蜗轮壳体说明书

西安航空职业技术学院

毕 业 设 计（论 文）

论文题目： 蜗轮壳体工艺及加工110-55阶梯孔夹具设计 所属系部：

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蜗轮壳体工艺及加工110-55阶梯孔夹具设计

【摘要】

蜗轮壳体零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差 Abstract

The worm shell parts machining and drilling fixture design is the design of process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.

Keywords: process, process, cutting dosage, clamping, positioning

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目 录

1 序 言 .............................................................................. 4 2 零件的分析 ........................................................................... 5

2.1零件的形状 ..................................................................... 5 2.2零件的工艺分析.................................................................. 5 3 工艺规程设计 ......................................................................... 6

3.1 确定毛坯的制造形式 ............................................................. 6 3.2 基面的选择 ..................................................................... 6 3.3 制定工艺路线 ................................................................... 7

3.3.1 工艺路线方案一 .......................................................... 7 3.3.2 工艺路线方案二 .......................................................... 8 3.3.3 工艺方案的比较与分析 .................................................... 8 3.4 选择加工设备和工艺装备 ......................................................... 9

3.4.1 机床选用 ................................................................ 9 3.4.2 选择刀具 ................................................................ 9 3.4.3 选择量具 ................................................................ 9 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ......................................... 9 3.6确定切削用量及基本工时 ......................................................... 11 4 加工110-55阶梯孔夹具设计 ........................................................... 20

4.1 车床夹具设计要求说明 .......................................................... 20 4.2车床夹具的设计要点 ............................................................. 20 4.3 定位机构 ...................................................................... 22 4.4夹紧机构 ...................................................................... 22 4.5零件的车床夹具的加工误差分析 ................................................... 23 4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 .................................................. 24 4.7 零件的车床专用夹具简单使用说明 ................................................ 24 结 束 语 ............................................................................... 26 致 谢 ................................................................................ 27 文 献 .................................................................................. 28

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1 序 言

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

蜗轮壳体零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养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。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

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2 零件的分析

2.1零件的形状

题目给的零件是蜗轮壳体零件，主要作用是起连接作用。

零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。

2.2零件的工艺分析

由零件图可知，其材料为QT500-7，该材料为球墨铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。

蜗轮壳体零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度Ra值为3.2?m。2.车外圆及端面，表面粗糙度Ra值3.2?m。3.车装配孔，表面粗糙度Ra值3.2?m。4.半精车侧面，及表面粗糙度Ra值3.2?m。5.两侧面粗糙度Ra值6.3?m、12.5?m，法兰面粗糙度Ra值6.3?m。

蜗轮壳体共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：

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(1)．左端的加工表面：

这一组加工表面包括：，Φ82外圆端面，Φ52内圆，倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2). Φ82端面的加工表面：

这一组加工表面包括：Φ82端面，粗糙度为3.2；Φ70的端面，并带有倒角；中心孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，Φ55的孔或内圆直接在上做镗工就行了。

3 工艺规程设计

本蜗轮壳体假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。

该零件材料为QT500-7，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和 废品率β分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领

N=2XQn(1+α)（1+β)=238595件/年

3.1 确定毛坯的制造形式

零件材料为QT500-7，铸件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。

3.2 基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

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粗基准的选择，对像蜗轮壳体这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。

对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。

3.3 制定工艺路线

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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万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，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

3.3.1 工艺路线方案一

10 铸造

铸造出毛坯

20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车

粗车左侧Φ82端面，粗车Φ52内孔，粗车各外圆台阶及圆弧圆角， 注意各留1mm的精车余量

40 精车 50粗车

精车左端面，车Φ52内孔，车各台阶及倒角

粗车Φ130端面，粗车Φ70端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意 各留1mm的半精车余量

60 精车 70粗车

精车Φ130端面，粗车Φ70端面，，车各台阶及倒角

粗车下端Φ82端面，粗车Φ52内孔，粗车各外圆台阶及圆弧圆角， 注意各留1mm的半精车余量

80 精车

精车端Φ82端面，Φ52内孔，车各台阶及倒角，达到图纸尺寸公差

钻圆周钻孔攻丝

90 钻孔攻丝

100 钳 去毛刺，清洗 110 终检

终检入库

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3.3.2 工艺路线方案二

10 铸造

铸造出毛坯

20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车

粗车左侧Φ82端面，粗车Φ52内孔，粗车各外圆台阶及圆弧圆角， 注意各留1mm的精车余量

40 精车 50粗车

精车左端面，车Φ52内孔，车各台阶及倒角

粗车Φ130端面，粗车Φ70端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意 各留1mm的半精车余量

60 精车 70粗车

精车Φ130端面，粗车Φ70端面，，车各台阶及倒角

粗车下端Φ82端面，粗车Φ52内孔，粗车各外圆台阶及圆弧圆角， 注意各留1mm的半精车余量

80 精车

精车端Φ82端面，Φ52内孔，车各台阶及倒角，达到图纸尺寸公差

钻圆周钻孔攻丝

90 钻孔攻丝

100 钳 去毛刺，清洗 110 终检

终检入库

3.3.3 工艺方案的比较与分析

上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 10 铸造

铸造出毛坯

20 热处理 毛坯热处理，时效处理 30 粗车

粗车左侧Φ82端面，粗车Φ52内孔，粗车各外圆台阶及圆弧圆角， 注意各留1mm的精车余量

40 精车 50粗车

精车左端面，车Φ52内孔，车各台阶及倒角

粗车Φ130端面，粗车Φ70端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意 各留1mm的半精车余量

60 精车

精车Φ130端面，粗车Φ70端面，，车各台阶及倒角

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70粗车 粗车下端Φ82端面，粗车Φ52内孔，粗车各外圆台阶及圆弧圆角， 注意各留1mm的半精车余量

80 精车 精车端Φ82端面，Φ52内孔，车各台阶及倒角，达到图纸尺寸公差

钻圆周钻孔攻丝

90 钻孔攻丝

100 钳 去毛刺，清洗 110 终检

终检入库

3.4 选择加工设备和工艺装备

3.4.1 机床选用

①.工序是粗车、和精车。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140１型卧式车床。参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。

②.工序是钻孔，选用Z525摇臂钻床。

3.4.2 选择刀具

①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。

②.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考《机械加工工艺手册》（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。

③.磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考《简明机械加工工艺手册》（主编 徐圣群） 表12-47，选择双斜边二号砂轮。

3.4.3 选择量具

本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。

3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“蜗轮壳体” 零件材料为QT500-7，查《机械加工工艺手册》（以后简称《工艺手册》），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，球墨铸铁的硬度HB为143～269，表2.2-23 球

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墨铸铁的物理性能，QT500-7密度ρ=7.2～7.3（gcm3），计算零件毛坯的重量约为2kg。

表3-1 机械加工车间的生产性质

同类零件的年产量[件] 生产类别 重型 （零件重>2000kg） 单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产 5以下 5~100 100~300 300~1000 1000以上 中型 （零件重100~2000kg） 10以下 10~200 200~500 500~5000 5000以上 轻型 （零件重<100kg） 100以下 100~500 500~5000 5000~50000 50000以上 根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于30～50，毛坯重量2kg<100kg为轻型，确定为大批生产。

根据生产纲领，选择铸造类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查《工艺手册》表3.1-19 特种铸造的类别、特点和应用范围，再根据表3.1-20 各种铸造方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件。

表3-2 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级

公差等级CT 铸造方法 球墨铸铁 砂型手工造型 砂型机器造型及壳型 金属型 低压铸造 熔模铸造 根据上表选择金属型公差等级为7级。

铸件基本尺寸 大于 63 100 至 100 160 3-3 铸件尺寸公差数值

公差等级CT 8 1.6 1.8 11~13 8~10 7~9 7~9 5~7

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160 250 2.0 根据上表查得铸件基本尺寸大于100mm至160mm，公差等级为8级的公差数值为1.8mm。 铸件基本尺寸 >120~250 表3-4 铸铁件机械加工余量（JB2854-80）如下 加工余量等级 6 浇注时位置 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。

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、工序尺寸及毛坯尺寸。

3.6确定切削用量及基本工时

切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据《切削用量简明手册》（第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与《机械制造设计工工艺简明手册》的表区别。

3.6.1 工序Ⅳ

粗车左侧Φ82端面，粗车Φ52内孔，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各留1mm的精车余量

3.6.1.1确定粗车右端面的切削用量

所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B?H=16mm?25mm，刀片厚度为

4.5mm。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角V0=120，后角?0=60，主偏

角Kv=900，副偏角Kv'=100，刃倾角?s=00，刀尖圆弧半径rs=0.8mm。

①.确定切削深度ap

由于单边余量为5mm，可在一次走刀内完成，故 ap=②.确定进给量f

根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4

刀杆尺寸为16mm?25mm，ap?4mm，工件直径100～400之间时， 进给量f=0.5～1.0mmr

76.5?69=3.75mm （3-1） 2西安航空职业技术学院 毕业设计论文

按CA6140机床进给量（表4.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知： f=0.7mmr

确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力Fmax=3530N。

根据表1.21，当强度在174～207HBS时，ap?4mm，f?0.75mmr，Kr=450时，径向进给力：FR=950N。

切削时Ff的修正系数为KroFf=1.0，K?sFf=1.0，KkrFf=1.17（表1.29—2），故实际进给力为：

Ff=950?1.17=1111.5N （3-2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选f=0.7mmr可用。 ③.选择刀具磨钝标准及耐用度

根据《切削用量简明使用手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.5mm，车刀寿命T=60min。

④.确定切削速度V0

切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。

根据《切削用量简明使用手册》表1.11，当YG6硬质合金刀加工硬度200～219HBS的铸件，ap?4mm，f?0.75mmr，切削速度V=63mmin。

切削速度的修正系数为Ktv=1.0，Kmv=0.92，Ksv0.8，KTv=1.0，KKv=1.0（见表1.28），故：

V0'=VtKv=63?1.0?1.0?0.92?0.84?1.0?1.0 （3-3） ?48mmin

1000Vc'1000?48 n===120rmin （3-4）

??127?D根据CA6140车床说明书选择 n0=125rmin

这时实际切削速度Vc为：

?Dnc??127?125?50mmin Vc==（3-5）

10001000⑤.校验机床功率

切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。

由《切削用量简明使用手册》表1.25，HBS=160～245，ap?3mm，f?0.75mmr，切削速度V?50mmin时，

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PC=1.7KW

切削功率的修正系数kkrPc=0.73，Kr0Pc=0.9，故实际切削时间的功率为：

PC=1.7?0.73=1.2KW （3-6） 根据表1.30，当n=125rmin时，机床主轴允许功率为PE=5.9KW，PC?PE，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：

ap=3.75mm，f=0.7mmr，n=125rmin=2.08rs，V=50mmin ⑥.倒角

为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 n?3.28rs 换车刀手动进给。 ⑦. 计算基本工时 t?l （3-7） nf式中L=l+y+?，l=127mm

由《切削用量简明使用手册》表1.26，车削时的入切量及超切量y+?=1mm，则

L=127+1=128mm

tm=

128=1.46min （3-8）

125?0.73.6.1.3 确定粗镗的切削用量及基本工时

a①.确定切削深度p

5 ap==2.5mm

2②.确定进给量f

根据《切削用量简明使用手册》表1.5可知，当粗镗铸件时，镗刀直径20mm，

ap?3mm，镗刀伸出长度为125mm时：

f=0.15～0.40mmr 按CA6140机床的进给量（表4.2—9），选择， f=0.25mmr ③.确定切削速度V V=

CvxTmapfyv KV （3-9）

式中Cv=189.8，m=0.2，yv=0.20，T=60min，x=0.15

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V?189.8?0.9?0.8?0.65 （3-10）

600.2?2.50.15?0.250.20 =37mmin n?1000V1000?37==121rmin （3-11） ?D3.14?97按CA6140机床的转速，选择

n=160rmin=2.6rs ④.计算基本工时

选镗刀的主偏角Kr=450，则L1=3.5mm，L?69mm，L2?4mm，L3?0，

f?0.25mmr，n?0.26rs，i?1，则：

69?3.5?4 TiL=0.25?2.6=117s 3.6.2 工序Ⅴ

粗车Φ130端面，粗车Φ70端面，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各留1mm的半精车余量

本工序仍为粗车。已知条件与工序相同，车端面及倒角，可采用工序Ⅳ相同的可转位车刀。

采用工序Ⅰ确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下： ap=2.5mm f=0.65mmr n=3.8rs v=50.4mmin Ti=56s 3.6.3 工序Ⅵ

精车左端面，车Φ52内孔，车各台阶及倒角 3.6.3.1确定半精车左端面的切削用量

所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于C602—1机床的中心高为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B?H=16mm?25mm，刀片厚度为4.5mm。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角V0=120，后角?0=60，主偏角Kv=900，副偏角Kv'=100，刃倾角?s=00，刀尖圆弧半径rs=0.8mm。

①.确定切削深度ap

由于单边余量为2.5mm，可在一次走刀内完成，故 ap=②.确定进给量f

根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4

刀杆尺寸为16mm?25mm，ap?4mm，工件直径100～400之间时，

2.5=1.25mm 2

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进给量f=0.5～1.0mmr

按CA6140机床进给量（表4.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知： f=0.7mmr

确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力Fmax=3530N。

根据表1.21，当强度在174～207HBS时，ap?4mm，f?0.75mmr，Kr=450时，径向进给力：FR=950N。

切削时Ff的修正系数为KroFf=1.0，K?sFf=1.0，KkrFf=1.17（表1.29—2），故实际进给力为：

Ff=950?1.17=1111.5N 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选f=0.7mmr可用。

③.选择刀具磨钝标准及耐用度

根据《切削用量简明使用手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.5mm，车刀寿命T=60min。

④.确定切削速度V0

切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。

根据《切削用量简明使用手册》表1.11，当YT15硬质合金刀加工硬度200～219HBS的铸件，ap?4mm，f?0.75mmr，切削速度V=63mmin。

切削速度的修正系数为Ktv=1.0，Kmv=0.92，Ksv0.8，KTv=1.0，KKv=1.0（见表1.28），故：

V0'=VtKv=63?1.0?1.0?0.92?0.84?1.0?1.0 （3-12） ?48mmin

1000Vc'100048 n===120rmin （3-13）

??127?D根据CA6140车床说明书选择 n0=125rmin

这时实际切削速度Vc为：

?Dnc??127?125?50mmin （3-14） Vc==

10001000⑤.校验机床功率

切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。

由《切削用量简明使用手册》表1.25，HBS=160～245，ap?3mm，f?0.75mmr，

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切削速度V?50mmin时，

PC=1.7kw

切削功率的修正系数kkrPc=0.73，Kr0Pc=0.9，故实际切削时间的功率为： PC=1.7?0.73=1.2kw 根据表1.30，当n=125rmin时，机床主轴允许功率为PE=5.9kw，PC?PE，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：

ap=1.25mm，f=0.7mmr，n=125rmin=2.08rs，V=50mmin ⑥.计算基本工时 t?l （3-15） nf式中L=l+y+?，l=127mm

由《切削用量简明使用手册》表1.26，车削时的入切量及超切量y+?=1mm，则

L=126+1=128mm

127 tm=125?0.7=1.4min

3.6.3.2确定半精车内孔的切削用量

所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀，主偏角为KV=45，直径为16mm的圆形镗刀，其耐用度为T?60min。

①.确定切削深度 a

p0?0.25mm

p②.根据表1.5*，当半精镗铸料，镗刀直径为16mm，a时，进给量为：f?0.1mmr。

≤2mm，镗刀伸出长度80mm③ .确定切削速度 按表1.27*的计算公式确定

Cv V = （3-16） KvxyvTMapvf式中 Cv=189.8 m = 0.2 Xv=0.15 Yv=0.20 T?60min V=124.6 mmin

1000?124.6选择C620-1机床转速：n= ??30.5?1304rmin

n =1200rmin=20r

实际切削速度为： v = 2.08 ms ④.确定基本时间

s

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确定半精镗孔的基本时间50s 3.6.4 工序Ⅶ

精车Φ130端面，粗车Φ70端面，，车各台阶及倒角

本工序仍半精车。已知条件与工序相同，车端面，可采用工序Ⅳ相同的可转位车刀。 3.6.5 工序Ⅸ 钻圆周钻孔攻丝

3.6.5.1 确定钻孔的切削用量 本工序采用计算法。

表3-5高速钢麻花钻的类型和用途

类型 直径范围（mm） 直柄麻花钻 2.0～20.0 标准号 GB1436-85 用途 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1437-85 直柄长麻花钻 1.0～31.5 GB1438-85 锥柄麻花钻 3.0～100.0 GB1439-85 锥柄长麻花钻 5.0～50.0 选用X3080?25摇臂钻床，查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，查《机》表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为4500，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻?25，则螺旋角?=300，锋交2?=1180，后角af=100,横刃斜角?=500，L=197mm,l1=116mm。

表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6137-85） mm

直柄麻花钻 直径范围 l l1 >11.80～13.20 151 101 表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （o） d (mm) 8.6～18.00 β 30 2ф 118 αf 12 ψ 40～60 表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度

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（1）后刀面最大磨损限度mm 钻头 刀具材料 加工材料 直径d0（mm） ≤20 高速钢 铸铁 0.5～0.8 （2）单刃加工刀具耐用度T min 刀具类型 钻头（钻孔及扩孔） 加工材料 铸铁、铜合金及合金 刀具材料 刀具直径d0（mm） 11～20 高速钢 60 钻头后刀面最大磨损限度为0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min ①.确定进给量

查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.25～0.65mmz,根据表4.13*中可知，进给量取f=0.60mmr。

②.确定切削速度

查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12mmin，参考《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数Kmv=1.0，Rtv=0.85。 V=12?0.85=10.32mmin （3-17）

1000?10.32则 n= =131（3-18） rmin

??25 查表4.2-12*可知， 取 n = 150rmin

n??d150?3.14?25则实际切削速度 v实= = =11.8mmin 10001000③.确定切削时间

lw?l ?l1查《机械加工工艺手册》 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公f孟少农

fn式： Ti= （3-19）

其中 lf=dm2?cotKR lw=5mm l1=2～3mm 5?3?5.7s 则： t= =9.132.5?0.63.6.5.2 确定钻孔的切削用量

钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，《机械加工工艺手册》第2卷。

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根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10mm的钻孔进给量为0.20～0.35mmr。

则取f?0.30mmr

cvd0zv确定切削速度，根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-9 v?mxvyvkvmminTapf切削速度计算公式为 （3-20） 查得参数为cv?8.1,zv?0.25,xv?0,yv?0.55,m?0.125，刀具耐用度T=35min

8.1?70.25则 v=0.125=1.6mmin 00.5535?5?0.3所以 n=

1000?1.6=72rmin

3.14?7选取 n?120rmin

v?120?3.14?71000=2.64mmin

所以实际切削速度为

8?2?2?20s2?0.3t确定切削时间（一个孔） =

3.6.5.3 钻螺纹底孔及攻螺纹 钻螺纹底孔

f?0.2mmr?0.50?0.1mmr

取 f?0.1mmr

v?0.25ms （15mmin） 所以 n?11.18rs （713rmin） 按机床选取nw=800rmin （13.3rs） 所以实际切削速度v?0.28ms （15.3mmin） 切削工时（一个孔）： t?攻螺纹4?M5

根据表4-32选取v?0.123ms

所以 n?4.89rs（293rmin） 按机床选取nw?272rmin(4.53rs) 所以实际切削速度v?0.113ms 所以切削时间（一个孔）：

12?2?1?11.3s

13.3?0.1

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t?

12?2?15s

4.53?0.24 加工110-55阶梯孔夹具设计

4.1 车床夹具设计要求说明

车床夹具主要用于加工中心孔夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。

（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动

定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。

角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。

花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。

（2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。

由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具。

4.2车床夹具的设计要点

（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求

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当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。

当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。

工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。

（2）夹具与机床主轴的连接

车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。

心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。

根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式： 1)对于径向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。

2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。

图1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。

对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。

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图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.05～0.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。

图1 车床夹具与机床主轴的连接

过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册

4.3 定位机构

由零件图分析孔F的加工要求，必须保证孔轴向和径向的加工尺寸，得出，夹具必须限制工件的六个自由度，才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下：

选择定位元件为：支承板，支撑钉，定位销，上下盖板。支撑板限制了X,Y,Z方向的移动自由度，X,Y方向的转动自由度，支撑钉限制了Z方向的转动自由度。可见，定位方案选择合理。

4.4夹紧机构

选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下： 1. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；

2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。

3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。 4. 机构应尽量简单，制造、维修要方便。

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分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。

4.5零件的车床夹具的加工误差分析

工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差?D、夹具误差?J、夹具在主轴上的安装误差?A和加工方法误差?G的影响。

如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述： （1）定位误差?D

由于C面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差?B为零。工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差?Y为零。因此，尺寸的定位误差?D等于零。

（2）夹具误差?J

夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.

（3）安装误差?A

因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计。 （4）加工方法误差?G

如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取

?G=?K/3=0.05/3=0.017mm 零件的车床夹具总加工误差是：

????2D??2J??2A??2G

?0?0.02?0?0.017?0.0262 精度储备：

22JC?0.05?0.0262?0.0238 故此方案可行。

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4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构

夹具体设计的基本要求

（1）应有适当的精度和尺寸稳定性

夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。

为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。

（2）应有足够的强度和刚度

为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。

（3）应有良好的结构工艺性和使用性

夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。

（4）应便于排除切屑

在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。

（5）在机床上的安装应稳定可靠

夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。

确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。

4.7 零件的车床专用夹具简单使用说明

（1）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。 （2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离

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心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。

（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。

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结 束 语

毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。

毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。

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致 谢

这次毕业设计使我收益不小，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毕业设计。

这次毕业设计成绩的取得，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，特别是每次都放下他的休息时间，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。从题目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。

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文 献

[1]： 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1980。

[2] ： 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导［Ｍ］。机械工业出版社，1995。 [3] ： 李庆寿。机床夹具设计［Ｍ］。机械工业出版社，1991。 [4] ： 李洪。机械加工工艺手册［Ｍ］。北京出版社，1996。

[5] ： 上海市金属切削技术协会。金属切削手册［Ｍ］。上海科学技术出版社，2544。 [6] ： 黄如林，刘新佳，汪群。切削加工简明实用手册［Ｍ］。化学工业出版社，2544。 [7] ： 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计[M]，重庆：重庆大学出版社，1995。 [8] ：[周永强，高等学校毕业设计指导[M]，北京：中国建材工业出版社，2542。

[9] ：刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册[M]，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。 [10] ：王光斗，王春福。机床夹具设计手册［Ｍ］。上海科学技术出版社，2542。

[11] ： 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册［Ｍ］.上海科学技术出版社，1984。

[12] ：李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册[M]，银州：宁夏人民出版社，1991。 [13] ： 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量[M]，中国计量出版社，2540：9-19。 [14] ：[王光斗，王春福，机床夹具设计手册[M]，上海科学技术出版社，2540。 [15] ： 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2545：4-17

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