CA6140車床手柄軸設計

1、手柄軸（CA6140）”零件的機械加工工藝規(guī)程目 錄一、零件分析.21、零件的作用.22、零件的工藝分析概述.23、零件的工藝分析.2二、確定毛坯尺寸，設計毛坯圖.31、確定機械加工余量，毛坯尺寸和公差.32、確定機械加工余量.43、確定毛坯尺寸.44、確定毛坯尺寸公差.45、設計毛坯圖.5三、基準的選擇.51、選擇基準.52、制定工藝路線.5四、工序設定.81、機床的選擇.82、刀具的選擇.83、量具的選擇.8五、確定切削用量及基本時間.9六、小結.17七、參考文獻.18設計“CA6140手柄軸”零件圖（如下圖）機械加工工藝規(guī)程。年產10000件。一、零件的分析1.零件的作用題目所既定的零件

2、為輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉矩，使主軸獲得旋轉的動力；二是工作過程中經常承受載荷；三是支撐傳動零部件。2.零件的工藝分析概述從零件圖上看，該零件結構比較簡單，其主要加工的面有16、20的外圓柱面，一個錐面凸臺,一個M10的螺紋孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側面、20圓柱表面為Ra1.6, 16外圓柱面為Ra1.6,錐面凸臺及端面為Ra0.8, 15.7鍵槽為Ra3.2，其余為Ra6.3。要求不高，位置要求較嚴格，表現(xiàn)在40的右端面、20圓柱面。熱處理方面需要調質處理，到200HBS，保持均勻。 通過分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過徑向夾緊可保證

3、其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。3、零件的工藝分析3.1確定毛坯的制造形式毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機械加工的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產中占相當重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。毛坯種類的選擇決定于零件的實際作用，材料、形狀、生產性質以及在生產中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料為45號鋼，推薦用型材或鍛件，但從經濟方面著想，如

4、用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗，而鍛件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件，所以使用鍛件。3.2零件的生產類型由設計題目知：大批量生產二、確定毛坯尺寸，設計毛坯圖1.確定機械加工余量,毛坯尺寸和公差鋼質模鍛件的公差及機械加工余量按GB/T 12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下各項因素：（1）鍛件公差等級 由該零件的功用和技術要求，確定其鍛件公差等級為普通等級。（2）鍛件質量 通過計算可知零件成品質量為0.36kg，估算為=0.478kg（3）鍛件形狀復雜系數(shù)SS=/=0.

5、478/1.203=0.397（該零件為圓形，假設其最大直徑為44mm，長126mm，則由公式（5-4）、公式（5-5）得 =/44412.27.85=1.203kg）由于0.397介于0.32與0.63之間，故零件形狀復雜系數(shù)S屬等級（4）鍛件材質系數(shù)為（5）零件表面粗糙度 由零件圖知除錐面及右端面=0.8以外其余各加工表面為1.6。2.確定機械加工余量根據(jù)鍛件質量、零件表面粗糙度、形狀復雜系數(shù)查表2-13，由此差得單邊余量在厚度方向加工余量為1.52.0mm， 水平方向亦為1.52.0mm，即鍛件各外徑的單面余量為1.52.0mm，各軸向的單面余量亦為1.52.0mm。3.確定毛坯尺寸上面

6、查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度1.6的表面，余量要適當增大。分析本零件，除錐面和右端面為0.8以外，其余各加工表面為1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量值即可（當表面只粗加工時，可取所查數(shù)據(jù)中較小的值。當表面需經粗加工和半精加工時，可取其較大值）。綜上所述，確定毛坯尺寸見表1表1手柄軸毛坯（鍛件）尺寸零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸22440244122212610221044.確定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質量、材質系數(shù)、形狀復雜系數(shù)從表5-6、表5-7中查得。本零件毛坯尺寸允許偏差見表2表2手柄軸毛坯（鍛件）尺寸允許公差鍛件尺寸偏差根據(jù)24表5-74410

7、4表5-61265.設計毛坯圖確定圓角半徑 鍛件的外圓半徑按表5-12確定。H=20 t=20 t/H=1 R=3三、基準的選擇1.選擇基準工件在加工第一道或最初幾道工序時，一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準，這個是粗基準，該零件選用40外圓柱面作為粗基準來加工16、20外圓柱面和左端面。以上選擇符合粗基準的選擇原則中的余量最小原則、便于裝夾原則，在以后的工序中，則使用經過加工的表面作為定位基準，20的外圓柱面和左端面作為定位基準，這個基準就是精基準。在選精基準時采用有基準重合，基準統(tǒng)一。這樣定位比較簡單可靠，為以后加工重要表面做好準備。2.制定工藝路線，選擇加工方法2. 1零件表面加工方法

8、的選擇:市場經濟的前提下，一切都是為能創(chuàng)造出更多的財富和提高勞動率為目的，同樣的加工方法的選擇一般考慮的是在保證工件加工要求的前提下，提高工件的加工效率和經濟性，而在具體的選擇上，一般根據(jù)機械加工資料和工人的經驗來確定。由于方法的多種多樣，工人在選擇時一般結合具體的工件和現(xiàn)場的加工條件來確定最佳的加工方案。同樣在該零件的加工方法的選擇中，我們考慮了工件的具體情況，一般我們按加工順序來闡述加工方案：查表（6-6）（6-8）（機械制造技術）。表3 加工方法加工表面表面粗糙度公差/精度等級加工方法20圓柱表面Ra1.6IT8粗車-半精車-精車16外圓柱面Ra1.6IT8粗車-半精車-精車15.2槽R

9、a6.3IT10粗車半精車15.7槽Ra3.2IT8粗車-半精車左端Ra6.3IT10粗車右端錐面Ra0.8IT8粗車-半精車-磨削-拋光鍍鉻右端面Ra0.8IT8粗車-半精車-磨削-拋光鍍鉻14孔Ra3.2自由公差鉆孔-絲錐攻螺紋鍵槽Ra3.2IT9粗銑-精銑倒角Ra6.32.2加工順序的安排(1) 工序的安排1、加工階段的劃分 當零件的加工質量要求較高時,往往不可能用一道工序來滿足要求,而要用幾道工序逐步達到所要求的加工質量和合理地使用設備、人力,零件的加工過程通常按工序性質不同,可以分為粗加工,半精加工,精加工三個階段。粗加工階段：其任務是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零

10、件成品，因此，主要目標是提高生產率，去除內孔，端面以及外圓表面的大部分余量，并為后續(xù)工序提供精基準，如加工20、16圓柱表面及錐面。半精加工階段：其任務是使主要表面達到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，如20、16外圓柱面。精加工階段：其任務就是保證各主要表面達到規(guī)定的尺寸精度，留一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目標是全面保證加工質量。2、基面先行原則該零件進行加工時，要將左端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準來加工，因為左端面和20外圓柱面為后續(xù)精基準表面加工而設定的，才能使定位基準更準確，從而保證各位置精度

11、的要求，然后再把其余部分加工出來。 3、先粗后精 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗車將在較短時間內將工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金屬切削效率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求，若粗車后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車，以此為精車做準備。 4、先面后孔 對該零件應該先加工平面，后加工孔，這樣安排加工順序，一方面是利用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠，另一方面是在加工過的平面上加工孔，比較容易，并能提高孔的加工精度，所以對于CA6140車床手柄軸來講先加工20、16外圓柱面，做為定位基準再來加工其余面。（1）工序劃分的確定工序集中與工序分散：工序集中是指將工件的加

12、工集中在少數(shù)幾道工序內完成每道工序加工內容較多，工序集中使總工序數(shù)減少，這樣就減少了安裝次數(shù)，可以使裝夾時間減少，減少夾具數(shù)目，并且利用采用高生產率的機床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進行，每道工序的內容很少，最少時每道工序只包括一簡單工步，工序分散可使每個工序使用的設備，刀具等比較簡單，機床調整工作簡化，對操作工人的技術水平也要求低些。綜上所述：考慮到工件是大批量生產的情況，采用工序集中。輔助工序的安排：輔助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除銹，退磁，檢驗等。（2）熱處理工序的安排熱處理的目的是提高材料力學性能，消除殘余應力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預備熱處理，最終熱處

13、理和內應力處理等，本零件CA6140車床手柄軸材料為45鋼，在加工過程中預備熱是消除零件的內應力，在毛坯鍛造之后。最終熱處理在半精車之后精車之前，按規(guī)范在840溫度中保持30分鐘釋放應力。（3）擬定加工工藝路線根據(jù)以上各個零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則，可以確定加工工藝路線，具體方案如下：方案一181備料鍛造毛坯2熱處理退火（消除內應力）3普車粗、精車左端面，鉆中心孔4普車粗車個圓柱面留半精車、精車余量5普車粗車15.2、15.7槽6熱處理調質7數(shù)控車半精車15.7槽，倒角8數(shù)控車粗、精車右端面及圓錐凸臺9數(shù)控車倒角10磨磨削右端面及圓錐凸臺 、面 11拋拋光右端面及錐面12鉆床鉆孔8

14、13絞絲錐攻螺紋M1014鏜鏜孔1415銑銑鍵槽16去毛刺 17終檢按零件圖樣要求全面檢查方案二1備料鍛造毛坯2熱處理退火（消除內應力）3 粗車 左端面、凸臺面和鉆中心孔4粗車， 的圓柱面5 粗車切四個槽6粗車粗車圓柱面及右端面7半精車 柱面，8 精車 精車圓柱面，并倒角9半精車半精車右端面及圓錐面，倒圓角10磨削磨削右端面及圓錐面11銑鍵槽銑兩鍵槽51412鉆孔鉆，兩盲孔13攻螺紋用絲錐攻M10的內螺紋14熱處理調質15拋光鍍鉻拋光鍍鉻右端面及圓錐面16去毛刺去除毛刺17終檢按零件圖樣要求全面檢查從零件本身來考慮，由于軸類零件在切削加工時易產生彎曲變形，如采用工序分散，在加工時零件的位置精度

15、無法保證，為了同時保證零件圖示的圓跳動要求，所以采用工序集中的方案二。四、工序設定（選方案二）確定刀具走刀路線主要是提高生產效率，正確的加工工藝程序，在確定走刀路線時主要考慮以下幾個方面：1、應能保證零件的加工精度和表面粗糙度2、應使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率3、應使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。具體加工路線見走刀路線圖。機床的選擇1、工序3、4、5是粗車，各工序的工步數(shù)不多，零件的外廓尺寸不大，精度要求不高，采用CA6140普通臥式車床即可，表5-55。2、工序6精車半精車，精度要求比較高，表面粗糙度小，需選用較精密的車床，因此用C616A臥式車床，表5-

16、55。3、工序7加工的是圓錐面，加工難度較大，所以用數(shù)控車床CK6108A臥式。4、工序8磨削圓錐面及右端面，加工精度比較高，所以選擇磨床MQ1350。5、工序9銑鍵槽，加工精度比較低，選用X62臥式銑床，表5-74。6、工序10、11鉆孔和攻螺紋選用Z3025搖臂鉆床。刀具的選擇由于刀具材料的切削性能直接影響著生產率，工件的加工精度，已加工表面質量，刀具的磨損和加工成本，所以正確的選擇刀具材料是數(shù)控加工工藝的一個重要部分，刀具應具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導熱性，良好的工藝性和經濟性，抗粘接性，化學穩(wěn)定性。由于CA6140車床輸出軸材料為45鋼，選擇使用硬質合金中的YT15

17、類刀具，因為加工該類零件時摩擦嚴重,切削溫度高,而YT類硬質合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性,在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼這種材料時采用硬質合金的刀具。1粗車外圓用YT5，半精車，精車選用YT15。為提高生產率和經濟性可選用可轉位車刀。切槽刀可選用高速鋼GB5343.1-1995。2銑刀選用直柄立銑刀GB/T6117.1-1996。3攻螺紋選擇直徑為10mm的絲錐GB3464-83。4鉆頭直柄麻花鉆GB1436-85。5砂輪選擇PSA400A80M5B35表3.2-6。量具的選擇根據(jù)本零件的尺寸和公差外圓加工面所選用的量具為游標卡尺和千分尺。內圓和孔測量也用千

18、分尺。加工余量，工序尺寸，及其公差的確定根據(jù)各資料及制定的零件加工工藝路線，采用計算與查表相結合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經濟精度選定，上下偏差按入體原則標注，確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：（查136）表5 加工余量、工序尺寸、表面粗糙度加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精20js6外圓2.21.00.8Ra6.3Ra3.2Ra1.620g6外圓2.21.00.8Ra6.3Ra3.2Ra1.616js6外圓6.21.00.8Ra6.3Ra3.2Ra1.6五、確定切削用量及基本時間切削用量包括背吃刀量a、進給量f、切削速度v，

19、確定順序事先確定a、f再確定v1、工序00-25切削用量及基本時間的確定1）切削用量 本工序為粗車車端面及外圓，已知加工材料為45號鋼=670MPa,鍛件，有外皮機床為CA6140型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤中確定粗車外圓的切削用量。所選刀具為YT5硬質合金可轉位車刀，根據(jù)表5-112，由于CA6140的中心高為200mm，故選刀杠尺寸=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車刀幾何形狀，卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角，主偏角，副偏角，刃傾角刀尖圓弧半徑確定背吃刀量a 粗車雙邊余量2.2顯然a為單邊余量a=2.2/2=1.1mm.確定進給量f 根據(jù)表5-11

20、4，在粗車鋼料、刀杠尺寸=16mm25mm，a工件直徑為20到40時，f=0.3-0.5mm/r，按CA6140車床的進給量，表5-57，選擇f=0.5mm/r。確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗。根據(jù)表5-55，CA6140進給機構允許的進給力.根據(jù)表5-123當鋼料=57070MPa，a，f,v=65mm/min,進給力=760N.的修正系數(shù)為，故實際進給力為=7601.17=889.2N,所選的進給量f=0.5mm/r可用。2） 選擇車刀模鍛標準及耐用度，根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為1mm,可轉位車刀耐用度T=60min.3）確定切削速度v 根據(jù)表5-

21、120，當用YT5硬質合金車刀=600鋼料、a，f=0.54mm/r，切削速度123m/min。切削速度的修正系數(shù)為，故v=1230.80.650.811.15=59.6m/min按CA6140車床的轉速（表5-56），選擇n=900r/min=15r/s，則實際切削速度v=67.8m/min。4）校驗機床功率由表5-125當=570，HBS=.時，。，（表2-9），故實際切削的功率。根據(jù)表5-59，當n=960r/mm，機床主軸允許功率.,故所選切削用量可在CA6140車床上進行。最后確定切削用量為確定粗車外圓端面及臺階面，的切削用量。采用車外圓的刀具加工這些表面。加工余量皆可一次走刀切除，

22、車外圓端面及臺階面的，主軸轉速與車外圓的相同。（1）工序10切削用量及時間的確定1）確定粗車端面基本時間 根據(jù)表2-21 其中時，可知（2）工序15切削用量及時間的確定2）確定粗車外圓的基本時間其中時，L=102mm，可知3 )確定粗車外圓的基本時間：其中時，L=20mm，可知4)工序基本時間的確定：（3）工序20切削用量及時間的確定本工序為粗車槽和倒角，已知條件與工序3相同，可采用工序3相同的可轉位車刀。工步粗車槽120.081.13150.33粗車槽220.081.13150.37粗車槽320.081.13150.37粗車槽420.081.13150.41（4）工序25切削用量及時間的確定

23、1）切削用量 本工序為粗車（端面及外圓）已知條件與工序1相同，車端面及外圓可采用工序1相同的可轉位車刀。2)基本時間(1）確定粗車外圓的基本時間，根據(jù)表2-21，車外圓基本時間為 式中l(wèi)=22mm, ,1 (2)確定粗車端面2基本時間的確定 ，L=式中， ，1.則 3)確定工序的基本時間： 2、工序30-40切削用量及基本時間的確定（1）工序30-35切削用量及基本時間的確定1）切削用量 本工序為半精車，精車加工（左邊外圓、倒角）。已知條件與粗加工工序相同。 確定半精車外圓的切削用量。所選刀具為YT15硬質合金可轉位刀。車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。根據(jù)表5-113，車刀幾何形狀為

24、，。確定背吃刀量 。確定進給量f 2 根據(jù)表5-116及CA6140車床的進給量（表5-57），選擇f=0.3mm/r.由于是半精加工，切削力較小，故不需校核機床進給機構強度。 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為0.4mm,耐用度T= 30min.確定切削速度v 根據(jù)表5-120，用YT15硬質合金刀加工鋼料、時，切削速度。切削速度的修正系數(shù)為，其余的修正系數(shù)均為1（表2-9），故v=n=按CA6140車床的轉速，【表5-56】，選擇n= 400r/min,則實際切削速度= 27.4m/min.半精加工機床功率也可不校驗。最后確定的切削用量：， 確定半精車外圓

25、，端面、臺階面的切削用量。用半精車采外圓YT15硬質合金車刀加工這些表面。切槽采用高速鋼成型切槽刀。2) 基本時間確定半精車外圓的的基本時間：確定半精車外圓的基本時間：確定精車20的基本時間確定精車16的基本時間 確定工序的基本時間： （2） 工序40切削用量及基本時間的確定1） 削用量 本工序為半精加工（右邊外圓及右端面）。采用數(shù)控車床CK6108A型車床工件裝卡在三爪自定心卡盤中。 確定半精車外圓及右端面的切削用量。所選刀具為YT15硬質合金可轉位刀。車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。根據(jù)表5-113，車刀幾何形狀為，。確定背吃刀量 。確定進給量f 2mm/r根據(jù)表5-116及CA

26、6140車床的進給量（表5-57），選擇f=0.3mm/r.由于是半精加工，切削力較小，故不需校核機床進給機構強度。 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為0.4mm,耐用度T= 30min.確定切削速度v 根據(jù)表5-120，用YT15硬質合金刀加工鋼料、時，切削速度。 切削速度的修正系數(shù)為，其余的修正系數(shù)均為1（表2-9），故v=n=按CK6108A車床的轉速，【表5-56】，選擇n= 400r/min,則實際切削速度= 27.4m/min.半精加工機床功率也可不校驗。最后確定的切削用量：， 確定半精車外圓，端面、臺階面的切削用量。用半精車采外圓YT15硬質合金

27、車刀加工這些表面。切槽采用高速鋼成型切槽刀。2）基本時間確定半精車外圓的的基本時間：確定半精車右端面的基本時間： 確定工序的基本時間： 3、工序45切削用量及基本時間的確定1）切削用量 本工序為磨削加工【磨右端面和圓錐面】MQ1350磨床，砂輪PSA400100127A80M5B35表3-262）基本時間的確定 S4、工步50-60切削用量及基本時間的確定（1）工序50鍵槽的切削用量及時間的確定1）切削用量 本工序為半精銑槽，所選刀具為直柄立銑刀。，d=5mm，L=14mm機床選用X62型臥式銑床。 確定每齒進給量。本工序要求保證的表面粗糙度為m(側槽面)，根據(jù)表5-144，每轉進給量，現(xiàn)取則

28、 選擇銑刀磨鈍標準及耐用度。根據(jù)表5-148，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.4mm;耐用度 T= 60min(表5-149)。 確定切削速度和工作臺每分鐘進給量 。按表2-17中公式計算，得 根據(jù)X62型臥式車床主軸轉速表（表5-57）選擇 ，實際切削速度 ,工作臺每分鐘進給量.根據(jù)X62型臥式車床工作臺進給量表【表5-76】，選擇.則實際每齒進給量為=0.032 .2）基本時間 （2）工序55切削用量及基本時間的確定1） 切削用量 本工序為鉆孔，刀具選用直柄麻花鉆頭（GB/6135.3-1996），直徑 使用切削液。 確定進給量f。由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給。 選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度