机械制造技术课程设计-主轴零件加工工艺及钻攻4-M10和2-M6螺纹孔夹具设计.docx

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1、（说明书）设计题目：主轴零件加工工艺及钻攻4-M10和2-M6二级学院 航空机械制造学院专业航空机械制造与自动化班级学号姓名 指导教师加工阶段的划分90车精加工 6 45h7、4)32h7、427h7,车 M22 螺纹。CA6140两段顶100铳铳端面槽。X6132专用夹具110钻钻孔。X6132专用夹具120钳攻螺纹。130钳去毛刺。140检在中批量生产条件下，主轴的机械加工工艺可划分为以下三阶段：粗加工阶段该阶段是在主轴毛坯锻造和正火后进行的，包括车端面、打中心孔和粗车外圆等工 序。其主要任务是切除毛坯上大部分余量，同时，可以发现锻件的裂纹或其他缺陷。(2)半精加工阶段主轴毛坯在粗加工后需

2、要进行调质阶段，然后再进行半精加工。半精加工阶段包括 各半精车工序，中心通孔及螺孔等次要表面加工等工序。其主要任务是：为精加工做好 准备；对一些要求不高的表面，使之达到图样要求。(3)此加工阶段是在热处理(高频淬火后)之后进行的，包括各支承轴颈及大端锥 孔(莫氏6号)的最终加工等工序。其主要任务是最后全面地保证工件达到图样的要求。 此外，为防止主轴螺纹和花键等工作表面在热处理过程中变形或撞伤，故其最终加工也 安排在此阶段中进行。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定主轴零件材料为45钢，硬度H8S为190-260。生产类型为中批生产，采用在自由锻 设备上使用胎膜锻毛坯，毛坯重量约为30

3、依。由机械加工工艺手册表2.3-22查得：直径为81100的余量及偏差为mm。直径为101125的余量及偏差为1吟mm。直径为161200的余量及偏差为131； mm。2.5 确定各工序所用机床和工艺装备由于该零件生产规模为中批量生产，根据零件的结构特点和技术要求，选用通用机 床和专用夹具较为合适。各工序所用机床和工艺装备确定如下：车端面、车外圆、车内孔、车螺纹，CA6140 普通车床、三爪卡盘；钻中心孔，ZC35A、通用夹具；钻通孔等孔加工，Z3025、通用 夹具；铳键槽，、通用夹具；磨外圆表面，M1432B.通用夹具；磨内锥孔，M2110A、 专用夹具。2.6 确定切削用量及基本工时工序3

4、0铳端面，打中心孔，零件总长268。1 .加工条件工件材料：45钢正火，？=0.6G2,模锻。加工要求：车主轴两端面，表面粗糙度值4=6.3m。机床：CA6140卧式车床刀具：材料为YT15, 16mmx25mm, ( = 15。,% = 5 = 0.5根据：机械加工工艺设计实用手册表12-7.计算切削用量 已知毛坯小端长度方向上的加工余量为10：； mm ,粗车时分两次加工，ap = 0A6mm ；毛坯大端长度方向的加工余量为13+浙机，粗车时分三次加工 r/ap - 3.05根根o 进给量了,根据机械加工工艺设计实用手册表15-10当刀杆的尺寸为16加时”为35/切篦时，以及工件的直径为l

5、OChwn时,f - 0,5 Q8mmi /取 了= 05mmi r计算切削速度按机械加工工艺手册表8-48机/min 当 / W0.7 时，其中 g = 242,4 =0.15,% = 0.35,m = 0.20,T = 6Q74? 对小端端面得：%=而而= 108.2(机/min)确定机床转速:60 4.6 0.5lOOOv.= -丁兀dw242lOOOv.= -丁兀dw242l0xl&6= 344.6(/min)按机械加工工艺手册表3.1-18,匕2 : 60()-2x0.8()J5x0,6()-35=135.2(根/min)1000vc24 2 = -77学=320(/min)131乃

6、 xl003.1-18,与344.6(r/min)相近的机床转速为nw2 = 430(r/ min)315r/min及430/7min，选取凡力=430r/min ,如果选=315r/min ,则速度损失太大。所以实际切削速度：巧=430.7 时、g = 235,4 =0.15,% = 0.45,m = 0.20,T = 60235-=100/71/min6Oo-2x2.5()J5xO.8-45瑞士 +六由红、由1000匕1000x100 一 j .确定主轴转速： ns = = 154r/min7id* 7i x 208 w按机床选取加= 160/min ,所以实际切削速度:1000伫雪国:

7、104.5加min 1000切削工时= + /广2其中 = 50,4=2,5=4时12tr 50 + 2 + 4.故x2 = 0.875 min160x0.8工序60：夹持大端，645h7、32h7、627h7留0. 2mm余量，其余外圆按尺寸要求加工。机床：CA6140车床机械加工工艺手册表3.1-16刀具：刀具材料 Y715,刀杆尺寸20x20/71/ , ( =90,q =15 ,/=5,4=1mm机床加工工艺设计实用手册表12-7o切削深度：单边余量程=1小加，进行1次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册15-11可得：当(=3.2加时，选用 f = OAnvn / r ；计算切削速

8、度：机械加工工艺手册表8.4-8：匕(m/min)当/ 0.7 时，加=242,玉,=0. 15, % = 0.35, m = 0.20, T = 6024260-2x0.90J5 x0.4035=163.6m/min尸土田lOOOv. 1000x163.6 ,确定主轴转速：n、= 725.7mm4，乃 x71.8vv按机床选取 = 900min,所以实际切削速度:人山 jx7L8x900 = 203加 min10001000切削工时： = *芈其中/ = 35,4 =34=41 ；35 + 3 + 4.故/ =xl =0.142 min900x0.432 + 3 + 4=0 所后 450x0

9、.5工序70车016通孔，扩好18孔，车锥孔，倒角。机床：CA6140卧式车床刀具：刀具材料 Y715,刀杆尺寸 16x25/71，彩=90,质=15 , 4 = 5,r = 0.5mm 机床加工工艺设计实用手册表12-7O切削深度：单边余量册=1如% 进行2次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册15-10可得：选用/ = 0.5如n/厂;计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：g2421 / / v. = - = 136m/ min碗户60-2 X l0-15 X O.5035施小玉岫母、击 1000匕1000x136/.确定主车由转速： n, = = 903r/min7idw ttx

10、48按机床选取 = 1000min,所以实际切削速度:山二皿如。小。7加min10001000切削工时工+ 4：，2其中/ = 84,4 =3, =4故84 + 2 + 4x2 = 037min 1000x0.5工序80铳键槽根据机械加工工艺设计手册第一卷表9.2-4选用硬质合金直柄键槽铳刀4=12mm,1 = Timm. L = 65mm, z = 6铳削深度陶=5.2, 一次走刀切除。确定每齿进给量，给据机械加工工艺设计手册表2.4-78选取%=0.03加根/2确定铳刀的磨钝标准及耐用度按机械加工工艺手册表2.4-71,铳刀后刀面最大磨损限度0.1.按机械加工工艺手册表2.472,刀具的耐

11、用度T = 5.4xl()3(s)根据机械加工工艺手册表2.4-87的丫 = 1.79m/s,0“=O.7故采用X53T铳床由根据机械加工工艺手册表3.1-73取% = 1400r/min则实际车削速度v =乜 = x12x1400 = 52Xml min10001000此时工作台每分钟的进给量应为：fm = fz znw = 0.03 x 6 x 1400 = 252mm / min/_ n根据机械加工工艺手册表2.5-10铳削工时：z = ftnz14摘要机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还 是新兴产业，都离不开各式各样的机械装备。而加快产品上市的时间，

12、提高质量，降低 成本，加强服务是制造业追求的永恒主题。此篇论文主要内容是对主轴加工工艺路线进 行的研究、设计，其中包括了各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具、量具的 选择，准面的选取，定位和夹紧方案的拟定。关键词：轴，夹具，装配图，工艺式中/-。= 30-12 = 18,九=25.21 Q所以，=0.72 min25.2工序90精加工645h7、32h7、427h7,车M22螺纹。刀具：材料为 FT15,刀杆 16mmx25/twi, ( =155。=5 =0.5切削深度：单边余量。=0.6加72,进行1次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用/ = 05打计算切削速度:

13、计算切削速度:2426O-2xO.6()15xO.5035=174m/min确定主轴转速:一强=1000x174 = 280, 7idw ttx198按机床选取 = 315r/min ,所以实际切削速度:兀 dji ttx198x315/ .v =196m/min10001000切削工时=4 +，2 其中 / = 198 106 =2% =0nf100012.lz46 + 2.故，=031 min315x0.5工序100铳端面槽切削深度：单边余量=6加2,进行1次走刀；进给量：选用/ = 0.6相加/厂；71计算切削速度 0”066 = 10.6m/min60025x0.60-66工丘士.占任

14、、击1000v, 1000x10.6 2 7 .确定王轴转速：2= 28r/min7idw 万 x 124切削工时：/ = 6,4=212=0故/= 6 + 2 =o.5min28x0.6工序110钻孔机床：钻床Z525切削深度。 ：cip =5mm进给量/：根据机械加工工艺手册表2439,切削速度V：参照机械加工工艺手册表2441,取V = 0.47m/s15工口由十左由丘、古1000V 1000 x 0.47 x 60 e 而 ”八/ .机床主轴转速： n = 599r/min , 取 = 60O/min兀d。3.14 x 15ll、上心“，“， Tidn 3.14x15x600 八 ,实

15、际切削速度V ： V=匚= 0.48m/510001000x60被切削层长度/： / = 22mm刀具切入长度 4 ： 4 = ctgkr +(1 2)=。次 1200+ 2 a 6.33mm刀具切出长度12 ：。= 14mm 取l2 = 3mm走刀次数为1上口 f 口ip-i1 + 1、+ /922 + 6.33 + 3 M .机动时间4：3 =!= 0.15 min7 fn 0.35 x 600工序120攻螺纹刀具：高速钢机动丝锥进给量/ ：由于其螺距p = 1.25mm,因此进给量/ = 1.25帆2/r切削速度V：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-105,取V = 0.115m/

16、s = 6.9m/min机床主轴转速叫 由式(1.1)有：1000V1000 x 6.90/ / . 而 ”八 / .n = 366.24r/min , 取 h = 350/min303.14 x 6丝锥回转转速公：取 =350r/min实际切削速度V,由式(L2)有： 叫生画= 3.14x6x350 川097n/$ 10001000x60被切削层长度/： I = 25mm刀具切入长度6 ： / = (13)/ = 3x 1 = 3mm刀具切出长度/2 ： 4 = (23)/ = 3 x 1 = 3mm走刀次数为1机动时间乙，由式(1.5)有：/ + / + /2/ + /+/?25 +3 +

17、 325 + 3 + 3 八八。.r.=!-+ !-=+x 0.08 minJ fti加 01x3501x350163钻、攻4-M10螺纹和2-M6螺纹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。有老师 分配的任务，我被要求设计钻、攻4-M10螺纹和2-M6螺纹的钻床夹具。3.1 问题的提出本夹具主要用来钻、攻4-M10螺纹和2-M6螺纹，精度要求不高。因此，在本道工 序加工时，主要考虑如何提高生产率、降低劳动强度。3. 2定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影 响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准

18、选择不当往往会增加工序 或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位 置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发, 合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求, 所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。由零件图和工艺过 程得，选33外圆和30外圆及右端面作为定位基准。4. 3定位元件的设计本工序选用的定位基准为33外圆和30外圆及右端面定位，所以相应的夹具上 的定位元件应是V形块和浮动支承及支承钉。因此进行定位元件的设计主要是对V形块 和浮动支承及支承钉进行设计。夹紧则是在夹

19、具体上用钱链支座、较链压板、螺母、圆 垫圈、螺杆、螺杆支座和带肩螺母等组成的夹紧机构进行夹紧。1、33外圆和30外圆与V形块和浮动支承相配合，限制四个自由度，即Y轴转 动、Y轴移动、Z轴转动和Z轴移动。2、右端面与支承钉相配合，限制一个自由度，即X轴移动。加工4-M10螺纹和2-M6螺纹限制五个自由度即可。3. 4定位误差分析定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸 （通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位 基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的

20、误差称为基准位置误差，而对17于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基 准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的 最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2,两个极端情况：情况1： dl=dl max，d2=d2mm 使工序基准尽可能地“高”得加工尺寸；情况2： dl=dlmin，d2=d2max使工序基准尽可能地 低”得加工尺寸。且该工序定位误差Ad

21、w(H) = H2 H1 = P2 PT图2定位误差4以)=(0102 + d2mJ 2) -d2m.m/ 2=OlO2+(d2- (d2-Td2)/2=Tdl/(2sina/2)+Td2/2=0.043/2sin45 +0.03/218。0.3923. 5切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力F = 26Qf8HB()6式(3-1)钻削力矩T = WD9fQ3HB06式(3-2)式中：D=29. 8 HB = HBmax(HBmaK - HBmin) = 1873187 149)= 174/ = 0.20加加尸代入公式(3-1)和(3-2)

22、得0.276 22. 10F = 26 x 29.8 x O.20 8 x 17406 N = 4726NT = 10x 29.8 x O.208 x 17406 N = 38576N mm本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太 大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3. 6夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结 构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择用较 链支座、较链压板、螺母、圆垫圈、螺杆、螺杆支座和带肩螺母等组成的夹紧机 构进行夹紧工件。本工序为钻削余量

23、小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达 到本工序的要求。总结转眼间3个月的时间过去了，毕业设计也接近了尾声。这次毕业设计是我们大学四 年来进行的最综合、最大型、最全面的、用时最长的一次设计。是对大学所学的一次大 总结，它汇聚了己学科目的所有知识点，几乎把大学四年所学的知识都囊括在里面了， 使所学知识得到巩固与提高。我们通过不同的途径查阅相关的资料，如：图书馆的馆藏 资料、网上图书馆以及查阅我们四年来所学的书本知识等；丰富了自己的知识面，提高 了解决问题的能力和自学能力。在设计中我们遇到了很多的困难，通过请教指导老师自 己查阅资料，与同学讨论，最终都得到了解决。包括选择毛坯的类型和制造方法、粗精

24、 基准的选择、加工顺序的安排，机床及的工艺装备的选择、工艺的分析计算、专用夹具 的设计、填写工艺卡片等。设计中遇到很多细节问题，如机床的选择原则，要根据加工零件的材料、尺寸，机 床的加工范围来确定；刀具的选择，它是有零件的材料，加工表面的形状来确定的；装 配图上尺寸、配合的标注；工序图绘制原则，加工表面要用粗实线表示，非加工表面用 细实线等。这些都是以前设计中没太注意的问题，感谢导师的指出和耐心指导。通过此次设计，不但使我在设计中得到了很大的收获，丰富了自己的理论知识，提 高了实践的能力，为今后在工作岗位中从事设计行业打下了坚实的基础，更让我深刻感 觉到相互协作的团体精神和导师指导的重要性。由

25、于我的时间经验比较缺乏，理论知识 不够全面和深入，设计中肯定还存在不少的缺点和问题，希望能够得到老师的批评和指 正，它将影响我的一生。20参考文献1李洪.机械加工工艺手册M.北京，北京出版社，1991孟少农.机械加工工艺手册第一卷M.北京，机械工业出版社，19913孟少农.机械加工工艺手册第二卷M.北京，机械工业出版社，19914贺光谊，唐之清.画法几何及机械制图M.重庆，重庆大学出版社，19945沈康.机械制造工艺及设备M.北京，机械工业出版社19896李洪.机械制造工艺金属切削机床设计指导M.东北工学苑出版社，1988张耀宸.机械加工工艺设计实用说明手册M.北京，航空工业出版.1993网徐

26、发仁.机床夹具设计M.重庆，重庆大学出版.19939长春第一汽车制造长工装设计室.机床夹具设计原理M.吉林，吉林人民出版社.197610HIRAME.GRANT.夹具一非标准加紧装置M.北京，机械工业出版社.197511机械夹具设计手册M.上海，上海科学技术出版社199312张捷，赵虎.机械制造技术基础M.成都，西南交通大学出版社.200613张进生.机械制造工艺与夹具设计指导M.北京，机械工业出版社.199514张展.机械设计通用手册M.北京，中国劳动出版社.199315吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册第二版M.北京，高等教育出版社.200416 丹 麦 LEOALTING , MANU

27、FACTURINGENGIEERINGPROCESSES , 美GEOFFREYBOOTHROYD, 198021致谢本次课题设计是在导师的指导下完成的。在整个课题的设计和论文的写作过程中， 导师在各个方面都给予我极大的帮助。衷心感谢导师在我设计过程中给予我许多热情的 帮助和耐心的分析、讲解。感谢在大学阶段与我一起欢笑过、奋斗过的室友、同学以及机电工程系的所有师兄 师姐师弟师妹们，与你们一起度过了的快乐时光是我美好的回忆。在此，我还要特别感谢我的父母，是你们对我的关心、支持、期望和鼓励给予我前 进的决心和力量。感谢我的好朋友，感谢她在设计中对我的支持和鼓励。感谢我所热爱的学院，在这里我度过了人

28、生中最为灿烂的时刻，向所有的帮助过我 的老师、朋友表示衷心的感谢。附录英文翻译Kinematics and dynamics of machineryOne princple aim of kinemarics is to creat the designed motions of the subject mechanical parts and then mathematically compute the positions, velocities ,and accelerations ,which those motions will creat on the parts. Since

29、,for most earthbound mechanical systems ,the mass remains essentially constant with time,defining the accelerations as a function of time then also defines the dynamic forces as a function of time. Stress,in turn, will be a function of both applied and inerials forces . since engineering design is c

30、harged with creating systems which will not fail during their expected service life,the goal is to keep stresses within acceptable limits for the materials chosen and the environmental conditions encountered. This obvisely requies that all system forces be defined and kept within desired limits. In

31、mechinery , the largest forces encountered are often those due to the dynamics of the machine itself. These dynamic forces are proportional to acceletation, which brings us back to kinematics ,the foundation of mechanical design. Very basic and early decisions in the design process invovling kinemat

32、ics wii prove troublesome and perform badly.Any mechanical system can be classified according to the number of degree of freedom22 which it possesses.the systems DOF is equal to the number of independent parameters which are needed to uniquely define its posion in space at any instant of time.A rigid body free to move within a reference frame will ,in the general case, ha