妖誩惑衆
范文一：机械制造综合课程设计
目 录
设计任务书 ······························· 1 一、零件的分析 ····························· 2
1、零件的作用 ···························· 2 2、零件的工艺分析 ·························· 2 二、确定生产类型 ···························· 2 三、确定毛坯 ······························ 2 四、工艺规程设计 ···························· 2 1、选择定位基准 ··························· 2 2、制定工艺路线 ··························· 3 3、选择加工设备和工艺设备 ······················ 3 4、机械加工余量、工序尺寸及工时的确定 ················ 4 五、夹具设计 ······························ 9 1、问题的提出 ···························· 9 2、夹具设计 ····························· 9 3、定位误差分析 ·························· 10 4、夹具的装配图见附图 ······················· 10 参考文献 ······························· 10 心得体会 ······························· 10 附录 ································· 10
《机械制造综合课程设计》
设计任务书
设计题目：密封装置密封套铣6mm凸台夹具 设计要求：设计6mm凸台的铣床夹具 生产类型：中批量生产 毛坯类型：棒料
设计内容：1、绘制产品零件图 2、确定定位及夹紧方案 3、绘制夹具总装图 4、绘制夹具零件图 5、编写设计说明书
工序加工要求：
1、铣6mm凸台，满足零件图要求。
一、零件的分析
1、零件的作用
题目所给的零件是机械密封装备传动套，主要作用是用于密封。
2、零件的工艺分析
此零件共有五处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：
1. 以端面为中心的加工表面这一组加工表面包括：42×42的外部轮廓，以及其上下端面；
2. 先加工相邻两个表面，以其为基准加工另外两个表面； 3. 孔的加工； 4. 键槽的加工。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。
二、确定生产类型
由于任务书已经给出生产类型为中批量生产，所以采用的生产类型为中批量生产。
三、确定毛坯
该零件为机械密封装备传动套，材料为45钢，棒料，所以毛坯采用直接下料的方式制造。
四、工艺规程设计
1、定位基准
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。
（1） 粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作
粗基准。根据这个基准选择原则，现选取外部轮廓相邻两个面作为粗基准，利用一组共两块压板压住这两侧的凸台作主要定位面，限制6个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。
（2） 精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。
2、制定工艺路线
Ⅰ：下棒料30×75； Ⅱ：车端面保证总长29； Ⅲ：车外部轮廓50×50； Ⅳ：钻，扩，铰?30孔； Ⅴ：检查；
Ⅵ: 车外表面42×42×27； Ⅶ：倒角1×45°； Ⅷ: 拉键槽； Ⅸ：铣6mm凸台； Ⅹ：去毛刺； Ⅺ：检查。
3、选择加工设备和工艺设备
Ⅰ:车端面，机床选用CA6140卧式车床。 1、选择刀具：
（1）由于是车端面，所以选用端面车刀（YT15）； （2）刀具几何形状：
′ =10° , ?=5°，
?
?
=60°，
?
?
?
=5°，
?
s
=0°,?=1.0mm。
?
Ⅱ：车外部轮廓，机床选用铣床。 1、选择刀具： （1）面铣刀； （2）刀具几何形状：
?＝60°，?
?
?
′=10°，
?＝10°，?
＝5°，
?
s
=0°，
?
?
=1.0;
Ⅲ： 钻，扩，铰?30 孔。
1、选择钻头：
选择高速钢麻花钻头，直径d0?20mm钻头几何形状为（表1及表2）：双 锥修磨横刃，??3002??12002?1?700be?3.5mma0?500
??500b?2mml?4mm
Ⅳ: 车外表面，选用铣床。 1、 选择刀具： （1）面铣刀； （2） 刀具几何形状：
?＝60°，?
?
?
′=10°，
?＝10°，?
＝5°，
?
s
=0，
?
?
=1.0;
Ⅴ: 铣6㎜凸台，机床选用X61立式铣床。 1、刀具的选择：
选用镶齿盘铣刀，齿数Z=8，YT15。 铣刀的几何形状：?=15°，
n
?
=16°，铣刀直径d0?80mm
4、机械加工余量、工序尺寸及工时的确定
Ⅰ：车端面
1、选择切削用量：
（1） 确定切削深度：?p =30-29=1mm；
（2） 确定进给量f：当?p=1时，工件直径为40～60㎜时，f=0.5r； （3） 确定切削速度：v?
1000
查表知，当用 YT15车刀加工?b=0.618～0.686GPa钢料时，
?dn
vt=2.31s,
?
tv
=1.0,
?
xrv
=0.92,
?
sv
=0.8,
?
Tv
=1.0,
?
kv
=1.0,故
v?vt×kv=2 .31×1.0×0.92×0.8=1.7s; n=
1000v1000?1.7
==18.05rs; ?D??30
又由于nc=18.67rs=1120rmin; 因此实际切削速度vc=
?Dc3.14?30?18.67
1000
=
1000
?1.76ms。
2、计算基本工时：
im?
L
，式中L?l?y??，l=30,查表知，车削时的入切量和超切量nf
y???4.3mm则L=30+4.3=34.3㎜,故tm?
34.3
?4s。
18.67?0.5
Ⅱ：铣外部轮廓 1、 选择切削用量： （1） 确定切削深度：
75?50
?12.5mm ?p?12.5?5?2.1mm 2，；
（2） 确定进给量：由于?p=2.1㎜,当工件直径为60～80㎜时，f=0.5r; ?ds
（3） 确定切削速度：v?
1000 查表，知vt?1.82s，切削速度的修正系数为：
=0.81,
?
tv
=1.0,
?
xrv
?
sv
=0.8,
?
Tv
=1.0,
?
kv
=1.0,故v?vt×kv=1.82×1.0×0.81×
0.8=1.18s，n=
1000v1000?1.18
?5.01rs，=又根据机床说明书选择：
?D??75
nc?8.33rs?500rmin，这时实际切削速度为
??75?8.33
1000
?1.96ms。
v
c
=
?Dc
1000
=
2、 计算基本工时：
im?
L
，式中L?l?y??，l=29,查表知，铣削时的入切量和超切量nf
y???1.6mm，则L=1.6+29=30.6㎜,故tm?
30.6
?5?8.75s。
8.33?2.1
Ⅲ： 钻，扩，铰?30 孔
1、 选择切削用量
（1）确定进给量：由表5 当加工要求为6级精度，材料铸铁时
d0?20mm时
f?0.35~0.43mm/r 由 L/d?22/20?1.1 时
f?(0.35~0.43)?1.0?0.35~0.43mm/r
按钻头强度确定进给量 由表7 当钢
?
b
?0.559~0.669GPa，
d0?20mm时：f?1.11mm/r
按机床进给机构强度确定进给量 由表8 钢
?
b
?0.628时
d0?20mm时：机床机构允许的轴向力为9800N。Z535允许最大为15690N。 进给量 f?0.41mm/r
由此可以看出受限制的进给量是工艺要求，从中取
f?0.78mm/r
由表16 可以查出钻孔时的轴向力在f?0.78mm/r
d0?23.5mm时为：Ft?12360N
轴向力修正系数为1.0 故 Fc?12360N?15690N 故 f?0.78mm/r 可用 2、 确定钻头磨钝标准及耐用度，
由表9 d0?20mm时，钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm 耐用度 T?4500s
3、 确定切削速度
由表10 加工性为第三类 f?0.78mm/r 双横刃磨的钻头
d0?20mm时
vt?0.40m/s 切削修正系数 ktv?1.0kcv?1.0klv?0.85ktv?1.0 故 v?vtkv?0.40?1.0?1.0?0.85?1.0?0.34m/s
n?
1000v1000?0.34
??5.4r/s ?d03.14?20
L
其中 nf
4、 加工工时 tm?
L?l?y??l?22mm 由表22 ??y?7mm
所以 tm?
22?7
?7s
0.78?5.4
扩孔：?? 36.5 f?1.1mm/rT?2400s
v?
cvd0
60
1?m
m
zvxv
yv
Tapf
?0.125m/s
ns?
1000v1000?0.125
??1.09r/s ?dn3.14?36.5
按机床取 nw?1.13r/s 所以实际切削速度 v?
??36.5?1.13
1000
?0.13m/s
工时： 切入 L?l?y??l?22mm??y?7mm 所以 tm? 铰孔：?37f?1.3mm/rT?4800s
v?
crd0
zvxv
yv
Lnwf
?
22?7
?24s
1.13?1.1
601?mTmapf
15.6?370.2
kv?1?0.3?0.093m/s 0.30.10.5
604800221.3
ns?
1000v1000?0.03
??0.258r/s ?dw3.14?37
取机床标准 1.13r/s 所以实际切削速度： ??37?1.13v??0.131m/s
1000
22?7
?20s 所以工时： tm?
1.13?1.3Ⅳ: 车外表面
1、 选择切削用量：
50?42
?4mm （1） 确定切削速度：?p?
2
（2） 确定进给量：?p?3～5㎜，工件直径为 40～60㎜时，f?0.5r
?ds
（3） 确定切削速度: v?，查表可知，vt?1.82s切削速度的修正系
1000数为：
?
tv
=0.65,
?
xrv
=0.92,
?
sv
=0.8,
?
Tv
=1.0,
?
kv
=1.0,故
v?vt×kv=1.82×0.65×0.92×0.8=0.87s n=
1000v1000?0.87
?5.54rs =
?D??50
根据机床说明书选择：nc?5.33rs?320rmin 实际切削速度为：vc=
?Dc??55?5.33
1000
=
1000
?0.92ms
2、 计算基本工时：
im?
L
，式中L?l?y??，l=27,查表知，车削时的入切量和超切量nf
y???1.6mm，则L=1.6+27=28.6㎜,故tm?
28.6
?11s
5.33?0.5
Ⅴ: 铣6㎜凸台
1、 选择切削用量 （1）确定铣削宽度
由于加工余量不是很大，所以一次走刀完成 ae?7mm （2）确定每齿进给量
由x61w机床 功率为4.5kw 由表3 af?0.04~0.06mm/z 取 af?0.06mm/z
（3） 铣刀磨钝标准及耐用度
由表7 最大磨损量为0.3mm 耐用度为：7.2?103s （4） 确定切削速度和每秒进给量
由表9 当d0?80mmz?8时 ap?12~40mmae?7mm
af?0.24mm/zvt?0.39m/s nt?1.23r/svft?0.40mm/s
各修正系数为：kmv?kmn?kmvf?1.0
ksv?ksn?ksvf?1.0
故 v?vtkv?0.39?1.0?1.0?0.39s
n?ntkn?1.23?1.0?1.0?1.23rs
vf?vftkvf?0.4?1.0?1.0?0.4s
根据X61W型铣床说明书，选择nc?1.33rs?80rmin， vfc?0.58mms，因此实际切削速度和每齿进给量为：
vc=
?0c??80?1.33
1000
fc
=
1000
?0.33ms
afc?
tm?
tm?
v?0.58?0.06mz
nZ1.33?8
c
（5） 基本工时：
L
L?l?y??L?38mmy???26mm vf
38?26
?111s 0.58
五、夹具设计
1、问题的提出
本夹具用来车削?106?0.087mm孔，由于对此孔无严格的精度要求，故设计夹具0
时主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是主要问题
2、夹具设计
（1）定义基准的选择
由零件图可知，50×50圆弧对?30孔有中心距要求，则用?30孔来定位，再用两个钩形压板来定位限制五个自由度，加一平面来辅助。实际就变为一削边销和两压板定位的夹具。考虑到工件的形状，此工序选择外圆柱面为定位基准，用V形3块定位。 （2）切削力及夹紧力的计算
切削刀具：高速钢直齿盘铣刀，则 主切削力Fz
Fz=9.81?60
nFz
CFzap
xFz
yFznFz
fVkFz
=9.81?60 =561N
0.82
?103?1?0.51.8?1360.82?1.2?10?3
1.0
径向切削力Fy
nFy
xFy
yFynFyVkFy
Fy=9.81?60CFyapf
=9.81?60?54?10.9?0.50.75?1360?1.2?10?3 =378N
走刀力Fx
Fx=9.81?60
nFx
CFxap
xFx
f
yFxnFx
VkFx
=9.81?60?46?10?0.50.4?1361.0?1.2?10?3
=558N
夹紧力：由于工作状态原因，对底座的夹紧力足以提供夹紧力，故无须验算。
3、定位误差分析
1、定位元件尺寸及公差确定。
夹具的主要定位元件为?16孔的定位销，孔与销间隙配合。
2、工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任
意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为：Td=Dmax-Dmin ，本工序采用两个定位销，工件始终靠近定位销的一面，自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不会在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。
4、夹具的装配图见附图
参考文献
[1]赵家齐主编 机械制造工艺学课程设计指导书。北京：机械工业出版社
[2]东北重型机械学院，洛阳农业机械学院编。机床夹具设计手册 上海：上海科学技术 出版社，1979
[3] 艾兴，肖诗纲主编。切削用量手册 北京：机械工业出版社
[4] 金属切削手册 上海：上海科学文化技术出版社
心得体会
经过两周的努力，我终于将这门课程设计完成了，在完成过程中遇到了许多的困难，比如机床、刀具的选择，计算公式的运用等等，但最终，通过查阅资料和文献以及上网查询相关专业知识，和同学探讨，慢慢解开了这些难题。尽管时间不长，但还是感觉过得很慢，但做完之后，心情很好，收获很大，不仅掌握了铣床夹具的设计还复习了AutoCAD绘图和word文字编辑。对我今后的工作有很大的帮助。
附录
课程设计任务书×1 课程设计说明书×1 工件图×1 装配图×1 底座×1
范文二：机械制造基础 综合课程设计
机械制造基础 综合课程设计
2013/11/12
运用所学内容和金工实习相结合，完成零件的整个制造工艺过程。
1、 零件分析
1.1 零件的作用
1.2 零件的工艺分析
1.3 零件的生产类型
2、确定毛坯类型，绘制毛坯图
2.1 选择毛坯（分析使用场合-材料-原因）
2.2 确定毛坯尺寸公差和加工余量
2.3 绘制毛坯图
3、工艺规程设计
3.1 定位基准选择
3.2 工艺路线
3.3 加工装备
3.4 加工余量、工序尺寸、公差的确定
3.5 切削用量
3.6 工时定额
4、专用夹具设计
4.1 加工夹具设计
4.2 钻夹具设计
4.3 绘制夹具简图
5、热处理工艺分析
5.1 材料分析
5.2 工艺选择（对应：铁碳合金图）
范文三：机械制造综合课程设计(夹具)
机械制造综合课程设计
2012-2013第1学期
题目:
学 号： 姓 名： 班 级： 指导教师： 成 绩：
机电与汽车工程学院
2013年1月
目 录
一、零件的分析 . ........................................................................................................................................... 4 1. 零件的作用 . .................................................................................................................................................. 4 2. 零件的工艺分析 . .......................................................................................................................................... 4 二、确定生产类型 . ....................................................................................................................................... 6 三、确定毛坯 ............................................................................................................................................... 6 １. 选择毛坯 . .................................................................................................................................................... 6 ２. 确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差 ..................................................................................................... 6 ３. 确定机械加工余量 . .................................................................................................................................... 6 ４. 确定毛坯尺寸 . ............................................................................................................................................ 6 ５. 确定毛坯尺寸公差 . .................................................................................................................................... 6 ６. 设计毛坯图 . ................................................................................................................................................ 7 四、工艺规程设计 . ....................................................................................................................................... 7 1. 定位基准的选择 . .......................................................................................................................................... 7 2. 零件表面加工方法的选择 . .......................................................................................................................... 7 3. 制定工艺路线 . .............................................................................................................................................. 8 4. 选择加工设备与工艺装备 . .......................................................................................................................... 9
(1)选择机床................................................................................................................................................. 9
(2)选择夹具................................................................................................................................................. 9 (3)选择刀具................................................................................................................................................. 9 (4)选择量具............................................................................................................................................... 10
5. 确定工序尺寸 . ............................................................................................................................................ 10 6. 确定切削用量及基本时间 . ........................................................................................................................ 10
①工序Ⅲ 粗铣钢球孔端面 . .................................................................................................................... 10 ②工序Ⅳ 加工φ12.7 盲孔 . ................................................................................................................ 11 ③工序Ⅶ 钻沉头孔及攻螺纹 . ................................................................................................................ 13
五、夹具设计 ............................................................................................................................................. 15 1、问题提出 . .................................................................................................................................................. 16 2、夹具设计 . .................................................................................................................................................. 16 3、定位误差分析 . .......................................................................................................................................... 18
4、夹紧设计及操作的简要说明 . .................................................................................................................. 18 参考文献 ..................................................................................................................................................... 20
《机械制造综合课程设计》
设计任务书
设计题目：车床杠杆钻床夹具 设计要求：设计钻的孔的钻床夹具 生产类型：中批量生产 毛坯类型：铸件
设计内容：1、绘制产品零件图 2、确定定位及夹紧方案 3、绘制夹具总装图 4、绘制夹具零件图 5、编写设计说明书
工序加工要求：
1、钻的孔，满足零件图要求。
一、零件的分析
1. 零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的杠杆。它位于车床制动机中，主要起制动作用，杠杆一端与制动带连接，另一端通过钢球与齿条轴的凸起（或凹槽）相接处，当离合器脱开时，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧；当左右离
合器中任一个接合时，杠杆都顺时针方向摆动，使制动带放松，从而达到制动的目的。
2. 零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下： （1）主要加工面：
1）小头钻以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔； 2）钻Φ
+0.1
12.70
锥孔及铣Φ
+0.1
12.70
锥孔平台；
3）钻2—M6螺纹孔；
4）铣杠杆底面及2—M6螺纹孔端面。 （2）主要基准面：
1）以Φ45外圆面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：的孔、杠杆下表面
2）以的孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：Φ14阶梯孔、M8螺纹孔、Φ
+0.1
12.70
锥孔及Φ
+0.1
12.70
+0.1
12.70
锥孔平
台、2—M6螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺纹孔和Φ锥孔平台。
杠杆的Φ25孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：
本套夹具中用于加工Φ25孔的是立式钻床。工件以Φ25孔下表面及Φ45孔外圆面为定位基准，在定位块和V 型块上实现完全定位。加工Φ25时，由于孔表面粗糙度为
R a =1.6μm
。主要采用钻、扩、铰来保证其尺寸精度。
本套夹具中用于加工杠杆的小平面和加工Φ12.7是立式铣床。工件以孔及端面和水平面底为定位基准，在长销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工表面：包括粗精铣宽度为30mm 的下平台、钻Ф12.7的锥孔，由于30mm 的下平台的表面、孔表面粗糙度都为
R a =6.3μm
。其中主要的加工表面是孔Ф12.7，要用Ф12.7钢球检查。
本套夹具中用于加工与Φ25孔相通的M8螺纹底孔是用立式钻床。工件以孔及其下表面和宽度为30mm 的下平台作为定位基准，在大端面长圆柱销、支承板和支承钉上实现完全定位。加工M8螺纹底孔时，先用Φ7麻花钻钻孔，再用M8的丝锥攻螺纹。
二、确定生产类型
根据设计任务，生产类型为中批量生产
三、确定毛坯
１. 选择毛坯
该零件材料为ＨＴ２００，考虑到零件的结构以及材料，选择毛坯为铸件， 由于零件中批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用金属型铸造。这从提高生产率，保证加工精度以及节省材料上考虑，是合理的。
２. 确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差
要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。
（１） 铸件机械加工余量等级 该值由铸件的成型方法和材料确定， 成型方法为金属型铸造，材料为灰口铸铁，确定加工余量等级 为Ｆ。
（２） 铸件尺寸公差 根据表4.2毛坯铸件的基本尺寸处于１００～１６０之间，而铸件的尺寸公差等级取为８级，取铸件的尺寸公差为１. ８mm 。
３. 确定机械加工余量
根据查得的毛坯的加工余量等级为Ｆ，以及铸件的尺寸，定铸件的机械加工余量为2.5mm 。
４. 确定毛坯尺寸
根据成型零件的基本尺寸，以及确定的机械加工余量和铸件的尺寸公差确定毛坯的尺寸为基本尺寸加上4.3mm 。
５. 确定毛坯尺寸公差
根据表4.2毛坯的尺寸公差等级去为８级，确定尺寸公差为１. ８mm 。
６. 设计毛坯图
毛坯图如上图所视。
四、工艺规程设计
1. 定位基准的选择
本零件是带孔的杆状零件，孔是其设计基准，在铣削零件的三个平面以及钻孔的时侯，都应以孔为定位基准，避免基准不重合误差的产生，在铣削底面时应该以不需要加工的面为粗定位基准。
2. 零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有端面，内孔，螺纹孔，其中端面有一个大底面和二个小端面，内
孔有φ25mm 和φ12.7mm 各一个孔，螺纹孔有 M6 和 M8 各一个。材料为灰铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求，其加工方法选择如 下。
（1） 大底面 据表面粗糙度 3.2，考虑加工余量的安排，根据表 4.6 选用先粗铣后半精铣的方法加工。
（2） 25mm 的孔 根据表面粗糙度，选公差等级为 IT8，根据表4.9 选用先钻 ，后扩再粗铰再精铰的加工方法。
（3） 端面一 据表面粗糙度 6.3，根据表4.6采用铣削的加工方法，铣一刀。 （4） 12.7mm 的孔 根据表 4.19 选用钻削的加工方法。
（5） 端面二 根据表面粗糙度 3.2，根据表4.6选用先粗铣后半精铣的加工 方法。
（6） M6 螺纹孔 根据螺纹的加工方法，选用先钻后倒角再攻丝的加工方法。 （7） M8 螺纹孔 根据螺纹的加工方法，选用先钻后倒角再攻丝的加工方法。
3. 制定工艺路线
根据该零件的结构以及需要选用的定位基准，按照先加工基准面，以及先粗后精的的原则，该零件应先加工大底面，再钻孔，再加工其他表面的方法，具体 工艺路线如下：
工序Ⅰ：以不需要加工的底面为粗基准，铣削另一个底面。
工序Ⅱ：以铣削过的底面和直径 45 的外圆表面定位，钻直径 25 的孔。 工序Ⅲ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，铣削端面一，保证 长度 30mm 的尺寸。
工序Ⅳ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，钻削直径 12.7 的孔。 工序Ⅴ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，铣削端面二，保证 长度 90mm 的尺寸。
工序Ⅵ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，加工 M6 的螺纹孔。 工序Ⅶ：以铣削过的底面和钻削后的孔和一个支撑为定位，加工 M8 的螺纹孔
4. 选择加工设备与工艺装备
(1)选择机床
根据不同的工序选择机床。
a) 工序Ⅲ是粗铣。 工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用立式铣床。根据 零件外廓尺寸，精度要求，选用 X51 式立式铣床即能满足要求。
b) 工序Ⅳ是钻、扩孔, Ⅵ、Ⅶ 是钻孔、锪孔、攻螺纹。 由于加工面位置分散，表面粗糙度数值要求不同，因而选择 Z535 钻床。 (2)选择夹具
本零件结构不规则，不易进行装夹、定位，故工序 Ⅲ，Ⅳ，Ⅵ，Ⅶ均选择专用夹具。
(3)选择刀具
根据不同的工序选择刀具。
a) 工序Ⅲ铣端面时，在立式铣床上加工，所以选择端铣刀。按表查得，选用镶齿套式面铣刀根据零件加工尺寸，所选铣刀直径 D＝32mm ，齿数 Z＝4。材料选择硬质合金钢。
b) 工序Ⅳ钻孔时，选择高速钢麻花钻头 d＝12mm ，长度 L＝102mm ，齿数 Z ＝3。材料选择高速钢。
c) 工序Ⅶ钻孔时，选择高速钢麻花钻头 d＝7mm ，长度 L＝150mm ，齿数 Z ＝3。材料选择高速钢。
d) 工序Ⅳ扩孔时，选择高速钢锥柄扩孔钻的 d=12.7mm, 长度 L＝102mm ， 齿数 Z＝3。材料选择高速钢。
e) 工序Ⅶ锪孔时，选择带导柱直柄平底锪钻。直径d ＝14mm ，d1=6.6mm， 长度L ＝150mm 。材料选择高速钢。
f) 工序Ⅶ攻螺纹时，根据螺纹公称直径选择 M8 丝锥，直径 d＝10mm ，长度 L＝72mm ，螺距 P＝1.25。
(4)选择量具
本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要 求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下。
a) 选择加工平面所用量具。 铣端面，选择读数值 0.02，测量范围 0～150 游标卡尺。
b) 选择加工孔所用量具。 Φ12.7mm 孔经过钻，扩两次加工，选择Φ12.7mm 钢球检查。M8×6H 螺纹经过钻, 锪孔，攻螺纹加工，钻, 锪孔时选择读数值 0.01， 测量范围 5～30 的内径千分尺，攻螺纹时选择螺纹塞规进行测量。
5. 确定工序尺寸
本零件各工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见下表。
（mm ）
6. 确定切削用量及基本时间
①工序Ⅲ 粗铣钢球孔端面
1）切削用量
本工序为铣，已知加工材料为 HT200，铸件；机床为 X51 式立式铣床，工件装夹在专用夹具上。
（1）确定背吃刀量 aP 本工序加工余量 aP=3mm。
（2）确定每齿进给量 fz 本工序要求加工表面粗糙度为 Ra≤6.3μm ，侧面 表面粗糙度为 Ra≤12.5μm ，于是取每转进给量 fr=0.6mm/r，则 fz=fr/z=0.15mm/z
（3）选择铣刀磨钝标准及寿命 查表得后刀面最大磨损限度为 0.5mm， 刀具寿命为 180min
（4） 确 定 切 削 速 度 v 和 工 作 台 每 分 钟 进 给 量 fM
当寿命为 180min，d0/z=32/4=8，aP=3mm，fz=0.15mm/z 时，v=90m/min， n=1000r/min，fM=316mm/min。其修正系数为 kMv= kMn= kMfn=0.89 Kkrv= kkrn= kkrfn=1.1
所以 v=91m/min n=1100r/min fM=309.4mm/min 根据 X51 立式铣床说明书选择 n=1225r/min fM=300mm/min 则实际切削速度和每齿进给量为 v=94.3m/min fz=0.14mm/z 2）. 基本时间
经计算平面铣削长度为 30mm，入切量及超切量取铣刀直径的一半。
故铣削该平面的基本时间为 Ti= (30+15)/300=9s ②工序Ⅳ 加工φ12.7 盲孔
本工序为钻，已知加工材料为 HT200，铸件；机床为 Z535 立式钻床，工件装夹在专用夹具上。
1）切削用量
（1). 确定粗加工Φ12.7mm 孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻。 Ⅰ. 确定背吃刀量 ap
钻孔粗加工双边余量 12mm，显然 ap＝12/2＝6mm 。 Ⅱ. 确定进给量 f
根据表 5-127，在高速钢钻头钻孔时，麻花钻直径为φ12mm, 进给量 f＝ 0.12
～
0.20mm/r，选择进给量为 0.16mm/r。
Ⅲ. 选择钻头磨钝标准及耐用度
根据表5-130, 高速钢钻头粗加工灰铸铁，后刀面最大磨损限度0.5～0.8， 取值为 0.6。根据表 5-130, φ5.8mm 高速钢钻头平均寿命 T＝20min 。
Ⅳ. 确定切削速度 v
根据表 2-13,钻孔时切削速度的计算公式
其中 ＝9.5， ＝12mm ， T＝20min ，m ＝0.125， ＝2.9mm ，Xv ＝0， fz＝0.16， ＝0.55， ＝0.25， ＝0.75×0.84。 计算得：v ＝18.01m/min。
（2). 确定扩Φ12.7mm 孔的切削用量。所选刀具为高速钢扩刀。 Ⅰ. 确定背吃刀量 ap
扩孔双边余量 0.7mm，显然 ap＝0.7/2＝0.35mm 。 Ⅱ. 确定进给量 f
根据表 5-128，在高速钢扩孔时，加工材料为灰铸铁，扩刀直径为φ12.7mm, 进给量 f=0.20-0.40mm/r，选择进给量为 0.30mm/r。
Ⅲ. 选择扩刀磨钝标准及耐用度
根据表 5-130, 高速钢扩刀加工灰铸铁，后刀面最大磨损限度 0.4～0.6， 取值为 0.5。根据表 5-130, φ12.7mm 扩刀加工灰铸铁平均寿命 T＝60min 。
Ⅳ. 确定切削速度 v
根据表 2-13,扩孔时切削速度的计算公式
其中 ＝15.6， ＝12.7mm ， T＝60min ，m ＝0.3， ＝0.1mm ，Xv ＝0.1， fz＝0.3， ＝0.5， ＝0.2， ＝0.75×0.84。 计算得：v ＝16.1m/min。 2）基本时间
(1).确定粗加工Φ12.7mm 孔的基本时间 根据表 2-26，钻孔的基本时间为
其中 ＝60°，=cot (1~ 2)＝1~4＝2mm ，D ＝12mm ，l ＝4.4mm ，f ＝0.16mm/r，n ＝10.5r/s。
计算得：T ＝11s 。
(2).确定扩Φ12.7mm 孔的基本时间 根据表 2-26，扩孔的基本时间为
其中 ＝60°，=cot (1~ 2) ＝4.4mm ，D ＝12.7mm ，， l ＝9mm ，f ＝0.3mm/r，n ＝10.5r/s。 计算得：T ＝10.5s 。
③工序Ⅶ 钻沉头孔及攻螺纹
本工序为钻，已知加工材料为 HT200，铸件；机床为 Z535 立式钻床，工件 装夹在专用夹具上。 1）切削用量
(1).确定粗加工 M8 螺纹底孔的切削用量。所选刀具为直柄麻花钻。 Ⅰ. 确定背吃刀量 ap
钻孔粗加工双边余量 6.4mm，显然 ap＝6.4/2＝3.2mm 。 Ⅱ. 确定进给量 f
根据表 5-127，在高速钢钻头钻孔时，麻花钻直径为 φ6.4mm, 进给量 f＝0.27～0.33mm/r，选择进给量为 0.3mm/r。
Ⅲ. 选择钻头磨钝标准及耐用度
根据表 5-130, 高速钢钻头粗加工灰铸铁，后刀面最大磨损限度 0. 5～0.8， 取值为 0.6。根据表 5-130, φ6.4mm 高速钢钻头平均寿命 T＝20min 。
根据表 2-13,钻孔时切削速度的计算公式
其中 ＝9.5， ＝6.4mm ， T＝20min ，m ＝0.125， ＝2.9mm ，Xv ＝0， fz＝0.3， ＝0.55， ＝0.25， ＝0.75×0.84。 计算得：v ＝12.7m/min。
(2).确定锪孔的切削用量。所选刀具为带导柱直柄平底锪钻。 Ⅰ. 确定背吃刀量 ap
锪孔双边余量 6mm，显然 ap＝6/2＝3mm 。 Ⅱ. 确定进给量 f
根据表 5-128，在高速钢铰刀铰孔时，加工材料为灰铸铁，锪刀直径为φ14mm, 进给量 f＝0. 5～0.6mm/r，选择进给量为 0.5mm/r。
Ⅲ. 选择锪刀磨钝标准及耐用度
根据表 5-130, 高速钢锪刀加工灰铸铁，后刀面最大磨损限度 0. 4～0.6， 取值为 0.5。根据表 5-130, φ14mm 锪刀加工灰铸铁平均寿命 T＝60min 。
Ⅳ. 确定切削速度 v
根据表 2-13,锪孔时切削速度的计算公式
其中 ＝15.6， ＝14mm ， T＝60min ，m ＝0.3， ＝0.1mm ，Xv ＝0.1， fz＝0.5， ＝0.5， ＝0.2， ＝0.75×0.84。 计算得：v ＝8.3m/min。
(4).确定攻 M8 螺纹的切削用量。所选刀具为 M8 丝锥。 Ⅰ. 确定背吃刀量 ap
攻 M8 螺纹双边余量 1.3mm，显然 ap＝1.3/2＝0.65mm 。 Ⅱ. 确定进给量 f
根据表 5-127，攻 M8 螺纹时，加工材料为灰铸铁，进给量为 0.3mm/r。
根据表 5-142，螺纹直径 8mm，螺距 1.25，加工灰铸铁，查表得 v＝8m/min。 2）基本时间
(1).确定粗加工 M8 螺纹底孔的基本时间 根据表 2-26，钻孔的基本时间为 其中 ＝60°，=cot (1~ 2)＝1~4＝2mm ，D ＝6.4mm ，l ＝20mm ，f ＝0.3mm/r，n ＝10.5r/s。
计算得：T ＝10s 。
(2).确定锪 M8 螺纹底孔的基本时间 根据表 2-26，锪孔的基本时间为
其中 ＝60°，=cot (1~ 2)，D ＝14mm ，， l ＝3mm ，f ＝0.5mm/r，n ＝6.67r/s。 计算得：T ＝5.3s 。
(3).确定攻 M8 螺纹的基本时间 根据表 2-30，攻螺纹的基本时间为
其中 ＝(1~3)P， ＝（2~3）P ，P ＝1.25， l＝18mm ，f ＝0.3mm/r，n ＝6.67r/s， i ＝1。
计算得：T ＝28.5s 。
五、夹具设计
工序30钻直径12.7的孔的夹具设计，本夹具将用于z535钻床。刀具为（直柄麻花钻），为达到零件工艺要求，对零件进行钻。
1、问题提出
利用本夹具主要是钻直径12.7的孔。此孔没有特殊的形位要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动的生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。
2、夹具设计
1） 根据定位基准的选择原则，工件以孔及端面和水平面底为定位基准。
2） 切削力及夹紧力计算
Fz=
查表可得 =30、=1.0、=0.65、 =0.83、 =0.83、
= = =0.965
因此Fz=9.81×30×2.5×0.48×0.965×2.5÷25.7=33.2N
水平分力 =（1～1.2）Fz=1.1Fz=36.5N
垂直分力 =0.3 Fz=10N
所以能够引起松动的最大切削力中水平分力 =36.5N、垂直分力 =0.3 Fz=10N
由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式
P=K×F ’
其
中
：K1K2K3K4
其————
余————
系基加刀断数
K=K1本工具续
安性钝刀×
K2全质化削
×系系系系
K3数数数数
×
K4 1.5 1.5 1.1 1.2
所以引起沿夹紧结构轴线方向上松动的最大切削力为P=1.5×1.1×1.2×1.2×36.5=86.7N。
考虑实际夹紧力较小，以及所加工零件的结构特征，决定选用螺旋夹紧结构
则所承受的弯矩最大为Mmax=6936.5N=25N.m 夹紧结构所能受的矩远远大于Mmax 。
3、定位误差分析
由于所加工的零件对本工序加工的面没有特殊的技术要求，虽然由于定位孔的加工误差以及底面的误差，可能产生所加工的面的平面度、位置度等形位误差，但是在这里是允许的。
4、夹紧设计及操作的简要说明
如前所述，在设计夹夹具时，应该注意劳动生产率。但是考虑到本零件结构的特殊性，以及所需的夹紧力较小等原因，螺旋夹紧机构成了首选的方案。这种结构的缺点
就是夹紧过程慢，且装卸不太方便。为了解决这一矛盾，我将其中的一个定位销设计成活动的。
参考文献
［1］陈丽德．机械制造技术基础课程设计．北京：高等教育出版社，2009 ［2］吴拓，方琼珊．机械制造工艺与机床夹具课程设计指导．机械工业出版社，2005 ［3］孙玉芹，孟兆新．?机械精度设计基础? ．科学出版社出版 ［4］李庆寿，机床夹具设计. 机械工业出版社
［4］刘文剑，夹具工程师手册. 黑龙江科学技术出版社
范文四：机械制造技术基础课程设计 工艺综合-拨叉设计说明书
西南大学工程技术学院课程设计(论文)
设计拨叉的机械加工工艺规程及工艺装备
* * *
西南大学工程技术学院，重庆 400716
1 引言
机械制造技术基础是我们联系大学所学的专业知识的一门的综合的学科，也是让我们对所学的课程的一次复习和综合的运用。使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础。因此在我们的大学学习中占有重要的地位。
在此次设计中我们主要是设计KCSJ-10拨叉的铣床夹具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在此期间查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，在此表示感谢～
2 设计目的
(1)在加工中的定位、夹紧及工艺路线安排。工艺尺寸的确定，保证零件的加工质量。
(2)提高结构设计的能力，使其设计高效、省力、经济合理。
(3)课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。
3 零件的分析
3.1 零件的作用
拨叉它位于CA6140车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者
+0.012的要求进行工作。宽度为18mm的槽尺寸精度要求很高，因为在拨叉拔动使滑移0
齿轮时如果槽的尺寸精度不高或间隙很大时，滑移齿轮得不到很高的位置精度。所以
+0.012宽度为18mm的槽精度要求较高 0
1
西南大学工程技术学院课程设计(论文)
3.2 零件的工艺分析
拨叉共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下:
+0.28Φ22铣40×47mm的平面，保证长度尺寸80mm，钻、扩花键底孔，保证尺寸mm，0
+0.23Φ25拉花键，保证尺寸mm。 0
，0.03，0.012818倒15?角，铣28×40mm平面，铣宽度为mm的槽，铣宽度为mm的槽。 00
由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证他们的表面质量要求。
4 毛坯的选择
题目给定的是拨叉零件，该零件年为中批或大批生产，设定产量为4000件，设其备品率α为4%，机械加工废品率β为1%，则该零件的年生产纲领为:
N=Qn(1+α%)(1+β%)=4200(件/年)。
查表可知该产品为批量生产。考虑到机床在运行中要经常地变速，以及实现正反转，零件在工作工程中经常承受变载荷，又由于零件结构比较复杂，零件毛坯比较适合铸造成型。因此，应选用HT250，以保证足够的强度、硬度，从而保证零件的工作可靠性。由于零件批量生产，已经达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用金属模机器造型砂型铸造。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。
5 机械加工工艺路线的制定
拨叉的工艺特点是:外形较复杂，尺寸精度、形状精度、和位置精度及表面粗糙度要求较高。上诉工艺特点决定了拨叉在机械加工时存在一定的困难，因此在确定拨叉的工艺过程时应注意定位基准的选择，以减少定位误差;夹紧力方向和夹紧点的选择要尽量减少夹紧变形;对于主要表面，应粗、精加工分阶段进行，以减少变形对加工精度的影响。
5.1 定位基准的选择
基面选择是工艺规程中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还
2
西南大学工程技术学院课程设计(论文)
会造成零件的大批报废，使生产无法正常运行。
5.1.1 粗基准的选择
零件加工时粗基准是必须选用的。在选用时要考虑如何保证各个加工表面有足够的余量，如何保证各个表面间的相互位置精度和自身的尺寸精度。因此，选择粗基准时，应遵循以下几个原则:以不加工表面为粗基准;选择毛坯余量最小的表面作为粗基准;选择零件上重要的表面作为粗基准;选择零件上加工面积大，形状复杂的表面作为粗基准;粗基准在同一尺寸方向上通常只能使用一次，不应重复使用，以免产生不必要的定位误差。
按照有关粗基准的选择原则(选择零件的不加工平面为粗基准;若零件有若干个不加工平面时，则应以与加工表面面积较大的为粗基准)，选择的端面为粗基准，Φ40利用一组一长一短两个V型块夹紧零件的圆柱轮廓部分作为定位面，以消除X方向的移动，X方向的转动，Y方向的移动和转动，Z方向的转动，以达到完全定位。 5.1.2精基准的选择
精基准的选择应使工件的定位误差较小，能保证工件的加工精度，同时还应使加工过程操作方便，夹具结构简单。选择时应遵循以下原则:基准重合;一次安装的原则;互为基准的原则;自为基准的原则。
主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。
5.2 拟定工艺路线
制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量是工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
5.2.1 工艺路线的拟定
?工艺路线方案一
工序10 铣40×47mm的平面
工序20 钻、扩花键底孔
工序30 拉花键
工序40 车15?角
工序50 铣28×40mm平面
3
西南大学工程技术学院课程设计(论文)
+0.038工序60 铣宽度为mm的槽 0
+0.01218工序70 铣宽度为mm的槽 0
?工艺路线方案二
×47mm的平面 工序10 铣40
工序20 铣28×40mm平面
+0.038工序30 铣宽度为mm的槽 0
+0.01218mm的槽 工序40 铣宽度为0
工序50 扩花键底孔
工序60 拉花键
工序70 锪15?角
5.2.2 工艺方案的比较与分析
+0.28Φ22上述两个工艺方案的特点在于:方案一是先钻、扩花键底孔，保证尺寸，0然后铣28×40mm平面，以车削的方法来倒15?角。方案二是先铣28×40mm平面，然后再钻、扩花键底孔，并其以锪的方式倒15?角。总体上来看，两个方案各有优缺点:方案一先钻、扩花键底孔、拉花键槽，然后以花键孔的中心为基准铣28×40mm平面，这样就能保证设计基准与工艺基准的重合，尺寸精度和位置精度都易于实现，且定位和装夹也易于实现。但是，方案一中倒角采用车削的方法，由于零件结构的不规则性，不易于定位与装夹，若要保证尺寸及位置精度还要设计专用夹具，这样不利于生产效率的提高和成本的降低;方案二刚好与方案一相反，先铣28×40mm平面，
+0.038然后铣宽度为mm的槽，再钻、扩花键底孔，这样设计基准与工艺基准就不重合，0
容易产生加工误差，若要尺寸精度和位置精度，还需要基准的转换，这样就给设计与计算带来不便。但是，方案二采取锪的方式倒15?角，这样的加工易于实现。因此，综合以上两个方案得出具体合理的工艺过程如下:
工序10 铣40×47mm的平面
工序20 钻、扩花键底孔
工序30 拉花键
工序40 锪15?角
工序50 铣28×40mm平面
4
西南大学工程技术学院课程设计(论文)
+0.038工序60 铣宽度为mm的槽 0
，0.01218工序70 铣宽度为mm的槽 0
工序80 检验
5.3 加工余量和工序尺寸的拟定
“拨叉”零件材料为铸铁HT250，生产类型为中批量生产(3000~10000件) 采用金属型铸造法铸造毛坯件。
根据上述原始材料以及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
1. 40×47mm端面
考虑零件加工长度并无要求，40×47表面粗糙度要求为 ，参照《机械制造工艺设计简明手册》查表得知粗铣至精铣的工艺路线可以满足要求，需两次加工可达到精度。因此确定加工余量Z=3mm可以满足加工要求。其中第一步粗铣要求达到长度80.2mm。
+0.28Φ222(钻扩孔mm 0
毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度粗糙度要求。需要由钻孔，扩孔，铰孔
+0.28Φ22的工艺路线可以达到要求。内孔尺寸为:。参照《机械制造工艺设计简明手0
册》查表得知孔的加工余量分配如下:
钻孔:φ20mm
扩孔:φ22mm 2Z=1.8mm
+0.28Φ22精镗:mm 2Z=0.2mm 0
+0.03Φ253(花键孔mm 0
花键要求外径定心，拉削时的加工余量参照《工艺手册》，应取2Z=2mm。但查刀具尺寸可知花键拉刀标准尺寸为φ22mm、φ25mm。此步骤不要求加工余量。
4(铣削28×40mm 的平面
铣削余量:铣削的公称余量(单边)为:
Z=2.0-0.2=1.8mm
由于毛坯及以后每道工序(或工步)的加工都有加工公差，因此所规定的加工余
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量只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。由于本设计规定零件为中批量生产，此加工表面要求达到粗糙度。因此在计算最大、最小加工余量时，应查表予以确定。查工艺手册，确定加工路线为粗铣到精铣的两步加工。查得单边铸造余量为Z=3mm。要求精铣铣削余量为0.2mm，所以第一步粗铣余量为:铣削余量:Z= 3-0.2 = 2.8mm
，0.0385(铣削槽 mm 0
单边铸造余量为Z=3mm，槽两侧面精度要求达到，精铣可以达到此精度。查表取两边精铣加工余量为0.5mm,槽底面加工余量为1mm,粗铣单边加工余量为Z=3-1=2mm。选用硬质合金三面刃圆盘铣刀。
，0.012186(铣削槽 mm 0
因为平面没有精度要求，故铸造时平面无加工余量。槽内底面与两侧面要求达到表面粗糙度。参照《机械制造工艺设计简明手册》，查表取底面精铣加工余量为1mm,两侧面留加工余量0.5mm。粗铣分4次进刀达到精铣加工余量。 5.4 切削用量的确定
5.4.1 铣削40×47mm端面。本工序采用计算法确定切削用量。
1. 加工条件
2 工件材料:HT250铸铁σ=200N/mm
加工要求:铣40×47mm平面达到，粗铣，精铣。
机床:X63卧式铣床
刀具:高速钢圆柱铣刀
2. 计算切削用量
(1) 粗铣40×47mm平面，保证尺寸80.2mm
a=2.8mm?铣削深度 因为切削量较小，故可选择,一次走刀即可完成所需长p
度。
?每齿进给量 查《切削用量简明手册》表3-5，得
f=0.2~0.3mm/z， 由于是对称铣，选较小量f=0.2 mm/zz
?查后刀面最大磨损及寿命
6
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查《切削用量简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为0.5~0.8mm。
查《切削用量简明手册》表3.8，寿命T=180min。
?切削速度:参考《切削用量简明手册》表3-11，查得v=19m/min
d采用高速钢圆柱铣刀，=80mm，齿数Z=6 w
1000v1000×19n===75.6r/min sπd3.14×80w
现采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》表
39) 4.2-
取 = 75r/min
故实际切削速度为:
πdn3.14×80×75ww v===18.84m/min10001000
当 =75r/min时，工作台的进给量, 应为:
f=fZn=0.2×6×75=90mm/min mzw
f=95mm/min查机床使用说明书，选用。 m
?校验机床功率: 查《切削用量简明手册》表3-19得，Pcc=1.1kw.而机床所能提供
的功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
l+l+l=48+18+4=70?切削工时: 铣刀行程 12
(l=2~5)其中 l=a(da)+(1~3)21ewe
所以机加工工时为:
l+l+l7012===0.74mint mf95m
(2)精铣40×47mm平面，保证尺寸80mm
f=0.2~0.3mm/Z?每齿进给量 查《切削用量简明手册》表3-5，得 由于z
是精铣，选较小量f=0.2 mm/z
?查后刀面最大磨损及寿命
查《切削用量简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为0.3~0.5mm。
查《切削用量简明手册》表3.8，寿命T=180min。
7
西南大学工程技术学院课程设计(论文)
?切削速度:由于是精加工，铣削速度放大30%。故 v=24.7m/min
d采用高速钢圆柱铣刀，=80mm，齿数Z=6 w
1000v1000×24.7n===98r/min sπd3.14×80w
现采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》
表4.2-39)
n=95r/min取 w
πdn3.14×80×95ww 故实际切削速度为: v===23.86m/min10001000
nf当 =95r/min时，工作台的进给量应为: wm
f=fZn=0.2×6×95=114mm/min mzw
f=118mm/min查机床使用说明书，选用。 m
l+l+l=48+18+4=70?切削工时: 铣刀行程 12
(l=2~5)其中 l=a(d-a)+(1~3)21ewe
所以机加工工时为:
lll++7012t===0.59min mf118m
5.4.2 钻、扩φ22mm花键孔
1(钻孔φ20mm
选择机床:立式钻床Z525
d=20mm选择钻头:高速钢麻花钻钻头 取 0
按加工要求确定进给量，根据《切削用量简明手册》，当材料为HT250 硬度 σ
d=20mmf<200hbs，时，>
f应为0.525~0.645mm/r于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75 所以
f=1.75mm/r按钻头强度选择
f=0.53mm/r按机床进给机构强度选择
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根据表2-35，立式钻床Z525，进给量范围0.1~0.81mm/r
故取经校验，校验成功。 f=0.62mm/rF=6090N<>
钻头磨钝标准及寿命:查《切削用量简明手册》表2.12，后刀面最大磨损限度为
0.5~0.8mm,寿命T=60min。
切削速度:根据《切削用量简明手册》，查得切削速度。所以， v=18m/min
1000v1000×18n===286.6r/min sπd3.14×20w
n=272r/min根据机床说明书，取。故实际切削速度为: w
πdn3.14×20×272ww v===17m/min10001000
M=60N/m校验扭矩功率:查《切削用量简明手册》表2-20 c
M=144.2N/mM
P=1.7~2.0kw
计算工时:
l=(D/2)cotk+1=11mml=3mm 1r2
lll++12 t==0.56minmfnw
2. 扩孔φ21.8mm
利用φ21.8mm专用钻头对φ20mm的孔进行扩钻， 根据《切削用量简明手册》的规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取。
f=(1.2~1.8)f=(1.2~1.8)×0.53mm/r 钻
根据机床说明书，选取,=0.81mm/r
v=(13~12)v=(6~9)m/min 钻
n则主轴转速 n=87~131r/min, 按机床说明书取 =97r/min w实际切削速度为:
πdn3.14×21.8×97wwv===6.64m/min 10001000
切削工时:
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lll++12t==1.19min mfnw
3(铰孔φ22mm
选用高速刚铰刀，查《切削用量简明手册》表2.24，取进给量 f=1.0mm/r
切削速度v=8m/min
n=140r/min按机床说明书选取 ，则实际切削速度为: w
πdn3.14×22×140ww v===9.8m/min10001000
lll++12==0.67min切削工时:t mfnw
5.4.3 拉花键φ25mm
单面齿升:根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀单面齿升为0.06mm,拉
u削速度=0.06m/s(3.6m/min)
Zlηkbt=切削工时: 1000ufzz
选用外径为25齿数为6长度为700mm的拉刀
Z式中 ——单面余量 1.5mm(由φ22mm拉削到φ25mm) b
——拉削表面长度，80mm l
——考虑校准部分的长度系数 ,
——考虑机床返回行程系数，取1.4 k
u ——拉削速度(m/min)
f——拉刀单面齿升 z
z ——拉刀同时工作齿数，z=6
p=(1.25~1.5)80=12mm——拉刀齿距 p
经计算，切削工时为 t = 0.15min
,5.4.4 倒角 2×15
,,锪 2×15的倒角，采用150的特殊锪钻。为缩短辅助时间，取倒角的主轴转速
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n=97r/min与扩孔时相同， w
切削工时: t=1.65min
采用手动进给方式
5.4.5 铣削28×40mm的平面
(1) 粗铣28×40mm，保证尺寸:27.2mm
工件材料:HT250铸铁σ=200N/mm
加工要求:铣28×40 mm平面达到，粗铣，精铣。
机床:X63卧式铣床
刀具:高速钢圆柱铣刀
计算切削用量
a=2.8mm?铣削深度 因为切削量较小，故可选择,一次走刀即可完成所需长p度。
?每齿进给量 查《切削用量简明手册》表3-5，得
f=0.2~0.3mm/z 由于是对称铣，选较小量f=0.2 mm/zz
?查后刀面最大磨损及寿命
查《切削用量简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为0.5~0.8mm。
查《切削用量简明手册》表3.8，寿命T=180min。
?切削速度:参考《切削用量简明手册》表3-11，查得v=19m/min
d采用高速钢圆柱铣刀，=80mm，齿数Z=6 w
1000v1000×19n===75.6r/min sπd3.14×80w
现采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》
n=75r/min表4.2-39取 w
故实际切削速度为:
πdn3.14×80×75wwv===18.84m/min 10001000
nf当 =75r/min时，工作台的进给量应为: wm
f=fZn=0.2×6×75=90mm/min mzw
11
西南大学工程技术学院课程设计(论文)
f=95mm/min查机床使用说明书，选用。 m
?校验机床功率: 查《切削用量简明手册》表3-19得，Pcc=1.1kw.而机床所能
提供的功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
?切削工时: 铣刀行程 l+l+l=48+18+4=7012
其中(l=2~5)l=a(da)+(1~3)21ewe
所以机加工工时为:
l+l+l7012===0.74mint mf95m
(2)精铣28×40平面，保证尺寸27mm
?每齿进给量 查《切削用量简明手册》表3-5，得f=0.2~0.3mm/z 由于是z精铣，选较小量f=0.2 mm/z
?查后刀面最大磨损及寿命
查《切削用量简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为0.3~0.5mm。
查《切削用量简明手册》表3.8，寿命T=180min。
?切削速度:由于是精加工，铣削速度放大30%。故 v=24.7m/min
d采用高速钢圆柱铣刀，=80mm，齿数Z=6 w
1000v1000×24.7n===98r/min sπd3.14×80w
现采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》
表4.2-39)
n=95r/min取 w
πdn3.14×80×95wwv===23.86m/min故实际切削速度为: 10001000
nf当 =95r/min时，工作台的进给量应为: wm
f=fZn=0.2×6×95=114mm/min mzw
f=118mm/min查机床使用说明书，选用。 m
l+l+l=48+18+4=70?切削工时: 铣刀行程 12
12
西南大学工程技术学院课程设计(论文) 其中 (l=2~5)l=a(d-a)+(1~3)21ewe
lll++7012所以机加工工时为: t===0.59min mf118m
，0.0385.4.6 铣宽为 mm的槽 0
工件材料:HT250铸铁σ=200N/mm
加工要求:铣28×40mm平面达到，粗铣，精铣。 机床:X63卧式铣床
刀具:涂层硬质合金错齿三面刃铣刀
(1)粗铣
?每齿进给量 查《切削用量简明手册》表3-5，得 f=0.2~0.3mm/z 选较小量f=0.2 mm/zz
?查后刀面最大磨损及寿命
查《切削用量简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为0.5~0.8mm。 查《切削用量简明手册》表3.8，寿命T=120min。 ?切削速度:参考《切削用量简明手册》表3-17，查得v=75m/min
d采用错齿三面刃盘铣刀，=80mm，齿数Z=16 w
1000v1000×75n===299r/min sπd3.14×80w
现采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》
n表4.2-39) 取 = 300r/min w
故实际切削速度为:
πdn3.14×80×300wwv===75.36m/min 10001000
nf当=300r/min时，工作台的进给量应为: wm
f=fZn=0.2×16×300=960mm/min mzw
f=950mm/min查机床使用说明书，选用。 m
?校验机床功率: 查《切削用量简明手册》表3-19得，Pcc=1.1kw.而机床所能
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西南大学工程技术学院课程设计(论文) 提供的功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
?切削工时:
铣刀行程l+l+l=48+18+4=7012
其中 (l=2~5)l=a(d-a)+(1~3)21ewe
所以机加工工时为:
l+l+l7012===0.74mint mf95m
(2)精铣
?每齿进给量 查《切削用量简明手册》表3-5，得 由于是f=0.2~0.3mm/zz精铣，选较小量f=0.2 mm/z
?查后刀面最大磨损及寿命
查《切削用量简明手册》表3.7，后刀面最大磨损为0.3~0.5mm。
查《切削用量简明手册》表3.8，寿命T=120min。
?切削速度:由于是精加工，铣削速度放大30%。故 v=24.7m/min
d采用高速钢圆柱铣刀，=80mm，齿数Z=6 w
1000v1000×24.7n===98r/min sπd3.14×80w
现采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书(见《机械制造工艺设计简明手册》
表4.2-39)
n=95r/min取 w
πdn3.14×80×95wwv===23.86m/min故实际切削速度为: 10001000
nf当 =95r/min时，工作台的进给量应为: wm
f=fZn=0.2×6×95=114mm/min mzw
f=118mm/min查机床使用说明书，选用。 m
l+l+l=48+18+4=70?切削工时: 铣刀行程 (mm) 12
(l=2~5)其中 l=a(d-a)+(1~3)21ewe
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西南大学工程技术学院课程设计(论文)
lll++7012所以机加工工时为: t===0.59min mf118m
，0.012185.4.7 加工下面的槽 0
(1)粗铣
选择细齿盘铣刀，d=100 L=16 Z=20 ap=16 ae=23
选择X63型铣床，铣床功率为7.5 kW
查《切削用量简明手册》表3-3得 f=0.2~0.3mm/Z，此时取f=0.2mm/Z zz
vCdqv切削速度 v=KvpvTaXfyauZmpvzyev
ap=16 ae=22
经计算，v=9.9m/min
1000×9.9 n==31.5r/minπd
查表选: n=37.5r/min
πdn实际切削速度: v==11.7m/min1000
f=fZn=0.2×20×37.5=150mm/min铣床实际进给量 mz
f=150mm/min 查机床使用说明书， m
(2)精铣:
选高速钢错齿三面刃铣刀 d=80 D=27 L=8 Z=16 选用X63卧式铣床 铣床功率为7.5Kw
f,0.2~0.3mm/Zf,0.2mm/Z查《切削用量简明手册》表3-3得 ，此时取 zz
vCdqv切削速度: v=KvpvTaXfyauZmpvzyev
C,35q,0.2u,0.5p,0.1其中 T=100min m,0.15vvvv
X,0.1y,0.4 vv
经计算，v=112/3 m/min =37.3m/min
1000，37.3n,,148r/min ,d
15
西南大学工程技术学院课程设计(论文)
查表4.2-39得 n,150r/min
dn,则实际切削速度 v,,37.17m/min1000
f,fZn,0.2，16，150,480mm/min铣床实际进给量 mz
f,475mm/min查表4.2-20得 m
最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他数据，一并填入机械加工工序卡片，见附表。
6 夹具的设计
机床夹具(简称夹具)是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位，使各被加工工件在夹具中占有一个正确的加工位置;通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。
专用夹具是针对某一种工件机械加工工艺过程中的某一工序而专门设计的。由于不需要考虑通用性，因此夹具的结构紧凑，操作迅速方便。按实际需要可采用各种省力机构、动力装置、防护装置、分度装置等。因此，专用夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造，它的设计与制造周期较长。当生产的产品或工艺过程变更时，往往无法继续使用，故此类夹具只适合在产品固定工艺过程稳定的大批量生产中使用。
夹具的设计是工艺设计与机械制造中的一项重要内容，它对机床性能的发挥与延伸、生产率的高低、生产成本的控制、工件的加工质量都有很大的影响，在其设计时应特别注意以下几个问题;
1. 所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。特
别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。 2. 夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压以及其它机
械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作安全，必要时可设
计和配备安全防护装置。
3. 能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。夹具的复杂程度应与工件的生产
批量相适应，在大批量生产中应采用气动、液压等高效夹紧机构;而小批量生产
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中、则宜采用较简单的夹具结果。
4. 适当提高夹具元件的通用化和标准化程度，选用标准化元件，特别应选用商品化
的标准元件，以缩短夹具的制造周期，降低夹具成本。
5. 应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。
6.1问题的提出
，0.038本夹具主要用来铣宽度为mm的槽，保证两侧的粗糙度等级为1.6，底部0
的粗糙度等级为6.3。这一槽对40×47mm的端面有一定的位置与尺寸要求。加工本道工序时，40×47mm的端面已经加工出来，这样就保证了设计基准与工艺基准的重合，保证了加工精度，避免了加工误差。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。
6.2定位基准的选择
+0.038由零件可知，宽为的槽对40×47mm的端面有尺寸要求，故其设计基准为400
×47mm的端面。为了使定位误差为零，应该选择自动定心夹具。但这种自动定心夹具在结构上过于复杂，因此，这里只选用以40×47mm的端面为主要定位基准。为了提高加工效率，现决定用硬质合金钢错齿三面刃铣刀(d=80,D=27,L=8,Z=16)，对工件采用气动夹紧
6.3切削力及夹紧力的计算
由机械简明手册，表3-28查得铣削切削力为:
xuyfFFCaafZFpez F=KZFqwcFFdn0
取C=30 F
xF=1.0
Yf=0.65
Uf=0.83
wF=0
qf=0.83
d0=80
Z=6
aP=12~40取8
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西南大学工程技术学院课程设计(论文)
ae=3、5、8取8
fz=0.2
基本安全系数k1=1.5
加工性质系数k2=1.1
刀具钝化系数k3=1.1
断续切削系数k4=1.1
K=1.5X1.1X1.1X1.1=1.9965取2 FC
xuyfFFCaafZFpez149.64N F=K=ZFqwcFFdn0
实际加紧力为WK= FC/U1U2=400/0.0625=2394.24 (N) 其中U=U=0.25 12
计算时选择M16x1.5的细牙螺纹，所产生的夹紧力为
33Dd1200由 TFf=[tan(ψ+)+]0vc2223Dd00
,3322F=2M/D2tan(a+655)+0.66(D- d)/ (D- d) 0
解得: F=1O405 (N)0
0,其中: M=19000 N?M D2=14.8mm a=229 D=23mm d=16mm F大于所需力明显满足要求。 0
在本次设计中选用的螺纹为M20。
6.4定位误差分析
由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。 6.5夹具设计及操作的简要说明
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式。夹紧应满足以下要求:加紧时不许破坏工件在定位时应获得的正确位置;夹紧可靠，能自锁;夹紧变形小，不影响加工精度;操作迅速、方便省力。在考虑夹紧方案时，应首先确定夹紧力的方向、作用点和大小，然后再选择适当的传力方式及夹紧机构。由于本工序包括粗加工和精加工两部分，粗加工时，切削力
18
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较大。因此，应首先设法降低切削力。目前采取的措施有二:一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力;二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力，以增加气缸推力。结果，本夹具总的感觉还比较紧凑。
7 致谢
经过前几个星期的准备，查阅各种图书手册，最后完成该课程设计的说明书和夹具的零件图与装配图。能够顺利完成这次课程设计，翟彦博和何辉波老师功不可没～在设计过程中，由于没有多少在工厂参观实习的经历，对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏较全面深入地了解和实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。尤其是一些理论和实际有些不相符的地方。但在我们小组成员的共同努力下，我们通过何老师耐心细致的指导，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解和认识，也了解了相关设计工具书的用途，同时也锻炼了自己协同工作能力。何老师以其严谨求实的治学态度，高度的敬业精神，兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。我以后从事相关工作也将受益于此。此外，我还有感谢我们小组成员，我们一起合作，发扬团队精神，用集体智慧最终完成本次设计。谢谢您们～
参考文献
[1] 切削用量简明手册[M]?艾兴?北京?机械工业出版社?1993
[2] 柯建宏.机械制造技术基础课程设计[M].武汉:华中科技大学出版社,2006. [3] 机械制造工艺设计简明手册[M]?李益民?哈尔滨?机械工业出版社?1993 [4] 机械加工余量与公差手册[M]?马贤智?北京?中国标准出版社?1994 [5] 组合夹具图册[M]?许生蛟?北京?机械工业出版社?1996
[6] 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京:高等教育出版社,2006. [7] 机械制造工艺学课程设计指导书[M]? 赵家齐? 哈尔滨? 机械工业出版社?1983 [8] 熊良山,严晓光,张福润.机械制造技术基础[M]. 武汉:华中科技大学出版社,2006. [9] 孟少农.机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社,1991
19
西南大学工程技术学院课程设计(论文) 指导教师评语:
成绩评定:
指导教师:
年 月 日
20
范文五：机械制造装备课程设计
长春理工大学光电信息学院
课程设计任务书
学 院：机电工程分院
专 业：机械设计制造及其自动化
学 生 姓 名：井
学 号：
课程设计题目：普通机床主轴箱部件设计
指 导 教 师：姜永武
源 0771117
《机械制造装备设计》课程设计任务书
1 普通车床（I型）主轴箱部件设计
1．1 最大加工直径为Ф320 mm的普通车床的主轴箱部件设计
1 原始数据
2工艺要求
（1）要求主轴正反转。
（2）加工工件的材料为钢铁。
（3）采用硬质合金刀具。 （4）机床精度等级为普通级。
1．2 设计内容
1．运动设计
根据给定的转速主传动的结构网、转速图、传动系统图、计算齿轮齿数。 2．动力计算
选择电动机型号，对主要零件（如带轮、齿轮、主轴、传动轴、轴承等）进
行计算（初算和验算）。
3．绘制图纸
（1）机床主传动系统图（画在说明书上）。 （2）主轴箱部件展开图及主剖面图。
（3）主轴零件图 4．编写设计说明书1份
课程设计说明书
目录
一、 概述
1.1 机床课程设计的目的…………………………………………………4 1.2 车床的规格系列和用处……………………………………………….4 1.3 操作性能要求………………………………………………………….4 二、参数的拟定
2.1 确定转速范围………………………………………………………….5 2.2 主电机的选择………………………………………………………….5 三、传动设计
3.1 主传动方案拟定……………………………………………………….5 3.2 传动结构式、结构网的选择………………………………………….5 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目…………………....6 3.2.2 传动式的拟定…………………………………………………6 3.2.3 结构式的拟定…………………………………………………6 3.3 转速图的拟定………………………………………………………...7 四、传动件的估算
4.1 三角带传动的计算………………….....................................................8
4.2 传动轴的估算……………………………………………………….10
4.2.1 传动轴直径的估算…………………………………………11 4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算
4.3.1 齿轮齿数的确定……………………………………………13 4.3.2 齿轮模数的计算……………………………………………13 4.3.3 齿宽的确定…………………………………………………14 4.4 带轮结构设计………………………………………………………15 五、动力设计 5.1 主轴刚度验算
5.1.1 选定前端悬伸量C………………………………………….16 5.1.2 主轴支承跨距L的确定……………………………………16 5.1.3 计算C点挠度………………………………………………16 5.2 齿轮校验……………………………………………………………..19 六、结构设计及说明
6.1 结构设计的内容、技术要求和方案……………………………….20 6.2 展开图及其布置…………………………………………………….21 6.3 齿轮块设计………………………………………………………….21
6.3.1 其他问题……………………………………………………22 6.4 主轴组件设计……………………………………………………….22 七、总结………………………………………………………………………23
一、概述
1.1机床课程设计的目的
课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。 1.2 车床的规格系列和用处
普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵
照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。主要用于加工回转体。
表1 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数
1.3 操作性能要求
（1）具有皮带轮卸荷装置
（2）手动操作纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运动要求 （3）主轴的变速由变速手柄完成
二、参数拟定 2.1确定转速范围
查金属切削机床表得：56r/min，80r/min，112r/min，160r/min，224r/min，315r/min，450r/min，630r/min，900r/min，1250r/min，1800r/min， 2500r/min。 2.2 主电机的选择
合理的确定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。
已知电动机的功率是4KW，根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4，额定功率5.5KW，满载转速1440r/min，最大额定转矩2.3N/m。
三、传动设计 3.1 主传动方案拟定
拟定传动方案，包括传动形式的选择以及开停、换向、制动、操作等整个传动系统的确定。传动形式指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动形式、变速类型。
传动方案和形式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和形式，要从结构、工艺、性能及经济等方面统一考虑。
传动方案有多种，传动形式更是众多，比如：传动形式上有集中传动、分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等形式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。
显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动形式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择
结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目
级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有Z?、
Z?
、……个传动副。
传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因
子：Z
????
ab
有以下三种方案：
12=3×2×2.
3.2.2 传动式的拟定
12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。
主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。
综上所述，传动式为12=3×2?2。 3.2.3 结构式的拟定
传动副应前多后少的原则，故12=3?2?2传动式，有6种结构式和对应的结构网。又因为传动顺序应前密后疏，变速组的降速要前慢后快，所以结构式为：
12=31?23?26 3.3 转速图的拟定 电动机 I
图1正转转速图
图2主传动系图
四、 传动件的估算 4.1 三角带传动的计算
三角带传动中，轴间距A可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。
(1)选择三角带的型号 根据公式：Pca
?KaP?1.1?5.5?6.05KW
式中P---电动机额定功率，Ka--工作情况系数 查《机械设计》图8-8因此选择A型带，尺寸参数为B=80mm，bd=11mm，h=10，
??40?。
(2)确定带轮的计算直径D?，D?
带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径D?不宜过小，即D?
?Dmin
。查《机械设计》表8-3，8-7取主动轮基准直径D?=100m
由公式D2
?n1n2
D1?1???
式中：
n?-小带轮转速，n?-大带轮转速，?
-带的滑动系数，一般取0.02。
所以D2
?
1440800
?140?1?0.02??220.5mm
，由《机械设计A》表8-7取园整为224mm。
(3)确定三角带速度
按公式V
?
?D1n1
60?1000
?
3.14?125?1440
60?1000
?9.42m
s
(4)初定中心距
带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据经验公式0.7?D1?D2??
A0
A0?2?D1?D2?mm
取2??125?224??698mm，取
=600mm.
(5)三角带的计算基准长度L?
L???A??
?
?
?D??D???
?D??D???
?A?
2
L0?2?600?
3.142
??125?224??
?224?125?
4?700
?1751.93mm
由《8-2，圆整到标准的计算长度 L?1800mm
(6)验算三角带的挠曲次数 u?
1000mv
L
?10.31?40次
s
，符合要求。
(7)确定实际中心距A
A?A0?
L?L0
2
?600?（1800?1752）?2?624mm
(8)验算小带轮包角?
?1?180?
D2?D1
A
?57.5?1170.9?120
000
，主动轮上包角合适。
(9)确定三角带根数Z 根据《机械设计》式8-22得
z?
pca
p0??p0k?kl
传动比
i?
v1v2
?1440/800?1.8
查表8-5c，8-5d 得?p0= 0.15KW,p0= 1.32KW 查表8-8，k?=0.98；查表8-2，kl=0.96 Z?
6.05
?4.3
?1.32?0.15??0.98?1.01
所以取Z?5 根 (10)计算预紧力
查《机械设计》表8-4，q=0.1kg/m
F0?500
?pca?2.52?1???qv
vz?k?
?6.05
?500?
?2.5?2
?1??0.1?7.54?
7.54?5?0.98?
?130.1N
4.2 传动轴的估算
传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变
形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。 4.2.1 传动轴直径的估算
d?Km
其中：P-电动机额定功率 K-键槽系数 A-系数
?
-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；
j
n
-该传动轴的计算转速。
计算转速nj是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。
查《机械制造装备设计》表3-8取I，IV轴的K=1.05，A=100；II，III轴是花键轴，取K=1.06，A=2.0。
所以d1?(92?m?25.3mm
， 取
30mm
d2?(92?m?27.4mm
, 取
35mm
d3?(92?m?38.5mm
, 取40mm
此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。
4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 4.3.1 齿轮齿数的确定
当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和Sz及小齿轮的齿数可以从表3-6（机械制造装备设计）中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于18～20。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。 第一组齿轮：
传动比：u1?
1
?1, u2=1/1.26,u3=1/1.58
?
查《机械制造装备设计》表3-6，齿数和Sz取72
Z?=36，Z2
=42，Z3=32,Z4=36,Z5=32,Z6=42；
第二组齿轮：
传动比：u1?
1
?1,u2=1/2，
?
齿数和Sz取72： Z7=36，Z8 =24，Z9=36,Z10=48； 第三组齿轮：
传动比：u1=1.58,u2=1/2.52
齿数和Sz取72： Z11=43，Z12 =20，Z13=27，Z14=50;
4.3.2 齿轮模数的计算
(1) 一般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮按简化的接触疲劳强度公式计算
mj
?mm?
式中：mj——按疲劳接触强度计算的齿轮模数?mm?
Nd——驱动电机功率?KW? nj——计算齿轮的计算转速?rpm?
i
——大齿轮齿数和小齿轮齿数之比i?1 Z1——小齿轮齿数 ——齿宽系数，?m
?Bm
?m
（B为齿宽，m为模数），
?m?6?10
??j?
??
——许用接触应力 ?MPa?
传动组a
模数： ma
??1.93
传动组b
模数： mb
??2.39
传动组
c模数：
mc??4.12
故选取标准模数ma(4)标准齿轮：?
?2.5,mb?2.5,mc?3。
*
?20度，h
?
?1，c?0.25
*
从机械原理 表10-2查得以下公式 齿顶圆 da分度圆 d齿根高 hf
=(z1+2h
*a
)m
齿根圆 df
?(z1?2h
=h
*a
*a
?2c)m
*
=mz
齿顶高 ha
*a
m
=(h
+c)m
*
齿轮的具体值见表
齿轮尺寸表
4.3.4齿宽确定 由公式B??mm??m
?6?10,m为模数?得： ??6?10??3?18?30mm
第一套啮合齿轮BI
第二套啮合齿轮BII 第三套啮合齿轮BIII
??6?10??3?18?30mm ??6?10??3?18?30mm
一对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的载荷，设计上，应主动轮比小齿轮齿宽大 所以B1?18mm,B2
?18mm
，B3
?18mm
，B4
?18mm
，
，
B5?25mm,B6?20mm,B7?25mm,B8?18mm,B9?25mm,B10?20mm
B11?18mm,B12?20mm,B13?20mm,B14?18mm
4.4 带轮结构设计
查《机械设计》P156页，当dd
D?300mm时,采用腹板式。
是轴承外径，查《机
械零件手册》确定选用深沟球轴承6211，d=55mm,D=100mm。带轮内孔尺寸是轴承外径尺寸100mm。齿《机械设计》表8-10确定参数得：
bd?8.5,ha?2.0,hf?9.0,e?12,f?8,?min?5.5,??38
?
带轮宽度：B??z?1?e?2f 分度圆直径：dd
??5?1??8?2?7?64mm
?280mm，
d1?1.9D?1.8?100mm?180mm,C?5/28?B?11.4?12mmL?B?64mm,
'
，
五、动力设计 5.1主轴刚度验算
5.1.1 选定前端悬伸量C
参考《机械装备设计》P121，根据主轴端部的结构，前支承轴承配置和密封装置的型式和尺寸，这里选定C=120mm. 5.1.2 主轴支承跨距L的确定 一般最佳跨距L0??2?3?C
考虑到结构以及支承刚度因磨损?240?420mm ，
会不断降低，应取跨距L比最佳支承跨距L0大一些，再考虑到结构需要，这里取L=600mm。
5.1.3 计算C点挠度
1）周向切削力Pt的计算 其中Nd
pt?
2?955?10?Nd
Djnj
4
?5.5KW,??0.96?0.98
7
,
Dj??0.5?0.6?Dmax??0.5?0.6??400?200?240mm,取Dj?240,nj?31.5r/min
4
故pt
?
2?955?10?0.82?5.5
240?35.5
3
?1.15?10N
4
，故P?1.12Pt
3N
?1.736?10N
4
。
Pr?0.45Pt?6.98?10N,Pf?0.35Pt?5.43?10
1） 驱动力Q的计算
参考《车床主轴箱指导书》， 其中
所以
Q?2.12?10?
7
Q?2.12?10
7
Nnzn
N?Nd??5.5?0.96?0.98?4.58KW,z?72,m?3,n?35.5r/min
7
4.584?72?35.5
?1.13?10N
4
3）轴承刚度的计算
这里选用4382900系列双列圆柱子滚子轴承 根据C
?22.222?1.5
0.103
?d
0.8
求得：
0.8
CA?22.222?1.5CB?22.222?1.5
0.1030.103
?70?8.48?10N/mm?9.224?10N/mm
5
5
?100
0.8
4）确定弹性模量，惯性距I；Ic；和长度a,b,s。
①轴的材产选用40Cr，查《简明机械设计手册》P6，有
E?2.1?10MPa
5
②主轴的惯性距I为：
??D
4外
I?
?D
4内
?
64
?4.27?10mm
64
主轴C段的惯性距Ic可近似地算： Ic
??D
41
?
?0.6D64
441
?
?6.25?10mm
64
③切削力P的作用点到主轴前支承支承的距离S=C+W，对于普通车床，
W=0.4H，（H是车床中心高，设H=200mm)。
则：S
?120?0.4?200?200mm
④根据齿轮、轴承宽度以及结构需要，取b=60mm ⑤计算切削力P作用在S点引起主轴前端C点的挠度
ycsp
?3sc2?c3Lsc?L?S??L?C?sc?
?P????mm 22?
6EI3EICLCLcAA??
代入数据并计算得ycsp=0.1299mm。
⑥计算驱动力Q作用在两支承之间时，主轴前端C点子的挠度ycmq ycmq
??bc?2L?b??L?b??L?C??L?b?bc?
?Q???mm22?
6EILCLCLBA??
计算得：ycmq=-0.0026mm
⑦求主轴前端C点的终合挠度yc
水平坐标Y轴上的分量代数和为ycy
其中?p?66,?q?270,?m?180
?
?
?
?ycspcos?p?ycmqcos?q?ycmcos?m,
，计算得：ycy=0.0297mm.ycz。综合挠度方向角?yc
?0.0928mm
yczycy
。综合
?
挠度
yc??0.118mm
?arctg?72.25
，又
?y??0.0002L?0.0002?600?0.12mm。因为yc??y?，所以此轴满足要求。
5.2 齿轮校验
在验算算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进接触应力和弯曲应力的验算。这里要验算的是齿轮2，齿轮7，齿轮12这三个齿轮。
齿轮12的齿数为18，模数为4，齿轮的应力： 1）接触应力：
Qf
?
u----大齿轮齿数与小齿轮齿数之比；
k?---齿向载荷分布系数；kv----动载荷系数；kA----工况系数；ks----寿命系数
查《机械装备设计》表10-4及图10-8及表10-2分布得
kHB?1.15,kFB?1.20;kv?1.05,kA?1.25
假定齿轮工作寿命是48000h，故应力循环次数为
N?60njLh?60?500?1?48000?1.44?10次
9
查《机械装备设计》图10-18得KFN
?0.9,KHN?0.9
，所以：
?
f
?
3
?1.024?10MPa
2） 弯曲应力： Qw?191?10k?kvkaksNzmBYnj25
查《金属切削手册》有Y=0.378，代入公式求得：Qw=158.5Mpa
查《机械设计》图10-21e,齿轮的材产选40Cr?渗碳?，大齿轮、小齿轮的
?硬度为60HRC，故有?从图10-21e读出??w??920MPa。因为： ??f??1650MPa，
?f???另外两齿轮计算方法如上，均符合要求。 ??f?,?w???w?，故满足要求，
六、结构设计及说明
6.1 结构设计的内容、技术要求和方案
设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制，一般只画展开图。
主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题。
精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。
主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避
免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。
6.2 展开图及其布置
展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。
I轴上装的摩擦离合器和变速齿轮。有两种布置方案，一是将两级变速齿轮和离合器做成一体。齿轮的直径受到离合器内径的约束，齿根圆的直径必须大于离合器的外径，负责齿轮无法加工。这样轴的间距加大。另一种布置方案是离合器的左右部分分别装在同轴线的轴上，左边部分接通，得到一级反向转动，右边接通得到三级反向转动。这种齿轮尺寸小但轴向尺寸大。我们采用第一种方案，通过空心轴中的拉杆来操纵离合器的结构。
齿轮在轴上布置很重要，关系到变速箱的轴向尺寸，减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积。
6.3 齿轮块设计
齿轮是变速箱中的重要元件。齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的。也就是说，作用在一个齿轮上的载荷是变化的。同时由于齿轮制造及安装误差等，不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音，常成为变速箱的主要噪声源，并影响主轴回转均匀性。在齿轮块设计时，应充分考虑这些问题。
齿轮块的结构形式很多，取决于下列有关因素：
1）
是固定齿轮还是滑移齿轮；
2）
3） 移动滑移齿轮的方法； 齿轮精度和加工方法；
变速箱中齿轮用于传递动力和运动。它的精度选择主要取决于圆周速
度。采用同一精度时，圆周速度越高，振动和噪声越大，根据实际结果得知，圆周速度会增加一倍，噪声约增大6dB。
工作平稳性和接触误差对振动和噪声的影响比运动误差要大，所以这两项精度应选高一级。
不同精度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构要求也有所不同。
6.3.1其他问题
滑移齿轮进出啮合的一端要圆齿，有规定的形状和尺寸。圆齿和倒角性质不同，加工方法和画法也不一样，应予注意。
选择齿轮块的结构要考虑毛坯形式（棒料、自由锻或模锻）和机械加工时的安装和定位基面。尽可能做到省工、省料又易于保证精度。
齿轮磨齿时，要求有较大的空刀（砂轮）距离，因此多联齿轮不便于做成整体的，一般都做成组合的齿轮块。有时为了缩短轴向尺寸，也有用组合齿轮的。
6.4 主轴组件设计
主轴组件结构复杂，技术要求高。安装工件（车床）或者刀具（车床、钻床等）的主轴参予切削成形运动，因此它的精度和性能直接影响加工质量（加
工精度和表面粗糙度），设计时主要围绕着保证精度、刚度和抗振性，减少温升和热变形等几个方面考虑。
主轴形状与各部分尺寸不仅和强度、刚度有关，而且涉及多方面的因素。
1） 内孔直径
车床主轴由于要通过棒料，安装自动卡盘的操纵机构及通过卸顶尖的顶杆，必须是空心轴。为了扩大使用范围，加大可加工棒料直径，车床主轴内孔直径有增大的趋势。
2） 轴颈直径
设计时，一般先估算或拟定一个尺寸，结构确定后再进行核算。
3） 前锥孔直径
前锥孔用来装顶尖或其他工具锥柄，要求能自锁，目前采用莫氏锥孔。
4） 支撑跨距及悬伸长度
为了提高刚度，应尽量缩短主轴的外伸长度a。选择适当的支撑跨距L，一般推荐取：La =3～5，跨距L小时，轴承变形对轴端变形的影响大。所以，轴承刚度小时，La应选大值，轴刚度差时，则取小值。
七、总结
在课程设计当中，我也遇到了一些问题。设计过程也是培养我们认真细心的态度。
在此过程中不断发现问题和解决问题，使我加深了对大学所学课程理解，
综合应用，并得到进一步的巩固，这对以后的学习和工作都有积极的意义。
总之，这次的课程设计让我学到了很多东西。
长春理工大学光电信息学院课程设计说明书
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