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機電工程學院 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 變速器齒輪軸 零件名稱 變速器齒輪軸 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 20CrMiTi 毛 坯 種 類 鍛造 毛坯外形尺寸 毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 （min） 準終 單件 10 鍛造 鍛造 鍛造 一 鑄 20 時效 時效 一 熱 30 粗車 粗車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 機加工 二 車床CA6140 三爪卡盤，90度偏刀，游標卡尺 40 粗車 粗車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 機加工 二 車床CA6140 三爪卡盤，90度偏刀，游標卡尺 50 精車 精車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 機加工 二 車床CA6140 三爪卡盤，90度偏刀，游標卡尺 60 精車 精車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 機加工 二 車床CA6140 三爪卡盤，90度偏刀，游標卡尺 70 車 車2X2退刀槽 機加工 車床CA6140 三爪卡盤，切槽刀 80 車 車左端2處退刀槽 機加工 車床CA6140 三爪卡盤，切槽刀 90 粗車 粗車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 機加工 車床CA6140 三爪卡盤，鏜刀 100 精車 精車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 機加工 車床CA6140 三爪卡盤，鏜刀 110 鉆孔 鉆2-2.5孔 機加工 Z525 麻花鉆，游標卡尺 120 滾齒 滾齒加工 機加工 滾齒機 滾刀，游標卡尺 130 銑花鍵 銑花鍵 機加工 X52K 銑刀，游標卡尺 140 鉗 去毛刺，清洗 機加工 鉗工臺 絲錐，銼刀，游標卡尺 150 終檢 終檢入庫 機加工 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 粗車 工序號 30 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 車床 CA6140 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 粗車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為 90度偏刀、三爪卡盤、游標卡尺 12mm 0.5mm/r 200r/m 16m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 1 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 粗車 工序號 40 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 車床 CA6140 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 粗車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 90度偏刀、三爪卡盤、游標卡尺 10mm 0.5mm/r 600r/m 29.6m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 2 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 精車 工序號 50 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 車床 CA6140 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 精車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 90度偏刀、三爪卡盤、游標卡尺 10mm 0.5mm/r 600r/m 29.6m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 3 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 精車 工序號 60 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 車床 CA6140 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 精車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 90度偏刀、三爪卡盤、游標卡尺 10mm 0.5mm/r 600r/m 29.6m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 4 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 車 工序號 70 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 車床 CA6140 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 車2X2退刀槽 切刀槽、三爪卡盤，游標卡尺 10mm 0.5mm/r 600r/m 29.6m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 5 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 車 工序號 80 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 車床 CA6140 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 車左端2處退刀槽 切刀槽、三爪卡盤，游標卡尺 10mm 0.5mm/r 600r/m 29.6m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 6 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 粗車 工序號 90 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 車床 CA6140 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 粗車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 鏜刀、三角卡盤、游標卡尺 10mm 0.5mm/r 210r/m 26m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 7 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 車 工序號 100 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 車床 CA6140 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 精車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為 鏜刀、三角卡盤、游標卡尺 10mm 0.5mm/r 600r/m 29.6m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 8 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 鉆孔攻絲 工序號 110 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 鉆床 Z525 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 鉆2-2.5孔 麻花鉆、游標卡尺 5mm 0.5mm/r 586r/m 32m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 9 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 滾齒 工序號 120 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 滾床 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 滾齒加工 滾刀、游標卡尺 3mm 0.3mm/r 116r/m 90m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 10 頁 機電工程學院 機械加工工序卡 工序名稱 銑花鍵 工序號 130 零件名稱 變速器齒輪軸 零件號 6 零件重量 同時加工個數 1 材料 毛坯 牌號 硬度 型號 重量 20CrMnTi 鍛造 設備 夾具名稱 輔助工具 名稱 型號 銑床 X52K 三爪卡盤 安裝 工步 安裝及工步說明 工藝裝備 切削深度 進給量 主軸轉速 切削速度 基本工時 1 1 銑花鍵 銑刀、游標卡尺 3mm 0.3mm/r 188r/m 17.5m/min 設計者 董士禮 指導教師 許文娟 共 11 頁 第 11 頁 XX大學 課程設計論文 變速器齒輪軸零件的機械加工工藝規(guī)程 和夾具設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 變速器齒輪軸零件加工工藝及夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 目 錄 摘 要 II 目 錄 III 第1章 序 言 5 第2章 零件的分析 6 2.1零件的形狀 6 2.2零件的工藝分析 6 第3章 工藝規(guī)程設計 7 3.1 確定毛坯的制造形式 7 3.2 基面的選擇 7 3.3 制定工藝路線 8 3.3.1 工藝路線方案一 8 3.3.2 工藝路線方案二 9 3.3.3 工藝方案的比較與分析 10 3.4 選擇加工設備和工藝裝備 11 3.4.1 機床選用 11 3.4.2 選擇刀具 11 3.4.3 選擇量具 11 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 3.6確定切削用量及基本工時 12 4車床夾具設計 23 4.1車床夾具設計要求說明 23 4.2車床夾具的設計要點 23 4.3定位機構 25 4.4夾緊機構 25 4.5零件的車床夾具的加工誤差分析 26 4.6確定夾具體結構尺寸和總體結構 28 4.7零件的車床專用夾具簡單使用說明 29 總 結 30 致 謝 31 參 考 文 獻 31 第1章 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 變速器齒輪軸零件加工工藝及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等的基礎下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第2章 零件的分析 2.1零件的形狀 題目給的零件是變速器齒輪軸零件，主要作用是起連接傳遞運動的作用。 零件的實際形狀如上圖所示，?從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。 2.2零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為20CrMiTi，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。 變速器齒輪軸零件主要加工表面為：1.車外圓及端面，表面粗糙度值為3.2。2.車外圓及端面，表面粗糙度值3.2。3.車裝配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精車側面，及表面粗糙度值3.2。法蘭面粗糙度值6.3。 變速器齒輪軸共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F分述如下： (1)．左端的加工表面： ? ? 這一組加工表面包括：左端面，左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角。其要求并不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道工序就可以達到要求，并不需要擴孔、鉸孔等工序。 (2).右端面的加工表面： 這一組加工表面包括：車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為其要求也不高，粗車后半精車就可以達到精度要求。其中，26.4內孔、24內孔以及端面內孔或內圓直接在上做鏜工就行了。 第3章 工藝規(guī)程設計 本變速器齒輪軸來自假設年產量為產品的生產綱領5000臺/年，該零件備品率為4％，廢品率為 0.5％。結合生產實際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產綱領 N=Qn(1+α)（1+β)=5226件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為20CrMiTi，年產量已達成批生產水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用型材圓鋼，這從提高生產效率，保證加工精度，減少生產成本上考慮，也是應該的。 3.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 粗基準的選擇，對像變速器齒輪軸這樣的零件來說，選好粗基準是至關重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準，則可能造成這一組內外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關粗基準的選擇原則(即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面做粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對應位置精度較高的不加工表面做為粗基準)。 對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復。 3.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 3.3.1 工藝路線方案一 10 鍛造 鍛造 20 時效 時效 30 粗車 粗車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 40 粗車 粗車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 50 精車 精車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 60 精車 精車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 70 車 車2X2退刀槽 80 車 車左端2處退刀槽 90 粗車 粗車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 100 精車 精車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 110 滾齒 滾齒加工 120 銑花鍵 銑花鍵 130 鉆孔 鉆2-2.5孔 140 鉗 去毛刺，清洗 150 終檢 終檢入庫 10 鍛造 鍛造 20 時效 時效 3.3.2 工藝路線方案二 10 鍛造 鍛造 20 時效 時效 30 粗車 粗車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 40 粗車 粗車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 50 精車 精車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 60 精車 精車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 70 車 車2X2退刀槽 80 車 車左端2處退刀槽 90 粗車 粗車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 100 精車 精車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 110 鉆孔 鉆2-2.5孔 120 滾齒 滾齒加工 130 銑花鍵 銑花鍵 140 鉗 去毛刺，清洗 150 終檢 終檢入庫 10 鍛造 鍛造 20 時效 時效 3.3.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案二增加了裝夾次數，增加了機床的來回調換，因為有些工序在車床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需要換上相應的刀具。而且在磨削過程有一定難度，要設計專用夾具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 10 鍛造 鍛造 20 時效 時效 30 粗車 粗車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 40 粗車 粗車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 50 精車 精車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 60 精車 精車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 70 車 車2X2退刀槽 80 車 車左端2處退刀槽 90 粗車 粗車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 100 精車 精車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 110 鉆孔 鉆2-2.5孔 120 滾齒 滾齒加工 130 銑花鍵 銑花鍵 140 鉗 去毛刺，清洗 150 終檢 終檢入庫 10 鍛造 鍛造 20 時效 時效 3.4 選擇加工設備和工藝裝備 3.4.1 機床選用 ①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗車、粗鏜和半精車、半精鏜。各工序的工步數不多，成批量生產，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的CA6140臥式車床。參考根據《機械制造設計工工藝簡明手冊》表4.2-7。 ②.工序Ⅸ是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 ①.在車床上加工的工序,一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工刀具選用YG6類硬質合金車刀，它的主要應用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產率及經濟性,可選用可轉位車刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 ②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機械加工工藝手冊》（主編 孟少農），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數。 ③.磨具的選用：磨具通常又稱為砂輪。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取決于磨具的磨料、結合劑、粒度、硬度、組織以及砂輪的形狀和尺寸。參考《簡明機械加工工藝手冊》（主編 徐圣群） 表12-47，選擇雙斜邊二號砂輪。 3.4.3 選擇量具 本零件屬于成批量生產，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “變速器齒輪軸” 零件材料為20CrMiTi，查《機械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鐵的性能比較，20CrMiTi的硬度HB為143～269，表2.2-23鐵的物理性能，密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。 表3-1 機械加工車間的生產性質 生產類別 同類零件的年產量[件] 重型 （零件重>2000kg） 中型 （零件重100~2000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產 5以下 10以下 100以下 小批生產 5~100 10~200 100~500 中批生產 100~300 200~500 500~5000 大批生產 300~1000 500~5000 5000~50000 大量生產 1000以上 5000以上 50000以上 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 3.6確定切削用量及基本工時 切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進給量，再確定切削速度?，F根據《切削用量簡明手冊》（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號，與《機械制造設計工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。 3.6.1 工序30 粗車61.226外圓、44外圓以及端面，倒角為。 3.6.1.1確定粗車切削用量 所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為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=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故 == （3-1） ②.確定進給量 根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進給量=0.5～1.0 按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知： =0.7 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1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。 根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 （3-2） 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。 根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根據CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-5） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 （3-6） 根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 為了縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉速與鉆孔相同 換車刀手動進給。 ⑦. 計算基本工時 （3-7） 由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則 == （3-8） 3.6.2 工序30 粗車左端40外圓、30外圓、26外圓、15外圓以及端面，倒角為 已知條件與工序相同，車端面及倒角，可采用工序Ⅳ相同的可轉位車刀。 采用工序Ⅰ確定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本時間如下： a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=56 3.6.3 工序40 粗車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為。 3.6.3.1確定精車的切削用量 所選刀具為YG6硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于C6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為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=。 ①.確定切削深度 由于單邊余量為，可在一次走刀內完成，故 == ②.確定進給量 根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為，，工件直徑～400之間時， 進給量=0.5～1.0 按CA6140機床進給量（表4.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知： =0.7 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1—30，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。 根據表1.21，當強度在174～207時，，，=時，徑向進給力：=950。 切削時的修正系數為=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故實際進給力為： =950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。 ③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。 ④.確定切削速度 切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。 根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當硬質合金刀加工硬度200～219的鑄件，，，切削速度=。 切削速度的修正系數為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： ==63 （3-12） ===120 （3-13） 根據CA6140車床說明書選擇 =125 這時實際切削速度為： == （3-14） ⑤.校驗機床功率 切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。 由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，=～，，，切削速度時， = 切削功率的修正系數=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 根據表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為： =1.25，=，==，= 3.6.4 工序70 精車26.4內孔、24內孔以及端面，倒角為本工序仍精車。已知條件與工序相同，車端面，可采用工序Ⅳ相同的可轉位車刀。 工序110 鉆2-2.5孔 表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途 標準號 類型 直徑范圍（mm） 用途 GB1436-85 直柄麻花鉆 2.0～20.0 在各種機床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔 GB1437-85 直柄長麻花鉆 1.0～31.5 在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔 GB1438-85 錐柄麻花鉆 3.0～100.0 在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔 GB1439-85 錐柄長麻花鉆 5.0～50.0 在各種機床上，用鉆模或不用鉆模鉆孔 選用X308025搖臂鉆床，查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，查《機》表2.4-37鉆頭的磨鈍標準及耐用度可得，耐用度為20CrMiTi，表10.2-5標準高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。 表3-6 標準高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-85） mm 直徑范圍 直柄麻花鉆 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數的推存值（根據GB6137-85） （o） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～60 表3-8 鉆頭、擴孔鉆和鉸刀的磨鈍標準及耐用度 （1）后刀面最大磨損限度mm 刀具材料 加工材料 鉆頭 直徑d0（mm） ≤20 高速鋼 鑄鐵 0.5～0.8 （2）單刃加工刀具耐用度T min 刀具類型 加工材料 刀具材料 刀具直徑d0（mm） 11～20 鉆頭（鉆孔及擴孔） 鑄鐵、銅合金及合金 高速鋼 60 鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.確定進給量 查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進給量為f=0.25～0.65,根據表4.13中可知，進給量取f=0.60。 ②.確定切削速度 查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在球墨鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，表10.4-10鉆擴鉸孔條件改變時切削速度修正系數K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17） 則 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 則實際切削速度 = = =11.8 ③.確定切削時間 查《機械加工工藝手冊》 孟少農 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機動時間計算公式： T= （3-19） 其中 l= l=5 l=2～3 則： t= =9.13 3.6.5.2 確定鉆孔的切削用量 鉆孔選用機床為Z525搖臂機床，刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆，《機械加工工藝手冊》第2卷。 根據《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進給量為0.20～0.35。 則取 確定切削速度，根據《機械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9 切削速度計算公式為 （3-20） 查得參數為，刀具耐用度T=35 則 ==1.6 所以 ==72 選取 所以實際切削速度為=2.64 確定切削時間（一個孔） = 工序130銑花鍵 機床的選擇：X52K型銑床 （1）選擇刀具：查，根據表2.1-72，因為銑削寬度，可查得立銑刀 2）查，根據表2.1-20，選擇7:24錐柄立銑刀，標準系列L=198mm，標準系列l(wèi)=63mm，粗齒數為4。 （2）選擇切削用量 1）決定銑削深度 銑削深度由工序決定，因為每次的銑削深度不大，故均可以一次性走完，則粗銑削時為3.4mm。 2）決定每齒進給量 查，根據表2.1-72，當銑削寬度=12mm時，銑刀的每齒進給量，取，所以。 3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命 查，根據表2.1-75，可選擇高速鋼立銑刀，，粗銑，后刀面的最大磨損限度為0.3～0.5mm，查，根據表2.1-76，可選用的高速鋼立銑刀，其耐用度T=90min。 4）決定切削速度 查，根據表2.1-77可查得：=1.18，=1.0，=0.9，=1.2，=1.0，=1.25（銑削余量較小時，） 銑削速度計算公式： 查，根據表2.1-77可查得： 所以 m/min r/min 查，根據表3.30，XA6132型萬能銑床的使用說明書，選擇： 這時實際切削速度為 m/min 3.6.1精銑 （1）選擇的機床、刀具的型號、尺寸均和粗銑相同 （2）選擇切削用量 1）決定銑削深度 根據，可查得精銑=0.6mm。 2）決定每齒進給量 查，根據表2.1-72，當銑削寬度時，銑刀每齒進給量，取，所以 mm/r 3）選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命 查，根據表2.1-75，可選擇高速鋼銑刀，立銑刀，，精銑，后刀面的最大磨損限度為0.2~0.25mm，查，根據表2.1-76，可查得選用的高速鋼立銑刀，其耐用度T=90min。 4）決定切削速度 查，根據表2.1-77可查得：，，，，，（銑削余量較小時，） 銑削速度計算公式： 查，根據表2.1-77，可查得： 所以 m/min r/min 查，根據表3.30，銑床的使用說明書，選擇： 這時實際切削速度為 m/min 4車床夾具設計 4.1車床夾具設計要求說明 車床夾具主要用于加工軸 外圓夾具。因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉軸線同軸。 （1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設計的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉，刀具做進給運動 定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構。 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉端面時，由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。 花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工件的外圓和內孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。 （2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉運動，夾具做進給運動。 由于后一類夾具應用很少，屬于機床改裝范疇。而生產中需自行設計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。 4.2車床夾具的設計要點 （1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求 當加工回轉表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置必須保證這一點。 當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉軸線為基準來確定定位元件的位置。 工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。 （2）夾具與機床主軸的連接 車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉軸線與臥式車床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差。 心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。 根據徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式： 1)對于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。 2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結構。 圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。 對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結構，如圖1-c所示，過渡盤在其長錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。 圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準確、剛度好。 圖1 車床夾具與機床主軸的連接 過渡盤常作為車床附件備用，設計夾具時應按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結構尺寸，可查閱有關手冊 4.3定位機構 本工件在加工孔時采用一面兩孔作為定位基準，易于做到工藝過程中的基準統一，保證工件的相對位置精度，且具有支撐面大，支撐剛性好等優(yōu)點； 本工件采用底面和一對對角工藝孔作為定位基準，工件底面為第一定位基準，限制了x、y方向轉動，z方向移動三個自由度；圓柱銷為第二定位基準限制了x、y方向移動兩個自由度；菱形銷為第三定位基準，它和圓柱銷聯合限制了z方向轉動自由度，所以此定位方案符合六點定位原理，采用對稱壓板將工件壓緊。 4.4夾緊機構 選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機構時，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點。夾緊裝置的基本要求如下： 1. 夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置； 2. 夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉動、不震動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。 3. 夾緊機構的操作應安全、方便、迅速、省力。 4. 機構應盡量簡單，制造、維修要方便。 分析零件加工要素的性質，確定夾緊動力源類型為手動夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結構與參數見夾具裝配圖和零件圖。 工件夾緊方式的確定 從夾緊動力源選擇：手動夾緊 確定主夾緊機構： 螺栓壓板 4.5零件的車床夾具的加工誤差分析 工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。 如夾具圖所示，在夾具上加工時，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述： 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 4.6確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面，應有適當的尺寸精度和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。 確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 4.7零件的車床專用夾具簡單使用說明 （1）夾具的總體結構應力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。 （2）當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時，將產生較大的離心力和振動，影響工件的加工質量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產，特別是在轉速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。 （3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。 總 結 課程設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎。 課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了很多，也非常珍惜大學給我們的這次設計的機會，它將是我們課程設計完成的更出色的關20一步。 致 謝 這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。 這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 [1] 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1980。 [2] 張進生。機械制造工藝與夾具設計指導［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1995。 [3] 李慶壽。機床夾具設計［Ｍ］。機械工業(yè)出版社，1991。 [4] 李洪。機械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，1996。 [5] 上海市金屬切削技術協會。金屬切削手冊［Ｍ］。上海科學技術出版社，2544。 [6] 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實用手冊［Ｍ］。化學工業(yè)出版社，2544。 [7] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。 [8] [周永強，高等學校課程設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2542。 [9]?劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。 [10] 王光斗，王春福。機床夾具設計手冊［Ｍ］。上?？茖W技術出版社，2542。 [11] 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院，長春汽車廠工人大學。機床夾具設計手冊［Ｍ］.上?？茖W技術出版社，1984。 [12] 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。 [13] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術測量[M]，中國計量出版社，2540：9-19。 [14] [王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上?？茖W技術出版社，2540。 [15] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業(yè)出版社，2520CrMiTi：4-17