机械设计课程设计输出轴的机械加工工艺规程与钻10φ20孔钻床夹具设计

1、专业课程设计说明书 设计题目: 输出轴的机械加工工艺规程与钻10*20孔钻床夹具设计班 级： 08机械设计4 姓 名： 学 号：指导教师： 台州学院机械工程学院2011年 月 日 目 录一、工件的结构工艺性分析2二、加工工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 32.2 定位基准的选择.32.3 工艺路线拟定及工艺方案分析.32.4 机械加工余量、 毛坯尺寸及工序尺寸的确定.42.5 工序设计.62.6 确定切削用量 （切削深度、切削速度、进给量）.9三、专用夹具的设计.143.1定位分析与定位误差分析计算.143.2夹紧机构设计与夹紧力分析计算.143.3对刀及导引装置设计.143.4夹具

2、方案设计及装配图绘制.153.5夹具主要零件图绘制.15四、总结.16五、参考文献.16一零件的工艺分析1从零件图上看，其主要加工的面有55、60、65、75、176的外圆柱面，50、80、104的内圆柱表面，10个20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是it6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、80内圆柱表面为ra3.2,大端端面为ra25,其余为ra12.5，要求不高；位置要求较严格，表现在55的左端面、80内孔圆柱面对75、60外圆轴线的跳动量为0.04mm, 20孔的轴线对80内孔轴线的位置度为0.05mm,键槽对55外圆轴线的对称度为0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200hbw

3、，保持均匀。 通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。二加工工艺规程设计1.2.32.1确定毛坯的制造形式毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量

4、，所以综上所叙选择锻件中的模锻。2.2.定位基准的选择(1) 精基准的选择以55外圆以及其端面为精基准。(2) 粗基准的选择由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。具体而言，即选176外圆及一端面作为精基准。2.3工艺路线拟定及工艺方案分析(1) 零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆，端面，内孔，键槽，小孔等，材料为45钢。参考有关资料，其加工方法选择如下：176mm外圆面：为未注公差尺寸，根据gb1800-79规定其公差等级按it14,表面粗糙度ra12.5只需粗车（表1.4-6）。与水平成30度角斜面：未注粗糙度，需粗车。75mm外

5、圆面：公差等级为it6，表面粗糙度为ra12.5，需粗车，半精车，精车。65mm外圆面：公差等级为it6，表面粗糙度为ra12.5，需粗车，半精车，精车。60mm外圆面：公差等级为it10，表面粗糙度为ra12.5，外圆轴线的跳动量为0.04mm,需粗车，半精车。55mm外圆面：公差等级为it7，表面粗糙度为ra12.5，外圆轴线的跳动量为0.04mm,需粗车，半精车，精车。端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度为ra25及ra3.2两种要求。要求ra3.2的端面需经粗车和半精车，要求ra25的端面，经粗车即可。键槽：槽宽和槽深得公差等级分别为it9，it12，表面粗糙度

6、分别为ra3.2和ra6.3，采用三面刃铣刀，粗铣，半精铣，精铣。20mm孔：公差等级为it7，轴线对80内孔轴线的位置度为0.05mm,内圆粗糙度为ra3.2，需钻，扩，铰。104mm内孔：为未注公差尺寸，公差等级按it14，表面粗糙度ra3.2，毛坯孔已锻出，需粗镗，半粗镗。80mm内孔：公差等级为it8，表面粗糙度ra3.2，需粗镗，半粗镗。50mm内孔：为未注公差尺寸，公差等级按it14，表面粗糙度ra3.2需粗镗，半粗镗。20mm孔：为未注公差尺寸，公差等级按it14，只需钻。 (2) 工艺方案分析与制定按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。方案

7、一：工序1 粗车圆柱面55及端面。工序2 粗车圆柱面176、60、65和75和及台阶面。工序3 粗车30度斜面。工序4 半精车圆柱面55、60、65和75和及台阶面。工序5 精车圆柱面55、65和75和及台阶面,倒角。工序6 粗镗内孔50、80、104。工序7 半精镗内孔50、80、104。工序8钻中心孔。工序9 钻，扩，铰孔1020。工序10 铣键槽1610。工序11 钻斜孔28。工序12 去毛刺。工序13 终检。方案二：工序1 粗车圆柱面55、60、65和75和及台阶面。工序2 粗车圆柱面176及端面。工序3 精车176外圆柱面及倒角。工序4 半精车圆柱面55、60、65和75和及台阶面。

8、工序5 精车圆柱面55、60、65和75和及台阶面。工序6 倒角。工序7 粗镗内孔50、80、104。工序8 精镗内孔50、80、104。工序9 钻孔1020。工序10扩孔1020。工序11铰孔1020。工序12铣键槽1610。工序13钻斜孔28。工序14去毛刺。工序15终检。经比较，选方案一。2.4 机械加工余量、 毛坯尺寸及工序尺寸的确定(1) 确定机械加工余量钢质模锻件的机械加工余量jb3835-85确定。确定是，根据估算的锻件质量，加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可差得除孔以外各内孔表面的加工余量。孔的加工余量由表2.2-24差得。表中余量值为当面余量。锻件质量 根据零件成

9、品重量10kg估算为13.77kg。加工精度 一般加工精度f1。锻件形状复杂系数s s=m锻件/m外廓包容体锻件最大直径为180mm,长250mm m外廓包容体=(18/2)(18/2)257.85g=49.91kg s=13.77kg/49.91kg=0.275按表2.2-10，可定形状复杂系数为s2，属较复杂级别。(2) 确定毛坯尺寸通过查表2.2-25及表2.2-24，毛坯尺寸如下 表一 输出轴毛坯尺寸 （mm）零件尺寸单面加工余量锻件尺寸552.5 6075 2.5 80176 2.5 181104 2.5 9980 2 82197 3 200 30 3 33 40 4 4410 2

10、121 13 1 1450 2 4680 2 76(3) 毛坯图设计2.5 工序设计（1）选择机床和工艺装备（夹具和刀具） 选择机床 根据工序选择机床:工序1，2，3，4，5,6,7是粗车和精车。各工序的工步数不多，大批大量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的ca6140型卧式车床。工序,8，9为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用c616a型卧式车床。工序13，铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的x61w型铣床能满足加工要求。工序10、11和,12

11、，14是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用z525。选用夹具:本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。选用刀具:由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的yt15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而yt类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有

12、高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面： 90半精车，精车外圆柱面：前角为90的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为30；直径为18；扩孔钻：直径为19.8；铰刀：直径为20。镗刀，刀杆长度为200.bh1625。（2）确定工序尺寸确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：表二外圆柱面176轴段加工余量计

13、算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度ra/m粗车4it1012.5176176毛坯2180180表4外圆柱面55轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度ra/m精车 1.0it61.655半精车1.5it103.256粗车2.5it126.357.5毛坯260表560轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度ra/m精车 1.0it61.660半精车1.5it103.261粗车2.5it126.36

14、2.5毛坯265表565轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度ra/m精车 1.0it61.665半精车1.5it103.266粗车2.5it126.367.5毛坯270表575轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度ra/m精车 1.0it61.675半精车1.5it103.276粗车2.5it126.377.5毛坯280表5104内孔加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度ra/m半精

15、镗 1.8it73.2104粗镗3.2it106.3103.2毛坯299表580内孔加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度ra/m半精镗 1.5it73.280粗镗2.5it106.378.5毛坯276表550内孔加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度ra/m半精镗 1.5it73.250粗镗2.5it106.348.5毛坯2462.6 确定切削用量 （切削深度、切削速度、进给量）加工外圆柱面55粗车：确定进给量f：查金属机械加工工艺人员手册增订组编上海科学出

16、版社表10-8知f=0.60.9mm/r 结合ca6140说明书取f=0.71 mm/r ap=1.5mm查金属切削手册知vc=7090 m/min取vc=75 m/min 则 n=1000vc/ d =341.22r/min由ca6140说明书取n=320r/min 故实际切削速度vc=n d/1000=3203.1470/1000=70.34m/min,pc=kcapvc0.71/60000=23052.570.340.66/601000=4.4kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 70.34m/min，n=320r/

17、min f=0.71mm/r 半精车：查机械加工工艺设计手册p433 得知：f=0.250.35mm/r 取f=0.30 mm/r ap=1mm 取vc=120m/min故n=1000vc/ d=660.04r/min 圆整得n=660 r/min 功率pc=kcapvcf /60000=23050.3120/60000=1.24kw 由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.75，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc=120m/min，n=660r/min f=0.3mm/r 精车：查机械制造工艺与机床夹具课程设计表2-20知： vc=150160 m/min取vc=16

18、0m/min f=0.18mm/r ap=0.5mm 则 n=1000vc/ d =908.29r/min 圆整得n=910 r/min功率pc=kcapvcf /60000=23050.550.18160/60000=0.6kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.75，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc=160m/min，n=910r/min f=0.18mm/r 加工外圆柱面176 粗车：查机械加工工艺设计手册p433 得知：f=0.81.2mm/r取f=0.81mm/rap=1.3mm。查金属切削手册知vc=7090 m/min取vc=80 m/min 则n=

19、1000vc/ d =195.85r/min由ca6140说明书取n=125r/min 故实际切削速度：vc=n d/1000=2003.14187/1000=73.4m/min 校核功率：pc=kcapvcf/60000=23052.50.8173.4/60000=5.4kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc=73.4 m/min，n=125r/min，f=0.81mm/r 加工外圆柱面60 粗车：d=70 确定进给量f：查金属机械加工工艺人员手册增订组编上海科学出版社表10-8知f=0.60.9mm/r 取f=0.71 查

20、金属切削手册知vc=7090 m/min取vc=75 m/min 则 n=1000vc/ d =341.2r/min 由ca6140说明书取n=320r/min 故实际切削速度vc=n d/1000=3203.1470/1000=70.34m/min 取ap=1.5mm 校核功率pc=kcapvcf/60000=23052.570.340.71/60000=4.8 kw 由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc=70.34m/min，n=400r/min f=0.71mm/r 半精车：查机械加工工艺设计手册p433 得知：f=0.4

21、0.5mm/r取f=0.45 ap=1mm再查外圆切削数据表知：vc=1.6672.17m/s 取vc=1.8m/s 则n=1000vc/ d=546.8r/min 圆整得n=550 r/min则vc=n d/1000=5103.1462.9/1000 =100.7 m/min。 pc=kcapvcf/60000=23050.90.45100.7/60000=1.57kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 100.7m/min，n=510r/min ，f=0.45mm/r 精车：查机械加工工艺设计手册表9-16知： f=0.

22、130.18mm/r 取f=0.15 mm/r再查外圆切削数据表知：vc1.67m/s 取vc=120 m/min 则n=1000vc/ d=1000120/3.1461.1=625.5 r/min圆整得n=630 r/min 取ap=0.5mm故实际切削速度：vc=n d/1000=6303.1461.1/1000=120.87m/min校核功率pc=kcapvcf /60000=23050.55120.870.15/60000=0.38kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 120.87m/min，n=630r/min

23、f=0.15mm/r 加工外圆柱面65 粗车：确定进给量f：查金属机械加工工艺人员手册增订组编上海科学出版社表10-8知f=0.60.9mm/r取f=0.71mm/r查金属切削手册知vc=7090 m/min取vc=75 m/min 则 n=1000vc/ d =341.2r/min 由ca6140说明书取n=320r/min 故实际切削速度vc=n d/1000=70.34m/min 取ap=1.5mm。 pc=kcapvcf/60000=23052.570.340.71/60000=4.8kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为

24、vc=70.34m/min，n=320r/min， f=0.71mm/r半精车：查机械加工工艺设计手册p433 得知：f=0.40.5mm/r 取f=0.45mm/r再查外圆切削数据表知：vc=1.6672.17m/s 取vc=1.8m/s 则n=1000vc/ d=506.55r/min 圆整得n=510 r/min取ap=1mm vc=n d/1000=5103.1467.9/1000=108.7m/minpc=kcapvcf/60000=23050.9108.70.45/60000=1.7kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值

25、为vc=108.7m/min，n=510r/min f=0.45mm/r精车：查机械加工工艺设计手册表9-16知： f=0.130.18mm/r 取f=0.18mm/r再查外圆切削数据表知：vc1.67m/s 取vc=120 m/min 则n=1000vc/ d=578.2 r/min圆整得n=580 r/min故实际切削速度： vc=n d/1000=5803.1466.1/1000=120.38m/min ap=0.5mm 校核功率pc=kcapvcf /60000=23050.550.18120.38/600001000=0.46kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机

26、床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 120.38m/min，n=580r/min f=0.18mm/r 加工外圆柱面75 粗车： 确定进给量f：查金属机械加工工艺人员手册增订组编上海科学出版社表10-8知f=0.60.9mm/r取f=0.71mm/r查金属切削手册知vc=7090 m/min取vc=75m/min 则 n=1000vc/ d =298.56r/min 由ca6140说明书取n=320r/min 故实际切削速度vc=n d/1000=80.384m/min取ap=1.5mm校核功率：pc=kcapvcf/60000=23052.580.3840.71/60000=

27、5.5kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 80.384m/min，n=320r/min， f=0.71mm/r半精车：查机械加工工艺设计手册p433 得知：f=0.40.5mm/r 取f=0.45mm/r再查外圆切削数据表知：vc=1.6672.17m/s 取vc=1.8m/s则n=1000vc/ d=1000108/3.1477.9=441.5r/min 圆整得n=450 r/min取ap=1mmvc=n d/1000=4503.1477.9/1000=110m/min 校核功率pc=kcapvcf/60000=230

28、50.91100.45/60000=1.7kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 110m/min，n=450r/min f=0.45mm/r精车：查机械加工工艺设计手册表9-16知： f=0.130.18mm/r 取f=0.15mm/r再查外圆切削数据表知：vc1.67m/s 取vc=120 m/min 则n=1000vc/ d =1000120/76.13.14=502.2 r/min圆整得n=500 r/min故实际切削速度： vc=n d/1000=5003.1476.1/1000=119.48m/min ap=0.

29、 5mm校核功率pc=kcapvcf /60000=23050.55119.480.15/60000=0.39 kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc=119.48m/min，n=500r/min f=0.15mm/r 加工内圆柱面80 镗孔：查简明加工工艺手册p294知：ap=d/2=0.75mm取 f=0.35mm/r ；vc=0.33 m/s 故n=1000vc/ d=10000.3360/3.1430=210.2 r/min 圆整得n=210r/min故实际切削速度：vc=n d/1000=2103.1430/1000

30、=19.8m/min校核功率pc=kcapvcf /60000=23051530.6/601000=3.99kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 19.8m/min，n=210r/min， f=0.35mm/r 半精镗孔：查简明加工工艺手册p297知 f=0.350.40mm/r，vc=0.833 1.666m/s取f=0.35 mm/r vc=0.85m/s；故n=1000vc/ d=10000.8560/3.1474=219.5r/min由ca6140说明书取n=200r/min 故实际切削速度vc=n d/1000=

31、2003.1474/1000=46.5m/min取ap=0.5mm校核功率pc=kcapvcf /60000=2305346.50.35/60000=1.9kw根据机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 46.5m/min，n=200r/min f=0.35mm/r f=0.3mm/rap=0.25mmn=549r/minvc=nd/1000=3.1480/1000=138m/min功率pc=kcapvc0.001/60=23051.5138/601000=7.9kw根据机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.75，机床功率pn

32、pc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 138m/min，n=560r/min f=0.3mm/r镗孔：查金属机械加工工艺人员手册增订组编表10-13ap=3mm； s=0.300.50mm/r取 s=0.3mm/r取vc=0.65m/s则n=1000vc/d=10000.6560/d=155r/min由ca6140说明书取n=160/min 故实际切削速度vc=nd/1000=1603.1480/1000=40.2m/min根据机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，功率pc=kcapvcs/60000=2305340.20.4/60000=1.85kw 机床功率pnpc，所以机床

33、功率足够，实际取值为vc= 40.2m/min，n=160r/min f=0.4mm/r加工通孔20 钻孔：查简明加工工艺手册p296 得：f=0.330.38mm/r，取f=0.36 mm/r； vc=0.96 1.13m/s取vc =1m/s故n=1000vc/ d=100060/3.1419.8=965.1r/min根据x51机床说明书得：n=945r/min故实际切削速度vc=n d/1000=9453.1419.8/1000=58.75m/min ，又取ap=3 mm 校核功率：pc=kcapvcf/60000=2305660.30.36/60000=5.0kw由于机床说明书查得pc

34、=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 23.1m/min，n=409r/min， f=0.2mm/r 铰孔：查简明加工工艺手册表11-20知：f=0.30.65mm/r，取f=0.3 mm/r ；vc=0.833 0.383m/s ，取vc =0.60 m/s ；故n=1000vc/ d=10000.660/3.1420=573.25 r/min圆整得：n=580 r/min故实际切削速度vc=n d/1000=5803.1420/1000=36.4 m/min ap=0.5mm 校核功率：pc=kcapvcf /60000=23050.136.4

35、0.3/60000=0.04kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为0.8，机床功率pnpc，所以机床功率足够，实际取值为vc= 36.4m/min，n=580r/min ,f=0.3mm/r 加工端面粗车：查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得： f=0.66mm/rvc=108m/minn=1000vc/d=190r/min由ca6140说明书取n=200r/min 故实际切削速度vc=n d/1000=110.5m/min取ap=3mm校核功率：pm=kcapfvc/60000=230520.66110.5/60000=5.6kw由于机床说明书查得pc=7.5 kw，效率为=0.8，机床功率pcpm，所以机床功率足够，实际取值为vc=110.5m/min，n=200r/min，f=0.66mm/r. 半精车