毕业设计论文-半轴机械加工工艺及工装设计

1、PAGE 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

2、 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

3、 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 desig

4、n, 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 st

5、rength, 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文献综述 夹具设计综述一 前言在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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，同时允许用户建立自己的元件库。这为交互式夹具设计提供了更好的平台交互式夹具设计步骤以传统夹具设计步骤为基础。首先根据工件特征、工序信息及夹具信息，调用有关的程序和数据协助技术人员来完成夹具的定位方案、导向方案、夹紧方案的设计，并通过人机交互的方式完成各功能元件和部件的选择和设计。然后进入三维绘图环境，采用人工交互的方式进行参数化驱动，以获得尺寸满足要求的零件和部件，装配后绘出装配图和零件图。交互式夹具设

13、计系统适合于开发新产品和需要加工新工件、没有已有夹具信息可以利用的情况。对于大多数制造业企业来说，待加工的工件相似性高，因此要设计的夹具只需要在尺寸或结构上进行部分修改，这就使夹具设计中重复性工作多，需要繁琐的人工绘图工作。如何充分利用已有夹具信息成为CAFD系统的关键环节。因此基于实例推理的夹具设计理论得到了发展和实际应用。CAPP在世界范围内掀起的热潮，又由于工艺和夹具的密切联系而后者又有其独立性，推动了计算机辅助夹具设计系统的研究和开发。FMS和CIMS的兴起和开发，迫切需要柔性夹具实现快速生产准备。同时，以计算机辅助夹具设计系统为基础的夹具信息系统是CIMS中信息集成的一个重要环节。根

14、据国内外现已开发的夹具设计软件系统，计算机辅助夹具设计是目前比较成熟的夹具设计系统。计算机辅助夹具设计可归纳为四种方法：部分自动化的夹具设计、夹具自动设计(AFD)法、参数夹具设计、据已有夹具方案进行夹具设计。（五）夹具设计技术的发展趋势由于CAD/CAM系统的迅速发展以及越来越广泛使用的多轴CNC机床，使得对形状复杂工件的设计和加工过程控制的自动化程度要求越来越高。因此对夹具设计方法提出了更高的要求，它不仅能将CAD/CAM系统有效地联接起来，同时应能适用于各种形状的工件。以组合夹具元件为基础的夹具自动设计(AFD)将是夹具设计的一个主要发展趋向。组合夹具自动设计系统可分为两种类型，一种是在

15、CAD基础上的扩展系统；另一种是经验法则的专家系统。这两种系统目前都还不完善，为了将这些设计系统应用于生产实践，必须建立更大数量的“规则”以扩展专家系统；在理论上通过分析研究工件和夹具间关系的基本规律，建立起一些新的理论基础；另外，在开发、研究AFD软件系统的同时，夹具硬件设计的研究也必须同时进行，以增强整个夹具设计的自动化程度。另一方面，计算机技术的发展为夹具设计提供了有利的工具。CAFD系统已经从对二维绘图软件的二次开发发展到实现与三维绘图软件的集成设计，使夹具的结构表达更清晰。三维绘图软件成为CAFD 的有利工具。随着CIMS、并行工程和敏捷制造技术的发展，企业对CAFD的需求也越来越迫

16、切 。归纳目前CAFD系统的研究方向主要包括以下几个方面：(1)集成化。CAFD是生产准备的重要部分。确定该工序所使用的夹具，给出夹具的装配图和零件图是连接CAD 与CAM 的桥梁。集成化的CAFD应首先实现与CAPP的集成。集成化是CAFD系统发展的必然方向，是企业信息集成的必然要求。(2)标准化。标准化是提高CAFD 系统适应性和促进集成的基础。功能模块标准化将有利于实现CAFD系统与CAPP的集成。(3)并行化。以往的CAFD总是在CAPP制定完所有工序之后才开始进行，并行化则强调CAFD 与CAPP并行实现。CAFD并行化的发展将更加提高夹具设计效率，缩短生产准备周期。1 引言通过对设

17、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

18、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 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面。2. 以半轴右边圆盘上的台阶面为中心的加工表面 这一组加工表面包括：6个均匀分布的的孔，和一个M6的螺孔以及一个的孔。 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； 的外圆表面的跳动公差相对基准A为1.0； 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

19、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

20、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,采用粗车进行加工。 花键加工：花键的最大的直径为38.100，采用铣花键加工。 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，的台阶面由于粗糙度要求不是很高，所以就只进行粗车。 孔6-，表面粗糙度为3.2，故采用钻铰孔加工。 M61.0-6H，先进行钻孔，然后

21、绞孔，即可以满足要求。 = 6 * GB2 键槽加工，由于表面粗糙度为12.5，所以采用铣键槽。3.4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39.5的外圆面，在粗车96.5和112的台阶面工序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

22、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；工序60 以半轴圆盘的台阶面定位，加工与垂直轴线的的孔；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这段距左边位置的沟槽，和45最右边的沟槽加工，50宽为3的沟槽加工，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；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。 = 1 *

23、 GB2 左端面的机械加工表3-1 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级m表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT7200粗铣1.6IT8200.4 毛坯面IT16202 的机械加工表3-2 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m粗车1IT1254毛坯面 IT165555 的机械加工 粗车：mm 2Z=1.6mm半精车： mm 2Z=1.0mm磨削：mm 2Z=0.4mm具体工序尺寸见表3-3。 的机械加工 粗车： 2Z=8.6半精车： 2Z=1.0磨削： 2Z=0.

24、4具体工序尺寸见表3-4。 表3-3 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT752半精车0.6IT852.4粗车1IT1253毛坯面IT1655表3-4 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT745半精车1.0IT845.4粗车6.9IT1246.4毛坯面IT1653.4 的机械加工粗车： 2Z=8.6半精车： 2Z=1.0磨削： 2Z=0.4具体工序尺寸见表3-5。 = 6 * GB2 钻削 六个14孔毛坯为实心，

25、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铰孔：14 2Z=0.15具体工序尺寸见表3-6表3-5 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT739半精车1.0IT839.4粗车6.1IT1240.4毛坯面IT1646.5表3-6 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m铰孔0.2IT1014钻孔13.8IT1213.8 车削台阶具体工序尺寸见表

26、3-7。表3-7 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m粗车56IT12112毛坯IT16166 车削96.5台阶面具体工序尺寸见表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：钻孔10mm。表3-8 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级m表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m半精车0.6IT852.4粗车69IT1253毛坯面IT16554 选择加工设备 4.1选择机床 工

27、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，

28、所以选用M1331外圆磨床。4.2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，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。4.4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

29、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

30、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，。但已知铣刀铣削深度为38，故应根据铣削深度，。由于采用标准的镶齿圆柱铣刀，故齿数为6（表3.9）5.1.2 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7.5，中等刚度。根据表3.3，选择 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。 选择实际切削速度根据XA6132型铣床说明书选择，。因此实际的切削速度和每转进

31、给量为 =9.42 =0.27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，。 5.1.3 计算基本的工时 式中，L= ，l=38,根据表3.25，入切量及超切量，则L=38+20=58，故 =0.97min5.2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C620-1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机床的中心高度是200mm（表），故选用刀杆尺寸BH=16mm25mm，

32、刀片厚度为4.5mm。根据表，选择车刀的几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆角半径=0.8。 确定切削深度 由于单边余量为0.5，可在一次走刀完成 =0.5 确定进给量f 根据表，在粗车时，刀杆尺寸为16mm25mm，3mm、工件直径为4060时，=0.40.7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。根据表，当40Cr的=680810Map，2mm，0.53，切削速度=65（假设），进给力=905N。 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=0.4，可

33、用。 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，切削速度。切削速度的修正系数为 故： 按 机床切削速度（表4.2-8），选择 则实际的切削速度。 = 5 * GB2 检验机床功率 由表1.24*，当，故实际的切削的功率为： 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，加工皆可一次走刀

34、完成，0.4，15.1.1.3 确定粗车的切削用量确定粗车的刀具加工外圆表面和一样 确定切削深度 由于单边余量为0.5，可在一次走刀完成 =3.5mm 分2次走刀，每次走刀为1.75。 确定进给量f 根据表，在粗车时，刀杆尺寸为1625，3、工件直径为4060时，=0.40.7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=0.4，可用。 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

35、，切削速度。切削速度的修正系数为 故： 按机床切削速度（表4.2-8），选择 则实际的切削速度。 检验机床功率当，故实际的切削的功率为： 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 才用车外圆的刀具加工这些外圆表面和台阶面，车的=3。分2次走刀，每次走刀为1.5，车台阶面采用横向进给，采用2次走刀，每次走刀为1.75，车台阶面采用横向进给， 采用2次走到，每次走刀为1。车外圆的，车台阶面，车外圆台阶面。5.2.2 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： 式中 则

36、5.2.2.2 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 5.2.2.3 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 5.2.2.4 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 5.2.2.5 确定的台阶面基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 5.2.2.6 确定的台阶面基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 5.3工序30切削用量及基本时间的确定5.3.1 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 确定切削深度 由于单边余量为0.

37、5，可在一次走刀完成 =0.3mm 确定进给量f 根据表，在粗车时，刀杆尺寸为16mm25mm，3mm、工件直径为4060时，=0.40.7选择进给量为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，切削速度。 切削速度的修正系数为 故： 按机床切削速度（表4.2-8），选择 则实际的切削速度。半精加工，机械功率可以不进行校核。最后决定的切削用

38、量为： 5.3.1.2 确定半精车及的台阶面的切削用量，车外圆的，外圆的，的台阶面的。车外圆及的 。5.3.2 基本时间5.3.2.1 确定的基本时间：5.3.2.2 确定的基本时间：5.3.2.3 确定半精车外圆的基本时间：5.3.2.4 确定半精车台阶面的基本时间：5.4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7.5，中等刚度。根据表3.3，选择 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。 选择实际切削速度根据XA6

39、132型铣床说明书选择，。因此实际的切削速度和每转进给量为 =9.42 =0.27 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，。5.5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，使用切削液。1 钻削六个14的孔 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择d=13.8mm的H12级高速钢麻花钻，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

40、册表2.19 ,可以查出钻孔时的轴向力，当f 0.47mm/r，d117.5mm时，轴向力F=6090N。轴向力的修正系数均为1.0，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大轴向力F=15696N, 由于FF， 故 f=0.36mm/r可用。切削速度v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。n=276r/min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，使刀具寿命上升，所以，v=11.9m/min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=1

41、3.8时，钻头后刀面最大磨损量为0.8，故刀具寿命T=15min。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，d16。查得M=25.5N.m，根据立式钻床Z535说明书，当n=300r/min，M=72.6N.m，故M M，根据切削用量简明手册表2.23，P=1.0kw, 根据立式钻床Z535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，即f=0.34/r，n=300r/min，v=13m/min。计算基本工时t=，式中，L=l+y+，l=14mm，查切削用量简明手册表2.29，y+=7，所以，L= 10+5 = 15。t= 0.15min。

42、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f=0.72/r切削速度v根据切削用量简明手册表2.24，取v=7m/min。n=159r/min根据立式钻床Z535机床说明书选取：n=195r/min，所以，v=8.57m/min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，铰刀后刀面最大磨损量为

43、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。计算基本工时t=，式中，L=l+y+，l=10，查切削用量简明手册表2.29，y+=7，所以，L=10+7=17。t=0.12min。因有六个孔，所以 t=60.12=0.72min5.6工序60钻削与垂直轴线的的孔 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择d=10mm的H12级高速钢麻花钻，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=0.220.28/r, 查阅机械制造工艺设计简明手册表4.216，

44、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，d12mm时，轴向力F=3000N。轴向力的修正系数均为1.0，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力F=15696N, 由于FF， 故 f=0.25/r可用。 切削速度v根据切削用量简明手册表215，根据f=0.25/r和铸铁硬度为200217HBS,取v=25m/min。n=796r/min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，使刀具寿命上升，所以，v=23.55m/min 决定钻头磨钝标准及刀具寿命根

45、据切削用量简明手册表2.12，当d=10时，钻头后刀面最大磨损量为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f0.33/r，d11.1。查得M=20.49N.m，根据立式钻床Z535说明书，当n=750r/min，M=30N.m，故M M，根据切削用量简明手册表2.23，P=1.0kw, 根据立式钻床Z535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，即f=0.25/r，n=750r/min，v=23.55m/min。 计算基本工时t=，式中，L=l+y+，l=14，查切削用量简明手册表2.29，y+=7，所以，L=

46、 10+5 = 15。t= 0.08min。5.7工序70攻螺纹M6公制螺纹M6切削用量为：所以 按机床选取，则。机动加工时 =0.265.8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5.8.1.1 选择砂轮 见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为 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。5.8.1.2 切削用量的选择。砂轮转速，（双行程）。 轴向进给量 工件速度 径向进给量5.8.1.3 切削工时 式中 L 加工长度40.5 单边加工余量，0.5 系数，1.55 工作台移动速度 工作台往返一次砂轮轴向进给量 工作台往返

47、一次砂轮径向进给量 =0.008375.8.2 确定磨削的磨削用量 已知条件与上面一样，现在来计算切削工时 = =0.008375.8.3 确定磨削的磨削用量已知条件与上面一样，现在来计算切削工时 =0.003726 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

48、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

49、，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，查机床夹具设计手册表1-2-1得：；1.15；，所以=2.691。查机床夹具设计手册表1-2-7得：，表1-2-8得，其中，查机床夹具设计手册表1-2-1得：；，所以=1.9。所以因此，实际所需要的夹紧力为。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

50、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

51、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，查机床夹具设计手册表1-2-1得：；1.15；，所以=2.691。查机床夹具设计手册表1-2-7得：，表1-2-8得，钻头的直径为d=9.8mm，所以，。因此，实际所需要的夹紧力为。夹紧机构采用螺旋夹紧机构，机构的传动效率为，单个螺旋夹紧产生的夹紧