CA6140主轴的加工工艺及工装夹具设计

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1、另配有夹具设计图纸cad.proe27567302846 / 51摘 要在机械领域中,车床是应用最为广泛、使用最为频繁的一种机床,特别是车床,它的应用非常的普遍.所以它的加工精度就极其的重要,工件能否达到加工要求就取决于车床本身的精度,而决定车床加工质量的就是它的主轴.车床主轴是把旋转运动与扭矩通过主轴端部的夹具传递给工件和刀具,要求有很高的强度与回转精度.车床主轴设计为空心阶梯轴,外圆表面设有花键、垫键等功能槽与螺纹.此论文详细计算了加工余量、切削用量、尺寸公差并阐述了主轴的加工工艺过程以与生产中所涉与的重要夹具设计方法.经设计的主轴较其传统的车床主轴有更高的强度和回转精度.关键词 车床,主

2、轴,加工工艺,夹具ABSTRACTIn machinery field, the lather is the most extensively and frequently used machine. Easpecially the CA6140 lather, its application is very widespread. So its processing accuracy is very important. Whether the work piece can reach the accuracy required is decided by the lather. While

3、, the part deciding the processing quality of CA6140 lather is its mainshaft. The mainshaft of the CA6140 lather is to transmit the rovolve motion and the torque to the workpiece and cutting-tool through the fixture on the end of mainshaft, in which high strengh and rotating accuracy are required.In

4、 this design, my job contains the things as below. Mainshaft is a hollow stepped shaft. There are functional slots and thread, such as spline, pad key and so on. In the paper, allowance, cutting consumption and tolerance are calculated. Also elaborates the craft processes of the mainshaft of CA6140

5、lather, and the design of important fixture. After being designed, compared with traditional lather, the strength and rotating accuracy are enhanced.Key words Lather,Mainshaft,Processing technic,Fixture目 录摘 要IABSTRACTII1 零件的分析11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析11.2.1 主轴的主要技术要求11.2.2 加工阶段的划分11.2.3 工序顺序安排22 工艺规程的设

6、计32.1 毛坯的制造形式32.2 基准的选择32.3 主要加工表面工序安排42.4 制定工艺路线52.5 机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸的确定72.5.1 毛坯的制造分析72.5.2 确定各加工表面的加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸72.6 确定切削用量与基本工时93 磨床夹具设计383.1 问题的提出383.2 夹具设计383.2.1 定位分析383.2.2 定位基准的选择383.2.3 选择定位元件383.2.4 磨削力的计算383.2.5 定位误差的分析393.2.6 夹紧装置与夹具体设计394 钻床夹具设计414.1 钻床夹具的作用与类型414.1.1 钻床夹具的作用414.1.2 钻

7、床夹具的类型414.2 夹具设计414.2.1 问题的提出414.2.2 定位分析424.2.3 定位基准的选择424.2.4 选择定位元件424.2.5 定位误差分析424.2.6 切削力与夹紧力分析424.3 钻模板、钻套、衬套选择设计434.3.1 钻模板选择434.3.2 钻套选择434.3.3 衬套选择444.4 夹紧装置与夹具体设计455 结论47参考文献48附 录49致 谢501 零件的分析1.1 零件的作用本次设计所给定的零件是主轴零件图.其位于主轴箱部,主要作用是传递回转运动和扭矩.电动机的回转运动和扭矩是通过各级变速齿轮等传递到主轴,再通过主轴传递给工件或刀具的.主轴必须具

8、有较高的回转精度,以保证工件几何形状的正确；为机床附件和有关工艺装备提供安装基面,直接或间接地支持和导向作用；当棒料毛坯需从主轴中心通孔通过作贯穿送料时,主轴内孔还具有支承作用.1.2 零件的工艺分析1.2.1 主轴的主要技术要求尺寸精度和表面粗糙度：主轴的支承轴颈和安装传动齿轮的轴颈是决定机床工作精度的关键表面,其精度要求最高,一般不低于IT5级.由于主轴需要在负荷条件下作回转运动,故要求有较高的抗疲劳的能力,表面不允许有裂纹等缺陷.表面几何形状和相互位置精度：主轴支承轴颈的圆度直接影响加工工件的圆度,故要求较高,其误差不大于尺寸的.主轴轴颈对支承轴颈的跳动公差,用标准检验棒检查时,在近主轴

9、端处不大于：在离主轴端处不大于.其他定位表面对支承轴颈的同轴度、平行度或垂直度公差一般为.主轴上螺纹的精度,一般不低于二级.1.2.2 加工阶段的划分加工过程大致划分为四个阶段：顶尖孔之前是预加工阶段；打顶尖孔之后至调质的工序为粗加工阶段；调质处理后至表面淬火的工序为半精加工阶段.表面淬火后工序为精加工阶段.要求较高的支承轴颈和莫氏6号锥孔的精加工,则应在最后进行.整个主轴加工的工艺过程,是以主要表面特别是支承轴颈的加工为主线,穿插其它表面的加工工序组成的.这样安排的优点是：粗加工时切除大量金属产生的变形,可以在半精加工和精加工中去掉.而主要表面放在最后,可不受其它表面加工的影响,并方便安排热

10、处理工序,有利于机床的选择.1.2.3 工序顺序安排工序顺序的安排主要根据基面先行、先粗后精、先主后次的原则,并注意下列几点：主轴毛坯锻造后,一般安排正火处理.其目的是消除锻造残余应力,改善金属组织,降低硬度,改善切削加工性能.粗加工后,安排调质处理.其目的是获得均匀细致的索氏体组织,提高零件的综合力学性能,以便在表面淬火时得到均匀致密的硬度层,并使硬化层的硬度由表面向中心逐渐降低.同时索氏体的金属结构经加工后,表面粗糙度较小.最后,还需对有相对运动的轴颈表面和经常与夹具接触的锥面进行淬火或氮处理,以提高其耐磨性.一般高频淬火安排在粗磨之前,氮化安排在粗磨之后,精磨之前.外圆表面的加工顺序先加

11、工大直径外圆,以免一开始就降低工件刚度.深孔加工应安排在调质以后进行,因为调质处理变形大,深孔产生弯曲变形,不仅影响棒料通过,还会造成主轴高速转动的不平衡.深孔加工应安排在外圆粗车或半精车之后,以便有一个较精确的轴颈作定位基面,保证孔与外圆同轴度时主轴壁厚均匀.如果仅从定位基准考虑,希望始终用顶尖孔定位,避免使用锥堵,深孔加工安排在最后为好.但是深孔加工是粗加工,发热量大,会破坏外圆加工的精度,而且钻偏时,要有余量纠正.所以,深孔加工只能在半精加工阶段进行.次要表面的加工安排主轴上的花键、键槽等次要表面,一般都放在外圆精车时,由于断续切削而产生振动,既影响加工质量,又容易损坏刀具；同时也难以控

12、制键槽的尺寸要求.但是,它们的加工也不宜放在主要表面精磨之后进行,以免铣花键产生的变形影响主要表面精度.主轴上的螺纹均有较高的要求,如安排在淬火前加工,淬火后产生的变形,会影响螺纹和支承轴颈的同轴度.因此,车螺纹宜放在主轴局部淬火之后进行.2 工艺规程的设计2.1 毛坯的制造形式零件材料为45钢.主轴在机床运行中要起到传递功率的作用,则其在工作过程中,经常受到扭矩作用,由于零件年生产量为1000件,已达到大批量生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不太大.故可采用模锻成型,且为胎模锻.它的毛坯精度较高,加工余量较小,对提高生产率,保证加工质量也是有利的.2.2 基准的选择1、粗基准的选择为取得两中心孔

13、作为精加工的定位基准,所以机械加工的第一道工序是铣两端面中心孔.为此可选择前、后支承轴颈或其近处的外圆表面作为粗基准.这样,当反过来再用中心孔定位,加工支承轴颈时,可以获得均匀的加工余量,有利于保证这两个高精度轴颈的加工精度.2、精基准的选择为了避免基准不重合误差,考虑工艺基准与设计基准和各工序定位基准的统一,以与尽可能在一次装夹中加工较多的工件表面,所以在主轴精加工的全部工序中二端锥孔面本身加工时除外均采用二中心孔作为定位基准.在主轴中心孔通孔钻出以后,原中心孔消失,需要采用锥堵,借以重新建立定位精度二端中心孔.中心孔在使用过程中的磨损会影响定位精度,故必须经常注意保护并与时修整.特别是在关

14、键的精加工工序之前,为了保证和提高定位精度,均需重新修整中心孔.使用锥堵时应注意：当锥堵装入中心孔后,在使用过程中,不能随意拆卸和更换,都会引起基准的位置变动,从而造成误差.3、基准的转换由于主轴的主要轴颈和大端锥孔的位置精度要求很高,所以在加工过程中要采用互换基准的原则,在基准相互转换的过程中,精度逐步得到提高.以轴颈为粗基准加工中心孔；以中心孔为基准,粗车支承轴颈等外圆各部；以支承轴颈为基准,加工大端锥孔；以中心孔锥堵为基准,加工支承轴颈等外圆各部；以支承轴颈为基准,粗磨大端锥孔；以中心孔为重配锥堵为基准,加工支承轴颈等外圆各部；以大端支承轴颈和外圆表面为基准,精磨大端锥孔.特别是最后精磨

15、主轴锥孔时,由于定位基准选择恰当,起到了互为基准和基准重合双重效果,从而保证了很高的主轴跳动精度.2.3 主要加工表面工序安排要达到高精度的要求,在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序,这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序进行的,即粗车调质半精车精车淬火粗磨精磨.车床主轴主要表面的加工顺序有如下几种方案：1、通孔以毛坯外圆定位,加工后配锥堵外圆表面粗加工以锥堵顶尖孔定位锥孔粗加工以半精加工后外圆定位,加工后配锥堵外圆精加工以锥堵顶尖孔定位锥孔精加工以精加工后的外圆定位.2、圆表面粗加工以顶尖孔定位外圆表面半精加工以顶尖孔定位钻通孔以半精加工后外圆定位,加工后配锥堵外圆表面精加工以锥

16、堵顶尖孔定位锥孔粗加工以精加工后外圆表面定位锥孔精加工以精加工后外圆表面定位.3、外圆表面粗加工以顶尖孔定位外圆表面半精加工以顶尖孔定位钻通孔以半精加工后外圆表面定位锥孔粗加工以精加工后外圆表面定位锥孔精加工以精加工后外圆表面定位,加工后配锥堵外圆表面精加工以锥堵顶尖孔定位.4、外圆表面粗加工以顶尖孔定位外圆表面半精加工以顶尖孔定位钻通孔以半精加工后外圆表面定位锥孔粗加工以精加工后外圆表面定位,加工后配锥堵外圆表面精加工以锥堵顶尖孔定位锥孔精加工以精加工外圆表面定位.上述四种加工方案各有优缺点,现简要分析如下：方案1：钻通孔放在外圆表面粗加工之前,则需在钻通孔后增加配锥堵的工作；另外,粗加工外

17、圆表面时,加工余量大,切削力、夹紧力也相应较大,所以用锥堵顶尖孔定位不如用实心轴顶尖孔定位稳定可靠.故此方案对毛坯是实心轴的情况则不适宜,对于实心轴在成批生产情况下是可行的.方案2：锥孔粗加工在外圆表面精加工之后,锥孔粗加工时以精加工外圆表面定位,会破坏外圆表面的精度,故此方案不可行.方案3：锥孔精加工放在外圆精加工前,锥孔精加工时以半精加工的外圆表面定位,这会影响锥孔加工精度内孔磨削条件比外圆磨削条件差；另外精加工外圆时以锥堵顶尖孔定位,有可能破坏锥孔精度,同时锥堵的加工误差还会使外圆表面和内锥表面产生较大的同轴误差,故此方案也不行.方案4：锥孔精加工放在外圆精加工之后,锥孔精加工时以精加工

18、过的外圆定位,锥孔精加工工序的加工余量小,磨削力不大,故不会破坏外圆表面的精度.此外,以外圆表面定位,定位稳定可靠,相比之下此方案最佳.当主要表面加工顺序确定后,就要合理地插入非主要表面加工工序.对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等.这些表面的加工一般不易出现废品,所以尽量安排在后边进行,主要表面加工一旦出了废品,非主要表面就不需要加工了,这样可以避免工时的浪费.但是也不能放在最后,以防在加工非主要表面过程中损害已精加工过程的主要表面.对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等,都应安排在淬火前加工完毕,否则表面淬硬后就不易加工.在非淬硬表面上的螺孔、键槽等一般在外圆精车之后精磨之前进行

19、.如果在精车之前就加工出这些表面,精车就将在断续表面上进行,容易产生震动,影响表面质量,还容易损坏车刀,加工精度也难以保证.至于主轴螺纹,因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求,所以螺纹应安排在最终热处理之后的精加工阶段进行,这样半精加工后残余应力重新分布所引起变形和热处理后的变形,就不会影响螺纹的加工精度了.2.4 制定工艺路线由于生产类型为大批生产,故在使零件的几何性状、尺寸精度、几何位置精度等技术要求得到合理的保证的前提下,应采用专用的夹具,并应尽量使工序集中起来提高生产率.除此之外,还应考虑经济效果,提高经济效益.表2-1 CA6140主轴大批量生产的加工工艺过程生产类型：大批生产材

20、料牌号：45号钢毛坯种类：模锻件阶段划分序号工序名称工序内容定位基准加工设备粗加工1模锻模锻机2热处理正火3铣端面钻中心孔毛坯外圆卧式车床4车粗车各外圆面顶尖孔卧式车床5热处理调质220-240HBW半精加工6车车大端各部顶尖孔卧式车床7车仿形车小端各部顶尖孔仿形车床8钻钻中心通孔深孔两端支撑轴颈深孔钻床9车车小端内锥孔两端支撑轴颈卧式车床10车车大端内锥孔、外短锥与端面前支撑轴颈和75外圆卧式车床11钻钻大端端面各孔100与80外圆摇臂钻床12钻钻4孔前支撑轴颈和E端面、75外圆摇臂钻床13热处理高频淬火90外圆,莫氏6号锥孔与短锥精加工14车精车外圆各段并切槽堵锥顶尖孔数控车床15磨粗磨外

21、圆与两处1:12锥面堵锥顶尖孔外圆磨床16磨粗磨莫氏6号锥孔前支撑轴颈和80外圆锥孔磨床17铣铣键槽F面、77.5外圆与90外圆铣床18铣粗、精铣花键堵锥顶尖孔半自动花键轴铣床19车车大端内侧面与三段螺纹锥堵顶尖孔卧式车床20磨组合磨两处1:12锥面、短锥面与D端面锥堵顶尖孔外圆磨床21磨精磨莫氏6号锥孔前支撑轴颈与80外圆锥孔磨床22钳工4个23钻孔处锐边倒角23检查按图纸要求全部检查2.5 机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸的确定2.5.1 毛坯的制造分析主轴零件材料为钢,硬度为.生产类型为大批生产,使用胎膜锻毛坯,毛坯重量约为.由机械加工工艺手册表查得：直径为的余量与偏差为.直径为的余量与

22、偏差为.直径为的余量与偏差为.对主轴的零件进行分析：相差.相差.相差.由于要考虑到胎膜锻加工的特征,故由上分析可得将对坯模进行二次拔长,且第一次拔长是以的毛坯尺寸为拔长对象,第二次拔长是以的毛坯尺寸,毛坯原坯模为,体积为约为立方米.2.5.2 确定各加工表面的加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸、小端端面的加工余量总余量,由附表、车大端外圆的加工余量总余量,由附表、外圆总余量,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,粗车,毛坯尺寸、外圆锥面总余量,磨削余量,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,半精车余量,工序尺寸,粗车

23、,毛坯尺寸、外圆总余量,磨削余量,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,磨削余量,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,磨削余量,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,精车余量,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,精车余量,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆锥面总余量,磨削余量,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆锥面总余量,磨削余量,工序尺寸半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,磨削余量,工序尺寸,半精车余量

24、,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,切槽余量,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外圆总余量,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、外短锥总余量,精磨余量,工序尺寸,粗磨余量,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗车,毛坯尺寸、钻通孔钻孔、小端锥孔粗车小端锥孔余量,工序尺寸、大端锥孔粗车,工序尺寸,半精车余量,工序尺寸,粗磨余量,工序尺寸,精磨余量,工序尺寸、攻螺纹孔,、车螺纹,、铣键槽粗铣键槽、铣花键粗铣,精铣2.6 确定切削用量与基本工时工序1 模锻.工序2 热处理.工序3 铣端面钻中心孔.粗车两端面：、加工条件工件材料：钢正火

25、,模锻,.加工要求：车主轴两端面,并钻中心孔,表面粗糙度值.机床：卧式车床.刀具：根据 机械加工工艺设计实用手册表,材料为,硬质合金端面车刀,刀杆,、计算切削用量已知毛坯小端长度方向上的加工余量为,粗车时分两次加工；毛坯大端长度方向的加工余量为,粗车时分三次加工,.进给量根据机械加工工艺设计实用手册表,当刀杆的尺寸为时,为时,工件的直径为时,取.计算切削速度按机械加工工艺手册表,当时,其中,.对小端端面得：确定机床转速：,按机械加工工艺手册表,表与相近的机床转速为与,选取,如果选,则速度损失太大.所以实际切削速度：对大端端面得：确定主轴转速：按机械加工工艺手册表查的与相近的机床转速为与,选取.

26、故实际切削速度：切削工时半精车两端面：计算切削速度：确定主轴转速：按机械加工工艺手册表,选,其实际切削速度：,切削工时：、钻中心孔刀具：A型中心钻,机械加工工艺手册表4.3-2进给量：,机械加工工艺设计实用手册表15-39切削速度：,按机床选取,机械加工工艺手册表3.1-31所以实际切削速度：；切削工时：, 机械加工工艺手册表2.5-7工序4：粗车机床：C620-3卧式车床刀具：刀具材料YT15,硬质合金车刀,刀杆尺寸,机床加工工艺设计实用手册表12-71、粗车外圆切削深度：单边余量,进行3次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：确

27、定主轴转速：按机床选取,所以实际切削速度：检验机床功率：主切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：其中：,所以：切削时消耗的功率：由机床加工工艺设计实用手册知主电动机的功率为,所以机床的主轴功率足够,可以正常加工.检验机床进给系统强度：已知主切削力,径向切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：式中：,所以：而轴向切削力,主切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：式中：,轴向切削力：,取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为：；而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为,见机械加工工艺手册表,机床的进给系统可正常工作.切削工时：机

28、械加工工艺手册表其中：,故粗车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根机械加工工艺手册据15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,所以实际切削速度：检验机床功率：主切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：其中：,所以：切削时消耗的功率：由机床加工工艺设计实用手册知主电动机的功率为,所以机床的主轴功率足够,可以正常加工.检验机床进给系统强度：已知主切削力,径向切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：式中：,所以：而轴向切削力,主切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：式中：,轴向切削力：,取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数,则切削力在纵向

29、进给方向对进给机构的作用力为：,而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为,见机械加工工艺手册表,机床的进给系统可正常工作.切削工时： 机械加工工艺手册表其中：,故粗车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：=确定主轴转速：按机床选取,所以实际切削速度：切削工时：,其中,故粗车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,所以实际切削速度：切削工时：,其中,故粗车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,所以实际切削

30、速度：切削工时：,其中,故粗车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：当时,确定主轴转速：；按机床选取,则实际切削速度切削工时：,其中,故粗车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故粗车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故粗车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；

31、进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：当时,确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故粗车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故工序5：热处理工序6：车大端各部车大端外圆、短锥、端面和台阶机床：卧式车床刀具：据机床加工工艺设计实用手册表12-7,刀具材料YT15,硬质合金车刀,刀杆尺寸,.半精车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定

32、主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故半精车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：当时,确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故半精车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故工序7：仿形车小端各部机床：半自动仿形车床,机械加工工艺手册表刀具：据机床加工工艺设计实用手册表12-7：刀具材料YT15,刀杆尺寸,仿形车外圆切削深度：单边余量,进行次

33、走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册可得：当时,选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：当时,确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故仿形车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册可得：当时,选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故仿形车外圆且锥度为根据机械加工工艺实用手册知锥度为的圆锥角是切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故仿形车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按

34、机床选取,则实际切削速度：切削工：,其中,故仿形车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故仿形车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故仿形车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故仿形车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,；故仿形车外圆切削深度：单边余

35、量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选,则实际切削速度：切削工时：,其中,；故仿形车外圆锥度为切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,；故仿形车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,；故工序：钻深孔机床：深孔钻床,由机械加工工艺手册第二卷表刀具：外排屑深孔钻,由机械加工工艺手册第二卷表由机械加工工艺实用手册表,钢的硬度为时切削速度由机械加工工艺实用手册表取进给量：令：故转速按机床取,所以实际切削速度为切

36、削工时且,据机械制造工艺金属切削机床设计指导表其中：,得：工序：车小端锥孔配锥堵机床：卧式车床刀具：刀具材料YT15,硬质合金内圆车刀,刀杆尺寸,根据机床加工工艺设计实用手册表12-7.切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故工序：车大端锥孔配莫氏6号锥堵外短锥与端面车大端锥孔配莫氏6号锥堵机床：卧式车床刀具：刀具材料YT15,硬质合金外圆车刀,刀杆尺寸,据机床加工工艺设计实用手册表12-7切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工

37、艺实用手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故车内孔切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故车端面切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故车外圆切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故工序：钻大端各孔钻孔机床：Z35A摇臂钻床刀具：YG8硬质合金锥柄麻花钻进给量

38、：,由机械加工工艺设计实用手册表切削速度：,由机械加工工艺设计实用手册表主轴转速：按机床选取,据机械加工工艺手册表3.1-31,所以实际切削速度：；切削工时：,机械加工工艺手册表2.5-7,则钻孔进给量：,切削速度：主轴转速：按机床选取,机械加工工艺手册表3.1-31,所以实际切削速度：；切削工时：,故钻孔进给量：切削速度：主轴转速：按机床选取,机械加工工艺手册表3.1-31,所以实际切削速度：；切削工时：,故锪圆柱式沉孔,根据有关资料介绍：锪沉头孔时进给量与切削速度约为钻孔时的,故进给量：,按机床选取切削速度：按机床选取,机械加工工艺手册表3.1-31,所以实际切削速度：；切削工时：,故工序

39、：钻孔进给量：,切削速度：主轴转速：按机床选取,机械加工工艺手册表3.1-31,所以实际切削速度：；切削工时：,故工序：对、短锥与莫氏号锥孔进行高频淬火工序14：精车外圆各段并切槽精车外圆机床：数控机床刀具：据机床加工工艺设计实用手册表12-7：刀具材料YG6A,钨钴硬质合金车刀,刀杆尺寸,切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：切削工时：,其中,故精车外圆时与相同切削工时：,故切槽切槽之间刀具：采用高速钢切槽刀 机床加工工艺手册表.切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：,则确定主轴转速：切削工时： 其中,故切槽之间切削深度：单边余量,进

40、行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：切削工时： 其中,故切槽之间与切槽相同.切槽处切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：切削工时：,故切槽处切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：切削工时：,故切槽处切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：切削工时：,故切槽处切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：切削工时：,故切槽.切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：切削工时：,故切槽切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量

41、：选用；计算切削速度：确定主轴转速：切削工时：,故倒角面 为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与切槽处相同.工序15：磨削外圆磨削外圆机床：万能外圆磨床 机械加工工艺设计实用手册表砂轮：选取WA46KV6P35040127砂轮,其含义为：砂轮磨料为白刚玉,粒度为40号,硬度为中软1级,陶瓷结合剂,6号组织,平型砂轮,其尺寸为35040127据机械加工工艺设计实用手册表,工件速度,工件转速,由机械加工工艺设计实用手册表可知砂轮的转速为,则最大的切削速度：,选择,；工件的轴向进给量时,径向进给量,工件的切削余量,磨削次数为8次.机动时间：,机械制造工艺金属切削机床设计指导表,且,机械制造工艺金属切削

42、机床设计指导表,则磨削外圆工件速度：,工件转速：由机械加工工艺设计实用手册表,可知砂轮的转速为,故最大的切削速度：,选取,工件的轴向进给量时,径向进给量,工件的切削余量,切削次数为6次.机动时间：且,则磨削外圆工件速度：,工件转速：由机械加工工艺设计实用手册表可知砂轮的转速为,故最大的切削速度：,选取,工件的轴向进给量时,径向进给量,工件的切削余量,切削次数为6次.机动时间：且,则粗磨1：12外锥由机械加工工艺设计手册表得：工件速度,工件转速.选取砂轮主轴转速为,故最大的切削速度：,选择工件转速,机械制造工艺金属切削机床设计指导表.工件的纵向进给量时,横向进给量,机械制造工艺金属切削机床设计指

43、导表,工件的切削余量,切削次数为2次.机动时间：,机械制造工艺金属切削机床设计指导表且,由机械制造工艺金属切削机床设计指导表：,则粗磨1：12外锥大端工件转速砂轮最大的切削速度：,选择工件转速,工件的纵向进给量时,横向进给量,工件的切削余量,切削次数为7次.机动时间：,则工序：磨削莫氏锥孔重配莫氏6号锥堵机床：锥孔磨床 机械加工工艺设计实用手册表工件的转速范围：砂轮轴的转速：砂轮：选取白刚玉锥磨头 机械加工工艺设计实用手册表,且,由机械加工工艺设计手册表得：工件速度,工件转速选取砂轮主轴转速为,故最大的切削速度：选择工件转速,工件的纵向进给量时,横向进给量.据机械制造工艺金属切削机床设计指导表

44、：工件的切削余量,切削次数为3次.机动时间： 机械制造工艺金属切削机床设计指导表,且,由机械制造工艺金属切削机床设计指导表,则工序：铣键槽根据机械加工工艺设计手册第一卷表,选用硬质合金直柄键槽铣刀,铣削深度,1次走刀切除.确定每齿进给量,根据机械加工工艺设计手册表,选取确定铣刀的磨钝标准与耐用度：按机械加工工艺手册表,铣刀后刀面最大磨损限度按机械加工工艺手册表,刀具的耐用度根据机械加工工艺手册表：,故采用铣床.由根据机械加工工艺手册表取,则实际车削速度,此时工作台每分钟的进给量应为：根据机械加工工艺手册表铣削工时：式中：,所以工序：粗铣、精铣花键粗铣刀具：根据机械加工工艺设计手册表,选用高速钢

45、三面刃铣刀；根据机械加工工艺设计手册表：,铣削深度,1次走刀切除.确定每齿进给量,根据机械加工工艺设计手册表选取确定铣刀的磨钝标准与耐用度：按机械加工工艺手册表,铣刀后刀面最大磨损限度按机械加工工艺手册表,刀具的耐用度根据机械加工工艺手册表的切削速度即,故采用半自动花键轴铣床.根据机械加工工艺手册表取,此时工作台每分钟的进给量应为：,根据机械加工工艺手册表铣削工时：,式中：,所以精铣铣削深度,1次走刀切除.确定每齿进给量,选取根据机械加工工艺手册表：切削速度即,故采用半自动花键轴铣床.根据机械加工工艺手册表取,此时工作台每分钟的进给量应为：根据机械加工工艺手册表铣削工时：式中：,所以工序19：

46、车大端内侧面,车三处螺纹配螺母机床：卧式车床刀具：材料为,刀杆,车大端内端面：切削深度：单边余量,进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取,则实际切削速度：切削工时：,其中,故车螺纹车刀：采用高速钢粗牙普通螺纹车刀 机械加工工艺手册表由机械加工工艺手册表：螺距为时,走刀次数,故由机械加工工艺手册表取计算主轴转速：,按机床选取,所以实际切削速度：.取切入深度,按机械加工工艺手册表：切削工时：,其中,故车螺纹车刀：采用高速钢粗牙普通螺纹车刀 机械加工工艺手册表由机械加工工艺手册表,螺距为时,走刀次数,故由机械加工工艺手册表取计算主轴转速：

47、按机床选取,所以实际切削速度：取切入深度,按机械加工工艺手册表,切削工时：,其中,故螺纹与螺纹相同切削工时：工序20：磨削两处外锥面,端面以与短锥面机床：万能外圆磨床,由机械加工工艺设计实用手册表砂轮：选取WA100KV6P35020127,由机械加工工艺设计实用手册表磨削小端锥面由机械加工工艺设计手册表得：工件速度,工件转速.选取砂轮主轴转速为,故最大的切削速度：,选择工件转速 机械制造工艺金属切削机床设计指导表.工件的纵向进给量时,横向进给量,机械制造工艺金属切削机床设计指导表,工件的切削余量,切削次数为2次.机动时间：,机械制造工艺金属切削机床设计指导表且,由机械制造工艺金属切削机床设计

48、指导表：则磨大端锥面工件转速砂轮最大的切削速度：,选择工件转速,工件的纵向进给量时,横向进给量工件的切削余量,切削次数为3次.机动时间：,则磨外圆工件转速,砂轮最大的切削速度：,选择工件转速；工件的纵向进给量时,横向进给量；工件的切削余量,切削次数为2次.机动时间：,则磨削端面由机械加工工艺设计实用手册表得：工件速度,工件转速,砂轮的最大的切削速度：选择工件回转速度,由手册选取工件的纵向进给量时,横向进给量工件的切削余量,切削次数为次.机动时间：,由机械制造工艺金属切削机床设计指导表且,由机械制造工艺金属切削机床设计指导表,则工序21：精磨莫氏锥孔卸堵机床：锥孔磨床 机械制造工艺金属切削机床设

49、计指导表工件的转速范围：砂轮轴的转速：砂轮：选取白刚玉60锥磨头,由机械加工工艺设计实用手册表,且,由机械加工工艺设计手册表得：工件速度,工件转速；选取砂轮主轴转速为,故最大的切削速度：；选择工件转速,工件的纵向进给量时,横向进给量.机械制造工艺金属切削机床设计指导表,工件的切削余量,切削次数为2次.机动时间：,由机械制造工艺金属切削机床设计指导表且,由机械制造工艺金属切削机床设计指导表,则工序22：钳工工序23：检验3 磨床夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具,经过与指导老师的协商,决定设计精磨莫氏号锥孔的内圆磨床夹具,本夹具将用于Wx-004主轴锥孔磨床

50、.3.1 问题的提出本夹具主要用于磨削莫氏号锥孔,主要的技术要求是保证锥孔的圆柱度和轴心线的位置精度.主要应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度同时,还要考虑技术上的要求.3.2 夹具设计3.2.1 定位分析由零件图可知：要磨削莫氏号的内孔,主要的技术要求是保证锥孔中心线对、轴径的径向跳动误差.则设计夹具时,必须要限制X轴的移动、转动；Y轴的转动,移动；Z轴的移动也要有控制,这种定位属于部分定位.3.2.2 定位基准的选择由零件图可知：前支承轴颈作为定位基准且与锥孔互为基准.有利于保证锥孔中心线对、轴径的径向跳动误差.3.2.3 选择定位元件根据以上分析,如果采用定位套来定位和装卸都很方便,半

51、圆定位座对工件外圆表面进行定心定位,为了满足定位要求应限制四个自由度,其下半部分与磨床导轨连接,起定位作用,其上半部分做成可拆式和铰链式的半圆盖,起夹紧作用.定位座与定位基准的接触面积较大,加紧力均匀,可有效的减少工件的基准面,特别是空心圆柱的变形.采用半圆定位座,其工件定为基准的精度应在级以上.能使工件的定位基准轴线对中在定位套的内圆上,而不受定位基准直径误差的影响,即对中性好有利于保证锥孔中心线对、轴径的径向跳动误差,而且工件在磨床上加工时要求转动,可以保证它的同轴度.当加上弹性套时在夹紧力作用下可以限制了Z的移动,同时通过弹性套带动轴的转动进而对内锥孔的磨削.这样就限制了个自由度.3.2

52、.4 磨削力的计算且,故：总切削力3.2.5 定位误差的分析定位元件尺寸与公差的确定,夹具的主要定位元件为前支承轴颈,外圆.定位轴瓦采用的是锡青铜耐磨材料,定位精度可靠.与半孔定位配合的是,的圆柱面与,的锥面,那么半孔定位的,是确定的.其中：D为工件的定位基准直径； H为肋板的高度； h为定位套的厚度； T为轴中心线到肋板底面的距离.根据零件图知主要保证中心线在近轴端的径向跳动为0.005,300处为.定位误差由基准位置误差和基准不重合误差组成.即：.基准位置误差由于定位基准与工序基准重合,所有=0所以0.005.由以上结果表明,该夹具可保证加工要求.而且工序尺寸公差无要求,证明夹具是合理可行

53、的.3.2.6 夹紧装置与夹具体设计此夹具采用的压紧元件为可拆式半圆盖和压紧螺母,在机械加工工艺设计中,已经确定主轴的生产类型为大批量生产,在此夹具中选用半圆盖和压紧螺母夹紧工件.取下可开式半圆盖和松开弹性夹套,工件装入定位铜套上,实现径向定位,再将70外圆压入弹性夹套内,实现轴向定位,最后拧紧螺母夹紧工件.此种夹具设计刚性较好,可以保证高的加工精度,并且压紧可靠,还能使工件装卸方便,在保证加工质量的情况下,省时省力.夹具体的设计主要考虑零件的形状与将上述各主要元件联成一个整体.这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图.整个夹具的结构夹具装配图如下：3.1 磨床夹具装配图4 钻床夹具设计

54、4.1 钻床夹具的作用与类型4.1.1 钻床夹具的作用钻床上用来钻孔、扩孔、铰孔、锪孔与攻丝的机床夹具称为钻床夹具,习惯称为钻模.使用钻模加工时,是通过钻套引导刀具进行加工.钻模主要用于加工中等精度、尺寸较小的孔或孔系.使用钻模可以提高孔与孔系间的位置精度,又有利于提高孔的形状和尺寸精度,同时还可节省划线找正的辅助时间,其结构简单、制造方便,因此钻模在批量生产中得到广泛的应用.4.1.2 钻床夹具的类型钻床夹具简称钻模,主要用于加工孔与螺纹.它主要由钻套、钻模板、定位与夹紧装置夹具体组成.其主要类型有以下几种.固定式钻模 在使用中,这类钻模在机床上的位置固定不动浮动接头,而且加工精度较高,主要

55、用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系.回转式钻模 这类钻模上有分度装置,因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系.翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔,孔径小于f8-f10mm.它可以减少安装次数,提高被加工孔的位置精度.其结构较简单,加工钻模一般手工进行翻转,所以夹具与工件应小于10kg为宜.盖板式钻模 这种钻模无夹具体其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上.钻模板在工件上装夹,适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工.夹具、结构简单轻便,易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸,较费时浮动接头,故此钻模的质量一般不宜超过10kg. 滑柱式钻模 滑柱式钻模是

56、带有升降钻模板的通用可调夹具.这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点浮动接头,生产中应用较广.4.2 夹具设计4.2.1 问题的提出本夹具主要用来钻通孔.这4个孔表面粗糙度要求为,主要保证各孔的相对位置精度.本夹具加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求,以与如何提高劳动生产率,降低劳动强度.4.2.2 定位分析由零件图可知：要钻这几个通孔,主要的技术要求是保证孔对主轴中心线的相对位置关系.则设计夹具时,必须要限制X轴的移动、转动；Y轴的转动,移动；Z轴的移动也要有控制,这种定位属于部分定位.4.2.3 定位基准的选择由零件图可知：以与外圆面作为定位基准有利于保

57、证各孔对主轴中心线的相对位置.4.2.4 选择定位元件根据对零件的分析,如果采用V形块来定位和装卸都很方便且具有良好的对中性,V形块对工件外圆表面进行定心定位,为了满足定位要求应限制四个自由度,故选用2个V形块即可满足要求.而底端采用平面支撑以辅助定位,可提高加工的精度.4.2.5 定位误差分析定位误差由基准位置误差和基准不重合误差组成,即：.本次定位选用的是V形块定位,根据工艺设计卡片,则定位基准与工序基准完全重合,即；产生的误差由于工件外圆有误,因此必将引起径向基准位移误差.根据机械加工工艺手册表得：刀具极限偏差为,由于是两把刀则极限偏差为,由于是单边定位则偏差为,设上偏差为,下偏差.根据/T8014.2-1999得：V形块极限偏差为,设上偏差为,下偏差.则本工序的基准位移误差为： 成立因此该定位方案在误差允许范围内,此定位方案可行.4.2.6 切削力与夹紧力分析由于本道工序主要完成孔的钻加工,由简明机床夹具手册3-4得：钻削力矩：轴向钻削力：式中： 钻头直径 每转进给量 修正系数由简明机床夹具手册3-4得：,修正系数：又,钻削力矩