输出轴零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

目录

前言 .................................... 错误！未定义书签。 一2零件的工艺分析及生产类型的确定 ....................... 2 （二）零件的材料及其力学性能 .......................... 2 二2选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 ................... 3 1选择毛坯 ............................................ 3 2毛坯尺寸的确定....................................... 3 四2工序设计 ............................................. 8 1选择机床 根据工序选择机床 ............................ 8 2 选用夹具 ............................................ 8 3 选用刀具 ............................................ 8 4确定工序尺寸 ........................................ 9 五、夹具设计 ............................................ 18 六、设计心得 ............................................ 22 七、参考文献 ............................................ 23

一·零件的工艺分析及生产类型的确定

（一）零件的作用

题目所给定的零件为CA6140车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。 （二）零件的材料及其力学性能

零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。其价格较便宜，经过调质或正火后可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后再低温回火，表面硬度可达52HRC-45HRC.

1技术要求分析

题目所给定的零件输出轴，其主要作用：一是传递转矩，使主轴获得旋转

的动力；二是工作过程中承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，淬火时易生裂纹。综合技术要求等文件，选用铸件。由于是中批量生产，故采用自由锻。

2零件的工艺分析

结构比较简单，其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；

粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ60、φ75外圆柱表面为Ra0.8um,φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端面为Ra1.6um,其余为Ra12.5um，要求不高；

位置要求较严格表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm, φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm；

热处理方面需要调质处理，到200HBS，保持均匀。 通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。

3轴类零件的装夹

轴类零件的加工通常采用三爪卡盘，三爪卡盘能自动定心，装卸工件快。但

是由于夹具的制造和装夹误差，其定心精度约为0.05—0.10mm左右。由于零件较长，常采用一夹一顶的装夹法，即工件定的一端用车床主轴上的卡盘夹紧，另

一端用尾座顶尖支撑，这样就克服了刚性差不能承受重切削的缺点，为进一步提高加工精度，可采用中心架作中间辅助支撑，适用于半精加工和精加工。

二·选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1选择毛坯

轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），在质量允许下采用锻件。由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均与分布，可获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度，所以除光轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料或冷轧棒料，一般比较重要的轴大部分都采用锻件，这样既可以改善力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。

根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产；模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择自由锻。

2毛坯尺寸的确定

毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量。结果为：外圆角半径：r?2；内圆角半径：R?3。外模锻斜度??5?，内模锻斜度

??7?。下图为本零件的毛坯图

毛坯图

选加工方法，制定加工艺路线

1定位基准的选择

本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用φ55外圆柱面作为粗基准来加工φ176外圆柱面和右端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，φ176的外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。

2零件表面加工方法的选择

当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用

几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。

①粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。

②半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱面，φ80、φ20孔等。 ③精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。

○4热处理工序的安排:热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能。热处理主要分:预备热处理，最终热处理和内应力处理等。本零件输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热处理是在毛坯锻造之后消除零件的内应力。

基面先行原则

该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。

先粗后精

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。

先面后孔

对该零件应该先加工圆柱表面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工φ176外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。 工序划分的确定

工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。

同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况和我们学校的具体加工条件，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：

加工表面 表面粗糙度 公差/精度等级 加工方法

φ176外圆柱面 Ra6.3 自由公差 粗车-半精车φ176端面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-精车 φ55外圆柱表面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-精车 φ60外圆柱面 Ra0.8 IT9 粗车-半精车-精车-磨削 φ65外圆柱面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-精车 φ75外圆柱面 Ra0.8 IT6 粗车-半精车-精车-磨削 中心孔

Ra6.3 IT8 钻孔-铰孔

φ50内圆柱面 Ra6.3 自由公差 粗铣

φ80孔 Ra3.2 IT8 粗镗-半精镗-精镗φ104孔 Ra6.3 自由公差 粗镗

φ20通孔 Ra3.2 IT9 钻孔-扩孔-铰孔 左端面 Ra6.3 粗车 右端面 Ra1.6 粗车-精车 键槽 Ra3.2 IT9 粗铣-半精铣-精铣 倒角 Ra6.3 粗车

3制定工艺路线

按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行:

备料---自由锻---正火（去除内应力）---车端面打中心孔---粗车外圆---车右端面修中心孔---精车外圆---调质---磨削—钻均布的孔—铣键槽—钻斜孔

—去毛刺—检验

考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：

' `8 v

方案

三维网技术论坛0 {: Z6 E# x; y! c. a

1 备料锻造毛坯

三维|cad机械汽车技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa3 u1 R( z0 k*2 热处理 正火（消除内应力） 2 普车

网技术论坛. p# G3 v% l$ ^\ q3 t

ia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空镇江6 r2 t# l! Z8 U$ @5 b1粗车各圆柱面及左端面，钻中心孔 3 普车

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粗、精车右圆柱面，钻中心孔 4 普车

网技术论坛. p# G3 v% l$ ^\ q3 t

半精车φ176外圆柱面，倒角 5 热处理 调质 6 普车

半精车、精车φ55，φ60，φ65，φ75外圆柱面，30°斜面7 普车

精车左端台阶到要求，倒角 8 普车

钻φ30的底孔、车φ104、车φ80孔留镗孔余量 9 普车

铰φ80孔到要求，倒角 10 铣 铣φ50，键槽 11 摇臂钻

钻扩铰10Xφ20到要求 12 去毛刺、检验

] I3 p3 f* E+ \\: A* _2 f

工艺方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序，从零件本身来考虑，由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形，如采用工序分散，在加工时零件的位置精度无法保证，为了同时保证零件图示的圆跳动要求。

机械加工工艺过程。

四·工序设计

1选择机床 根据工序选择机床

（1）工序2、3、6,7,9是粗车和精车。各工序的工步数不多，大批大量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床。

（2）工序2、8为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用C616A型卧式车床。

（3）工序11铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的X61W型铣床能满足加工要求。

（4）工序10和12是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用Z525。

2 选用夹具

本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。

3 选用刀具

由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面： 90°半精车，精车外圆柱面：前角为90°的车刀。钻头：高速钢刀具，直

径为φ30；直径为φ18；扩孔钻：直径为φ19.8；铰刀：直径为φ20。镗刀，刀杆长度为200.B3H＝16325。

4确定工序尺寸

确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：

工序 号 1 工序 名称 备料 锻造毛坯 粗车，￠179外圆柱面至￠176及端面至31，倒角，钻中心孔 粗镗￠47的孔至￠50，￠77的孔至￠78.5，￠100的孔至￠104 粗车￠61，￠66，￠71，￠81，的外圆柱4 粗车 面至￠58，￠63，￠68，￠78，斜面，倒角，钻中心孔 工序内容 CA6140车床 设 备 YT5硬质合金车刀,外径千分尺，三爪自定心卡盘 工艺装备 2 粗车 3 粗镗 CA6140车床 YT5硬质合金镗刀 游标卡尺，三爪自定心卡盘 CA6140车床 YT5硬质合金车刀,外径千分尺，三爪自定心卡盘 5 热处理 调质处理 YT5硬质合金车刀，外径千分尺，三爪自定心卡盘 6 铰孔 CA6140车精铰中心孔至R1.6 床 CA6140车半精车右大端面至30，粗糙度R3.2 床 CA6140车半精镗￠78.5的内孔至￠79.5 床 CA6140车床 CA6140车床 CA6140车床 Z35 YT5硬质合金镗刀 游标卡尺，三爪自定心卡盘 YT15硬质合金车刀，外径千分尺，专用夹具 YT15硬质合金镗刀 内径千分尺，专用夹具 铰刀，内径千分尺，专用夹具 7 半精车 8 半精镗 9 铰孔 精铰￠80的内孔到要求，倒角 10 半精车 ￠58，￠63，￠68，￠78的外圆柱面至￠56，￠61，￠66，￠76 ￠55，￠60，￠65，￠75的外圆柱面 均布的10个孔到￠18 YT15硬质合金车刀，外径千分尺，专用夹具 YT30硬质合金车刀，外径千分尺，专用夹具 麻花钻头，游标卡尺，专用夹具 11 12 精车 钻孔 13 扩孔 扩均布的10个孔到￠19.5 Z35 硬质合金扩孔钻，内径千分尺，专用夹具 硬质合金铰刀内径千分尺，专用夹具 圆盘铣刀，游标卡尺，专用夹具 圆盘铣刀，专用夹具，内径千分尺 圆盘铣刀，专用夹具，内径千分尺 硬质合金钻头，游标卡尺，专用夹具 14 铰孔 精铰均布的10个孔到￠20，R3.2 Z35 15 粗铣 键槽 XK5025 16 17 18 半精铣 精铣 钻孔 键槽 键槽至R3.2，达到公差要求 斜孔 XK5025 XK5025 Z535 CA6140车床 19 20 去毛刺 去毛刺 检验

1加工余量，工序尺寸，及其公差的确定

根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

表3外圆柱面φ176 轴段加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

粗车 毛坯

表4外圆柱面φ55轴段加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

精车 半精车 粗车 毛坯

1 2

经济精度/mm

IT6 IT10 IT12

表面粗糙度Ra/μm

1.6

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

3

经济精度/mm

IT12 ±2.5

表面粗糙度Ra/μm

12.5

尺寸/mm 176 179

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

?176?0.4

?179?2.5

55 56 58 61

?55?0.019 ?56?0.120

3.2

6.3

3

?58?0.3

?61?2

±2

表5φ60轴段加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

精车 半精车 粗车 毛坯

1 2

工 序

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

工序基本尺寸/mm

标注工序 尺寸公差/mm

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

60 61 63 66

?600?0.019

?610?0.120

3

?630?0.30

?66?2

表5φ65轴段加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

精车 半精车 粗车 毛坯

1 2

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

65 66 68 71

?650?0.019 ?660?0.120

3

?680?0.30

?71?2

表5φ75轴段加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

精车 半精车 粗车 毛坯

1 2

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

75 76 78 81

?750?0.019 ?760?0.120

3

?780?0.30

?81?2

表5φ104内孔加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

粗镗 毛坯

表5φ80内孔加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

3

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

?0.140 ?1040工 序 工序基本标注工序

IT10 ±2

6.3

104 101

?101?2

精镗 半精镗 粗镗 毛坯

1 2 3

IT7 IT8 IT10 ±2

3.2 6.3 12.5

80 79 78 77

?0.030 ?800?0.12 ?790?0.12 ?780 ?77?2

表5φ50内孔加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

粗镗 毛坯

3

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

?0.1 ?500工 序 工序基本标注工序

IT10 ±2

6.3

50 47

?47?2

表6φ20内孔加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

铰 扩孔 钻孔 毛坯

1 3 6

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

?0.023 ?200工 序 工序基本标注工序

IT7 IT10 IT12 ±2

3.2 6.3 12.5

20 19 16 10

?0.1 ?190?0.1 ?160 ?10?2

表7键槽的加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm

精铣 半精铣 粗铣 毛坯

2 4 10

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

IT7 IT10 IT12 ±2

3.2 6.3 12.5

16 14 10

?160?0.043. ?140?0.1.

?10.

2、确定切削用量及功率的校核 Ⅰ 加工外圆柱面φ176

粗车：查《机械加工工艺设计手册》P433 得知：f=0.8～1.2mm/r取f=0.81mm/r ap=1.3mm

查《金属切削手册》知Vc=70～90 m/min取Vc=80 m/min 则n=1000Vc/ d =195.85r/min由CA6140说明书取n=125r/min

故实际切削速度：

Vc=n d/1000=20033.143187/1000=73.4m/min

校核功率：Pc=Kc3ap3Vcf/60000=230532.530.81373.4/60000=5.4Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=73.4 m/min，n=125r/min，f=0.81mm/r Ⅱ 加工外圆柱面φ55

粗车： 确定进给量f：查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编 上海科学出版社表10-8

知f=0.6～0.9mm/r 结合CA6140说明书取f=0.71 mm/r ap=1.5mm 查《金属切削手册》知Vc=70～90 m/min取Vc=75 m/min 则 n=1000Vc/ d =341.22r/min由

CA6140

说明书取

n=320r/min 故实际切削速度

功

Vc=n 率

d/1000=32033.14370/1000=70.34m/min

Pc=Kc3ap3Vc30.71/60000=230532.5370.3430.66/6031000=4.4Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 70.34m/min，n=320r/min f=0.71mm/r

半精车：查《机械加工工艺设计手册》P433 得知：f=0.25～0.35mm/r 取f=0.30 mm/r ap=1mm 取Vc=120m/min故n=1000Vc/ d=660.04r/min 圆整得n=660 r/min 功率Pc=Kc3ap3Vc3f /60000=230530.33120/60000=1.24Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.75，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=120m/min，n=660r/min f=0.3mm/r

精车：查《机械制造工艺与机床夹具课程设计》表2-20知： Vc=150～160 m/min取Vc=160m/min f=0.18mm/r ap=0.5mm 则 n=1000Vc/ d =908.29r/min 圆整

得

n=910

r/min

功

率

Pc=Kc3ap3Vc3f

/60000=230530.5530.183160/60000=0.6Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.75，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=160m/min，n=910r/min f=0.18mm/r Ⅲ 加工外圆柱面φ60

粗车：d=70 确定进给量f：查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编 上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r 取f=0.71 查《金属切削手册》知Vc=70～90 m/min取Vc=75 m/min 则 n=1000Vc/ d =341.2r/min 由CA6140说明书

取

n=320r/min

故

实

际

切

削

速

度

Vc=n

d/1000=32033.14370/1000=70.34m/min 取ap=1.5mm 校核功率

Pc=Kc3ap3Vc3f/60000=230532.5370.3430.71/60000=4.8 Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=70.34m/min，n=400r/min f=0.71mm/r

半精车：查《机械加工工艺设计手册》P433 得知：f=0.4～0.5mm/r 取f=0.45 ap=1mm 再查外圆切削数据表知：Vc=1.667～2.17m/s 取Vc=1.8m/s 则

n=1000Vc/ d=546.8r/min 圆整得

=100.7

n=550 r/min

m/min

则功

Vc=n 率

d/1000=51033.14362.9/1000

Pc=Kc3ap3Vc3f/60000=230530.930.453100.7/60000=1.57Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 100.7m/min，n=510r/min ，f=0.45mm/r

精车：查《机械加工工艺设计手册》表9-16知： f=0.13～0.18mm/r 取f=0.15 mm/r再查外圆切削数据表知：Vc>1.67m/s 取Vc=120 m/min 则n=1000Vc/ d=10003120/3.14361.1=625.5 r/min圆整得n=630 r/min 取ap=0.5mm 故实际切削速度：Vc=n d/1000=63033.14361.1/1000=120.87m/min 校核功率Pc=Kc3ap3Vc3f /60000=230530.553120.8730.15/60000=0.38Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 120.87m/min，n=630r/min f=0.15mm/r Ⅳ 加工外圆柱面65

粗车： 确定进给量f：查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编 上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r取f=0.71mm/r查《金属切削手册》知Vc=70～90 m/min取Vc=75 m/min 则 n=1000Vc/ d =341.2r/min 由CA6140说明书取

n=320r/min 故实际切削速度

Vc=n d/1000=70.34m/min 取

功

率

ap=1.5mm

Pc=Kc3ap3Vc3f/60000=230532.5370.3430.71/60000=4.8Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=70.34m/min，n=320r/min， f=0.71mm/r

半精车：查《机械加工工艺设计手册》P433 得知：f=0.4～0.5mm/r 取f=0.45mm/r再查外圆切削数据表知：Vc=1.667～2.17m/s 取Vc=1.8m/s 则n=1000Vc/ d=506.55r/min 圆整得n=510 r/min 取ap=1mm Vc=n d/1000=51033.14367.9/1000=108.7m/min

功

率

Pc=Kc3ap3Vc3f/60000=230530.93108.730.45/60000=1.7Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=108.7m/min，n=510r/min f=0.45mm/r

精车：查《机械加工工艺设计手册》表9-16知： f=0.13～0.18mm/r 取f=0.18mm/r 再查外圆切削数据表知：Vc>1.67m/s 取Vc=120 m/min 则n=1000Vc/ d=578.2 r/min 圆整得n=580 r/min故实际切削速度： Vc=n d/1000=58033.14366.1/1000=120.38m/min Pc=Kc3ap3Vc3f

/60000=230530.5530.183120.38/6000031000=0.46Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 120.38m/min，n=580r/min f=0.18mm/r Ⅴ 加工外圆柱面φ75

粗车： 确定进给量f：查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编 上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r取f=0.71mm/r查《金属切削手册》知Vc=70～90 m/min取Vc=75m/min 则 n=1000Vc/ d =298.56r/min 由CA6140说明书取n=320r/min 故实际切削速度Vc=n d/1000=80.384m/min 取ap=1.5mm

校

核

功

率

：

ap=0.5mm

校

核

功

率

Pc=Kc3ap3Vc3f/60000=230532.5380.38430.71/60000=5.5Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 80.384m/min，n=320r/min， f=0.71mm/r

半精车：查《机械加工工艺设计手册》P433 得知：f=0.4～0.5mm/r 取f=0.45mm/r 再查外圆切削数据表知：Vc=1.667～2.17m/s 取Vc=1.8m/s 则n=1000Vc/ d=10003108/3.14377.9=441.5r/min 圆整得n=450

r/min

取

ap=1mm

Vc=n

d/1000=45033.14377.9/1000=110m/min 校

核

功

率

Pc=Kc3ap3Vc3f/60000=230530.9311030.45/60000=1.7Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 110m/min，n=450r/min f=0.45mm/r

精车：查《机械加工工艺设计手册》表9-16知： f=0.13～0.18mm/r 取f=0.15mm/r 再查外圆切削数据表知：Vc>1.67m/s 取Vc=120 m/min 则

n=1000Vc/ d =10003120/76.133.14=502.2 r/min圆整得n=500 r/min故实际切削速度： Vc=n d/1000=50033.14376.1/1000=119.48m/min ap=0. 5mm校核功率

Pc=Kc3ap3Vc3f /60000=230530.553119.4830.15/60000=0.39

Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=119.48m/min，n=500r/min f=0.15mm/r Ⅵ 加工内圆柱面φ80

镗孔：查《简明加工工艺手册》P294知：ap=d/2=0.75mm取 f=0.35mm/r ；Vc=0.33 m/s 故n=1000Vc/ d=100030.33360/3.14330=210.2 r/min 圆整得n=210r/min

故

实

际

切

削

速

度

：

Vc=n

d/1000=21033.14330/1000=19.8m/min 校核功率Pc=Kc3ap3Vc3f

/60000=2305315330.6/6031000=3.99Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 19.8m/min，n=210r/min， f=0.35mm/r

半精镗孔：查《简明加工工艺手册》P297知 f=0.35～0.40mm/r，Vc=0.833 ～1.666m/s

取

f=0.35

mm/r

Vc=0.85m/s

；

故

n=1000Vc/

d=100030.85360/3.14374=219.5r/min由CA6140说明书取n=200r/min 故实际切削速度Vc=n d/1000=20033.14374/1000=46.5m/min 取ap=0.5mm 校核功率Pc=Kc3ap3Vc3f /60000=230533346.530.35/60000=1.9Kw 根据机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为

Vc= 46.5m/min，n=200r/min f=0.35mm/r

f=0.3mm/r ap=0.25mm n=549r/min Vc=nd/1000=33.14380/1000=138m/min

功

率

Pc=Kc3ap3Vc30.001/60=230531.53138/6031000=7.9Kw 根据机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.75，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 138m/min，n=560r/min f=0.3mm/r镗孔： 查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编表10-13 ap=3mm； S=0.30～0.50mm/r取 S=0.3mm/r取Vc=0.65m/s则n=1000Vc/d=100030.65360/d=155r/min由CA6140说明书取n=160/min 故实际切削速度Vc=nd/1000=16033.14380/1000=40.2m/min根据机床说明书查得

Pc=7.5 Kw，效率为

0.8，功率

Pc=Kc3ap3Vc3S/60000=230533340.230.4/60000=1.85Kw 机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 40.2m/min，n=160r/min f=0.4mm/r

Ⅶ 加工通孔φ20

钻孔：查《简明加工工艺手册》P296 得：f=0.33～0.38mm/r， 取f=0.36 mm/r

；

Vc=0.96

～

1.13m/s

取

Vc

=1m/s

故

n=1000Vc/

d=1000360/3.14319.8=965.1r/min根据X51机床说明书得：n=945r/min故实际切削速度 Vc=n d/1000=94533.14319.8/1000=58.75m/min ，又取ap=3 mm

校

核

功

率

：

Pc=Kc3ap3Vc3f/60000=230536360.330.36/60000=5.0Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 23.1m/min，n=409r/min， f=0.2mm/r

铰孔： 查《简明加工工艺手册》表11-20知：f=0.3～0.65mm/r，取f=0.3 mm/r ；Vc=0.833 ～0.383m/s ，取Vc =0.60 m/s ；故n=1000Vc/ d=100030.6360/3.14320=573.25 r/min圆整得：n=580 r/min故实际切削速度

Vc=n

d/1000=58033.14320/1000=36.4 校核功率：Pc=Kc3ap3Vc3f

m/min ap=0.5mm

/60000=230530.1336.430.3/60000=0.04Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 36.4m/min，n=580r/min ,f=0.3mm/r Ⅷ 加工端面

粗车：查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》得： f=0.66mm/r Vc=108m/min n=1000Vc/πd=190r/min 由CA6140说明书取n=200r/min 故实际切削速度Vc=n d/1000=110.5m/min 取ap=3mm

校

核

功

率： Pm=Kc3ap3f3Vc/60000=23053230.663110.5/60000=5.6Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为η=0.8，机床功率Pc3η＞Pm，所以机床功率足够，实际取值为Vc=110.5m/min，n=200r/min，f=0.66mm/r. 半精车：查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》得：f=0.41mm/r ap=0.5mm Vc=120m/min n=1000Vc/πd=217.1r/min 功率 Pm=Kc3ap3f3Vc/60000=230530.530.413120/60000=0.94Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为η=0.8，机床功率Pc3η＞Pm，所以机床功率足够，实际取值为Vc=120 m/min，n=217.1r/min，f=0.41mm/r. Ⅸ 铣键槽

粗铣：fz=0.12mm/r ap=5mm

功

Vc=90m/min

率

n=1000Vc/πd=955.4r/min Vf=n3fz=114.6mm/r

Pm=Kc3ap3f3Vc/60000=23053530.12390/60000=2.07Kw 由于机床说明书查得Pc=4.5 Kw，效率为η=0.8，机床功率Pc3η＞Pm，所以机床功率足够，

实际取值为Vc= 89m/min，n=945r/min，纵向Vf=105mm/r,横向Vf=100 mm/r 精

铣

：

fz=0.10mm/r ap=0.5mm Vc=150m/min n=1000Vc/πd=1194.2r/min Pm=Kc3ap3f3Vc/60000=23053230.103150/60000=1.15Kw 由于机床说明书查得Pc=4.5 Kw，效率为η=0.8，机床功率Pc3η＞Pm，所以机床功率足够，实际取值为Vc=153.8m/min，n=1225r/min 纵向Vf=125mm/r,横向Vf=130mm/r.

五、夹具设计

本夹具是工序5在立式钻床上加工10个φ20通孔，所设计的夹具装

配图及工序简图如图所示，夹具体零件图如图所示

有关说明如下：

（1）定位方案 工件以一个夹紧装置可以限制工件的4个自由度，夹紧装置上表面与零件台阶面限制一个自由度，共限制五个自由度。 （2）夹紧机构 夹紧机构如图采用定位套。左端夹紧装置作定位，右端半圆用于压紧。手动调节螺母可实现工件的夹紧与松动。当更换零件时，可将螺母拧出螺栓，螺栓左端由于由一个销钉控制，可绕销钉转动，从而可实现零件的更换与装夹。

（3）对刀装置

（4）夹具与机床连接元件 采用四个标准定位键A18h8 JB/T8016—1999，固定在夹具体底面的四个角的键槽中，用于确定钻床夹具相对于机床进给方向的正确位置。

（5）夹具体 工件的定位元件和夹紧元件由连接座连接起来。

描图 描校 a ① 日期 日 编制 (日期) 审核 (日期) 会签 * 底图号 装订号 * * (日期) 标记 处数 更改文 签件号 字 标处更改文 签记 数 件号 字 期

机械加工工序卡片

产品型号 机械学院 机械加工工艺过程卡片 产品名称 输出轴 车间 金工车间 毛坯种类 锻件 设备名称 车床 夹具编号 1 主轴 工步内容 工艺装备 转速/ (r/min) 精铰左端面中心孔 精铰右端面中心孔 铰刀，内径千分尺 铰刀，内径千分尺 400 400 工步 号 切削 速度/ (m/min) 30.2 30.2 进给 量/ (mm/r) 0.33 0.33 零(部)件名称 工序号 4 毛坯外形尺寸 设备型号 输出轴 工序名称 铰孔 每坯件数 1 设备编号 第 1 页 材料牌号 45钢 每台件数 1 同时加工件数 冷却液 工序时间 准终 走刀次数 1 1 基本 辅助 单件 零(部)件图号 文件编号 共 1 页 CA6140 夹具名称 专用夹具 背吃 刀量/ (mm) 0.5 0.5 工时定额 1 2 3 4 5 描图 描校 a ① 日期 日 编制 (日期) 审核 (日期) 会签 * 底图号 装订号 * * (日期) 标记 处数 更改文 签件号 字 标处更改文 签记 数 件号 字 期

机械加工工序卡片

产品型号 机械学院 机械加工工艺过程卡片 产品名称 输出轴 车间 金工车间 毛坯种类 锻件 设备名称 车床 夹具编号 1 工步 号 主轴 工步内容 工艺装备 转速/ (r/min) 切削 速度/ (m/min) 160 进给 量/ (mm/r) 0.18 零(部)件名称 工序号 5 毛坯外形尺寸 设备型号 输出轴 工序名称 精车 每坯件数 1 设备编号 第 1 页 材料牌号 45钢 每台件数 1 同时加工件数 冷却液 工序时间 准终 走刀次数 910 0．25 2 基本 辅助 单件 零(部)件图号 文件编号 共 1 页 CA6140 夹具名称 专用夹具 背吃 刀量/ (mm) 工时定额 精车φ56外圆柱面至1 CA6140，外径?55+0.023+0.003 千分尺 CA6140，外径精车φ61外圆柱面至2 ?60?65?75+0.065+0.045 千分尺 CA6140，外径630 120.8 0.15 0.25 2 精车φ66外圆柱面至3 +0.023+0.045 千分尺 CA6140，外径580 120.38 0.18 0.25 2 精车φ76外圆柱面至4 +0.023+0.003 千分尺 500 119.48 0.15 0.25 2 描图 描校 a ① 日期 日 编制 (日期) 审核 (日期) 会签 * 底图号 装订号 * * (日期) 标记 处数 更改文 签件号 字 标处更改文 签记 数 件号 字 期

机械加工工序卡片

产品型号 机械学院 机械加工工艺过程卡片 产品名称 输出轴 车间 金工车间 毛坯种类 锻件 设备名称 车床 夹具编号 1 主轴 工步内容 工艺装备 转速/ (r/min) 精镗￠79.5的内孔至￠80 480 工步 号 切削 速度/ (m/min) 70.34 进给 量/ (mm/r) 0.33 零(部)件名称 工序号 6 毛坯外形尺寸 设备型号 输出轴 工序名称 精铰 每坯件数 1 设备编号 第 1 页 材料牌号 45钢 每台件数 1 同时加工件数 冷却液 工序时间 准终 走刀次数 2 基本 辅助 单件 零(部)件图号 文件编号 共 1 页 CA6140 夹具名称 专用夹具 背吃 刀量/ (mm) 0.25 工时定额 1 2 3 4 5 描图 描校 a ① 日期 日 编制 (日期) 审核 (日期) 会签 * 底图号 装订号 * * (日期) 标记 处数 更改文 签件号 字 标处更改文 签记 数 件号 字 期

机械加工工序卡片

产品型号 机械学院 机械加工工艺过程卡片 产品名称 输出轴 车间 金工车间 毛坯种类 锻件 设备名称 车床 夹具编号 1 主轴 工步内容 工艺装备 转速/ (r/min) 工步 号 切削 速度/ (m/min) 23.1 30 进给 量/ (mm/r) 0.22 0.25 零(部)件名称 工序号 7 毛坯外形尺寸 设备型号 输出轴 工序名称 钻孔 每坯件数 1 设备编号 夹具名称 专用夹具 背吃 刀量/ (mm) 3 1.5 走刀次数 1 1 基本 辅助 第 1 页 材料牌号 45钢 每台件数 1 同时加工件数 冷却液 工序时间 准终 单件 零(部)件图号 文件编号 共 1 页 Z525 工时定额 1 2 钻孔10xφ10到φ16 扩孔10xφ16到φ19 铰孔10xφ19到CA6140，游标卡尺， CA6140，游标卡尺， CA6140，游标卡尺， ， 409 500 3 ?20 +0.019+0.042 580 36.4 0.3 0.25 2 4 5 6 描图 描校 a ① 日期 日 编制 (日期) 审核 (日期) 会签 * 底图号 装订号 * * (日期) 标记 处数 更改文 签件号 字 标处更改文 签记 数 件号 字 期

机械加工工序卡片

产品型号 机械学院 机械加工工艺过程卡片 产品名称 输出轴 车间 金工车间 毛坯种类 锻件 设备名称 车床 夹具编号 1 工步 号 主轴 工步内容 工艺装备 转速/ (r/min) 切削 速度/ (m/min) 89 150 153 进给 量/ (mm/r) 1.5 0.7 0.55 零(部)件名称 工序号 8 毛坯外形尺寸 设备型号 输出轴 工序名称 铣键槽 每坯件数 1 设备编号 夹具名称 专用夹具 背吃 刀量/ (mm) 5 2 0.5 走刀次数 1 1 2 基本 辅助 第 1 页 材料牌号 45钢 每台件数 1 同时加工件数 冷却液 工序时间 准终 单件 零(部)件图号 文件编号 共 1 页 x61w 工时定额 1 2 3 粗铣键槽50x10 半精铣键槽50x14 精铣键槽到为R3.2 CA6140，游标卡尺， CA6140，游标卡尺， CA6140，游标卡尺， ， 945 1000 1225 4 5

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