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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計 1
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計
題 目：曲軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計
班 級：機 械10-3
姓 名：方 耀 堂
指導(dǎo)教師：孫 遠 敬
完成日期：2013-6-23
1
遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計 32
一、設(shè)計題目
曲軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）
三、上交材料
1．繪制零件圖 1張
2．毛坯圖 1張
3．編制機械加工工藝過程綜合卡片 1套
4．編制機械加工工藝卡片（僅編制所設(shè)計夾具對應(yīng)的那道工序的機械加工工藝卡片） 1套
5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張
6．繪制夾具中1個零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張
7．編寫課程設(shè)計說明書（約5000-8000字）。 1份
四、進度安排
本課程設(shè)計要求在3周內(nèi)完成。
1．第l～2天查資料，熟悉題目階段。
2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法和機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計并編制出零件的機械加工工藝卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設(shè)計的下一步）。
4．第11～13天，完成夾具總裝圖的繪制。
5．第14～15天，零件圖的繪制。
6．第16～18天，整理并完成設(shè)計說明書的編寫。
7．第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。
8．第20～21天，答辯
五、指導(dǎo)教師評語
成 績：
指導(dǎo)教師
日 期
序言
大三下學(xué)期我們進行了《機械制造基礎(chǔ)》課的學(xué)習(xí)，并且也進行過金工實習(xí)。為了鞏固所學(xué)知識，并且在我們進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的進行一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,我們進行了本次課程設(shè)計。
通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，同時，在課程設(shè)計過程中，我們認(rèn)真查閱資料，切實地鍛煉了我們自我學(xué)習(xí)的能力。另外，在設(shè)計過程中，經(jīng)過老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助，我順利完成了本次設(shè)計任務(wù)。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予批評指正。
摘要
在進行了一系列的課程學(xué)習(xí)之后我們進行了本次課程設(shè)計，目的是通過這次設(shè)計加深理解前面的知識，同時為我們以后的設(shè)計課程做一個鋪墊，本次設(shè)計的內(nèi)容為一個曲軸，對他的設(shè)計主要有從鑄造生產(chǎn)到加工成型，整個過程：包括毛坯鑄造，刀具選擇，機床選擇
加工工序設(shè)計以及加工誤差的計算等一系列過程。起中有兩個最主要的過程：一是機床與刀具的計算和選擇，二是，工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計。
在進行這兩部分是要分外的耐心，查找各種手冊和工具書來完成設(shè)計。最后要對整個過程進行檢驗。
關(guān)鍵詞： 曲軸；工藝規(guī)格設(shè)計；定位夾緊；夾具設(shè)計。
abstract
After carried on a series of curricula studied us to carry on this curriculum to design，F(xiàn)ront the goal is deepens understanding the knowledge through this design Meanwhile makes an upholstery for we later design curriculum This design content is one and so on the crankshaft.His design mainly has from the casting produces to the processing formation Entire process: Including semifinished materials casting,Engine bed choice，Cutting tool choice Processing working procedure design as well as processing error computation and so on a series of processes. Gets up has two most main processes:first, Engine bed and cutting tool computation and choice; Working procedure unit clamp design. Is carrying on these two parts is must the particularly patience, Searches each kind of handbook and the reference book completes the design,Finally must carry on the examination to the entire process
Key words: bent axle Craft specification design Clamp planning fixture design
目 錄
序言………………………………………………………………… 2
摘要………………………………………………………………… 3
一、零件的分析…………………………………………………… 6
（一）零件的作用………………………………………………… 6
（二）零件的工藝分析…………………………………………… 6
二、確定生產(chǎn)類型………………………………………………… 6
三、確定毛坯……………………………………………………… 7
（一）確定毛坯種類……………………………………………… 7
（二）確定鑄件加工余量及形狀………………………………… 8
（三）繪制毛坯圖………………………………………………… 8
四、工藝規(guī)程設(shè)計………………………………………………… 8
（一）選擇定位基準(zhǔn)……………………………………………… 8
（二）制定工藝路線……………………………………………… 9
（三）機械加工余量、工序尺寸和加工時間的確定…………… 10
五、夾具設(shè)計……………………………………………………… 25
六、參考文獻……………………………………………………… 26
設(shè)計總結(jié)…………………………………………………………… 27
一、零件的分析
（一）零件的作用
題目給出的零件是曲軸，曲軸的作用是將連桿傳來的力轉(zhuǎn)變成為繞其本身軸線旋轉(zhuǎn)的扭矩，并將此扭矩輸出給汽車或其他，同時曲軸還驅(qū)動配器機構(gòu)以及其他個輔助裝置。
（2） 零件的技術(shù)要求
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度等級/mm
表面粗糙度R/mm
左端Φ20圓柱面
Φ20
IT7
R=3.2
右端Φ20圓柱面
Φ20
IT8
R=1.6
右端Φ15圓柱面
Φ15
IT7
R=3.2
右端Φ12圓柱面
Φ12
IT9
R=6.3
鍵槽
Φ5
IT8
R=3.2
（二）零件的工藝分析
分析零件圖得出，該殼體外圓面可進行車削加工，凹槽可以用銑刀加工，考慮到安裝的統(tǒng)一性，為減少誤差可同時進行車削加工。曲軸表面粗糙度要求不統(tǒng)一，且一些尺寸要求精度等級不同根據(jù)《機械制造手冊》制定以下方案：對于表面粗糙度為1.6，進行精加工；對于表面粗糙度為3.2，進行半精車加工；對于表面粗糙度為6.3，進行粗加工。
加工表面
表面粗糙度R/mm
加工方案
備注
左端Φ20圓柱面
R=3.2
粗車—半精車
表1—6
右端Φ20圓柱面
R=1.6
粗車—半精車—精車
表1—6
右端Φ15圓柱面
R=3.2
粗車—半精車
表1—6
右端Φ12圓柱面
R=6.3
粗車
表1—6
鍵槽
R=3.2
粗銑—半精銑
表1—8
對于鍵槽的加工，考慮其形位誤差要求高，且不易定位，因此必須采用專用夾具，并以形位基準(zhǔn)為基準(zhǔn)面裝夾，這樣可以保證加工工藝性。
二、確定生產(chǎn)類型
設(shè)此零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件，查《機械制造設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》第3頁表1-2，可確定該曲軸生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中;加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
三、確定毛坯
（一）確定毛坯種類：
零件材料為45號鋼。考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇金屬摸機械造型鑄件毛坯。查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》第23頁表2-3,選用鑄件尺寸公差等級為CT-12。
（二）確定鑄件加工余量及形狀：
查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》第24頁表2-4，選用加工余量為MA-H級，機械加工余量為3mm.并查表第24頁2-4確定各個加工面的鑄件機械加工余量：
由確定下的切削類型主要為粗車、半精車和精車，由于半精車工序集中在曲軸（左端Ф20mm，右端Ф15mm和Ф12mm）。為減少切削時間，且考慮到所加工的材料為45號鋼，可以在以上處留取半精車加工余量，其它需要精車的部位不必留取加工余量，直接進行粗車和精車。通過查表可以得出粗車的加工余量可取為5mm,半精車的加工余量可取為1mm。（表2-16，表2-17）
（三）繪制鑄件毛坯圖
圖 1 毛坯圖
四、工藝規(guī)程設(shè)計
(一)選擇定位基準(zhǔn)：
定位基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)、粗基準(zhǔn)及輔助基準(zhǔn)。在最初加工工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面做為定位基準(zhǔn)(粗基準(zhǔn))。在后續(xù)工序中，則使用已加工表面作為定位基準(zhǔn)(精基準(zhǔn))。為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精度，可在工件上某部位作一輔助基準(zhǔn)，用以定位。
選擇定位基準(zhǔn)時，既要考慮零件的整個加工工藝過程，又要考慮零件的特征、設(shè)計基準(zhǔn)及加工方法，根據(jù)粗、精基準(zhǔn)的選擇原則，合理選定零件加工過程中的定位基準(zhǔn)。
通常在制定工藝規(guī)程時，總是先考慮選擇怎樣的精基準(zhǔn)以保證達到精度要求并把各個表面加工出來，即先選擇零件表面最終加工所用精基準(zhǔn)和中間工序所用的精基準(zhǔn)，然后再考慮選擇合適的最初工序的粗基準(zhǔn)把精基準(zhǔn)面加工出來
(1)粗基準(zhǔn)的選擇：以零件外圓為主要的定位粗基準(zhǔn)。
(2)精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的外圓為主要的定位精基準(zhǔn)。
（2） 制定工藝路線
機械加工工序：
1.遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，再安排精加工工序。
2.遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)。
3.遵循“先主后次”原則。
4.遵循“先面后孔”原則，先加工圓柱面，在加工鍵槽。
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程指導(dǎo)書》，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內(nèi) 容
1
下料
鑄造
2
清砂
清砂
3
熱處理
調(diào)質(zhì)250—285HBS
4
銑
用V型塊和輔助支承調(diào)整裝加工件后壓緊，洗曲軸中心部分大圓弧φ84和小圓弧φ30，保證大小圓弧端面間距尺寸為57mm。銑R42的上，下面，保證厚度尺寸為10mm。銑曲軸左右端面。
5
粗車
夾右端頂左邊中心孔，車左端φ24mm長度尺寸至20mm。車左端φ22mm長度尺寸至16mm。
6
半精車
夾右端頂左邊中心孔，車左端φ20mm長度尺寸至16mm，車槽2mm×φ18mm倒角C2。
7
粗車
夾左端頂左邊中心孔，車右端φ30mm長度尺寸至80mm，車右端φ20mm長度尺寸至78mm。車右端φ15mm長度尺寸至48mm。車右端φ12mm長度尺寸至23mm。
8
半精車
夾左端頂左邊中心孔，車右端φ20mm長度尺寸至78mm。車右端φ15mm長度尺寸至48mm。
9
精車
夾左端頂左邊中心孔，車右端φ20mm長度尺寸至78mm。車槽2mm×φ16mm，車槽2mm×φ14mm，倒角C2。
10
銑鍵槽
銑鍵槽φ5mm×19mm至圖樣尺寸。
11
鉗
去毛刺，清洗
12
檢驗
檢查各部尺寸
13
入庫
涂油入庫
（三）機械加工余量、工序尺寸及加工時間的確定
工序一 鑄造
工序二 清砂
工序三 熱處理 調(diào)質(zhì)250—285HBS
淬火835℃，保溫八小時，水中冷卻。取出鑄件后修行處理：去除飛邊毛刺。
工序四 銑
用V型塊和輔助支承調(diào)整裝加工件后壓緊，銑曲軸中部的上，下面，保證厚度尺寸為10mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45號鋼：
加工要求：專用夾具，用V型塊和輔助支承調(diào)整裝加工件后壓緊，洗曲軸中部分上，下平面，厚度尺寸保證為10mm：
機床：由被加工件為45號鋼，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通銑床X6132進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇銑進行加工時。
(2)銑削用量的選擇及有關(guān)計算：
a)切削深度 因切削用量較小，故可以選擇ap=1.6mm,二次走刀即可完成所需尺寸。
b)每齒進給量：由《切削手冊》表3.30可知機床的功為7.5KW，
查《切削手冊》表3.5可得f=0.14~0.24mm/z,由于是對稱銑，
選較小量f=0.14mm/z
c)查后刀面最大磨損及壽命
查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為（1.0~1.5）mm
查《切削手冊》表3.8, 壽命T=180min
d)計算切削速度 按《切削手冊》表3.27中的公式：
也可以由表3.16查得=98mm/s n=439r/min vf =490mm/s 又根據(jù)XC6312銑床參數(shù)，選 n=475r/min vf =600mm/s，則實際的切削速度為：
即vc===119.3m/min,實際進給量為：
即==0.13mm/z
e)校驗機床功率 查《切削手冊》表3.24，Pcc=1.1KW,而機床所提供的功率Pcm為1.7KW，所以Pcm> Pcc,故校驗合格。
最終確定ap=1.5mm nc=475r/min vfc=600mm/min vc=119.3m/min fz=0.13mm/z
f)計算基本工時
公式中： L=l+y+Δ；根據(jù)《切削手冊》表3.26，可得 l+Δ=12mm,
所以L=98mm
故 =98/119.3=0.82min=50s
工序五 粗車
1．夾右端頂左邊中心孔，車左端φ24mm，長度尺寸至20mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾右端頂左邊中心孔； 粗車左端面24，保證總長度為20.8mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =1.3mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×20.8=612.444 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
由i=2.5/1.3；選取次數(shù)為2；
6）計算基本工時
切削時間為：
==×2=0.12min=7.3s
2．夾右端頂左邊中心孔，車左端φ22mm，長度尺寸至16mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾右端頂左邊中心孔； 粗車左端面22，保證總長度為18.8mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算
查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =2mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×18.8=677.598 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
由i=2.5/2；選取次數(shù)為1；
6）計算基本工時
切削時間為：
==×1=0.046min=2.78s
工序六 半精車
1．夾右端頂左邊中心孔，車左端φ20mm，長度尺寸至16mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾右端頂左邊中心孔； 粗車左端面22，保證總長度為18.8mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算
查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =0.5mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/πd得： n=1000×40/3.14×20=636.942 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
由i=0.5/0.5；選取次數(shù)為1；
6）計算基本工時
切削時間為：
==×=0.005min=3s
2．車槽2mm×φ18mm倒角C2。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾右端頂左邊中心孔；車槽2mm×φ18mm倒角C2
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇切斷刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算
查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =1mm；
2）確定切削速度 ：選取切削速度 =20m/min；
3）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/πd得： n=1000×20/3.14×2=3184.713 N/min；
4）計算基本工時
切削時間為：
==0.008min
工序七 粗車
1.專用夾具夾左端頂右邊中心孔，車右端φ30mm長度尺寸至80mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾左端頂右邊中心孔； 粗車右端面30，保證總長度為80mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算
查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =2mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×80=159.235 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
由i=2.5/2；選取次數(shù)為1
6）計算基本工時
切削時間為：
===0.053min=3.2S
2.專用夾具夾左端頂右邊中心孔，車右端φ27.6mm長度尺寸至78mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾左端頂右邊中心孔； 粗車右端面20.6，保證總長度為78mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =1.5mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×78=163.45 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
由i=2.5/1.5；選取次數(shù)為1；
6）計算基本工時
切削時間為：
===0.31min=18.87S
3.專用夾具夾左端頂右邊中心孔，車右端φ20.6mm長度尺寸至48mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾右端頂左邊中心孔； 粗車左端面20.6，保證總長度為48mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =1.5mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×48=365.393 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
由i=2.5/1.5；選取次數(shù)為1；
6）計算基本工時
切削時間為：
===0.12min=7.3S
4.專用夾具夾左端頂右邊中心孔，車右端φ15mm長度尺寸至23mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾端頂左邊中心孔； 粗車左端面15，保證總長度為23mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算
查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =1.5mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×23=553.863 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
由i=2.5/1.5；選取次數(shù)為5；
6）計算基本工時
切削時間為：
===0.07min=4.5S
工序八 半精車
1.專用夾具夾左端頂右邊中心孔，車右端φ25.6mm長度尺寸至78mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾端頂左邊中心孔； 粗車左端面25.6，保證總長度為78mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算
查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =1.3mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×78=163.45 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
選取次數(shù)為1；
6）計算基本工時
切削時間為：
===0.31min=18.6S
2.專用夾具夾左端頂右邊中心孔，車右端φ16.3mm長度尺寸至48mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾右端頂左邊中心孔； 粗車左端面16.3，保證總長度為48mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算
查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =1.5mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×48=365.393 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
選取次數(shù)為1；
6）計算基本工時
切削時間為：
===0.12min=7.2S
工序九 精車
1. 專用夾具夾左端頂右邊中心孔，車右端φ20.5mm長度尺寸至78mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾端頂左邊中心孔； 粗車左端面20.5，保證總長度為78mm；
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇45°刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =0.5mm；
2）確定進給量 fz：選取進給量 f=0.7mm/r；
3）確定切削速度 ：選取切削速度 =40m/min；
4）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×40/3.14×78=163.45 N/min；
5）走刀次數(shù)的選定：
選取次數(shù)為1；
6）計算基本工時
切削時間為：
===0.31min=18.8S
2．車槽2mm×φ16mm。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾右端頂左邊中心孔；車槽2mm×φ16mm倒角C2
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇切斷刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算
查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =1mm；
2）確定切削速度 ：選取切削速度 =20m/min；
3）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×20/3.14×16=398N/min；
4）計算基本工時
切削時間為：
==0.008min=1S
2. 車槽2mm×φ14mm，倒角C2
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，夾右端頂左邊中心孔；車槽2mm×φ14mm倒角C2
機床：由被加工件為鑄件，考慮加工的經(jīng)濟性，可采用普通車床CA6140進行加工。
刀具：綜合考慮加工的可行性，選擇切斷刀進行加工時。
(2) 切削用量的選擇及有關(guān)計算查《機械制造手冊》表5-22：
1）確定背吃刀量ap ：選取背吃刀量 =1mm；
2）確定切削速度 ：選取切削速度 =20m/min；
3）主軸轉(zhuǎn)速的確定：
由公式n=1000v/nd得： n=1000×20/3.14×14=454.95 N/min；
4）計算基本工時
切削時間為：
==0.008min=0.527S
工序十 銑鍵槽
銑鍵槽φ5mm×19mm至圖樣尺寸。
（1）加工條件的確定
工件材料：由給定材料為45鋼；
加工要求：專用夾具，高速鋼錯齒三面刃銑刀（精密級K8）加工余量8 用乳化液冷卻
機床：X6132A
1) 選擇刀具：由加工尺寸公差0-0.03 。所以銑刀精度為精密級K8
銑刀參數(shù)：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
2) 選擇切削量
由于槽的深度為3mm, 故一次走完，ae=3mm ap=3mm
由《切削用量簡明手冊》表3.3 確定f=0.15-0.3mm/r 現(xiàn)取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z
3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中
4) 決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由《切削用量簡明手冊》3.27的公式
Vc=(Cv×do×qv)/(Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=Km×Ksv×KTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cv×do×qv)/(Tm×ap×Xv×fz×yv×ae×uv×Zpv)·Kv =82.86m/min
n=1000×Vc/do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min
根據(jù)X62W型銑床說明書選nc=375r/min
實際速度Vc=donc/1000=74.2m/min
選Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根據(jù)X62W型銑床說明書選選Vf=110mm/min
fzc=110/375×16=0.018mm/z
5) 機床功率：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.28 公式
圓周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94
由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28
Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N
M=FCdo/2×103=15.9N?M
Pc=FcVc/1000=1.18km 根據(jù)X62W型銑床說明書，功率足夠。
6)基本工時基本工時根據(jù) 《切削用量簡明手冊》表3.5
Tm=(l-d+h+l1)/Vf=14+3+2/110=0.172（min）=10.3s L1+△=14mm
工序十一 鉗
去毛刺，清洗
工序十二 檢驗
檢查各部尺寸
工序十三 入庫
涂油入庫
(四)單位時間的確定
1、輔助時間ta的計算
根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta與基本時間tj之間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時間分別為：
工序四的輔助時間為：ta=0.15x50s=7.5s;
工序五的輔助時間為：ta=0.15x10.8s=1.62s;
工序六的輔助時間為：ta=0.15x3.5s=0.525s;
工序七的輔助時間為：ta=0.15x33.78s=5.08s;
工序八的輔助時間為：ta=0.15x25.8s=3.87s;
工序九的輔助時間為：ta=0.15x2.85s=0.42s;
工序十的輔助時間為：ta=0.15x10.3s=1.54s;
2、 其他時間的計算
除了作業(yè)時間（基本時間和輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準(zhǔn)備與終結(jié)時間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%~7%，休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計算，它們分別為：
工序四的其他時間為：tb+tx =6%x(50s+7.5s)=3.45s;
工序五的其他時間為：tb+tx =6%x(10.8s+1.62s)=0.745s;
工序六的其他輔助時間為：tb+tx =6%x(3.5s+0.525s)=0.24s;
工序七的其他時間為：tb+tx =6%x(33.78s+5.08s)=2.33s;
工序八的其他時間為：tb+tx =6%x(25.8s+3.78s)=5.85s;
工序九的其他時間為：ttb+tx =6%x(2.85s+0.42s)=0.19s;
工序十的其他時間為：tb+tx =6%x(10.3s+1.45s)=0.705s;
3、 單件時間tdj的計算
這里的各工序的單件時間分別為：
工序四的單件時間為：50s+7.5s+3.45s=60.95s;
工序五的單件時間為：10.8s+0.62s+1.745s=13.16s;
工序六的單件時間為：3.5s+0.525s+0.24s=4.26s;
工序七的單件時間為：33.78s+2.33s+5.08s=41.2s;
工序八的單件時間為：25.8s+3.78s+5.85s=35.43s;
工序九的單件時間為：2.85s+0.42s+0.19s=3.46s;
工序十的單件時間為：10.3s+1.45s+0.705=12.45s;
五、夾具設(shè)計
4 加工外圓夾具設(shè)計
4.1 車床夾具設(shè)計要求說明
車床夾具主要用于加工外圓及孔車夾具設(shè)計。因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。
（1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設(shè)計的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進給運動
定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構(gòu)。
角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。
花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。
（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運動，夾具做進給運動。
由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。
4.2車床夾具的設(shè)計要點
（1）定位裝置的設(shè)計特點和夾緊裝置的設(shè)計要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時，則應(yīng)以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
（2）夾具與機床主軸的連接
車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。
圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。
對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，如圖1-c所示，過渡盤在其長錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準(zhǔn)確、剛度好。
圖1 車床夾具與機床主軸的連接
過渡盤常作為車床附件備用，設(shè)計夾具時應(yīng)按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸，可查閱有關(guān)手冊
4.3 定位機構(gòu)
由零件圖分析孔F的加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個自由度，才可以達到加工要求。先設(shè)計夾具模型如下：
選擇定位元件為：支承板，支撐釘，定位銷，上下蓋板。支撐板限制了X,Y,Z方向的移動自由度，X,Y方向的轉(zhuǎn)動自由度，支撐釘限制了Z方向的轉(zhuǎn)動自由度。可見，定位方案選擇合理。
4.4夾緊機構(gòu)
選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機構(gòu)時，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點。夾緊裝置的基本要求如下：
1.夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2.夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉(zhuǎn)動、不震動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。
3夾緊機構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
4機構(gòu)應(yīng)盡量簡單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動力源類型為手動夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。
4.5零件的車床夾具的加工誤差分析
工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因為夾具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
精度儲備：
故此方案可行。
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
4.7 零件的車床專用夾具簡單使用說明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當(dāng)工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時，將產(chǎn)生較大的離心力和振動，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產(chǎn)中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應(yīng)該加防護罩。
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設(shè) 計 總 結(jié)
三個星期的設(shè)計時間過去了，老師給我們很大的設(shè)計空間，本次設(shè)計覆蓋我們所學(xué)的很多的知識，也可以說是一個學(xué)習(xí)總結(jié)，在這里謝謝老師的指導(dǎo)！
從我拿到設(shè)計任務(wù)開始，到上交設(shè)計書完畢，期間的設(shè)計過程依然歷歷在目：借閱書籍、和老師同學(xué)探討加工工藝過程、書算加工余量和時間、草圖設(shè)計毛坯圖、電腦排版等。然而這些并不辛苦，反而卻讓人更加認(rèn)真，特別是在解決一系列的設(shè)計任務(wù)時的高興！最后上交設(shè)計報告時的成就感無以言表。盡管不能投入到實際生產(chǎn)中，但這份認(rèn)真卻讓人珍惜。本次設(shè)計中有些不足，希望老師在批閱完畢后給予指導(dǎo)，指出里面的不足之處，我一定改正，為今后的學(xué)習(xí)和工作打好基礎(chǔ)，避免以后犯同樣的錯誤。
本次設(shè)計我學(xué)到很多東西，對以后工作有很大幫助。最后，再次感謝老師的指導(dǎo)和幫助！謝謝老師給予的設(shè)計學(xué)習(xí)機會！
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