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設 計 說 明 書 錐套機械加工工藝及夾具設計 院 系 ： 專 業(yè) ： 年 級 （ 班 級 ） ： 姓 名 ： 學 號 : 指 導 教 師 ： 職 稱 ： 完 成 日 期 ： 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 專業(yè)： 機械工程學院 學生： 指導老師： 摘 要 本文是在錐套的主要加工內容是表面和孔。其加工路線長，加工時間多，加工成 本高，零件的加工精度要求也高。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并 將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。在零件的夾具設 計中，主要是根據零件加工工序要求，分析應限的自由度數，進而根據零件的表面特 征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應限自由度。確定了定位元件后還需 要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結構形式。 關鍵詞：錐套；加工工藝；工序；專用夾具 Abstract In this paper, the main contents of the cones are the surface and the holes. Its processing route is long, the processing time is many, the processing cost is high, and the processing precision of the parts is also high. According to the requirements of machining process, we should follow the principle of first face and back hole, and divide the processing of holes and planes into rough machining and finishing stages, so as to ensure machining accuracy. In the fixture design of parts, the degree of freedom that should be limited is mainly analyzed according to the requirements of parts processing procedure, and then the positioning elements are selected according to the surface characteristics of the parts, and then can we analyze whether the selected location elements can limit the degree of freedom. After determining the positioning element, it is necessary to select the clamping element and finally to determine the structure of the special fixture. Key words: conical sleeve; processing technology; process; special fixture 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 目 錄 1 緒 論 .................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究內容和意義 .........................................................................................1 1.2 國內外的發(fā)展概況 .....................................................................................................1 1.3 本課題應達到的要求 .................................................................................................2 2 錐套的圖樣分析 ................................................................................................................3 2.1 錐套的作用 .................................................................................................................3 2.2 錐套的圖樣分析 .........................................................................................................3 2.3 工藝分析 .....................................................................................................................4 3 工藝規(guī)程設計 ....................................................................................................................5 3.1 確定毛坯的制造形式 .................................................................................................5 3.2 定位基準的選擇 .........................................................................................................5 3.2.1 粗基準的選擇 .....................................................................................................5 3.2.2 精基準的選擇 .....................................................................................................6 3.3 擬定工藝路線 .............................................................................................................7 3.3.1 劃分加工階段 .....................................................................................................7 3.3.2 安排加工順序 .....................................................................................................7 3.3.3 擬定加工工藝路線 .............................................................................................8 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .......................................................11 3.5 切削用量及工時定額的確定 ...................................................................................11 4 加工 10 孔夾具設計 ......................................................................................................28 4.1 問題提出 ...................................................................................................................28 4.2 夾具的設計 ...............................................................................................................28 4.3 切削力及夾緊力的計算 ...........................................................................................28 4.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 ...................................................................................30 4.5 鉆模板 .......................................................................................................................31 4.6 定位誤差的分析 .......................................................................................................31 4.7 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 ...........................................................................32 4.8 確定夾具體結構和總體結構 ...................................................................................34 總 結 .......................................................................................................................................36 參考文獻 ...................................................................................................................................37 致 謝 .......................................................................................................................................38 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 1 緒 論 1.1 本課題的研究內容和意義 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。機械加工 工藝過程卡片，是說明零件加工工藝過程的工藝文件。在單件、小批量生產中，以機 械加工工藝過程卡片指導生產，過程卡的各個項目編制較為詳細。機械加工工序卡片 是為每個工序詳細制定的，用于直接指導工人進行生產，多用于大批量生產的零件和 成批生產中的重要零件。 在機械行業(yè)中，如何去保證工件的高精度、加工的成本等實質性問題，一直是從 事于機械行業(yè)人員研究的問題，其中在設計夾具的時候就要考慮以上問題，高效的夾 具是工件高精度的保證，如何讓夾具更高效、更經濟，這是行業(yè)人急需要解決的。 隨著社會的發(fā)展，科技的不斷提高，各種高科技技術逐漸滲透到各個行業(yè)，如何 利用這些高科技為人類服務，如何充分利用這些高科技在機械行業(yè)中，這還需要機械 行業(yè)人員不斷的努力，開拓創(chuàng)新。 隨著科學技術的發(fā)展，和社會市場需要，夾具的設計在逐步的超向柔性制造系統(tǒng) 方向發(fā)展。迄今為止,夾具仍是機電產品制造中必不可缺的四大工具之一,刀具本身已 高度標準化,用戶只需要按品種、規(guī)格選用采購。而模具和夾具則和產品息息相關,產 品一有變化就需重新制作,通常是屬于專用性質的工具,模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè);夾 具在國內外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 組合夾具不僅具有標 準化、模塊化、組合化等當代先進設計思想,又符合節(jié)約資源的原則,更適合綠色制造 的環(huán)境保護原理。所以是今后夾具技術的一個重要發(fā)展方向單位 。 1.2 國內外的發(fā)展概況 工裝的全稱是工藝裝備，工裝是指加工機床外而需保證零件加工質量的工藝裝備， 是制造過程中所用的各種工具的總稱。它是各企業(yè)內除生產設備和工具外的為配合生 產設備和人完成工藝制作要求的部分，大多工裝都是針對各自產品特點的。機械加工 過程中用來固定和定位要加工的零件或毛坯件的裝置，即工裝的主要作用有：固定， 定位，防止變形。 夾具屬于工裝，工裝包含夾具，屬于從屬關系。不僅僅是焊裝用，在機加工方面 也有用，許多時候，需要裝配幾個部件并保證其定位準確的時候就需要。設計工裝夾 具要緊扣產品，因為工裝夾具是專門為某些產品特定的，要保證生產時無干涉現象、 定位準確、操作工操作便捷等。簡單的說，就是用于工件裝夾的工具。 由于現代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全 等。要想達到這樣的生產要求，就必須計算加工工序零件在加工過程中由于切削力、 重力、慣性力等所產生的切削力及切削力矩，按照夾具設計中所確定的夾緊方式進行 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 2 夾緊力的計算，為了減小夾具的具體尺寸，就需要增大夾具的定位區(qū)間，增大由夾緊 力而產生的摩擦力矩、正壓力及由此而產生的摩擦力，以達到夾具小巧而精用的目的。 同時為了減少工人的勞動強度，提高工件裝夾效率，還需要對夾具的夾緊機構的行程 進行設計，以期以最短的夾緊行程，達到最佳的夾緊效果。 1.3 本課題應達到的要求 通過實際調研和采集相應的設計數據、閱讀相關資料相結合，對錐套的基本結構 及作用有個大致的了解，在此基礎上，經過對金屬切削加工、金屬切削機床、機械設 計與理論等相關知識充分掌握后，分析錐套的加工工藝，確定錐套各加工表面的加工 方法，進而形成錐套的機械加工工藝路線。并能根據錐套的加工工序要求，分析錐套 的定位方式、金屬切削加工過程中的機床工作臺驅動、工件夾緊等方面的相關數據， 結合機械機構設計的相關理論知識，完成工件的有效定位及夾緊，從而使整個錐套的 加工工藝路線經濟，工件定位方案合理，來達到產品的最優(yōu)化設計。 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 2 錐套的圖樣分析 2.1 錐套的作用 錐套,如圖 2.1 所示，其主要作用是：錐套類零件是機器或部件的基礎零件，將機 器或部件中的軸、套、齒輪等有關零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互 位置，并按照一定的傳動關系協(xié)調地傳遞運動或動力。因而錐套是主傳動系中的關鍵 零件。因此，錐套的加工質量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命。 圖 2.1 錐套 2.2 錐套的圖樣分析 在編制錐套機械加工工藝規(guī)程之前，首先應研究錐套的工作圖樣和產品裝備圖樣， 熟悉該產品的用途、性能及工作條件，明確該錐套在產品中的位置和作用；了解并研 究各項技術條件制定的依據，找出其主要技術要求和技術關鍵，以便在擬定工藝規(guī)程 時采用適當的措施加以保證。 錐套的材料為 40Cr，40Cr 生產工藝簡單，鍛造性能優(yōu)良，減震性能良好。傳動錐 套需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F分析如下： 1）該零件為錐套，主要加工部位為外圓和孔系，其結構復雜，精度要求又高，加 工時應注意選擇定位基準及夾緊力。 2）材料 40Cr。 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 4 3）鍛件人工時效處理。 2.3 工藝分析 工藝分析的目的主要有兩個： 一是審查零件的結構形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處 理等的技術要求是否合理，是否便于加工與裝配； 二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制定出合理的工藝 規(guī)程。 鍛件必須進行時效處理，以消除應力。有條件時應在露天存放一年以上再加工。 為了保證加工精度應使定位基準統(tǒng)一，該零件主要定位基準，集中在 D 面和 W 面上。 鏜孔時，在可能的條件下盡量采用“支承鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性，提 高加工精度。對直徑較小的孔、應采用鉆、擴、鉸加工方法。 為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導向套再加工其他 孔的方法。 為提高孔的加工精度，應將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進行。 孔的尺寸精度檢驗，使用內徑千分尺或內徑百分表進行測量。軸內孔之間距離 的測量可以通過孔與孔之間壁厚進行間接測量。 同一軸線上各孔的同軸度，可采用檢驗心軸進行檢驗。 各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準面的平行度，均應通過檢 驗心軸進行測量。 錐套作為主傳動系的支承零件，各傳動軸間要求一定的位置精度，因此，加工此 錐套的主要任務是保證各孔系間的相互位置精度。在此錐套的加工中保證各孔正確位 置是靠 T618 坐標鏜床手動控制坐標來完成的，為更好地保證加工質量，單件小批量生 產也可采用組合夾具、專用鏜模進行加工，批量較大時，應采用專用鏜模進行加工。 根據錐套零件圖可知，其主要加工面是進行導軌面的加工、表面加工、孔加工、 鉆孔、攻絲，孔的精度要求高。該零件年生產屬小批量生產，設計加工零件所需要的 專用夾具是為了提高勞動效率、降低成本。 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 5 3 工藝規(guī)程設計 3.1 確定毛坯的制造形式 毛坯的選擇不僅影響毛坯的制造工藝及費用、零件生產率和經濟性，而且也與零 件的機械加工工藝和質量密切相關。故正確選擇毛坯具有重大的技術經濟意義。 毛坯選擇時，應全面考慮以下因素： 1）零件的材料及機械性能要求； 2）零件的結構形狀與外形尺寸； 3）生產類型，它在很大程度上決定采用毛坯制造方法的經濟性； 4）現有生產條件； 5）充分考慮利用新工藝、新材料、新技術的可能性。 長期使用經驗證明，由于灰口鍛鐵有一系列的技術上（如耐磨性好，有一定程度 的吸震能力、良好的鍛造性能等）和經濟上的優(yōu)點，通常錐套材料采用 40Cr。 毛坯未進入機械加工車間之前，為不消除毛坯的內應力，對毛坯應進行人工實效 處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理。 毛坯鍛造時，應防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現。特別是主要 加工面要求更高。重要的錐套毛坯還應該達到規(guī)定的化學成分和機械性能要求。 該零件為錐套類，材料為 40Cr，零件的形狀較復雜，只能用鍛件，采用鍛造毛坯。 該錐套的材料是 40Cr，單件大批生產，由于結構復雜，所以毛坯采用鍛件。為了 提高錐套加工精度的穩(wěn)定性，采用時效處理以消除內應力。 3.2 定位基準的選擇 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。定位基準選擇正確、合理， 可以保證零件的加工質量，提高生產率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，使生 產無法進行。 錐套定位基準的選擇，直接關系到錐套上各個平面與平面之間、孔與平面之間、 孔與孔之間的尺寸精度和位置精度要求是否能夠保證。在選擇基準時，首先要遵守 “基準統(tǒng)一”和“基準重合”的原則，同時必須考慮生產批量的大小、生產設備、特 別是夾具的選用等因素。 該錐套的結構復雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故錐套重要加 工表面都要劃分粗、精加工兩個階段，這樣可以避免粗加工造成的內應力、切削力、 夾緊力和切削熱對加工精度的影響，有利于保證錐套的加工精度。 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 6 3.2.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的 位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時應考慮下列原則： 重要表面原則 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇該表面為粗基準。 不加工表面原則 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應選擇不加工面為粗基準。 余量最小原則 如果零件上每個表面都要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以 避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 使用一次原則 因為粗基準本身都是未經機械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復使用 將產生較大的誤差。 平整光潔原則 以便工件定位可靠、夾緊方便。 根據生產類型不同，實現以孔為粗基準的工件安裝方式也不一樣。大批大量生產 時，由于毛坯精度高，可以直接用錐套上的重要孔在專用夾具上定位，工件安裝迅速， 生產率高。在單件、小批及中批生產時，一般毛坯精度較低，按上述辦法選擇粗基準， 往往會造成錐套外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用劃線找正的辦法進 行第一道的工序加工，即以孔及中心線為粗基準對毛坯進行劃線和檢查，必要時予以 糾正，糾正后孔的余量應足夠，但不應定均勻。 該錐套為單件小批量生產，在單件小批量生產時，由于毛坯精度低，所以以劃線 找正法安裝。劃線時先找正孔中心，然后以孔為基準找出其他需加工平面的位置。加 工該錐套時，按所劃的線找正安裝工件，則體現的是以孔作為粗基準。 3.2.2 精基準的選擇 選擇精基準時，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應考慮以下原 則： 1) 基準重合原則 即選用設計基準作為定位基準，以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準 不重合誤差。 2) 基準統(tǒng)一原則 應采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一原則。 3) 自為基準原則 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準，稱 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 7 為自為基準原則。 4) 互為基準原則 5) 便于裝夾原則 所選精基準應保證工件安裝可靠，夾具設計簡單、操作方便。 為了保證錐套零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸精 度，錐套類零件精基準選擇常用兩種原則：基準統(tǒng)一原則、基準重合原則。小批生產 時一般采用基準重合原則，即以裝配基準作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有 利于提高錐套上各表面間的相互位置精度。大批生產時常采用基準統(tǒng)一原則，即一面 兩孔定位，可避免由于基準變換而帶來的累積誤差。 3.3 擬定工藝路線 3.3.1 劃分加工階段 零件的技術要求較高時，零件在進行加工時都應劃分加工階段，按工序性質不同， 可劃分如下幾個階段： 粗加工階段 此階段的主要任務是提高生產率，切除零件被加工面上的大部分余量，使毛坯形 狀和尺寸接近與成品，所能達到的加工精度和表面質量都比較低。 半精加工階段 此階段要減少主要表面粗加工中留下的誤差，使加工面達到一定的精度并留有一 定的加工余量，并完成次要表面的加工（鉆、攻絲、銑鍵槽等） ，為精加工做好準備。 精加工階段 切除少量加工余量，保證各主要表面達到圖紙要求，所得精度與表面質量都比較 高。所以此階段主要目的是全面保證加工質量。 光整加工階段 此階段主要針對要進一步提高尺寸精度、降低粗糙度（IT6 級以上）的表面。一般 不用于提高形狀、位置精度。 根據加工階段劃分的要求及零件的批量，該錐套的加工劃分為 3 個階段：粗加工 階段（粗銑各個平面、孔端面及各孔粗鏜） 、半精加工階段（半精鏜各孔，完成各次要 孔等）和精加工階段（磨各平面、精鏜各孔） 。 3.3.2 安排加工順序 復雜工件的機械加工工藝路線中要經過切削加工、熱處理和輔助工序，如何將這 些工序安排在一個合理的加工順序中，生產中已總結出一些指導性的原則，先述如下。 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 8 切屑加工工序順序的安排原則 1）先粗后精 各表面加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進行，目的是 逐步提高零件加工表面的精度和表面質量。 2）先主后次 零件的主要加工表面（一般是指設計基準面、主要工作面、裝配基面等）應先加 工，而次要表面（鍵槽、螺孔等）可在主要表面加工到一定精度之后、最終精度加工 之前進行加工。 3）先面后孔原則 對于錐套類、支架類、機體類等零件，平面輪廓尺寸較大，用平面定位比較穩(wěn)定 可靠，故應先加工平面，后加工孔。這樣，不僅使后續(xù)的加工有一個穩(wěn)定可靠的平面 作為定位基準面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容易一些，也有利于提高孔 的加工精度。 4）先基準后其他 作為精基準的表面要首先加工出來。 該錐套的加工和裝配大多以平面為基準，按照加工順序安排的原則，采用先面后 孔的加工順序。先加工平面，可以為加工精度較高的支承孔提供穩(wěn)定可靠的精基準， 有利于提高加工精度。另外，先加工平面可以將鍛件不平表面切除，可減少鉆孔時鉆 頭引偏和刀具崩刃等現象的發(fā)生，對刀和調整也較為方便。加工孔系時應遵循先主后 次的原則，即先加工主要平面或孔系，這也符合切削加工順序的安排原則。 根據各面各孔的精度要求，加工順序如下： 平面的加工：查零件制造工藝與裝備表 3-9 平面加工方法可知，通過粗銑 精銑的加工順序可以滿足要求平面通過粗刨精刨粗磨精磨的加工順序可以滿足 要求；E 平面通過粗刨精刨的加工順序可以滿足要求。 孔的加工：查機械制造工藝與裝備表 3-8 可知，通過粗鏜半精鏜精鏜的 加工順序可以滿足要求；其余各孔：通過鉆擴鉸的加工順序可以滿足要求。 3.3.3 擬定加工工藝路線 擬定工藝路線的出發(fā)點：應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要 求能得到合理的保證。還要考慮經濟效果，以便降低生產成本。 綜合以上加工階段和加工順序的分析，可以初步得出錐套的加工藝路線。 初擬錐套加工工藝路線方案一如表 3.1 所示。 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 9 表 3.1 工藝路線方案一 工序號 工序內容 10 下料，采用鍛造毛坯 20 時效退火，去應力 30 粗車 175 外圓及左端面，單邊留余量 2mm 40 粗車 145 外圓、100 外圓及右端面，單邊留余量 2mm 50 半精車 145 外圓、100 外圓及右端面 60 精車 145 外圓、100 外圓及右端面 70 車外圓 2X1.5 退刀槽，加工到尺寸 80 車 145 和 103 之間的環(huán)形槽 90 粗鏜內孔 87.694，錐孔及 175，145， 75 內孔 100 精鏜內孔 87.694，錐孔及 175，145， 75 內孔 110 鉆 6- 8.5 的孔、锪 6-13 孔 120 鉆 2-M8 的螺紋底孔并攻絲 130 鉆 3 的孔 140 鉆鉸 10H7 的孔 150 磨左端面 160 磨右端面 170 磨外圓 145k6mm,加工到尺寸 180 粗磨 87.694mm 內孔 190 精磨 87.694mm 內孔 200 去毛刺 210 檢驗 220 涂上防銹油入庫 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 10 表 3.2 工藝路線方案二 工序號 工序內容 10 下料，采用鍛造毛坯 20 時效退火，去應力 30 粗車 175 外圓及左端面，單邊留余量 2mm 40 粗車 145 外圓、100 外圓及右端面，單邊留余量 2mm 50 半精車 145 外圓、100 外圓及右端面 60 精車 145 外圓、100 外圓及右端面 70 車外圓 2X1.5 退刀槽，加工到尺寸 80 車 145 和 103 之間的環(huán)形槽 90 粗鏜、精鏜內孔 87.694，錐孔及 175，145， 75 內孔 100 鉆 6- 8.5 的孔、锪 6-13 孔 110 鉆 2-M8 的螺紋底孔并攻絲 120 鉆 3 的孔 130 鉆鉸 10H7 的孔 140 磨左端面 150 磨右端面 160 磨外圓 145k6mm,加工到尺寸 170 粗磨 87.694mm 內孔 180 精磨 87.694mm 內孔 190 去毛刺 200 檢驗 210 涂上防銹油入庫 方案一在鏜孔時，把粗鏜、精鏜分開進行加工，滿足了粗精分開的原則，可以有 效避免因粗精不分給工件帶來的加工應力無法釋放的危害，有效地保證了零件的加工 精度。而且四個是孔同時進行加工的，不僅可以保證各孔間的相互位置精度，而且還 有效地提高了零件的加工效率，降低了工人的勞動強度。 考慮到機械加工順序安排原則及零件的生產成本等因素，其優(yōu)越性在于把粗鏜、 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 11 半精鏜、精鏜分開進行加工，符合切削加工工序順序的先粗后精安排原則，而且各軸 孔加工順序按照粗加工、半精加工、精加工進行，可以逐步提高零件加工表面的精度 和表面質量，可以逐漸提高各個軸孔的質量要求，可以提高各軸孔間的相互位置精度 和各自的尺寸精度，保證錐套零件的技術要求，確定方案一為此零件的加工工藝路線。 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 錐套體的材料是 40Cr，單件小批生產，由于結構復雜，所以毛坯采用鍛件。 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 與毛坯尺寸如下： 左右兩側面 根據其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查機械制造工藝設計簡明 手冊表 2.2-4 鍛件機械加工余量，可得兩側面 A、C 長度方向的單邊加工余量如下： 精加工余量：Z 2 =2.5mm 粗加工余量：Z 1=5.5mm 毛坯余量：Z =5.5+2.5=8mm 145k6 外圓面 根據其加工長度和加工寬度的大小及尺寸公差等級，查機械制造工藝設計簡明 手冊表 2.2-4 鍛件機械加工余量，可得長度方向的單邊加工余量如下： 精磨余量： Z4=1.0mm 粗磨余量： Z3=1.5mm 半精刨余量：Z 2 =3.5mm 粗刨余量： Z1=5.0mm 毛坯余量： Z=5.0+3.5+1.5+1.0=11mm 3.5 切削用量及工時定額的確定 受論文篇幅所限，只選取部分工序及加工內容進行工藝計算，還請諒解。 工序 30 粗車 175 外圓及左端面，單邊留余量 2mm 1、加工條件 （1）選擇刀具 1） 選擇直頭焊接式外圓車刀 2）依據 ，根據表 1.1，車床 CA6140 的中心高度 ， 切 削 用 量 簡 明 手 冊 20hm 所以選擇的刀桿尺寸 BxH=16mmX25mm，刀片的厚度為 4.5mm。 3）依據 ，根據表 1.2，粗車毛坯為 45 鋼，可以選擇 YT15 硬 切 削 用 量 簡 明 手 冊 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 12 質合金刀具。 4）依據 ，根據表 1.3，車刀幾何形狀如表 12 切 削 用 量 簡 明 手 冊 表 3-3 車刀幾何形狀角度 刀角名稱 符號 范圍 取值 主偏角 kr 3045 45 副偏角 Kr 1015 15 前角 0510 10 后角 58 5 刃傾角 s0 0 倒棱前角 ol-10 -15 -10 倒棱寬度 b0.4（0.30.8）f 1e 0.40.8 0.5 （2）選擇切削用量 1） 、確定切削深度 ap 由于粗加工余量僅為 3mm，可在一次走刀內切完，故 ap=3mm 2） 、進給量 f 依據 ，根據表 1.4，在粗車鋼料，刀桿的尺寸為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 16mmX25mm，ap=2.9mm ，以及工件直徑小于 40mm 時， 0.45/fmr 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書選擇 切 削 用 量 簡 明 手 冊 .8/f 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書得其進給機構允許的進 切 削 用 量 簡 明 手 冊 給力為 。max350FN 依據 ，根據表 1.21，當鋼的強度 =570670MPa， 切 削 用 量 簡 明 手 冊 b ， ， ， (預計)時，進給力為.4p./fr045k6/mincv N。17f 依據 ，根據表 1.29-2，切削時 的修正系數為 =1.0， 切 削 用 量 簡 明 手 冊 fFvoFfk =1.0， =1.0，故實際進給力為sFfkkrFf N107.1.07 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 13 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選 的進0.48/fmr 給量可用 3） 、車刀磨鈍標準及耐用度 T 依據 ，根據表 1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 1.0mm（1.01.4） ，車刀的壽命 T=60min。 4） 、確定切削速度 cv 依據 ，根據表 1.28，切削速度的修正系數為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 =1.0， =1.0， =0.8， =1.0， =1.0， 故tvkkrvsvTvkkv1.8Mv =0.94Mtkr 依據 ，根據表 1.27，切削速度的計算 切 削 用 量 簡 明 手 冊 vcmxyCapf 故 =110m/min0.2.150.35494698cv r/min/in1nrD 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書，選擇 切 削 用 量 簡 明 手 冊 120/crm 這時實際切削速度 為cv =120m/min3210/incnv 最后決定的車削用量為 。3,0.48/,/i,120/minp cafrrv1（ ） 計 算 基 本 公 時mcLtv 式中 ，根據 ，根據表 1.26，車削時的入切量以及l(fā)y 切 削 用 量 簡 明 手 冊 超切量為 ,則 L=420mm,故5 min420.691.8mt 工序 40 粗車 145 外圓、100 外圓及右端面，單邊留余量 2mm 工件材料： 40Cr，鍛造。 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mHBm2516 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5.4 0V = ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃傾角 = ，刀尖圓弧半徑 = 。06vK09vK01s0sr8. 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 14 .確定切削深度 pa 由于單邊余量為 3mm，可在一次走刀內完成，故 =3mm p .確定進給量 f 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，m1625pam410 進給量 =0.51.0fr 按 CA6140 機床進給量（表 4.29）在機械制造工藝設計手冊可知： =0.7f 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 。maxFN 根據表 1.21，當強度在 174207 時， ， ， =HBSp4f75.0rmrK 時，徑向進給力： =950 。045RFN 切削時 的修正系數為 =1.0， =1.0， =1.17（表 1.292） ，故實際f rofKsFfkrFfK 進給力為： =950 =1111.5 （3-f17.N 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。frm7.0 .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5.1 壽命 = 。Tmin60 .確定切削速度 0V 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 2002196YG 的鑄件， ， ，切削速度 = 。HBSpa4frm75. Vmin3 切削速度的修正系數為 =1.0， =0.92， 0.8， =1.0， =1.0（見表tvKvsvKTvKv 1.28） ，故： = tVv=63 00.184.920.1 in48 = = =120 nDc 17mir 根據 CA6140 車床說明書選擇 =1250ir 這時實際切削速度 為：cV 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 15 = = cV10cDn01257min .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， = ， ，HBS16245pa3f ，切削速度 時，rm75.0min50V =CPKW7.1 切削功率的修正系數 =0.73， =0.9，故實際切削時間的功率為：krcPcr0 =1.7 =1.2 （3-3. 6） 根據表 1.30，當 = 時，機床主軸允許功率為 = ， ，故ni125r EPKW9.5CEP 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 ， = ， = = ， =pamf7.0minrsr08.2Vmin01（ ） 計 算 基 本 公 時mcLtv 式中 ，l=263mm, 根據 ，根據表 1.26，車削時的入ly 切 削 用 量 簡 明 手 冊 切量以及超切量為 ,則 L=268mm,故5 min2680.341.mt 工序 50 半精車 145 外圓、100 外圓及右端面 加工條件： 工件材料： 40Cr，鍛造。 機床： CA6140 車床。 1、加工條件 (1)、選擇刀具 車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。 （2） 、背吃刀量 ap 查 ，得半精車余量 ap=1.0mm 切 削 用 量 簡 明 手 冊 1） 、進給量 f 依據 ，根據表 1.6，材料為碳鋼，當表面粗糙度為 ， 切 削 用 量 簡 明 手 冊 3.2aRm （預計）時， 。0.5,/minrv0.25.3/fmr 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書選擇 切 削 用 量 簡 明 手 冊 0.28/fr 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 16 2） 、車刀磨鈍標準及耐用度 T 依據 ，根據表 1.9，選擇車刀的后刀面的最大磨損量為 0.5mm,刀 切 削 用 量 簡 明 手 冊 具的壽命 T=60min。 3） 、切削速度 cv 依據 ，根據表 1.28，可查得切削速度的修正系數為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 =1.0， =1.0， =0.8， =1.0， =1.0， 故tvkkrvsvTvkkv1.8Mv =0.94Mtkr 依據 ，根據表 1.27，切削速度的計算 切 削 用 量 簡 明 手 冊 vcmxyCTapf 故 =158m/min0.2.150.299468c r/min/in15.vnrD 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書，選擇 切 削 用 量 簡 明 手 冊 120/mincr 這時實際切削速度 為cv =97m/min5.8120/inc 最后決定切削用量 1.0,.2/,/i,97/mip cafrnrv（ ） 計 算 基 本 公 時mcLtv 式中 ，l=263mm, 根據 ，根據表 1.26，車削時的入ly 切 削 用 量 簡 明 手 冊 切量以及超切量為 ,則 L=268mm,故5 min2680.341.mt 工序 60 精車 145 外圓、100 外圓及右端面 1、加工條件 (1)、選擇刀具 車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。 （2） 、背吃刀量 ap 查 ，得半精車余量 ap=1.0mm 切 削 用 量 簡 明 手 冊 1） 、進給量 f 依據 ，根據表 1.6，材料為碳鋼，當表面粗糙度為 ， 切 削 用 量 簡 明 手 冊 3.2aRm 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 17 （預計）時， 。0.5,/minrv0.25.3/fmr 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書選擇 切 削 用 量 簡 明 手 冊 0.28/fr 2） 、車刀磨鈍標準及耐用度 T 依據 ，根據表 1.9，選擇車刀的后刀面的最大磨損量為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 0.5mm,刀具的壽命 T=60min。 3） 、切削速度 cv 依據 ，根據表 1.28，可查得切削速度的修正系數為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 =1.0， =1.0， =0.8， =1.0， =1.0， 故tvkkrvsvTvkkv1.8Mv =0.94Mtr 依據 ，根據表 1.27，切削速度的計算 切 削 用 量 簡 明 手 冊 vcmxyCkapf 故 =158m/min0.2.150.299468c r/min/in15.vnrD 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書，選擇 切 削 用 量 簡 明 手 冊 120/mincr 這時實際切削速度 為cv =97m/min5.8120/inc 最后決定切削用量 1.0,.2/,/i,97/mip cafrnrv （ ） 計 算 基 本 公 時 mcLtv 式中 ，l=45mm, 根據 ，根據表 1.26，車削時的入Lly 切 削 用 量 簡 明 手 冊 切量以及超切量為 ,則 L=47mm,故2.0 min4761.5mt 工序 70 車外圓 2X1.5 退刀槽，加工到尺寸 1、加工條件：工件材料為 45 鋼， 。 0bMpa (1)、選擇刀具 車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。 （2）選擇切削用量 1） 、確定切削深度 由于精加工余量僅為 0.5mm，可在一次走刀內切完，故ap 依據 ，得精車余量 ap=0.5mm 切 削 用 量 簡 明 手 冊 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 18 2） 、進給量 f 依據 ，根據表 1.6，加工材料為碳鋼，當表面粗糙度為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 ， （預計）時， 。 1.6aRm0.5,10/minrv 0.1.6/fmr 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書選擇 切 削 用 量 簡 明 手 冊 .1/fr 確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書，其進給機構允許的進 切 削 用 量 簡 明 手 冊 給力為 =3530N。maxF 查 ，根據表 1.21，當鋼的強度 ， 切 削 用 量 簡 明 手 冊 5706bMPa ， ， ， =100m/min(預計)時，進給力為 =375N。2.0p.26/fr045kcv fF 依據 ，根據表 1.29-2，切削時 的修正系數為 ， 切 削 用 量 簡 明 手 冊 fF1.0vofk ， ，故實際進給力為1.sFfk.0krFf 3751.0.9N 由于切削時的進給力小于車床進給機構允許的進給力，故所選 的進.5/fmr 給量可用 3） 、車刀磨鈍標準及耐用度 T 依據 ，根據表 1.9，車刀的后刀面最大磨損量取為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 0.5mm（0.40.6） ，車刀的壽命 T=60min。 4） 、確定切削速度 cv 依據 ，根據表 1.28，可查得切削速度的修正系數為 ， 切 削 用 量 簡 明 手 冊 1.0tvk ， ， ， ， 故1.0krv.8sv1.0Tvk.kv1.8Mv =0.94Mtrs 依據 ，根據表 1.27，切削速度的計算為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 vcmxyCkTapf 故 =224m/min0.2.150.29946c r/min/in7vnrD 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書，選擇 切 削 用 量 簡 明 手 冊 120/crm 這時實際切削速度 為cv =120m/min3120/incn 最后決定的車削用量為 。0.5,./,/i,120/minp cafrrv 機械工程學院專業(yè)畢業(yè)設計 錐套機械加工工藝及夾具設計 19 1（ ） 計 算 基 本 公 時mcLtv 式中 ，l=75mm, 根據 ，根據表 1.26，車削時的入Lly 切 削 用 量 簡 明 手 冊 切量以及超切量 ,則 L=80mm,故5 min80.13812.4mt 工序 80 車 145 和 103 之間的環(huán)形槽 1、加工條件 (1)、選擇刀具 車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。 （2） 、背吃刀量 ap 查 ，得半精車余量 ap=1.0mm 切 削 用 量 簡 明 手 冊 1） 、進給量 f 依據 ，根據表 1.6，材料為碳鋼，當表面粗糙度為 ， 切 削 用 量 簡 明 手 冊 3.2aRm （預計）時， 。0.5,/minrv0.25.3/fmr 依據 ，根據 CA6140 車床的使用說明書選擇 切 削 用 量 簡 明 手 冊 0.28/fr 2） 、車刀磨鈍標準及耐用度 T 依據 ，根據表 1.9，選擇車刀的后刀面的最大磨損量為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 0.5mm,刀具的壽命 T=60min。 3） 、切削速度 cv 依據 ，根據表 1.28，可查得切削速度的修正系數為 切 削 用 量 簡 明 手 冊 =1.0， =1.0， =0.8， =1.0， =1.0， 故tvkkrv