铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计.doc

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：

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。

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 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
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Φ17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Φ17孔
9）钻螺纹孔
9）钻螺纹孔M12，M6
10）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M45Ｘ1.5
20）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 计算内容及过程 计算结果
工序3 毛胚Φ102
Φ88.882 粗车Φ90.62 11.38
外圆 半精车Φ89.82 0.8
精车Φ89.38 0.46
外圆 粗磨Φ89.18 0.2
半精磨Φ89.02 0.16
精磨 0.136
毛胚Φ76
粗车Φ66.58 9.42
外圆 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 0.1
Φ42 已粗车至Φ46.36
外圆 粗车Φ42.98 0.7
半精车Φ42.38 0.6
精车Φ42 0.38
已粗车至Φ425.98
外圆 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
Φ40h11 已粗车至Φ41.28
外圆 半精车Φ40.4 0.88
精车Φ40h11 0.4
钻孔Φ17
内锥孔 粗车Φ42.65 25.65
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
精磨 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
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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 》 机械工业出版社

《机械制造工艺课程设计指导书》 赵家齐主编，哈大出版

《机械制造工艺设计手册》 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。