单曲轴工艺规程课程设计

一、 零件的分析
1.1 零件的作用
题目所给定的零件是填料箱盖，其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏。

1.2 零件的工艺分析
填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求： （查表1.4-28《机械制造工艺设计简明手册》）
1． 以00.013-Φ65h5( )轴为中心的加工表面。

包括：尺寸为00.013-Φ65h5( )的轴，表面粗糙度为1.6 尺寸为Φ80的
与00.013-Φ65h5( )相接的肩面, 尺寸为0.0360.090--Φ100f8( )与00.013-Φ65h5( )
同轴度为0.025的面. 尺寸为00.013-Φ65h5( )与0.048
+Φ60H8( )同轴度为0.025的孔.
2.以00.013-Φ65h5( )孔为中心的加工表面.
尺寸为78与0.048
+Φ60H8( )垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.
3. 以0.048
+Φ60H8( )孔为中心均匀分布的12孔,6-Φ13.5,4-M10-6H 深20孔深24及4-M10-6H.
4.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求
二 、工艺设计
2.1 毛坯的制造形式
零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。

属于大批生产的水平，而且零
件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型。

2.2 基准面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

也是保证加工精度的关键。

2.2.1 粗基准的选择
对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。

按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。

若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。

）
2.2.2 精基准的选择
按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：
当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2mm的锥面来代替中心孔。

若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。

采用锥堵或锥套心轴。

精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。

2.3 制订工艺路线
00 毛坯的铸造
05 粗车端面
10 粗车外圆
15 粗车端面、外圆、圆角及倒角20 粗车内孔
25 半精车端面
30 半精车外圆
35 半精车端面、外圆、圆角及倒角40 精车外圆
45 切槽
50 车倒角
55 车倒角
60 半精车端面
65 半精车内圆
70 半精车内圆
75 研磨内圆端面
80 车倒角
85 划线
90钻孔
95 扩孔
100 攻丝
105 淬火
110 检验
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“填料箱盖”零件材料为HT200钢，硬度为HBS190~241，毛坯质量约为5kg ，生产类型为大批生产，采用机器造型铸造毛坯。

根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
（1） 外圆表面(Φ65、Φ80、Φ75、Φ100、Φ91、Φ155)考虑到尺寸较多且
相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构取为Φ84、Φ106、Φ160的阶梯轴式结构，除Φ65以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为R 6.3 um,只要粗车就可满足加工要求。

（2） 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。

查《机械制造工艺设计简明
手册》（以下简称〈〈工艺手册〉〉表 2.2-1,铸件轮廓尺寸(长度方向>100~160mm,故长度方向偏差为 mm.长度方向的余量查表2.2-4,其余量值规定为3.0~3.5 mm.现取3.0 mm 。

（3） 内孔。

毛坯为空心阶梯状。

内孔精度要求自由尺寸精度要求，粗糙度要求为6.3，钻——扩即可满足要求。

（4）内孔0.048
0+Φ60H8( )。

要求以外圆面00.013-Φ65h5( )定位，铸出毛
坯孔Φ56、Φ28。

(5) Φ36孔底面加工
按照<<工艺手册>>表2.3-21及2.3-23 1. 研磨余量 Z=0.010~0.014 取Z=0.010
2. 磨削余量 Z=0.2~0.3 取Z=0.3
3. 铣削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69
(6)底面沟槽.采用镗削,经过底面研磨后镗可保证其精度. Z=0.5
(7) 6—孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。

均为自由尺寸精度要求。

1．孔可一次性直接钻出。

2．查〈〈工艺手册〉〉表2.3—20得攻螺纹前用麻花钻直径为Φ8.5的孔。

钻孔Φ8.5
攻螺纹 M10
2.5 确定切削用量
2.5.1 工序Ⅰ：车削端面、外圆
本工序采用计算法确定切削用量
加工条件
工件材料：HT200，铸造。

加工要求：粗车Φ65、Φ155端面及Φ65、Φ80、Φ75、Φ100，Φ155外圆，表面粗糙度值为6.3。

机床：CA6140车床。

刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mmX25mm,k =90°,r =15°计算切削用量
（1）粗车Φ65、Φ155两端面
确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为 3
mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为 4.25mm,分两次加工,a =2mm计。

长度加工方向取IT12级，取mm。

确定进给量f:根据《切削用量简明手册》（第三版）表1.4,当刀杆16mmX25mm, a <=2mm 时,以及工件直径为Φ160时。

f=0.5～0.7mm/r
（2）粗车Φ160端面
确定机床主轴转速:
n = 133(r/min)
实际切削速度V=75.4m/min
（3）粗车Φ65, Φ80, Φ75, Φ100外圆以及槽和倒角
切削深度:先Φ84车至8Φ0以及Φ106车至Φ100。

进给量: 见《切削手册》表1.4
V =66.7(m/min)
确定机床主轴转速:
n = 204(r/min)
按机床选取n =230 r/min。

所以实际切削速度
V= 75.1 m/min
检验机床功率: 主切削力
F =900
切削时消耗功率
由《切削手册》表1.30中CA6140机床说明书可知, C630-1主电动机功率为7.8KW,当主轴转速为230r/min时,主轴传递的最
大功率为2.4KW,所以机床功率足够,可以正常加工。

（4）车槽7.5 采用切槽刀，r =0.2mm
根据《机械加工工艺师手册》表27-8取 f=0.25mm/r n =305r/min
（5）钻扩孔。

Z535摇臂钻床
根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为f=（1.2~1.3）V 公式中、为加工实心孔时的切削用量，查《切削手册》得 n =0.56mm/r（表2.7）v=19.25m/min（表2.13）并令： f=1.35
n =0.76mm/r
按机床取f=0.76mm/r
v=0.4 =7.7m/min
按照机床选取钻床Z535
（6）攻螺纹孔
r=0.2m/s=12m/min所以按机床选取则实际切削速度v=0.4 =7.7m/min
（6）磨Φ36孔底面
①．选择磨床：
选用MD1158（内圆磨床）
②．选择砂轮：
见《工艺手册》第三章中磨料选择各表，结果为A36KV6P
20x6x8mm
三、专用夹具设计
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。

本夹具将用于Z3025摇臂钻床。

刀具为麻花钻。

3.1 问题的指出
本夹具主要用来钻12孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

3.2 夹具设计
3.2.1 定位基准的选择
由零件图可知，12孔中，6—13.5在圆周上均匀分布,2—M10，4—M10也为对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。

其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以φ65外圆面作为定位基准。

为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对12孔进行加工。

同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。

3.2.2 切削力及夹紧力的计算
刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为13.5。

则轴向力：见《工艺师手册》表28.4
F=C×d×f×k×3.1
式中： C =420，Z =1.0, y =0.8, f=0.35
F=420
转矩
T=C×d ×f×k
式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8
T=0.206
在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数
K=K1×K2×K3×K4
式中 K1 —基本安全系数，1.5;
K2 —加工性质系数，1.1;
K3 —刀具钝化系数, 1.1;
K4 —断续切削系数, 1.1
则 F =KF=1.5
气缸选用。

当压缩空气单位压力P=0.6MP ,夹紧拉杆。

N>F
钻削时T=17.34 N
切向方向所受力:
取F =4416
N > F
所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。

3.3 定位误差的分析
定位元件尺寸及公差的确定。

本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。

3.4 夹具设计及操作的简要说明
如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。

本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。

因此，应设法降低切削力。

目前采取的措施有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.5M 增至0.6 M ）以增加气缸推力。

结果，本夹具结构比较紧凑。

参考资料
1.《机床夹具设计》第2版肖继德陈宁平主编机械工业出版社
2.《机械制造工艺及专用夹具设计指导》孙丽媛主编冶金工业出版社
3.《机械制造工艺学》周昌治、杨忠鉴等重庆大学出版社
4. 《机械制造工艺设计简明手册》李益民主编机械工业出版社社6. 《机床夹具设计手册》王光斗、王春福主编上海科技出版社
7. 《机床专用夹具设计图册》南京市机械研究所主编机械工业出版社
8. 《机械原理课程设计手册》邹慧君主编机械工业出版社
9.《金属切削手册》第三版上海市金属切削技术协会上海科学技术出版社
10.《几何量公差与检测》第五版甘永立主编上海科学技术出版
社
11．《机械制造工艺水学》、《机床夹具设计》（教材）12．《机械零件设计手册》
13．《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社14．《机床夹具设计》王启平主编哈工大出版社
11。