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CA6140车床输出轴






设计任务书 课程设计说明书正文 序言. 一、零件的分析 二、工艺规程设计 (一)确定毛坯的制造形式 (二)基准的选择 (三)制定工艺路线 (四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (五)确定切削用量及基本工时 三、专用夹具设计 (一)设计主旨 (二)夹具设计 四、课程设计心得体会 参考文献

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设计任务书

设计题目: “CA6140 车床输出轴”零件的机械加工工艺规程

设计内容:1.产品零件图 2.产品毛坯图 3.机械加工工艺过程卡片 4.机械加工工序卡片 5.课程设计说明书

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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。由于能力所限,设计尚有许多不足之处, 恳请彭老师给予指教。

一、零 件 图 分 析
(一)零件的作用 题目所给定的零件为 CA6140 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。 (二)零件的材料及其力学性能 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. (三)零件的结构工艺分析

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从零件图上看,该零件是典型的轴类零件,结构比较简单,其主要加工的面 有 φ 55、φ 60、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, φ 55 外圆柱面、 大端端面为 Ra1.6um, φ 60、φ 75 外圆柱面为 Ra0.8um,其余为 Ra6.3um,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 25 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。

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二、工艺规程设计
(一)、确定毛胚的制造形式 毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一,也是一个比 较重要的阶段,毛坯的形状和特征(硬度,精度,金相组织等)对机械加工的难 易, 工序数量的多少有直接影响, 因此, 合理选择毛坯在生产占相当重要的位置, 同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。 一)毛坯的选择 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。 二)毛坯图的设计 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>,

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(二)、基准的选择
(1)定位基准的选择 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。 (2)加工方法的确定 在市场经济的前提下,一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目 的,同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下,译稿工 件的加工效率和经济性,而在具体的选择上,一般根据机械加工资料和工人的经 验来确定。由于方法的多种多样,工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加

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工条件来确定最佳的加工方案。 同样在该零件的加工方法的选择中, 我们考虑了工件的具体情况和我们学校的具 体加工条件,一般我们按加工顺序来阐述加工方案: 加工表面 φ 176 外圆柱面 φ 55 外圆柱表面 φ 60 外圆柱面 φ 65 外圆柱面 φ 75 外圆柱面 φ 50 内圆柱面 φ 80 孔 φ 104 孔 φ 20 通孔 左端面 右端面 键槽 倒角 表面粗糙度 Ra6.3 Ra1.6 Ra0.8 Ra1.6 Ra0.8 Ra6.3 Ra3.2 Ra6.3 Ra3.2 Ra6.3 Ra1.6 Ra3.2 Ra6.3 IT9 公差/精度等级 自由公差 IT6 IT6 IT6 IT6 自由公差 IT7 自由公差 IT7 加工方法 粗车-半精车 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精车 粗铣 钻孔-车孔-铰孔 钻孔-车孔 钻孔-铰孔 粗车 粗车-精车 粗铣-精铣

(三)、制定工艺路线
(1)工序的安排 1、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

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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。 2、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。 3、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。 4、先面后孔 对该零件应该先加工平面,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 CA6140 车床输出轴来讲先加工 φ 75 外圆柱面, 做为 定位基准再来加工其余各孔。 (2)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,并且利用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。 (3)、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。

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(4)、拟定加工工艺路线 根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则,可以初步确定加 工工艺路线,具体方案如下: 方案一 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 方案二 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 备料 热处理 普车 普车 普车 热处理 数控车 数控车 数控车 数控车 数控车 铣 铣 去毛刺 检验 锻造毛坯 退火(消除内应力) 粗车各圆柱面留半精车、精车余量以及左端面 粗、精车右端面 钻中心孔 粗车 φ 176 外圆柱面 倒角 调质 半精车左端各圆柱面到要求 精车左端台阶到要求并倒角 钻 φ 30 的底孔,车 φ 104,车 φ 80 孔留镗孔余量 铰 φ 80 孔到要求,倒角 倒角 铣 φ 50、钻、扩、铰 φ 20 到要求 铣键槽 备料 热处理 普车 普车 普车 热处理 数控车 数控车 数控车 数控车 数控铣 数控铣 去毛刺 检验 锻造毛坯 退火(消除内应力) 粗、精车右端面 钻中心孔 粗 φ 176 外圆柱面 倒角 粗车各外圆柱面留半精车、精车余量,左端面 调质 半精车、精车各外圆柱面到要求 倒角 钻 φ 30 的底孔,车 φ 104,车 φ 80 孔留镗孔余量 镗 φ 80 孔到要求,倒角 倒角 铣 φ 50、钻、扩、铰 φ 20 到要求 铣键槽

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方案三 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 备料 热处理 数控铣 普车 普车 普车 普车 普车 普车 数控铣 倒角 去毛刺 检验 综上所述:三个工艺方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序,从零件 本身来考虑,由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形,如采用工序分散,在加 工时零件的位置精度无法保证, 为了同时保证零件图示的圆跳动要求, 所以采用方 案二。 (5)、加工路线的确定 确定刀具走刀路线主要是提高生产效率, 正确的加工工艺程序, 在确定走刀路 线时主要考虑以下几个方面: 1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度 2、应使走刀路线最短,减少刀具空行程时间,提高加工效率 3、应使数值计算简单,程序段数量少,以减少编程工作量。 (6)、加工设备的选择 ①、工序三采用 CA6140 普通车床,车床的参数如下: 型号 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、9 采用数控车床 CK7150A,车床参数如下: 锻造毛坯 退火(消除内应力) 铣端面 钻中心孔 车大端外圆 车 φ 55 φ 60 φ 65 φ 75 车内孔 铣 φ 50、钻、扩、铰 φ 20 到要求 铣键槽

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8 工位电动转塔刀架,可实现自动换刀,数控装置: FANUCOI,最大回转直径 590mm, 最大加工直径 500 mm, 最大加工长度 1000 mm, 主轴转速范围 30-2000r/min, 主轴电机功率 7.5KW,主要精度 X 定位精度≤0.016 mm,Z 定位精度≤0.025 mm,X 重复定位精度≤0.007 mm,Z 重复定位精度≤0.01 mm 工序 11、12 采用 X51,铣床的参数如下: 型号 X51,主轴孔锥度 7:24,主轴孔径 25mm。主轴转速 65~1800r/min。工作台 面积 ( 长?宽)1000?250。工作台最大行程 : 纵向 ( 手动 / 机动 )620mm, 横向手动 190mm 、机动 170mm ,升降手动 370mm 、机动 350mm 。工作台进给量 : 纵向 35 ~ 980mm/min、横向 25~765mm/min、升降 12~380mm/min。工作台快速移动速度:纵 向 2900mm/min、横向 2300mm/min、升降 1150mm/min。工作台 T 型槽数:槽数 3、宽 度 14、槽距 50。主电机功率 7.5KW。 (7)、刀具的选择 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数控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 CA6140 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 数 刀片型号 T0101 刀具号 刀具型号 可转位车刀 PVJCR2525-16Q 90° 刀具名称 刀具参

粗车外圆柱面 r=1 VCUM160408R-A4

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半精,精车外圆柱面 r=1 钻 Φ 30 的孔 钻 φ 18 扩 φ 19.8 铰 φ 20 车 内 孔 刀 93°r=1 WNUM080304EL-A2 T0303 T0404 T0505 T0606

T0202

可转位车刀 PCRC2020-16Q 钻头 钻头 扩孔钻 铰刀 T0707 Φ 30 φ 18 φ 19.8 φ 20

75°

内 孔 车 PSUBR3215-16Q

BUM080404R-04 T0808 镗刀

镗 Φ 50 的 盲 孔 16?25 粗铣键槽 精铣键槽 T0909 T1010

200.B?H =

铣刀 铣刀

Φ 15.4 Φ 16

(四)、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
1、加工余量,工序尺寸,及其公差的确定 根据各资料及制定的零件加工工艺路线,采用计算与查表相结合的方法确定各 工序加工余量,中间工序公差按经济精度选定,上下偏差按入体原则标注,确定各 加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下: 1) 外圆柱面 φ 176 工序名称 粗车 毛坯 2) 外圆柱面 φ 55 工序名称 精车 半精车 粗车 毛坯 3) 外圆柱面 φ 60 工序名称 精车 半精车 粗车 毛坯 工序余量 1.0 1.1 10 12.1 工序公差 IT6 IT10 IT12 工序尺寸公差 φ 60 φ 61 φ 62.9 φ 70 表面粗糙度 1.6 3.2 6.3 工序余量 1.0 1.1 15 17.1 工序公差 IT6 IT10 IT12 工序尺寸公差 φ 55 φ 56 φ 57.9 φ 70 表面粗糙度 1.6 3.2 6.3 工序余量 5 工序公差 IT12 工序尺寸公差 φ 176 φ 187 表面粗糙度 6.3

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4) 外圆柱面 φ 65 工序名称 精车 半精车 粗车 毛坯 工序余量 1.0 1.1 5 7.5 工序公差 IT6 IT10 IT12 工序尺寸公差 φ 65 φ 66 φ 67.9 φ 70 表面粗糙度 1.6 3.2 6.3

5) 外圆柱面 φ 75 工序名称 精车 半精车 粗车 毛坯 工序余量 1.0 1.1 5 7.5 工序公差 IT6 IT10 IT12 工序尺寸公差 φ 75 φ 76 φ 77.9 φ 80 表面粗糙度 1.6 3.2 6.3

6) 内圆柱面 φ 80 工序名称 镗车 车孔 钻孔 工序余量 3 47 30 工序公差 IT7 IT12 IT12 工序尺寸公差 φ 80 φ 77 φ 30 表面粗糙度 1.6 6.3 6.3

7) 加工通孔 φ 20 工序名称 铰 扩 钻 8) 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 工序余量 10 9.9 9 工序公差 IT7 IT9 IT12 工序尺寸公差 φ 20 φ 19.8 φ 18 表面粗糙度 1.6 3.2 6.3

2、确定切削用量及功率的校核 Ⅰ 加工外圆柱面 φ 176

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

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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 由于机

Pc=Kc?ap?Vc?0.71/60000=2305?2.5?70.34?0.66/60?1000=4.4Kw

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

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》 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=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

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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=0.45
ap=0.9mm n=1000Vc/ 再 查 外 圆 切 削 数 据 表 知 : Vc=1.667 ~ 2.17m/s 取 Vc=1.8m/s 则 d=546.8r/min 圆 整 得 n=550 r/min 则 功 Vc=n 率

d/1000=510?3.14?62.9/1000

=100.7

m/min

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

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= 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 Pc=Kc?ap?Vc?f /60000=2305?0.55?120.87?0.15/60000=0.38Kw 校核功率 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 Pc=Kc?ap?Vc?f/60000=2305?2.5?70.34?0.71/60000=4.8Kw 功率

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 功 Vc=n 率 由于机床说明

d/1000=510?3.14?67.9/1000=108.7m/min

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

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:查《机械加工工艺设计手册》表 9-16 知: f=0.13~0.18mm/r 取
f=0.18mm/r 再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 度 : ap=0.55mm 校 核 功 Vc=n 率 由

d/1000=580?3.14?66.1/1000=120.38m/min

Pc=Kc?ap?Vc?f /60000=2305?0.55?0.18?120.38/60000?1000=0.46Kw

15

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/, 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=2.5m 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 Vc=1.8m/s 则 n=1000Vc/ d=1000?108/3.14?77.9=441.5r/min, 圆 整 得 n=450 r/min , 取 ap=0.9mm Vc=n d/1000=450?3.14?77.9/1000=110m/min, 校 核 功 率 由于机床说明书

Pc=Kc?ap?Vc?f/60000=2305?0.9?110?0.45/60000=1.7Kw

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:查《机械加工工艺设计手册》表 9-16 知: f=0.13~0.18mm/r 取
f=0.15mm/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?120/76.1?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 Ⅵ 加工内圆柱面 φ 80

钻孔:查《简明加工工艺手册》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 ; 故 n=1000Vc/ d=1000?0.85?60/3.14?74=219.5r/min 由 CA6140 说明书取 n=200r/min 故实际

16

切削 速度 Vc=n d/1000=200?3.14?74/1000=46.5m/min

取 ap=3mm, 校核 功率 根据机床说明书

Pc=Kc?ap?Vc?f /60000=2305?3?46.5?0.35/60000=1.9Kw

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







f=0.3mm/r ap=1.5mm n=549r/min Vc=n 功 率 根据机床说明书查

d/1000=?3.14?80/1000=138m/min

Pc=Kc?ap?Vc?0.001/60=2305?1.5?138/60?1000=7.9Kw

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: 查《金属机械加工工艺人员手册》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 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 , 取 Vc =0.60 m/s ; 故 n=1000Vc/ d=1000?0.6?60/3.14?20=573.25 r/min 圆整得: n=580 r/min 故实际切削速 度 Vc=n d/1000=580?3.14?20/1000=36.4 m/min ap=0.1mm 校 核 功 率 : 由于机床说明

Pc=Kc?ap?Vc?f /60000=2305?0.1?36.4?0.3/60000=0.04Kw

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

17

取 n=200r/min 故实际切削速度 Vc=n d/1000=110.5m/min 率:

取 ap=2mm

校核功 由于机床

Pm=Kc?ap?f?Vc/60000=2305?2?0.66?110.5/60000=5.6Kw

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=110.5m/min,n=200r/min,f=0.66mm/r.

精车:查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》得:
f=0.41mm/r ap=0.5mm 率 Vc=120m/min n=1000Vc/π d=217.1r/min 功 由于 Pm=Kc?ap?f?Vc/60000=2305?0.5?0.41?120/60000=0.94Kw

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







fz=0.12mm/r

ap=5mm 功

Vc=90m/min 率

n=1000Vc/π d=955.4r/min Vf=n?fz=114.6mm/r 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 由于机床说明书 Pm=Kc?ap?f?Vc/60000=2305?2?0.10?150/60000=1.15Kw

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.

(五)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 ? 55m m为例确定 其切削用量及基本时间。

切削用量 。
本工序为粗车。已知加工材料为 45 钢,锻件,有外皮;机床为 CA6140 型卧式车床,工件装夹在三爪自定心卡盘中。 确定 ? 55m m外圆的切削用量。 所选刀具为 YT15 硬质合金可转位车刀,根据表 5-112 ,由于 CA6140 机床的中心高为 200mm,故选用刀杆尺寸 B?H=16mm?25mm,刀

18

片厚度为 4.5mm。根据表 5-133,选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀 面,前角 ? 0 ? 12? ,后角 ? 0 ? 6? 、主偏角 ? ? ? 90? 、,副偏角 ? ? ? 10? 、 刃倾角 ?s ? 0? 、刀尖圆弧半径 ? ? ? 0.8mm 。 (1)确定背吃刀量 a p 2.25mm。 (2)确定进给量 f 根据表 5-114,在粗车钢件、刀杆尺寸为 由于粗车双边余量为 2.5mm,则 a p =

16 mm ? 25 mm 、 a p ? 3mm 、 工 件 直 径 为 60 ~ 100 mm 时 ,

f ? 0.5 ~ 0.9m m/ r 。按 CA6140 机床的进给量选择 f ? 0.65mm/ r 。确定

的进给量尚需满足机床进给强度的要求,故需进行校验。 根据表 5-55, CA6140 机床进给机构允许的进给力 F max? 3530N 。 根 据 表 5-123 , 当 钢 材 ? b ? 5 7 0 ~670 M P a、 a P ? 2.0mm 、
f ? 0.75mm/ r ,? r ? 45? ,v ? 65m / min (预计)时,进给力 F f ? 760N 。

Ff 的修正系数为 k ? 0 Ff ? 1.0 , k ?s Ff ? 1.0 , k k? Ff ? 1.17 ,故实际进给 力为 Ff ? 760?1.17N ? 889.2N , 由于 Ff ? Fmax , 所选的 f ? 0.65mm/ r 可 用。 (3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 5-119,车刀后刀

面最大磨损量取为 1mm,可转位车刀耐用度 T ? 60 min 。 (4) 确定切削速度 v 根据表 5-120, 当用 YT15 硬质合金车刀 加工钢材时, a P ? 2.0mm, f ? 0.75mm/ r 时,切削速度 v ? 97 m / min 。 切 削 速 度 的 修 正 系 数 为 ? sv ? 0.8 , ? tv ? 0.65 , ? ?Tv ? 0.81 ,

? Tv ? 1.0



? Mv ? ? ?v ? 1.0



2-9









v ? 97 ? 0.8 ? 0.65 ? 0.81m / min ? 40.9m / m i n 1000 v 1000 ? 40.9 n? ? r / min ? 203 .4r / min ?d ? ? 64 按 CA6140 机床的转速选择 n ? 185 r / min ? 3.08r / s ,则实际切削

速度 v ? 37.2m / min 。 最后确定切削用量为:

a p ? 1.25mm, f ? 0.65mm/ r , n ? 185 r / min , v ? 37.2m / min 。

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:

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Tj ?

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

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 ?

83.4 ? 2 s ? 43s 0.65 ? 3.08

其余工步切削用量及基本工时计算从略

三、专用夹具设计
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;

(一) 、设计主旨
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。

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零件的工艺分析及生产类型的确定
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。

零件的工艺分析
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、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。

选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图
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。

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

21

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,
R ? 3。 内圆角半径按 5-13 确定。 结果为: 外圆角半径: 内圆角半径: r ? 2;

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
图 1 毛坯图

选择加工方法,制定加工艺路线
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。具体而言,即选 ? 48 孔及一端面作为精基准。

22

由于本零件全部表面都需要加工,而孔作为精基准,应先进行加工,因 此应选外圆及一端面为粗基准。

零件表面加工方法的选择
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。 基面先行原则: 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。 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。 先面后孔:

23

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。 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。 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。

制定艺路线
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。 工序 1 工序 2 工序 3 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。 工序 4 半精车圆柱面 φ 55、φ 60、φ 65 和 φ 75 和及台阶面。

工序 5

精车圆柱面 φ 55、φ 60、φ 65 和 φ 75 和及台阶面。

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工序 6

倒角。 工序 7 工序 8 粗镗内孔 φ 50、φ 80、φ 104。 精镗内孔 φ 50、φ 80、φ 104。

工序 9 工序 10 工序 11

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

工序 15

终检

(二) 、工序设计
选择加工设备与工艺装备
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。 (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。 (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。 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。 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

25

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 φ 30; 直径为 φ 18; 扩孔钻: 直径为 φ 19.8; 铰刀: 直径为 φ 20。 镗刀,刀杆长度为 200.B?H=16?25。 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 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) 。

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 工序间 工序名称 余量/mm 精车 粗车 毛坯 2 3 经济精度/mm IT10 IT12 ±2 表面粗糙度 Ra/μ m 6.3 12.5 尺寸/mm 176 179 181 尺寸公差/mm 工 序 工序基本 标注工序

?176 ?0.14
?179?0.4
?181? 2

26

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

55 56 57.5 60

? 55?0.019 ? 56?0.120
? 57.5 ?0.3
? 60 ? 2

3.2
6.3

2.5

±2

表 5φ 60 轴段加工余量计算 Tab5 工序间 工序名称 余量/mm 精车 半精车 粗车 毛坯 1.0 1.5 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/μ m 尺寸/mm 尺寸公差/mm 工 序 工序基本 标注工序

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

60 61 62.5 65

? 600 ?0.019

? 610 ?0.120

2.5

? 62.50 ?0.30
? 65 ? 2

表 5φ 65 轴段加工余量计算 Tab5 工序间 工序名称 余量/mm 精车 半精车 粗车 毛坯 1.0 1.5 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/μ m 尺寸/mm 尺寸公差/mm 工 序 工序基本 标注工序

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

65 66 67.5 70

? 650 ?0.019 ? 660 ?0.120

2.5

? 67.50 ?0.30
? 70 ? 2

27

表 5φ 75 轴段加工余量计算 Tab5 工序间 工序名称 余量/mm 精车 半精车 粗车 毛坯 1.0 1.5 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/μ m 尺寸/mm 尺寸公差/mm 工 序 工序基本 标注工序

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

75 76 77.5 80

? 750 ?0.019 ? 760 ?0.120

2.5

? 77.50 ?0.30
? 80 ? 2

表 5φ 104 内孔加工余量计算 Tab5 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 表面粗糙度 Ra/μ m 尺寸/mm 尺寸公差/mm
?0.035 ?1040 ?0.140 ?103.20





工序基本

标注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

104 103.2 99

? 99 ? 2

表 5φ 80 内孔加工余量计算 Tab5 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 表面粗糙度 Ra/μ m 尺寸/mm 尺寸公差/mm
?0.030 ?800 ?0.12 ? 78.50





工序基本

标注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

80 78.5 76

? 76 ? 2

表 5φ 50 内孔加工余量计算 Tab5 工序间 工序名称 余量/mm 精镗 1.5 经济精度/mm 表面粗糙度 Ra/μ m 尺寸/mm 尺寸公差/mm
?0.025 ? 500





工序基本

标注工序

IT7

3.2

50

28

粗镗 毛坯

2.5

IT10 ±2

6.3 0

48.5 46

?0.1 ? 48.50

? 46 ? 2

三.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:

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3

2 ? ? 8 夹具装配图

29

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。

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(°)
` ` ? cot ?2 ——螺旋副的当量摩擦角(°) ,?2

tan? 2 cos ?

? 0 ——除螺旋机构以外的效率,其值为 0.85~0.958。

30

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。

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。 四、设计心得 本次的《机械制造工艺》课程设计让我又重新温习了书本上的内容, 我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本,不管什么时候从 书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的东西永远是基础的,而 基础正是向更深的领域迈进,没有这个基础我们永远都不会享受到成功 的喜悦。这次的设计我基本上是满意的,我相信经过这次的课程设计后 会有更多的同学愿意自主的完成自己的作业和老师分给他们的任务。而 不再愿意抄袭别人的,至少我不会了。通过这次的课程设计使我明白了 一个良好的设计思路往往可以省掉一大半的时间,所以我感觉今后不论 设计什么,一定要在设计思路上下工夫,哪怕前期很慢很慢,但是一旦 有了思路那么后期的制作就会势如破竹,会节省很大一部分的时间的。 所以我以后一定要在这方面下工夫。还有在绘制各种零件图或毛坯图的 时候,一定要细心不能马虎一点,因为这些图都比较烦琐,所以必须一 步一步来,不可贪图方便。 我一定不会辜负老师的期望,一定会努力的学好每一门知识,不能有 骄傲和自满的情绪。更加努力的完善和充实自己,为自己的美好明天努 力奋斗。在最后仍然要再次谢谢老师对我们辛勤的辅导,我们一定不会 辜负您的期望,请您放心。 老师您辛苦了!谢谢您!

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参考文献 1、《机械加工工艺手册》 李洪主编 北京出版社 2、《机械制造工艺》 徐宏海主编 化学工业出版社 3、《数控加工工艺与编程》 周虹编主编 人民邮电出版社 4、《机械制造工艺学及夹具设计》 弈继昌主编 中国人民出版社 5、《机械加工工艺设计手册》 张耀宸主编 航空工业出版社 6、《金属切削速查速算手册》 陈宏钧主编 机械工业出版社 7、《机械工人切削手册》 机械工业出版社 8、 《机械工程师简明手册》 河南科学技术出版社 9、《机械制造基础》 刘建亭主编 机械工业出版社 10、《数控机床加工工艺》 华茂发主编 机械工业出版社 11、《机床夹具设计》 肖继德、陈宁平主编 机械工业出版社 12、《数控原理与编程实训》 周虹主编 人民邮电出版社 13、 《金属机械加工工艺人员手册》 上海科学出版社“增订组编” 14、《简明加工工艺手册》 上海科技出版社

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