899 汽车半轴设计与加工工艺

899 汽车半轴设计与加工工艺,汽车,设计,加工,工艺 纺织服装技术学院课题（设计）论文1半轴机械加工工艺及工装设计 摘要：半轴是汽车的轴类中承受扭矩最大的零件，它是差速器和驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接， 该零件在机械设备中具有传动性，在进行半轴的工艺和工装设计时，首先对半轴的工艺性进行了详细的分析，设计出了加工的工艺过程，根据加工要求设计专用夹具设计，一付是用来车削半轴的外圆，一付是用来 钻削半轴圆盘上均匀分布的小孔，在设计中注意的夹具的经济性和使用性，尽量降低加工时的成本，减少工人的劳动强度，除此还进行了组合量具的设计，用来 检查 6 个均匀分布的小孔的位置度公差。关键词：工艺工装设计 夹具设计 组合量具设计Abstract：The half stalk is in automotive stalk the acceptance twist the biggest spare parts of sqire , it is bad soon machine and drive the round of delivers to twist the of solid stalk, it inside carry generally pass to spend the key and half stalk wheel gears to connect, carry outside with a conjunction, that spare parts is in the machine equipments have to spread to move sex, at carry on the half stalk of craft and work equip to account, the half axial craft carried on the detailed analysis first, designing processed craft process, according to process to request to design the appropriation tongs design, a pay is to use to come to car to pare the outside circle of the half stalk, on pay is use to drill to pare a dish of the half stalk up even distribute of eyelet, in the design the economy of the advertent tongs and usage, as far as possible lower to process of cost, reduce the worker of labor strength, in addition to this still carried on the design that the combination quantity have, use to check 6 even distribute of a business trip of position of the eyelet.Key Words：The craft work packs the design The tongs design Combine the quantity has the design纺织服装技术学院课题（设计）论文21 引言通过对设计零件的分析可知，对该零件进行工艺工装设计，由于半轴加工比较的特殊，我们为了满足加工要求和经济性及减少工人的劳动强度，我们初步决定设计两套夹具和一套组合量具。2 零件的分析2.1 零件的生产纲领及生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量，在设计题目中半轴的生产纲领为较小。生产类型为大批量生产，所以在制度工艺路线的时候应充分考虑其生产特点，制度合理的工业路线，选择合理的机床，刀具，量具，检具，以提高生产率，降低成本。2.2 零件的作用设计题目给定的零件，将其划定为轴类零件。它是汽车的轴类中承受扭矩最大的零件，半轴是差速器和驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接，该零件在机械设备中具有传动性，故应具有足够的强度和刚度。2.3 零件的工艺分析半轴共有 2 个加工表面，他们之间有的有一定的位置关系。现在分述如下：1. 以 轴线为中心的加工表面m38这一组加工表面包括：半轴的左端面和半轴左端的花键加工，以及、 和 的外圆表面和 和 的两个台阶5.9452m125.96面。2. 以半轴右边圆盘上 的台阶面为中心的加工表面.96这一组加工表面包括：6 个均匀分布的 的孔，和一个 M6的螺孔以14纺织服装技术学院课题（设计）论文3及一个 的孔。m10这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要有： 6 个 孔与表面 F和 G的位置度公差为 ；4 m2.0 的外圆表面的跳动公差相对基准 A为 1.0 ；38 半轴圆盘的跳动公差相对基准 A为 0.8 。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一个表面，然后借助于专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间的位置精度要求。3 工艺规程制造的形式3.1 确定毛坯制造的形式毛坯材料为 40Cr。考虑零件在工作过程中经常受扭交变载荷及冲击性载荷，因此应选用锻件，以使金属钎维尽量不切削，保证零件工作可靠。可以采用模锻成形，可以提高生产率，保证加工精度。3.2 基准的选择 粗基准的选择本零件是轴类零件，以外圆作为粗基准是完全合理的。但是对本零件来说，如果以 外圆表面作基准。由于此表面的粗糙度比较大，所以会让加工出m38来的零件表面尺寸严重不满足要求，由于本零件非常的特殊，我们车削外圆表面的时候可以选择半轴两端的顶尖作为粗基准，钻孔的时候以圆盘的台阶面为基准。 精基准的选择在这主要考虑基准重合问题，也要考虑经济性等。3.3 零件表面加工方法的选择零件的主要加工表面为外圆表面和孔。考虑到各个表面的技术要求，各种加工方法的经济加工精度范围，各加工表面的形状和尺寸大小，锻件材料的性质及可加工性和生产纲领与生产类型，选择各加工表面的加工方法如下 的外圆表面,该外圆表面的粗糙度为 6.3,采用粗车,5.3924 aR进行加工。磨 削半 精 车 花键加工：花键的最大的直径为 38.100，采用铣花键加工。纺织服装技术学院课题（设计）论文4 圆盘 的台阶面因为它的粗糙度为 3.2，所以选择粗车 半精车，5.96aR的台阶面由于粗糙度要求不是很高，所以就只进行粗车。12 孔 6- ，表面粗糙度为 3.2，故采用钻 铰孔加工。14a M61.0-6H，先进行钻孔，然后绞孔，即可以满足要求。 键槽加工，由于表面粗糙度为 12.5，所以采用铣键槽。aR3.4 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精确及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。工序 00 粗铣左端面并打中心孔；工序 10 以半轴两边的顶尖定位：粗车 54 、52 、45 以及mm39.5 的外圆面，在粗车 96.5 和 112 的台阶面m工序 20 调直处理； 工序 30 以半轴两边的顶尖定位：半精车 52 、45 以及 39.5 的外圆表面，及 96.5 台阶面； 工序 40 铣花键加工；工序 50 以盘的顶部的台阶定位，钻绞 6个 的孔；14m工序 60 以半轴圆盘的台阶面定位，加工与垂直轴线 的 的孔；301工序 70 攻螺纹 M6 ； 工序 80 车削 39.5 的左端斜度为 的圆柱表面；车削 45 这段距左边m8位置的沟槽，和 45 最右边的沟槽加工，50 宽为 3 的沟槽m加工，并对 112 进行倒角；工序 90 感应淬火和低温回火；工序 100 磨削半轴的左端面；工序 110 以半轴两边的顶尖定位，磨削 39.5 、45 和 52 外圆面；mm纺织服装技术学院课题（设计）论文5工序 120 钳工去毛刺；工序 130 终检。 3.5 机械加工余量及毛坯尺寸的确定机械加工余量确定由很多的因素决定的，在此主要考虑的是经济精度及各个工序的加工方法。 左端面的机械加工表 3-1 工序尺寸表工序间 工序间工序名称工序间余量(mm) 公差等级m表面粗糙度m工序间尺寸(mm) 尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削 0.4 IT7 6.1aR200 046.2.1aR粗铣 1.6 IT8 3200.4 72. 3毛坯面 IT16 202 9.0 的机械加工m54表 3-2 工序尺寸表工序间 工序间工序名称工序间余量(mm) 公差等级 表面粗糙度m工序间尺寸(mm) 尺寸公差(mm)表面粗糙度m粗车 1 IT12 5.12aR54 30.545.12aR毛坯面 IT16 55 55 9.1 的机械加工 05._2m粗车： mm 2Z=1.6mm3.04半精车： mm 2Z=1.0mm.5磨削： mm 2Z=0.4mm2具体工序尺寸见表 3-3。 的机械加工 018.245m粗车： 2Z=8.6 m半精车： 2Z=1.0039.纺织服装技术学院课题（设计）论文6磨削： 2Z=0.4025.4mm具体工序尺寸见表 3-4。表 3-3 工序尺寸表工序间 工序间工序名称工序间余量(mm)公差等级表面粗糙度m工序间尺寸(mm)尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削 0.4 IT7 8.0aR52 03.528.0aR半精车 0.6 IT8 3652.4 46. 3粗车 1 IT12 5.12a53 03.5.12a毛坯面 IT16 55 9.15表 3-4 工序尺寸表工序间 工序间工序名称工序间余量(mm)公差等级表面粗糙度m工序间尺寸(mm)尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削 0.4 IT7 8.0aR45 025.48.0aR半精车 1.0 IT8 3645.4 39. 6粗车 6.9 IT12 5.12a46.4 025.6.1a毛坯面 IT16 53.4 3.1 的机械加工05.39m粗车： 2Z=8.62.46 m半精车： 2Z=1.0039.磨削： 2Z=0.4025.具体工序尺寸见表 3-5。 钻削 六个 14 孔05.m毛坯为实心，而孔的精度要求界于 IT8IT9 之间（参照 机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9 及表 2.3-12） ，确定工序尺寸及余量为：钻孔 13.8mm纺织服装技术学院课题（设计）论文7铰孔：14 2Z=0.1503.mm具体工序尺寸见表 3-6表 3-5 工序尺寸表工序间 工序间工序名称工序间余量(mm) 公差等级 表面粗糙度m工序间尺寸(mm) 尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削 0.4 IT7 8.0aR39 025.398.0aR半精车 1.0 IT8 3639.4 .436粗车 6.1 IT12 5.12a40.4 025.1a毛坯面 IT16 46.5 3.16表 3-6 工序尺寸表工序间 工序间工序名称工序间余量(mm) 公差等级 表面粗糙度m工序间尺寸(mm) 尺寸公差(mm)表面粗糙度m铰孔 0.2 IT10 3.6aR14 07.143.6aR钻孔 13.8 IT12 51213.8 8.3512 车削 台阶12m具体工序尺寸见表 3-7。表 3-7 工序尺寸表工序间 工序间工序名称工序间余量(mm) 公差等级 表面粗糙度m工序间尺寸(mm) 尺寸公差(mm)表面粗糙度m粗车 56 IT12 5.12aR112 35.0125.12aR毛坯 IT16 166 .6 车削 96.5 台阶面015.4m具体工序尺寸见表 3-8。 钻削 10 孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于 IT2IT3 之间（参照 机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9 及表 2.3-12） ，确定工序尺寸及余量为：纺织服装技术学院课题（设计）论文8钻孔 10mm。表 3-8 工序尺寸表工序间 工序间工序名称工序间余量(mm) 公差等级m表面粗糙度m工序间尺寸(mm) 尺寸公差(mm)表面粗糙度m半精车 0.6 IT8 2.3aR52.4 039.62.aR粗车 69 IT12 5153 25.751毛坯面 IT16 55 .014 选择加工设备 4.1 选择机床 工序 00 是铣削左端面由于花键的直径和长度都不是很大，所以选择XA6132 型花键铣床加工。 工序 10、工序 30 是粗车和半精车外圆，在这几个个工序中，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选择卧式车床就可以满足要求，本零件外廓尺寸不是很大，精度要求不是很高，选用最常用的 C620-1 型卧式车床即可。 工序 40 铣花键加工，在本工序中，由于花键的直径和长度都不是很大，所以选择 XA6132 型花键铣床加工。 工序 50 以盘的顶部的台阶定位，钻绞 6个 的孔，由于半轴的14m长度较长，所以采用多轴立式钻床。 工序 100、工序 110 磨削 39.5 、45 和 52 外圆表面，由于磨削的都是外圆表面，粗糙度为 0.8，所以选用 M1331 外圆磨床。aR4.2 选择夹具本零件由粗车、半精车、精车、钻孔和磨削等工序组成，由于零件的长度较长，所以在钻孔这个工序需要专用夹具，所以我们在设计过程中设计两套专用夹具，以满足加工过程中加工的要求，其他工序使用通用夹具。4.3 选择刀具 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀，选用 YT 类硬质合金，纺织服装技术学院课题（设计）论文9粗加工选用 YT5,半精加工选用 YT15，精加工用 YT30，为提高生产效率及经济性，可以选用可转位车刀（GB5313.1-85，GB5343.2-85） 。 钻 的 6 个小孔，可以选择麻花钻加工。144.4 选用量具本零件属于成批生产，一般采用通用量具。选择量具的方法有两种：第一，按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择是按一种方法即可。4.4.1 选择各外圆加工面的量具 工序磨削 39.5 、45 和 52 外圆表面时，现在按计量器mm具的不确定度选择该表面加工时所用量具：该尺寸公 差为 T=0.039，按表 5.1-1，计量器具不确定度允许值我们确定 U=0.009 。根据表 5.1-2，分度值 0.02 的游标卡尺，其不确定数值允许值不能选用。必须选择，故应选择分度值 0.01 的外径百分尺（U=0.006 ） 。从表 5.2-9 中选择测量范围为 100125 ，分度值为 0.01 的外径百分尺。4.4.2 选择加工孔用量具 孔加工量具我们将采用组合量具，在后面设计中具体介绍。5 确定切削用量和基本时间切削用量一般包括切削深度，进给量及切削速度三项，确定方法是先确定切削深度、进给量在确定切削速度。5.1 工序 00 铣削用量及基本时间的确定5.1.1 选择刀具 根据表 3.1，铣削深度 4 ，端面刀直径为 80 ， 。但pammae60已知铣刀铣削深度为 38 ，故应根据铣削深度 ，p4。由于采用标准的镶齿圆柱铣刀，故齿数为 6（表 3.9）md805.1.2 选择切削用量 选择每齿的进给量 根据 XA6132 型铣床说明书，其功率为zf7.5 ，中等刚度。kW纺织服装技术学院课题（设计）论文10根据表 3.3，选择 zmfz20. 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表 3.7， 铣刀刀齿后刀面最大的磨损量为 0.6 ，刀具寿命 。min18T 选择实际切削速度根据 XA6132 型铣床说明书选择 ， 。mi5.37rcin60vfc因此实际的切削速度和每转进给量为=9.4210.84.10ccndvi=0.2765.37zfcfn zm由于铣削量比较小，功率满足要求 ，所以不进行验算。最后选择， 。 9.42 ， 。min5.37rncin60vfccvinrfz27.05.1.3 计算基本的工时fmvLt式中，L= ，l=38,根据表 3.25，入切量及超切量 ，则yl my20L=38+20=58 ，故=0.97min6058mt5.2 工序 10 切削用量及基本时间的确定5.2.1 切削用量本工序为粗车。已知加工材料为 40Cr， =700MPa，锻件，机床为 C620-b1 型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。5.2.1.1 确定粗车 的切削用量 所选用的刀具是硬质合金可转位车025.4刀，根据切削用量简明手册第一部分表 ，由于 C620-1机床的中心高度*1.是 200mm（表 ） ，故选用刀杆尺寸 BH=16mm25mm，刀片厚度为 4.5mm。根*3.1据表 ，选择车刀的几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 = ，后角*. 12纺织服装技术学院课题（设计）论文11= ，主偏角 = ，副偏角 = ，刃倾角 = ，刀尖圆角半径 =0.8690k10s0。m 确定切削深度 由于单边余量为 0.5，可在一次走刀完成pa= =0.5254m 确定进给量 f 根据表 ，在粗车时，刀杆尺寸为4.116mm25mm， 3mm、工件直径为 4060 时，pa=0.40.7frm确定的进给量要满足机床进给机构的强度的要求，故需要进行校核：根据表 ，C620-1 机床机构的允许的进给力 =3530。30.1 maxF根据表 ，当 40Cr的 =680810Map， 2mm， 0.53 ，切削速*2bpfr度 =65 （假设） ，进给力 =905N。vminfF由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选择的 =0.4f，可用。r 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 ，车刀后刀面的最大的磨损量9.1取 1mm，可转位车刀耐用度 T=30min。 确定切削速度 切削速度 可根据公式计算，也可以查表。现在用查vv表的方法确定切削速度。根据表 ，当用 YT15 硬质合金车刀加工 =600700MPa，的钢材，10. b，切削速度 。54,3famp min123v切削速度的修正系数为 0.1,81.,5.1,6.0,8. kvMkTvtvsvkkrv故：in5.91.065.813vm634.90rDn按 62C纺织服装技术学院课题（设计）论文12机床切削速度（表 4.2-8） ，选择min380r则实际的切削速度 。i.6v检验机床功率由表 1.24*，当 ，maHBSMPapb 6.0,2716,97058KWpmvcc.2,70故实际的切削的功率为：)(23.106814)(10489.40.595.750vFP NcC由切削手册表 1.30 中机床说明书可知，C620-1 主电动机功率为7.8KW，机床功率足够，可以正常加工。5.1.1.2 确定粗车 的刀具加工外圆表面和 一样，加工皆可05.2025.4一次走刀完成， 0.4 ， 1frmpa5.1.1.3 确定粗车 的切削用量025.46确定粗车 的刀具加工外圆表面和 一样025. 025.4 确定切削深度 由于单边余量为 0.5，可在一次走刀完成pa= =3.5mm24.6.3分 2次走刀，每次走刀为 1.75 。m 确定进给量 f 根据表 ，在粗车时，刀杆尺寸为 16 25 ，4.1m3 、工件直径为 4060 时，pam=0.40.7fr由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选择的 =0.4f，可用。r 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 ，车刀后刀面的最大的磨损量9.1纺织服装技术学院课题（设计）论文13取 1mm，可转位车刀耐用度 T=30min。 确定切削速度 切削速度 可根据公式计算，也可以查表。现在用查vv表的方法确定切削速度。根据表 ，当用 YT15 硬质合金车刀加工 =600700MPa，的钢材，10. b，切削速度 。54,3famp min123v切削速度的修正系数为 0.1,81.,5.1,6.0,8. kvMkTvtvsvkkrv故：in5.91.065.813vmi34.90rDn按 机床切削速度（表 4.2-8） ，选择62Cin80r则实际的切削速度 。i.6v 检验机床功率当 ，maHBSMPapb 6.0,2716,97058KWpmvcc.2,70故实际的切削的功率为：)(23.106814)(10489.40.595.750vFP NcC由切削手册表 1.30 中机床说明书可知，C620-1 主电动机功率为7.8KW，机床功率足够，可以正常加工。确定粗车外圆 、 和 台阶面的切削用量 才用车外圆5.39.612的刀具加工这些外圆表面和台阶面，车 的 =3 。54 5.3924.0.6pam分 2 次走刀，每次走刀为 1.5 ，车 台阶面采用横向进给，m.，采用 2次走刀，每次走刀为 1.75 ，车 台阶面采用横向.3pamm1进给， 采用 2 次走到，每次走刀为 1 。车外圆 的, 5.39纺织服装技术学院课题（设计）论文14，车 台阶面 ，车外圆 台阶面rmf4.05.96rmf52.0m12。525.2.2 基本时间5.2.2.1 确定 的基本时间，根据表 6-2.1，车外圆的基本时间：54fnllifLTJ 3211式中 )(,91tgkalmlp0,2,031llk4.fsrn.61i则 TJ4.9.015.2.2.2 确定 的基本时间，根据表 6-2.1，车外圆的基本时间：.53mfnllifLJ 3211式中 )(,5.971tgkallp0,2,031lmlk4.fsrn.61i则 TJ9.8.09715.2.2.3 确定 的基本时间，根据表 6-2.1，车外圆的基本时间：5.fnllifLJ 3211式中 )(,81tgkalmlp0,2,9031llk4.fsrn.61i纺织服装技术学院课题（设计）论文15则 sTJ4.32.640815.2.2.4 确定 的基本时间，根据表 6-2.1，车外圆的基本时间：.mfnllifLJ 3211式中 )(,351tgkallp0,2,9031lmlk4.fsrn.61i则 TJ4.0315.2.2.5 确定 的台阶面基本时间，根据表 6-2.1，车外圆的基本5.98时间：ifnLTJ1 32121lld式中 md65.981 0,4,0321lmlrf52.0srn46i则 TJ 7.2.75.2.2.6 确定 的台阶面基本时间，根据表 6-2.1，车外圆的基本1时间：ifnLTJ1 32121lld式中 md61 0,4,0321lmlrf52.0srn4.6i则 TJ 5.35.3 工序 30 切削用量及基本时间的确定纺织服装技术学院课题（设计）论文165.3.1 切削用量本工序为半精加工（车轴的外表面） 。已知条件与粗加工工序一样。5.3.1.1 确定半精车 的切削用量 04.52m 确定切削深度 由于单边余量为 0.5，可在一次走刀完成pa= =0.3mm2.3 确定进给量 f 根据表 ，在粗车时，刀杆尺寸为4.116mm25mm， 3mm、工件直径为 4060 时，pa=0.40.7frm选择进给量为 rmf3.0由于半精加工切削力教小，故不需要校核机床进给强度 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 ，车刀后刀面的最大的磨损量9.1取 0.4mm，可转位车刀耐用度 T=30min。 确定切削速度 切削速度 可根据公式计算，也可以查表。现在用查vv表的方法确定切削速度。根据表 ，当用 YT15 硬质合金车刀加工 =630700MPa，的钢材，10. b，切削速度 。38,4.famp min156v切削速度的修正系数为 0.1,81.,5.1,.0,8. kvMkTvtvsvkkrv故：in3.145.80156vm872.rDn按 机床切削速度（表 4.2-8） ，选择2Cin95r则实际的切削速度 。i42.v半精加工，机械功率可以不进行校核。最后决定的切削用量为：纺织服装技术学院课题（设计）论文176.0parmf3.0min95rsv425.3.1.2 确定半精车 及 的台阶面的切削用量，车外圆4.,.5.6的 ， 外圆的 ，.5map02.5.639ap5.02439.的台阶面的 。车外圆 及 的 。91p .,.5.rmf5.3.2 基本时间5.3.2.1 确定 的基本时间：4.5sTj 109.3015.3.2.2 确定 的基本时间：m2sj 4.5615.3.2.3 确定半精车外圆 的基本时间：.39sTj 8.3015.3.2.4 确定半精车台阶面的基本时间： 5.42.96572321 ldLsTj .9.50445.4 工序 40 铣削用量及基本时间的确定5.4.1 选择刀具 本工序为铣削花键，选用花键铣刀。5.4.2 选择切削用量 选择每齿的进给量 根据 XA6132 型铣床说明书，其功率为zf7.5 ，中等刚度。kW根据表 3.3，选择 zmfz20. 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表 3.7， 铣刀刀齿后刀面最大的磨损量为 0.6 ，刀具寿命 。min18T 选择实际切削速度纺织服装技术学院课题（设计）论文18根据 XA6132 型铣床说明书选择 ， 。min5.37rncin60vfc因此实际的切削速度和每转进给量为=9.4210.84.10ccdvi=0.2765.37znfcf zm 由于铣削量比较小，功率满足要求 ，所以不进行验算。最后选择， 。 9.42 ， 。min5.37rnci60vfccvinrfz27.05.5 工序 50 钻削用量及基本时间的确定本工序为钻孔，刀具选用锥柄麻花钻头，直径为 ，钻 6 个通孔，8.13dm使用切削液。1 钻削六个 14 的孔m 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册 ，选择 d =13.8mm 的 H12 级高速钢麻0花钻，GB1438-85。机床选择立式钻床 Z535。 选择切削用量进给量 f根据切削用量简明手册表 2.7，取 f=0.310.37mm/r, 查阅机械制造工艺设计简明手册表 4.216，所以，取 f= 0.36mm/r根据切削用量简明手册表 2.19 ,可以查出钻孔时的轴向力，当 f 0.47mm/r，d 117.5mm 时，轴向力 F =6090N。轴向力的修正系数均为0 f1.0，故 F =6090N。根据立式钻床 Z535 说明书，机床进给机构强度允许的最f大轴向力 F =15696N, 由于 F F ， 故 f=0.36mm/r 可用。maxfmax切削速度 v c根据切削用量简明手册表 215，根据 f=0.36mm/r 和铸铁硬度为200217HBS,取 v =12m/min。c纺织服装技术学院课题（设计）论文19n = = =276r/minc01dv8.134.2根据立式钻床 Z535 说明书，可以考虑选择选取： n =275r/min，降低转速，c使刀具寿命上升，所以，v = = =11.9m/minc10.nd102758.34决定钻头磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表 2.12，当 d =13.8 时，钻头后刀面最大磨0m损量为 0.8 ，故刀具寿命 T=15min。m检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表 2.21，当 f=0.41 /r，d 16 。查得 M0=25.5N.m，根据立式钻床 Z535 说明书，当 n =300r/min，M =72.6N.m，故c cmM M ，根据切削用量简明手册表 2.23，P =1.0kw, 根据立式钻床 Z535m说明书， P =4.5kw，故 P P 。因此，所选择的切削用量是可以采用的，ccM即f=0.34 /r，n =300r/min，v =13m/min。mcc计算基本工时t = ，式中，L=l+y+，l=14mm ，查切削用量简明手册表mfnL2.29，y+ =7 ，所以， L= 10+5 = 15 。mt = = = 0.15min。mfnL34.015因有六个孔，所以 t =60.15= 0.9min。2铰 14H10 孔 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册 ，选择 d =14mm 的 H10 级高速钢锥柄0纺织服装技术学院课题（设计）论文20机用铰刀，GB1133-84。机床选择立式钻床 Z535。 选择切削用量进给量 f查阅切削用量简明手册表 2.11 及表 2.24，并根据机床说明书取f=0.651.35 /r，所以，取mf=0.72 /rm切削速度 v c根据切削用量简明手册表 2.24，取 v =7m/min。cn = = =159r/minc01dc14.37根据立式钻床 Z535 机床说明书选取：n =195r/min，所以，cv = = =8.57m/minc10d10954.3决定铰刀磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表 2.12，当 d =14 时，铰刀后刀面最大磨0m损量为 0.4mm，故刀具寿命 T=60min。因此，所选择的切削用量：f=0.72 /r，n =195r/min，v =8.57m/min。mcc计算基本工时t = ，式中，L=l+y+，l=10 ，查切削用量简明手册 表mfnL2.29，y+ =7 ，所以， L=10+7=17 。mt = = =0.12min。mfnL72.0195因有六个孔，所以 t =60.12=0.72minm5.6 工序 60 钻削与垂直轴线 的 的孔 301 选择刀具和机床纺织服装技术学院课题（设计）论文21查阅机械制造工艺设计简明手册 ，选择 d =10mm 的 H12 级高速钢麻花0钻，GB1438-85。机床选择立式钻床 Z535。 选择切削用量 进给量 f根据切削用量简明手册表 2.7，取 f=0.220.28 /r, 查阅机械制造工m艺设计简明手册表 4.216，所以，取 f= 0.25 /r根据切削用量简明手册表 2.19 ,可以查出钻孔时的轴向力，当 f 0.28mm/r，d 12mm 时，轴向力 F =3000N。轴向力的修正系数均为 1.0，0 f故 F =3000N。根据立式钻床 Z535 说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向f力 F =15696N, 由于 F F ， 故 f=0.25 /r 可用。maxfmax 切削速度 v c根据切削用量简明手册表 215，根据 f=0.25 /r 和铸铁硬度为m200217HBS,取 v =25m/min。cn = = =796r/minc01dv14.35根据立式钻床 Z535 说明书，可以考虑选择选取： n =750r/min，降低转速，c使刀具寿命上升，所以，v = = =23.55m/minc10.nd075143 决定钻头磨钝标准及刀具寿命根据切削用量简明手册表 2.12，当 d =10 时，钻头后刀面最大磨0m损量为 0.5mm，故刀具寿命 T=35min。 检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表 2.21，当 f 0.33 /r，d 11.1 。查得0mM =20.49N.m，根据立式钻床 Z535 说明书，当 n =750r/min，M =30N.m，故c c纺织服装技术学院课题（设计）论文22M M ，根据切削用量简明手册表 2.23，P =1.0kw, 根据立式钻床 Z535cm c说明书， P =4.5kw，故 P P 。因此，所选择的切削用量是可以采用的，ccM即f=0.25 /r，n =750r/min，v =23.55m/min。cc 计算基本工时t = ，式中，L=l+y+，l=14 ，查切削用量简明手册 表mfnL m2.29，y+ =7 ，所以， L= 10+5 = 15 。t = = = 0.08min。mfnL25.0715.7 工序 70 攻螺纹 M6公制螺纹 M6 切削用量为： in61.0sv所以 m238rns按机床选取 ，则 。i95wi9.4v机动加工时 = =0.26nflltm)(21152).0(min)5.8 工序 110 磨削外圆表面及左端面5.8.1 确定磨削 的磨削用量025.395.8.1.1 选择砂轮 见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为127046PKVWA其含义是：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 16，硬度为中软级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为 。()dBD5.8.1.2 切削用量的选择。砂轮转速 ， （双行min150rn沙 sv5.27沙程） 。轴向进给量 Bfa05.0纺织服装技术学院课题（设计）论文23工件速度 min10vw径向进给量 双 行 程5.rf5.8.1.3 切削工时 rabfvKLZt102式中 L 加工长度 40.5 m单边加工余量，0.5bZ系数，1.55 K工作台移动速度v工作台往返一次砂轮轴向进给量af工作台往返一次砂轮径向进给量r=0.00837015.210.4t min5.8.2 确定磨削 的磨削用量025.4已知条件与上面一样，现在来计算切削工时rabfvKLZt102= =0.00837015.2.4min5.8.3 确定磨削 的磨削用量05.已知条件与上面一样，现在来计算切削工时rabfvKLZt1023= =0.00372015.8min6 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，需要设计专用夹具纺织服装技术学院课题（设计）论文24和老师商量后决定，设计 2套专用夹具，第一套用来车削外圆的顶尖夹具，第二套用来钻孔的专用夹具，车削刀具为硬质合金车刀，钻孔为高速钢麻花钻，它们分别对工件进行加工。我们先设计车削夹具，后在设计钻孔夹具。6.1 车削顶尖夹具的设计6.1.1 问题的提出夹具的种类很多，有通用夹具，专用夹具和组合夹具等，本夹具是用来车削粗车和半精车半轴的外圆和台阶面的，由于本零件比较特殊，为了使定位误差为零 ，我们设计基准为半轴左右两边的的顶尖位置，作为主要的基准。在刀具方面我们选用硬质合金车刀刀具加工。6.1.2 确定定位方案，设计定位元件工件上的加工为车削轴的外圆，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响，所以根据半轴本身的加工特点来选择定位的方式。由于半轴的长度相对较长，而直径较小，所以给车削加工的夹具设计带来一定的困难，而且不加工表面的粗糙度又较大，所以选择在不加工表面夹紧定位加工时不能够满足要求的，所以我们选择用两边的顶尖夹紧，来实现定位加工。6.1.3 夹紧力计算：计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在车削加工过程中切削力为圆周切削分力，因此，在计算夹紧力时可以不计算径向切削分力和轴向切削分力。为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力。即： ，即： ，其中KPWZkKWk，查机床夹具设计手册表 1-2-1 得：6543210KK； ； 1.15； ； ； ； ，所5.20.133.40.15.6以 =2.691。查 机床夹具设计手册 表 1-2-7 得：，表 1-2-8 得，其中 ，查机床夹具设计15.07.2943vtsPz rppmpPKK手册表 1-2-1 得： ； ； ； ；96.073nbmoK17.p.p0.1p纺织服装技术学院课题（设计）论文25，所以 =1.9。所以 因此，实0.1rpK 1408.64.052973575ZP际所需要的夹紧力为 。2861.40mNWk 由于两端是顶尖装夹，左顶尖直接装夹在机床尾座上，有顶尖装夹在机床主轴上，所以加紧力是满足要求的。 6.2 绘制夹具总体图当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构，就形成了夹具体。并按要求标注夹具有关的尺寸、公差和技术要求。6.3 钻孔专用夹具的设计6.3.1 问题的提出本夹具是用来加工半轴右边圆盘上面 6 个 的孔，由于我们选择在立m14式钻床上加工，所以选择的定位基准是圆盘上面的台阶面，设计夹具时，我们要满足一些基本要求：应有足够的强度和刚度，结构简单具有良好的工艺性，尺寸稳定和便于排屑等。为了提生产效率，我们选用高速钢麻花钻刀具加工。6.3.2 确定定位方案，设计定位元件工件上的加工孔为通孔，沿孔轴线方向的自由度可不予以限制，但是为增强加工时工件的刚性，必定限制孔轴线方向的自由度，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。由于工件在钻 14mm 孔时，采用圆盘上面的台阶面定位，这样，既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位元件：用钻磨板与台阶面直接接触，在用两边的螺栓夹紧，可以限制工件的 6 个不定度，达到完全定位。工件下面直接放在座子上面起辅助支承，不起定位作用。6.3.3 夹紧力计算：计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中切削力分解为切削扭矩和轴向切削力，因轴向切削力的作用方向与夹纺织服装技术学院课题（设计）论文26具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削力。为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力。即： ，其中 ，查KWk 6543210 KK机床夹具设计手册表 1-2-1 得： ； ； 1.15； ；5.0.0.13； ； ，所以 =2.691。查机床夹具设计手册表 1-3.14K0.5.162-7 得： ，表 1-2-8 得， ，钻头的pKsDM8.024. 96.0735.bPK直径为 d=9.8mm，所以， 。因此，28.028.15.13. mN实际所需要的夹紧力为 。2649586Wk 夹紧机构采用螺旋夹紧机构，机构的传动效率为 ，单个螺旋夹紧95.0产生的夹紧力为： ，查机床夹具设计手册表 1-)(21 tgtLQFzO2-20，得 =18.67mm，表 1-2-21，得 =11.0255mm， ，表 1-2-22，z 29得 。 。 =509218.0tgf )(210 tgtLz=2222.34N。则作用在活动压块上的夹紧力为：夹紧5.23.4187.t机构受力如图 2 所示。所以 fLFM0压= = 5308818.07395.42mN夹压夹图 2 夹紧机构受力示意图因 ，所以该螺旋机构能满足钻削加工要求。kW压M纺织服装技术学院课题（设计）论文276.4 绘制夹具总体图当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构，就形成了夹具体。并按要求标注夹具有关的尺寸、公差和技术要求。7 位置量规设计设计下图所示的位置量规。 结构分析1 分析 零件有一处位置公差要求 1)基准 F2)基准 G 被测要素均为中心要素,且遵守相关原则。2 结构设计工作部位本例按同时检验设计。位置量规设计成主体量规和辅助(活动)量规。1D技 术 要 求 材料倒棱 0.5 去毛刺 40mCr图 1-1 工件 主体结构见图 1-2（有关工作部位尺寸由计算决定） 。纺织服装技术学院课题（设计）论文28 量规（活动）辅助量规结构见图将在图纸上面绘制。 工作部位尺寸计算 量规公差 根据 ，分别由表 4-3 和表 4-4mTt016.序号查得M8.0WM8. mtp01.tp3.TG04.G4.mC4inFM16 按公式计算位置量规工作部分尺寸（由工作者确定，现若取为 14 ）DBGm08.14)0.4.(15)( WTWBGdmCdGTBLG 06.06.0min 93)4.1()( mW 96.13)4()(i mtDMCB 5.)0.5(33FdMTL 08.08. 961)1694)( mWBWM 95.14)()(33 图 1-2 主体量规纺织服装技术学院课题（设计）论文29一 夹具设计在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。按夹具的应用范围分类有：通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具；按夹具上的动力源分类有：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、切削力及离心力夹具。 （一）夹具设计的基础理论一个好的机床夹具，首先要保证能加工出合格的产品。为此，所设计的夹具首先应满足以下两项要求：(1)在未受外力作用时，加工件对刀具和机床应保持正确的位置，即加工件应有正确的定位。(2)在加工过程中，作用于加工件上的各种外力，不应当破坏加工件原有的正确定位即对加工件应有正确的夹紧。（二）定位原理在机械加工中，我们要求加工出来的表面对加工件的其它表面保持规定的位置尺寸。因为加工表面是由切削刀具和机床的综合运动所造成，所以在加工时，必须使加工件上的规定表面(线、点)对刀具和机床保持正确的位置才能加工出合格的产品。 定位原理把加工件上的规定表面(线、点)与夹具上的规定表面(线、点)相互靠住的这一措施，叫做夹工件在夹具中的定位。该加工件上的这种规定表面(线、点)称为定位基准。 定位基本原理在夹具设计中的应用自由物体定位的基本原理：自由的物体，它对三个互相垂直的坐标面来说，有六种活动的可能性，其中三种是移动，三种是转动，习惯上，我们把这种活动的可能性称为自由度。当物体的六个自由度被完全限制后，该物体在空间的位置也就完全确定了，所以定位就是限制自由度；在夹具中限制加工件的自由度在夹具中，使加工件的规定表面与定位元件接触，就能限制自由度。定位元件所能限制的自由度数与定位元件的形式、数量及布置情况有关；夹具中的超纺织服装技术学院课题（设计）论文30定位如果两种定位元件均能限制加工件的同一个自由度时，就发生了超定位，超定位能产生一些不良后果。如使定位不稳定，降低了定位精度；因加工件定位基准间的误差，使加工件装不进夹具等。在设计中应尽量避免超定位。（三）夹紧原理在生产实践中，尽管定位方式是合理的，但由于夹紧状态不良(即夹紧力的大小、方向、作用点和支承的位置选择不当)可能出现如下问题：加工件飞出夹具，打坏刀具，造成安全事故；加工出来的位置尺寸不准确； 加工表面产生形位公差(如不平度、不垂直度)； 加工表面粗糙度高等。因此，当加工件正确定位后还需要获得良好的夹紧状态。使加工件获得良好的夹紧状态的措施，叫做正确的夹紧。 加工件的正确夹紧原则1.在夹紧过程中，如何克服重力的影响，把加工件压回正确位置，是正确夹紧原则之一。所以在考虑定位方案及设置定位支承时，应尽可能使支承反力与重力不构成力偶，使加工件重心位于支承范围内。2.在夹紧过程中，如何使已获得正确定位的加工件不脱离正确位置，是正确夹紧原则之二。所以，在制定夹紧方案时，应尽可能避免夹紧力与支承反力构成力偶。3.在夹紧过程中，如何使加工件不产生超出允许范围的变形，是正确夹紧原则之三。所以在制定夹紧方案时，对于刚性较差的加工件，应尽可能避免产生或应尽可能减小由夹紧力产生的弯曲力矩。4.在切削过程中，如何避免加工件发生不能允许的振动，是正确夹紧原则之四。所以，在制定夹紧方案时，对于刚性较差的加工件，应尽可能避免产生或应尽可能减小由切削力产生并作用于加工件上的弯曲力矩。5.如何使平衡切削力所需要的夹紧力最小，是正确夹紧原则之五。所以，在制定夹紧方案时，切削力最好由支承反力平衡，而尽可能避免用夹紧力及由夹紧力产生的摩擦力平衡。（四）简述计算机设计专用夹具纺织服装技术学院课题（设计）论文31专用夹具是为完成某一工件的某一工序而专门设计的工艺设备。与组合夹具相比，专用夹具具有以下特殊的优点：(1)能确保工件的加工精度；(2)总体方案与生产纲领相适应；(3)操作方便，能减轻工人的劳动强度；(4)便于排屑，有良好的结构工艺性。传统的专用夹具设计需要耗费大量的时间进行设计计算，需要经验丰富的夹具设计人员来完成，劳动量大，效率低。20世纪80年代以来，将计算机技术应用到夹具设计中一直是机械领域研究的课题之一。传统夹具设计理论与先进的计算机技术相结合而开发出的各种CAFD系统成为专用夹具新的设计方法。最初的交互式设计系统是由设计人员简单应用CAD软件的图形功能，建立一个标准夹具元件数据库，设计者根据经验选择元件，并装配成夹具。随后开发的CAFD系统建立了定位方法选择、工件信息检索等模块，大大提高了CAFD系统的实用性。这些都是基于二维平台开发的。随着计算机技术的发展，三维绘图成了计算机辅助设计的有力工具。多数三维绘图软件都建立了标准件库，同时允许用户建立