1、X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计说明书湖 南 工 学 院毕业设计（论文）计算说明书机械 系 机械制造与设计 专业 机制0303 班设计（论文）题目 X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计学 生 姓 名： 姜 彪 起 讫 日 期：2006年5月6月 指 导 教 师：邓兴桂 职称 教授 2006年5月22日毕业设计（论文）评语：毕业设计（论文）答辩负责人签字 年 月 日 序 言 毕业设计是每个毕业生在搞完毕业生产实习以及完成全部基础课、专业课后进行的，是我们对所学全部课程的一次综合性的检测和复习，也是在走上工作岗位之前的一次理论联系实际的训练，它将为我们今后工作的一次较为全面
2、的准备。 我希望通过本次设计，能够培训自己分析问题的能力，锻炼自己独立处理各方面的问题的能力，为今后走上社会新岗位打下较为结实的基础。 由于能力、水平有限；由于时间的仓促，我的设计中难免存在许多问题和错误，恳请各位老师批评指正。 编者：姜 彪2006年5月 目 录一、 设计任务书（一） 零件的作用（二） 零件的工艺分析二、 零件的分析三、 工艺规程设计（一） 确定毛坯的制造形式（二） 基面的选择（三） 制定工艺路线（四） 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五） 确定切削用量及基本工时四、 夹具五、 总结六、 参考文献资料一 设计任务书【题目】 X 62 W铣床主轴的机械加工工艺规程及某一
3、工序的夹具设计【内容】1、 零件图 1张2、 毛坯图 1张3、 机械加工工艺规程卡 1套4、 专用夹具装配图 1张5、 夹具体图（或定位夹紧元件图） 1张6、 设计计算说明书 1份【原始资料】生产纲领： 400件/年相关的产品装配图、零件图单班制工作二 零件的分析（一） 零件的作用课程设计题目所给的零件是X62w铣床主轴。它夹紧刀具直接参加表面成形运动。因此，它的工作性能对加工质量和机床的生生率有着重要的影响。由于主轴在一定的转速下，传递一定的扭矩，保证轴上的传动件和轴承的工作条件，况且主轴直接带动刀具进行切削。因袭，对旋转精度、静刚度、抗震性、热变性、耐磨性都有较高的要求。由于主轴前端的锥孔
4、或面加工的刀具或接杆零件上65k5和40分别装上轴承起支撑作用，所以为了提高耐磨性在前端的锥孔上及88.882h5和65k5的外圆进行热处理淬硬及HRC48-53，况且主轴组件要做轴向移动，传动齿轮安装在套筒上，套筒与主轴考双键传动扭矩。（二） 零件的工艺分析从零件图上可以看出共有6组加工面。1 轴所以的外圆表面包括车88.882,65K6,55,42,40和切槽倒角。2 轴上两对称键槽。3 内锥孔保证锥度 7：244 钻中心孔17，225 钻孔、攻丝M12，M66 铣槽15.9由于零件的几个加工表面都有位置度要求，精度要求，因此，需使用转应夹具。钻端面螺纹孔M12，M6采用的钻模，加工两对称
5、键槽所需的铣床夹具。况且为了提高生产率保证加工质量，降低劳动强度也需采用专用夹具。三 工艺规程设计确定毛坯的制造方法 零件材料为40CR，且是一根中空的阶梯轴，生产批量为中批，同时，由于该零件机械性能要求较高。锻件和型材的组织结构致密。机械性能好，但型材的纤维组织方向明显。况且，该轴工作时所受循环载荷和冲击较大，不宜采用型材，但锻件可获得符合零件受力要求的纤维组织，同时，锻件比型材节约材料。故采用锻件。为进一步保证该轴精度要求采用模段。 基面的选择 位基面的选择是工艺规程设计中最重要的环节。基面选择正确合理，可以保证加工质量，提高生产效率。 粗基准的选择，对轴类零件来说一般以外圆定为粗基准。因
6、此，选该轴外圆作为粗基准。 精基准的选择，应考虑到基准重合问题。若设计基准与工序基准不重合时必须进行尺寸计算。工艺路线的制定 制定工艺路线的出发点是应使用零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用外能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还必须考虑经济效果，以便使生产尽量下阼。3. 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是车后磨且螺纹安排在精车后，便于保证精度要求，况且以加工好的表面为定位基准，这种方案符合典型轴类零件的机械加工工艺过程，能较好地保证各种技术要求，保证另工质量；方案二是先加工轴表
7、面然后发中心线为定位基准加工轴端面螺纹孔M6，M12，这样难以保证加工质量，易产生形位误差。况且使加工复杂，生产效率低。工艺路线方案一（工序1）工艺路线方案二（工序2）1）正火1）预先热处理（正火）2）划线2）划线、车端面打中孔3）钻中心孔3）粗车各外圆4）粗车4）热处理（调质）5）钻17孔5）半精车6）热处理（调质）6）钻中心孔7）半精车7）车M45X1.5螺纹8）铣凹槽8）钻17孔9）钻螺纹孔9）钻螺纹孔M12，M610）钳工10）热处理（淬火）11）热处理（淬火）11）钳工（去毛刺）12）精车12）铣凹槽13）钳（去毛刺）13）精车14）粗磨14）立铣对称键槽15）立铣（对称键）15）热
8、处理16）热处理（油煮定性）16）粗磨17）钳工17）半精磨18）研磨中心孔18）研磨中心孔19）半精磨19）精磨20）车M451.520）钳工（去毛刺）21）精磨21）检验入库22）钳工（去毛刺）故采用方案一 。 其具体工艺过程如下：1 热处理（正火）2 划线3 钻中心孔，车端面4 粗车各外圆留余量2mm,车大外圆102，车小端面5 钻17孔，车大端面，倒角6006 热处理（调质）7 半精车，退刀槽倒角2 X 45车锥度7：24内锥孔 25孔8 铣凹槽9 钻螺丝纹孔M6、M12攻丝5，1110 钳工11 热处理（淬头）12 精车名外圆车25.30+0.31孔13 钳（去毛刺）14 粗磨各外圆
9、15 立铣对称键16 热处理（油煮定性）17 钳18 研磨中心孔1719 半精磨各处圆，磨内锥孔44.4520 车螺纹孔M45 X 1.521 精磨各外圆22 钳（去毛刺）23 检验入库四 定机械加工余量，工序尺寸，毛胚尺寸该轴材料为40G硬度为HB200250，生产类型为中批量生产，采用模锻毛胚由上述原始资料及加工工艺过程，分别对各加工表面的机械加工余量，工序尺寸，毛胚尺寸确定如下：1 毛胚尺寸的确定采用查表法（查机械制造工艺设计手册） 名义直径 表面加工方法 加工余量（mm） 说明 粗车 4.3 半精车 0.4精车 0.2388.882 粗磨 0.10 半精磨 0.18精磨 0.06粗车
10、3.4半粗车 0.35粗车 0.2065 粗磨 0.10半精磨 0.08精磨 0.06粗车 3.4半精车 0.35 精车 0.2粗磨 0.1 2 毛胚直径的确定工件直径 公差 加工余量 毛胚公差 毛胚尺寸88.882 0.15 25.14 1 10065 0.015 24.2 2 7555 0.019 23.95 2 653 毛胚长度的确定由表机械制造工艺手册子50知L1=（102/2）tg20=20.38 取L1=20mmL2= 35+4+4=43 取L2=43mmL3= 64+2-3=63 取L3=63mmL4= 337-2+3=335 取L4=335mmL5=（68/2）tg20=12.
11、3 取L5=12mm故毛胚长度L=L2+L3+L4=443mm4.毛胚过度圆角的确定1 L2毛胚的最小余量 Z1min=2(4.3+6.4+0.23+0.76+0.06)=12.96mm故其名义余量Z1名= Z1min+1=11.96mm2 L3段毛胚的最小余量 Z2min=24.11=8.22mm故其名义余量Z2名= Z2min+2=10.22mm L4段毛胚的最小余量 Z1min=24.11=8.22mm故其名义余量Z3名= Z3min+2=10.22mm4 锻件毛胚圆角的确定由r=r2+z名r毛111.2mm r毛210.2mm r毛310.2mm5. 加工余量的确定加工余量可以根据加工
12、条件采用查表法确定，查机械制造工艺手册表127得如下：计算项目 计算内容及过程 计算结果工序3 毛胚102 88.882 粗车90.62 11.38外圆 半精车89.82 0.8 精车89.38 0.46外圆 粗磨89.18 0.2半精磨89.02 0.16精磨 0.136 毛胚76 粗车66.58 9.42外圆 半精车65.86 0.74 精车65.46 0.4 粗磨65.26 0.2 半精磨65.10 0.16 精磨 0.142 已粗车至46.36外圆 粗车42.98 0.7 半精车42.38 0.6 精车42 0.38 已粗车至425.98外圆 粗车41.28 0.7 半精车40.78
13、0.5 精车40.48 0.3 粗磨40.28 0.16 粗磨40 0.12 40h11 已粗车至41.28外圆 半精车40.4 0.88 精车40h11 0.4 钻孔17内锥孔 粗车42.65 25.6544.45 半精车43.25 0.6锥度7：24 粗磨43.85 0.6 半精磨44.65 0.2 精磨 0.2内孔 钻孔17 25.3 粗车24.8 7.8 精车25.3 0.5 五 确定切削用量及基本工时一 计算工序3（车两端面，钻17孔，车外圆表面）切削用及 工时1 加工条件工件材料：40Cr b=0.735Gpa 锻件加工要求： 车两端面，钻17孔，车外圆表面，车102端面，66端面
14、，车88.882。要求精度为粗糙度为此6.3；65K5要求Ra=6.3mm；55 0.095mm Ra=1.6mm; 45的Ra=6.3；42和40的粗糙度为Ra=1.6；扩孔22F920要求Ra=32 设备条件： CA6140普通车床 刀具 ： 外圆车刀YT15 1625MM 0=15 Kr=75 s=0端面车刀 YT15 1625MM =90Kr=150=0.5mm f0=120钻头 由表343查得 f=0.010.18mm/r根据加工要求取f=0.01mm/r v=0.331mm/sa=17mm采用内排屑深孔钻 切槽刀选 W18Cr4V 2.计算切削用量 （采用计算法）计算项目 计算内容
15、及过程 计算结果 工序3车端面 a.确定加工余量切削用量的 加工总余量X=15mm.留余量2mm确定 单边余量等于7.5mm 二次走刀ap1=5mm ap2=2.5mm b.确定走刀量： 由查机械制造工艺设计手册表313知 f=0.7mm/r 由表318查知耐用度t=45minV1=Cv/(tapf)kv =292/(450.1850.150.70.3)0.810.81.54 =128mm V1=128m/minV2=292/(450.182.500.150.70.3) 0.810.81.54 =142m/min V2 =142m/min d.确定机床主轴转速：ns1=1000v1/dw=10
16、00128/(3.14100)=364r/minns1=364r/minns2=1000v/dw=1000128/(3.14100)=443r/minns2=443r/min由表4-3-1查知选取机床主轴转速nw=450r/minnw=450r/min机床实际切削速度 由v= nwdw/100v=4501003.14/(1000128)=144r/min v=144r/mine.切削工时的确定大端面tm=l1 +l2+l3+l(nwf)其中l=102/2=51mm l1=2mm(切入长度) l2=0(切入长度) l3=5mmtm大=51+2+0+5）/（4500.7）2=0.37min tm大
17、=0.37min1） 小端面tm小= l1 +l2+l3+l(nwf)其中l=66/2=33tm小=（33+2+0+5）/（4500.7）2=0.25min tm小=0.25min故所以总的切削工时：T总= tm小+ tm大=0.37+0.25=0.62minT总=0.62min f机床转速的校核：不计算由机床CA6140说明书中可知其纵向进给机构所能受的最大满足要求，因此，机床能进行正常工作。计算项目 计算过程及内容 计算结果车88.882 a 确定切削深度a外圆 单边余量z=5.3mm 一次走刀ap=5.3mmb 进给量f由表3-1-3知 取f=1.0mm/r由表3-1-3知 取f=1.0
18、2mm/rc 计算切削速度由表3-18查知v=w/(tmapxyfw)kv =292/(450.185.300.151.020.3) 0.810.80.54=114m/min v=114m/min d 确定机床主轴转速由ns=103v/dw=1000114/88.882=408r/minns=408r/min由表4-3-1按机床选取nw=450y/min实际切削速度： V=nwdw/1000=45088.8823.14/1000 =125.6r/mine 切削工时的确定：由于L=53mm L1=2mm(切入长度) L2=0mmL3=10mm （试切长度）Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf
19、=(53+2+0+10)/(4501.02)=0.14min由于考虑到该轴台阶面较多，如果各台阶面都被采用。不同的转速和不同的进给量都将导致生产效率不高的现象，所以在不影响加工质量的情况下，粗车该轴时都采用机床主轴转速nw= 450r/min,粗车进给量：f=0.3mm/r(由表4-3-2查知)钻中心孔 a.确定进给量： 由查表知f=0.08mm/r b.切削速度的确定： 由v= nwdw/1000=7.58/1000=0.29m/s f=0.08mm/r钻中心孔 c.确定切削工时：17 因为L=15mm L1=4mm(切入长度) L2=0 Tm=(L1+L2+L3)/mwf =0.59min
20、 1车88.882 a. 确定切削深度；ap=0.4mm（由表查）由于单 外圆与65外 边余量Z=0.4 mm一次走刀圆间的台阶面 b. 确定切削速度：由v=nwdw/103f2半精度 a.确定切削速度88.882 由查表知ap=0.4mmf=0.3mm/r（查表3-14）外圆 由v=C/(tmapxyfw)kv（其中T=45mm）b.确定机床主轴转速 由ns=1000v/dw=1000241/(90.62) =847r/min 查表4-3-1按机床选取nw=900r/minc.确定实际切削速度 由V实=nwdw/1000=90090.62/1000 =256.1m/mind. 确定切削工时：
21、Tm 已知L=35mm L3=10mm （切入长度） L1=2mmL2=0（切入长度）由Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf) =0.17min由于考虑到该零件台肩面较多，故采用相同的切削速度和进给量以提高生产效率。在保证加工质量的前提下选取精 车和半精车加工时V=900r/min f=0.3r/min 3精车 a. 确定切削速度：88.882 由于单边余量Z=0.23mm一次走刀 ap=0.23mm外圆 b. 切削速度的确定： 由V=nwdw/1000=90089.38/1000=252.6m/min V=4.21m/s c.确定切削加工时 由于已知L=35mm L1=2mm(切入长度)
22、 L2=0（切出长度） L3=5（试切长度） 由Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf=0.16min车65外圆 a.确定切削深度： 1 粗车 单边余量Z=4.71mm一次走刀。则 ap=4.71mm b.确定切削速度： 由V=nwdw/1000=7.5763.14/1000=1.8m/s V=1.8m/s计算项目 计算内容及说明 计算结果 c.确定切削工时 已知L=64mm L1=2mm L2=0 L3=5mm 由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.26min工序4 a.确定切削深度车45外圆 由于单边余量Z=4.95mm一次走ap=4.95mm1粗车 b.确定切削速度55外圆
23、 V=( nwdw)/1000=1.55m/s c. 确定切削工时 已知L=335mm L1=2mm L2=0 L3=5mm 由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.75min2半精车 a.确定切削深度55外圆 由于单边余量Z=0.35mm一次走刀则ap=0.35mm b.确定切削速度 V=( nwdw)/1000=2.6m/s c.确定切削工时 已知L=86mm L1=2mm L2=0 L3=5mm 由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.34min 3精车 a.确定切削深度55外圆 由于单边余量Z=0.2mm一次走刀则ap=0.2mm b.确定切削速度 V=( nw
24、dw)/1000=2.59m/s c.确定切削工时 已知L=86mm L1=2mm L2=0 L3=5mm 由tm= (nwdw)/1000=0.34min4切槽 a.确定切削速度31.5 V=( nwdw)/1000=1.97m/s工序5 a.确定切削速度车42外圆 由于单边余量Z=1.68mm一次走刀则ap =1.68mm1粗车 b.确定切削速度42外圆 V=( nwdw)/1000=1.01m/s c.确定切削工时 已知L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.23min 2半精车 a.确定切削深度42外圆 由于单边余量Z=0.
25、3mm一次走刀则ap=0.3mm b. 确定切削速度 V=( nwdw)/1000=2.02m/s c. 确定切削工时 已知L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm 由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.4min3精车 a. 确定切削深度42外圆 由于单边余量Z=0.19mm一次走刀则ap=0.19mm b. 确定切削速度 V=( nwdw)/1000=1.97m/s c. 确定切削工时 已知L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm 由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.4min 工序7 a.确定切削深度40外圆 由于单边余量Z=0.85mm
26、一次走刀则ap=0.85mm1粗车 b.确定切削速度40外圆 V=( nwdw)/1000=1.02m/s c.确定切削工时 已知L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.26min2半精车 a.确定切削深度40外圆 由于单边余量Z=0.25mm一次走刀则ap=0.0.25mm b. 确定切削速度 V=( nwdw)/1000=1.88m/s c. 确定切削工时 已知L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mm 由Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.45min 3M45螺纹 a.确定切削速度孔的倒角 V=( nwd
27、w)/1000=2.21m/s车螺纹 查机械制造工艺学设计手册表3-55知M45331.5 刀具耐用度t=60min 螺距p=1.5选取ap=0.15min b. 确定切削速度 V=(Cvkv)/(tmapxvfyv)=0.53m/s车螺纹 a.确定机床主轴转速 ns=1000v/dw=10000.53/3.14 45=225r/min ns=225r/min b. 确定实际切削速度 V=( nwdw)/1000= (4.16453.14)/1000=0.59m/s c. 确定切削工时 已知选取行程次数4次，精行程2次 L=33mm L1=3mm Tm=(L+L1)n/(nwf)=0.48mi
28、n 工序8 a.确定切削深度车内孔 由于单边余量Z=3.9mm一次走刀25.3 ap=3.9mm1 粗车孔 25.3 b.确定切削速度V=( nwdw)/1000=0.6m/s c. 确定切削工时 已知L=40mm L1=2mm L2=0 L3=5mm Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.1min Tm=0.1min2精车 a.确定切削深度车内孔 由于单边余量Z=0.25mm一次走刀25.3 ap=0.25mm b.确定切削速度V=( nwdw)/1000=1.19m/s c. 确定切削工时 已知L=40mm L1=2mm L2=0 L3=5mm（试切长度） 由Tm=(L+L1+L2+L3)/(nwf)=0.17min Tm=0.17min工序9 a.确定切削深度车内孔 由于单边余量Z=2.5mm一次走刀22F9 ap=2.5mm1粗车 b.确定切削速度内孔22 V=( nwd
