CA6140車床手柄軸 機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)-含圖紙CAD文檔,CA6140車床手柄軸,機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)-含圖紙CAD文檔,ca6140,車床,手柄,機(jī)械,加工,工藝,規(guī)程,鍵槽,夾具,設(shè)計(jì),圖紙,cad,文檔 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 設(shè)計(jì)題目： CA6140車床手柄軸的加工工藝及銑鍵槽夾具設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)毛坯圖 1.選擇毛坯------------------------------------------------------------------------------- 3 2.確定機(jī)械加工余量、毛胚尺寸和公差------------------------------------------- 3 3.確定機(jī)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(shè)計(jì)毛坯圖-----------------------------------------------------------------------------5 三、選擇加工方法，制定工藝路線 1.定位基準(zhǔn)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(shè)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(shí)間------------------------------------11 六、夾具設(shè)計(jì)---------------------------------------------------------16 6.1問(wèn)題的指出 18 6.2定位基準(zhǔn)的選擇 18 6.3夾具方案的設(shè)計(jì) 19 6.4.切削力和夾緊力計(jì)算 21 6.5夾緊力的計(jì)算 22 6.6.定位誤差分析 23 6.7 對(duì)刀塊設(shè)計(jì)與選用 24 6.8、確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 26 參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------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(guò)對(duì)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(shù)要求齊全。該零件屬軸類回轉(zhuǎn)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(jìn)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(lái)說(shuō)，本零件的工藝性較好。 2. 零件的生產(chǎn)類型 依設(shè)計(jì)的題目知：生產(chǎn)綱領(lǐng) N = 30000萬(wàn)/年 ， 生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn) 零件是機(jī)床CA6140的手柄軸，質(zhì)量為0.445Kg. 二 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖 1. 選擇毛坯 該材料為45鋼。該零件在工作過(guò)程中則經(jīng)常承受交變載荷，因此應(yīng)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(yīng)該的。 2．確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差 鋼質(zhì)摸鍛件的公差及機(jī)械加工余量按GB/T12362-2003確定。要確定毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量，，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。 （1） 鍛件公差等級(jí) 由該零件的功用和技術(shù)要求，確定其鍛件公差等級(jí)為普通級(jí)。 （2） 鍛件質(zhì)量Mf 根據(jù)零件0.445kg,估算為mf=1.0kg. （3） 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S S=Mf/Mn 該鍛件為圓形，假設(shè)其最大直徑為φ46mm,長(zhǎng)126mm Mn = 1.6kg S = 1/1.6 = 0.62 故該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)S屬S2級(jí)。 （4） 鍛件材質(zhì)系數(shù)M 由于該零件材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬M(fèi)1級(jí)。 （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(jī)械加工余量 根據(jù)鍛件質(zhì)量，零件表面粗糙度，形狀復(fù)雜系數(shù)查表5-9，由此得單邊余量在厚度方向?yàn)?.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(jī)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(dāng)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(jiàn)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(zhì)量，材質(zhì)系數(shù)，形狀復(fù)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(jiàn)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(shè)計(jì)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(nèi)圓角半徑按表5-13確定。 分析本鍛件可確定外圓角R2, R3 內(nèi)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(yīng)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(guò)程中的錯(cuò)移，選擇最大直徑即圓錐面處的對(duì)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(zhì)毛坯經(jīng)鍛造后應(yīng)安排正火，以消除殘余的鍛造應(yīng)力，并使不均勻的金相組織通過(guò)重新結(jié)晶而得到細(xì)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(zhǔn)的選擇 以φ44的外圓和端面為粗基準(zhǔn)，以φ17.2的外圓和端面為精基準(zhǔn)。 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(biāo)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(jí)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(kuò) （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(zhuǎn)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(zhǔn)應(yīng)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(kuò)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(guò)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(kuò)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(guò)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(yīng)選擇方案二。 四 工序設(shè)計(jì) 1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備 （1） 選擇機(jī)床 根據(jù)不同的工序選擇機(jī)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(zhì)合金直柄立銑刀粗銑，半精銑鍵槽，用選用臥式銑床?？紤]本零件屬成批生產(chǎn)，所選機(jī)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(pán)。 （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(zhì)合金車刀。加工鋼質(zhì)零件采用YT類硬質(zhì)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(jì)性，應(yīng)選用可轉(zhuǎn)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(shí)的銑刀選擇d=3mm l =5mm L =37mm C 鉆頭的選擇 (a) φ14mm的孔 擴(kuò)孔選擇直柄擴(kuò)孔鉆 d = 14mm,L =160mm l=108mm 鉆孔是直徑方向的余量4mm，所以鉆孔時(shí)選擇直柄麻花鉆d = 13mm l= 151mm l1 = 101mm (b) φ8.5mm的孔 擴(kuò)孔選擇直柄擴(kuò)孔鉆d = 8.8mm L=125mm l =81mm 鉆孔時(shí)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(diǎn)，選擇如下。 a 選擇外圓量具 外圓可選用讀數(shù)值0.02，測(cè)量范圍0—150游標(biāo)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(cè)量范圍0—150游標(biāo)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(jí)為：粗銑時(shí)均為IT14；半精銑時(shí) ，槽寬IT13，槽深為IT14.。均可選用讀數(shù)值為0.02mm，測(cè)量范圍0—150mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)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(guān)。本零件個(gè)圓柱表面的工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度見(jiàn)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(jì)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(duì)象 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 鉆 擴(kuò) 鉆 擴(kuò) 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(zhǎng)度L1，由尺寸鏈可得 L1 = 2mm b 第二段17.2mm的長(zhǎng)度L2，求解尺寸鏈可得 L2 = 12.5mm c 第二段20mmm的長(zhǎng)度L3，由尺寸鏈可得 L3 = d 圓錐面處的軸向長(zhǎng)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(dá)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(shí)間 切削用量包括背吃刀量 ，進(jìn)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(shí)間的確定 （1） 切削用量 本工序?yàn)榇周嚕ㄜ嚩嗣婧屯鈭A）。已知材料為45鋼，= 670MPa ,鍛件，有外皮；機(jī)床為CM6125型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤(pán)中。 確定粗車外圓φ41mm的切削用量。 所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)給量，選擇f =0.4 mm/r 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輕度要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。 根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預(yù)計(jì)是進(jìn)給力為760N 修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17 故實(shí)際進(jìn)給力為889.2N，滿足要求。 c 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)位車刀耐用度T =30min d 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT5硬質(zhì)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(zhuǎn)速，選擇 n = 500 r/min e 校驗(yàn)機(jī)床功率 當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時(shí)， = 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(shí)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(shí)間 a 確定粗車φ41mm的外圓基本時(shí)間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= 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(shí)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(shí)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(zhì)合金可轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)給量，選擇f =0.4 mm/r 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輕度要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。 根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預(yù)計(jì)是進(jìn)給力為760N 修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17 故實(shí)際進(jìn)給力為889.2N，滿足要求。 （c） 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)位車刀耐用度T =30min （d） 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT5硬質(zhì)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(zhuǎn)速，選擇 n = 1000 r/min （e） 校驗(yàn)機(jī)床功率 當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時(shí)， = 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(shí)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(zhì)合金可轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)給量，選擇f =0.4 mm/r 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輕度要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。 根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預(yù)計(jì)是進(jìn)給力為760N 修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17 故實(shí)際進(jìn)給力為889.2N，滿足要求。 （c） 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)位車刀耐用度T =30min （d） 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT5硬質(zhì)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(zhuǎn)速，選擇 n = 1000 r/min （e） 校驗(yàn)機(jī)床功率 當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時(shí)， = 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(shí)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(jìn)給量f 手動(dòng) 轉(zhuǎn)速v = 630r/min 工序2基本時(shí)間確定 (a) 確定粗車φ19.2mm的外圓基本時(shí)間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= 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(shí)間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= 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(shí)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(shí)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(zhì)合金可轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)給量，選擇f =0.2mm/r (c)速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用Y30硬質(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)合金可轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)給量，選擇f =0.2mm/r c 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用Y30硬質(zhì)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(zhuǎn)速，選擇 n = 2000r/min （2） 基本時(shí)間確定 確定精車φ17.2mm的外圓基本時(shí)間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= 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(shí)間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= 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(shí)間為15S (4) 工序6切削用量確定 （1） 切削用量 本工序?yàn)榇周噲A錐面。已知材料為45鋼，= 670MPa ,鍛件，有外皮；機(jī)床為CM6125型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤(pán)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(zhì)合金可轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)給量，選擇f =0.4 mm/r 確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輕度要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。 根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r = 45 v = 65m/min 預(yù)計(jì)是進(jìn)給力為760N 修正系數(shù) =1.0 =1.0 =1.17 故實(shí)際進(jìn)給力為889.2N，滿足要求。 c 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)位車刀耐用度T =30min d 確定切削速度V 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT5硬質(zhì)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(zhuǎn)速，選擇 n = 500 r/min e 校驗(yàn)機(jī)床功率 當(dāng)鋼料= 570—670MPa , <=2mm ,f<= 0.75mm/r v = 46m/min時(shí)， = 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(shí)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(shí)間 確定粗車圓錐面的基本時(shí)間 根據(jù)表2-21 ，車外圓的基本時(shí)間為T(mén)j1= 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(shè)計(jì) 為了提高生產(chǎn)率，保證質(zhì)量。本夾具將用在X52k銑床。刀具是高速鋼鉆頭。 5.1問(wèn)題提出。 本夾具主要用來(lái)加工銑鍵槽夾具，設(shè)計(jì)夾具時(shí)，要求保證尺寸要求。 5.11夾具的設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 定位方式如下圖，夾緊方式為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 （1） 定位方案 工件以 20的圓柱面及圓錐大端面為定位基準(zhǔn)，采用V形塊和平面的組合定位方案，兩個(gè)V形塊限制4個(gè)自由度，右邊V形塊的右端面限制一個(gè)自由度，共限制5個(gè)自由度。孔在圓周上無(wú)位置要求，該自由度不用限制。 （2） 夾緊機(jī)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足。采用二位螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)，擰緊螺母即可實(shí)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(dòng)和震動(dòng)，手動(dòng)螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計(jì)算。 （3） 導(dǎo)引裝置 為方便快捷的鉆14 8.5兩個(gè)孔，本夾具采用快換鉆套，刀具在鉆套的引導(dǎo)下準(zhǔn)確的鉆孔。 （4） 夾具與機(jī)床的連接元件 采用10的定位銷確定夾具與機(jī)床的相對(duì)正確位置，夾具體底座上開(kāi)有兩個(gè)U 形槽，用M14的螺栓固定在機(jī)床工作臺(tái)上。 （5） 夾具體 工件的定位元件，夾緊元件，導(dǎo)引裝置用螺釘與夾具體底座連接起來(lái)，夾具體底座鑄造加工出來(lái)，這樣該夾具便有機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)定位，夾緊，導(dǎo)引等功能。 （6） 使用說(shuō)明 安裝工件時(shí)，松開(kāi)右邊鉸鏈螺栓上的螺母，將兩個(gè)鉸鏈螺栓順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)可靠夾緊。 （7） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chǎng)合。 5.3切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)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(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如2.1. 由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式 即： 由上述計(jì)算易得： 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 5.6定位誤差的分析 定位誤差計(jì)算 工件采用V 形塊定位，V 形塊的定位誤差= = 0.002692 因?yàn)樾泵娼嵌葹?5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(jī)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(méi)有安裝誤差，=0. 4) 夾具誤差 因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)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(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時(shí)，還存在分度誤差。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差。 5) 加工方法誤差 因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)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(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的1/3.計(jì)算時(shí)可設(shè) 。 2. 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)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(yīng)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(guò)早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量。因此將上式改寫(xiě)為 或 當(dāng)時(shí)，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(zhǎng)短和夾具總圖上各項(xiàng)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(zhǔn)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(duì)一批工件來(lái)說(shuō)，當(dāng)直徑由最小D－δD變大到D時(shí)，工件中心（即定位基準(zhǔn)）將在V型塊的對(duì)稱中心平面內(nèi)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(zhǔn)位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出： ΔY== 基準(zhǔn)不重合誤差： 從圖（b）中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動(dòng)，當(dāng)工件直徑由最小D－δD變到最大D時(shí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變化量為，即基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=。 從圖(c)中可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準(zhǔn)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(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過(guò)定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置。 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)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(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過(guò)程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過(guò)程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過(guò)程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過(guò)夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)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(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過(guò)程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，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(qiáng)度和剛度。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。用一個(gè)定位銷限制工件的另一個(gè)自由度。采用螺母夾緊。然后按照有關(guān)公式進(jìn)行切削力和夾緊力的計(jì)算，然后對(duì)鉆床夾具必不可少的鉆套和襯套進(jìn)行設(shè)計(jì)，還應(yīng)對(duì)夾具精度進(jìn)行分析。 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對(duì)加工質(zhì)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(zhì)零件的保證。所以對(duì)夾具設(shè)計(jì)也是非常重要的。 七 參考文獻(xiàn) 1、《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》 主編： 崇凱 2、《金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)》 主編： 黃如林 汪群 3、《工程圖學(xué)》 主編： 魯屏宇 4、《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》 主編： 馮辛安 30