套筒零件的加工工艺设计铣槽8的铣床夹具要求快速夹紧.docx
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套筒零件的加工工艺设计铣槽8的铣床夹具要求快速夹紧
机械制造技术课程设计说明书
设计题目：
制定套筒零件（如图）的加工工艺，设计铣槽8的铣床夹具,要求快速夹紧
专业：
机械电子工程
班级：
12-3
学号：
1230120309
姓名：
姜萌军
指导教师：
张中然
机械工程系
2014年11月21日
序言
机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。
这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：
1.能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
2.提高结构设计的能力。
通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。
3.会使用手册及图表资料。
掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。
就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。
并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。
最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。
并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。
一零件的分析
1.1零件的作用
套筒零件是耐磨件
1.2零件的工艺分析
法兰盘的加工表面，他们之间有一定的位置要求。
现分述如下：
a.以毛坯外园表面为初基准加工
b.以φ30的内孔为基准的加工表面
c.以φ45h6的外圆为加工表面
二工艺方案的分析及确定
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料是45#冷拉圆钢，形状近似于零件外形便于零件的加工，且不需要额外的处理就能进行加工。
材料产量大市场广，对于大规模生产来说不需要担心货源问题
2.2基面的选择的选择
基面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。
定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。
⑴、粗基准的选择
冷拉圆钢的表面很光滑,尺寸精度很高,它的机械性能高,由于尺寸精度高不经加工可直接使用，因此以毛坯外圆为基准钻孔。
再以钻孔为粗基准加工两件外圆。
⑵、精基准的选择
主要就考虑基准重合问题,当设计基准与定位基准不重合时，应该进行尺寸换算。
这在以后还要专门计算，此处不再计算。
本零件的加工面为套筒的外圆，端面，内孔，槽。
一．Φ45h6外圆面：
公差等级为IT8，表面粗糙度为12.5，采用粗车→精车的加工方法。
二．Φ45h6端面：
公差等级为IT8，表面粗糙度为12.5，采用粗车→精车的加工方法。
三．Φ30内孔：
公差等级为IT8，表面粗糙度为12.5，采用钻孔→扩孔→粗铰的加工方法。
四．8×6槽：
公差等级为IT6，表面粗糙度为3.2，采用铣的加工方法
2.3制定工艺路线
制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。
①工艺路线方案一
（一）工序Ⅰ备料
（二）工序Ⅱ正火
（三）工序Ⅲ钻孔Φ15孔
（四）工序Ⅳ扩孔Φ28孔
（五）工序Ⅴ粗车Φ45h6端面Φ45h6外圆面
（六）工序Ⅵ调质
（七）工序Ⅶ铰孔Φ30内孔
（八）工序Ⅷ精车Φ45h6端面Φ45h6外圆面
（九）工序Ⅸ铣槽8×6槽
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“法兰盘”零件材料为45#，硬度229HB，毛坯重量约为0.92KG，生产类型为大批生产，采用冷拉圆钢。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：
1.Φ45h6外圆面，此外圆表面为IT8级，参照《机械制造工艺设计简明手册》确定各工序尺寸及加工余量
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
工序尺寸的公差
工序尺寸及偏差
毛坯
50
Φ50+_0.6
粗车外圆
1.5
47
0.10
Φ470-0.10
精车外圆
1
45
0.04
Φ450-0.04
2.Φ45h6端面，参照《机械制造工艺设计简明手册》确定各工序尺寸及加工余量
工序名称
工序余量
毛坯
65
粗车
4
精车
1
3.孔Φ30，参照《机械制造工艺设计简明手册》确定各工序尺寸及加工余量
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
公差
工序尺寸
毛坯
30
0
钻孔
15
15
0.1
Φ15+0.100
扩孔
13
28
0.084
Φ28+0.0840
铰孔
2
30
0.033
Φ30+0.0330
4.8×6槽
工序名称
工序余量
工序基本尺寸
公差
工序尺寸
铣
8×6
8×6
IT6
8×6
2.5确定切削用量及基本工时
一．工序Ⅲ
钻孔Φ15孔
（1）刀具选择
根据《切削用量简明手册》表2.1选用Φ15高速钢双横锥柄麻花钻，后角α0=120，二重刃长度b=2.5，棱带长度l1=1.5，横刃长度b=1.5，弧面长度l=3，硬度380HBS，机床选用Z550型立式钻床。
（2）进给量f选择
按加工要求确定查表2.7得f=0.31~0.37
L/d=60/15=4，故应乘孔深修正系数klf=0.95
则f=（0.31~0.37）×0.95mm/r=0.29~0.35mm/r
按钻头强度确定查表2.8得最大值f=0.93mm/r
按机床确定查表2.36得f=0.32mm/r且轴向力为5880N
（3）决定钻头磨钝标准及寿命
查表2.12得后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命T=45min
（4）决定切削速度
查表2.14加工性分类为第五类再由表2.13得切削速度v=17m/min
切削速度修正系数k=1.0×1.0×0.85×1.0故v=v*k=17×0.85=14.4m/min
主轴转速n=1000v/πd=（1000×14.4）/（3.14×15）r/min=305.7r/min
根据表2.36查得钻床主轴转速n=351r/min主轴传递扭矩M=203n.m
实际切削速度v=πdn/1000=3.14×15×351/1000m/min=16.5m/min
（5）计算工时
查表2.29得超切量y=8
t=L/nf=（l+y）/nf=68/351×0.32=0.6min
二．工序Ⅳ
扩孔Φ28孔
（1）刀具选择
根据《切削用量简明手册》表2.1选用Φ28高速钢双横锥柄麻花钻，后角α0=100，二重刃长度b=2.5，棱带长度l1=1.5，横刃长度b=1.0，弧面长度l=3，硬度380HBS，机床选用Z550型立式钻床。
（2）进给量选择
按加工要求确定查表2.7得f=0.45~0.55
L/d=60/15=4，故应乘孔深修正系数klf=0.95
则f=（0.45~0.55）×0.95mm/r=0.43~0.53mm/r
按机床确定查表2.36得f=0.4mm/r且轴向力为8740N
（3）确定钻头磨钝标准及寿命
查表2.12得后刀面最大磨损量取1.2mm，寿命T=40min
（4）确定切削速度
查表2.14加工性分类为第六类再由表2.13得切削速度v=17m/min
切削速度修正系数k=1.0×1.0×0.85×1.0故v=v*k=17×0.85=14.4m/min
主轴转速n=1000v/πd=（1000×14.4）/（3.14×28）r/min=163.8r/min
根据表2.36查得钻床主轴转速n=185r/min主轴传递扭矩M=384.6n.m
实际切削速度v=πdn/1000=3.14×28×185/1000m/min=16.3m/min
（5）计算工时
查表2.29得超切量y=15
t=L/nf=（l+y）/nf=75/185×0.4=1.01min
三．工序Ⅴ
粗车Φ45h6端面
（1）刀具选择
选用YT15偏头车刀，参看《切削用量简明手册》车床选用CA6140卧式车床，中心高度200mm。
选择车刀几何形状，前刀面形状为平面带倒棱型，前角为10°，后角8°，主偏角30°，副偏角10°，刀尖圆弧半径0.5mm，卷屑槽圆弧半径30mm，槽宽8mm，刃倾角0°，刀片厚度4.5mm。
刀杆16×25mm。
（2）确定背吃刀量
粗车的余量为2mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为4.5mm所以一次走刀完成即ap=2mm。
（3）确定进给量
查表1.4得f=0.4~0.5mm/r
查表1.31CA6140车床的f=0.48mm/r
（4）选择磨钝标准及耐用度
查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8-1.0。
（5）确定切削速度
查表1.27得切削速度计算公式v=C*kv/T^m*ap^x*f^y
查表1.27得C=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2
查表1.28得kv=0.77×0.9×1.13
得出v=62.4m/min
（6）确定主轴转速
n=1000v/πd=1000×62.4/3.14×55=361r/min
查表1.31CA6140车床的实际转速n=400r/min
实际切削速度v=πdn/1000=69.1m/min
粗车Φ45h6外圆面
（1）刀具选择
与粗车Φ45h6端面用相同的刀具
（2）确定背吃刀量
粗车的余量为1.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为4.5mm所以一次走刀完成即ap=1.5mm。
（3）确定进给量
查表1.4得f=0.4~0.5mm/r
查表1.30CA6140车床的f=0.51mm/r
（4）选择磨钝标准及耐用度
查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8-1.0。
（5）确定切削速度
经过计算v=116m/min
（6）确定主轴转速
n=1000v/πd=1000×116/3.14×55=671r/min
查表1.31CA6140车床的实际转速n=710r/min
实际切削速度v=πdn/1000=122.6m/min
（7）计算工时
查表1.26超切量y=4.5
t=L/nf=64.5/710×0.51=0.178min
四．工序Ⅶ
铰孔Φ30内孔
（1）刀具选择
根据《切削用量简明手册》表2.6选用Φ30高速钢铰刀，后角α0=100，齿背倾斜角α=200，主偏角K=600，刀齿螺旋角β=00，机床选用Z550型立式钻床。
（2）进给量f选择
查表2.11得f=0.8~1.8mm/r
L/d=60/15=4，故应乘孔深修正系数klf=0.95
则f=（0.8~1.8）×0.95mm/r=0.76~1.71mm/r
按机床确定查表2.36得f=0.9mm/r
（3）决定钻头磨钝标准及寿命
查表2.12得后刀面最大磨损量取0.5mm，寿命T=80min
（4）决定切削速度
查表2.30公式v=（Cv*d^x）/（T^m*ap^z*f^y）且Cv=12.1，d=30，z=0.3，x=0.2，y=0.65，m=0.4，T=80，ap=0.2，f=0.9得v=7.18m/min
主轴转速n=1000v/πd=（1000×7.18）/（3.14×30）r/min=76r/min
根据表2.36查得钻床主轴转速n=89r/min主轴传递扭矩M=814.2n.m
实际切削速度v=πdn/1000=3.14×30×89/1000m/min=8.38m/min
（5）计算工时
查表2.29得超切量y=10
t=L/nf=（l+y）/nf=60/89×0.9=0.75min
五．工序Ⅷ
精车Φ45h6端面
（1）刀具选择
与粗车Φ45h6端面用相同的刀具
（2）确定背吃刀量
粗车的余量为0.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为4.5mm所以一次走刀完成即ap=0.5mm。
（3）确定进给量
查表1.6得f=0.4~0.55mm/r
查表1.30CA6140车床的f=0.51mm/r
（4）选择磨钝标准及耐用度
查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.4-0.6。
（5）确定切削速度
查表1.10得v=156m/min
（6）确定主轴转速
n=1000v/πd=1000×156/3.14×45=1104r/min
查表1.31CA6140车床的实际转速n=1120r/min
实际切削速度v=πdn/1000=158.3m/min
（7）计算工时
查表1.26超切量y=5
t=L/nf=25/1120×0.51=0.04min
精车Φ45h6外圆面
（1）刀具选择
与粗车Φ45h6端面用相同的刀具
（2）确定背吃刀量
粗车的余量为0.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为4.5mm所以一次走刀完成即ap=0.5mm。
（3）确定进给量
查表1.6得f=0.4~0.55mm/r
查表1.30CA6140车床的f=0.51mm/r
（4）选择磨钝标准及耐用度
查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.4-0.6。
（5）确定切削速度
查表1.10得v=156m/min
且外圆的修正系数都为1.0，所以外圆与端面的切削数据一样
（6）确定主轴转速
n=1000v/πd=1000×156/3.14×45=1104r/min
查表1.31CA6140车床的实际转速n=1120r/min
实际切削速度v=πdn/1000=158.3m/min
（7）计算工时
查表1.26超切量y=5
t=L/nf=60/1120×0.51=0.10min
六．工序Ⅸ
铣槽8×6槽
（1）刀具选择
铣槽深度ap=8mm，槽宽ae=6mm，根据《切削用量简明手册》表3.1选用三面刃铣刀，材料为高速钢，直径d=80mm。
查表3.9得齿数z=6。
查表3.2得前角15°，后角16°，副偏角2°，刀齿螺旋角10°，机床用XA6132万能铣床。
（2）确定进给量
查表3.3得f=0.08~0.15mm/z
（3）选择磨钝标准及耐用度
查表3.8，取车刀后面最大磨损量为0.6。
刀具寿命T=120min
（4）确定切削速度
查表3.9得vt=25m/min，nt=99r/min，vf=44mm/min
修正系数Kmv=Kmn=0.69，Ksv=Ksn=0.8
vt=25×0.69×0.8=13.6m/min
n=99×0.69×0.8=54.6r/min
vf=44×0.69×0.8=24.3mm/min
实际切削速度v=πdn/1000=15.1m/min
实际进给量f=vf/nz=0.07mm/z
（5）检验机床功率
查表3.19的切削功率Pe=0.9kw
查表3.30机床功率7.5kw×75%=5.7kw
（6）计算工时
查表3.25超切量y=23
t=L/vf=58/23.5=2.9min
三夹具设计
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。
由指导老师的分配工序07：
粗车、半精车、精车Φ60
孔的车床夹具。
3.1问题的提出
本夹具主要用于粗车、半精车、精车Φ60
孔，精度等级8级，表面粗糙度Ra3.2，与基准A的平行度公差为0.02，这些加工的时候要考虑在内。
3.2定位基准的选择
本道工序加工粗车、半精车、精车Φ60
孔，采用基准面A及两侧面作为定位基准。
3.3切削力和夹紧力的计算
（1）刀具：
采用内孔车刀
机床：
CA6150卧式车床
由[3]所列公式得
查表9.4—8得其中：
修正系数
z=24
代入上式，可得F=889.4N
因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。
安全系数K=
其中：
为基本安全系数1.5
为加工性质系数1.1
为刀具钝化系数1.1
为断续切削系数1.1
所以
（2）夹紧力的计算
选用夹紧螺钉夹紧机由
其中f为夹紧面上的摩擦系数，取
F=
+GG为工件自重
夹紧螺钉：
公称直径d=6mm，材料45钢性能级数为6.8级
螺钉疲劳极限：
极限应力幅：
许用应力幅：
螺钉的强度校核：
螺钉的许用切应力为
[s]=3.5~4取[s]=4
得
满足要求
经校核：
满足强度要求，夹具安全可靠。
3.4定位误差分析
一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。
形成原因有两个，一是由于定位基准与设计基准不重合而造成。
二是定位基准与限位基准不重合而造成。
根据零件图可知，T=0.28mm，Td=0.25mm，，
。
已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，
易知此结果符合。
3.5夹具操作的简要说明
基准面A作为第一定位基准，与支承板1相配合限制三个自由度，60×15端面作为第二定位基准，与支承板相配合限制两个自由度，70×15端面作为第三定位基准，与一圆柱销相配合限制一个自由度，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。
总结
设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。
同时也培养了自己的自学与创新能力。
因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。
所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。
设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。
这次设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次课程设计有了很深的体会。
这次设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。
比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等；也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识；以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。
这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。
同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！
同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！
致谢
这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。
但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了设计。
这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。
在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。
在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
五、参考文献
1、李益民主编《机械制造工艺设计简明手册》，机械工业出版社。
2、吴拓编著《现代机床夹具设计手册》，化学工业出版社。
3、徐鸿本主编《机床夹具设计手册》，辽宁科学技术出版社。
4、陈家芳主编《切削加工工艺手册》，上海科学技术出版社。
5、李旦，邵东向，王杰等著《机床专用夹具图册》，哈尔滨工业大学出版社。
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