设计题目
专业课程设计说明书
“支架套筒零件”的机械加工工艺规程与夹具设
计
设 计 者 姚泳 指导教师 张莉
台州学院机械工程学院
2014-4-2
专业课程设计任务书
题目: “支架套筒零件”的机械加工工艺规程与夹具设计 原始图纸（见附页）
生产类型： 单件生产(材料45钢) 设计内容：
1、零件图 1张 2、毛坯图 1张 3、机械加工工艺过程卡 1份 4、机械加工工序卡 1份 5、夹具装配图 1套 6、夹具零件图 若干 7、课程设计说明书 1份
班 级 10机械3班 姓 名 姚泳 学 号 1036210068 指导教师 张莉
目 录
序言..............................................................................................................................................1 一、零件的分析..................................................................................................................1
1. 零件的作用...............................................................................................................1
2. 零件的材料...............................................................................................................1 3. 零件的结构...............................................................................................................1 4. 零件的工艺分析....................................................................................................1
二、 工艺规程设计...............................................................................2
1.确定毛坯的制造形式.........................................................................2 2.基面的选择.................................................................................................................2 2.1粗基准的选择...................................................................................................2 2.2精基准的选择...................................................................................................2 3.制定工艺路线............................................................................................................2
3.1
工艺路线方案的比较.............................................................3
3.2工艺方案的分析及确定...........................................................4 4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定........................................4 5.确定切削用量及基本工时..............................................................6
三、专用夹具的设计..........................................................................................10
1.问题的提出....................................................................................................10 2.夹具设计.........................................................................................................11
四、总结...............................................................................................11 五、参考文献...........................................................................................12
序 言
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，希望通过这次课程设计，提高分析问题和解决问题的能力, 为将来从事的工作打下扎实的基础。
由于本人水平有限，设计的过程中肯定会有许多不足之处，希望指导老师能在查阅的过程中指出我所存在的问题,谢谢!
一、零件的分析
1.零件的作用
支架套筒零件是支架上的支架套（见零件图），它与支架紧密配合。其主要的作用为支架套筒与其他零件的连接配合。
2.零件的材料
考虑到该零件的工作要求,主要用于零件之间的配合,工作强度不高,故
能满足要求.大多在
45号钢
3.零件的结构
3.1由零件图可知,该零件的重要表面的粗糙度最高要达到2.5的精度,两端面的
粗糙度可达到0.04的精度.而且两个重要的内孔的粗糙度的要求也达到了0.63和0.16的精度.所以该零件的是一个重要连接结构零件.
3.2为了保证加工精度，在加工过程中要尽量减小加工装夹次数，尽可能使加工在同一轴线锪表面间完成，这样可使零件的加工工艺更迅捷，并能保证表面粗糙度。
4.零件的工艺分析
4.1先加工左边一组加工表面,包括车外圆φ500-0.05mm，外圆φ84.5
mm,
+0.025+0.025
钻内孔φ340mm,倒内孔φ340mm的圆角和外圆φ500-0.05mm的圆角.车外圆+0.025退刀槽.还有就是与孔φ340mm相互垂直的左端面.其中要保证孔的圆柱度公差
0.0015.
φ684.2再加工右边的一组加工表面,包括车外圆φ520mm，外圆-0.40mm，-0.06
+0.025
外圆Φ46mm,钻内孔φ410mm以及右端面。车各个外圆的退刀槽.还有就是倒内+0.025孔φ410mm的圆角和车螺纹M46x0.5mm.保证内孔的圆柱度公差0.0015。
4.3加工左右两边的加工表面时要注意它们之间的位置精度,如左端面与孔
+0.025
mm的垂直度公差为0.01。右端面与左端面的平行度公差为0.01.内孔. 内φ340
+0.025+0.025
孔φ410mm与内孔φ340mm的同轴度公差为φ0.002加工的时候要特别注意
位置要求。
二、工艺规程设计 1.确定毛坯的制造形式
零件材料为45号钢,根据零件的工作要求和作用,它的工作强度不高,主要用于
零件之间的配合.而且该零件为小批量生产,是圆柱形的工件, 另外从提高生产率、保证加工精度上考虑,该零件的毛坯可采用热轧棒料。
2.基面的选择
基面的选择是工艺过程中重要的工作之一，正确与合理的定位选择可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。 2.1粗基准的选择
根据粗基准的选择原则,尽可能选择不加工表面为粗基准或加工表面要求不高的为粗基准.对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准。故可用三爪自定心卡盘夹住毛坯件的外圆φ90mm作为粗基准加工外圆表面.左端面以及钻内孔。 2.2精基准的选择
根据精基准的选择原则,以内孔中心线为精基准加工左端面,再以左端面为精基准加工右端面。
3.制定工艺路线
制定工艺路线得出零件加工的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度和位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领确定的情况下，可以考虑万能
型机床配以专用夹具提高生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量降至最低。 3.1工艺路线方案的比较
工艺方案一：
工序00:下料,取45号钢Φ90x115mm的圆柱形棒料。
工序05: 粗车左端面，外圆Φ84.5mm,外圆Φ50mm,钻内孔Φ34mm。 工序10: 掉头车另一端，粗车右端面, 外圆Φ68mm,外圆Φ46mm及外圆Φ52mm, 钻内孔Φ41mm。
工序15: 精车左端面,半精车外圆Φ84.5mm及外圆Φ50mm,车外圆的退刀槽,倒内孔Φ34mm的圆角1x45°,倒外圆Φ50mm的圆角。
工序20: 掉头精车右端面, 半精车外圆Φ68mm ,外圆Φ46mm及外圆Φ52mm,车各个外圆的退刀槽,车螺纹M46x0.5,倒内孔Φ41mm的圆角1x45°.精车外圆Φ52mm。
工序25:钻Φ4.65H68mm的小孔,再扩孔,后绞孔.扩孔Φ5.77H5.32mm,后绞孔。
工序30: 研磨内孔Φ34mm至图样要求,粗磨内孔Φ41mm至图样要求。 工序35: 磨削左端面,研磨左端面后至图样要求。 工序40: 磨削右端面,研磨右端面后至图样要求。 工序45：钳工去毛刺。 工序50：清洗终检入库。 工艺方案二：
工序00: 下料,取45号钢Φ90x115mm的圆柱形棒料。
工序05: 粗车右端面, 外圆Φ68mm,外圆Φ46mm及外圆Φ52mm, 钻内孔Φ41mm。
工序10: 掉头车另一端, 粗车左端面, 外圆Φ84.5mm,外圆Φ50mm,钻内孔Φ34mm。
工序15: 精车右端面, 半精车外圆Φ68mm ,外圆Φ46mm及外圆Φ52mm,车各个外圆的退刀槽,车螺纹M46x0.5,倒内孔Φ41mm的圆角1x45°.精车外圆Φ52mm。
工序20: 掉头精车左端面,半精车外圆Φ84.5mm及外圆Φ50mm,车外圆的退
刀槽,倒内孔Φ34mm的圆角1x45°,倒外圆Φ50mm的圆角。
工序25: 钻Φ4.65H68mm的小孔,再扩孔,后绞孔.扩孔Φ5.77H5.32mm,后绞孔。
工序30: 研磨内孔Φ34mm至图样要求,研磨内孔Φ41mm至图样要求。 工序35: 磨削右端面,研磨右端面后至图样要求。 工序40: 磨削右端面,研磨右端面后至图样要求。 工序45：钳工去毛刺。 工序50：清洗终检入库。 3.2工艺方案的分析及确定
上述两个方案的特点在于：其实两个方案很相似,只是有一点差别,方案一它的加工路线是从毛坯左边开始加工的,不管是粗加工还是精加工.而方案二的加工路线是从右边开始的.但是我们从支架套筒图中可以看出,右端面的很多加工精度都是以左边的尺寸为基准的,比如右端面的平行度是以左端面为基准的, Φ41mm的内孔同轴度是以左边Φ34mm内孔中心线为基准的.所以综上所述我们选择方案一。
4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
支架套筒零件材料为45号钢，生产类型为小批量生产，采用热轧圆柱形棒料毛胚。
根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸如下：
00
φ84.5φ68φ50-0.40mm,外圆Φ46mm,外圆-0.05 4.1外圆mm,外圆mm,外圆
φ520-0.06mm。
φ84.5108-0.07mm，其外圆表面最大直径考虑其加工长度为mm，所以直接取
其外圆表面直径为圆
φ90
00
φ68φ50-0.40mm,外圆Φ46mm,外-0.05mm, 外圆mm,外圆
φ84.5
mm的粗糙度Ra均为5.0,所以采用粗车+半精车.而外圆φ520-0.06mm粗糙度
Ra2.5，所以采用粗车+半精车+精车。查《实用机械加工工艺手册》知各直径余量如下表2-1。
表2-1各外圆表面的加工余量
4.2内孔Φ34mm的粗糙度Ra0.16,且毛胚为实心，故采用先钻
----钻-----研磨,内孔Φ41mm采用钻---钻---粗磨. 查《实用机械加工工艺手册》知各直径余量如下表2-2。
表2-2 两个内孔的加工余量
4.3两端面的粗糙度Ra0.04所以均采用粗车-----精车-----磨削------研磨的加工方法查《实用机械加工工艺手册》知各两端面加工余量如下表2-3。 表2-3两端面的加工余量 4.4钻竖直方向的阶梯孔Φ4.65mm和Φ5.77mm的孔, 毛胚为实心，故采用先钻
孔---扩孔---绞孔, 查《实用机械加工工艺手册》知各两阶梯孔加工余量如下表2-4。
表2-4两阶梯孔加工余量
5.确定切削用量及基本工时
工序10为粗车Φ50mm端面，外圆Φ84.5mm,外圆Φ50mm,钻内孔Φ34mm, 本工序采用计算法确定切削用量。 5.1 加工条件
工件材料：45钢调质处理，σb=588MPa、热轧圆柱形棒料。
加工要求：粗车φ84.5mm,Φ50mm外圆及端面，Ra为 5.0μm。用Φ30mm麻花钻通孔。
机床：CA6140卧式车床。
刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16×25mm，кγ=90°，γο=15°，αο=12°，γR=0.5mm。 5.2计算切削用量 5.2.1粗车左端面
(1) 确定端面最大加工余量:已知毛胚长度方向的加工余量为2.64mm，分两次加工，ap=1.5mm计。
(2) 确定进给量f: 根据《实用机械加工工艺手册》(第三版)表11-28,,当刀杆尺寸为16×25mm, 被吃刀量ap=1.5mm以及工件直径为50mm时: f=0.5~0.7mm/r
按CA6140车床说明书(见《工艺设计简明手册》表4.2-9)取: f=0.51mm/r
(3) 计算切削速度:按>表1.27,切削速度的公式为(寿命选T=60min):
vc=Cv
Tmapvfyvx
kv （m/min）
式中, Cv =242, χ=0.15，y=0.35，m=0.2 。修正系数kv见《切削手册》表1.28，即 kmv=1.44，ksv=0.8，kkv=1.04，kkrv=0.81，kbv=0.97。
所以 vc =119.6(m/min) 。
(4) 确定机床主轴转速:
ns=1000 vc=423（r/min） πdw
按CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8），与423r/min相近的机床转速为450r/min,所以实际切削速度v=127.2(m/min) 。
(5) 计算切削工时:按《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-1,取:
L=d+ l1+ l2+ ls=46.5mm，l1=1.5mm，l2=0，ls=0 2
tm=Li=0.41(min) fnw
5.2.2 粗车外圆Φ84.5mm, 同时应校验机床功率及进给机构强度：
(1) 切削深度:单边余量z =1.25mm,分2次切除.
(2) 进给量: 根据根据《实用机械加工工艺手册》(第三版)表11-28，选用f=0.61mm/r.
(3)计算切削速度: 见《切削手册》表1.27
vc=Cv
Tmapvfyvx
kv 其中ap=1.25mm
所以代入公式得v=115.5（r/min）
(4) 确定主轴转速: ns=1000 vc=409（r/min） πdw
按机床选取n=400r/min。
所以实际切削速度v=113.0m/min。
(5) 检验机床功率：主切削力F c按《切削手册》表1.29所示公式计算：
Fc=cFcapxFcfyFcvcckFcnF
式中:cFc=2795; xFc=1.0;yFc=0.75;nFc=-0.1; nF=0.75
kmp=()nF 其中σb=588MPa, nF=0.75 650σb
kmp=0.928 kkr=0.89
所以 Fc=2795⨯1.25⨯0.61^0.75⨯113^(-0.1)x0.928⨯0.89=1241（N）
切削时消耗功率Pc为： Pc=Fcvc
6⨯104=2.34（kW）
由《切削手册》表1.31中CA6140机床说明书可知，CA6140主电动机功率为
7.5kW，当主轴转速为400（r/min）时，主轴传递的最大功率为5.6 kW，所以机床功率足够，可以正常加工。
（6） 校验机床进给系统强度：已知主切削力Fc=1241（N），径向切削力
《切削手册》表1.29所示公式计算： Fp按
Fp=cFpapxFpfyFpvcpkFp nF
式中:cFp=1940; xFp=0.90;yFp=0.6;nFp=-0.3; nF=1.35
kmp=()nF 其中σb=588MPa, nF=1.35 650σb
kmp= 0.873 kkr=0.5
所以Fc=1940⨯1.25^0.9⨯0.61^0.6⨯113^(-0.3)x0.873⨯0.5=186.3（N）
而轴向切削力 Ff=cFfapxFffyFfvcnFfkFf
式中:cFf=2880; xFf=1.0;yFf=0.5;nFf=-0.4; nF=1.0
kmp=()nF 其中σb=588MPa, nF=1.0 650σb
kmp= 0.904 kkr=1.17
向切削力: Ff=2880⨯1.25⨯0.61^0.5⨯113^(-0.4)x0.904⨯1.17=448.8（N）
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数υ=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为：F=Ff+υ(Fc+Fp)=448.8+0.1⨯(1241+186.3)=591.53 (N)。
而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N，故机床进给系统可正常工作。
(7) 计算切削工时:按《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-1,取:
L= l+l1+l2 =43.6mm，l=41.6 l1=2mm，l2=0 tm=
5.2.3 粗车外圆Φ50mm
(1) 切削深度:单边余量z =1.0mm,分10次切除。
(2) 进给量: 根据根据《实用机械加工工艺手册》(第三版)表11-28，选用f=0.5mm/r。
(3)计算切削速度: 见《切削手册》表1.27 Li=0.174(min) fnw
v=Cv
Tmapfxvyvkv 其中ap=1.0mm
所以代入公式得v=128.0r/min。
(4) 确定主轴转速:
ns=1000 vc=453（r/min） πdw
按机床选取n=450 r/min,所以实际切削速度v=127.2m/min。
(5) 计算切削工时:按《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-1,取:
L= l+l1+l2 =7.6mm，l=3.6 l1=4.0mm，l2=0, tm=
5.2.4 钻扩孔Φ34mm
(1) 钻孔Φ30mm,选用机床:转塔车床C365L.
由工件材料45钢及钻头直径Φ30mm查《切削手册》表2.7 知 f=0.8~1.0mm/r 取f=0.92mm/r(查《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-3) 。
由标准刃磨形式及按5类加工性考虑查>表2.13)及表2.14,
知切削速度v=10.82m/min。
ns = 1000 vc=114.86(r/min) πdwLi=0.169(min) fnw
按机床选取n=100r/min(见《工艺手册》表4.2-2)所以实际切削速度 v=9.42m/min。
切削工时: t=(l+l1+l2)/ nf=(112.2+5+0)/(100x0.92)=1.27(min)
式中: l=112.2mm l1=5mm l2=0
(2) 钻孔Φ33.95mm.根据有关资料介绍,利用钻头进行扩钻时,其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为:
f=(1.2~1.3)f钻
v=(1/2~1/3)v钻
式中 f钻, v钻 --------加工实心孔时的进给量与切削速度
现已知f钻=0.6~0.7 mm/r(见《切削手册》表2.7)
取f钻=0.56 mm/r(见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-3)
v钻=11.76m/min(见《切削手册》表2.13)
并令 f=1.35 f钻=0.76mm/r 按机床取f=0.76mm/r
V=0.4 v钻=4.7m/min
ns = 1000 vc=44.09(r/min) dw
按机床选取n=44r/min,所以实际切削速度为; v=4.69m/min。
切削工时: l=70.6mm l1=4 l2=0 所以t=(l+l1+l2)/ nf=2.23(min) 。
三、专用夹具的设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师商定，决定设计第10道工序(工序号45)——磨左端面的磨床夹具。本夹具将用于立式端面研磨机。刀具为砂轮（150× 31.75× 20），对工件端面研磨加工。
1.问题的提出
这个夹具主要用来研磨左端面，从支架套筒图上可知左端面对孔中心线有垂直度要求,且左右端面有平行度要求。因此，本道工序加工时，既要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，又要考虑精度问题。
2.夹具设计
2.1定位基准的选择
由零件图可知，左端面应对左端面有平行度要求,其设计基准为右端面和孔Φ41mm。为了使定位误差为零，应该选择以右端面和孔Φ41mm定位的可调整的自动定心夹具。
2.2磨削力及夹紧力的计算
刀具:尺寸为150 X31.75 X2的砂轮,根据>知F=CFapαvsβvwγ
式中: CF=650，ap=0.02mm，α=0.87，vs=35m/s，β=1.03，vw=10m/s，γ=0.48， 所以Ft=650×0.020.87×351.03×100.48 =63.6N
在计算磨削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K= K1K2K3K4.
其中：K1为基本安全系数1.5；
K2为加工性质系数1.1；
K3为刀具钝化系数1.1；
K4为继续切削系数1.1。
所以F’=K Fa =1.5×1.1×1.1×1.1×63.6=127N
夹紧力的计算:
查《机床夹具设计手册》计算出相应的夹紧力。
2.3定位误差的分析
夹具的主要定位元件为定位轴，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.05。
夹具的主要定位元件为定位轴限制了4个自由度,另一端面限制1个自由度,绕轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，故定位误差在此可忽略。
磨床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图。
四、总结
本次课程设计是对本学期所学《机械制造工艺装备》课程和生产综合实习的检测和应用。课程设计作为工科院校广大学生的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是检验我们综合应用知识的能力，是我们参加工作前的实践性锻炼。
通过这两周的学习和对有关资料的查询，我运用所学的专业知识和从与专业相
关的课程为出发点，并复习所学的制图软件AUTO/CAD的运用，同时学习了其他一些相关软件的应用。在此设计过程也广泛接触、应用一些办公软件，丰富了自己的知识水平。在设计思想中，尽可能体现了我们所学的知识的掌握和了解的相关知识。
总体来说，感谢此次的设计经历，在此特别感谢张莉老师的细心指导的帮助，我相信我个人得到了锻炼，也得到了相应的提高！希望老师批准我的工作结果！ 五、参考文献
[1]艾兴.切削用量简明手册[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2]王光斗.机床夹具设计手册[M].上海:上海科学技术出版社,2000.
[3]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京:机械工业出版社,2005.
[4]孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].北京:冶金工业出版社,2010.
[5]李旦.机床专用夹具图册[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2008.
[6]廖念钊.互换性与技术测量[M].北京:中国计量出版社,2010.
[7]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社,2009.
设计题目
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“支架套筒零件”的机械加工工艺规程与夹具设
计
设 计 者 姚泳 指导教师 张莉
台州学院机械工程学院
2014-4-2
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题目: “支架套筒零件”的机械加工工艺规程与夹具设计 原始图纸（见附页）
生产类型： 单件生产(材料45钢) 设计内容：
1、零件图 1张 2、毛坯图 1张 3、机械加工工艺过程卡 1份 4、机械加工工序卡 1份 5、夹具装配图 1套 6、夹具零件图 若干 7、课程设计说明书 1份
班 级 10机械3班 姓 名 姚泳 学 号 1036210068 指导教师 张莉
目 录
序言..............................................................................................................................................1 一、零件的分析..................................................................................................................1
1. 零件的作用...............................................................................................................1
2. 零件的材料...............................................................................................................1 3. 零件的结构...............................................................................................................1 4. 零件的工艺分析....................................................................................................1
二、 工艺规程设计...............................................................................2
1.确定毛坯的制造形式.........................................................................2 2.基面的选择.................................................................................................................2 2.1粗基准的选择...................................................................................................2 2.2精基准的选择...................................................................................................2 3.制定工艺路线............................................................................................................2
3.1
工艺路线方案的比较.............................................................3
3.2工艺方案的分析及确定...........................................................4 4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定........................................4 5.确定切削用量及基本工时..............................................................6
三、专用夹具的设计..........................................................................................10
1.问题的提出....................................................................................................10 2.夹具设计.........................................................................................................11
四、总结...............................................................................................11 五、参考文献...........................................................................................12
序 言
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，希望通过这次课程设计，提高分析问题和解决问题的能力, 为将来从事的工作打下扎实的基础。
由于本人水平有限，设计的过程中肯定会有许多不足之处，希望指导老师能在查阅的过程中指出我所存在的问题,谢谢!
一、零件的分析
1.零件的作用
支架套筒零件是支架上的支架套（见零件图），它与支架紧密配合。其主要的作用为支架套筒与其他零件的连接配合。
2.零件的材料
考虑到该零件的工作要求,主要用于零件之间的配合,工作强度不高,故
能满足要求.大多在
45号钢
3.零件的结构
3.1由零件图可知,该零件的重要表面的粗糙度最高要达到2.5的精度,两端面的
粗糙度可达到0.04的精度.而且两个重要的内孔的粗糙度的要求也达到了0.63和0.16的精度.所以该零件的是一个重要连接结构零件.
3.2为了保证加工精度，在加工过程中要尽量减小加工装夹次数，尽可能使加工在同一轴线锪表面间完成，这样可使零件的加工工艺更迅捷，并能保证表面粗糙度。
4.零件的工艺分析
4.1先加工左边一组加工表面,包括车外圆φ500-0.05mm，外圆φ84.5
mm,
+0.025+0.025
钻内孔φ340mm,倒内孔φ340mm的圆角和外圆φ500-0.05mm的圆角.车外圆+0.025退刀槽.还有就是与孔φ340mm相互垂直的左端面.其中要保证孔的圆柱度公差
0.0015.
φ684.2再加工右边的一组加工表面,包括车外圆φ520mm，外圆-0.40mm，-0.06
+0.025
外圆Φ46mm,钻内孔φ410mm以及右端面。车各个外圆的退刀槽.还有就是倒内+0.025孔φ410mm的圆角和车螺纹M46x0.5mm.保证内孔的圆柱度公差0.0015。
4.3加工左右两边的加工表面时要注意它们之间的位置精度,如左端面与孔
+0.025
mm的垂直度公差为0.01。右端面与左端面的平行度公差为0.01.内孔. 内φ340
+0.025+0.025
孔φ410mm与内孔φ340mm的同轴度公差为φ0.002加工的时候要特别注意
位置要求。
二、工艺规程设计 1.确定毛坯的制造形式
零件材料为45号钢,根据零件的工作要求和作用,它的工作强度不高,主要用于
零件之间的配合.而且该零件为小批量生产,是圆柱形的工件, 另外从提高生产率、保证加工精度上考虑,该零件的毛坯可采用热轧棒料。
2.基面的选择
基面的选择是工艺过程中重要的工作之一，正确与合理的定位选择可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。 2.1粗基准的选择
根据粗基准的选择原则,尽可能选择不加工表面为粗基准或加工表面要求不高的为粗基准.对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准。故可用三爪自定心卡盘夹住毛坯件的外圆φ90mm作为粗基准加工外圆表面.左端面以及钻内孔。 2.2精基准的选择
根据精基准的选择原则,以内孔中心线为精基准加工左端面,再以左端面为精基准加工右端面。
3.制定工艺路线
制定工艺路线得出零件加工的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度和位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领确定的情况下，可以考虑万能
型机床配以专用夹具提高生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量降至最低。 3.1工艺路线方案的比较
工艺方案一：
工序00:下料,取45号钢Φ90x115mm的圆柱形棒料。
工序05: 粗车左端面，外圆Φ84.5mm,外圆Φ50mm,钻内孔Φ34mm。 工序10: 掉头车另一端，粗车右端面, 外圆Φ68mm,外圆Φ46mm及外圆Φ52mm, 钻内孔Φ41mm。
工序15: 精车左端面,半精车外圆Φ84.5mm及外圆Φ50mm,车外圆的退刀槽,倒内孔Φ34mm的圆角1x45°,倒外圆Φ50mm的圆角。
工序20: 掉头精车右端面, 半精车外圆Φ68mm ,外圆Φ46mm及外圆Φ52mm,车各个外圆的退刀槽,车螺纹M46x0.5,倒内孔Φ41mm的圆角1x45°.精车外圆Φ52mm。
工序25:钻Φ4.65H68mm的小孔,再扩孔,后绞孔.扩孔Φ5.77H5.32mm,后绞孔。
工序30: 研磨内孔Φ34mm至图样要求,粗磨内孔Φ41mm至图样要求。 工序35: 磨削左端面,研磨左端面后至图样要求。 工序40: 磨削右端面,研磨右端面后至图样要求。 工序45：钳工去毛刺。 工序50：清洗终检入库。 工艺方案二：
工序00: 下料,取45号钢Φ90x115mm的圆柱形棒料。
工序05: 粗车右端面, 外圆Φ68mm,外圆Φ46mm及外圆Φ52mm, 钻内孔Φ41mm。
工序10: 掉头车另一端, 粗车左端面, 外圆Φ84.5mm,外圆Φ50mm,钻内孔Φ34mm。
工序15: 精车右端面, 半精车外圆Φ68mm ,外圆Φ46mm及外圆Φ52mm,车各个外圆的退刀槽,车螺纹M46x0.5,倒内孔Φ41mm的圆角1x45°.精车外圆Φ52mm。
工序20: 掉头精车左端面,半精车外圆Φ84.5mm及外圆Φ50mm,车外圆的退
刀槽,倒内孔Φ34mm的圆角1x45°,倒外圆Φ50mm的圆角。
工序25: 钻Φ4.65H68mm的小孔,再扩孔,后绞孔.扩孔Φ5.77H5.32mm,后绞孔。
工序30: 研磨内孔Φ34mm至图样要求,研磨内孔Φ41mm至图样要求。 工序35: 磨削右端面,研磨右端面后至图样要求。 工序40: 磨削右端面,研磨右端面后至图样要求。 工序45：钳工去毛刺。 工序50：清洗终检入库。 3.2工艺方案的分析及确定
上述两个方案的特点在于：其实两个方案很相似,只是有一点差别,方案一它的加工路线是从毛坯左边开始加工的,不管是粗加工还是精加工.而方案二的加工路线是从右边开始的.但是我们从支架套筒图中可以看出,右端面的很多加工精度都是以左边的尺寸为基准的,比如右端面的平行度是以左端面为基准的, Φ41mm的内孔同轴度是以左边Φ34mm内孔中心线为基准的.所以综上所述我们选择方案一。
4.机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定
支架套筒零件材料为45号钢，生产类型为小批量生产，采用热轧圆柱形棒料毛胚。
根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸如下：
00
φ84.5φ68φ50-0.40mm,外圆Φ46mm,外圆-0.05 4.1外圆mm,外圆mm,外圆
φ520-0.06mm。
φ84.5108-0.07mm，其外圆表面最大直径考虑其加工长度为mm，所以直接取
其外圆表面直径为圆
φ90
00
φ68φ50-0.40mm,外圆Φ46mm,外-0.05mm, 外圆mm,外圆
φ84.5
mm的粗糙度Ra均为5.0,所以采用粗车+半精车.而外圆φ520-0.06mm粗糙度
Ra2.5，所以采用粗车+半精车+精车。查《实用机械加工工艺手册》知各直径余量如下表2-1。
表2-1各外圆表面的加工余量
4.2内孔Φ34mm的粗糙度Ra0.16,且毛胚为实心，故采用先钻
----钻-----研磨,内孔Φ41mm采用钻---钻---粗磨. 查《实用机械加工工艺手册》知各直径余量如下表2-2。
表2-2 两个内孔的加工余量
4.3两端面的粗糙度Ra0.04所以均采用粗车-----精车-----磨削------研磨的加工方法查《实用机械加工工艺手册》知各两端面加工余量如下表2-3。 表2-3两端面的加工余量 4.4钻竖直方向的阶梯孔Φ4.65mm和Φ5.77mm的孔, 毛胚为实心，故采用先钻
孔---扩孔---绞孔, 查《实用机械加工工艺手册》知各两阶梯孔加工余量如下表2-4。
表2-4两阶梯孔加工余量
5.确定切削用量及基本工时
工序10为粗车Φ50mm端面，外圆Φ84.5mm,外圆Φ50mm,钻内孔Φ34mm, 本工序采用计算法确定切削用量。 5.1 加工条件
工件材料：45钢调质处理，σb=588MPa、热轧圆柱形棒料。
加工要求：粗车φ84.5mm,Φ50mm外圆及端面，Ra为 5.0μm。用Φ30mm麻花钻通孔。
机床：CA6140卧式车床。
刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16×25mm，кγ=90°，γο=15°，αο=12°，γR=0.5mm。 5.2计算切削用量 5.2.1粗车左端面
(1) 确定端面最大加工余量:已知毛胚长度方向的加工余量为2.64mm，分两次加工，ap=1.5mm计。
(2) 确定进给量f: 根据《实用机械加工工艺手册》(第三版)表11-28,,当刀杆尺寸为16×25mm, 被吃刀量ap=1.5mm以及工件直径为50mm时: f=0.5~0.7mm/r
按CA6140车床说明书(见《工艺设计简明手册》表4.2-9)取: f=0.51mm/r
(3) 计算切削速度:按>表1.27,切削速度的公式为(寿命选T=60min):
vc=Cv
Tmapvfyvx
kv （m/min）
式中, Cv =242, χ=0.15，y=0.35，m=0.2 。修正系数kv见《切削手册》表1.28，即 kmv=1.44，ksv=0.8，kkv=1.04，kkrv=0.81，kbv=0.97。
所以 vc =119.6(m/min) 。
(4) 确定机床主轴转速:
ns=1000 vc=423（r/min） πdw
按CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8），与423r/min相近的机床转速为450r/min,所以实际切削速度v=127.2(m/min) 。
(5) 计算切削工时:按《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-1,取:
L=d+ l1+ l2+ ls=46.5mm，l1=1.5mm，l2=0，ls=0 2
tm=Li=0.41(min) fnw
5.2.2 粗车外圆Φ84.5mm, 同时应校验机床功率及进给机构强度：
(1) 切削深度:单边余量z =1.25mm,分2次切除.
(2) 进给量: 根据根据《实用机械加工工艺手册》(第三版)表11-28，选用f=0.61mm/r.
(3)计算切削速度: 见《切削手册》表1.27
vc=Cv
Tmapvfyvx
kv 其中ap=1.25mm
所以代入公式得v=115.5（r/min）
(4) 确定主轴转速: ns=1000 vc=409（r/min） πdw
按机床选取n=400r/min。
所以实际切削速度v=113.0m/min。
(5) 检验机床功率：主切削力F c按《切削手册》表1.29所示公式计算：
Fc=cFcapxFcfyFcvcckFcnF
式中:cFc=2795; xFc=1.0;yFc=0.75;nFc=-0.1; nF=0.75
kmp=()nF 其中σb=588MPa, nF=0.75 650σb
kmp=0.928 kkr=0.89
所以 Fc=2795⨯1.25⨯0.61^0.75⨯113^(-0.1)x0.928⨯0.89=1241（N）
切削时消耗功率Pc为： Pc=Fcvc
6⨯104=2.34（kW）
由《切削手册》表1.31中CA6140机床说明书可知，CA6140主电动机功率为
7.5kW，当主轴转速为400（r/min）时，主轴传递的最大功率为5.6 kW，所以机床功率足够，可以正常加工。
（6） 校验机床进给系统强度：已知主切削力Fc=1241（N），径向切削力
《切削手册》表1.29所示公式计算： Fp按
Fp=cFpapxFpfyFpvcpkFp nF
式中:cFp=1940; xFp=0.90;yFp=0.6;nFp=-0.3; nF=1.35
kmp=()nF 其中σb=588MPa, nF=1.35 650σb
kmp= 0.873 kkr=0.5
所以Fc=1940⨯1.25^0.9⨯0.61^0.6⨯113^(-0.3)x0.873⨯0.5=186.3（N）
而轴向切削力 Ff=cFfapxFffyFfvcnFfkFf
式中:cFf=2880; xFf=1.0;yFf=0.5;nFf=-0.4; nF=1.0
kmp=()nF 其中σb=588MPa, nF=1.0 650σb
kmp= 0.904 kkr=1.17
向切削力: Ff=2880⨯1.25⨯0.61^0.5⨯113^(-0.4)x0.904⨯1.17=448.8（N）
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数υ=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为：F=Ff+υ(Fc+Fp)=448.8+0.1⨯(1241+186.3)=591.53 (N)。
而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N，故机床进给系统可正常工作。
(7) 计算切削工时:按《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-1,取:
L= l+l1+l2 =43.6mm，l=41.6 l1=2mm，l2=0 tm=
5.2.3 粗车外圆Φ50mm
(1) 切削深度:单边余量z =1.0mm,分10次切除。
(2) 进给量: 根据根据《实用机械加工工艺手册》(第三版)表11-28，选用f=0.5mm/r。
(3)计算切削速度: 见《切削手册》表1.27 Li=0.174(min) fnw
v=Cv
Tmapfxvyvkv 其中ap=1.0mm
所以代入公式得v=128.0r/min。
(4) 确定主轴转速:
ns=1000 vc=453（r/min） πdw
按机床选取n=450 r/min,所以实际切削速度v=127.2m/min。
(5) 计算切削工时:按《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-1,取:
L= l+l1+l2 =7.6mm，l=3.6 l1=4.0mm，l2=0, tm=
5.2.4 钻扩孔Φ34mm
(1) 钻孔Φ30mm,选用机床:转塔车床C365L.
由工件材料45钢及钻头直径Φ30mm查《切削手册》表2.7 知 f=0.8~1.0mm/r 取f=0.92mm/r(查《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-3) 。
由标准刃磨形式及按5类加工性考虑查>表2.13)及表2.14,
知切削速度v=10.82m/min。
ns = 1000 vc=114.86(r/min) πdwLi=0.169(min) fnw
按机床选取n=100r/min(见《工艺手册》表4.2-2)所以实际切削速度 v=9.42m/min。
切削工时: t=(l+l1+l2)/ nf=(112.2+5+0)/(100x0.92)=1.27(min)
式中: l=112.2mm l1=5mm l2=0
(2) 钻孔Φ33.95mm.根据有关资料介绍,利用钻头进行扩钻时,其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为:
f=(1.2~1.3)f钻
v=(1/2~1/3)v钻
式中 f钻, v钻 --------加工实心孔时的进给量与切削速度
现已知f钻=0.6~0.7 mm/r(见《切削手册》表2.7)
取f钻=0.56 mm/r(见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-3)
v钻=11.76m/min(见《切削手册》表2.13)
并令 f=1.35 f钻=0.76mm/r 按机床取f=0.76mm/r
V=0.4 v钻=4.7m/min
ns = 1000 vc=44.09(r/min) dw
按机床选取n=44r/min,所以实际切削速度为; v=4.69m/min。
切削工时: l=70.6mm l1=4 l2=0 所以t=(l+l1+l2)/ nf=2.23(min) 。
三、专用夹具的设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师商定，决定设计第10道工序(工序号45)——磨左端面的磨床夹具。本夹具将用于立式端面研磨机。刀具为砂轮（150× 31.75× 20），对工件端面研磨加工。
1.问题的提出
这个夹具主要用来研磨左端面，从支架套筒图上可知左端面对孔中心线有垂直度要求,且左右端面有平行度要求。因此，本道工序加工时，既要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，又要考虑精度问题。
2.夹具设计
2.1定位基准的选择
由零件图可知，左端面应对左端面有平行度要求,其设计基准为右端面和孔Φ41mm。为了使定位误差为零，应该选择以右端面和孔Φ41mm定位的可调整的自动定心夹具。
2.2磨削力及夹紧力的计算
刀具:尺寸为150 X31.75 X2的砂轮,根据>知F=CFapαvsβvwγ
式中: CF=650，ap=0.02mm，α=0.87，vs=35m/s，β=1.03，vw=10m/s，γ=0.48， 所以Ft=650×0.020.87×351.03×100.48 =63.6N
在计算磨削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K= K1K2K3K4.
其中：K1为基本安全系数1.5；
K2为加工性质系数1.1；
K3为刀具钝化系数1.1；
K4为继续切削系数1.1。
所以F’=K Fa =1.5×1.1×1.1×1.1×63.6=127N
夹紧力的计算:
查《机床夹具设计手册》计算出相应的夹紧力。
2.3定位误差的分析
夹具的主要定位元件为定位轴，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.05。
夹具的主要定位元件为定位轴限制了4个自由度,另一端面限制1个自由度,绕轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，故定位误差在此可忽略。
磨床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图。
四、总结
本次课程设计是对本学期所学《机械制造工艺装备》课程和生产综合实习的检测和应用。课程设计作为工科院校广大学生的必修环节，不仅是巩固大学生大学所学知识的重要环节，而且也是检验我们综合应用知识的能力，是我们参加工作前的实践性锻炼。
通过这两周的学习和对有关资料的查询，我运用所学的专业知识和从与专业相
关的课程为出发点，并复习所学的制图软件AUTO/CAD的运用，同时学习了其他一些相关软件的应用。在此设计过程也广泛接触、应用一些办公软件，丰富了自己的知识水平。在设计思想中，尽可能体现了我们所学的知识的掌握和了解的相关知识。
总体来说，感谢此次的设计经历，在此特别感谢张莉老师的细心指导的帮助，我相信我个人得到了锻炼，也得到了相应的提高！希望老师批准我的工作结果！ 五、参考文献
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[2]王光斗.机床夹具设计手册[M].上海:上海科学技术出版社,2000.
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