X62W铣床主轴机械加工工艺规程与钻床夹具设计.docx

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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。

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：

（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。

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

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2X45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）钳工

（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M45X1.5

（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——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）

Φ88.882

粗车

4.3

半精车

0.4

精车

0.23

粗磨

0.10

半精磨

0.18

精磨

0.06

Φ65

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

Φ88.882

0.15

2×5.14

Φ100

Φ65

0.015

2×4.2

Φ75

Φ55

0.019

2×3.95

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

（5）毛胚过度圆角的确定

①L2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

②L3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

③L4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

1．锻件毛胚圆角的确定

由r´=r2+z名

r´毛1≥11.2mmr´毛2≥10.2mmr´毛3≥10.2mm

（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

Φ88.882外圆

毛胚Φ102

粗车Φ90.62

11.38

半精车Φ89.82

0.8

外圆

精车Φ89.38

0.46

粗磨Φ89.18

0.2

半精磨Φ89.02

0.16

精磨

0.136

外圆

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

0.1

Φ42外圆

已粗车至Φ46.36

粗车Φ42.98

0.7

半精车Φ42.38

0.6

精车Φ42

0.38

外圆

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

Φ40h11外圆

已粗车至Φ41.28

半精车Φ40.4

0.88

精车Φ40h11

0.4

钻孔Φ17

内锥孔Φ44.45

锥度7：

粗车Φ42.65

25.65

半精车Φ43.25

0.6

粗磨Φ43.85

0.6

半精磨Φ44.65

0.2

精磨

0.2

内孔Φ25.3

钻孔Φ17

粗车Φ24.8

7.8

精车Φ25.3

0.5

2.6确定切削用量及基本工时

（1）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：

40Crδb=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；Φ550.095mmRa=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YT1516×25MMγ0=15º

Kr=75º

λs=0

端面车刀YT1516×25MMγ=90º

Kr=15º

γ0=0.5mmf0=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/rv=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

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=5mmap2=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

=128mmV1=128m/min

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

=142m/minV2=142m/min

①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

切削工时的确定

大端面tm=l1+l2+l3+l（nwf）

其中l=102/2=51mml1=2mm（切入长度）

l2=0（切入长度）l3=5mm

tm大=51+2+0+5）/（450×0.7）×2=0.37mintm大=0.37min

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=0.25mintm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

（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Φ88.882

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/（450.18×5.30×0.15×1.02×0.3）×0.81×0.8×0.54=114m/min

v=114m/min

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=53mmL1=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

确定进给量：

f=0.08mm/r

切削速度的确定：

由v=nwdw∏/1000=7.5×8∏/1000=0.29m/sf=0.08mm/r

钻中心孔

确定切削工时：

Φ17因为L=15mmL1=4mm（切入长度）L2=0

Tm=（L1+L2+L3）/mwf

=0.59min

（4）车Φ88.882

确定切削深度；ap=0.4mm（由表查）由于单外圆与Φ65外边余量Z=0.4mm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

Φ88.882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=1000×241/（∏×90.62）

=847r/min

确定实际切削速度

由V实=nwdw∏/1000=900×90.62∏/1000

=256.1m/min

确定切削工时：

已知L=35mmL3=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/minf=0.3r/min

（6）精车

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

切削速度的确定：

由V=nwdw∏/1000=900×89.38×∏/1000=252.6m/min

V=4.21m/s

确定切削加工时

由于已知L=35mmL1=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Φ65外圆

（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=7.5×76×3.14/1000=1.8m/s

V=1.8m/s

确定切削工时

已知L=64mmL1=2mmL2=0L3=5mm

由Tm=（L1+L1+L2+L3）/（nw×f）=0.26min

2.6.2工序4

确定切削深度

车Φ45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

Φ55外圆V=（nwdw∏）/1000=1.55m/s

确定切削工时

已知L=335mmL1=2mmL2=0L3=5mm

由Tm=（L1+L1+L2+L3）/（nw×f）=0.75min

（2）半精车

确定切削深度

Φ55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=86mmL1=2mmL2=0L3=5mm

由Tm=（L1+L1+L2+L3）/（nw×f）=0.34min

（3）精车

确定切削深度

Φ55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=86mmL1=2mmL2=0L3=5mm

由tm=（nwdw∏）/1000=0.34min

（4）切槽

确定切削速度

3×1.5V=（nwdw∏）/1000=1.97m/s

2.6.3工序5

确定切削速度

车Φ42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

Φ42外圆V=（nwdw∏）/1000=1.01m/s

确定切削工时

已知L=100mmL1=2mmL2=0L3=5mm

Tm=（L1+L1+L2+L3）/（nw×f）=0.23min

（2）半精车

确定切削深度

Φ42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=100mmL1=2mmL2=0L3=5mm

由Tm=（L1+L1+L2+L3）/（nwf）=0.4min

（3）精车

确定切削深度

Φ42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=100mmL1=2mmL2=0L3=5mm

由Tm=（L1+L1+L2+L3）/（nwf）=0.4min

2.6.4工序7

确定切削深度

Φ40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

Φ40外圆V=（nwdw∏）/1000=1.02m/s

确定切削工时

已知L=114mmL1=2mmL2=0L3=5mm

Tm=（L1+L1+L2+L3）/（nw×f）=0.26min

（2）半精车

确定切削深度

Φ40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=114mmL1=2mmL2=0L3=5mm

由Tm=（L+L1+L2+L3）/（nw×f）=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

M45×33×1.5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=1000×0.53/3.14×45=225r/min

确定实际切削速度

V=（nwdw∏）/1000=（4.16×45×3.14）/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=33mmL1=3mm

Tm=（L+L1）n/（nw×

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