芯軸加工工藝及鉆5-M8-7H孔夾具設(shè)計(jì)【含圖紙+文檔全套】

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在這次夾具設(shè)計(jì)中，定位是采用一根心軸和一個(gè)定位插銷來(lái)定位水平方向的。在垂直方向，用兩個(gè)同心半圓環(huán)來(lái)定位。當(dāng)被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過(guò)先加工的孔進(jìn)行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。 5.2夾具的導(dǎo)向 在鉆床上加工孔時(shí)，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置，并在加工過(guò)程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過(guò)程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對(duì)于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。 導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。 在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套。 鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。 因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。 圖4.2 鉆套 鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC110。相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個(gè)固定襯套。選取的標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)為12*18 GB2263-19134。材料仍選取T10A， 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。 5.3切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具：鉆頭φ6.8(M8螺紋底孔)。 則軸向力：見(jiàn)《工藝師手冊(cè)》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉(zhuǎn)矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F=KF=1.5 鉆削時(shí) T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得： 所以有： 該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；　參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF 軸向力：F夾＝KF （N） 扭距： Nm 在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表可得： 切削力公式： 式（2.17） 式中 查表得： 即： 實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 可得： 所以 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 5.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆套的類型和特點(diǎn): 1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。 2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個(gè)襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。 3、快換鉆套：當(dāng)對(duì)孔進(jìn)行鉆鉸等加工時(shí)，由于刀徑不斷增大，需要不同的導(dǎo)套引導(dǎo)刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。 4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標(biāo)準(zhǔn)鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。 鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時(shí)，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。 圖4.3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。 在本次夾具鉆模設(shè)計(jì)中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計(jì)方案后，選擇了C=8。因?yàn)榇算@的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。 5.5 鉆模板 在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動(dòng)鉆模板等。 在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時(shí)需從夾具體上裝上或卸下，鉆螺栓緊固，鉆模精度較高。[4] 5.6定位誤差的分析 3) 夾具安裝誤差 因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。 圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒(méi)有安裝誤差，=0. 4) 夾具誤差 因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時(shí)，還存在分度誤差。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差。 5) 加工方法誤差 因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的1/3.計(jì)算時(shí)可設(shè) 。 2. 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過(guò)早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量。因此將上式改寫為 或 當(dāng)時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長(zhǎng)短和夾具總圖上各項(xiàng)公差值確定得是否合理。 知此方案可行。 5.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。 為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套，以來(lái)滿足達(dá)到孔的加工的要求。 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差F7 基本 極限 偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 11 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.011 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 25 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 HT150 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT150 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 110 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用固定鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 5.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過(guò)程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過(guò)程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過(guò)程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過(guò)夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過(guò)程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 5.9夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工時(shí)速度要求快。本夾具設(shè)計(jì)，用移動(dòng)夾緊的大平面定位三個(gè)自由度，定位兩個(gè)自由度，用定位塊定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。此時(shí)雖然有過(guò)定位，但面是經(jīng)加工過(guò)的面，定位是允許的。 12 1 課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)芯軸零件芯軸零件機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 曹 光 宇 學(xué)生學(xué)號(hào)： 0930120127 院 院系）： 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 年級(jí)專業(yè)： 09 機(jī)設(shè) 1 班 指導(dǎo)教師： 陶福春 二一一年十二月2目 錄 序序 言言.21 1 零件的分析零件的分析.31.11.1 零件的作用零件的作用.31.21.2 零件的工藝分析零件的工藝分析.32 2 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)工藝規(guī)程的設(shè)計(jì).42.12.1 確定毛坯的制造形式確定毛坯的制造形式.42.22.2 基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)的選擇.42.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇.42.2.2 精基準(zhǔn)的選擇.42.32.3 工藝路線的擬定工藝路線的擬定.42.42.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.52.52.5 確定切削用量及基本工時(shí)確定切削用量及基本工時(shí).63 3 夾具設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì).123.13.1 問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出.123.23.2 夾具設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì).123.2.1 定位裝置的選擇.123.2.2 夾緊裝置的選擇.133.2.3 定位誤差分析.143.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明.14參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).153序 言機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，他在我們的大學(xué)四年生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。 41 零件的分析1.1 零件的作用 軸類零件是常見(jiàn)的典型零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實(shí)心軸、空心軸等。它們?cè)跈C(jī)器中用來(lái)支承齒輪、帶輪等傳動(dòng)零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)。題目所給的零件是芯軸。 它屬于軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋孔、槽等組成。軸肩一般用來(lái)確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時(shí)有一個(gè)正確的位置，并使加工中磨削外圓或車螺紋時(shí)退刀方便；槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。 1.2 零件的工藝分析 芯軸主要有三組加工表面，它們相互之間都有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： 1主要是 35 為主的外圓加工表面。 這一組加工表面包括：一個(gè) 35 外圓及端面，40 外圓。還有 1.7x33的槽。 2主要是 90凹槽的加工表面。 這一組加工表面主要通過(guò)角度銑刀來(lái)加工 90凹槽。 3主要是 77 外圓、端面的加工表面。 這一組加工表面主要是車 77 外圓，53、深 5 的槽。同時(shí)還要對(duì)其攻螺紋 M8、RCI/8，共 5 個(gè)，深 21。 這三組加工表面之間都有一定的位置要求，主要是加工順序的安排。三組加工面應(yīng)該依次加工，這樣有利于裝夾，同時(shí)能夠很好的保證零件的加工質(zhì)量，提高零件的加工精度。 由以上的分析可知，對(duì)于三組加工面而言，可以先加工第一組加工面，然后借于專用夾具加工另外的表面，并且保證他們之間的位置精度要求。 52 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)2.1 確定毛坯的制造形式 該芯軸零件材料應(yīng)該選 45 鋼，因其屬于一般的軸類零件，故選 45 鋼可滿足其要求。 該芯軸零件屬于中、小傳動(dòng)軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇85 的熱軋圓鋼棒料作毛坯。這對(duì)于提高生產(chǎn)率、保證零件加工質(zhì)量也是有利的。 2.2 基準(zhǔn)的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則，就會(huì)使加工工藝過(guò)程問(wèn)題百出，嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。 該芯軸零件粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。外圓加工采用三角卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、外圓。先用外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，車出一端外圓；然后以已車過(guò)的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤裝夾已經(jīng)加工的外圓面，在加工另一端的表面。芯軸主要是回轉(zhuǎn)表面，主要應(yīng)采用車削與外圓磨削成形。但該零件還有90凹曹以及 53，深 5 的槽和 5 個(gè)螺紋孔，所以也要用銑削和鉆孔來(lái)完成。由于公差等級(jí)較低，表面粗糙度 Ra 值較大，故除 35 外圓需半精加工外，其余表面和加工工藝都只需粗加工。 2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則為了保證不加工表面和加工表面的位置的要求應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn) 2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。 2.3 工藝路線的擬定 為了保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求必須制定合理的工藝路線。 由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn) 所以采用通用機(jī)床配以專用的工、夾、具并考慮工序集中以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量以便降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，還要考慮經(jīng)6濟(jì)效果。 制定工藝路線： 下料車削毛坯-車兩端面粗車各外圓半精車 35mm 外圓車退刀槽槽鉆、擴(kuò)螺紋孔銑 90缺口和 53mm 深 5mm 的槽攻 5*M8-7H 螺紋終檢。 鑄件 退火 工序: 1.平兩端面，粗車 35mm，40mm 外圓，掉頭車 77mm 外圓。 2.半精車 35mm 外圓。3.車退刀槽 1.7*33mm。4.鉆、擴(kuò)螺紋孔。5.銑 90缺口和 53mm 深 5mm 的內(nèi)圓槽。6.攻螺紋 5*M8-7H。7.鉆 8mm 深 4mm 的錐孔。 8.檢驗(yàn)、入庫(kù)。 在銑直角缺口時(shí)，工件必須傾斜-26，直角銑刀垂直銑下。這樣能更好的銑出 90凹槽。 此方案還要考慮工廠的具體條件等因素如設(shè)備能否借用工、夾、量具等。根據(jù)此方案的工藝路線制定出詳細(xì)的工序劃分如下所示: 毛坯為鑄件清理后退火處理以清除鑄件的內(nèi)應(yīng)力及改善機(jī)械加工性能在毛坯車間調(diào)整 V 型活塊使其達(dá)到加工面的技術(shù)要求然后在機(jī)械加工車間進(jìn)行加工。 根據(jù)此工序的安排編出機(jī)械加工工藝過(guò)程卡及工序卡片。 工序: 1.去料，車削毛坯2.平兩端面，粗車 35mm，40mm 外圓，掉頭車 77mm 外圓。 3.半精車 35mm 外圓。4.車退刀槽 1.7*33mm。5.鉆、擴(kuò)螺紋孔。6.銑 90缺口和 53mm 深 5mm 的槽。7.攻螺紋 5*M8-7H。8.鉆 8mm 深 4mm 的錐孔。 9.檢驗(yàn)、入庫(kù)。72.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“芯軸”零件材料為 45 鋼，硬度為 207-241HBW，毛坯重量約為 1.2kg 生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工面的機(jī)械加工余量、工序尺寸如下：1外圓表面、端面（35，40mm） ?？紤]其加工長(zhǎng)度為 125mm 與其連接的最大加工外圓表面為 80，為簡(jiǎn)化模鍛毛坯外形，現(xiàn)在直接取外圓表面為 80mm。直徑 77mm 表面為自由尺寸公差，表面粗糙度值只要求粗加工，此時(shí)直徑余量 2Z=3mm 已能滿足加工要求。35mm外圓的表面粗糙度值為 3.2，需要半精加工。設(shè)定其粗加工余量 2Z=4mm，則半精加工余量 2Z=1mm。2芯軸的 2 個(gè)端面的加工余量（35mm 77mm）根據(jù)所設(shè)計(jì)的零件毛坯圖，端面的加工余量也就是長(zhǎng)度方向的加工余量應(yīng)該規(guī)定為 3-5mm 現(xiàn)取為 3mm.3. 90缺口的加工余量。該加工部位的毛坯為實(shí)心，要有一定的切削力，參照工藝手冊(cè)及零件毛坯圖確定加工余量為：銑 90凹槽：Z=0.5mm.4. 53mm 深 5mm 的內(nèi)圓槽該加工部位是銑內(nèi)圓槽，故采用銑削加工。內(nèi)圓為 53mm 見(jiàn)零件毛坯圖。因精度要求不高，參照工藝手冊(cè)確定內(nèi)圓槽的加工余量為 2Z=2.5mm。5.5 個(gè) M8-7H 內(nèi)螺紋孔。由于內(nèi)孔要有精度要求，參照工藝手冊(cè)表確定工序尺寸及余量為：鉆孔：6mm 擴(kuò)孔：6.5mm 2Z=0.5 mm攻螺紋：8 mm 2Z=1.5 mm車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由機(jī)械加工工藝手冊(cè)或切削用量手冊(cè)中選取通過(guò)查手冊(cè)可得出以上的加工余量，再考慮到其所要加工的次數(shù)，從而可以確定出毛坯所要達(dá)到的尺寸。 綜合考慮所要加工零件的尺寸及要加工表面所要達(dá)到的粗糙度，選擇如下機(jī)床：普通車床：CA6140、立式銑床、立式鉆床。2.5 確定切削用量及基本工時(shí)工序 2：車兩端面及外圓。81.加工條件：工件材料：80，長(zhǎng)度尺寸 130mm45 鋼正火，6b=0.60GPa 模鍛。加工要求：平兩端面，粗車 35mm，40mm 外圓，掉頭車 77mm 外圓。機(jī)床選擇：CA6140 臥式車床。刀具：主要采用硬質(zhì)合金外圓、端面車刀，以提高刀具的耐磨性。量具：采用卡板。2計(jì)算切削用量（1） 粗車 35 外圓端面1） 確定斷面最大加工余量：根據(jù)芯軸毛坯圖已知毛坯長(zhǎng)度方向的加工余量為 3mm，但考慮到精車，精磨等加工，所以端面不必全部加工，但要留有余量，根據(jù)實(shí)際情況及加工經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)取實(shí)際端面的最大加工余量可按 Zmax=1.5 考慮，分兩次加工。2）確定進(jìn)給量 f：根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)及加工零件的實(shí)際情況取f=0.3mm/r3）計(jì)算切削速度：按切削手冊(cè)表，得切削速度的計(jì)算公式為：Vc=Cv/TmAxfyKv 由于切削速度并無(wú)嚴(yán)格要求，所以 Vc 取 0.5mm/r4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：Ns=1000Vc/3.14dw 按機(jī)床說(shuō)明書，現(xiàn)取 500r/mm.5)計(jì)算切削工時(shí)：按工藝手冊(cè)及實(shí)際加工情況取 Tm=0.05min.(2)粗車 40 外圓：1）背吃刀量：?jiǎn)芜呌嗔?Z=1mm 可一次去除。2）進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊(cè) ，現(xiàn)選用 f=0.3mm/r.3)計(jì)算切削速度：Vc=0.5mm/r.4)確定主軸轉(zhuǎn)速：Ns=1000Vc/3.14dw=518r/min 按機(jī)床選取 Ns=500r/min 故實(shí)際切削速度為Vc=3.14dn/1000=106mm/min5)切削工時(shí)：T=L+L1+L2/nf 現(xiàn)取 T=0.4min.(3)粗車 35 外圓。1）背吃刀量：?jiǎn)芜呌嗔?Z=2mm 可一次去除。2）進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊(cè) ，現(xiàn)選用 f=0.5mm/r.3)計(jì)算切削速度：見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.27V=97. 081. 08 . 041. 15 . 026024235. 015. 02 . 0vvyxpMVfaTC9=111.1（m/min）4）確定主軸轉(zhuǎn)速=884(r/min)wsdvn10004014. 31 .1111000按機(jī)床選取 n=900(r/min)，所以實(shí)際的切削速度為：min/11310009004014. 31000mndV實(shí)際(4)車削 77 外圓：1）進(jìn)給量選 0.4mm/r2) 主軸轉(zhuǎn)速選 500r/min.3) 切削速度：Vc=0.5mm/r.4)基本工時(shí)：考慮到走刀長(zhǎng)度以及背吃刀量，現(xiàn)取基本工時(shí) 0.23min.工序 3：半精車 35mm 外圓。1）切削深度：?jiǎn)芜呌嗔?Z=0.5mm 可一次去除。2）進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊(cè) ，現(xiàn)選用 f=0.5mm/r.3)計(jì)算切削速度：見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.27V=97. 081. 08 . 041. 15 . 05 . 06024235. 015. 02 . 0vvyxpMVfaTC=132m/min4）確定主軸轉(zhuǎn)速=1167(r/min)wsdvn10003614. 31321000按機(jī)床選取 n=1200(r/min)，所以實(shí)際的切削速度為：min/136100012003614. 31000Vmnd實(shí)際工序 4：車退刀槽 1.7x33mm1）背吃刀量：?jiǎn)芜呌嗔?Z=1mm 可一次去除。2）進(jìn)給量、切削速度以及主軸轉(zhuǎn)速同粗車 35、40 外圓同時(shí)進(jìn)行，故進(jìn)給量：f=0.5mm/r3)計(jì)算切削速度：見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.27V=97. 081. 08 . 041. 15 . 016024235. 015. 02 . 0vvyxpMVfaTC10=123m/min4）確定主軸轉(zhuǎn)速=1119(r/min)wsdvn10003514. 31231000按機(jī)床選取 n=1200(r/min)，所以實(shí)際的切削速度為：min/132100012003514. 31000.mndv實(shí)際5）基本工時(shí)現(xiàn)取 0.3min.工序 5：鉆、擴(kuò)螺紋孔（1）鉆孔 6 f=0.75mm/rK=0.350.95=0.3/s (表 338)fl=0.35m/s （21m/min） （表 342）n =1115(r/min)swd1000v63.14211000按機(jī)床選取 n =1200r/minw故實(shí)際切削速度 =22.6(r/min) 1000ndsw切削工時(shí) l=18mm，l = 3mm，l =3mm12t = =6smfw21nlll3 . 0203318（2）擴(kuò)孔 6.5根據(jù)切削手冊(cè)表 3-3 可取 f=0.6(mm/r) (表 354)切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定 =0.175m/s （10.5m/min） n =514(r/min)swd1000v6.53.145 .101000按機(jī)床選取 n =520r/min=8.67r/sw故實(shí)際切削速度 =0.17m/s 1000nd .sw切削工時(shí) l=18mm，l = 4mm，l =3mm12 t = =5s mfw21nlll6 . 067. 8341811工序 6：銑 90缺口和 53mm 深 5mm 的內(nèi)圓槽：（1）銑 90缺口根據(jù)切削手冊(cè)表 3-3 可知，可以取。齒/08. 0mmfz切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定 V=0.3m/s 即 18m/min。采用鑲齒套式面銑刀，d=80mm,齒數(shù) Z=10。wn =71.6（r/min)swd1000v803.14181000現(xiàn)采用 X53T 立式銑床，根據(jù)銑床使用說(shuō)明書（見(jiàn)工藝手冊(cè)表 4.2-39） ，取 n =76r/min。故實(shí)際切削深度為w=min)/(8 .171000718014. 31000ndwwm當(dāng) n =76r/min 時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為wmfmin)/(8 .56711008. 0mmznffwzm查機(jī)床說(shuō)明書，可取min/56mmfm切削工時(shí)：由于無(wú)精度要求，且所選銑刀刀齒寬度 36mm，所以 2 次加工就可以銑出缺口。由此可以得出行程為 175mmt =m(min)125. 356175（2）銑削 53mm 深 5mm 的內(nèi)圓槽。該工序和工序（5）基本相同，故根據(jù)切削手冊(cè)表 3-3 可知，同樣可以取。齒/08. 0mmfz切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定 V=0.1m/s 即 6m/min。采用高速鋼粗銑刀，d=50mm，齒數(shù) Z=8。wn =38.2（r/min)swd1000v503.1461000現(xiàn)采用 X52K 立式銑床，根據(jù)銑床使用說(shuō)明書（見(jiàn)工藝手冊(cè)表 4.2-39） ，取 n =37.5r/min。故實(shí)際切削深度為w=min)/(9 . 510005 .375014. 31000ndwwm當(dāng) n =37.5r/min 時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為wmfmin)/(305 .37808. 0mmznffwzm查機(jī)床說(shuō)明書，可取min/30mmfm12切削工時(shí)：由于無(wú)精度要求，工序和工序（5）基本相同，現(xiàn)取基本工時(shí)為2.36min.工序 7：攻螺紋 5xM8-7H。由于公制螺紋為標(biāo)準(zhǔn)螺紋，故切削用量可選為：v=0.1m/s=6m/min (切削手冊(cè)表 342)n =238(r/min)swd1000v83.1461000按機(jī)床選取 n =195r/min，則故實(shí)際切削速度為w=。min)/(9 . 51000238814. 31000ndswm機(jī)動(dòng)工時(shí) l=19mm，l =3mm，l =3mm12t = =1.02(min)mfn8)ll(l21119583)319(工序 8：鉆 8mm 深 4mm 的錐孔。根據(jù)切削手冊(cè)表 3-3 可知，可以選擇進(jìn)給量 f=0.11mm/r。切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定 V=18m/min。所以主軸轉(zhuǎn)速為n =716(r/min)swd1000v83.14181000按機(jī)床選取 n =680r/min，則故實(shí)際切削速度為w=。min)/(171000680814. 31000ndswm機(jī)動(dòng)工時(shí) l=19mm，l =4mm，l =3mm12 t = =0.32(min)mfnlll2111. 06803419最后，將以上各工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果加以整理，就可以得到該芯軸零件的加工工藝規(guī)程。第一節(jié)設(shè)計(jì)要求對(duì)夾具無(wú)嚴(yán)格的技術(shù)要求，主要考慮如何提高加工率，保證零件加工質(zhì)量。13143 夾具設(shè)計(jì)3.1 問(wèn)題的提出為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。這次主要設(shè)計(jì)第六道工序粗銑 90缺口槽。本夾具將用于 X53T 立式銑床，刀具為鑲齒套式面銑刀。因是銑床夾具，所以必須有對(duì)刀裝置，查制造工藝手冊(cè) ，并根據(jù)工序六的實(shí)際情況，選取直角對(duì)刀塊。其圖如下所示：3.2 夾具設(shè)計(jì)3.2.1 定位裝置的選擇由零件圖可知，90直角缺口與工件軸線成 64傾角。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為直角缺口兩條邊的長(zhǎng)度。為了使誤差為零，將工件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 64，使直角缺口一條邊水平，一條鉛垂。將心軸一端的外圓柱面插入圓形套筒內(nèi)，由此可以芯軸的外圓柱面作為定位面。為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用鑲齒套式面銑刀進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，采用螺旋式機(jī)械壓板壓緊，且用定位銷防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)。綜上所述，零件的定位方式如下圖所示：153.2.2 夾緊裝置的選擇由于實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知銑削時(shí)的主要切削力為銑刀的切削方向。由零件的定位方式可知，切削力的方向?yàn)樨Q直向下。為了在夾緊過(guò)程中能保持工件定位時(shí)所獲得的正確位置，夾緊力的作用方向應(yīng)與切削力方向一致。為了使夾緊力的大小適當(dāng)，操作方便、簡(jiǎn)單而且省力， ，夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)支承元件，并作用于工件剛性較好的部位，最后夾緊力作用點(diǎn)必須靠近加工表面，以減小切削力對(duì)工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。所以選擇 77mm 大端外圓的中心部位作為夾緊力作用點(diǎn)。下面計(jì)算切削力的大?。旱毒撸焊咚黉撹傹X套式面銑刀，直徑 80mm，Z=10切削力計(jì)算公式：0FFxfyfufzFpfezqwC a a aFFdn0.720.860.86350 3.1 0.084010957()80N查表可得=350、xf=1.0、yf=0.65、=0.83、=0.83、=3.1、=0.08、=40mFcZFFqpaZfeam、=0.86、=80mm、Z=10。其中，垂直分力=0.3 Fz=287NFu0dvF在計(jì)算切削力時(shí)，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=K1K2K3K4其中： K1基本安全系數(shù) 1.5K2加工性質(zhì)系數(shù) 1.1K3刀具鈍化系數(shù) 1.1 K4斷續(xù)刀削系數(shù) 1.1所以 F=1.51.11.11.1287=573(N)?？紤]實(shí)際夾緊力較小，以及所加工零件的結(jié)構(gòu)特征，決定選用螺旋夾緊結(jié)16構(gòu)。為克服銑削時(shí)的垂直跳動(dòng)，實(shí)際夾緊力 N 為：125731146()0.250.25HKFNNff其中：、為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，。1f2f120.25ff綜上所述，選取螺旋夾緊機(jī)構(gòu)作為該零件的夾緊元件。夾緊裝置下圖所述：3.2.3 定位誤差分析（1）定位元件尺寸及工差的確定。夾具的主要定位元件 35mm 的圓孔套筒，該定位孔的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相配的尺寸與公差相同。（2）由零件圖可知，用 35mm 深 90mm 的圓柱孔以及鉸鏈夾具定位后，定位誤差取決于定位銷和定位元件的制造誤差。同時(shí)對(duì)對(duì)中塊利用調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整，利用中間線定位槽處的間隙為 0.05mm。銑削用量選擇： 根據(jù)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)銑床 X53T 銑床進(jìn)給量取 f =1500 V / D=56.8(mm/min)。因采用鑲齒套式面銑刀，=80mm,齒數(shù) Z=10。則按機(jī)床選取wd=76r/min。wn由于所加工的零件對(duì)本工序加工的面沒(méi)有特殊的技術(shù)要求，雖然由于定位孔的加工誤差以及底面的誤差，可能產(chǎn)生所加工的面的平面度、位置度等形位誤差，但是在這里是允許的。因此加工能滿足精度要求.。173.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊，勢(shì)必要采取一些特別的方法。目前主要采用 3 個(gè)：一是要盡量提高毛坯的制造精度，使背吃刀量降低，減少切削力；二是要選擇合適的夾緊裝置，增加其的夾緊力度；三是盡可能使夾具上的定位元件合理的安裝在工作臺(tái)上，便于操作。18參考文獻(xiàn)1 張耀宸編.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).航空工業(yè)出版社。2 艾興、肖詩(shī)綱編.切削用量手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社。3 侯珍秀編.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì). 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。4 趙家齊編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.機(jī)械工業(yè)出版社。5 孫玉芹、孟兆新編.機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ).科學(xué)出版社。6 張世昌，李旦，高航主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社。7 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