设计“出轴”的零件加机械工工艺规程及机床夹具.doc

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1、1、前言机械制造工艺及夹具毕业设计是对自己所学专业课和自己今后所要从事的工作方向进行的一次综合性训练，也是对自己四年所学的一次检测。通过本次毕业设计，综合运用所学专业知识：学会正确的设计思路、设计构思，掌握工艺设计的一般程序和方法；学会使用技术资料，国家标准，进行设计计算，数据处理的能力；培养自己分析问题、解决问题、理论联系实际的能力；能够运用所学的工艺及夹具的基本理论知识，制定合理的工艺规程，解决工艺尺寸、工件的加紧、定位等问题我的课题是“设计输出轴零件的加工工艺规程及机床夹具”。轴类零件在机器中用来支承传动零部件，以实现运动和动力。输出轴是典型的轴类零件，其作用在动力输出装置中，是动力输出

2、的关键零件之一。该输出轴在工作中需要承受一定冲击载荷和较大的扭矩，因此该零件应具有足够的耐磨性和抗扭强度。所以设计中一定要注意表面热处理。因为它是动力输出的关键零件之一，它的加工质量对机床的安全性和稳定性都有很大的影响，所以我选择了“设计输出轴零件的加工工艺规程及机床夹具”，旨在设计合理的加工工艺和专用夹具方案，这样对于零件的加工质量、生产成本、生产效率、操作安全都具有重要意义。随着科学技术的发展，先进设备不断涌现，机械设计和工艺安排方面有了较的发展，就目前市场输出轴的生产水平而言，大型企业资金雄厚，拥有先进的技术和生产设备，而中、小型企业在工艺安排和夹具设备方面相对较差，通过对输出轴零件的工

3、艺和专用夹具的设计，以解决中、小企业所存在的问题，提高生产效率、提高产品精度，降低生产成本。所以也希望本次设计对解决中小型企业这方面的困难有实际作用和意义。2、机械加工工艺规程设计2.1计算生产纲领，确定生产类型该零件为某产品上的一个输出轴，产品产量为4000台，其设备品率为2%，机械加工废品率为3%，现制定该输出轴零件的机械加工工艺规程。 N=Qn(1+%+%) (式2.1) =40001(1+2%+3%)件/年 =4200件/年输出轴的年产量为4200件，质量为9.54kg,现已知该产品属于轻型机械，根据参考文献5表1.1-2生产类型与生产关系，可确定其生产类型为中批生产。2.2零件分析及

4、零件图的工艺性审查 2.2.1零件分析 本设计所加工的零件是输出轴，它是动力输出的主要零件。 80 的孔与变速器配合起定心作用，通过 8- 20 的通孔将动力传至该轴，再由 55 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。2.1输出轴零件图222审查零件图样的工艺性对零件图进行工艺审查包括以下三个方面：（1） 审查图样的完整性和正确性（2） 审查零件技术要求的合理性（3） 审查零件结构工艺性 通过对输出轴零件图的重新绘制，知原图样视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，但各外圆粗糙度值与其公差值不相配合，修正粗糙度值为1.6，

5、中心孔粗糙度值修正为6.3，30度斜孔尺寸不全，增加45度确定其位置，各级圆柱台阶根部需倒角。技术要求齐全合理。通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述： 零件的材料为 45 号钢，45 号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质表面淬火提高零件表面硬度。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下： 1. 55外圆表面，粗糙度为 1.6，圆跳动 0.04mm，及其外圆表面上的

6、键槽的加工； 2.60和75外圆表面，其两者的中心连线为55外圆和80孔圆跳动的基准线，因此应尽可能的先加工出来，其表面粗糙度均为 1.6； 3. 65外圆表面，粗糙度为 1.6； 4. 80mm的孔，其表面粗糙度为 3.2，以及与其具有位置度要求0.05mm的8-20的通孔，其均匀分布，表面粗糙度为 3.2； 5. 50和104的孔、176外圆表面及 30的圆锥面， 它们的尺寸公差和表面粗糙度要求都不高，通过粗加工或半精加工就可达到要求。通过上面零件的分析可知，该零件并没有复杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.3选择毛坯 机械加工常用

7、的毛坯有铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。选择时应考虑以下因素： （1）材料的工艺性能 材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如，铸铁，铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造组合毛坯，而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差，很少用于铸造；但由于可锻性能，可焊接性能好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。 （2）毛坯的尺寸、形状和精度要求 毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴

8、宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。 （3）零件的生产纲领 选择毛坯的制造方法，只有与零件的生产纲领相适应，才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，如模锻及熔模铸造等；生产纲领小时，宜采用设备投资少的毛坯制造方法，如木模砂型铸造及自由锻造。 根据上述内容的几个方面来分析本零件，零件材料为 45 号钢，首先分析 45 号钢材料的性能，45 号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工。调质处理后零件

9、具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等；其次，观察零件图知，本设计零件为轴类零件（毛坯一般为棒料和锻件） ，各直径尺寸相差较大，且该轴在工作过程中要承受冲击载荷和扭矩，是变速器主要的动力输出元件，故为增强其强度、刚度和冲击韧性，毛坯选择锻件；再者，前面已经确定零件的生产类型为大批量生产。因此，本零件的毛坯种类以模锻方法获得。2.4工艺过程设计2.41定位基准的选择在轴类零件加工中，为保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应尽可能使其与装配基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。 轴类

10、零件加工时，精基准的选择通常有两种：首先方案是采用顶尖孔作为定位基准。这样，可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单。所以对于实心轴（锻件或棒料毛坯） ，在粗加工之前，应先打顶尖也，以后的工序都用顶尖孔定位。对于空心轴，由于中心的孔钻出后，顶尖孔消失，可采用下面的方法： 1） 在中心通孔的直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于 2mm 的 60锥面，用倒角锥面代替中心孔。 2） 在不宜采用倒角锥面作为定位基准时，可采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉杆心轴。锥堵与工件的配合面应根据工件的的形状

11、做成相应的锥形，如果轴的一端是圆柱孔，则锥堵的锥度取 1：500。通常情况下，锥堵装好后不应拆卸或更换，如必须拆卸，重装后必须按重要外圆进行找正和修磨中心孔。 如果轴的长径比较大，而刚性差，通常还需要增加中间支承来提高系统的刚性，常用的辅助支承是中心架或跟刀架。 精基准选择的另一方案是采用支承轴径定位，因为支承轴径既是装配基准，也是各个表面相互位置的设计基准，这样定位符合基准重合的原则，不会产生基准不重合误差，容易保证关键表面间的位置精度。粗基准的选择原则：（1） 重要表面余量均匀原则（2） 工件表面间相互位置要求原则（3） 余量足够原则（4） 定位可靠原则（5） 不重复使用原则精基准的选择原

12、则：（1） 基准重合原则（2） 统一基准原则（3） 自为基准原则（4） 互为基准反复加工原则（5） 定位可靠原则根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，由粗基准的选择原则（3）选择55和176作为粗基准来加工两中心孔。由精基准的选择原则（2）选取顶尖孔作为定位精基准。当零件外圆加工完毕以后，可以以外圆为精基准加工内孔，由于前面的工序使用中心孔精加工出来的输出轴外圆同轴度非常高，并且表面粗糙度等各项性能指标都很高，故使用加工后的外圆作为精基准而加工出来的孔和外圆的同轴度也非常高。本零件选择55和176作为粗基准，选择两中心孔和75作为精基准。2.4.2零件表面加工方法的选择 机械零件一般都是由一

13、些简单的几何表面（如外圆、内孔、平面或成型表面等）组合成的，而每一表面达到同样质量要求的加工方法可以有多种，因此在选择各表面的加工方法时，要综合考虑各方面工艺因素的影响。1、 加工表面本身加工要求2、 被加工材料的性能3、 生产类型4、 本厂（或本车间）的现有设备情况及技术条件该零件的外表面和内孔台阶均为回转体，加工表面的最高加工精度等级为IT6，表面粗糙度为1.25 um，采用加工方法为粗车半精车精车。10个均布的20的孔，表面加工精度等级为IT7，表面粗糙度为2.5 um，采用钻扩绞。 2个8的通孔，表面加工精度等级为IT14，表面粗糙度为20 um，采用钻孔。键槽的加工精度等级为IT9，

14、表面粗糙度为2.5 um，采用粗铣精铣。根据本零件图上所标注的各加工表面的技术要求，查参考文献5表 1.4-7，表 1.4-8，通过对各加工表面所对应的各个加工方案的比较，最后确定本零件各加工表面的加工方法如下：176外圆：粗车半精车 55外圆：粗车半精车粗磨精磨60外圆：粗车半精车粗磨精磨65外圆：粗车半精车粗磨精磨75外圆：粗车半精车粗磨精磨50内圆：钻孔车孔80内圆：车孔-铰孔104内圆：车孔20孔 ：钻孔-扩孔-铰孔左端面：粗车半精车右端面：粗车半精车键槽：粗铣精铣2.4.3加工阶段的划分本零件变速器输出轴加工质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。 粗加工阶段

15、：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 176、55、60、65、75 外圆柱表面。 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 55、60、65、75 外圆柱面，80、20 孔等。 精加工阶段：其任务就是保证尺寸、形状和位置精度达到或基本达到（精密件）图样规定的精度要求以及表面粗糙度要求。2.4.4工序的集中与分散 1、工序集中的特点1）便于采用高效专用设备和工艺装备，来大大提高生产率；2)减少了设备数量，相应地减少了操作工人

16、和生产面积；3）减少了工序数目，减少了运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期；4）减少了安装次数，不仅有利于提高生产率，而且由于在一次安装中加工许多表面，也易于保证他们之间的位置精度；5）因为采用的专用设备和专用工艺装备数量多而复杂，所以机床和工艺设备的调整、维修费事，生产准备工作量大。2、工序分散的特点 1）采用比较简单的机床和工艺装备，调整容易； 2）由于工序内容简单，有利于选择合理的切削用量，也有利于平衡工序时间，组织流水生产； 3）生产准备工作量小，容易适应产品更换； 4）对操作工人的技术要求低，或只需经过较短时间的训练； 5）设备数量多，操作工人多，生产面积大。 根据以上原则

17、本零件采用工序集中原则安排零件的加工工序。本零件输出轴的生产类型为中批量生产，可以采用各种机床配以专用工具、夹具、以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。2.4.5工序顺序的安排1.机械加工顺序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即在前面加工阶段先加工输出轴的左、右端面，55和176外圆表面，钻中心孔。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原则，如先加工外75圆表面，再加工键槽。 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工

18、外圆表面，做为定位基准再加工其余各孔。 2热处理工序 毛坯锻造成型后，应当对毛坯进行正火处理以去除内应力，然后再进行机械加工。在粗加工之后、精加工之前，安排调质处理，调质硬度为 HBS200，获得良好的综合机械性能。 3辅助工序 在对本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、终检工序。2.4.6制定工艺路线在综合考虑上述工序的顺序安排原则基础上，拟定该输出轴零件的工艺路线如下： 方案一： 零：锻造毛坯 ； 工序1：正火； 工序2：粗、精车右端面，钻中心孔； 工序3：粗车176外圆； 工序4：粗、精车左端面，钻中心孔； 工序5：粗车左端各外圆表面及锥面； 工序6：调质； 工序7：修研中心孔

19、； 工序8：半精车各外圆表面； 工序9：粗车右端50内孔、80内孔、104内孔，倒角； 工序10：半精车、精车80内孔； 工序11：精车各外圆表面工序； 工序12：钻、扩、铰 10-2通孔； 工序13：钻 2-8斜孔： 工序14：铣键槽； 工序15：终检。方案二：零：锻造毛坯 ；工序1：以75mm处外圆及左端面定位，粗车右端面，粗车176mm外圆。工序2：以176mm处外圆及端面定位，钻左端中心孔工序3：以176mm处外圆及端面定位，粗车75mm，65mm，60mm，55mm外圆，30度斜面及176mm和55mm左端面。工序4：以75mm处外圆及左端面定位，钻45mm的孔，车孔50mm，车孔8

20、0mm留铰的余量，车孔104mm，倒角。工序5：修研中心孔。工序6：以176mm处外圆及端面定位，半精车75mm，65mm，60mm，55mm外圆。工序7：热处理:调质处理。工序8：修研中心孔。工序9：以176mm处外圆及端面定位，粗磨75mm，65mm，60mm，55mm外圆。工序10：以75mm处外圆及左端面定位，精铰80mm孔到要求，倒角。工序11：以55mm和75mm外圆定位，粗、精铣键槽。工序12：以75mm处外圆及左端面定位，钻孔18mm，扩孔19.8mm，铰孔20mm，倒角。工序13：以176mm处外圆及端面定位，倒角。工序14：以176mm右端面和10-20孔定位，钻8孔。工序

21、15：以176mm处外圆及端面定位，精磨75mm，65mm，60mm，55mm外圆。比较方案一和方案二，主要区别在于孔加工顺序的安排，是否在外圆加工完后再加工。分析零件可知，该轴上外圆表面精度较高，而孔除80和10-20 外，其他各孔精度都较低，若在外圆加工完后再以外圆表面定位夹紧来加工孔，可能会损坏已加工表面。故应尽可能按排在外圆表面加工完之前加工。综上分析，采用加工方案二。2.5选择毛坯余量，设计毛坯示意图 2.5 1、确定机械加工余量（1）锻件质量 根据零件成品重量9.54kg估算为16.02kg （2）加工精度 零件各表面为一般加工精度F1 （3）锻件形状复杂系数 S= 假设锻件的最大

22、直径为181mm，长247mm =49.86kg =16.02kgS= 查参考文献5表2.2-10，可定形状复杂系数为，属较复杂级别 （4）机械加工余量 根据锻件重量、F1、S3查参考文献5表2.2-25得直径方向为2.2-2.5mm，水平方向亦为2.2-2.5mm，均为单面余量。2.5.2、确定毛坯简图 分析本零件各表面粗糙度Ra1.6um，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可，则毛坯尺寸值如表1.1所示 表1.1输出轴毛坯（锻件）尺寸 （mm）零件尺寸单面加工余量锻件尺寸2.5702.5802.4120.82.3180.62.41972.4248.8302.434.

23、81272.41272.53设计毛坯尺寸（1）确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件重量、形状复杂系数、分模线形状种类及锻件精度等级从有关表中查的本零件重量16.02kg，形状复杂系数为S2，45钢含碳量为0.42%-0.50%，其最高含碳量为0.50%，按表2.2-11，锻件材质系数为M1，采取平直分模线，锻件为较复杂等级，则毛坯公差可从参考文献5表2.2-13查得。本零件尺寸所允许偏差如表1.2所示，毛坯同轴度偏差允许值为1.4，残留飞边为1.4表1.2输出轴毛坯（锻件）尺寸允许偏差 （mm）锻件尺寸偏差根据70+2.1-1.1表2.2-1380+2.1-1.1120.8+2.1-1.118

24、0.6+3.0-1.5197+3.0-1.5248.8+3.0-1.534.8+2.1-1.1127+2.1-1.1（2）确定圆角半径锻件圆角半径按参考文献5表2.2-22确定本锻件的各部分的H/B在2-4之间，故可用下式计算：外圆角半径 r=0.05H+0.5 内圆角半径 R=2.5r+0.5以H=40mm进行计算r=(0.05x40+0.5)mm=2.5mm R=2.5x2.5+0.5=6.75mm 圆整为7mm（4） 确定拔模角由各圆柱H/B=L/B得H/B=L/B=34.75/20=1.738 H/B=L/B=37.5/72.4=0.518 H/B=L/B=90.3/34.8=2.59

25、5按表2.2-23，外起模角均为（5）确定毛坯的热处理方式 45钢质材料经过调质后，消除残留的锻造应力，可得到较好的切削性能，而且能够获得较高的强度和韧性，从而改善了加工性。1.3所示为本零件的毛坯图 2.6工序设计机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。 2.6.1选择加工设备 （1）机床的选择原则机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应； 机床的精度应与工序要求的精度相适应； 机床的功率应与工序要求的功率相适应； 机床的生产率应与工件的生产类型相适应， 还应与现有的设备条件相适应。 （1）工序1、2、3、4、5是粗车、

26、半精车和精车 。各工序的工步数不多，中批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求，本零件精度要求不是很高，选用CA6140机床即可。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，主电机功率7.5KW。（表4.2-7）（2）工序6为钻孔，加工精度较高，需要精铰，选用Z525, 床的参数如下：型号Z525，最大钻孔直径25mm主轴行程175mm主轴转速97-1360r/mm，主电机功率2.8kw。（表4.2-14）（3）工序11为铣键槽，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

27、轴转速651800r/min。工作台T型槽数:槽数3、宽度14、槽距50。主电机功率7.5KW。（表4.2-35）。（4）工序14为钻孔，孔的精度要求不是很高，采用Z512，钻床的参数如下：型号Z512，最大钻孔直径12mm主轴行程100mm主轴转速460-4250r/mm，主电机功率0.6kw。（表4.2-17）2.6.2夹具的选择 夹具的选择原则：在单件小批生产中应尽量选用通用夹具，有时为了保证加工质量和提高生产率，可选用组合夹具；在大批大量生产中应选用高生产率的专用夹具。本零件的生产类型为大批量生产， 为提高生产效率， 所用的夹具应为专用夹具。2.6.3刀具的选择 刀具的选择原则：刀具的

28、选择主要取决于工序所采用的加工方法、 加工表面的尺寸、 工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用复合刀具和其他专用刀具。2.6.4量具的选择 量具的选择原则：量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。 在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。根据以上的选择原则，各工序所用机床设备、刀具、量具的选择如下：工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具零： 游标卡尺 工序1：粗车大端 CA6140 外圆车刀YT5 游标卡尺 工序2：粗车小端面 CA6140 车刀TT5，中心钻 游标深度尺 工序3：粗车

29、小端 CA6140 外圆车刀YT5 游标卡尺 工序4：半精车大端 CA6140 外圆车刀YA6，麻花钻 游标卡尺 工序5：修研中心孔 卧式车床C630 硬质合金顶尖工序6：半精车小端 CA6140 外圆车刀YA6 游标卡尺 工序7：调质处理工序8：修研中心孔 卧式车床C630 硬质合金顶尖工序9：粗磨 M120 平行砂轮1 游标卡尺 工序10：精车孔 CK6140A 内孔车刀YG6X 游标卡尺工序11：铣键槽 铣床X51 键槽铣刀 游标卡尺 工序12：钻端孔 摇臂钻床Z3025 钻头 游标卡尺 塞规工序13：倒角 摇臂钻床Z3025 工序14：钻斜孔 立式钻床Z525 麻花钻 游标卡尺 塞规工

30、序15：精磨 M120 平行砂轮1 游标卡尺2.6.5确定工序尺寸确定工序尺寸有两种方法方法，一是由加工表面的最后一道工序开始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注，其计算采用 “逆推法”。二当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当定位基准与工序基准不重合或工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。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176工序名称工序余量工序公差

31、工序尺寸公差表面粗糙度半精车1.1IT101766.3粗车3.5IT12177.112.5毛坯180.62） 外圆柱面55工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度精磨0.4IT6551.6粗磨0.6IT755.43.2半精车1.5IT10566.3粗车12.5IT1257.512.5毛坯703） 外圆柱面60工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度精磨0.4IT6601.6粗磨0.6IT760.43.2半精车1.5IT10616.3粗车7.5IT1262.512.5毛坯704) 外圆柱面65工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度精磨0.4IT6651.6粗磨0.6IT765

32、.43.2半精车1.5IT10666.3粗车2.5IT1267.512.5毛坯705) 外圆柱面75工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度精磨0.4IT6751.6粗磨0.6IT775.43.2半精车1.5IT10766.3粗车2IT1277.512.5毛坯806) 内圆柱面80工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度较孔3IT7803.2车孔47IT12776.3钻孔30IT12456.37) 加工通孔20工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度精铰10IT7203.2粗铰9.9IT919.83.2钻9IT12186.38) 加工键槽工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表

33、面粗糙度精铣IT9163.2粗铣IT12123.29）加工通孔8工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度钻8关于轴向工序尺寸的确定，由于轴向尺寸的尺寸精度要求不高，各段的端面车削余量为 1.2mm，在实际加工时注意保证各段基本尺寸即可。 关于键槽的工序尺寸的确定，粗铣时，为精铣留有加工余量，槽宽双边余量为2mm；槽深余量为 1mm，粗铣的工序尺寸为：槽宽为 14mm，槽深为2mm2.6.6确定切削用量及基本时间定额 切削用量是切削加工时可以控制的参数，具体是指切削速度 v(m/min)、进给量 f(mm/r)和背吃刀量（mm）三个参数。选择切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以及刀具的

34、材料、机床的功率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。从刀具耐用度出发，首先应选定背吃刀量 ，其次选定进给量,最后选定切削速度v。粗加工时，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽量能保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量小且均匀。因此选择切削用量是应着重保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。 （1） 背吃刀量 的选择粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。由于粗加工时是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工、精加工余

35、量后，应尽量将粗加工余量一次 切除。一般 可达 810mm。当遇到断续切削、加工余量太大或不均匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背吃刀量应一次递减，即 精加工时，应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。 （2）进给量 f 的选择 粗加工时对表面粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以选用大一些的进给量；精加工时，应主要考虑工件表面粗糙度要求，在一般表面粗糙度数值越小，进给量也要相应减小。 （3）切削速度v的选择 切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时， 主要受刀具寿命和机床功率的限制。如超出了机床许用功率，则应适当降低切削速度；精加工时， 和f选用得都较

36、小，在保证合理刀具寿命的情况下，切削速度应选取的尽可能高，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。 切削用量选定后，应根据已选定的机床，将进给量 f 和切削速度 修定成机床所具有的进给量f 和转速v ，并计算出实际的切削速度 。工序卡上填写的切削用量应是修定后的进给量f、转速n、转速n及实际切削速度 v 。转速n(r/min)的计算公式如下：N=式中 d 刀具（或工件）直径（mm）；v切削速度（m/min ）。 工序14 钻 2- 8 斜孔 （1）加工条件 工件材料：45 钢调质，。 加工要求：钻 2- 8 斜孔 刀具：直柄麻花钻 d=8,l=117,，刀具材料 W18Cr4V； 机床

37、：Z525（2）计算切削用量 钻孔深度：h=25mm3d=24mm 。 刀具耐用度：根据参考文献5表 14-42 选取,t=15min.进给量：根据参考文献5表 14-34 及机床，选用f=0.1mm/r计算切削速度：按参考文献5表 14-29 公式计算：主轴转速：根据机床选取n=1360(r/min)计算实际切削速度：计算切削工时 式中 所以3、专用夹具设计 专用夹具的基本要求： （1）稳定地保证工件的加工精度 （2）提高生产效率并降低成本 （3）具有良好的使用性 （4）具有良好的结构性专用夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修等。 3、1明确设计要求、收集设计资料 经过考虑，选择第14序钻

38、 2-8斜孔进行专用夹具设计。机床：立式钻床Z512 ；刀具: 8麻花钻 ；工序简图： 图3.1第14工序简图对零件图纸设计要求进行分析后有：该孔与输出轴轴线成 45 度角，是一个斜孔，且锥面与输出轴轴线成 30 度， ，故该孔还是斜面钻孔。孔的尺寸公差与位置公差要求较低。零件材料为 45 钢，毛坯为模锻件，年产量为 4200件。3.2确定夹具结构方案 （1）确定定位方式，选择定位元件 工件以大端面和2个20孔定位基准，如图 3.1，属一面两孔定位。采用平面与两定位销组合定位方案，其中平面限制 3 个自由度，定位销一个为圆柱销，限制 2个自由度，一个为菱形销，限制1个自由度，共限制 6个自由度

39、，属完全定位。 两定位销设计：1）取两销中心距为 140mm; 2）取圆柱销直径为 ； 3）按 机械制造工艺学 1表 6-1 选取菱形销宽度：b=4mm; 4）按 h5 菱形销确定菱形销的直径公差，最后得到（2）确定导向装置 本工序为在斜面上钻孔，采用特殊钻套，如图 3.1。因生产批量较大，钻套结构宜设计成可换的。排屑间隙 h=0.7xd=0.7x8=5.6mm,取 d=6mm。钻套导引高度H=1.25x(h+L)=1.5x(6+24)=45mm。图3.2钻套3.3确定工件夹紧方案，设计夹紧机构 在机械加工过程中，工件会受到切削力、摩擦力等外力的作用，为了保证在这些外力的作用下，工件仍能在夹具

40、中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。本设计采用螺旋夹紧机构，如下图所示：图3.3夹紧装置夹紧力计算 螺旋夹紧力的计算，根据机械制造工艺学 的公式 (式3.1)式中，作用在扳手上的力（N）；L作用力的力臂（mm）； 螺纹中径（mm）；螺纹升角（）；螺纹副的当量摩擦角（）螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦角（）螺杆（或螺母）端部与工件（或压板）之间的当量摩擦半径（mm）根据 表 1-2-8 12机床夹具设计手册表 1-2-8，表 1-2-9，表 1-2-10 查得又 则又机床夹具设计手册表 1-2-12

41、 知 M12 螺栓的许用夹紧力为 10300N，2576.5N小于该值，夹紧力满足要求。3.4夹具精度分析主要是计算本工序要保证的位置精度的定位误差，以判别所设计的定位方案能否满足加工要求。工件是以一面两孔定位其定位误差分析根据参考文献1第五章定位误差及其分析与计算部分，定位误差由下式确定： （式3.2）1、 由工序图，定位基准与设计基准重合，所以, “1”孔中心线在x、y方向的最大偏移量：=-0.005-（-0.011）=0.006 （式5.5）则最大定位误差：=0.006+0=0.006 （式3.3）根据参考文献1，工件在夹具中的定位误差，一般小于,即 （式3.4）因，此定位方案满足加工要

42、求。 “2”孔中心线在x、y方向的最大位移分别为： =0.006+0=0.006mm =0-(-0.006)=0.006mm根据参考文献1，工件在夹具中的定位误差，一般小于,即 （式3.5）因，此定位方案满足加工要求。由上述分析计算可知，本定位装置能保证工件的加工要求，所以所设计的定位装置是合理的。3.5夹具设计及操作说明钻床夹具习惯上称为钻模，是在钻床上用于钻孔、扩孔、铰孔及攻螺纹的机床夹具。钻模一般都设有安装钻套的钻模板，以确定刀具的位置并引导刀具进行切削，保证孔的加工要求，大幅提高生产率。 本夹具安装工件时，抬起钻模板，把工件装在定位板上，套上开口垫圈，拧紧螺母，通过两螺母将零件加紧，放下钻模板，首次装夹时要调节支撑钉，使钻套中心线垂直夹具体底面，再转动菱形螺母将钻模板固定。 当一个孔加工加工完毕时，拉出手柄使定位销与衬套分开，转动定位板 180度，放开手柄，固定定位块。结束语时间飞逝，为期近半个学期的毕业设计已经接近尾声。如今，回首这几个月的设计过程，我感触良多。在老师和同学的帮助下，我从中学到了以前在课堂和书本上学不到的东西，受益匪浅。在这次设计过程中，我真正地认识到自己的不足之处，以前上课没有学到和自己平时忽略的知识，在这次设计当中也涉及到了。通过自己不断地查漏补缺，使得自己的知识结构进一步合理、