X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计.docx

1、X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计常州纺织服装职业技术学院继续教育学院毕业论文（ 11 届）题 目: X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计姓 名: 钱 长 超系 别: 数 控 技 术专业班级: 11 数 机 大 专 班指导教师: 张 翠 芬完成时间: 2015 年 5 月 1 日摘 要:课程设计题目所给的是X62w铣床主轴的加工工艺。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。因此，对旋转精度、静刚度、抗震性、热变性、耐磨性

2、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，套筒与主轴靠双键传动扭矩。关键词： 主轴 工艺 加工 摘要(0)第一章 零件的分析(1) 1.1零件的作用(1) 1.2零件的工艺分析(1)第二章 工艺规程设计(2) 2.1确定毛坯的制造形式(2) 2.2基面的选择(2) 2.3制定工艺路线(2) 2.4工艺方案的比较与分析(2) 2.5机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (4) 2.6确定切削用

3、量及基本工时(6) 2.6.1 工序3(7) 2.6.2 工序4(8) 2.6.3 工序5(9) 2.6.4 工序7(10) 2.6.5 工序8(10) 2.6.6 工序9(11) 2.6.7 工序10 (11) 2.6.8 工序11 (12) 2.6.9 工序12 (12） 2.6.10工序13 (13) 2.6.11 工序14 (13) 2.6.12 工序15 (14)第三章 夹具设计 (15)第四章 工序图表 (17)致谢(24)参考文献(24) X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计 第一章 零件的分析1.1 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

4、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。因此，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，套筒与主轴靠双键传动扭矩。1.2 零件的工艺分析从零件图上可以看出共有6组加工面。(1)轴所有的外圆表面包括车88.882,65

5、K6,55,42,40和切槽倒角。(2)轴上两对称键槽。(3)内锥孔保证锥度 7：24(4)钻中心孔17，22(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。 第二章 工艺规程设计2.1 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

6、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。2.2 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。2.3 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

7、产率。除此以外，还必须考虑经济效果，以便使生产尽量下阼。2.4 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17孔5）半精车6）热

8、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

9、量2mm,车大外圆102，车小端面（5)钻17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 25孔（8)铣凹槽（9)钻螺丝纹孔M6、M12攻丝5，11（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）钳工（18）研磨中心孔17（19）半精磨各处圆，磨内锥孔44.45（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2.5 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

10、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）88.882粗车4.3半精车0.4精车0.23粗磨0.10半精磨0.18精磨0.0665粗车0.20半粗车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88.8820.1525.141100650.01524.2275550.01923.95265（3）毛胚长度的确定由表机械制造工艺手册子5

11、0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=12.3 取L5=12mm故毛胚长度L=L2+L3+L4=443mm（5）毛胚过度圆角的确定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=11.96mmL3段毛胚的最小余量Z2min=24.11=8.22mm故其名义余量Z2名= Z2min+2=10.22mmL4段毛胚的最小余量Z1

12、min=24.11=8.22mm故其名义余量Z3名= Z3min+2=10.22mm1锻件毛胚圆角的确定由r=r2+z名r毛111.2mm r毛210.2mm r毛310.2mm（4）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计算项目计算内容及过程计算结果88.882外圆毛胚102粗车90.6211.38半精车89.820.8外圆精车89.380.46粗磨89.180.2半精磨89.020.16精磨0.136外圆毛胚76粗车66.589.42半精车65.860.74精车65.460.4粗磨65.260.2半精磨65.100.16精磨 0.142外圆已粗车至46.3

13、6粗车42.980.7半精车42.380.6精车420.38 外圆已粗车至425.98粗车41.280.7半精车40.780.5精车40.480.3粗磨40.280.16粗磨400.1240h11外圆已粗车至41.28半精车40.40.88精车40h110.4钻孔17内锥孔44.45锥度7：24粗车42.6525.65半精车43.250.6粗磨43.850.6半精磨44.650.2精磨0.2内孔25.3钻孔17粗车24.87.8精车25.30.52.6 确定切削用量及基本工时（1）计算工序3（车两端面，钻17孔，车外圆表面）切削用及工时加工条件工件材料：40Cr b=0.735Gpa 锻件加工

14、要求： 车两端面，钻17孔，车外圆表面，车102端面，66端面，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=75s=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 W18Cr

15、4V （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 2.6.1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 =142

16、m/min 确定机床主轴转速：ns1=1000v1/dw=1000128/(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/min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

17、+2+0+5）/（4500.7）2=0.37min tm大=0.37min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 （3）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 确定切削深度a 外圆 单边余量z=5.3mm 一次走刀ap=5.3mm进给量f由表3-1-3知

18、取f=1.0mm/r由表3-1-3知 取f=1.02mm/r计算切削速度：v=w/(tmapxyfw)kv =292/(450.185.300.151.020.3) 0.810.80.54=114m/min v=114m/min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+

19、L2+L3+L)/nwf =(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 确定进给量：f=0.08mm/r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 确定切削工时：17 因为L=15mm L1=4mm(切入长度) L2=0 Tm=(L1+L2+L3)/mwf =0.59mi

20、n（4）车88.882 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 确定切削速度：由v=nwdw/103f（5）半精度 确定切削速度88.882 由ap=0.4mmf=0.3mm/r外圆 由v=C/(tmapxyfw)kv（其中T=45mm）确定机床主轴转速 由ns=1000v/dw=1000241/(90.62) =847r/min确定实际切削速度 由V实=nwdw/1000=90090.62/1000 =256.1m/min确定切削工时：Tm 已知L=35mm L3=10mm （切入长度） L1=2mmL2=0（切入长度）由Tm

21、=(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（6）精车 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 切削速度的确定： 由V=nwdw/1000=90089.38/1000=252.6m/min V=4.21m/s确定切削加工时由于已知L=35mm L1=2mm(切入长度) 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

22、 （7）粗车确定切削深度： 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=7.5763.14/1000=1.8m/s V=1.8m/s确定切削工时已知L=64mm L1=2mm L2=0 L3=5mm 由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=0.26min2.6.2工序4 确定切削深度车45外圆 由于单边余量Z=4.95mm一次走ap=4.95mm （1）粗车 .确定切削速度55外圆 V=( nwdw)/1000=1.55m/s确定切削工时已知L=335mm L1=2mm L2=0 L3=5mm由Tm=(L1+L1+L2+L3)/(nw

23、f)=0.75min （2）半精车 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)/(nwf)=0.34min （3）精车 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确定切削速度V=( nwdw)/1000=2.59m/s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 确定切削速度31.5 V=(

24、nwdw)/1000=1.97m/s2.6.3工序5 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 =1.68mm （1）粗车 确定切削速度42外圆 V=( nwdw)/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)/(nwf)=0.23min （2）半精车 确定切削深度42外圆 由于单边余量Z=0.3mm一次走刀则ap=0.3mm 确定切削速度 V=( nwdw)/1000=2.02m/s确定切削工时已知L=100mm L1=2mm L2=0 L3=5mm 由Tm=(L1+L1+L2+L3)

25、/(nwf)=0.4min （3）精车 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确定切削速度 V=( nwdw)/1000=1.97m/s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 2.6.4工序7 确定切削深度40外圆 由于单边余量Z=0.85mm一次走刀则ap=0.85mm （1）粗车 确定切削速度40外圆 V=( nwdw)/1000=1.02m/s确定切削工时 已知L=114mm L1=2mm L2=0 L3=5mmTm=(L1+L1+L2+L3)/(nwf)=

26、0.26min （2）半精车 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确定切削速度V=( nwdw)/1000=1.88m/s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 （3）M45螺纹 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M45331.5 刀具耐用度t=60min 螺距p=1.5选取ap=0.15min确定切削速度 V=(Cvkv)/(tmapxvfyv)=0.53m/s （4）车螺纹 确定机床主轴转速 ns=1000v/dw=10000.53/3.14 45=225r/min确定实际切削速度V=( nwdw)/1000= (4.16453.14)/1000=0.59m/s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/(nw