X62W铣床主轴的机械加工工艺规程及铣键槽夹具设计

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优秀设计
20**届毕业设计(论文)
材料
院(系)、部:
学生姓名:
指导教师:职称
专业:
班级:
学号:
20**年 5 月
20**届毕业设计(论文)课题任务书
院(系):专业:
指导教师学生姓名
课题名称X62W铣床主轴机械加工工艺规程与铣键槽专用夹具设计
内容及任务一、设计(论文)依据及主要技术指标
1.铣床主轴零件及相关的装配图
2.生产纲领:中批生产(年产量为1000件)
3.工作制:单班制工作
二、设计内容
1零件图:1张
2毛坯图:1张
3机械加工工艺卡(含过程卡与工序卡):1套
4专用夹具:1副;(含专用夹具装配图、夹具体零件图及相关的非标准零件图)
5设计计算说明书:1份
三、设计中应注意的问题:
1、各种能力的培养
设计中应结合课题,独立思考,努力钻研,不得照搬照抄,盲目设计,应注重分析问题和解决问题能力的培养,灵活综合运用所学知识。

2、良好的工作作风的形成
设计工作是一项细致、复杂、涉及面很广的工作,既需要广博的知识,更需要严肃、认真、一丝不苟的设计作风。

3、学会查阅各种资料
包括上Internet网查找相关的设计资料,获得的最新信息与权威资料。

拟达到的要求或技术指标1、材料牌号,形位公差,粗糙度,图纸的标题栏及明细表都宜采用新图标;2、零件机加工工艺路线应设计多方案(至少2个),比较后选最佳方案;
3、应保证重要表面的加工质量与精度;
4、机床设备等选用,应考虑其经济性,宜采用通用机床和专用工具夹;
5、设计应以独立完成为主,图纸表达要正确清晰,计算正确,能借助各种工具书和技术资料获得所需的正确数据;
6、同一课题组的专用夹具不得一样;
7、说明书应内容完整,字迹工整,语言简练,文字通顺。

说明书中应重点包括设计方案的分析与论证,考虑问题的出发点和最后选择的依据,必要的计算过程,其他说明等。

进度安排
起止日期工作内容备注
2.25——
3.15
3.16——3.22
3.23——5.16
5.13——5.23
毕业设计调研
集中实习
毕业设计
答辩时间
3周
1周
8周
10天
主要参考资料[1]徐嘉元,曾家驹.机械制造工艺学[M].机械工业出版社1997.8
[2]联合编写组.机械设计手册[M].化学工业出版社1987.12
[3]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书[M].机工版 1987.10
[4]哈尔滨工业大学李益民主编.机械制造工艺设计简明手册[M]机工版.2005.7 [5]王启平主编.机床夹具设计[M].哈工大出版社 1985.12
[6]东北重型机械学院.机床夹具设计手册[M].上海科学技术出版社1980.1 [7]孟少安.机械加工工艺手册[M].机械工业出版社1991.9
[8]刘文举.汽车传动与行使部分检修问答[M].人民邮电出版社 1997.5 [9]唐艺等.汽车构造与修理图解[M].机械工业出版社1992.4
[10]侯家驹.汽车制造工艺学[M].机械工业出版社1991.8
[11]徐灏.机械设计手册[M].机械工业出版社1991.9
[12]周昌治,杨忠鉴,赵之渊.机械制造工艺学[M].重庆大学出版社 1994.10 [13]肖继德,陈宁平.机床夹具设计[M].机械工业出版社 2005.3
[14]孙丽媛.机械制造工艺及用夹具设计指导[M].冶金工业出版社 2002.5 [15]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].机械工业出版社 2002.1
[15]朱龙根.机械零件设计手册[M].机械工业出版社 2005.8
[16]四川大学研究所.机床夹具设计图册[M].机械工业出版社 2003.10 [17]章跃.机械制造专业英语[M].机械工业出版社 2002.4
教研室
意见
年月日院(系)主管
领导意见
年月日
20**届毕业设计说明书
题目:X62W铣床主轴机械加工工艺规程与铣键槽专用夹具设计
院(系)、部:
学生姓名:
指导教师:职称
专业:
班级:
完成时间:
摘要
在机械制造工业中,由于被加工零件形状和表面以及精度要求不同而发展、产生了种类繁多的金属切削机床。

在生产实际中大量使用铣床、磨床、钻床、镗床以及直线运动机床等。

毕业设计是学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节,是大学生的必修环节,其目的在于通过机床运动的结构设计,使学生在设计构思,方案分析,结构工艺性,机械制图,零件计算,编写技术文件和查阅技术资料等方面得到综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,培养学生具有初步的结构分析,结构设计和计算能力。

本次设计是对铣床主轴机械加工工艺规程与铣键槽专用夹具进行全面设计,使其满足实际生产工作的需要。

关键字:铣床;工艺;专用夹具;主轴;设计
ABSTRACT
In machine manufacture industry,because is processed the components shape and surface as well as the procision request different develops、has produced the type many metal cutting engine bed.Is producing actual massive uses the milling machine,the grinder,the drilling machine,the boring lathe as well as the translation engine bed and so on.
The graduation design is the practise teaching link which carries on afterwards in the student study corresponding curriculum and the advance curriculum,is university student's compulsory.Its goal lies in through the engine bed movement structural design ,causes the students in to draw up the transmission and in the speed change structure plan process,obtains the design idea,the plan analysis,the structure technology capability,the mechanical drawing,the comonents computation,the compilation technology document and aspect and so on consult technical data integrated trainings,set up the correct design concept,grasps the basic design method,and trains the students to have the preliminary structure analysis,the structural design and computation ability.
The design is a special fixture for milling spindle machining process planning milling keyway design to meet the needs of the actual production work.
Key words: milling machine ; Technology; Special fixture; spindle; design
目录
摘要 0
ABSTRACT (6)
前言 (10)
1. 生产纲领及生产类型 (11)
2. 零件的分析 (11)
2.1 零件的作用 (11)
2.2 零件的工艺分析 (11)
3 确定毛坯的制造形式 (12)
4 基准的选择 (12)
4.1 粗基准的选择 (12)
4.2 精基准的选择 (13)
5 制定工艺方案 (13)
5.1 工艺路线的制定 (13)
5.2 工艺方案的比较与分析 (15)
6 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (15)
6.1毛坯直径的确定 (15)
6.2毛坯长度L的确定: (16)
6.3毛坯过渡圆角的确定 (16)
6.4 加工余量的确定 (16)
7 确定切削用量及基本工时 (18)
7.1工序二:车端面,钻中心孔 (18)
7.1.1粗车Φ88.88端面 (19)
7.1.2车Φ40端面: (20)
7.2工序三:粗车各外圆 (21)
7.2.1 粗车Φ88.88外圆 (22)
7.2.2 粗车Φ65外圆 (24)
7.2.3 粗车Φ55外圆 (25)
7.2.4 粗车Φ45外圆 (25)
7.2.5 粗车Φ42外圆 (26)
7.2.6粗车Φ40外圆 (26)
7.3 工序四:半精车各外圆 (27)
7.3.1半精车Φ88.88外圆 (27)
7.3.2半精车Φ65外圆 (29)
7.3.3 半精车Φ55 (30)
7.3.4 半精车Φ45 (30)
7.3.5 半精车Φ42 (31)
7.3.6半精车Φ40 (31)
7.4工序五:钻Φ25.3孔 (32)
7.5 工序六:钻Φ22、钻扩通孔Φ17 (33)
7.5.1钻孔Φ22mm (33)
7.5.2 钻Φ17mm (34)
7.5.3 扩孔Φ17mm (35)
7.6 工序七:车Φ22、Φ25.3孔及其倒角 (35)
7.7 工序八:车Φ22孔 (36)
7.8 工序九:车锥孔 (37)
7.9工序十:粗精铣前端键槽 (38)
7.9.1 粗铣 (38)
7.9.2精铣:由于精铣时和粗铣时是同一刀具,故切削用量及工时均与粗铣相
同。

(39)
7.10 工序十一:钻4-M12,2-M6螺纹底孔 (39)
7.10.1.钻4-M12螺纹底孔: (40)
7.10.2.钻2-M6螺纹底孔: (40)
7.11 工序十二:攻4-M12,2-M6螺纹 (41)
7.11.1 攻4-M12: (41)
7.11.2.攻4-M6: (42)
7.12 工序十三:精车各外圆、切槽,并倒角 (42)
7.12.1 精车Φ88.88 (43)
7.12.2 精车Φ65 (44)
7.12.3精车Φ55 (45)
7.12.4精车Φ45 (46)
7.12.5精车Φ42 (46)
7.12.6 精车Φ40 (47)
7.12.7切槽3×1.5: (47)
7.13 工序十五:粗精铣对称键槽 (48)
7.13.1粗铣: (48)
7.13.2 精铣 (49)
7.14 工序十六:粗磨锥孔 (49)
7.15 工序十七:车螺纹 (51)
7.16 工序十八:粗精磨外圆Φ65,Φ40 (52)
7.16.1.粗磨外圆Φ65: (52)
7.16.2.粗磨外圆Φ40: (53)
7.16.3.精磨: (53)
7.17 工序十九:粗精磨端面 (55)
7.17.1 粗磨: (55)
7.17.2.精磨端面 (56)
7.18 工序二十:精磨Φ22 (57)
7.19工序二十一:精磨锥孔 (58)
8 工艺规程总结 (59)
9夹具设计 (59)
9.1问题提出 (59)
9.2夹具体设计 (59)
9.2.1定位基准的选择 (59)
9.2.2夹紧力 (60)
9.2.3夹具体与定位键 (61)
9.2.4定位误差分析 (61)
9.2.4 夹具设计及操作的简要说明 (62)
参考文献 (63)
致谢 (64)
附录 (65)
前言
毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及专业课之后进行的。

这是我们对大学三年所学课程的一次深入的综合性复习,是一次理论联系实际的训练,是学生在校学习阶段的最后一个重要教学环节,也是完成工程师基本训练的重要环节,其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识,独立解决专业一般工程技术问题的能力,树立正确的设计思想和工作作风。

因此,它在我们三年的大学生生活中占有重要的地位。

就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己的分析能力和实践能力,为今后参加祖国的“四化”建设打一个良好的基础。

由于零件的工艺设计过程可以是多种多样的,工艺人员的任务是从现有生产任务条件出发,制定一个切合实际的最优工艺设计过程,制定机械加工工艺规程的原则是:在一定的生产条件下,以最低的成本,按计划规定的速度,可靠地加工符合图纸要求的零件。

在制定工艺过程时,应该要注意技术的先进性、经济的合理性及劳动条件的良好性。

这次的毕业设计就是这样一个制定机械加工工艺规程的过程,由于能力所限,设计肯定会有许多不足的地方,恳请各位老师给予指教。

1. 生产纲领及生产类型
题目所给的零件图是手柄座。

原始资料:
(1)生产纲领:1000件/年
(2)生产类型:中批量生产;
(3)车间工作制度:1班制
技术要求:
(1)铸件不得有气孔夹杂裂文松疏等缺陷。

(2)未注圆角为R5~R10。

(3)进行时效处理。

(4)加工后除去锐边。

(5)未注螺孔光孔粗糙度为12.5。

(6)材料为Cr40。

2. 零件的分析
2.1 零件的作用
题目所给的零件是X62w铣床的主轴,它夹持刀具直接参加切削运动。

因此,它的回转精度对零件的加工质量和铣床的生产率有较大的影响。

主轴前端的圆锥孔用于安装铣刀,其精度要求较高。

Φ65K5和Φ40h7轴分别安装轴承,起支承作用。

为了提高耐磨性,在前端95mm处进行淬硬至HRC48-53。

主轴前端的两键槽安装键,带动铣刀转动,防止铣刀松动。

Φ17h10通孔内安装螺杆,起拉杆作用。

由于主轴组件要做轴向移动,传动齿轮安装在Φ55js6上,与主轴靠双键传递扭矩。

2.2 零件的工艺分析
X62w铣床的主轴共有3组加工表面,它们之间有一定的位置要求,具体分述如下:
1.以Φ65k5和Φ40h7为中心的加工表面。

这一组加工表面包括:
主轴的所有外圆及倒角、退刀槽、越程槽、两端面、锥孔及通孔
Φ17h10。

2.以Φ55js6为中心的加工表面。

主要包括:Φ55js6上的两对称键槽。

3.以锥孔为中心的加工表面。

主要包括:4-M12,2-M6螺纹孔及前端键槽。

这3组加工表面之间有着一定的位置要求,具体如下:
⑴.前端面、锥孔、Φ88.88外圆与Φ65k5,Φ40h7的圆跳动公差为
0.007mm;
后端面与Φ65k5,Φ40h7的圆跳动公差为0.1mm;
Φ40h7与Φ65k5,Φ40h7的圆跳动公差为0.005mm;
Φ40h11与Φ65k5,Φ40h7的圆跳动公差为0.05mm;
Φ55js6与Φ65k5,Φ40h7的圆跳动公差为0.02mm;
通孔Φ17h10与Φ65k5,Φ40h7的同轴度公差为0.03mm;
Φ22与Φ65k5,Φ40h7的同轴度公差为0.3mm
⑵.对称键槽对Φ55中心线的对称度公差为0.05mm。

⑶.4--M12 相对内锥孔中心的位置度公差为0.15mm;
前端键槽与内锥孔中心的对称度公差为0.06mm。

由以上分析可知,对于这3组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后再借助专用夹具加工其他两组表面,并保证它们之
间的位置精度要求。

3 确定毛坯的制造形式
根据零件的材料是40Cr,确定毛坯为铸件。

又已知零件的生产纲领
为1000件/年,生产类型为中批量生产。

毛坯的铸件方法选用模锻成
型。

这从提高生产率、保证加工精度上考虑,也是应该的。

4 基准的选择
4.1 粗基准的选择
粗基准的选择,由于该零件为普通的轴类零件,故选外圆为粗基准。

4.2 精基准的选择
精基准的选择,选轴前端的圆锥孔和后端孔倒角作为精基准
5 制定工艺方案
5.1 工艺路线的制定
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为中批量生产的条件下,可以考虑采用灵活性大的机床并配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。

根据先面后孔、先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原则以及加工零件的几何形状精度、尺寸精度、位置精度等技术要求,制订方案如下:
表 2.1 工艺路线方案一
工序一热处理(正火)
工序二车端面,钻中心孔,粗车各外圆
工序三热处理(调质)
工序四半精车外圆面
工序五钻通孔Φ17
工序六车锥孔
工序七车Φ22、Φ25.3孔及其倒角
工序八铣前端键槽至图纸要求
工序九钻4-M12,2-M6螺纹底孔
工序十攻4-M12,2-M6螺纹
工序十一精车各外圆、车退刀槽和越程槽,并倒角
工序十二前95mm处淬硬至HRC48-53
工序十三铣对称键槽至图纸要求
工序十四粗磨外圆Φ65、Φ40
工序十五粗磨端面
工序十六粗磨锥孔
工序十七车螺纹M45
工序十八精磨外圆Φ65、Φ40至图纸要求
工序十九精磨端面至图纸要求
工序二十精磨Φ22孔至图纸要求
工序二十一精磨锥孔至图纸要求
工序二十二钳工
工序二十三检验
表 2.2 工艺路线方案二
工序一热处理(正火)
工序二车端面,钻中心孔。

选用C620-1卧式车床及专用夹具工序三粗车各外圆。

选用C620-1卧式车床及专用夹具
工序四热处理(调质)
工序五半精车外圆面,选用C620-1卧式车床及三爪卡盘
工序六钻Φ25.3。

选用Z535立式钻床加工以及专用夹具
工序七钻Φ22,钻扩通孔Φ17。

选用Z535立式钻床加工以及专用夹具
工序八车Φ25.3孔及其倒角。

选用C620-1卧式车床及三爪卡盘
工序九车Φ22孔及其倒角。

选用C620-1卧式车床及三爪卡盘
工序十车锥孔。

选用C620-1卧式车床及专用夹具
工序十一铣前端键槽至图纸要求。

选X62W铣床以及专用夹具工序十二钻4-M12,2-M6螺纹底孔。

工序十三攻4-M12,2-M6螺纹。

选用Z535立式钻床加工以及专用夹具
工序十四精车各外圆、车退刀槽和越程槽,并倒角。

选用C620-1车床及三爪卡盘
工序十五前95mm处淬硬至HRC48-53
工序十六铣对称键槽至图纸要求。

选X62W铣床以及专用夹具工序十七粗磨锥孔。

选用专用床和专用夹具。

工序十八车螺纹M45。

选用C620-1卧式车床及三爪卡盘
工序十九粗精磨外圆Φ65、Φ40至图纸要求。

选用外圆磨床和专用夹具
工序二十粗精磨端面至图纸要求。

选用平面磨床和专用夹具
工序二十一精磨Φ22孔至图纸要求。

内圆磨床以及专用夹具
工序二十二精磨锥孔至图纸要求。

专用磨床以及专用夹具
工序二十三钳工
工序二十四检验
5.2 工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于:方案一是按照先面后孔的规则来加工零件,这样虽然可以保证加工零件的精度,但在实际加工过程中会遇到麻烦,这样在加工过程中会带来不小的麻烦。

相比之下,方案二可以避免这样的事情发生,而且能够更好的定位零件。

而且方案二的工序比较简洁,减少了工件装夹的次数。

另外通过加工精度的对比,也可以发现,第二种方案的加工过程比较符合精度要求,可以避免零件产生比较严重的误差。

经分析比较,用方案二加工零件更易加工又符合设计要求,故采用方案二。

6 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定
该零件的材料为40Cr,硬度为HB220--250,生产类型为中批生产,采
用在锻锤上合模模锻生成毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺,用查表法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。

为简化模锻毛坯的外形,取直径为Φ55、Φ45、Φ42、Φ40的毛坯尺寸
与Φ65相同。

6.1毛坯直径的确定
查《机械制造工艺手册》以下简称《工艺手册》表1-27
表2.4.1
名义直径(mm)表面加工法直径余量(mm)
Φ88.88 粗车 2.6半精车0.5 精车0.3
Φ65 粗车 2.2 半精车0.45 精车0.3 粗磨0.1 精磨0.06
毛坯直径的确定:
工件直径Φ88.88,公差为0.015,机械加工总余量为:
2×(2.6+0.5+0.3)=2×3.4
∴毛坯尺寸为Φ95.695mm。

工件直径Φ65,公差0.013,机械加工总余量:
2×(2.2+0.45+0.3+0.1+0.06) =2×3.11∴毛坯尺寸为Φ71.233mm
∴取毛坯直径为Φ96mm,Φ72mm。

6.2毛坯长度L的确定:
查《工艺手册》表(1-52)可知
Φ88.88的长度方向的加工余量为2.0mm
∴L
1
=37mm
Φ65及以后的外圆长度方向的加工余量为3.25mm
∴L
2
=403.25
∴总长L=37+403.25=440.25mm 模锻斜度为7°。

查(《工艺手册》表1-51)
6.3毛坯过渡圆角的确定
查(《工艺手册》表1-51)
取L
1段过渡到L
2
段的毛坯圆角半径R=5mm。

∴毛坯的内圆角半径取R=5mm,外圆角半径取2mm。

6.4 加工余量的确定
查表《工艺手册》表1--27
表2.5.1
加工表面余量
Φ88.88外圆
精车Φ88.88mm 2Z=0.60mm
半精车Φ89.48mm 2Z=1.0mm
半精车Φ89.48mm 2Z=5.52mm
毛坯Φ96mm
Φ65外圆
精磨Φ65mm 2Z=0.12mm
粗磨Φ65.12mm 2Z=0.12mm
精车Φ65.32mm 2Z=0.60mm 半精车Φ65.92mm 2Z=0.90mm 粗车Φ66.82mm 2Z=5.18mm 毛坯Φ72mm
Φ55外圆
精车Φ55±0.095mm 2Z=0.60mm 半精车Φ55.6mm 2Z=0.90mm 粗车Φ56.5mm 2Z=10.32mm 已粗车至Φ66.82mm
M45×1.5外圆
精车Φ45mm 2Z=0.60mm 半精车Φ45.6mm 2Z=0.90mm 粗车Φ46.5mm 2Z=10.00mm 已粗车Φ56.5mm
Φ42外圆
精车Φ42mm 2Z=0.60mm 半精车Φ42.6mm 2Z=0.90mm 粗车Φ43.5mm 2Z=3.00mm 已粗车Φ46.5mm
Φ40外圆
精磨Φ40mm 2Z=0.12mm 粗磨Φ40.12mm 2Z=0.20mm 精车Φ40.32mm 2Z=0.60mm 半精车Φ40.92mm 2Z=0.90mm 粗车Φ41.82mm 2Z=1.68mm 已粗车至Φ42.92mm
内孔Φ25.3
钻孔Φ23mm
粗车Φ25.3mm 2Z=2.3mm 内孔Φ22
钻孔Φ20mm
粗车Φ21.3mm 2Z=1.5mm 精车Φ21.8mm 2Z=0.50mm
精磨Φ22mm 2Z=0.2mm
通孔Φ17
钻孔Φ16mm
扩孔Φ17mm 2Z=1mm
内锥孔(7:24)
底孔Φ25.3mm
粗车Φ43.58mm 2Z=18.2mm
精车Φ44.18mm 2Z=18.2mm
粗磨Φ44.38mm 2Z=0.20mm
精磨Φ44.5mm 2Z=0.12mm
7 确定切削用量及基本工时
7.1工序二:车端面,钻中心孔
(如未特别注明,本工序相关数据的出示《切削用量手册》的车削用量选择)
7.1.1粗车Φ88.88端面
(1)加工条件
工作材料:40Cr钢正火,σ
b
=0.735GPa,模锻。

加工要求:车两端面,打中心孔,粗车各外圆表面
机床:C620-1卧式车床
刀具:刀片材料YT15 ,刀杆尺寸16×25mm, Kr=90°,
r
0=10°,α。

=12°, λ
s
=0°,rε=1.0mm.
(2)切削深度:加工总余量=2.0mm,留余量0.5mm,单边余量0.75mm,
一次走刀,a
p
=0.75mm
(3)进给量f:根据《切削用量手册》表4,当刀杆尺寸为16mm*25mm,
a
p
=0.75mm
根据表4选f=0.6-0.9mm/r。

按C620-1机床说明书选f=0.52mm/r表26
(4)计算切削速度:见表21
根据表10,车刀耐用度:t=60min
V=(1-m×T m×a p xv×f yv)×Kv..............7.1.1.1式中:
v=242,x
v =0.15,y
v
=0.35,m=0.20
Kv=K
Mv ×K
tv
×Kk
rv
×K
sv
×K
Tv
×K
Kv
其中:
K
tv
=1.0(表21-6)
Kk
rv
=0.81(表21-7)
K
SV
=0.8(表21-5)
K
Tv
=1.0(表11)
K
Kv
=1.24(表21-9)
K Mv =0.637/σ
b
=0.637/0.735=0.87(表21-1)∴v=242/601-0.2×36000.2×0.750.15×0.520.35)
×0.87×1.0×0.81×0.8×1.0×1.24
=623m/s
(5)确定机床主轴转速:
n=1000v/πdw ......................7.1.1.2
=1000×1.623/(3.14×96)
=5.38r/s(323r/min)
按C620-1机床说明书(表26),与323r/min相近的机床转速为305r/min 及370r/min,现选n
w
=370r/min。

所以实际切削速度
V=n
W
×dw×π/1000 ......................7.1.1.3
=370×96×3.14/1000
=111.53r/min(1.86r/s)
(6)切削工时:
查《工艺手册》表7-1:

T=(L+l1+l2)/n×f.................7.1.1.4 式中:
L=96/2=48,
l
1
=4
l
2
=0

T=48+4+0/0.52×370
=0.27min(16.2s)

T=L+l1+l2/n×f
式中:
L=96-72/2=12,
l
1
=4
l
2
=0


T=12+4+0/0.52×370
=0.083min(5s)
7.1.2车Φ40端面:
(1)加工条件
工作材料:40Cr钢正火,σ
b
=0.735GPa,模锻。

加工要求:车两端面,打中心孔,粗车各外圆表面
机床:C620-1卧式车床
刀具:刀片材料YT15 ,刀杆尺寸16×25mm, Kr=90°,
r
0=10°,α。

=12°, λ
s
=0°,rε=1.0mm.
(2)切削深度:
加工总余量=3.25mm,留余量0.5mm,单边余量2.75mm,一次走刀a
p

2.75mm
(3)主轴转速和进给量:
为了提高生产率,在不影响加工质量的情况下,取与车Φ88.882端面时的主轴转速和进给量。

即n=760r/min,f=0.52mm/r。

所以实际切削速度:
V=πd
w n
s
/1000.................7.1.2.1
=3.14×72×370/1000
=83.65m/min(1.394m/s)(4)切削工时
查《工艺手册》表7-1:
T=(L+l
1+l
2
)/n×f..............7.1.2.2
式中:
L=72/2=36,
l
1
=4
l
2
=0
T=36+4+0/0.52×370=0.21min(12.6s)7.2工序三:粗车各外圆
(如未特别注明,本工序相关数据的出示《切削用量手册》的车削用量选择)
7.2.1 粗车Φ88.88外圆
要求校验机床功率及进给强度
(1)加工条件
工作材料:40Cr钢正火,σ
b
=0.735GPa,模锻。

加工要求:粗车Φ88.88外圆
机床:C620-1卧式车床
刀具:刀片材料YT15,刀杆尺寸16×25mm, Kr=45°,
r
0=10°,α。

=12°, λ
s
=0°,rε=1.0mm.
(2)切削深度:单边余量Z=2.76mm,一次走刀,a
p
=2.76mm。

(3)进给量:查表4,f=0.6-0.9mm/r。

按机床说明书取f=0.6mm/r。

(4)计算切削速度:按表21
V=(1-m×T m×a p xv×f yv)×Kv......7.2.1.1 式中:
Cv=242,x
v =0.15,y
v
=0.35,m=0.20,
Kv=K
Mv ×K
tv
×Kk
rv
×K
sv
×K
Tv
×K
Kv
其中:
K
tv
=1.0(表21-6),
Kk
rv
=0.81(表21-7),
K
SV
=0.8(表21-5),
K
Tv
=1.0(表11),
K
Kv
=1.0(表21-9)
K Mv =0.637/σ
b
=0.637/0.735=0.87(表21-1)
V=(242/601-0.2×36000.2×2.760.15×0.60.35)
×0.87×1.0×0.81×0.8×1.0×1.0
=1.03m/s(61.8m/min)
(5)确定主轴转速:
n
s
=1000v/πdw .................7.2.1.2
=1000×61.8/3.14×96
=205.02r/min
按机床选取n=230r/min,所以实际切削速度
V=n
W
×dw×π/1000 ...............7.2.1.3
=3.14×96×230/1000
=69.33m/min (1.16m/s)
(6)校验机床功率:
由表22中查得:P
m =F
z
V×10-3KW,式中F
z
可由表13查出,当
σb=0.569-0.951GPa,a p<2.0mm,f≤0.6mm/r,V<1.66m/s时,
F z =2350N,切削力F
z
的修正系数为K
KrFz
=0.89,
Kr
0Fz
=1.0(表22-3)
故F
zc
=2350×0.89=2091.5N...........7.2.1.4
∴P
mc
=F
z
V×10-3..................7.2.1.5
=2091.5×1.16×10-3
=2.43kw
按机床说明书,当n=230r/min时,机床主轴允许功率P
E
=5.9kw,因
P mc<P E
故所选切削用量可在C620-1车床上进行。

(7)校验机床进给系统强度:
根据C620-1机床说明书,其进给机构允许走刀力F
max
3530N,由表16,
当σ
b =0.669-0.794GPa,a
p
<2.8mm,f<0.75mm/r,V<1.66m/s,Kr
=90°时,走刀力F
xc
=760N。

切削时F
x
的修正系数为:
Kr
0Fx
=1.0

sFx
=1.0
K
KrFx
=1.17(表22-3)
故实际走刀力为:
F
xc
=760×1.0×1.0×1.17=889.2N,则所选进给量:
f=0.6mm/r
(8)切削工时
查《工艺手册》表7-1:
T=L+l
1+l
2
/n×f..................7.2.1.6
式中:
L=35.5
l
1
=4
l
2
=3
∴T=35.5+4+3/230×0.6=0.31min(18.6s)考虑到该零件台阶面较多,如若各台阶面都采用不同的转速和不同的进给量,则效率不高,故在不影响加工质量的情况下,粗车该轴时:采用主轴转速230r/min,粗车进给量f=0.6mm/r。

7.2.2 粗车Φ65外圆
(1)加工条件
工作材料:40Cr钢正火,σ
b
=0.735GPa,模锻。

加工要求:粗车Φ88.88外圆
机床:C620-1卧式车床
刀具:刀片材料YT15,刀杆尺寸16×25mm, Kr=45°,
r
0=10°,α。

=12°, λ
s
=0°,rε=1.0mm.
(2)切削深度:单边余量2.59mm,一次走刀,a
p
=2.59mm
(3)进给量:f=0.6mm/r
(4)主轴转速:=230r/min,所以实际切削速度
V=n
W
×dw×π/1000...................7.2.2.1
=3.14×72×230/1000
=52m/min(0.87m/s)
(5)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f....................7.2.2.2
式中:
L=400.5
l
1
=4
l
2
=0
∴T=400.5+4/230×0.6=2.93min
7.2.3 粗车Φ55外圆
(1)切削深度:单边余量5.16mm,一次走刀,a
p
=5.16mm
(2)进给量:f=0.6mm/r
(3)主轴转速:n=230r/min,所以实际切削速度
V=n
W
×dw×π/1000.....................7.2.3.1
=3.14×66.82×230/1000
=48.26m/min(0.804m/s)
(4)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f.....................7.2.3.2
式中:
L=336.5
l
1
=4
l
2
=0
∴T=336.5+4/230×0.6=2.47min
7.2.4 粗车Φ45外圆
(1)切削深度:单边余量5mm,一次走刀,a
p
=5mm
(2)进给量:f=0.6mm/r
(3)主轴转速:n=230r/min,所以实际切削速度
V=n
W
×dw×π/1000......................7.2.4.1
=3.14×56.5×230/1000
=40.8m/min(0.68m/s)
(4)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f,
式中:
L=250.5
l
1
=4
l
2
=0
∴T=250.5+4/230×0.6=1.84min
7.2.5 粗车Φ42外圆
(1)切削深度:单边余量1.50mm,一次走刀,a
p
=1.50mm
(2)进给量:f=0.6mm/r
(3)主轴转速:n=230r/min,所以实际切削速度
V=n
W
×dw×π/1000........................7.2.5.1 =3.14×46.5×230/1000
=33.6m/min(0.56m/s)
(4)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f.......................7.2.5.2
式中:
L=215.5
l
1
=4
l
2
=0
∴T=215.5+4/230×0.6=1.59min
7.2.6粗车Φ40外圆
(1)切削深度:单边余量0.84mm,一次走刀,a
p
=0.84mm
(2)进给量:f=0.6mm/r
(3)主轴转速:n=230r/min
所以实际切削速度:
V=n
W
×dw×π/1000.........................7.2.6.1 =3.14×43.5×230/1000
=31.42m/min(0.524m/s)
(4)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f,
式中:
L=115.5
l
1
=4
l
2
=0
∴T=115.5+4/230×0.6=0.866min
7.3 工序四:半精车各外圆
(如未特别注明,本工序相关数据的出示《切削手册》的车削用量选择)7.3.1半精车Φ88.88外圆
(1)选择刀具:刀片材料YT15 ,刀杆尺寸16×25mm Kr=45° r
=10°,α。

=7°,λs=3°,rε=1.0mm
(2)切削深度:a
p
=0.5mm
(3)进给量:因表面粗糙度Ra=6.3,rε=1.0mm。

查表6,f=0.55~0.65mm。

按机床说明书取:
f=0.55mm。

(4)计算切削深度:
根据表21
V c =(C
v
/601-m T m a
p
Xv f yv)×K
v
...............7.3.1.1
式中:
C v =242,X
v
=0.15,y
v
=0.35,m=0.2。

Kv=K
Mv
×K
tv
×Kk
rv
×K
sv
×K
Tv
×K
Kv。

其中:
K
Mv
=0.637/0.735=0.87,
K
tv
=1.0
Kk
rv
=1.0
K
sv
=0.8
K
Tv
=1.0
K
Kv
=1.0
∴V
c
=(242/601-0.2×36000.2×0.50.15×0.550.35)
×0.87×1.0×1.0×0.8×1.0×1.0
=1.70m/s(102m/min)
(5)确定主轴转速:
n
s
=1000v/πdw.........................7.3.1.2
=1000×102/3.14×90.48
=359r/min
按机床选取:
n=370r/min,
所以实际切削速度:
V=n
W
×dw×π/1000......................7.3.1.3
=3.14×90.48×370/1000
=105.12m/min (1.75m/s)
(6)校验机床功率:
由表22中查得:
P
m =F
z
V×10-3KW..........................7.3.1.4
式中F
z 可由表13查出,当σ
b
=0.569-0.951GPa,a
p
<2.0mm,f<0.6mm/r,
V<3.0m/s时,F
z
=1470N
切削力F
z
的修正系数为:
K
KrFz
=1.0,
Kr
0Fz
=1.0(表22-3),
故F
zc
=1470N
∴P
mc =F
z
V×10-3
=1470×1.75×10-3 =2.573kw
按机床说明书,当n=370r/min时,机床主轴允许功率P
E
=6.4kw,因
P mc<P
E
,故所选切削用量可在C620-1车床上进行。

(7)校验机床进给系统强度:
根据C620-1机床说明书,其进给机构允许走刀力F
max
=3530N
由表16,当σ
b =0.669-0.794GPa,a
p
<2.0mm,f<0.75mm/r,
V<2.58m/s,Kr=45°时,走刀力F
xc
=630N。

切削时F
x
的修正系数为:
Kr
0Fx
=1.0

sFx
=1.0
K
KrFx
=1.0(表22-3)
故实际走刀力:
F
xc
=630N
则所选进给量:
f=0.6mm/r
(8)切削工时
查《工艺手册》表7-1:
T=L+l
1+l
2
/n×f .....................7.3.1.5
式中:
L=35.5
l
1
=4
l
2
=3
∴T=35.5+4+3/370×0.55=0.21min(12.6s)
考虑到该零件台阶面较多,如若各台阶面都采用不同的转速和不同的进给量,则效率不高,故在不影响加工质量的情况下,半精车该轴时,采用主轴转速n=370r/min,进给量f=0.55mm/r。

7.3.2半精车Φ65外圆
(1)切削深度:a
p
=0.45mm
(2)进给量:因表面粗糙度Ra=0.8,rε=1.0mm。

为了保证质量,查表6,f=0.2~0.3mm,按机床说明书取f=0.25mm/r。

(3)计算切削速度:根据表21
V c =(C
v
/601-m T m a
p
Xv f yv)×K
v
................7.3.2.1
式中:
C v =291,X
v
=0.15,y
v
=0.2,m=0.2。

Kv=K
Mv ×K
tv
×Kk
rv
×K
sv
×K
Tv
×K
Kv。

其中:
K
Mv
=0.637/0.735=0.87,
K
tv
=1.0
Kk
rv
=1.0
K
sv
=0.8
K
Tv
=1.0
K
Kv
=1.0
∴V
c
=(291/601-0.2×36000.2×0.450.15×0.250.35)
×0.87×1.0×1.0×0.8×1.0×1.0
=2.21m/s(132.6m/min)
(4)确定主轴转速:
n
s
=1000v/πdw..................... ......7.3.2.2
=1000×132.6/3.14×66.82
=632r/min
按机床选取:
n=610r/min,
所以实际切削速度:
V=n
W
×dw×π/1000 .........................7.3.2.3 =3.14×66.82×610/1000
=127.99m/min (2.13m/s)
(5)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f..........................7.3.2.4
式中:
L=64
l
1
=4
l
2
=0
∴T=64+4+0/610×0.25=0.446min(26.76s)
7.3.3 半精车Φ55
(1)切削深度:a
p
=0.45mm
(2)进给量与主轴转速:与Φ88.88相同,即f=0.55mm/r,n=370r/min,所以实际切削速度:
V=n
W
×dw×π/1000..........................7.3.2.5 =3.14×56.5×370/1000
=65.642m/min (1.1m/s)
(3)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f..........................7.3.3.1
式中:
L=86
l
1
=4
l
2
=0
∴T=86+4+0/370×0.55=0.44min(26.54s)7.3.4 半精车Φ45
(1)切削深度:a
p
=0.45mm
(2)进给量与主轴转速:与Φ88.88相同,即f=0.55mm/r,n=370r/min 所以实际切削速度
V=n
W
×dw×π/1000 ..........................7.3.4.1=3.14×46.5×370/1000
=54m/min (0.9m/s)
(3)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f..........................7.3.4.2
式中:
L=35
l
1
=4
l
2
=0
∴T=35+4+0/370×0.55=0.192min(11.5s)
7.3.5 半精车Φ42
(1)切削深度:a
p
=0.45mm
(2)进给量与主轴转速:与Φ88.88相同,即f=0.55mm/r,n=370r/min,所以实际切削速度:
V=n
W
×dw×π/1000..........................7.3.5.1
=3.14×43.5×370/1000
=50.54m/min (0.84m/s)
(3)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f..........................7.3.5.2
式中:
L=100
l
1
=4
l
2
=0
∴T=100+4+0/370×0.55=0.51min(30.6s)
7.3.6半精车Φ40
(1)切削深度:a
p
=0.45mm
(2)进给量与主轴转速:与Φ65相同,即f=0.25mm/r,n=610r/min 所以实际切削速度:
V=ndπ/1000 .............................7.3.6.1
=3.14×41.82×610/1000
=80.1m/min (1.34m/s)(3)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f..........................7.3.6.2
式中:
L=115.5
l
1
=4
l
2
=0
∴T=115.5+4+0/610×0.25=0.784min(47.04s)
7.4工序五:钻Φ25.3孔
(如未特别注明,本工序相关数据的出示《切削手册》的孔加工削用量
选择)
(1)选择钻头:选莫氏锥柄麻花钻,其直径d
=23mm 。

(2)进给量:根据表5,当钢的σ
b
<0.784GPa,d=23m 时,f=0.39~0.47mm/r,
由于l/d=105/25.3=4.15,故应乘孔深修正系数K
lf
=0.95,则f=(0.39~
0.47)×0.95=0.371~0.447mm/r,按机床取f=0.43mm/r。

(3)主轴转速:取与钻Φ22孔时相同,即n=400r/min,
所以实际切削速度为:
V=n
W
×dw×π/1000 ............................7.4.1
=3.14×23×400/1000
=28.89m/min (0.48m/s)
(4)切削工时:
T=L/n·f ....................................7.4.2
式中:
L=l+y+Δ,l=105,由表22查得y+Δ=9mm ∴T=105+9/400×0.43=0.663min (39.78s )
7.5 工序六:钻Φ22、钻扩通孔Φ17
(如未特别注明,本工序相关数据的出示《切削手册》的孔加工削用量选择)
7.5.1钻孔Φ22mm
要求校验机床的功率和扭矩。

(1)选择钻头:选莫氏锥柄麻花钻,其直径d 0=20mm ,钻头几何形状(表1
及表2):双锥修磨横刃、棱带,β=30°,2υ=118°,2υ1=70°,α0=10°,ψ=50°。

(2)进给量:根据表5,当钢的σb <0.784GPa ,d=20m 时,
f=0.35~0.43mm/r ,按机床取f=0.43mm/r.
(3)切削速度:根据表11,σb =0.735GPa 的40Cr 钢加工性属7类。

由表
10,当加工性为第7类,f ≤0.49mm/r ,双横刃磨的钻头,d 0=20mm 时,V t =0.30m/s (18m/min ), 切削速度的修正系数:
K TV =1.0(表10) K CV =1.0(表23) K lv =1.0(表23) K tv =1.0(表21-6) 故V=0.30
(4)主轴转速:n=1000V/πdw =1000×18/3.14×20=286.6r/min 按机床说明书去取:
n
W
=400r/min,
所以实际切削速度为:
V=n
W
×dw×π/1000 ..........................7.5.1.1 =3.14×20×400/1000
=25.12m/min (0.42m/s)
(5)校验机床功率及扭矩:
根据表17,当f<0.51mm/r,d
0<21mm时,M
t
=76.81N·m。

扭矩的修正
系数K
MM =1.11,K
WM
=1.0,故M
c
=76.81×1.1=85.26N·m。

根据钻床说明书,
当n=400r/min时,M
m =115.8N·m。

据表19,当σ
b
=0.667~0.804GPa,
d 0=20mm,f<0.38mm/r,V<0.29m/s时,P
m
=1.7Kw。

根据钻床说明书,
P E =4.5×0.81=3.645Kw。

由于M
c
<M
m
,P
m
<P
E
,故选择的切削用量可用。

(6)切削工时:
T=L/n·f ..................................7.5.1.2
式中:
L=l+y+Δ,l=20,由表22查得y+Δ=7mm
∴T=20+7/400×0.43=0.157min(9.42s)
7.5.2 钻Φ17mm
(1)选择钻头:选莫氏锥柄麻花钻,其直径d
=16mm 。

(2)进给量:根据表5,当钢的σ
b
<0.784GPa,d=16m 时,f=0.35~0.43mm/r,
由于l/d=310/16=19.38,故应乘孔深修正系数K
lf
=0.75,则f=(0.35~
0.43)×0.75=0.2625~0.3225mm/r,按机床取f=0.32mm/r。

(3)主轴转速:取与钻Φ22孔时相同,即n=400r/min,
所以实际切削速度为:
V=n
W
×dw×π/1000 ..........................7.5.2.1
=3.14×16×400/1000
=20.1m/min (0.335m/s)
(4)切削工时:
T=L/n·f..................................7.5.2.2 式中:
L=l+y+Δ,l=310,由表22查得y+Δ=10mm
∴T=310+10/400×0.32=2.5min(150s)7.5.3 扩孔Φ17mm
查表27查得扩孔钻扩孔Φ17mm时,
(1)进给量:f=0.6~0.7mm/r,按机床取f=0.57mm/r。

(2)切削速度:由表29
v=(C
v d
Zv/601-m T m a
p
Xv f yv)·Kv....................7.5.3.1
式中:
C v =20.6,Zv=0.6,x
v
=0.2,y
v
=0.3,m=0.25,
修正系数:
Kv
=0637/0.735=0.87,T=1800s(表28)
∴v=(20.6×170.6/601-0.25×18000.25×0.50.2×0.570.3)×0.87
=0.95m/s(57m/min)
(3)主轴转速:
n=1000v/πd...........................7.5.3.2
=1000×57/3.14×17
=1067.82r/min
按机床取:n=1100r/min
所以实际切削速度为:
V=ndπ/1000 .........................7.5.3.3
=3.14×17×1100/1000
=58.72m/min (0.98m/s)
(4)切削工时:
T=L/n·f...............................7.5.3.4 式中:
L=l+y+Δ,l=310,由表22查得y+Δ=10mm
∴T=310+10/1100×0.57=0.51min(30.6s)
7.6 工序七:车Φ22、Φ25.3孔及其倒角
(1)切削深度:单边余量Z=1.15mm,a
p
=1.15mm
(2)进给量和主轴转速:与粗车时相同,即f=0.6mm/r n=230r/min 所以实际切削速度:
v=ndπ/1000 ............................7.6.1
=3.14×23×230/1000
=16.61mm/min
(3)切削工时:
T=L+l
1+l
2
/n×f.........................7.6.2
式中:
L=105
l
1
=4
l
2
=0
∴T=105+4+0/230×0.6=0.79min(47.4s)
7.7 工序八:车Φ22孔
(1)切削深度:单边余量Z=0.94mm,a
p
=0.94mm
(2)进给量和主轴转速:与半精车Φ65时相同,即f=0.25mm/r,n=610r/min 所以实际切削速度:
v=ndπ/1000 ................................7.7.1
=3.14×20×610/1000
=38.31mm/min
(3)切削工时:
T =L +l 1+l 2/n ×f...........................7.7.2
式中: L =20
l 1=4 l 2=0
∴T =20+4+0/610×0.25=0.16min (9.6s )
7.8 工序九:车锥孔
(1)切削深度:单边余量Z=9.14mm ,分两次走刀,a p1=5mm ,a p1=4.14mm (2)进给量和主轴转速:与粗车时相同,即f=0.6mm/r ,n=230r/min
所以实际切削速度
v =nd π/1000 ............................7.8.1 =3.14×25.3×230/1000 =18.27mm/min
(3)切削工时:
T =(L +l 1+l 2/n ×f )×2.....................7.8.2
式中:
L =66.33 l 1=4 l 2=0 i=2
∴T =(66.33+4+0/230×0.6)×2。

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