c根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-44，

c50~65m/min,选择c55m/min1000c100055r/min265.3r/min根据 CA6140车床说明书，选择D3.1466n250r/min，则实际切削速度为

Dn3.1466250cm/min51.83m/min，

10001000⑷校验机床功率 n 根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-32，当b580~970MPa，

ap2.4㎜，f0.96㎜/r，c 57m/min，c2.9kW。切削功率的修正系数为t0.65，r0.92，s0.8，1.0，1.0，

1.0，故c2.90.912.7kW,根据CA6140车床说明书， 车床主电动机功率7.5kW，cE，故所选CA6140车床上进行 综上：ap=2.2㎜，f=0.86㎜/r，c=51.8m/min，n=250r/min

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5.半精车φ60+0.065 -0.045外圆的切削用量

（1）选择刀具

车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。半精车的刀片牌号为YT150，车刀几何形状为 r45，r'5，o8，o12，s3 ，r1.0mm

（2）选择切削用量

⑴确定切削深度ap；ap=1.1/2=0.55㎜

⑵确定进给量f ； 根据《机械加工工艺手册》，当表面的粗糙度为

Ra3.2m,r1.0mm,50m/min(预计)时，f0.3~0.35mm/r。根据CA6140车床说明书，选择f0.3mm/r

⑶选择车刀磨钝标准及寿命 。由《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-40，车刀后刀面最大磨损量取为 0.4mm，可转位车刀耐用度 T= 60 min ⑷确定切削速度 c ，根据书目【6】表5-2，YT15牌号硬质合金车刀加工碳素钢，硬度=200~250HBS，ap0.3~2mm，f0.1~0.3mm/r，

t110~130n=

m/min，选取

t115m/min,则

1000c1000115r/min594.3r/min，根据CA6140车床说明书，选=

3.1461.6D择n=560r/min,

Dn3.1461.6560m/min108.4m/min 实际切削速度为 c10001000⑸校验机床功率

根据《机械制造工艺学课程设计指导书》表5-44，当b580~970MPa，

ap2.0㎜，f0.3㎜/r，c 162m/min，c2.4kW.

根据CA6140车床说明书，车床主电动机功率7.5kW，cE，故所选之切削用量可在CA6140车床上进行 （3）计算基本工时

综上:ap=0.55㎜，f=0.3㎜/r，c=108.4m/min，n=560r/min

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第五节 夹具设计

一.接受设计任务、明确加工要求

夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。

本次的设计的夹具是第13道工序---10-φ20的正孔粗钻该夹具使用于Z302摇臂钻床。

二.切削力和夹紧力的计算

由《机械加工工艺手册——钻削、扩削、铰削加工》表3.4-10，钻孔时 轴向力：FcFd0zFf 转矩：Mcmd0zmfymyFkF

km

由《机械加工工艺手册——钻削、扩削、铰削加工》表3.4-10：

cF600,zF1.0,yF0.7；cm0.305,zm2.0,ym0.8；

由《机械加工工艺手册——钻削、扩削、铰削加工》表3.4-11：kFkm1.0 所以 FcFd0zFf Mcmd0zmfyF.6N kF=600181.00.20.71.03500ymkm=0.3051820.20.81.027.3Nm

查《金属切削机床夹具设计手册》表3-21：为防止工件在切削扭矩的作

ksin2 ，为防止工件在轴向力F作用

z用 下大打滑而转动所需的夹紧力Q12Rf1下打滑而轴向移动所需的夹紧力Q2kFZsin2f22

对Q1：查《金属切削机床夹具设计手册》表3-19：取工件与V形块在圆周方向的摩擦系数：f10.8；

K01.5，K11.2，K21.5，K31.0，K41.3，K51.0，K61.5 故 安全系数 K=K0K1K2K3K4K5K61.51.21.51.01.31.01.55.265

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ksinQ12=5.26527.3sin451.69,因一次同时加工2个孔，故所需 2Rf1750.8总夹紧力为Q2Q13.38，故单个螺母需要提供的夹紧力为

QQ1/20.845

单个螺栓所受拉力为： FQ11.690.845 22 查《金属切削机床夹具设计手册》表3-25，选择六角螺母，其尺寸规格为：GB/T 897-1988 M24，提供的夹紧力为Q851N，满足要求。查《机械制图》表，选取配套双头螺栓的代号为：GB/T 897-1988 M24X110.对于夹具轴向受力，由于工件底下有垫块支承，故V形块沿轴向方向受力（即Q2）可忽略不计。 (1)校验螺栓许用夹紧力及夹紧扭矩：

根据《金属切削机床夹具设计手册》表3-26，Q许2316，许12.6，故符合要求 (2)校核螺钉强度：

查《机械设计》表5-8：s640mpa，Sp1.5，S4 所以[]sS640640a160a，psa426.67a。挤压强度4Sr1.5条件为p所受载荷

FFF[p],剪切强度条件为[]，Fl，故单个螺钉

dLmind2427.3F252.78252.78由挤压条件由dmm0.12mm，l108[p]Lmin426.675剪切条件d4F4252.78mm1.42mm，故选取螺钉为内六角螺钉， []3.14160其尺寸规格为：GB/T 70.1-2000 M24X100

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三.对称精度的分析

(1)确定设计基准与定位基准

工件以75外圆的圆柱面为定位面，在V形块上定位此时定位基准是外圆轴线。由零件图可知20孔的设计基准为φ80孔内壁，设同轴度误差为φ0.02。 (2)确定定位误差

dwjbjw，由于定位基准与设计基准不重合，故

基准不重合误差为jb0.02，根据书目6表3-1，基准位移误差为 jwd2sin2cos，

式中75轴颈公差d0.019 一次同时加工10个孔，与10，V形块夹角90，个孔相对应的角分别为

03672108 144180216252288324，

其定位误差分别为

dwjwjb,dw0.033mm，dw0.031mm,dw0.024mm,dw0.031mm,dw0.033mm,dw0.007mm,dw0.009mm,dw0.016mm,dw0.024mm,dw0.031mm.

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四、确定夹具方案

选择对1020孔的加工来设计专用夹具

专用夹具定位元件为一个固定V形块和一个支撑板，共限制了5个自由度，定位面为75轴颈外圆和小头端面，定位基准即为轴心线；夹紧元件为一个活动V形块，采用螺柱螺母来提供夹紧力。

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第六节 设计小结

机械制造技术基础毕业设计是我们在学完了大学的大部分基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，和一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学四年生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。

由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。

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参考文献

[1]王秀伦等编.《机床夹具设计》.中国铁道出版社，1989 [2]朱耀祥编著.《组合夹具》.机械工业出版，1987

[3]徐发仁等编著.《机床夹具设计》.重庆大学出版社，1993 [4]王栋编.《机械设计制造工艺学课程设计指导书》 2010

[5]大连理工大学工程画教研室编.《机械制图》.高等教育出版社，2005

[6]上海柴油机厂工艺设备研究所编.《金属切削机床夹具设计手册》.机械工业出版社，1987 [7]王启平，等编著.《机床夹具设计》.哈尔滨工业大学出版社出版，1988

[8]张志明，邢春和，徐大方编著.《成组夹具设计与应用》.国防工业出版社出版，1993

[9]王先逵编著，《机械制造工艺学》.机械工业出版社 2006 [9]王伯平编著，《互换性与测量技术基础》机械工业出版社 2006

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致 谢

本设计在李玉平老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着李老师的心血和汗水，在三年的专科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向李玉平老师表示深深的感谢和崇高的敬意。

不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业设计工作顺利完成。

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