-CA6140車床手柄軸 機械加工工藝規(guī)程及夾具設計(銑鍵槽)【含CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 課 程 設 計 說 明 書 設計題目： CA6140車床手柄軸的加工工藝及銑鍵槽夾具設計 目錄 一、 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1. 零件的作用-------------------------------------------------------------------------- 3 2. 熱處理-------------------------------------------------------------------------------- 3 3. 零件的生產(chǎn)類型-------------------------------------------------------------------- 3 二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 1.選擇毛坯------------------------------------------------------------------------------- 3 2.確定機械加工余量、毛胚尺寸和公差------------------------------------------- 3 3.確定機械加工余量------------------------------------------------------------------- 4 4確定毛坯尺-----------------------------------------------------------------------------4 5.確定毛坯尺寸公差--------------------------------------------------------------------5 6.設計毛坯圖-----------------------------------------------------------------------------5 三、選擇加工方法，制定工藝路線 1.定位基準的選擇-----------------------------------------------------------------------6 2.零件表面加工方法的選擇-----------------------------------------------------------6 3.制定工藝路線--------------------------------------------------------------------------6 1.選擇加工設備與工藝裝備-----------------------------------------------------------8 2.確定工序尺寸--------------------------------------------------------------------------9 、確定切削用量及基本時間------------------------------------11 六、夾具設計---------------------------------------------------------16 6.1問題的指出 18 6.2定位基準的選擇 18 6.3夾具方案的設計 19 6.4.切削力和夾緊力計算 21 6.5夾緊力的計算 22 6.6.定位誤差分析 23 6.7 對刀塊設計與選用 24 6.8、確定夾具體結構尺寸和總體結構 26 參考文獻--------------------------------------------------------27 一 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1. 零件的工藝性分析 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確，完整，尺寸，公差及技術要求齊全。該零件屬軸類回轉體零件，它的所有表面均需切屑加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。 表面粗糙度要求較高 需經(jīng)多次切削才能滿足要求，手柄處鍍鉻，在鍍鉻之前須進行拋光處理以使鍍鉻均勻。本零件的最難加工的地方就是在斜面上鉆孔，且要保證孔與鍵槽成，需要專用夾具?？傮w來說，本零件的工藝性較好。 2. 零件的生產(chǎn)類型 依設計的題目知：生產(chǎn)綱領 N = 30000萬/年 ， 生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn) 零件是機床CA6140的手柄軸，質量為0.445Kg. 二 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 1. 選擇毛坯 該材料為45鋼。該零件在工作過程中則經(jīng)常承受交變載荷，因此應選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。零件屬批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用摸鍛成型。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應該的。 2．確定機械加工余量，毛坯尺寸和公差 鋼質摸鍛件的公差及機械加工余量按GB/T12362-2003確定。要確定毛坯尺寸公差及機械加工余量，，應先確定如下各項因素。 （1） 鍛件公差等級 由該零件的功用和技術要求，確定其鍛件公差等級為普通級。 （2） 鍛件質量Mf 根據(jù)零件0.445kg,估算為mf=1.0kg. （3） 鍛件形狀復雜系數(shù)S S=Mf/Mn 該鍛件為圓形，假設其最大直徑為φ46mm,長126mm Mn = 1.6kg S = 1/1.6 = 0.62 故該零件的形狀復雜系數(shù)S屬S2級。 （4） 鍛件材質系數(shù)M 由于該零件材料為45鋼，是碳的質量分數(shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質系數(shù)屬M1級。 （5） 零件表面粗糙度 由零件圖可知，除φ17.2mm, φ15.7mm 粗糙度Ra = 1.6,圓錐面處Ra=0.8，其余均為6.3。 3. 確定機械加工余量 根據(jù)鍛件質量，零件表面粗糙度，形狀復雜系數(shù)查表5-9，由此得單邊余量在厚度方向為1.7-2.2mm，水平方向亦為1.7-2.2mm，即鍛件各外徑的單面余量為1.7-2.2mm，各軸向尺寸的單面余量為1.7-2.2mm。 4． 確定毛坯尺寸 上面查的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra大于等于1.6m。Ra小于1.6m的表面，余量要適當加大。 分析本零件，除φ17.2mm, φ15.7mm 粗糙度Ra = 1.6, 其余均為6.3，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量即可。 綜上所述，確定毛坯尺寸見下表 手柄軸毛坯（鍛件）尺寸 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 φ17.2 2 φ21.2 φ 2 φ24 大端φ40圓錐面 2 44 5. 確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質量，材質系數(shù)，形狀復雜系數(shù)從表5-6，表5-7中查的。本零件毛坯尺寸允許偏差見下表 手柄軸毛坯（鍛件）尺寸允許偏差 鍛件尺寸 偏差 根據(jù) φ21.2 表5-6 φ24 φ44 22 表5-7 102 126 6． 設計毛坯圖 （1） 確定圓角半徑 鍛件的外圓角半徑按表5-12確定，內圓角半徑按表5-13確定。 分析本鍛件可確定外圓角R2, R3 內圓角R3 (2) 確定模鍛斜度 按表5-11，外模鍛斜度α= 3° （3）確定分模位置 由于毛坯為軸類鍛件，應采取軸向分模。 為了便于起模及便于發(fā)現(xiàn)上，下模在模鍛過程中的錯移，選擇最大直徑即圓錐面處的對稱平面為分模面，分模線為直線，屬平直分模線。 （4）確定毛坯的熱處理方式 鋼質毛坯經(jīng)鍛造后應安排正火，以消除殘余的鍛造應力，并使不均勻的金相組織通過重新結晶而得到細化，均勻的組織，從而改善加工性。 三 選擇加工方法，制定工藝路線 1.定位基準的選擇 以φ44的外圓和端面為粗基準，以φ17.2的外圓和端面為精基準。 2.零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓，端面，鍵槽，倒角，倒圓，溝槽，錐面，孔，螺紋。 （1）φ17.2的外圓面，未標注公差尺寸，表面粗糙度Ra 1.6，需要粗車，半精車，精車 （2）φ20的外圓，公差等級IT6，需要粗車，半精車，精車。 （3）圓錐面，為保證鍍鉻均勻，在鍍鉻之前圓錐面需要粗車，半精車，精車，保證Ra = 1.6 然后拋光。 （4）槽3x2.15 表面粗糙度為Ra3.2,需要粗車，半精車 槽1.5x1 表面粗糙度為Ra6.3,粗車即可。 槽3x0.5 表面粗糙度為Ra6.3,粗車即可 (5) 兩孔的表面粗糙度Ra6.3 需鉆，擴 （6）鍵槽5314 粗糙度Ra6.3 需要粗銑，半精銑。 （7）端面 本零件為回轉體端面，尺寸精度要求不高，所以大端面粗車即可滿足要求，但是小端面作為精基準應該粗車，半精車 3制定工藝路線 方案一 工序1 正火 工序2 以φ20mm處的外圓及端面定位，車大端面，粗車φ41的外圓 工序3 以粗車后的φ40mm處外圓面及端面定位，粗車另一端面，粗車φ17.2mm的 外圓，粗車φ20mm的外圓，車1.5mm×1mm溝槽，粗車3mm×0.5mm溝槽，粗車3mm×2.15mm溝槽 工序4 以粗車的φ20mm的外圓及端面定位 ，半精車，精車φ40mm的外圓。 工序5 以精車后的φ40mm的外圓及端面定位，半精車，φ17.2mm的外圓，半精車φ20mm的外圓，半精車3mm×2.15 mm的溝槽 工序6 精車φ17.2mm的外圓，精車φ20mm的外圓，車倒角。 工序7 以φ20mm的外圓定位，粗車，半精車，精車圓錐面。 工序8 粗銑，半精銑鍵槽 工序9 拋光 工序10 鍍鉻 工序11 鉆，擴φ14mm孔及 φ8.5mm的螺紋孔 工序12 攻螺紋 工序13 去毛刺 工序14 終檢 方案 二 工序1 正火 工序2 粗車小端面，粗車φ17.2mm的 外圓，粗車φ20mm的外圓粗車，車1.5mmx1mm溝槽，粗車3mmx0.5mm溝槽，粗車3mm×2.15mm溝槽 工序3 粗車大端面及φ41mm的外圓 工序4 半精車小端面，半精車，φ17.2mm的外圓，半精車φ20mm的外圓，半精車3mm×2.15mm的溝槽，車倒角 工序5 精車φ17.2mm的外圓，精車φ20mm的外圓 工序6 以加工過的φ20mm外圓及端面定位，粗車圓錐面 工序7 半精車圓錐面 工序8 精車圓錐面 工序9 拋光 工序10 鍍鉻 工序11 鉆φ14mm的孔和φ8.5mm的螺紋孔 工序12 擴φ14mm的孔和φ8.5mm的螺紋孔 工序13 攻M10的螺紋 工序14 以φ20mm圓柱面及端面定位銑鍵槽5mm×3mm×14mm 工序15 去毛刺 工序16 終檢 方案比較： 方案二比方案一更容易保證尺寸精度，方案二以車過的41mm的外圓定位保證了定位精度，方案一的小端面知粗車一次可能不能保證要求的表面粗糙度，方案一的粗加工，精加工拍的比較混亂，不符合加工要求。 綜上所述，工藝路線應選擇方案二。 四 工序設計 1 選擇加工設備與工藝裝備 （1） 選擇機床 根據(jù)不同的工序選擇機床。 a 工序1-8是粗車合半精車。各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，選CM6125即可。 b 工序11 鉆孔，可采用專用夾具在立式鉆床上加工，故選Z525型立式鉆床。 c 工序14是用整體硬質合金直柄立銑刀粗銑，半精銑鍵槽，用選用臥式銑床。考慮本零件屬成批生產(chǎn)，所選機床使用范圍較廣為宜，故選常用的X62型銑床能滿足加工要求。 d 工序13攻螺紋，需要絲錐。 ( 2 ) 選擇夾具 本零件處粗銑及半精銑槽，鉆孔等工序需要專用夾具外，其他工序使用通用夾具即可，選用三抓自定心卡盤。 （3） 選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具 A 在車床上的加工工序，一般選用硬質合金車刀。加工鋼質零件采用YT類硬質合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30.為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，應選用可轉位車刀（GB5343.1-1985,GB5343.2-1985）. B 銑刀按表5-104選直柄鍵槽銑刀 鍵槽bxh=5mmx3mm,半精銑銑刀選擇直徑d = 5 mm l = 8mm L = 52mm 由于粗銑后寬度方向單邊余量1mm，故粗銑時的銑刀選擇d=3mm l =5mm L =37mm C 鉆頭的選擇 (a) φ14mm的孔 擴孔選擇直柄擴孔鉆 d = 14mm,L =160mm l=108mm 鉆孔是直徑方向的余量4mm，所以鉆孔時選擇直柄麻花鉆d = 13mm l= 151mm l1 = 101mm (b) φ8.5mm的孔 擴孔選擇直柄擴孔鉆d = 8.8mm L=125mm l =81mm 鉆孔時直徑方向余量1.5 mm ,選用直柄麻花鉆 d =7mm l =109mm l1=69mm （4） 選擇量具 本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求，尺寸和形狀特點，選擇如下。 a 選擇外圓量具 外圓可選用讀數(shù)值0.02，測量范圍0—150游標卡尺（表5-108） b 選擇加工軸向尺寸所用量具 軸向尺寸所用量具可選用讀數(shù)值0.05，測量范圍0—150游標卡尺（表5-108） 選擇加工槽所用量具 c 選擇加工槽所用量具 槽經(jīng)粗銑，半精銑兩次加工。槽寬及槽深的尺寸公差的等級為：粗銑時均為IT14；半精銑時 ，槽寬IT13，槽深為IT14.。均可選用讀數(shù)值為0.02mm，測量范圍0—150mm的游標卡尺進行測量。 2 確定工序尺寸 （1）確定圓柱面的工序尺寸 圓柱面多次加工的工序至于加工余量有關。本零件個圓柱表面的工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度見下表 圓柱表面的工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度 /mm 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度及經(jīng)濟加工精度 粗車 半精車 精車 粗車 半精車 精車 粗車 半精車 精車 φ17.2mm外圓 2 1.1 0.9 φ φ φ17.2 IT13 Ra 6.3 IT11 Ra 3.2 IT6 Ra 1.6 φ20g6mm外圓 1.6 1.5 0.9 φ φ φ IT13 Ra 6.3 IT11 Ra 3.2 IT6 Ra 1.6 φ41mm外圓 3 — __ φ41 _____ _____ IT13 Ra 6.3 ____ _____ （2） 確定各孔的工序尺寸 加工對象 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 鉆 擴 鉆 擴 φ14mm孔 13 1 φ φ φ8.5mm孔 7 1.5 φ φ （3） 確定各端面工序加工余量 /mm 工序 加工表面 總加工余量 工序加工余量 2 小端面 2 1.5 3 大端面 2 2 4 小端面 2 0.5 （4） 確定軸向尺寸 a 第一段17.2mm的長度L1，由尺寸鏈可得 L1 = 2mm b 第二段17.2mm的長度L2，求解尺寸鏈可得 L2 = 12.5mm c 第二段20mmm的長度L3，由尺寸鏈可得 L3 = d 圓錐面處的軸向長度L4， 由尺寸鏈可得 L4 = (5) 確定銑槽的工序尺寸 半精銑即可達到零件圖樣的要求，槽寬5mm, 粗銑后半精銑的余量1.5mm, 所以粗銑的寬度工序尺寸3.5mm （6） 圓錐面拋光直徑余量 0.1mm 五 確定切削用量及基本時間 切削用量包括背吃刀量 ，進給量f和切削速度v。確定順序是先確定，f，再確定v。 1. 工序3切削用量及基本時間的確定 （1） 切削用量 本工序為粗車（車端面和外圓）。已知材料為45鋼，= 670MPa ,鍛件，有外皮；機床為CM6125型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤中。 確定粗車外圓φ41mm的切削用量。 所選刀具為YT5硬質合金可轉為車刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 90 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0 刀尖圓弧半徑= 0.8mm a 確定背吃刀量 粗車雙邊余量為3.0mm 所以 1.5mm b 確定進給量f 根據(jù)表5-114，在粗車鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于3.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125車床的進給量，選擇f =0.4 mm/r 確定的進給量尚需滿足機床進給機構的輕度要求，故需進行校驗。 根據(jù)表5-123，當鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預計是進給力為760N 修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17 故實際進給力為889.2N，滿足要求。 c 選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面的最大磨損量為1mm，可轉位車刀耐用度T =30min d 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當用YT5硬質合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 140m/min 切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故 V = 140×0.8×0.65×0.81×1.15 = 67.8m/min n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/3.14× 44 = 491 r/min 按CM6125車床的轉速，選擇 n = 500 r/min e 校驗機床功率 當鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時， = 1.7KW 切削功率的修正系數(shù)為=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65 故實際切削功率為 =0.72KW 滿足要求。 最后確定的切削用量為 ：= 1.5 mm f = 0.4mm/r n = 480r/min v = 66.3 m/min (2) 基本時間 a 確定粗車φ41mm的外圓基本時間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時間為Tj1= L i/fn = i(+++ )/f n 式中=20mm = 2mm = 3mm = 0 f = 0.4mm/r n= 8r/min i = 1 所以Tj1= 8 S b 確定車端面的基本時間 Tj2 =i L/fn L = (d—d1) + + + d = 44mm = 2mm = 4mm = 0 所以 Tj2 = 18S 因此，總的切削基本時間為26S . 2 工序2切削用量確定 （1） 確定粗車φ19.2mm 外圓的切削用量 所選刀具為YT5硬質合金可轉為車刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 90 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0 刀尖圓弧半徑= 0.8mm （a） 確定背吃刀量 粗車雙邊余量為2mm 所以 = 1mm （b ） 確定進給量f 根據(jù)表5-114，在粗車鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于3.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125車床的進給量，選擇f =0.4 mm/r 確定的進給量尚需滿足機床進給機構的輕度要求，故需進行校驗。 根據(jù)表5-123，當鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預計是進給力為760N 修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17 故實際進給力為889.2N，滿足要求。 （c） 選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面的最大磨損量為1mm，可轉位車刀耐用度T =30min （d） 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當用YT5硬質合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min 切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故 V = 138×0.8×0.65×0.81×1.15 = 66m/min n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/3.14× 21.2 = 954 r/min 按CM6125車床的轉速，選擇 n = 1000 r/min （e） 校驗機床功率 當鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時， = 1.7KW 切削功率的修正系數(shù)為=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65 故實際切削功率為 =0.72KW 滿足要求。 最后確定的切削用量為 ：= 1 mm f = 0.4mm/r n = 1000r/min v = 66 m/min （2）粗車φ22.4mm外圓的切削用量 所選刀具為YT5硬質合金可轉為車刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 90 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0 刀尖圓弧半徑= 0.8mm （a） 確定背吃刀量 粗車雙邊余量為1.6mm 所以 = 0.8mm （b） 確定進給量f 根據(jù)表5-114，在粗車鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于3.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125車床的進給量，選擇f =0.4 mm/r 確定的進給量尚需滿足機床進給機構的輕度要求，故需進行校驗。 根據(jù)表5-123，當鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預計是進給力為760N 修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17 故實際進給力為889.2N，滿足要求。 （c） 選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面的最大磨損量為1mm，可轉位車刀耐用度T =30min （d） 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當用YT5硬質合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min 切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故 V = 138×0.8×0.65×0.81×1.15 = 66m/min n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/3.14× 24 = 875 r/min 按CM6125車床的轉速，選擇 n = 1000 r/min （e） 校驗機床功率 當鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時， = 1.7KW 切削功率的修正系數(shù)為=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65 故實際切削功率為 =0.72KW 滿足要求。 最后確定的切削用量為 ：= 1 mm f = 0.4mm/r n = 1000r/min v = 66 m/min （3）粗車端面的切削用量 = 1.2 mm f = 0.2mm/r n = 1000r/min v = 66 m/min （4） 確定溝槽的切削用量 進給量f 手動 轉速v = 630r/min 工序2基本時間確定 (a) 確定粗車φ19.2mm的外圓基本時間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時間為Tj1= L i/fn = i(+++ )/f n 式中=20mm = 3mm = 0mm = 0 f = 0.4mm/r n= 16r/min i = 1 所以Tj1= 4 S (b) 確定粗車φ22.4mm的外圓基本時間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時間為Tj1= L i/fn = i(+++ )/f n 式中=82mm = 3mm = 0mm = 0 f = 0.4mm/r n= 16r/min i = 1 所以Tj1= 14 S (c) 確定車端面的基本時間 Tj2 =i L/fn L = (d—d1)/2 + + + d = 24mm = 2mm = 4mm = 0 所以 Tj2 = 6S 因此，總的基本時間為24S 3 工序5切削用量確定 （1）確定精車外圓φ17.2mm的切削用量。 所選刀具為YT30硬質合金可轉為車刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 30 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0 刀尖圓弧半徑= 0.8mm (a) 確定背吃刀量 粗車雙邊余量為0.9mm 所以 =0.45mm ( b) 確定進給量f 根據(jù)表5-114，在精車鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于3.0mm ， 按CM6125車床的進給量，選擇f =0.2mm/r (c)速度V 根據(jù)表5-120，當用Y30硬質合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min 切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 1.4 =0.81 =1.15 = =1.0 故 V = 138×0.8×1.4×0.81×1.15 = 145m/min n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/3.14× 18.1= 2549r/min 按CM6125車床的轉速，選擇 n = 2500r/min 精車φ20mm外圓切削用量確定 所選刀具為YT30硬質合金可轉為車刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 30 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0 刀尖圓弧半徑= 0.8mm a 確定背吃刀量 粗車雙邊余量為0.9mm 所以 =0.45mm b 確定進給量f 根據(jù)表5-114，在精車鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于3.0mm ， 按CM6125車床的進給量，選擇f =0.2mm/r c 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當用Y30硬質合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 138m/min 切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 1.4 =0.81 =1.15 = =1.0 故 V = 138×0.8×1.4×0.81×1.15 = 145m/min n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/3.14× 20.9= 2208r/min 按CM6125車床的轉速，選擇 n = 2000r/min （2） 基本時間確定 確定精車φ17.2mm的外圓基本時間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時間為Tj1= L i/fn = i(+++ )/f n 式中=20mm = 0mm = 0mm = 0 f = 0.2mm/r n= 33r/min i = 1 所以Tj1= 4 S 確定精車φ20mm的外圓基本時間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時間為Tj1= L i/fn = i(+++ )/f n 式中=82mm = 0mm = 0mm = 0 f = 0.2mm/r n= 33r/min i = 1 所以Tj1= 13S 因此 ，總的基本時間為15S (4) 工序6切削用量確定 （1） 切削用量 本工序為粗車圓錐面。已知材料為45鋼，= 670MPa ,鍛件，有外皮；機床為CM6125型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤中。 確定粗車圓錐面的切削用量（以小端確定）。 所選刀具為YT5硬質合金可轉為車刀。選刀桿尺寸B×H = 16mm ×25mm ,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽倒淩型前刀面，前角=12 后角=6 ，主偏角= 90 ，副偏角 = 10 刃傾角 = 0 刀尖圓弧半徑= 0.8mm a 確定背吃刀量 粗車雙邊余量為5.0mm 所以 = 2.5mm b 確定進給量f 根據(jù)表5-114，在粗車鋼料，刀桿尺寸為16mm ×25mm，小于等于3.0mm f= 0.4-0.5mm/r 按CM6125車床的進給量，選擇f =0.4 mm/r 確定的進給量尚需滿足機床進給機構的輕度要求，故需進行校驗。 根據(jù)表5-123，當鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預計是進給力為760N 修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17 故實際進給力為889.2N，滿足要求。 c 選擇刀具磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面的最大磨損量為1mm，可轉位車刀耐用度T =30min d 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當用YT5硬質合金刀具加工= 570—670MPa , <=3mm ,f<= 0.75mm/r 切削速度V = 140m/min 切削速度的修正系數(shù)為 = 0.8 = 0.65 =0.81 =1.15 = =1.0 故 V = 140×0.8×0.65×0.81×1.15 = 67.8m/min n = 1000v/πd = 1000 ×67.8/3.14× 41 = 526r/min 按CM6125車床的轉速，選擇 n = 500 r/min e 校驗機床功率 當鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時， = 1.7KW 切削功率的修正系數(shù)為=1.17 = = =1.0 =1.13 =0.8 =0.65 故實際切削功率為 =0.72KW 滿足要求。 最后確定的切削用量為 ：=2.5 mm f = 0.4mm/r n = 500r/min v = 64.4m/min (2) 基本時間 確定粗車圓錐面的基本時間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時間為Tj1= L i/fn = i(+++ )/f n 式中=20mm = 2mm = 3mm = 0 f = 0.4mm/r n= 8r/min i = 1 所以Tj1= 8 S 第5章 銑鍵槽夾具設計 為了提高生產(chǎn)率，保證質量。本夾具將用在X52k銑床。刀具是高速鋼鉆頭。 5.1問題提出。 本夾具主要用來加工銑鍵槽夾具，設計夾具時，要求保證尺寸要求。 5.11夾具的設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 定位方式如下圖，夾緊方式為螺旋夾緊機構。 （1） 定位方案 工件以 20的圓柱面及圓錐大端面為定位基準，采用V形塊和平面的組合定位方案，兩個V形塊限制4個自由度，右邊V形塊的右端面限制一個自由度，共限制5個自由度?？自趫A周上無位置要求，該自由度不用限制。 （2） 夾緊機構 根據(jù)生產(chǎn)率要求，運用手動夾緊可以滿足。采用二位螺旋壓板夾緊機構，擰緊螺母即可實現(xiàn)壓緊，使用方便。壓板夾緊力主要作用是防止工件在鉆銷力的作用下擺動和震動，手動螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計算。 （3） 導引裝置 為方便快捷的鉆14 8.5兩個孔，本夾具采用快換鉆套，刀具在鉆套的引導下準確的鉆孔。 （4） 夾具與機床的連接元件 采用10的定位銷確定夾具與機床的相對正確位置，夾具體底座上開有兩個U 形槽，用M14的螺栓固定在機床工作臺上。 （5） 夾具體 工件的定位元件，夾緊元件，導引裝置用螺釘與夾具體底座連接起來，夾具體底座鑄造加工出來，這樣該夾具便有機連接起來，實現(xiàn)定位，夾緊，導引等功能。 （6） 使用說明 安裝工件時，松開右邊鉸鏈螺栓上的螺母，將兩個鉸鏈螺栓順時針轉動一個角度，然后將兩塊壓板后撤，把工件放在V形塊上，注意工件的圓錐大端面一定要緊貼在右邊V 形塊的右端面，實現(xiàn)可靠定位，然后把鉸鏈螺栓放在鉸鏈壓板的U 形槽中，擰緊螺母實現(xiàn)可靠夾緊。 （7） 結構特點 該夾具結構簡單，操作方便。但斜面的制造誤差以及V 形塊在斜面上的安裝誤差，使孔的加工位置精度受到了限制，故適用于加工要求不高的場合。 5.3切削力及夾緊力的計算 刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金） 刀具有關幾何參數(shù)： 由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式： 有： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1. 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 5.6定位誤差的分析 定位誤差計算 工件采用V 形塊定位，V 形塊的定位誤差= = 0.002692 因為斜面角度為15度，所以工件的水平方向的定位誤差為y = 0.002692 sin(15)= 0.000696 ,滿足定位要求。 3) 夾具安裝誤差 因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。 圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0. 4) 夾具誤差 因夾具上定位元件、對刀或導向元件、分度裝置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或導向元件（包含導向元件之間）的尺寸或位置誤差；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時，還存在分度誤差。以上幾項共同組成夾具誤差。 5) 加工方法誤差 因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3.計算時可設 。 2. 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 即工件的總加工誤差應不大于工件的加工尺寸。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為 或 當時，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。 知此方案可行。 注：V型塊夾角α=90°。 基準位移誤差： 工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對一批工件來說，當直徑由最小D－δD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關系退出： ΔY== 基準不重合誤差： 從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準不動，當工件直徑由最小D－δD變到最大D時，設計基準的變化量為，即基準不重合誤差ΔB=。 從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差. ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207 ΔD=0.00207＜T 即滿足要求 3.5 定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖5.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表5.4： 表5.4 定向鍵 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 ～0.012 ～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結構如圖5.3所示： 圖5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表5.5： 表5.5 塞尺 公稱尺寸H 允差d C 3 ～0.006 0.25 5.8 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 （1）應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。 （2）應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。 （3）結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。 （4）應便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應在夾具體上面。 （5）安裝應牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結構，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經(jīng)濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵屑。用一個定位銷限制工件的另一個自由度。采用螺母夾緊。然后按照有關公式進行切削力和夾緊力的計算，然后對鉆床夾具必不可少的鉆套和襯套進行設計，還應對夾具精度進行分析。 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對加工質量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有直接的影響。是能否高效、便捷生產(chǎn)出合格、優(yōu)質零件的保證。所以對夾具設計也是非常重要的。 七 參考文獻 1、《機械制造技術基礎課程設計指南》 主編： 崇凱 2、《金屬加工工藝及工裝設計》 主編： 黃如林 汪群 3、《工程圖學》 主編： 魯屏宇 4、《機械制造裝備設計》 主編： 馮辛安 30