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 4、 专用夹具装配图 5、 夹具体图（或定位夹紧元件图）6、 设计计算说明书

【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

套 张

1张 份 1 1 1

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或面加工的刀具或接杆零件上Φ65k5和Φ40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Φ88.882h5和Φ65k5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Φ88.882,Φ65K6,Φ55,Φ42,Φ40和切槽倒

角。

2． 轴上两对称键槽。

3． 内锥孔保证锥度 Δ7：24 4． 钻中心孔Φ17，Φ22 5． 钻孔、攻丝M12，M6 6． 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

<一>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。 <二> 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。

<三>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 2）划线 3）钻中心孔 4）粗车 5）钻Φ17孔 6）热处理（调质） 7）半精车 8）铣凹槽 9）钻螺纹孔 10）钳工 11）热处理（淬火） 12）精车 13）钳（去毛刺） 14）粗磨 15）立铣（对称键） 16）热处理（油煮定性） 17）钳工 1）预先热处理（正火） 2）划线、车端面打中孔 3）粗车各外圆 4）热处理（调质） 5）半精车 6）钻中心孔 7）车M45X1.5螺纹 8）钻Φ17孔 9）钻螺纹孔M12，M6 10）热处理（淬火） 11）钳工（去毛刺） 12）铣凹槽 13）精车 14）立铣对称键槽 15）热处理 16）粗磨 17）半精磨 18）研磨中心孔 19）半精磨 20）车M45Ｘ1.5 21）精磨 22）钳工（去毛刺） 18）研磨中心孔 19）精磨 20）钳工（去毛刺） 21）检验入库 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Φ102，车小端面 5． 钻Φ17孔，车大端面，倒角600 6． 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 Φ25孔 8． 铣凹槽

9． 钻螺丝纹孔M6、M12攻丝Φ5，Φ11 10． 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 15． 立铣对称键

16． 热处理（油煮定性） 17． 钳

18． 研磨中心孔Φ17

19． 半精磨各处圆，磨内锥孔Φ44.45 20． 车螺纹孔M45 X 1.5 21． 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HB200——250，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 0.23

Φ88.882 粗磨 0.10

半精磨 0.18 精磨 0.06 粗车 3.4 半粗车 0.35 粗车 0.20

Φ65 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 Φ88.882 0.15 2×5.14 1 Φ100 Φ65 0.015 2×4.2 2 Φ75 Φ55 0.019 2×3.95 2 Φ65 3． 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=20mm L2= 35+4+4=43 取L2=43mm L3= 64+2-3=63 取L3=63mm L4= 337-2+3=335 取L4=335mm L5=（68/2）tg20o=12.3 取L5=12mm 故毛胚长度L=L2+L3+L4=443mm

4.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=11.96mm

〈2〉 L3段毛胚的最小余量

Z2min=2×4.11=8.22mm

故其名义余量Z2名= Z2min+2=10.22mm

<3> L4段毛胚的最小余量

Z1min=2×4.11=8.22mm

故其名义余量Z3名= Z3min+2=10.22mm 4． 锻件毛胚圆角的确定 由r′=r2+z名

r′毛1≥11.2mm r′毛2≥10.2mm r′毛3≥10.2mm 5. 加工余量的确定

加工余量可以根据加工条件采用查表法确定，查〈〈机械制造工艺手册〉〉 表1—27得如下：

计算项目 工序3 Φ88.882 外圆 ?88.882?0.015?0.002 外圆 ?65?0.026?0.009 外圆 Φ42 外圆 ?400_0.015 外圆 Φ40h11 外圆 内锥孔 计算内容及过程 毛胚Φ102

粗车Φ90.62 11.38 半精车Φ89.82 0.8

精车Φ89.38 0.46

粗磨Φ89.18 0.2

半精磨Φ89.02 0.16

精磨?88.882?0.015?0.002 0.136

毛胚Φ76

粗车Φ66.58 9.42

半精车Φ65.86 0.74 精车Φ65.46 0.4 粗磨Φ65.26 0.2 半精磨Φ65.10 0.16

精磨 ?65?0.026?0.009 0.1

已粗车至Φ46.36

粗车Φ42.98 0.7 半精车Φ42.38 0.6 精车Φ42 0.38

已粗车至Φ425.98

粗车Φ41.28 0.7 半精车Φ40.78 0.5 精车Φ40.48 0.3 粗磨Φ40.28 0.16

粗磨Φ40 0.12 已粗车至Φ41.28

半精车Φ40.4 0.88 精车Φ40h11 0.4 钻孔Φ17

粗车Φ42.65 25.65

计算结果

Φ44.45 半精车Φ43.25 0.6 锥度7：24 粗磨Φ43.85 0.6 半精磨Φ44.65 0.2

?0.21 精磨?44.450 0.2

内孔 钻孔Φ17

Φ25.3 粗车Φ24.8 7.8

精车Φ25.3 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Φ17孔，车外圆表面）切削用及 工时

1． 加工条件

工件材料：40Cr δb=0.735Gpa 锻件

加工要求： 车两端面，钻Φ17孔，车外圆表面，车Φ102

端面，Φ66端面，车Φ88.882。要求精度为粗糙度为此6.3；Φ65K5要求Ra=6.3mm；Φ55 0.095mm Ra=1.6mm; Φ45的Ra=6.3；Φ42和Φ40的粗糙度为Ra=1.6；扩孔Φ22F9×20 要求Ra=32

设备条件： CA6140普通车床

刀具 ： 外圆车刀YT15 16×25MM γ0=15o Kr=75o λs=0

端面车刀 YT15 16×25MM γ=90o Kr=15o

γ0=0.5mm f0=120o

钻头 由表3—43查得 f=0.01～0.18mm/r 根据加工要求取f=0.01mm/r v=0.33～1mm/s a=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3—13知 f=0.7mm/r

由表3—18查知耐用度t=45min

V1=Cv/(tapf)kv

=292/(450.18×50.15×0.70.3)×0.81×0.8×1.54 =128mm V1=128m/min

V2=292/(450.18×2.50×0.15×0.7×0.3) ×0.81×0.8×1.54

=142m/min V2 =142m/min

d.确定机床主轴转速〉：

ns1=1000v1/∏dw=1000×128/(3.14×100)=364r/min ns1=364r/min

ns2=1000×v/∏dw=1000×128/(3.14×100)=443r/min ns2=443r/min

由表4-3-1查知选取机床主轴转速nw=450r/min nw=450r/min

机床实际切削速度

由v= nwdw/100v=450×100×3.14×/(1000×128)

=144r/min v=144r/min

e.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=5mm

tm大=51+2+0+5）/（450×0.7）×2=0.37min tm大=0.37min 1） 小端面tm小= l1 +l2+l3+l(nwf) 其中l=66/2=33

tm小=（33+2+0+5）/（450×0.7）×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=0.62min T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Φ88.882 a 确定切削深度a

外圆 单边余量z=5.3mm 一次走刀ap=5.3mm

b 进给量f

由表3-1-3知 取f=1.0mm/r 由表3-1-3知 取f=1.02mm/r c 计算切削速度由表3-18查知 v=w/(tmapxyfw)kv

=292/(450.18×5.30×0.15×1.02×0.3) ×0.81×

0.8×0.54=114m/min

v=114m/min

d 确定机床主轴转速

由ns=103v/∏dw=1000×114/∏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=450×88.882×3.14/1000 =125.6r/min

e 切削工时的确定：

由于L=53mm L1=2mm(切入长度) L2=0mm L3=10mm （试切长度） Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf

=(53+2+0+10)/(450×1.02)=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=7.5×8∏/1000=0.29m/s f=0.08mm/r

钻中心孔 c.确定切削工时：

Φ17 因为L=15mm L1=4mm(切入长度) L2=0 Tm=(L1+L2+L3)/mwf =0.59min

1>车Φ88.882 a. 确定切削深度；ap=0.4mm（由表查）由于单 外圆与Φ65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∏/103f

2>半精度 a.确定切削速度

Φ88.882 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=1000×241/(∏×90.62) =847r/min

查表4-3-1按机床选取nw=900r/min c.确定实际切削速度

由V实=nwdw∏/1000=900×90.62∏/1000 =256.1m/min d. 确定切削工时：Tm

已知L=35mm L3=10mm （切入长度） L1=2mm

L2=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：

Φ88.882 由于单边余量Z=0.23mm一次走刀 ap=0.23mm 外圆 V=4.21m/s L2=0 车Φ65外圆 1> 粗车 b. V=1.8m/s

◆计算项目

◆工序4 车Φ45外圆 1>粗车 Φ55外圆 V=( nwdw 2>半精车 Φ55外圆 c.

3>精车

b. 切削速度的确定：

由V=nwdw∏/1000=900×89.38×∏/1000=252.6m/min c.确定切削加工时

由于已知L=35mm L1=2mm(切入长度) （切出长度） L3=5（试切长度） 由Tm=(L1+L2+L3+L)/nwf=0.16min a.确定切削深度：

单边余量Z=4.71mm一次走刀。则 ap=4.71mm 确定切削速度：

由V=nwdw∏/1000=7.5×76×3.14/1000=1.8m/s 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)/(nw×f)=0.26min a.确定切削深度

由于单边余量Z=4.95mm一次走ap=4.95mm 确定切削速度

∏)/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)/(nw×f)=0.75min a.确定切削深度

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 确定切削工时

已知L=86mm L1=2mm L2=0 L3=5mm

由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.34min a.确定切削深度

b.Φ55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=( nwdw∏)/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=0.34min 4>切槽 a.确定切削速度

3×1.5 V=( nwdw∏)/1000=1.97m/s

◆工序5

车Φ42外圆1>粗车 Φ42外圆 V=( nwdw 2>半精车 Φ42外圆 V=( nwdw 3>精车 Φ42外圆 V=( nwdw

◆工序7

Φ40外圆 1>粗车 Φ40外圆 V=( nwdw 2>半精车 Φ40外圆 a.确定切削速度

由于单边余量Z=1.68mm一次走刀则

ap =1.68mm

b.确定切削速度

∏)/1000=1.01m/s 确定切削工时

已知L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm

Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.23min

a.确定切削深度

由于单边余量Z=0.3mm一次走刀则ap=0.3mm b. 确定切削速度

∏)/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)=0.4min a. 确定切削深度

由于单边余量Z=0.19mm一次走刀则

ap=0.19mm

b. 确定切削速度

∏)/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 a.确定切削深度

由于单边余量Z=0.85mm一次走刀则ap=0.85mm b.确定切削速度

∏)/1000=1.02m/s 确定切削工时

已知L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mm

Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.26min

a.确定切削深度

由于单边余量Z=0.25mm一次走刀则ap=0.0.25mm

c. c.

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)/(nw×f)=0.45min 3>M45螺纹 a.确定切削速度

孔的倒角 V=( nwdw∏)/1000=2.21m/s

车螺纹 查《机械制造工艺学设计手册》表3-55知 M45×33×1.5 刀具耐用度t=60min 螺距p=1.5

V=(Cvkv)/(tmapxvfyv)=0.53m/s 车螺纹 ns=1000v/ ns=225r/min

Tm=(L+L1)n/(nw

◆工序8

车内孔 Φ25.3 ap=3.9mm 1> 粗车孔

Φ25.3 Tm=(L+L1+L2+L3)/(nw Tm=0.1min 2>精车 车内孔 Φ25.3 ap=0.25mm 选取ap=0.15min

b. 确定切削速度

a.确定机床主轴转速

∏dw=1000×0.53/3.14 ×

45=225r/min

b. 确定实际切削速度

V=( nwdw∏)/1000= (4.16×45×

3.14)/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

×f)=0.48min a.确定切削深度

由于单边余量Z=3.9mm一次走刀 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 ×f)=0.1min a.确定切削深度

由于单边余量Z=0.25mm一次走刀

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)/(nw×f)=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 Φ22F9 ap=2.5mm 1>粗车 b.确定切削速度

内孔Φ22 V=( nwdw∏)/1000=0.52m/s

◆工序10

铣凹槽15.9

◆工序11

钻螺纹孔 M6.M12攻丝 V=( nwdw1>钻孔Φ22 2>钻孔Φ5 3>攻丝 a.钻螺丝孔 =1000 V=( nwdw 确定切削工时

已知L=20mm L1=2mm L2=0 L3=5mm

Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.6min

a. 确定切削速度

由《机械工艺设计手册》表4-17-1。表4-17-1

知机床X62W主轴转速nw=150r/min f=1mm/r

V=( nwdw∏)/1000=0.12m/s

b.确定切削工时

由 Tm=(L+L1)n/(nw×f)=0.39min a. 确定切削速度

查表3-44知f=0.35mm/r ∏)/1000=0.13m/s b.确定切削工时

已知L=20mm L1=2mm L2=0 L3=5mm

Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.6min

a. 确定切削速度

查表3-44知v=0.33m/s f=0.33mm/r

b.确定切削工时

已知L=15mm L1=2mm L2=0 L3=5mm

Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw×f)=0.23min

确定切削速度

由《机械工艺设计手册》表3-63知M12 M6

V=0.21m/s所以ns=(1000v)/(3.14nwns)

×0.21/(3.14nw)=6.37m/s(其中nw按机床选

取，由表4-4-1查知nw=630r/min)

则实际切削速度

∏)/1000=23.7m/s b.确定切削工时

c. L=88.882-44.45=44.432mm L1=14mm

已知L=40mm L1=10mm L2=0

Tm=(L1+L1+L2)/(nw×f)=0.95min

◆工序12

a. 确定切削速度

铣对称键槽 由于铣床为X52K查表4-16-1知nw=150r/min

纵向进给量（表4-16-2）f=150mm/min

V=( nwdw∏)/1000=0.06m/s ◆ 工序13

粗磨 Φ88.882外圆 Φ65外圆 Φ４０外圆 Φ４４.４５外圆内锥孔 Φ65外圆 L2=0mm2> 半精车

Φ65外圆 ap=0.35mm

2> 精车 由表7-7知T1=（h+L1）/Fmc+(L-D)/Fmc L1=5～2取2

Tm=((4+2)/2.5+(23-10)/1.25) ×2=25.6s Tm=25.6s

由于机床为磨床MQ1350 a.砂轮的选择

由表3-97，表3-91，表４－１０查得 选取砂轮ＧＢ１６ＺＦＡ１Ｐ５５ ０×７５×３０５ b.切削用量的选择

由表４－１０得砂轮头架主轴转速

１００r/min砂轮转速 n=890～1000r/min轴向进给量fa=0.25～0.7取fa=0.5(表３－１０７)径向进给量fv=0.01～0.025取fv=0.025mm(两程表３－１０６)由表７－１４知外圆磨的

数Ｋ＝１.３

c.确定切削工时：

已经L=63mm L1=2mm(切入长度)

（切出长度）L3=5mm(试切长度)由

Tm=(l+L1+L2+L3)/nwf=0.153min

a.确定切削深度

由于单边余量Z=0.35mm一次走刀 b. 确定切削度：

V=(nwdw∏)/1000=186.1m/s

V=3.14m/s

确定切削工时： 已经L=64mm L1=2mm

L2=0mm L3=5mm由

Tm=(l+L1+L2+L3)/nwf=0.26min

a.确定切削深度

c.Φ65外圆 由于单边余量Z=0.2mm一次走刀

ap=0.2mm

b.确定实际切削速度：

V=( nwdw∏)/1000=3.1m/s

1>粗磨 a.确定切削工时：

Φ88.882h5 已知L=35mm Z=0.1mm 由Tm=(21×Zb×K)/(n×fn

×fr)=0.74min

Tm= 0.74min

2>粗磨 已知L=64mm Zb=0.1mm Fa=0.5mm Φ65外圆 Fr=0.025mmk=1.3

由Tm=2L×Zb×k/n/Fa/Fr

=2×64×0.1×1.3/0.5/0.025/100=1.33min Tm=1.33min

3>粗磨 已知L=35mm Zb=0.1mm Fa=0.5mm Φ40外圆 Fr=0.025mm k=1.3

由Tm=2L×Zb×k/n/Fa/Fr

=2×35×0.1×1.3/0.5/0.025/100=0.74min Tm=0.74min 4>粗磨 a.确定切削工时

Φ44.44 由查表3-106知径向进给量

内锥孔 Fr=0.015由表4-10知轴向进给量Fa=0.5mm 工件速度由表3-109知V=0.15mm由表7-14

K=1.3 已知L=50mm Zh=0.3由

Tm=2L×Zb×k/n/Fa/Fr=2×50×

0.3/1000/0.5/0.5=0.26min Tm=0.26min

◆ 工序14

半精磨 a.选择砂轮

1>磨Φ88.882 由表3-91表3-97表4-10知

外圆 砂轮型号为GB46ZYA3P550×75×305 b.确定切削用量

由表4-10知砂轮转速N砂=1000r/min轴向进给量

Fa=0.5m/s由表3-106查知径向进给量

Fr=0.015mm/双程由表7-14查知外圆磨修正系数K=1.3 c.确定切削工时

已知L=35mm Zb=0.08 由Tm=2L×Zb×K/n/Fa/Fr

=2×35×0.08×1.3÷1000/0.5/0.015 =0.97min

2> 磨削Φ65 由上述查知Fa=0.5m/r Fr=0.015

至Φ40.10mm K=1.3 n=1000r/min确定切削工时已知L=64mm

Zb=0.08 由Tm=21×Zb×K/n/Fa/Fr=1.77min

3>磨Φ40 确定切削工时

（+0.02～+0.009） 已知L=35mm Zb=0.08mm K=1.3 Fa=0.5mm 至Φ40.12mm Fr=0.015mm n=1000r/min 由Tm=2L×Zb×K/n/Fa/Fr

=2×35×0.08×1.3÷1000/0.5/0.015 =0.97min

4>磨内锥孔 由查表4-10知Fa=0.5mm Φ44.45至 查表3-106知Fr=0.01mm/r

Φ44.25 查表7-104知工件速度V2=0.5mm由表7-14查 (+0.15～+0.02)

◆工序15

精磨 1>Φ88.882 至图纸要求 2>磨Φ65至 Φ65 Tm=2L =1.66min

3>磨Φ40mm至 Φ40 fa=0.5mm fr=0.01mm/ Tm=2L4>磨内锥孔至 Φ44.45mm Tm=2L

知K=1.3确定切削工时已知L=50mm Zb=0.2mm 由Tm=2L×Zb×K/n/Fa/Fr

=2×50×0.2×1.3÷1000/0.5/0.015 =5.2min

a.砂轮的选择

由表3-97表3-91知 GB4625

砂车型号：GB46ZYA3P550×97×305

b.确定切削用量

由表4-10查知砂轮转速n砂=1Kr/min轴向进给量

Fa=0.5mm由表3-106查知径向进给量Fr=0.01双程由表3-104查知工件转速Vz=0.8m/s

c.确定切削工时（由表7-14）查知K=1.3已知L=35mm

Zb=0.068mm

由Tm=2L×Zb×K/n/Fa/FrTm =2×35×0.068×1.3÷

1000/0.5/0.015=1.24 Tm=1.24min

确定切削工时 由上述查表知

fa=0.5mm fr=0.01/双程单面另加工余量

Zb=0.05mm已知L1=64mm

×Zb×K/n×Fa×Fr 确定切削工时 由上述查表知

双程n=1Kr/min

L=35mm Z=0.06mm k=1.3

×Zb×K/n×Fa×Fr=1.09min 确定切削工时 由上述查表知

fa=0.5mm fr=0.01mm/双程单面另加工余量

Zb=0.06mm已知L=50mm k=1.3

×Zb×K/n×Fa×Fr=2.6min

四．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

专用的夹具。经过与指导老师的协商，我决定设计第九道工序：加工大端面的4个M12及2个M6孔的钻模。本夹具将用于Z535摇臂钻床。刀具为钻头两把，对工件两螺纹孔同时加工。

1． 问题的提出：由于该轴较长有435mm,又是阶梯轴尺寸相

差较大，最大直径Φ88.882，最小直径只有Φ40mm。为了便于在钻孔时，使轴有足够的刚度。需在Φ88.882台肩外安装一个套筒，同时有利于工件安装，加工方便。 2． 夹具设计

1> 定位基准的选择

由零件图可知，六个螺纹孔的设计基准是该轴的中心线。为了使定位稳定，钻该6个孔时以短圆锥销为第一定位面，凸台为第二定位面。

定位基准结构示意图如下：

限制四个自由度限制两个自由度

该夹具采用短圆锥，大平面，凸台定位，圆柱销消除四个自由度x,y,x,y。大平面消除Z，凸台消除z一个自由度。

2> 切削力及夹紧里的计算

刀具：用直径为Φ5的麻花钻及直径为Φ10.2的锥柄麻花钻，由于在钻削中，以钻Φ10.2孔的钻削量最大，所以只需计算这个切削力。

???a. 轴向力的计算

由表3-36知轴向力F=CFDOXMFYMKM

由表3-36查知CF=833.85 XF=1 YF=0.7 DW=12 F=0.4mm/r所以F=833.85×121×0.4×0.7×1=5266.6（N）

b. 机床转速的确定

由表4-4-1知按机床选取AO=400r/min=6.67r/s

由表3-36知切削扭矩M=CM×DOXM×FYM×KM×1000

c. 确定切削扭矩

表3-36查知CM=333.54 XM=1.9 YM=0.8 已知DO=12mm KM=1 F=0.4mm/r 所以M=CM×DOXM×FYM×KM×1000

=(333.54×121.9×104×0.8×1)/1000=18（N.M）

d. 切削功率的确定

由表3-36知切削功率Pm=(2∏×M×N)/1000已知N=6.67r/s M=18(N.m)所以Pm=(2∏×M×N)/1000=（2∏×18×6.67）/1000=0.75（KW）

e. 夹紧力的计算

由于钻削时只受到轴向力的作用，因此，可以不设置夹紧。考虑到工件在钻削过程中容易产生震动，将会造成孔的行位精度受到影响。因此，还应采用夹紧机构。根据上述原因，夹紧力只需满足非工作状态下使整个机构夹紧就行。所以，不必进行详细计算。

3> 定位误差分析

a. 定位元件尺寸及公差的确定：夹具的主要定位为套筒，要求其

定位元件公差与相配轴Φ88.882尺寸公差相同。为Φ88.882h5.

b. 零件图纸要求M12螺纹孔的尺寸公差为0.15mm.

4> 夹紧元件的强度较核

夹紧元件的强度只需满足非工作状态下整个机构夹紧就行。

5> 夹具设计操作的摘要说明：（略）

二．夹具元件的设计

a. 钻模的选择

《机床夹具设计手册》查得孔径为Φ6的钻套的主要参数为：d=6mm H=21mm h=3mm 孔径Φ12钻套

的主要参数为：d=12mm H=18mm h=6mm

b. 钻模板设计

查《机床夹具设计手册》知钻模板的主要参数为：H=12mm h=6mm

参 考 资 料

《机械制造工艺学》 华中理工大学出版社

《机械设计手册》 化学工业出版社

《金属机械加工工艺人员手册》 上海科技技术出版社

《机床夹具设计》 华中理工大学出版社

《机床平具设计手册 》

《机械制造工艺课程设计指导书》

《机械制造工艺设计手册》

机械工业出版社 赵家齐主编，哈大出版 王绍俊，哈大出版

设 计 体 会

通过本次设计，我从各个方面都得到了锻炼和提高。因为毕业设 计是一次大练兵，是对我们所学全部课程的一次综合性的检测和复习 习，也是在工作之前的一次理论联系实际的训练。

在毕业设计中，我也有针对性的培养各种能力。我在设计中结合 课题，独立思考，努力钻研，在查阅了大量的资料后，结合问题分析， 攻克了一个又一个难题。设计工作是一项细致，复杂，涉及面很广的 工作，需要广博的知识，更需要严肃，认真，一丝不苟的设计作风。

在设计过程中，虚心向人请教，得到了许多帮助，特别是邓兴桂 老师的的教导，然而自己水平有限，设计中难免有这样那样的错误， 恳请各位老师批评指正。

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