1156-X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计
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湖 南 工 学 院毕业设计(论文)计算说明书机械 系 机械制造与设计 专业 机制 0303 班设计(论文)题目 X62W 铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计学 生 姓 名: 姜 彪 起 讫 日 期:2006 年 5 月6 月 指 导 教 师:邓兴桂 职称 教授 2006 年 5 月 22 日毕业设计(论文)评语:毕业设计(论文)答辩负责人签字年 月 日 序 言毕业设计是每个毕业生在搞完毕业生产实习以及完成全部基础课、专业课后进行的,是我们对所学全部课程的一次综合性的检测和复习,也是在走上工作岗位之前的一次理论联系实际的训练,它将为我们今后工作的一次较为全面的准备。我希望通过本次设计,能够培训自己分析问题的能力,锻炼自己独立处理各方面的问题的能力,为今后走上社会新岗位打下较为结实的基础。由于能力、水平有限;由于时间的仓促,我的设计中难免存在许多问题和错误,恳请各位老师批评指正。编者:姜 彪2006 年 5 月 目 录一、 设计任务书(一) 零件的作用(二) 零件的工艺分析二、 零件的分析三、 工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式(二)基面的选择(三)制定工艺路线(四)机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定(五)确定切削用量及基本工时四、 夹具五、 总结六、 参考文献资料一 设计任务书【题目】 X 62 W 铣床主轴的机械加工工艺规程及某一工序的夹具设计【内容】1、 零件图 1 张2、 毛坯图 1 张3、 机械加工工艺规程卡 1 套4、 专用夹具装配图 1 张5、 夹具体图(或定位夹紧元件图) 1 张6、 设计计算说明书 1 份【原始资料】生产纲领: 400 件/年相关的产品装配图、零件图单班制工作二 零件的分析(一)零件的作用课程设计题目所给的零件是 X62w 铣床主轴。它夹紧刀具直接参加表面成形运动。因此,它的工作性能对加工质量和机床的生生率有着重要的影响。由于主轴在一定的转速下,传递一定的扭矩,保证轴上的传动件和轴承的工作条件,况且主轴直接带动刀具进行切削。因袭,对旋转精度、静刚度、抗震性、热变性、耐磨性都有较高的要求。由于主轴前端的锥孔或面加工的刀具或接杆零件上 65k5 和 40 分别装上轴承起支撑作用,所以为了提高耐磨性在前端的锥孔上及 88.882h5 和65k5 的外圆进行热处理淬硬及 HRC48-53,况且主轴组件要做轴向移动,传动齿轮安装在套筒上,套筒与主轴考双键传动扭矩。(二)零件的工艺分析从零件图上可以看出共有 6 组加工面。1 轴所以的外圆表面包括车 88.882,65K6,55,42,40 和切槽倒角。2 轴上两对称键槽。3 内锥孔保证锥度 7:244 钻中心孔 17,225 钻孔、攻丝 M12,M66 铣槽 15.9由于零件的几个加工表面都有位置度要求,精度要求,因此,需使用转应夹具。钻端面螺纹孔 M12,M6 采用的钻模,加工两对称键槽所需的铣床夹具。况且为了提高生产率保证加工质量,降低劳动强度也需采用专用夹具。三 工艺规程设计确定毛坯的制造方法零件材料为 40CR,且是一根中空的阶梯轴,生产批量为中批,同时,由于该零件机械性能要求较高。锻件和型材的组织结构致密。机械性能好,但型材的纤维组织方向明显。况且,该轴工作时所受循环载荷和冲击较大,不宜采用型材,但锻件可获得符合零件受力要求的纤维组织,同时,锻件比型材节约材料。故采用锻件。为进一步保证该轴精度要求采用模段。基面的选择位基面的选择是工艺规程设计中最重要的环节。基面选择正确合理,可以保证加工质量,提高生产效率。粗基准的选择,对轴类零件来说一般以外圆定为粗基准。因此,选该轴外圆作为粗基准。精基准的选择,应考虑到基准重合问题。若设计基准与工序基准不重合时必须进行尺寸计算。工艺路线的制定制定工艺路线的出发点是应使用零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下,可以考虑采用外能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还必须考虑经济效果,以便使生产尽量下阼。3. 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一是车后磨且螺纹安排在精车后,便于保证精度要求,况且以加工好的表面为定位基准,这种方案符合典型轴类零件的机械加工工艺过程,能较好地保证各种技术要求,保证另工质量;方案二是先加工轴表面然后发中心线为定位基准加工轴端面螺纹孔 M6,M12,这样难以保证加工质量,易产生形位误差。况且使加工复杂,生产效率低。工艺路线方案一(工序 1) 工艺路线方案二(工序 2)1)正火 1)预先热处理(正火)2)划线 2)划线、车端面打中孔3)钻中心孔 3)粗车各外圆4)粗车 4)热处理(调质)5)钻 17 孔 5)半精车6)热处理(调质) 6)钻中心孔7)半精车 7)车 M45X1.5 螺纹8)铣凹槽 8)钻 17 孔9)钻螺纹孔 9)钻螺纹孔 M12,M610)钳工 10)热处理(淬火)11)热处理(淬火) 11)钳工(去毛刺)12)精车 12)铣凹槽13)钳(去毛刺) 13)精车14)粗磨 14)立铣对称键槽15)立铣(对称键) 15)热处理16)热处理(油煮定性) 16)粗磨17)钳工 17)半精磨18)研磨中心孔 18)研磨中心孔19)半精磨 19)精磨20)车 M451.5 20)钳工(去毛刺)21)精磨 21)检验入库22)钳工(去毛刺)故采用方案一 。 其具体工艺过程如下:1 热处理(正火)2 划线3 钻中心孔,车端面4 粗车各外圆留余量 2mm,车大外圆 102,车小端面5 钻 17 孔,车大端面,倒角 6006 热处理(调质)7 半精车,退刀槽倒角 2 X 45 车锥度 7:24 内锥孔 25 孔8 铣凹槽9 钻螺丝纹孔 M6、M12 攻丝 5,1110 钳工11 热处理(淬头)12 精车名外圆车 25.30+0.31 孔13 钳(去毛刺)14 粗磨各外圆15 立铣对称键16 热处理(油煮定性)17 钳18 研磨中心孔 1719 半精磨各处圆,磨内锥孔 44.4520 车螺纹孔 M45 X 1.521 精磨各外圆22 钳(去毛刺)23 检验入库四 定机械加工余量,工序尺寸,毛胚尺寸该轴材料为 40G 硬度为 HB200250,生产类型为中批量生产,采用模锻毛胚由上述原始资料及加工工艺过程,分别对各加工表面的机械加工余量,工序尺寸,毛胚尺寸确定如下:1 毛胚尺寸的确定采用查表法(查机械制造工艺设计手册 )名义直径 表面加工方法 加工余量(mm) 说明粗车 4.3 半精车 0.4精车 0.2388.882 粗磨 0.10 半精磨 0.18精磨 0.06粗车 3.4半粗车 0.35粗车 0.2065 粗磨 0.10半精磨 0.08精磨 0.06粗车 3.4半精车 0.35精车 0.2粗磨 0.1 2 毛胚直径的确定工件直径 公差 加工余量 毛胚公差 毛胚尺寸88.882 0.15 25.14 1 10065 0.015 24.2 2 7555 0.019 23.95 2 653 毛胚长度的确定由表机械制造工艺手册 子50 知L1=(102/2)tg20=20.38 取 L1=20mmL2= 35+4+4=43 取 L2=43mmL3= 64+2-3=63 取 L3=63mmL4= 337-2+3=335 取 L4=335mmL5=(68/2)tg20=12.3 取 L5=12mm故毛胚长度 L=L2+L3+L4=443mm4.毛胚过度圆角的确定1 L2 毛胚的最小余量Z1min=2(4.3+6.4+0.23+0.76+0.06)=12.96mm故其名义余量 Z1 名= Z1min+1=11.96mm2 L3 段毛胚的最小余量Z2min=24.11=8.22mm故其名义余量 Z2 名= Z2min+2=10.22mmL4 段毛胚的最小余量Z1min=24.11=8.22mm故其名义余量 Z3 名= Z3min+2=10.22mm4 锻件毛胚圆角的确定由 r=r2+z 名r毛 111.2mm r毛 210.2mm r毛 310.2mm5. 加工余量的确定加工余量可以根据加工条件采用查表法确定,查机械制造工艺手册表 127 得如下:计算项目 计算内容及过程 计算结果工序 3 毛胚 102 88.882 粗车 90.62 11.38外圆 半精车 89.82 0.8精车 89.38 0.46015.28外圆 粗磨 89.18 0.2半精磨 89.02 0.16精磨 0.136015.28毛胚 76粗车 66.58 9.42026.95外圆 半精车 65.86 0.74精车 65.46 0.4粗磨 65.26 0.2半精磨 65.10 0.16精磨 0.1026.9542 已粗车至 46.36外圆 粗车 42.98 0.7半精车 42.38 0.6精车 42 0.38已粗车至 425.98015._4外圆 粗车 41.28 0.7半精车 40.78 0.5精车 40.48 0.3粗磨 40.28 0.16 粗磨 40 0.12 40h11 已粗车至 41.28外圆 半精车 40.4 0.88精车 40h11 0.4钻孔 17内锥孔 粗车 42.65 25.6544.45 半精车 43.25 0.6锥度 7:24 粗磨 43.85 0.6半精磨 44.65 0.2精磨 0.221.045内孔 钻孔 17 25.3 粗车 24.8 7.8精车 25.3 0.5 五 确定切削用量及基本工时一 计算工序 3(车两端面,钻 17 孔,车外圆表面)切削用及工时1 加工条件工件材料:40Cr b=0.735Gpa 锻件加工要求: 车两端面,钻 17 孔,车外圆表面,车102 端面,66 端面,车 88.882。要求精度为粗糙度为此6.3;65K5 要求 Ra=6.3mm;55 0.095mm Ra=1.6mm; 45 的Ra=6.3;42 和 40 的粗糙度为 Ra=1.6;扩孔 22F920要求 Ra=32设备条件: CA6140 普通车床刀具 : 外圆车刀 YT15 1625MM 0=15Kr=75s=0端面车刀 YT15 1625MM =90Kr=150=0.5mm f0=120钻头 由表 343 查得 f=0.010.18mm/r根据加工要求取 f=0.01mm/r v=0.331mm/sa=17mm采用内排屑深孔钻 切槽刀选 W18Cr4V 2.计算切削用量(采用计算法)计算项目 计算内容及过程 计算结果 工序 3车端面 a.确定加工余量切削用量的 加工总余量 X=15mm.留余量 2mm确定 单边余量等于 7.5mm二次走刀 ap1=5mm ap2=2.5mmb.确定走刀量:由查机械制造工艺设计手册 表 313 知f=0.7mm/r由表 318 查知耐用度 t=45minV1=Cv/(tapf)kv=292/(450.1850.150.70.3)0.810.81.54=128mm V1=128m/minV2=292/(450.182.500.150.70.3) 0.810.81.54=142m/min V2 =142m/min d.确定机床主轴转速:ns1=1000v1/dw=1000128/(3.14100)=364r/minns1=364r/minns2=1000v/dw=1000128/(3.14100)=443r/minns2=443r/min由表 4-3-1 查知选取机床主轴转速 nw=450r/minnw=450r/min机床实际切削速度由 v= nwdw/100v=4501003.14/(1000128)=144r/min v=144r/mine.切削工时的确定大端面 tm=l1 +l2+l3+l(nwf)其中 l=102/2=51mm l1=2mm(切入长度)l2=0(切入长度) l3=5mmtm 大=51+2+0+5)/(4500.7)2=0.37min tm 大=0.37min1) 小端面 tm 小= l1 +l2+l3+l(nwf)其中 l=66/2=33tm 小=(33+2+0+5)/(4500.7)2=0.25min tm 小=0.25min故所以总的切削工时:T 总= tm 小+ tm 大=0.37+0.25=0.62minT 总=0.62min f 机床转速的校核:不计算由机床 CA6140 说明书中可知其纵向进给机构所能受的最大满足要求,因此,机床能进行正常工作。计算项目 计算过程及内容 计算结果车 88.882 a 确定切削深度 a外圆 单边余量 z=5.3mm 一次走刀 ap=5.3mmb 进给量 f由表 3-1-3 知 取 f=1.0mm/r由表 3-1-3 知 取 f=1.02mm/rc 计算切削速度由表 3-18 查知v=w/(tmapxyfw)kv=292/(450.185.300.151.020.3) 0.810.80.54=114m/minv=114m/mind 确定机床主轴转速由 ns=103v/dw=1000114/88.882=408r/minns=408r/min由表 4-3-1 按机床选取 nw=450y/min实际切削速度:V=nwdw/1000=45088.8823.14/1000=125.6r/mine 切削工时的确定:由于 L=53mm L1=2mm(切入长度) L2=0mmL3=10mm (试切长度)Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf=(53+2+0+10)/(4501.02)=0.14min由于考虑到该轴台阶面较多,如果各台阶面都被采用。不同的转速和不同的进给量都将导致生产效率不高的现象,所以在不影响加工质量的情况下,粗车该轴时都采用机床主轴转速 nw= 450r/min,粗车进给量:f=0.3mm/r(由表4-3-2 查知)钻中心孔 a.确定进给量:由查表知 f=0.08mm/rb.切削速度的确定:由 v= nwdw/1000=7.58/1000=0.29m/s f=0.08mm/r钻中心孔 c.确定切削工时:17 因为 L=15mm L1=4mm(切入长度) L2=0Tm=(L1+L2+L3)/mwf=0.59min1车 88.882 a. 确定切削深度;ap=0.4mm (由表查)由于单 外圆与65 外 边余量 Z=0.4 mm 一次走刀圆间的台阶面 b. 确定切削速度:由 v=nwdw/103f2半精度 a.确定切削速度88.882 由查表知 ap=0.4mmf=0.3mm/r(查表 3-14)外圆 由 v=C/(tmapxyfw)kv(其中 T=45mm)b.确定机床主轴转速由 ns=1000v/dw=1000241/(90.62)=847r/min 查表 4-3-1 按机床选取 nw=900r/minc.确定实际切削速度由 V 实=nwdw/1000=90090.62/1000=256.1m/mind. 确定切削工时:Tm已知 L=35mm L3=10mm (切入长度) L1=2mmL2=0(切入长度)由 Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.17min由于考虑到该零件台肩面较多,故采用相同的切削速度和进给量以提高生产效率。在保证加工质量的前提下选取精车和半精车加工时 V=900r/min f=0.3r/min3精车 a. 确定切削速度:88.882 由于单边余量 Z=0.23mm 一次走刀 ap=0.23mm外圆 b. 切削速度的确定:由 V=nwdw/1000=90089.38/1000=252.6m/minV=4.21m/sc.确定切削加工时由于已知 L=35mm L1=2mm(切入长度)L2=0(切出长度) L3=5(试切长度)由 Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf=0.16min车 65 外圆 a.确定切削深度:1 粗车 单边余量 Z=4.71mm 一次走刀。则 ap=4.71mmb.确定切削速度:由 V=nwdw/1000=7.5763.14/1000=1.8m/sV=1.8m/s计算项目 计算内容及说明 计算结果c.确定切削工时 已知 L=64mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.26min工序 4 a.确定切削深度车 45 外圆 由于单边余量 Z=4.95mm 一次走 ap=4.95mm1粗车 b.确定切削速度55 外圆 V=( nwdw)/1000=1.55m/sc. 确定切削工时已知 L=335mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.75min2半精车 a.确定切削深度55 外圆 由于单边余量 Z=0.35mm 一次走刀则 ap=0.35mmb.确定切削速度V=( nwdw)/1000=2.6m/s c.确定切削工时已知 L=86mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.34min 3精车 a.确定切削深度55 外圆 由于单边余量 Z=0.2mm 一次走刀则 ap=0.2mmb.确定切削速度V=( nwdw)/1000=2.59m/sc.确定切削工时已知 L=86mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 tm= (nwdw)/1000=0.34min4切槽 a.确定切削速度31.5 V=( nwdw)/1000=1.97m/s工序 5 a.确定切削速度车 42 外圆 由于单边余量 Z=1.68mm 一次走刀则ap =1.68mm1粗车 b.确定切削速度42 外圆 V=( nwdw)/1000=1.01m/sc.确定切削工时已知 L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.23min 2半精车 a.确定切削深度42 外圆 由于单边余量 Z=0.3mm 一次走刀则 ap=0.3mmb. 确定切削速度V=( nwdw)/1000=2.02m/sc. 确定切削工时已知 L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.4min3精车 a. 确定切削深度42 外圆 由于单边余量 Z=0.19mm 一次走刀则ap=0.19mmb. 确定切削速度V=( nwdw)/1000=1.97m/sc. 确定切削工时已知 L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.4min 工序 7 a.确定切削深度40 外圆 由于单边余量 Z=0.85mm 一次走刀则 ap=0.85mm1粗车 b.确定切削速度40 外圆 V=( nwdw)/1000=1.02m/sc.确定切削工时已知 L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.26min2半精车 a.确定切削深度40 外圆 由于单边余量 Z=0.25mm 一次走刀则 ap=0.0.25mmb. 确定切削速度V=( nwdw)/1000=1.88m/sc. 确定切削工时已知 L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.45min 3M45 螺纹 a.确定切削速度孔的倒角 V=( nwdw)/1000=2.21m/s车螺纹 查机械制造工艺学设计手册表 3-55 知M45331.5 刀具耐用度 t=60min 螺距 p=1.5选取 ap=0.15minb. 确定切削速度V=(Cvkv)/(tmapxvfyv)=0.53m/s车螺纹 a.确定机床主轴转速ns=1000v/dw=10000.53/3.14 45=225r/minns=225r/minb. 确定实际切削速度V=( nwdw)/1000= (4.16453.14)/1000=0.59m/sc. 确定切削工时已知选取行程次数 4 次,精行程 2 次 L=33mm L1=3mmTm=(L+L1)n/(nwf)=0.48min 工序 8 a.确定切削深度车内孔 由于单边余量 Z=3.9mm 一次走刀25.3 ap=3.9mm1 粗车孔 25.3 b.确定切削速度V=( nwdw)/1000=0.6m/sc. 确定切削工时已知 L=40mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.1minTm=0.1min2精车 a.确定切削深度车内孔 由于单边余量 Z=0.25mm 一次走刀25.3 ap=0.25mm b.确定切削速度V=( nwdw)/1000=1.19m/sc. 确定切削工时已知 L=40mm L1=2mm L2=0 L3=5mm(试切长度)由 Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.17minTm=0.17min工序 9 a.确定切削深度车内孔 由于单边余量 Z=2.5mm 一次走刀22F9 ap=2.5mm1粗车 b.确定切削速度内孔 22 V=( nwdw)/1000=0.52m/sc.确定切削工时已知 L=20mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.6min工序 10 a. 确定切削速度铣凹槽 15.9 由机械工艺设计手册表 4-17-1。表 4-17-1知机床 X62W 主轴转速 nw=150r/min f=1mm/rV=( nwdw)/1000=0.12m/sb.确定切削工时L=88.882-44.45=44.432mm L1=14mm由 Tm=(L+L1)n/(nwf)=0.39min工序 11 a. 确定切削速度钻螺纹孔 查表 3-44 知 f=0.35mm/rM6.M12 攻丝 V=( nwdw)/1000=0.13m/s1钻孔 22 b.确定切削工时已知 L=20mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.6min2钻孔 5 a. 确定切削速度查表 3-44 知 v=0.33m/s f=0.33mm/rb.确定切削工时已知 L=15mm L1=2mm L2=0 L3=5mm Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.23min3攻丝 a. 确定切削速度钻螺丝孔 由机械工艺设计手册表 3-63 知 M12 M6 V=0.21m/s 所以 ns=(1000v)/(3.14 ns)wn =10000.21/(3.14nw)=6.37m/s(其中 nw 按机床选取,由表 4-4-1 查知 nw=630r/min)则实际切削速度V=( nwdw)/1000=23.7m/sb.确定切削工时已知 L=40mm L1=10mm L2=0 Tm=(L1+L1+L2)/(nwf)=0.95min工序 12 a. 确定切削速度铣对称键槽 由于铣床为 X52K 查表 4-16-1 知nw=150r/min 纵向进给量(表 4-16-2)f=150mm/minV=( nwdw)/1000=0.06m/s 由表 7-7 知 T1=(h+L1)/Fmc+(L-D)/Fmc L1=52 取 2Tm=(4+2)/2.5+(23-10)/1.25) 2=25.6sTm=25.6s 工序 13粗磨 由于机床为磨床 MQ135088.882 外圆 a.砂轮的选择65 外圆 由表 3-97,表 3-91,表查得外圆选取砂轮.外圆内锥孔b.切削用量的选择由表得砂轮头架主轴转速r/min 砂轮转速n=8901000r/min 轴向进给量 fa=0.250.7 取 fa=0.5(表)径向进给量 fv=0.010.025 取fv=0.025mm(两程表)由表知外圆磨的数. 65 外圆 c.确定切削工时:已经 L=63mm L1=2mm(切入长度)L2=0mm(切出长度)L3=5mm(试切长度)由Tm=(l+L1+L2+L3)/nwf=0.153min2 半精车65 外圆 a.确定切削深度由于单边余量 Z=0.35mm 一次走刀ap=0.35mmb. 确定切削度:V=(nwdw)/1000=186.1m/sV=3.14m/sc.确定切削工时:已经 L=64mm L1=2mm L2=0mm L3=5mm 由 Tm=(l+L1+L2+L3)/nwf=0.26min 2 精车 a.确定切削深度65 外圆 由于单边余量 Z=0.2mm 一次走刀ap=0.2mmb.确定实际切削速度:V=( nwdw)/1000=3.1m/s1粗磨 a.确定切削工时:88.882h5 已知 L=35mm Z=0.1mm 由 Tm=(21ZbK)/(nfnfr)=0.74minTm= 0.74min2粗磨 已知 L=64mm Zb=0.1mm Fa=0.5mm65 外圆 Fr=0.025mmk=1.3由 Tm=2LZbk/n/Fa/Fr=2640.11.3/0.5/0.025/100=1.33minTm=1.33min3粗磨 已知 L=35mm Zb=0.1mm Fa=0.5mm40 外圆 Fr=0.025mm k=1.3由 Tm=2LZbk/n/Fa/Fr=2350.11.3/0.5/0.025/100=0.74minTm=0.74min4粗磨 a.确定切削工时44.44 由查表 3-106 知径向进给量内锥孔 Fr=0.015 由表 4-10 知轴向进给量 Fa=0.5mm工件速度由表 3-109 知 V=0.15mm 由表 7-14K=1.3 已知 L=50mm Zh=0.3 由Tm=2LZbk/n/Fa/Fr=2500.3/1000/0.5/0.5=0.26minTm=0.26min 工序 14 半精磨 a.选择砂轮1磨 88.882 由表 3-91 表 3-97 表 4-10 知外圆 砂轮型号为 GB46ZYA3P55075305b.确定切削用量由表 4-10 知砂轮转速 N 砂=1000r/min 轴向进给量Fa=0.5m/s 由表 3-106 查知径向进给量 Fr=0.015mm/双程由表 7-14 查知外圆磨修正系数 K=1.3c.确定切削工时已知 L=35mm Zb=0.08由 Tm=2LZbK/n/Fa/Fr=2350.081.31000/0.5/0.015=0.97min2 磨削 65 由上述查知 Fa=0.5m/r Fr=0.015至 40.10mm K=1.3 n=1000r/min 确定切削工时已知 L=64mmZb=0.08 由 Tm=21ZbK/n/Fa/Fr=1.77min3磨 40 确定切削工时(+0.02+0.009) 已知 L=35mm Zb=0.08mm K=1.3 Fa=0.5mm至 40.12mm Fr=0.015mm n=1000r/min由 Tm=2LZbK/n/Fa/Fr=2350.081.31000/0.5/0.015=0.97min4磨内锥孔 由查表 4-10 知 Fa=0.5mm44.45 至 查表 3-106 知 Fr=0.01mm/r44.25 查表 7-104 知工件速度 V2=0.5mm 由表 7-14 查 (+0.15+0.02) 知 K=1.3 确定切削工时已知 L=50mm Zb=0.2mm由 Tm=2LZbK/n/Fa/Fr=2500.21.31000/0.5/0.015=5.2min工序 15 a.砂轮的选择精磨 由表 3-97 表 3-91 知 GB4625砂车型号:GB46ZYA3P55097305188.882 b.确定切削用量至图纸要求 由表 4-10 查知砂轮转速 n 砂=1Kr/min 轴向进给量Fa=0.5mm 由表 3-106 查知径向进给量 Fr=0.01 双程由表 3-104 查知工件转速 Vz=0.8m/sc.确定切削工时(由表 7-14)查知 K=1.3 已知 L=35mm Zb=0.068mm由 Tm=2LZbK/n/Fa/FrTm =2350.0681.31000/0.5/0.015=1.24 Tm=1.24min 2磨 65 至 确定切削工时 由上述查表知65 fa=0.5mm fr=0.01/双程单面另加工余量Zb=0.05mm 已知 L1=64mmTm=2LZbK/nFaFr=1.66min3磨 40mm 至 确定切削工时 由上述查表知40 fa=0.5mm fr=0.01mm/双程 n=1Kr/minL=35mm Z=0.06mm k=1.3Tm=2LZbK/nFaFr=1.09min4磨内锥孔至 确定切削工时 由上述查表知44.45mm fa=0.5mm fr=0.01mm/双程单面另加工余量Zb=0.06mm 已知 L=50mm k=1.3Tm=2LZbK/nFaFr=2.6min四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,需要设计专用的夹具。经过与指导老师的协商,我决定设计第九道工序:加工大端面的4 个 M12 及 2 个 M6 孔的钻模。本夹具将用于 Z535 摇臂钻床。刀具为钻头两把,对工件两螺纹孔同时加工。1 问题的提出:由于该轴较长有 435mm,又是阶梯轴尺寸相差较大,最大直径 88.882,最小直径只有 40mm。为了便于在钻孔时,使轴有足够的刚度。需在 88.882 台肩外安装一个套筒,同时有利于工件安装,加工方便。2 夹具设计1 定位基准的选择由零件图可知,六个螺纹孔的设计基准是该轴的中心线。为了使定位稳定,钻该 6 个孔时以短圆锥销为第一定位面,凸台为第二定位面。定位基准结构示意图如下: 限 制 两 个 自 由 度限 制 四 个 自 由 度该夹具采用短圆锥,大平面,凸台定位,圆柱销消除四个自由度x,y, , 。大平面消除 Z,凸台消除 一个自由度。xyz2 切削力及夹紧里的计算刀具:用直径为 5 的麻花钻及直径为 10.2 的锥柄麻花钻,由于在钻削中,以钻 10.2 孔的钻削量最大,所以只需计算这个切削力。a. 轴向力的计算由表 3-36 知轴向力 F=CFDOXMFYMKM由表 3-36 查知 CF=833.85 XF=1 YF=0.7 DW=12 F=0.4mm/r 所以 F=833.851210.40.71=5266.6(N)b. 机床转速的确定由表 4-4-1 知按机床选取 AO=400r/min=6.67r/s由表 3-36 知切削扭矩 M=CMDOXMFYMKM1000 c. 确定切削扭矩表 3-36 查知 CM=333.54 XM=1.9 YM=0.8已知 DO=12mm KM=1 F=0.4mm/r所以 M=CMDOXMFYMKM1000 =(333.54121.91040.81)/1000=18(N.M)d. 切削功率的确定由表 3-36 知切削功率 Pm=(2MN)/1000 已知 N=6.67r/s M=18(N.m)所以 Pm=(2MN)/1000=(2186.67)/1000=0.75(KW)e. 夹紧力的计算由于钻削时只受到轴向力的作用,因此,可以不设置夹紧。考虑到工件在钻削过程中容易产生震动,将会造成孔的行位精度受到影响。因此,还应采用夹紧机构。根据上述原因,夹紧力只需满足非工作状态下使整个机构夹紧就行。所以,不必进行详细计算。3 定位误差分析a. 定位元件尺寸及公差的确定:夹具的主要定位为套筒,要求其定位元件公差与相配轴 88.882 尺寸公差相同。为88.882h5.b. 零件图纸要求 M12 螺纹孔的尺寸公差为 0.15mm.4 夹紧元件的强度较核夹紧元件的强度只需满足非工作状态下整个机构夹紧就行。5 夹具设计操作的摘要说明:(略)二夹具元件的设计a. 钻模的选择机床夹具设计手册查得孔径为 6 的钻套的主要参数为:d=6mm H=21mm h=3mm 孔径 12 钻套的主要参数为:d=12mm H=18mm h=6mmb. 钻模板设计查机床夹具设计手册知钻模板的主要参数为:H=12mm h=6mm参 考 资 料机械制造工艺学 华中理工大学出版社机械设计手册 化学工业出版社金属机械加工工艺人员手册 上海科技技术出版社机床夹具设计 华中理工大学出版社机床平具设计手册 机械工业出版社机械制造工艺课程设计指导书 赵家齐主编,哈大出版机械制造工艺设计手册 王绍俊,哈大出版 设 计 体 会通过本次设计,我从各个方面都得到了锻炼和提高。因为毕业设计是一次大练兵,是对我们所学全部课程的一次综合性的检测和复习习,也是在工作之前的一次理论联系实际的训练。在毕业设计中,我也有针对性的培养各种能力。我在设计中结合课题,独立思考,努力钻研,在查阅了大量的资料后,结合问题分析,攻克了一个又一个难题。设计工作是一项细致,复杂,涉及面很广的工作,需要广博的知识,更需要严肃,认真,一丝不苟的设计作风。在设计过程中,虚心向人请教,得到了许多帮助,特别是邓兴桂老师的的教导,然而自己水平有限,设计中难免有这样那样的错误,恳请各位老师批评指正。 湖 南 工 学 院毕业设计(论文)计算说明书机械 系 机械制造与设计 专业 机制 0303 班设计(论文)题目 X62W 铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计学 生 姓 名: 姜 彪 起 讫 日 期:2006 年 5 月6 月 指 导 教 师:邓兴桂 职称 教授 2006 年 5 月 22 日毕业设计(论文)评语:毕业设计(论文)答辩负责人签字年 月 日 序 言毕业设计是每个毕业生在搞完毕业生产实习以及完成全部基础课、专业课后进行的,是我们对所学全部课程的一次综合性的检测和复习,也是在走上工作岗位之前的一次理论联系实际的训练,它将为我们今后工作的一次较为全面的准备。我希望通过本次设计,能够培训自己分析问题的能力,锻炼自己独立处理各方面的问题的能力,为今后走上社会新岗位打下较为结实的基础。由于能力、水平有限;由于时间的仓促,我的设计中难免存在许多问题和错误,恳请各位老师批评指正。编者:姜 彪2006 年 5 月 目 录一、 设计任务书(一) 零件的作用(二) 零件的工艺分析二、 零件的分析三、 工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式(二)基面的选择(三)制定工艺路线(四)机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定(五)确定切削用量及基本工时四、 夹具五、 总结六、 参考文献资料一 设计任务书【题目】 X 62 W 铣床主轴的机械加工工艺规程及某一工序的夹具设计【内容】1、 零件图 1 张2、 毛坯图 1 张3、 机械加工工艺规程卡 1 套4、 专用夹具装配图 1 张5、 夹具体图(或定位夹紧元件图) 1 张6、 设计计算说明书 1 份【原始资料】生产纲领: 400 件/年相关的产品装配图、零件图单班制工作二 零件的分析(一)零件的作用课程设计题目所给的零件是 X62w 铣床主轴。它夹紧刀具直接参加表面成形运动。因此,它的工作性能对加工质量和机床的生生率有着重要的影响。由于主轴在一定的转速下,传递一定的扭矩,保证轴上的传动件和轴承的工作条件,况且主轴直接带动刀具进行切削。因袭,对旋转精度、静刚度、抗震性、热变性、耐磨性都有较高的要求。由于主轴前端的锥孔或面加工的刀具或接杆零件上 65k5 和 40 分别装上轴承起支撑作用,所以为了提高耐磨性在前端的锥孔上及 88.882h5 和65k5 的外圆进行热处理淬硬及 HRC48-53,况且主轴组件要做轴向移动,传动齿轮安装在套筒上,套筒与主轴考双键传动扭矩。(二)零件的工艺分析从零件图上可以看出共有 6 组加工面。1 轴所以的外圆表面包括车 88.882,65K6,55,42,40 和切槽倒角。2 轴上两对称键槽。3 内锥孔保证锥度 7:244 钻中心孔 17,225 钻孔、攻丝 M12,M66 铣槽 15.9由于零件的几个加工表面都有位置度要求,精度要求,因此,需使用转应夹具。钻端面螺纹孔 M12,M6 采用的钻模,加工两对称键槽所需的铣床夹具。况且为了提高生产率保证加工质量,降低劳动强度也需采用专用夹具。三 工艺规程设计确定毛坯的制造方法零件材料为 40CR,且是一根中空的阶梯轴,生产批量为中批,同时,由于该零件机械性能要求较高。锻件和型材的组织结构致密。机械性能好,但型材的纤维组织方向明显。况且,该轴工作时所受循环载荷和冲击较大,不宜采用型材,但锻件可获得符合零件受力要求的纤维组织,同时,锻件比型材节约材料。故采用锻件。为进一步保证该轴精度要求采用模段。基面的选择位基面的选择是工艺规程设计中最重要的环节。基面选择正确合理,可以保证加工质量,提高生产效率。粗基准的选择,对轴类零件来说一般以外圆定为粗基准。因此,选该轴外圆作为粗基准。精基准的选择,应考虑到基准重合问题。若设计基准与工序基准不重合时必须进行尺寸计算。工艺路线的制定制定工艺路线的出发点是应使用零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下,可以考虑采用外能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还必须考虑经济效果,以便使生产尽量下阼。3. 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一是车后磨且螺纹安排在精车后,便于保证精度要求,况且以加工好的表面为定位基准,这种方案符合典型轴类零件的机械加工工艺过程,能较好地保证各种技术要求,保证另工质量;方案二是先加工轴表面然后发中心线为定位基准加工轴端面螺纹孔 M6,M12,这样难以保证加工质量,易产生形位误差。况且使加工复杂,生产效率低。工艺路线方案一(工序 1) 工艺路线方案二(工序 2)1)正火 1)预先热处理(正火)2)划线 2)划线、车端面打中孔3)钻中心孔 3)粗车各外圆4)粗车 4)热处理(调质)5)钻 17 孔 5)半精车6)热处理(调质) 6)钻中心孔7)半精车 7)车 M45X1.5 螺纹8)铣凹槽 8)钻 17 孔9)钻螺纹孔 9)钻螺纹孔 M12,M610)钳工 10)热处理(淬火)11)热处理(淬火) 11)钳工(去毛刺)12)精车 12)铣凹槽13)钳(去毛刺) 13)精车14)粗磨 14)立铣对称键槽15)立铣(对称键) 15)热处理16)热处理(油煮定性) 16)粗磨17)钳工 17)半精磨18)研磨中心孔 18)研磨中心孔19)半精磨 19)精磨20)车 M451.5 20)钳工(去毛刺)21)精磨 21)检验入库22)钳工(去毛刺)故采用方案一 。 其具体工艺过程如下:1 热处理(正火)2 划线3 钻中心孔,车端面4 粗车各外圆留余量 2mm,车大外圆 102,车小端面5 钻 17 孔,车大端面,倒角 6006 热处理(调质)7 半精车,退刀槽倒角 2 X 45 车锥度 7:24 内锥孔 25 孔8 铣凹槽9 钻螺丝纹孔 M6、M12 攻丝 5,1110 钳工11 热处理(淬头)12 精车名外圆车 25.30+0.31 孔13 钳(去毛刺)14 粗磨各外圆15 立铣对称键16 热处理(油煮定性)17 钳18 研磨中心孔 1719 半精磨各处圆,磨内锥孔 44.4520 车螺纹孔 M45 X 1.521 精磨各外圆22 钳(去毛刺)23 检验入库四 定机械加工余量,工序尺寸,毛胚尺寸该轴材料为 40G 硬度为 HB200250,生产类型为中批量生产,采用模锻毛胚由上述原始资料及加工工艺过程,分别对各加工表面的机械加工余量,工序尺寸,毛胚尺寸确定如下:1 毛胚尺寸的确定采用查表法(查机械制造工艺设计手册 )名义直径 表面加工方法 加工余量(mm) 说明粗车 4.3 半精车 0.4精车 0.2388.882 粗磨 0.10 半精磨 0.18精磨 0.06粗车 3.4半粗车 0.35粗车 0.2065 粗磨 0.10半精磨 0.08精磨 0.06粗车 3.4半精车 0.35精车 0.2粗磨 0.1 2 毛胚直径的确定工件直径 公差 加工余量 毛胚公差 毛胚尺寸88.882 0.15 25.14 1 10065 0.015 24.2 2 7555 0.019 23.95 2 653 毛胚长度的确定由表机械制造工艺手册 子50 知L1=(102/2)tg20=20.38 取 L1=20mmL2= 35+4+4=43 取 L2=43mmL3= 64+2-3=63 取 L3=63mmL4= 337-2+3=335 取 L4=335mmL5=(68/2)tg20=12.3 取 L5=12mm故毛胚长度 L=L2+L3+L4=443mm4.毛胚过度圆角的确定1 L2 毛胚的最小余量Z1min=2(4.3+6.4+0.23+0.76+0.06)=12.96mm故其名义余量 Z1 名= Z1min+1=11.96mm2 L3 段毛胚的最小余量Z2min=24.11=8.22mm故其名义余量 Z2 名= Z2min+2=10.22mmL4 段毛胚的最小余量Z1min=24.11=8.22mm故其名义余量 Z3 名= Z3min+2=10.22mm4 锻件毛胚圆角的确定由 r=r2+z 名r毛 111.2mm r毛 210.2mm r毛 310.2mm5. 加工余量的确定加工余量可以根据加工条件采用查表法确定,查机械制造工艺手册表 127 得如下:计算项目 计算内容及过程 计算结果工序 3 毛胚 102 88.882 粗车 90.62 11.38外圆 半精车 89.82 0.8精车 89.38 0.46015.28外圆 粗磨 89.18 0.2半精磨 89.02 0.16精磨 0.136015.28毛胚 76粗车 66.58 9.42026.95外圆 半精车 65.86 0.74精车 65.46 0.4粗磨 65.26 0.2半精磨 65.10 0.16精磨 0.1026.9542 已粗车至 46.36外圆 粗车 42.98 0.7半精车 42.38 0.6精车 42 0.38已粗车至 425.98015._4外圆 粗车 41.28 0.7半精车 40.78 0.5精车 40.48 0.3粗磨 40.28 0.16 粗磨 40 0.12 40h11 已粗车至 41.28外圆 半精车 40.4 0.88精车 40h11 0.4钻孔 17内锥孔 粗车 42.65 25.6544.45 半精车 43.25 0.6锥度 7:24 粗磨 43.85 0.6半精磨 44.65 0.2精磨 0.221.045内孔 钻孔 17 25.3 粗车 24.8 7.8精车 25.3 0.5 五 确定切削用量及基本工时一 计算工序 3(车两端面,钻 17 孔,车外圆表面)切削用及工时1 加工条件工件材料:40Cr b=0.735Gpa 锻件加工要求: 车两端面,钻 17 孔,车外圆表面,车102 端面,66 端面,车 88.882。要求精度为粗糙度为此6.3;65K5 要求 Ra=6.3mm;55 0.095mm Ra=1.6mm; 45 的Ra=6.3;42 和 40 的粗糙度为 Ra=1.6;扩孔 22F920要求 Ra=32设备条件: CA6140 普通车床刀具 : 外圆车刀 YT15 1625MM 0=15Kr=75s=0端面车刀 YT15 1625MM =90Kr=150=0.5mm f0=120钻头 由表 343 查得 f=0.010.18mm/r根据加工要求取 f=0.01mm/r v=0.331mm/sa=17mm采用内排屑深孔钻 切槽刀选 W18Cr4V 2.计算切削用量(采用计算法)计算项目 计算内容及过程 计算结果 工序 3车端面 a.确定加工余量切削用量的 加工总余量 X=15mm.留余量 2mm确定 单边余量等于 7.5mm二次走刀 ap1=5mm ap2=2.5mmb.确定走刀量:由查机械制造工艺设计手册 表 313 知f=0.7mm/r由表 318 查知耐用度 t=45minV1=Cv/(tapf)kv=292/(450.1850.150.70.3)0.810.81.54=128mm V1=128m/minV2=292/(450.182.500.150.70.3) 0.810.81.54=142m/min V2 =142m/min d.确定机床主轴转速:ns1=1000v1/dw=1000128/(3.14100)=364r/minns1=364r/minns2=1000v/dw=1000128/(3.14100)=443r/minns2=443r/min由表 4-3-1 查知选取机床主轴转速 nw=450r/minnw=450r/min机床实际切削速度由 v= nwdw/100v=4501003.14/(1000128)=144r/min v=144r/mine.切削工时的确定大端面 tm=l1 +l2+l3+l(nwf)其中 l=102/2=51mm l1=2mm(切入长度)l2=0(切入长度) l3=5mmtm 大=51+2+0+5)/(4500.7)2=0.37min tm 大=0.37min1) 小端面 tm 小= l1 +l2+l3+l(nwf)其中 l=66/2=33tm 小=(33+2+0+5)/(4500.7)2=0.25min tm 小=0.25min故所以总的切削工时:T 总= tm 小+ tm 大=0.37+0.25=0.62minT 总=0.62min f 机床转速的校核:不计算由机床 CA6140 说明书中可知其纵向进给机构所能受的最大满足要求,因此,机床能进行正常工作。计算项目 计算过程及内容 计算结果车 88.882 a 确定切削深度 a外圆 单边余量 z=5.3mm 一次走刀 ap=5.3mmb 进给量 f由表 3-1-3 知 取 f=1.0mm/r由表 3-1-3 知 取 f=1.02mm/rc 计算切削速度由表 3-18 查知v=w/(tmapxyfw)kv=292/(450.185.300.151.020.3) 0.810.80.54=114m/minv=114m/mind 确定机床主轴转速由 ns=103v/dw=1000114/88.882=408r/minns=408r/min由表 4-3-1 按机床选取 nw=450y/min实际切削速度:V=nwdw/1000=45088.8823.14/1000=125.6r/mine 切削工时的确定:由于 L=53mm L1=2mm(切入长度) L2=0mmL3=10mm (试切长度)Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf=(53+2+0+10)/(4501.02)=0.14min由于考虑到该轴台阶面较多,如果各台阶面都被采用。不同的转速和不同的进给量都将导致生产效率不高的现象,所以在不影响加工质量的情况下,粗车该轴时都采用机床主轴转速 nw= 450r/min,粗车进给量:f=0.3mm/r(由表4-3-2 查知)钻中心孔 a.确定进给量:由查表知 f=0.08mm/rb.切削速度的确定:由 v= nwdw/1000=7.58/1000=0.29m/s f=0.08mm/r钻中心孔 c.确定切削工时:17 因为 L=15mm L1=4mm(切入长度) L2=0Tm=(L1+L2+L3)/mwf=0.59min1车 88.882 a. 确定切削深度;ap=0.4mm (由表查)由于单 外圆与65 外 边余量 Z=0.4 mm 一次走刀圆间的台阶面 b. 确定切削速度:由 v=nwdw/103f2半精度 a.确定切削速度88.882 由查表知 ap=0.4mmf=0.3mm/r(查表 3-14)外圆 由 v=C/(tmapxyfw)kv(其中 T=45mm)b.确定机床主轴转速由 ns=1000v/dw=1000241/(90.62)=847r/min 查表 4-3-1 按机床选取 nw=900r/minc.确定实际切削速度由 V 实=nwdw/1000=90090.62/1000=256.1m/mind. 确定切削工时:Tm已知 L=35mm L3=10mm (切入长度) L1=2mmL2=0(切入长度)由 Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.17min由于考虑到该零件台肩面较多,故采用相同的切削速度和进给量以提高生产效率。在保证加工质量的前提下选取精车和半精车加工时 V=900r/min f=0.3r/min3精车 a. 确定切削速度:88.882 由于单边余量 Z=0.23mm 一次走刀 ap=0.23mm外圆 b. 切削速度的确定:由 V=nwdw/1000=90089.38/1000=252.6m/minV=4.21m/sc.确定切削加工时由于已知 L=35mm L1=2mm(切入长度)L2=0(切出长度) L3=5(试切长度)由 Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf=0.16min车 65 外圆 a.确定切削深度:1 粗车 单边余量 Z=4.71mm 一次走刀。则 ap=4.71mmb.确定切削速度:由 V=nwdw/1000=7.5763.14/1000=1.8m/sV=1.8m/s计算项目 计算内容及说明 计算结果c.确定切削工时 已知 L=64mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.26min工序 4 a.确定切削深度车 45 外圆 由于单边余量 Z=4.95mm 一次走 ap=4.95mm1粗车 b.确定切削速度55 外圆 V=( nwdw)/1000=1.55m/sc. 确定切削工时已知 L=335mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.75min2半精车 a.确定切削深度55 外圆 由于单边余量 Z=0.35mm 一次走刀则 ap=0.35mmb.确定切削速度V=( nwdw)/1000=2.6m/s c.确定切削工时已知 L=86mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.34min 3精车 a.确定切削深度55 外圆 由于单边余量 Z=0.2mm 一次走刀则 ap=0.2mmb.确定切削速度V=( nwdw)/1000=2.59m/sc.确定切削工时已知 L=86mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 tm= (nwdw)/1000=0.34min4切槽 a.确定切削速度31.5 V=( nwdw)/1000=1.97m/s工序 5 a.确定切削速度车 42 外圆 由于单边余量 Z=1.68mm 一次走刀则ap =1.68mm1粗车 b.确定切削速度42 外圆 V=( nwdw)/1000=1.01m/sc.确定切削工时已知 L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.23min 2半精车 a.确定切削深度42 外圆 由于单边余量 Z=0.3mm 一次走刀则 ap=0.3mmb. 确定切削速度V=( nwdw)/1000=2.02m/sc. 确定切削工时已知 L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.4min3精车 a. 确定切削深度42 外圆 由于单边余量 Z=0.19mm 一次走刀则ap=0.19mmb. 确定切削速度V=( nwdw)/1000=1.97m/sc. 确定切削工时已知 L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.4min 工序 7 a.确定切削深度40 外圆 由于单边余量 Z=0.85mm 一次走刀则 ap=0.85mm1粗车 b.确定切削速度40 外圆 V=( nwdw)/1000=1.02m/sc.确定切削工时已知 L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.26min2半精车 a.确定切削深度40 外圆 由于单边余量 Z=0.25mm 一次走刀则 ap=0.0.25mmb. 确定切削速度V=( nwdw)/1000=1.88m/sc. 确定切削工时已知 L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由 Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.45min 3M45 螺纹 a.确定切削速度孔的倒角 V=( nwdw)/1000=2.21m/s车螺纹 查机械制造工艺学设计手册表 3-55 知M45331.5 刀具耐用度 t=60min 螺距 p=1.5选取 ap=0.15minb. 确定切削速度V=(Cvkv)/(tmapxvfyv)=0.53m/s车螺纹 a.确定机床主轴转速ns=1000v/dw=10000.53/3.14 45=225r/minns=225r/minb. 确定实际切削速度V=( nwdw)/1000= (4.16453.14)/1000=0.59m/sc. 确定切削工时已知选取行程次数 4 次,精行程 2 次 L=33mm L1=3mmTm=(L+L1)n/(nwf)=0.48min 工序 8 a.确定切削深度车内孔 由于单边余量 Z=3.9mm 一次走刀25.3 ap=3.9mm1 粗车孔 25.3 b.确定切削速度V=( nwdw)/1000=0.6m/sc. 确定切削工时已知 L=40mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.1minTm=0.1min2精车 a.确定切削深度车内孔 由于单边余量 Z=0.25mm 一次走刀25.3 ap=0.25mm b.确定切削速度V=( nwdw)/1000=1.19m/sc. 确定切削工时已知 L=40mm L1=2mm L2=0 L3=5mm(试切长度)由 Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.17minTm=0.17min工序 9 a.确定切削深度车内孔 由于单边余量 Z=2.5mm 一次走刀22F9 ap=2.5mm1粗车 b.确定切削速度内孔 22 V=( nwdw)/1000=0.52m/sc.确定切削工时已知 L=20mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.6min工序 10 a. 确定切削速度铣凹槽 15.9 由机械工艺设计手册表 4-17-1。表 4-17-1知机床 X62W 主轴转速 nw=150r/min f=1mm/rV=( nwdw)/1000=0.12m/sb.确定切削工时L=88.882-44.45=44.432mm L1=14mm由 Tm=(L+L1)n/(nwf)=0.39min工序 11 a. 确定切削速度钻螺纹孔 查表 3-44 知 f=0.35mm/rM6.M12 攻丝 V=( nwdw)/1000=0.13m/s1钻孔 22 b.确定切削工时已知 L=20mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.6min2钻孔 5 a. 确定切削速度查表 3-44 知 v=0.33m/s f=0.33mm/rb.确定切削工时已知 L=15mm L1=2mm L2=0 L3=5mm Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.23min3攻丝 a. 确定切削速度钻螺丝孔 由机械工艺设计手册表 3-63 知 M12 M6 V=0.21m/s 所以 ns=(1000v)/(3.14 ns)wn =10000.21/(3.14nw)=6.37m/s(其中 nw 按机床选取,由表 4-4-1 查知 nw=630r/min)则实际切削速度V=( nwdw)/1000=23.7m/sb.确定切削工时已知 L=40mm L1=10mm L2=0 Tm=(L1+L1+L2)/(nwf)=0.95min工序 12 a. 确定切削速度铣对称键槽 由于铣床为 X52K 查表 4-16-1 知nw=150r/min 纵向进给量(表 4-16-2)f=150mm/minV=( nwdw)/1000=0.06m/s 由表 7-7 知 T1=(h+L1)/Fmc+(L-D)/Fmc L1=52 取 2Tm=(4+2)/2.5+(23-10)/1.25) 2=25.6sTm=25.6s 工序 13粗磨 由于机床为磨床 MQ135088.882 外圆 a.砂轮的选择65 外圆 由表 3-97,表 3-91,表查得外圆选取砂轮.外圆内锥孔b.切削用量的选择由表得砂轮头架主轴转速r/min 砂轮转速n=8901000r/min 轴向进给量 fa=0.250.7 取 fa=0.5(表)径向进给量 fv=0.010.025 取fv=0.025mm(两程表)由表知外圆磨的数. 65 外圆 c.确定切削工时:已经 L=63mm L1=2mm(切入长度)L2=0mm(切出长度)L3=5mm(试切长度)由Tm=(l+L1+L2+L3)/nwf=0.153min2 半精车65 外圆 a.确定切削深度由于单边余量 Z=0.35mm 一次走刀ap=0.35mmb. 确定切削度:V=(nwdw)/1000=186.1m/sV=3.14m/sc.确定切削工时:已经 L=64mm L1=2mm L2=0mm L3=5mm 由 Tm=(l+L1+L2+L3)/nwf=0.26min 2 精车 a.确定切削深度65 外圆 由于单边余量 Z=0.2mm 一次走刀ap=0.2mmb.确定实际切削速度:V=( nwdw)/1000=3.1m/s1粗磨 a.确定切削工时:88.882h5 已知 L=35mm Z=0.1mm 由 Tm=(21ZbK)/(nfnfr)=0.74minTm= 0.74min2粗磨 已知 L=64mm Zb=0.1mm Fa=0.5mm65 外圆 Fr=0.025mmk=1.3由 Tm=2LZbk/n/Fa/Fr=2640.11.3/0.5/0.025/100=1.33minTm=1.33min3粗磨 已知 L=35mm Zb=0.1mm Fa=0.5mm40 外圆 Fr=0.025mm k=1.3由 Tm=2LZbk/n/Fa/Fr=2350.11.3/0.5/0.025/100=0.74minTm=0.74min4粗磨 a.确定切削工时44.44 由查表 3-106 知径向进给量内锥孔 Fr=0.015 由表 4-10 知轴向进给量 Fa=0.5mm工件速度由表 3-109 知 V=0.15mm 由表 7-14K=1.3 已知 L=50mm Zh=0.3 由Tm=2LZbk/n/Fa/Fr=2500.3/1000/0.5/0.5=0.26minTm=0.26min 工序 14 半精磨 a.选择砂轮1磨 88.882 由表 3-91 表 3-97 表 4-10 知外圆 砂轮型号为 GB46ZYA3P55075305b.确定切削用量由表 4-10 知砂轮转速 N 砂=1000r/min 轴向进给量Fa=0.5m/s 由表 3-106 查知径向进给量 Fr=0.015mm/双程由表 7-14 查知外圆磨修正系数 K=1.3c.确定切削工时已知 L=35mm Zb=0.08由 Tm=2LZbK/n/Fa/Fr=2350.081.31000/0.5/0.015=0.97min2 磨削 65 由上述查知 Fa=0.5m/r Fr=0.015至 40.10mm K=1.3 n=1000r/min 确定切削工时已知 L=64mmZb=0.08 由 Tm=21ZbK/n/Fa/Fr=1.77min3磨 40 确定切削工时(+0.02+0.009) 已知 L=35mm Zb=0.08mm K=1.3 Fa=0.5mm至 40.12mm Fr=0.015mm n=1000r/min由 Tm=2LZbK/n/Fa/Fr=2350.081.31000/0.5/0.015=0.97min4磨内锥孔 由查表 4-10 知 Fa=0.5mm44.45 至 查表 3-106 知 Fr=0.01mm/r44.25 查表 7-104 知工件速度 V2=0.5mm 由表 7-14 查 (+0.15+0.02) 知 K=1.3 确定切削工时已知 L=50mm Zb=0.2mm由 Tm=2LZbK/n/Fa/Fr=2500.21.31000/0.5/0.015=5.2min工序 15 a.砂轮的选择精磨 由表 3-97 表 3-91 知 GB4625砂车型号:GB46ZYA3P55097305188.882 b.确定切削用量至图纸要求 由表 4-10 查知砂轮转速 n 砂=1Kr/min 轴向进给量Fa=0.5mm 由表 3-106 查知径向进给量 Fr=0.01 双程由表 3-104 查知工件转速 Vz=0.8m/sc.确定切削工时(由表 7-14)查知 K=1.3 已知 L=35mm Zb=0.068mm由 Tm=2LZbK/n/Fa/FrTm =2350.0681.31000/0.5/0.015=1.24 Tm=1.24min 2磨 65 至 确定切削工时 由上述查表知65 fa=0.5mm fr=0.01/双程单面另加工余量Zb=0.05mm 已知 L1=64mmTm=2LZbK/nFaFr=1.66min3磨 40mm 至 确定切削工时 由上述查表知40 fa=0.5mm fr=0.01mm/双程 n=1Kr/minL=35mm Z=0.06mm k=1.3Tm=2LZbK/nFaFr=1.09min4磨内锥孔至 确定切削工时 由上述查表知44.45mm fa=0.5mm fr=0.01mm/双程单面另加工余量Zb=0.06mm 已知 L=50mm k=1.3Tm=2LZbK/nFaFr=2.6min四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,需要设计专用的夹具。经过与指导老师的协商,我决定设计第九道工序:加工大端面的4 个 M12 及 2 个 M6 孔的钻模。本夹具将用于 Z535 摇臂钻床。刀具为钻头两把,对工件两螺纹孔同时加工。1 问题的提出:由于该轴较长有 435mm,又是阶梯轴尺寸相差较大,最大直径 88.882,最小直径只有 40mm。为了便于在钻孔时,使轴有足够的刚度。需在 88.882 台肩外安装一个套筒,同时有利于工件安装,加工方便。2 夹具设计1 定位基准的选择由零件图可知,六个螺纹孔的设计基准是该轴的中心线。为了使定位稳定,钻该 6 个孔时以短圆锥销为第一定位面,凸台为第二定位面。定位基准结构示意图如下: 限 制 两 个 自 由 度限 制 四 个 自 由 度该夹具采用短圆锥,大平面,凸台定位,圆柱销消除四个自由度x,y, , 。大平面消除 Z,凸台消除 一个自由度。xyz2 切削力及夹紧里的计算刀具:用直径为 5 的麻花钻及直径为 10.2 的锥柄麻花钻,由于在钻削中,以钻 10.2 孔的钻削量最大,所以只需计算这个切削力。a. 轴向力的计算由表 3-36 知轴向力 F=CFDOXMFYMKM由表 3-36 查知 CF=833.85 XF=1 YF=0.7 DW=12 F=0.4mm/r 所以 F=833.851210.40.71=5266.6(N)b. 机床转速的确定由表 4-4-1 知按机床选取 AO=400r/min=6.67r/s由表 3-36 知切削扭矩 M=CMDOXMFYMKM1000 c. 确定切削扭矩表 3-36 查知 CM=333.54 XM=1.9 YM=0.8已知 DO=12mm KM=1 F=0.4mm/r所以 M=CMDOXMFYMKM1000 =(333.54121.91040.81)/1000=18(N.M)d. 切削功率的确定由表 3-36 知切削功率 Pm=(2MN)/1000 已知 N=6.67r/s M=18(N.m)所以 Pm=(2MN)/1000=(2186.67)/1000=0.75(KW)e. 夹紧力的计算由于钻削时只受到轴向力的作用,因此,可以不设置夹紧。考虑到工件在钻削过程中容易产生震动,将会造成孔的行位精度受到影响。因此,还应采用夹紧机构。根据上述原因,夹紧力只需满足非工作状态下使整个机构夹紧就行。所以,不必进行详细计算。3 定位误差分析a. 定位元件尺寸及公差的确定:夹具的主要定位为套筒,要求其定位元件公差与相配轴 88.882 尺寸公差相同。为88.882h5.b. 零件图纸要求 M12 螺纹孔的尺寸公差为 0.15mm.4 夹紧元件的强度较核夹紧元件的强度只需满足非工作状态下整个机构夹紧就行。5 夹具设计操作的摘要说明:(略)二夹具元件的设计a. 钻模的选择机床夹具设计手册查得孔径为 6 的钻套的主要参数为:d=6mm H=21mm h=3mm 孔径 12 钻套的主要参数为:d=12mm H=18mm h=6mmb. 钻模板设计查机床夹具设计手册知钻模板的主要参数为:H=12mm h=6mm参 考 资 料机械制造工艺学 华中理工大学出版社机械设计手册 化学工业出版社金属机械加工工艺人员手册 上海科技技术出版社机床夹具设计 华中理工大学出版社机床平具设计手册 机械工业出版社机械制造工艺课程设计指导书 赵家齐主编,哈大出版机械制造工艺设计手册 王绍俊,哈大出版 设 计 体 会通过本次设计,我从各个方面都得到了锻炼和提高。因为毕业设计是一次大练兵,是对我们所学全部课程的一次综合性的检测和复习习,也是在工作之前的一次理论联系实际的训练。在毕业设计中,我也有针对性的培养各种能力。我在设计中结合课题,独立思考,努力钻研,在查阅了大量的资料后,结合问题分析,攻克了一个又一个难题。设计工作是一项细致,复杂,涉及面很广的工作,需要广博的知识,更需要严肃,认真,一丝不苟的设计作风。在设计过程中,虚心向人请教,得到了许多帮助,特别是邓兴桂老师的的教导,然而自己水平有限,设计中难免有这样那样的错误,恳请各位老师批评指正。
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