0042-工藝夾具-CG6125主軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì),工藝,夾具,cg6125,主軸,加工,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 前 言 機(jī)械加工工藝規(guī)程必須保證零件的加工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求，同時(shí)還應(yīng)該具有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。因此，機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的工作，要求設(shè)計(jì)者必須具有豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和廣博的機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)理論知識(shí)。 題目來(lái)自于CG6125機(jī)床主軸生產(chǎn)原圖，選擇這樣的一個(gè)題目來(lái)研究，可以促使學(xué)生充分調(diào)動(dòng)大學(xué)本科四年來(lái)學(xué)的大部分知識(shí)，并將這些知識(shí)綜合運(yùn)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，培養(yǎng)自覺(jué)查手冊(cè)，設(shè)計(jì)遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的習(xí)慣。生產(chǎn)不僅要考慮質(zhì)量還要考慮經(jīng)濟(jì)性等一個(gè)工藝人員必須具備的素質(zhì)。有利于加快學(xué)生適應(yīng)生產(chǎn)崗位的步伐，有利于高等教育和企業(yè)人才需求的銜接。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐，能更好的掌握和鞏固所學(xué)的書(shū)本知識(shí)，學(xué)以致用，加強(qiáng)讀圖，熟悉圖紙，分析圖紙的能力，是從理論到實(shí)際的一個(gè)過(guò)渡，為畢業(yè)走上工作崗位適應(yīng)具體工作要求做準(zhǔn)備。 29 第一章 零件的分析 1.1根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類(lèi)型 CG6125機(jī)床主軸，年產(chǎn)量為5000件，已知該產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型與生產(chǎn)綱領(lǐng)之間的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)。 1.2審查零件圖樣的工藝性 主軸零件圖樣的視圖正確完整，尺寸公差及技術(shù)要求齊全。 CG6125機(jī)床主軸為多階梯的空心主軸，具有中心通孔，孔的一端有精密的椎孔。當(dāng)棒料需從主軸中心通孔通過(guò)作貫穿送料時(shí)。主軸內(nèi)孔具有支承和導(dǎo)向作用。由于主軸需要在負(fù)荷條件下作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故要求較高的抗疲勞能力，表面不允許有裂紋等缺陷。 主軸的主要技術(shù)要求： (1) 尺寸精度和表面粗糙度：主軸的支承軸頸和安裝齒輪的軸頸是決定機(jī)床工件精度的關(guān)鍵表面，其精度要求最高，一般不低于IT6級(jí)，精度要求較高的機(jī)床不低于IT5級(jí)，表面粗糙度為Ra0.63～1.25μm。本零件Ф60(配磨)處由于要與軸承配合，精度要求很高，為▽10,Ra0.1μm，需精磨才能達(dá)到要求。 (2) 表面形狀和相對(duì)位置精度：主軸支承軸頸的圓度直接影響加工工件的圓度，故要求較高，其誤差一般不大于尺寸公差的30%。零件圖中兩Ф60+0.005配磨軸頸和Ф50d定心軸頸的橢圓度允差都不得大于0.003mm，要求有些高。主軸錐孔對(duì)支承軸頸的跳動(dòng)公差，用標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)棒檢查時(shí)，在近主軸端處為0.005～0.001mm，零件圖上要求不大于0.003mm。其它定位表面對(duì)支承軸頸的同軸度，平行度或垂直度公差一般為0.01mm。 (3) 主軸上螺紋精度：一般要求不低于2級(jí)，圖示兩處螺紋為▽7，在車(chē)床上不難加工。 第二章 工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 2.1毛坯的選擇 主軸毛坯的選擇和制造方法主要與主軸的結(jié)構(gòu)，使用要求和生產(chǎn)類(lèi)型有關(guān)。該主軸零件的材料為20Cr，輪廓尺寸不是很大，形狀亦不復(fù)雜，又屬成批生產(chǎn)，故毛坯采用胎模鍛成型，并且局部鐓粗，這種毛坯精度較高，加工余量小。 毛坯尺寸通過(guò)確定加工余量后決定。 2.2定位基準(zhǔn)的選擇 在CG6125主軸的加工工藝過(guò)程中，一開(kāi)始就先加工兩端面和中心孔，為粗車(chē)、半精車(chē)外圓提供定位基準(zhǔn)，而加工好的外圓又為加工中心通孔和錐孔提供定位基準(zhǔn)，此后，錐孔和外圓又互為基準(zhǔn)，如此反復(fù)運(yùn)用，直至最后完工。 1.粗基準(zhǔn)的選擇 為取得兩中心孔作為精加工的定位基準(zhǔn)，所以機(jī)械加工的第一道工序是銑兩端面和鉆兩中心孔。為此可選擇前、后兩支承軸頸(或近處的外圓表面)作為粗基準(zhǔn)。這樣，當(dāng)反過(guò)來(lái)再用中心孔定位，加工支承軸頸時(shí)，可以獲得均勻的加工余量，有利于保證這兩個(gè)高精度軸頸的加工精度。 2.精基準(zhǔn)的選擇 為了避免基準(zhǔn)不重合誤差，考慮工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合和各工序定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一，以及盡可能在一次裝夾中加工較多的工件表面，所以在主軸精加工的全部工序中(右端錐孔加工除外)均采用二中心孔作為定位基準(zhǔn)。在主軸中心通孔鉆出以后，原中心孔消失，需采用錐堵，解頤重新建立定位基準(zhǔn)(二端中心孔)。錐堵結(jié)構(gòu)如圖示 使用錐堵時(shí)應(yīng)注意，當(dāng)錐堵裝入主軸之后，在使用過(guò)程中，不能隨意拆卸或更換。錐堵本身存在一定的誤差，在與主軸配裝時(shí)還有安裝誤差，所以，無(wú)論是重新安裝或是更換都會(huì)引起基準(zhǔn)的位置變動(dòng)，從而造成定位誤差。 中心孔在使用過(guò)程中的磨損會(huì)影響定位精度，故須經(jīng)常注意保護(hù)并及時(shí)修整。特別是在關(guān)鍵的精加工工序之前，為了保證和提高定位精度，均需重新修整中心孔。 2.3零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、錐孔、端面、槽、小孔及螺紋等，材料20Cr，參考有關(guān)資料，加工方法如下： （1） （配磨）外圓面：公差等級(jí)為▽10，表面粗糙度為，由于要與軸承配合，精度要求很高，需經(jīng)粗車(chē)，半精車(chē)，粗磨，精磨才能達(dá)到 （2）Ф59外圓面：夾在兩處 （配磨）之間，公差等級(jí)為▽7，表面粗糙度為，經(jīng)粗車(chē)，半精車(chē)，粗磨 （3） 外圓面：公差等級(jí)為▽7，表面粗糙度為，進(jìn)行粗車(chē)，半精車(chē)，粗磨 （4）和螺紋：公差等級(jí)為▽7，表面粗糙度為，經(jīng)粗車(chē)，半精車(chē)后車(chē)螺紋 （5）外圓面：公差等級(jí)為▽7，表面粗糙度為，進(jìn)行粗車(chē)，半精車(chē)，粗磨 （6）Ф100外圓面：公差等級(jí)為▽5，表面粗糙度為，胎模鍛局部鐓粗后，經(jīng)粗車(chē)，半精車(chē) （7）Ф68和Ф60外圓面：公差等級(jí)為▽5，表面粗糙度為，經(jīng)粗車(chē)，半精車(chē) （8）通孔：公差等級(jí)為▽7，表面粗糙度為，使用能達(dá)到此精度的深孔鉆鉆頭，一次鉆削得到 （9）端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，公差等級(jí)為▽7，表面粗糙度為，經(jīng)粗銑，精銑。Ф100處的一側(cè)端面，公差等級(jí)為▽9，表面粗糙度為，精度很高，需經(jīng)粗車(chē)，半精車(chē)，粗磨，精磨才能達(dá)到 （10）槽：公差等級(jí)為▽7，表面粗糙度為，采用直柄鍵槽銑刀，一次銑成 （11）小孔：采用復(fù)合鉆頭一次鉆出即可 2.4加工工藝過(guò)程 序號(hào) 工序名稱 設(shè)備 1 備料 2 胎模鍛,局部鐓粗 3 熱處理(正火) 4 銑端面,鉆中心孔 中心孔機(jī)床 5 粗車(chē)外圓 普通車(chē)床 6 半精車(chē)外圓各部,車(chē)溝槽,車(chē)螺紋 普通車(chē)床 7 鉆Ф29深孔 深孔鉆 8 鏜孔內(nèi)溝槽,車(chē)大端錐孔 普通車(chē)床 9 鉆Ф4D小孔 鉆床和鉆模 10 粗磨外圓及臺(tái)階面 外圓磨床 11 精磨外圓Ф60(配磨)處及臺(tái)階面一端 外圓磨床 12 磨大端錐孔 內(nèi)圓磨床 13 銑鍵槽,銑B-B處平面 萬(wàn)能銑床 14 鉗工,去毛刺 15 檢查 2.5加工階段的劃分 1.粗加工階段 該階段是在主軸毛坯鍛造和正火之后進(jìn)行的，包括銑端面、打中心孔，粗車(chē)外圓等工序，其主要任務(wù)是切除毛坯大部分余量，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)鍛件裂紋或其它缺陷。 2.半精加工階段 主軸毛坯在粗加工之后需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，然后再進(jìn)行半精加工。半精加工階段包括半精車(chē)工序，中心通孔及螺紋等次要表面的最終加工等工序。其主要任務(wù)是：為精加工作好準(zhǔn)備，對(duì)一些要求不高的表面，使之達(dá)到圖樣要求。 3.精加工階段 此階段實(shí)在最終熱處理（高頻淬火）之后進(jìn)行的，包括各支承軸頸及錐孔的最終加工工序，其主要任務(wù)是最后全面地保證工件達(dá)到圖樣要求 第三章 確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸、設(shè)計(jì)毛坯圖 3.1確定機(jī)械加工余量 通過(guò)分析主軸零件，各外圓間尺寸相差不大，只有一處Ф100的臺(tái)階，故可將主軸毛坯由胎模鍛并局部鐓粗得到。機(jī)械加工余量查表得到（《機(jī)械加工工藝系統(tǒng)學(xué)》的附表10 光軸類(lèi)和多臺(tái)階軸類(lèi)鍛件的機(jī)械加工余量及公差） 機(jī)標(biāo)JI4-59 取加工余量a及公差為7±2mm 3.2確定毛坯尺寸,設(shè)計(jì)毛坯圖 毛坯的各部分尺寸，及大致形狀如下圖所示。 3.3確定毛坯的熱處理 毛坯經(jīng)鍛造后，應(yīng)安排正火，以消除殘留的鍛造應(yīng)力，并使不均勻的金相組織通過(guò)重新結(jié)晶而得到細(xì)化成為均勻的組織，從而改善了加工性。 第四章 工序設(shè)計(jì) 4.1選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 4.1.1選擇機(jī)床 （1）工序4選兼有銑端面和鉆中心孔的中心孔機(jī)床ZBT8216-1 （2）工序5、6、8，由于主軸零件較長(zhǎng)，且外圓直徑較大，另外，鏜孔內(nèi)溝槽宜使用車(chē)床，故選C630-1型臥式普通車(chē)床。 （3）工序7鉆主軸通孔，通孔直徑較大而且很長(zhǎng)，應(yīng)選用專(zhuān)用的深孔鉆機(jī)床，根據(jù)零件尺寸及各技術(shù)要求選深孔鉆床Z2115。 （4）工序9鉆1個(gè)Ф4Dmm的小孔，選Z518型立式鉆床即可。 （5）工序10和11查表選取外圓磨床MQ1320可滿足要求 （6）工序11的內(nèi)圓磨床選M2110A （7）工序13銑鍵槽及一小部分平面，考慮大本零件屬成批生產(chǎn)，所選機(jī)床使用范圍較廣為宜，故選常用的X62型能滿足加工要求 4.1.2選擇夾具 本零件除銑槽，鉆通孔，鉆小孔，磨錐孔等工序需要專(zhuān)用夾具外，其它各工序使用通用夾具即可。鉆Ф29通孔的夾具設(shè)計(jì)，后面祥述。 4.1.3選擇刀具 （1）在車(chē)床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車(chē)刀和鏜刀。加工鋼質(zhì)零件采用YT類(lèi)硬質(zhì)合金，粗加工采用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性，可選用可轉(zhuǎn)位車(chē)刀，切槽刀宜選用高速鋼。車(chē)螺紋采用螺紋車(chē)刀。 （2）鉆中心孔選用中心鉆GB6078-85（HB22（61～63）-76）A型 （3）深孔鉆機(jī)床選用專(zhuān)門(mén)的鉆深孔的鉆頭，選外排屑深孔鉆（單刃外排屑深孔鉆-槍鉆）。外排屑深孔鉆適于加工Ф2～30mm的孔，孔的長(zhǎng)徑比大于100，加工精度IT8I～T10，表面粗糙度可達(dá)Ra3.2～0.8μm。 （4）主軸兩端面銑削用端銑刀，B-B處一小塊平面采用圓柱銑刀GB1115-85，銑鍵槽采用直柄鍵槽銑刀GB1112-81。 （5）磨削外圓，縱磨，磨具選平形砂輪，代號(hào)P，GB2485-84，D 10～1100mm，d 20～50mm，H 6～500mm。 4.1.4選擇量具 本零件屬成批生產(chǎn)，一般均采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器具的測(cè)量方法極限誤差選擇。選擇時(shí)，采用其中的一種方法即可。 （1） 選擇各外圓加工面的量具 粗加工時(shí)選用分度值0.05測(cè)量范圍0～150的游標(biāo)卡尺(GB1214-85)；半精加工時(shí)選用分度值0.02測(cè)量范圍0～150的游標(biāo)卡尺（GB1214-85）；Ф60+0.005(配磨)處選用分度值0.01mm測(cè)量范圍50～125mm的外徑百分尺。 （2） 選擇加工孔用量具 孔徑選用分度值0.01mm,測(cè)量范圍50～125mm的內(nèi)徑百分尺(GB8177-87)。 （3） 選擇軸向尺寸所用量具 加工軸向尺寸所選量具為分度值0.02mm測(cè)量范圍0～150游標(biāo)卡尺(GB1214-85)。 （4） 選擇加工槽所用量具 均可采用分度值0.02mm，測(cè)量范圍0～150mm（GB1214-85）的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量 4.2確定工序尺寸 確定工序尺寸的一般方法是，由表面加工的最后工序往前推算。最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈解算。 機(jī)械加工余量的概念 總余量 ZΣ 在由毛坯變?yōu)槌善返倪^(guò)程中，在某加工表面上切除的金屬層總厚度，亦稱毛坯的機(jī)械加工余量 工序余量 Zb 完成一個(gè)工序中某一表面所需切除的金屬層厚度 公稱余量 Zb 前工序的基本尺寸與本工序的基本尺寸之差，就是通常所說(shuō)的加工余量及查表所得的加工余量 最大工序余量 Zbmax 對(duì)被包容面是指前工序最大極限尺寸與本工序最小極限尺寸之差；對(duì)包容面是指本工序的最大極限尺寸與前工序的最小極限尺寸之差 最小工序余量 Zbmin 對(duì)被包容面是指前工序的最小極限尺寸與本工序最大極限尺寸之差；對(duì)包容面指本工序的最小極限尺寸與前工序的最大極限尺寸之差 工序余量公差 δzb 本工序最大余量與最小余量之差 單邊余量 Zb 對(duì)平面是指一個(gè)表面的余量；對(duì)回轉(zhuǎn)面是指加工前后半徑之差 雙邊余量 2Zb 對(duì)回轉(zhuǎn)面是指前后直徑之差 4.2.1確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面根據(jù)有關(guān)資料已查出本零件各圓柱面的總加工余量（毛坯余量）a為7±2mm，應(yīng)將總加工余量分為各工序加工余量，然后由后往前計(jì)算出工序尺寸，中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度確定。 粗車(chē)后得到主軸零件的大致形狀，層層車(chē)削，每一工步在上一工步的基礎(chǔ)上粗車(chē)，得到階梯軸。 加工圓柱表面的工序雙邊余量（mm） 加工表面 粗車(chē) 半精車(chē) 粗磨 精磨 4 1.6 1 0.4 10 2 1 -- 6.5 1.5 -- -- 5 2 1 -- 5 2 -- -- 5 2 -- -- 8 2 -- -- 9 2 1 -- 3 2 -- -- 6 2 -- -- 加工圓柱表面的工序尺寸公差(mm) 加工表面 粗車(chē) 半精車(chē) 粗磨 精磨 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- Ф59的圓柱表面在加工的圓柱表面時(shí)，粗磨得到后再一次粗磨得到，雙邊余量為1.4mm。 表面粗糙度：粗車(chē)后為 半精車(chē)后為 粗磨后為 精磨后為 4.2.2確定軸向工序尺寸 銑兩端面時(shí)，兩端面互為基準(zhǔn)，粗銑后尺寸為502，單邊余量為6mm；精銑后保證尺寸500mm，單邊余量為1mm。 （a） （b） （c） 如上圖所示 （a）以大端端面為基準(zhǔn)，車(chē)凸臺(tái)一端，保證尺寸35mm，工序余量3.5mm 如（b）示基準(zhǔn)面不變，保證工序尺寸25mm 如（c）所示，加工凸臺(tái)臺(tái)另一端，此端面要求精度很高，為▽9，故需粗車(chē)，半精車(chē)，粗磨，精磨。保證工序尺寸45mm。單邊余量為 粗車(chē)—2mm 半精車(chē)—1mm 粗磨—0.4mm 精磨—0.1mm 第五章 確定切削用量及基本時(shí)間(機(jī)動(dòng)時(shí)間) 切削用量一般包括切削深度,進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)，確定方法是先確定切削深度，再確定切削速度。 5.1工序4(銑端面鉆中心孔)切削用量及基本時(shí)間的確定 5.1.1切削用量 （1）銑端面 本工序?yàn)榇帚姾缶?使兩端面達(dá)到圖樣要求▽7，并保證尺寸500mm，鉆中心孔。已知加工材料為20Cr，σb =835MPa，鍛件。機(jī)床為中心孔機(jī)床ZBT8216-1可用來(lái)銑端面和鉆中心孔，所選刀具，端銑刀銑削平面，硬質(zhì)合金；鉆頭用中心鉆GB6078-85 A型，高速鋼。 v---銑削速度（m/s） d---銑刀外徑（mm） n---銑刀轉(zhuǎn)速（r/s） f---銑刀每轉(zhuǎn)工作臺(tái)移動(dòng)距離，即每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） af---銑刀每齒進(jìn)給量（mm/z） vf---進(jìn)給速度（mm/s） vf = fn = afzn z---銑刀齒數(shù) ae ---銑削寬度（mm）是指垂直于銑刀軸線方向的切削層尺寸 ap---銑削深度（mm）是指平行于銑刀軸線方向的切削層尺寸 T---耐用度（s） 查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（主編 李洪 哈爾濱工業(yè)出版社）得（后面計(jì)算中無(wú)說(shuō)明時(shí)，查表數(shù)據(jù)均選自此書(shū)） 端銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：后刀面最大磨損限度，粗加工時(shí)為1.2mm；精加工時(shí)為0.5mm。 刀具耐用度：10.8×103s 銑刀直徑d0=100mm 齒數(shù)z=6 銑削寬度ae=60mm 粗銑時(shí)根據(jù)機(jī)械加工余量定銑削深度ap=5mm 查表后得 銑削速度v=0.45m/s = 27m/min 銑削功率Pm=5.2kw (機(jī)床功率為7.5kw) 銑刀每齒進(jìn)給量fz=0.3mm/r 銑刀轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，并查《工藝手冊(cè)》取 n=82.5r/min 故實(shí)際切削速度 v=25.9m/min 精銑時(shí)銑削深度 ap=2mm 查表后得 銑削速度v=0.38m/s = 22.8m/min 銑削功率Pm=4.1kw (機(jī)床功率為7.5kw) 銑刀每齒進(jìn)給量fz=0.15mm/r 銑刀轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，并查《工藝手冊(cè)》取 n=70r/min 故實(shí)際切削速度 v=22.0m/min （2）鉆中心孔 由于本工序的中心孔是為后面粗車(chē)外圓時(shí)作為定位基準(zhǔn)而用，之后要在此基礎(chǔ)上鉆通孔，故中心孔必須對(duì)中性好，位置準(zhǔn)確，但對(duì)切削用量沒(méi)有固定嚴(yán)格的要求。 中心孔形狀為A型中心孔（GB145-85） 主要尺寸 D=4.00mm D1=8.50mm L1=3.90mm t=3.5mm 5.1.2基本時(shí)間 （1）端面銑刀銑平面 ---工作臺(tái)的進(jìn)給量（mm/min） ---被切削層的長(zhǎng)度（mm） ---刀具的切入長(zhǎng)度（mm） ---刀具的切出長(zhǎng)度（mm） 粗銑時(shí) 精銑時(shí) 則 （2）鉆中心孔 根據(jù)實(shí)際切削情況，設(shè)定鉆每個(gè)中心孔的時(shí)間為2s 所以本工序的基本時(shí)間為 T=37.3+88.2+34.2+80.4+2+2=244.1s 5.2工序5(粗車(chē)各外圓)的切削用量及基本時(shí)間 5.2.1切削用量 在普通車(chē)床上車(chē)削,粗車(chē)時(shí)刀具選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm 刀片厚度為4.5mm 選擇車(chē)刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱形前刀面。前角 后角 主偏角 副偏角 刃傾角 刀尖圓角半徑 車(chē)刀后刀面最大磨損量取為1mm 耐用度T=60min 7.2.1.1粗車(chē)得到 的切削用量 （1）切削深度 單邊余量 z=2mm 可一次走刀完成 （2）確定進(jìn)給量f 查表取 f=0.65mm/r （3）確定切削速度 切削速度v可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接由表中查出，現(xiàn)根據(jù)公式計(jì)算確定切削速度 其中： 切削速度的修正系數(shù) 故 （4）確定機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速 按車(chē)床C630-1的轉(zhuǎn)速說(shuō)明，取n=500r/min=8.3r/s 則實(shí)際切削速度 （5）檢驗(yàn)機(jī)床功率 當(dāng) 時(shí) 切削功率的修正系數(shù) 故實(shí)際切削時(shí)的功率為 當(dāng)n=500r/min時(shí) 主軸允許功率 故所選切削用量可在C630-1機(jī)床上進(jìn)行 最后決定的切削用量為 5.2.1.2粗車(chē)得到mm的切削用量 （1）切削深度 單邊余量為5mm，采用兩次走刀完成，切削深度 （2）確定進(jìn)給量 f=0.65mm/r （3）確定切削速度 （4）確定機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速 按車(chē)床C630-1的轉(zhuǎn)速說(shuō)明，與513.3r/min相近的有500r/min和560r/min現(xiàn)取500r/min 則實(shí)際切削速度 （5）檢驗(yàn)機(jī)床功率 檢驗(yàn)過(guò)程與上步相同 最后決定的切削用量為 5.2.1.3粗車(chē)得到的切削用量 （1）切削深度 在的基礎(chǔ)上，單邊余量為3.25mm，兩次走刀完成，切削深度分別為和 （2）確定進(jìn)給量 f=0.65mm/r （3）確定切削速度 （4）確定機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速 按車(chē)床C630-1的轉(zhuǎn)速說(shuō)明，取n=630 r/min = 10.5 r/s 則實(shí)際切削速度 （5） 檢驗(yàn)機(jī)床功率 實(shí)際切削時(shí)的功率與前兩步相同，即。當(dāng)n=630r/min時(shí)，主軸允許功率 故所選切削用量可在C630-1機(jī)床上進(jìn)行 最后決定的切削用量為 和 n=630 r/min = 10.5 r/s 5.2.1.4粗車(chē)其余外圓的切削用量 切削用量的計(jì)算與確定原理與上面相同，如下表示 外圓尺寸(mm) 單邊余量(mm) 走刀次數(shù) (mm) f (mm) v (m/min) n(r/min) 1.75 1 1.75 0.65 109.6 750 2.5 1 2.5 0.65 107.6 320 2.5 1 2.5 0.65 106.0 450 Ф62 4 2 2 0.65 110.1 500 Ф53 4.5 2 2.5和2 0.65 97.4 500 Ф50 1.5 1 1.5 0.65 104.9 630 Ф45 3 2 1.5 0.65 113.8 710 機(jī)床功率經(jīng)檢驗(yàn)后得,所選切削用量均可在C630-1機(jī)床上進(jìn)行 5.2.1基本時(shí)間 車(chē)外圓的基本時(shí)間公式 i為走刀次數(shù) 所以 （） （） （Ф46.5） （） （Ф102） （Ф70） （Ф62） （Ф53） （Ф50） 所以本工序的基本時(shí)間為 5.3工序6(半精車(chē)各外圓，車(chē)溝槽，車(chē)螺紋及倒角)的切削用量及基本時(shí)間 5.3.1切削用量 本工序?yàn)榘刖庸?，已知條件與粗加工工序相同 5.3.1.1外圓 半精車(chē)的切削用量 所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車(chē)刀。車(chē)刀的幾何形狀為 （1） 切削深度 （2）確定進(jìn)給量 選f=0.3mm/r 由于是半精加工，切削力較小，故不須校核機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng) 度 （3）確定切削速度 當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車(chē)刀加工鋼料 切削速度 切削速度的修正系數(shù)為 其余的修正系數(shù)為1 故 按C630-1機(jī)床的轉(zhuǎn)速 選n=630r/min = 10.5r/s 則實(shí)際切削速度為 半精加工機(jī)床功率也可不校驗(yàn) 最后決定的切削用量 加工其余的外圓各部分 均采用以上切削用量和刀具，只是切削深度不同 半精車(chē) 單邊余量為1mm 切削深度 Ф46.5的切削深度 半精車(chē)的 Ф100的單邊余量為1mm， 半精車(chē)后達(dá)到圖樣要求 同樣Ф68，Ф43和Ф60的切削深度都為 達(dá)到圖樣要求 的切削深度 5.3.1.2車(chē)溝槽，倒角 車(chē)溝槽采用高速鋼成型切槽刀，進(jìn)給時(shí)采用手動(dòng)方式。車(chē)溝槽時(shí)取v=0.17m/s n = 0.5r/s 倒角時(shí)取 v = 0.69m/s n = 2r/s 5.3.1.3車(chē)M45×1.5 M48×3兩處螺紋 M45×1.5 進(jìn)給量 f=1.5mm/r (f=螺距) 查表后 切削速度v 取0.48 m/s = 28.8 m/min 轉(zhuǎn)速 根據(jù)車(chē)床實(shí)際轉(zhuǎn)速 取n =200r/min = 3.3r/s 故實(shí)際切削速度 M48×3 進(jìn)給量f = 3mm/s (f=螺距) 查表后 v取 0.41m/s = 24.6 m/min 轉(zhuǎn)速 根據(jù)車(chē)床實(shí)際轉(zhuǎn)速 取n =150r/min = 2.5r/s 故實(shí)際切削速度 5.3.2基本時(shí)間 在車(chē)床上車(chē)螺紋的基本時(shí)間公式為 車(chē)通螺紋時(shí) 車(chē)不通螺紋時(shí) q為螺紋的線數(shù) 所以 本工序基本時(shí)間 T=112.1+7.9+6.3+24.4+4.8+3.2+3.2+9.5+35.8+8=215.2s 5.4工序7(鉆Ф29通孔)的切削用量及基本時(shí)間 5.4.1切削用量 刀具選用外排屑深孔鉆 直徑d = 29mm 使用切削液 深孔鉆機(jī)床Z2115 查表 確定進(jìn)給量 f= 0.43mm/r 切削速度 v=0.69m/s = 41.4m/min 主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床Z2115的主軸轉(zhuǎn)速 取 n = 450r/min = 7.5r/s 實(shí)際切削速度 v = 41.0m/min = 0.68 m/s 5.4.2基本時(shí)間 計(jì)算鉆孔基本時(shí)間的公式 所以本工序基本時(shí)間 5.5工序8(鏜孔內(nèi)溝槽，車(chē)錐孔)的切削用量及基本時(shí)間 5.5.1切削用量 5.5.1.1鏜孔內(nèi)溝槽 在普通車(chē)床上選用高速鋼切槽刀，手動(dòng)進(jìn)給。主軸轉(zhuǎn)速n = 40r/min = 0.67r/s 切削速度 v = 0.14m/s 5.5.1.1車(chē)錐孔 普通車(chē)床上，使用鏜刀，傾斜一定的角度，手動(dòng)進(jìn)給，主軸轉(zhuǎn)速取n = 0.67r/s 5.5.2基本時(shí)間 由于本工序均采用手動(dòng)進(jìn)給，估計(jì)總共的切削時(shí)間 T = 60 s 5.6工序9(鉆Ф4D小孔)的切削用量及基本時(shí)間 5.6.1切削用量 刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭 直徑 d = 4mm 鉆一個(gè)通孔 使用切削液 （1）確定進(jìn)給量f 由于孔徑和深度都很小，采用手動(dòng)進(jìn)給 （2）選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》第二部分表得 鉆頭后刀面最大磨損限度取為0.8mm，耐用度T=15min （3）確定切削速度 據(jù)表暫定進(jìn)給量f = 0.16mm/r 查得 v = 17 m/min n = 1082r/min 根據(jù)Z2115深孔鉆機(jī)床說(shuō)明書(shū)選擇主軸實(shí)際的轉(zhuǎn)速即可 5.6.2基本時(shí)間 鉆一個(gè)Ф4深15.5mm的通孔,基本時(shí)間約為5s 5.7工序10(粗磨各外圓及凸臺(tái)一側(cè))的切削用量及基本時(shí)間 5.7.1切削用量 查表得各磨削要素 選擇砂輪寬度 B = 32mm 砂輪直徑 d = 500mm 取 砂輪速度 v = 34 m/s 砂輪轉(zhuǎn)速 工件速度 一般情況下外圓磨時(shí) 取 =0.42 m/s 故 工件轉(zhuǎn)速 =2.2 r/s 軸向進(jìn)給量 徑向進(jìn)給量 雙行程 凸臺(tái)一側(cè)環(huán)平面，用砂輪圓周粗磨，磨削用量不變 5.7.2基本時(shí)間 計(jì)算磨削時(shí)基本時(shí)間的公式為 砂輪按工作臺(tái)一次往復(fù)進(jìn)給時(shí) 通磨時(shí) L= 一面有端面和圓角時(shí) 兩面都有端面和圓角時(shí) L為砂輪行程長(zhǎng)度（mm） 為加工面長(zhǎng)度（mm） 取k = 1.1 那么 兩處 一處為通磨 一處一端有端面 磨削平面時(shí) 本工序的基本時(shí)間為 T = 92.4+44.7+1.7+24.3+13.5 = 176.6 s 5.8工序11(精磨外圓及凸臺(tái)一側(cè))的切削用量及基本時(shí)間 精磨時(shí)砂輪轉(zhuǎn)速和工件轉(zhuǎn)速與前工序相同 即砂輪速度v = 34m/s 轉(zhuǎn)速 = 21.6 r/s 工件轉(zhuǎn)速 軸向進(jìn)給量 徑向進(jìn)給量 雙行程 本工序的基本時(shí)間 T = 443.8+64.6s = 508.4 s 5.9工序12(磨錐孔)的切削用量及基本時(shí)間 采用內(nèi)圓磨削，砂輪橫向進(jìn)給。 砂輪主要尺寸取 D = 20 d = 6 H = 35 加工余量0.2mm 精度要求等級(jí)▽8 要求比較高 要采取精磨。 查表后工件速度 工件轉(zhuǎn)速 軸向進(jìn)給量 徑向進(jìn)給量 雙行程 基本時(shí)間為 5.10工序13(銑鍵槽及B-B處一小塊平面)的切削用量及基本時(shí)間 銑鍵槽選直柄鍵槽銑刀，銑刀后刀面最大磨損限度0.018mm，耐用度T為60min。本工序要求保證的表面粗糙度為 查表確定銑刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 鍵槽規(guī)格分別為 6×55×3.2 6×35×3.2 6×12×3.8 銑削寬度都為6mm 銑削深度 為3.2mm和3.8mm 銑刀外徑 d = 6mm 查表后取 銑削速度 v = 0.18m/s 則 銑刀轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 時(shí)間 B-B處的一小塊平面使用圓柱端面銑刀，一次切除。估計(jì)時(shí)間為2s 本工序基本時(shí)間為 T = 11.1+2 = 13.1s 第六章 夾具設(shè)計(jì) 6.1機(jī)床夾具概述 機(jī)械制造業(yè)中廣泛采用能迅速把工件固定在準(zhǔn)確位置或同時(shí)能確定加工工具位置的一種輔助裝置，這種裝置統(tǒng)稱為夾具。在金屬切削機(jī)床上采用的夾具稱為機(jī)床夾具。夾具在機(jī)械加工中起著重要作用，他直接影響機(jī)械加工的質(zhì)量、工人勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。因此夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械加工工藝準(zhǔn)備和施工中的一向重要工作。 6.1.1工件的裝夾方法 在機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，必須把工件放在準(zhǔn)確的加工位置上，并把工件固定，以確保工件在加工過(guò)程中不發(fā)生位置變化，才能保證加工出的表面達(dá)到規(guī)定的加工要求，這個(gè)過(guò)程就叫裝夾。 工件在機(jī)床上的裝夾方法主要有兩種： 1.用找正法裝夾工件 把工件直接放在機(jī)床工作臺(tái)上或放在四爪卡盤(pán)、機(jī)用虎鉗等機(jī)床附件中，根據(jù)工件的一個(gè)或幾個(gè)表面用劃針或指示表找正工件準(zhǔn)確位置后在進(jìn)行夾緊。 2.用夾具裝夾工件 工件裝在夾具上，不在進(jìn)行找正，邊能直接得到準(zhǔn)確加工位置實(shí)現(xiàn)夾緊。 6.1.2夾具的作用 夾具是機(jī)械加工中不可缺少的一種工藝裝備，應(yīng)用十分廣泛。主要作用如下： 1.保證穩(wěn)定可靠地達(dá)到各項(xiàng)加工精度要求； 2.縮短加工工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 3.降低生產(chǎn)成本； 4.減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度； 5.可由較低技術(shù)等級(jí)的工人進(jìn)行加工； 6.能擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍； 6.1.3夾具的分類(lèi) 按工藝過(guò)程不同，夾具可分為機(jī)床夾具、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、焊接夾具等。按機(jī)床種類(lèi)的不同，機(jī)床夾具又可分為車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具等。按采用的夾緊動(dòng)力源的不同有可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具等。 6.1.4夾具的組成 雖然機(jī)床夾具的種類(lèi)繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類(lèi)夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個(gè)組成部分，這些組成部分既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。 1．定位支承元件 定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。 2．夾緊裝置 夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過(guò)程中工件的正確位置不變。。 3．連接定向元件 這種元件用于將夾具與機(jī)床連接并確定夾具對(duì)機(jī)床主軸、工作臺(tái)或?qū)к壍南嗷ノ恢谩? 4．對(duì)刀元件或?qū)蛟? 這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對(duì)刀元件。用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件稱為導(dǎo)向元件。 5．其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機(jī)構(gòu)、電動(dòng)扳手和平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件。 6．夾具體 夾具體是夾具的基體骨架，用來(lái)配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。 上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。 6.2鉆主軸Ф29的夾具設(shè)計(jì) 6.2.1夾具方案分析 （1）定位基準(zhǔn) 本工序選用外圓柱面為定位基準(zhǔn)，深孔鉆床為臥式，結(jié)合主軸形狀分析采用V型塊為定位原件，以Ф60外圓柱面為基準(zhǔn)。 下圖為常用V形塊的結(jié)構(gòu)形式。圖a用于較短的精基準(zhǔn)定位；圖b用于較長(zhǎng)的粗基準(zhǔn)定位；圖c用于較長(zhǎng)的精基準(zhǔn)定位；當(dāng)工件直徑較大且長(zhǎng)度也大時(shí)，V形塊一般采用鑄鐵底座、鑲淬火鋼板結(jié)構(gòu)，如圖d所示。 除長(zhǎng)短大小之分，V形塊還有固定式、活動(dòng)式和調(diào)整式之分。固定式V形塊通過(guò)螺釘和銷(xiāo)釘直接安裝在夾具體上，安裝時(shí)，一般先將V形塊在夾具體上的位置調(diào)整好，用螺釘擰緊，再配鉆、鉸銷(xiāo)釘孔，然后安裝銷(xiāo)釘。 一般V形塊兩斜面間夾角有、、三種，在定位設(shè)計(jì)中多采用夾角為的V形塊。非標(biāo)準(zhǔn)V形塊設(shè)計(jì)時(shí)，其主要結(jié)構(gòu)尺寸可按下圖進(jìn)行計(jì)算。 V形塊的主要結(jié)構(gòu)標(biāo)注尺寸有： D––––V形塊檢驗(yàn)心軸直徑，即定位工件的標(biāo)準(zhǔn)直徑，（mm）； H––––V形塊的高度，（mm）； α––––V形塊兩斜面夾角； T––––V形塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度，（mm）。 在對(duì)V形塊進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，D為工件標(biāo)準(zhǔn)定位尺寸，N和H可以參照標(biāo)準(zhǔn)確定，也可由下式計(jì)算確定： (mm) 式中一般?。?a=(0.14～0.16)D （mm） 用于大直徑定位時(shí)：H≤0.5D 用于小直徑定位時(shí)：H≤1.2D 則T值的計(jì)算如下： 由圖中幾何關(guān)系T=H+OE=H+（OB－BE）可得： (mm) 當(dāng)時(shí)： T=H+D-0.867N 當(dāng)時(shí)： T=H+0.707D-0.5N 當(dāng)時(shí)：T=H+0.578D-0.289N V形塊定位的優(yōu)點(diǎn)是：定位對(duì)中性好。即工件定位基準(zhǔn)軸線總在V形塊對(duì)稱面上，不受工件定位面尺寸變化的影響；適應(yīng)面廣，不但可用于粗基準(zhǔn)定位，也可以用于精基準(zhǔn)定位，不但可用于圓柱面定位，也可用于局部圓弧面定位；工件安裝方便。 （2）夾緊方案 分析后決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是利用螺旋直接夾緊工件或其他原件或機(jī)構(gòu)組合夾緊工件的一種加緊機(jī)構(gòu)。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺桿，實(shí)際上相當(dāng)于把斜楔繞在螺桿的圓柱上，因此，其作用原理與斜楔是相同的。不過(guò)這里是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，相當(dāng)于使繞在圓柱上的斜楔高度發(fā)生改變來(lái)夾緊工件的。 為了避免壓壞工件表面和擰動(dòng)螺桿時(shí)可能帶動(dòng)工件偏移而破壞原有的定位，在螺桿頭部裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的壓塊。夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 光面壓塊用于壓緊加工過(guò)的工件表面，斷面帶有花紋的壓塊則用于壓緊未加工過(guò)的毛坯表面，本工序應(yīng)用光面壓塊。 6.2.2定位誤差的分析計(jì)算 定位誤差是采用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，由于定位不準(zhǔn)而造成工序尺寸或位置要求可能變動(dòng)的最大范圍。定位誤差由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差組成，即 基準(zhǔn)位置誤差（）是由于定位副（工件的定位基準(zhǔn)和定位元件工作表面）的制造誤差或定位方式，引起同批零件中的定位基準(zhǔn)在夾具中的位置的最大變動(dòng)量。 定位方式確定后，基準(zhǔn)位置誤差就確定了。本工序在V形塊中以外圓柱面定位其基準(zhǔn)位置誤差為 ---軸的直徑公差 ---V形塊兩斜面夾角 在標(biāo)準(zhǔn)V形塊中。夾角規(guī)定有、、三種。從減小基準(zhǔn)位置誤差考慮角應(yīng)選用最大的，但此時(shí)工件外圓與V形塊接觸的兩條母線相距較近，使定位穩(wěn)定性變差，為兼顧定位穩(wěn)定性及使基準(zhǔn)位置誤差較小，一般常選的V形塊。 具體到本工序中 是否有基準(zhǔn)不重合誤差，取決于工件的定位基準(zhǔn)是否為工件加工尺寸的工序基準(zhǔn)。本工序是V形塊定位，定位基準(zhǔn)是外圓柱中心線。鉆通孔時(shí)的工序基準(zhǔn)同樣也是外圓柱中心線，所以不存在基準(zhǔn)不重合誤差。 故 6.2.3夾緊力的計(jì)算 實(shí)際所需夾緊力的計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，一般只能作粗略的計(jì)算。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，可只考慮切削力（矩）對(duì)夾緊的影響。并假設(shè)工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過(guò)程穩(wěn)定不變。 6.2.3.1鉆削切削力的計(jì)算 （1）切削扭矩M D---鉆頭直徑（mm） s---每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm） ---修正系數(shù) （2）切削力P 6.2.3.2所需夾緊力的計(jì)算 （1）防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)的力 μ---摩擦系數(shù) （取0.16） k---安全系數(shù) （取2.33） α---V形塊兩斜面間夾角 R---定位基準(zhǔn)的外圓半徑 （2）防止工件移動(dòng)的力