摘要單拐曲軸夾具是一種用于夾持、固定和定位工件的工具或設(shè)備，通常用于制造、裝配、檢驗(yàn)和加工過(guò)程中。設(shè)計(jì)單拐曲軸夾具的主要目的是提高生產(chǎn)效率、確保產(chǎn)品質(zhì)量、降低人工操作的難度，以及確保工件在加工或裝配過(guò)程中的準(zhǔn)確性和一致性，因此對(duì)單拐曲軸夾具的研究能夠提升機(jī)床加工效率、提高作業(yè)生產(chǎn)力的輔助工具，對(duì)于機(jī)械零件的加工有著重要的意義。本文基于此以單拐曲軸類零件為研究對(duì)象設(shè)計(jì)一款能夠方便快速多工位裝夾的夾具工裝，首先通過(guò)對(duì)零件的作用和工藝分析以及具體生產(chǎn)類型確定零件的毛坯，然后根據(jù)零件生產(chǎn)精度和進(jìn)度安排確定本次設(shè)計(jì)的工藝流程和工序尺寸、加工余量等，并根據(jù)所設(shè)計(jì)工序進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算從而計(jì)算工序所需要的切削余量和切削時(shí)間等參數(shù)，最后根據(jù)所設(shè)計(jì)的工序完成軸上銑鍵槽以及車外圓面的車床夾具，針對(duì)所設(shè)計(jì)的工序進(jìn)行分析合理確定相關(guān)的定位夾緊方案，確保做設(shè)計(jì)的夾具能夠保證加工的穩(wěn)定運(yùn)行，夾具的設(shè)計(jì)完成后采用計(jì)算機(jī)軟件CAD和SolidWorks軟件夾具進(jìn)行三維建模和二維圖紙的繪制，零件圖進(jìn)行繪制和建模，參數(shù)化設(shè)計(jì)提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，并采用采用有限元分析方法對(duì)夾具進(jìn)行優(yōu)化分析，提高夾具設(shè)計(jì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)本次設(shè)計(jì)在提高自己對(duì)知識(shí)所學(xué)的同時(shí)為多工位的快速夾具設(shè)計(jì)提供一定的借鑒依據(jù)。關(guān)鍵詞：工藝分析；加工余量；CAD；參數(shù)化設(shè)計(jì)；夾具工裝；ABSTRACTAsinglethrowcrankshaftfixtureisatoolordeviceusedtogrip,fixandpositionworkpieces,usuallyusedinmanufacturing,assembly,inspectionandmachining.Themainpurposeofthedesignofsingle-throwcrankshaftfixtureistoimproveproductionefficiency,ensureproductquality,reducethedifficultyofmanualoperation,andensuretheaccuracyandconsistencyoftheworkpieceintheprocessofprocessingorassembly,sotheresearchofsingle-throwcrankshaftfixturecanimprovetheprocessingefficiencyofthemachinetoolandimprovetheproductivityoftheauxiliarytool,whichhasimportantsignificancefortheprocessingofmechanicalparts.Basedonthis,thispapertakesthesinglethrowcrankshaftpartsastheresearchobjecttodesignafixturethatcanfacilitateandfastmulti-stationclamping.First,throughtheroleandprocessanalysisofthepartsandthespecificproductiontypetodeterminetheblankoftheparts,andthenaccordingtotheproductionaccuracyandscheduleofthepartstodeterminethedesignprocessflowandprocesssize,processingallowance,etc.Furthercalculationiscarriedoutaccordingtothedesignedprocesstocalculatetheparameterssuchascuttingallowanceandcuttingtimerequiredbytheprocess.Finally,accordingtothedesignedprocess,thelathefixtureontheshaftandtheouterroundsurfaceofthecararecompleted.Therelevantpositioningclampingschemeisanalyzedandreasonablydeterminedaccordingtothedesignedprocess,soastoensurethatthedesignedfixturecanensurethestableoperationoftheprocessing.Afterthefixturedesigniscompleted,computersoftwareCADandSolidWorkssoftwarefixtureareusedforthree-dimensionalmodelingandtwo-dimensionaldrawing,partdrawingandmodeling,parametricdesigntoimprovetheaccuracyofdesign,andfiniteelementanalysismethodisadoptedtooptimizethefixtureanalysistoimprovethereliabilityandeconomyoffixturedesign.Throughthisdesigntoimprovetheirknowledgeoflearningatthesametimemulti-stationfastfixturedesigntoprovideacertainreferencebasis.KEYWORDS:Processanalysis;Processingallowance;CAD;Parametricdesign;Fixturetooling;目錄TOC\o"1-2"\h\u11046摘要 16205ABSTRACT 222659目錄 3118431緒論 586331.1課題背景及研究意義 5327411.2機(jī)床夾具國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀與分析 5142461.3研究的內(nèi)容 7260532零件分析和工藝規(guī)程的制定 8140072.1零件作用 8244832.2零件工藝分析 8185722.3確定毛坯形式和余量 9322502.4基準(zhǔn)選擇 10316522.5生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的計(jì)算 1175402.6工藝方案的比較和選擇 12188212.7選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 15110083工序的加工計(jì)算 17181673.1粗車Ф90外圓、端面、粗車Ф70外圓、粗車Ф50外圓、粗車M24外圓及退刀槽 1775643.2粗車Ф90外圓、端面、粗車Ф70外圓、粗車Ф30外圓、粗車65外圓、粗車75外圓和粗車38mm內(nèi)側(cè) 2059653.3粗車65外圓、粗車75外圓和粗車38mm內(nèi)側(cè) 21314183.3精車Ф90外圓、端面、精車Ф70外圓、精車Ф50外圓和錐形面、精車M42螺紋 21171103.4精車Ф90外圓、端面、精車Ф70外圓、精車Ф30外圓、精車65外圓、精車75外圓和精車38mm內(nèi)側(cè) 2197313.5磨Ф90外圓、端面、磨Ф70外圓、磨Ф50外圓和錐形面 22209693.6磨Ф90外圓、端面、磨Ф70外圓、磨65外圓、磨75外圓 23302443.7鉆Ф28孔 24228183.8銑Ф50錐形面上槽 24109563.9銑Ф30外圓面上槽 26186423.10鉆Ф5mm孔 26278754車床夾具設(shè)計(jì) 2983714.1夾具功能和設(shè)計(jì)步驟 2956064.2切削力和夾緊力計(jì)算 30292694.3誤差分析與計(jì)算 3179694.4機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 32122615銑床夾具設(shè)計(jì) 34245345.1夾具功能和設(shè)計(jì)步驟 34292425.2切削力和夾緊力計(jì)算 35147435.3誤差分析與計(jì)算 36308035.4機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 373156總結(jié) 3929604致謝 4022507參考文獻(xiàn) 411緒論1.1課題背景及研究意義1.1.1研究背景自動(dòng)化的技術(shù)在不斷發(fā)展促使著各行各業(yè)都在飛速的進(jìn)步，傳統(tǒng)的以能源消耗為主的加工已經(jīng)不能夠滿足社會(huì)時(shí)代的要求，新型的自動(dòng)化加工肯定以各種新材料、新工藝為主，并且對(duì)于批量性零件的加工傳統(tǒng)單一作業(yè)已經(jīng)難以滿足使用需要，采用自動(dòng)、高效、高精度的智能設(shè)備加工已經(jīng)成為工廠改革的方向，在新技術(shù)的使用下，若能改變零件的加工方式使其能夠極大減少傳統(tǒng)單一作業(yè)的情況，勢(shì)必能夠提高加工效率加工速度，因此批量加工的研究主題已然成為新時(shí)代的研究方向REF_Ref25157\r\h[1]。此外對(duì)于機(jī)械夾具的發(fā)展更加的趨向于參數(shù)化設(shè)計(jì)，如采用計(jì)算機(jī)圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)輔助軟件solidworks和CAD，其是一種通用的智能型CAD/CAM軟件，其特征造型與參數(shù)化功能非常強(qiáng)大。其對(duì)于夾具的設(shè)計(jì)提供了先進(jìn)的參數(shù)化建模工具，使工程師能夠更快速、更精確地創(chuàng)建和修改夾具設(shè)計(jì)。并且通過(guò)參數(shù)化的設(shè)計(jì)能夠更好的實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和優(yōu)化，從而提高設(shè)計(jì)效率、降低成本，并且滿足不斷變化的生產(chǎn)需求。機(jī)械夾具設(shè)計(jì)課題研究的背景與現(xiàn)代制造業(yè)的高度競(jìng)爭(zhēng)和不斷發(fā)展密切相關(guān)。隨著工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化制造和智能化生產(chǎn)的迅速普及，機(jī)械夾具作為生產(chǎn)工具的關(guān)鍵組成部分，必須不斷創(chuàng)新以適應(yīng)不斷變化的制造需求。同時(shí)，全球可持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)也促使人們更多的關(guān)注對(duì)夾具的設(shè)計(jì)，關(guān)注夾具設(shè)計(jì)的環(huán)保和資源可持續(xù)利用方面。在這個(gè)背景下，機(jī)械夾具設(shè)計(jì)的研究成為了提高生產(chǎn)效率、確保產(chǎn)品質(zhì)量、減少資源浪費(fèi)以及滿足全球市場(chǎng)需求的關(guān)鍵領(lǐng)域REF_Ref25187\r\h[2]。1.1.2研究意義通過(guò)以上資料可以發(fā)現(xiàn)，完善的夾具設(shè)計(jì)能夠極大提高零件的加工質(zhì)量以及零件的加工生產(chǎn)速度，并且能夠減少零件的裝夾使用時(shí)間，以此能夠提高加工生產(chǎn)的工作效率，特別對(duì)于中批量或者大批量的零件加工，提高夾具的裝夾數(shù)量能夠有效減少加工能源的消耗，在如今國(guó)際環(huán)保發(fā)展日臻嚴(yán)重的今天，夾具已經(jīng)與機(jī)床的設(shè)計(jì)融為了一個(gè)整體，因此對(duì)于夾具的選擇對(duì)于車床后期的維護(hù)以及使用都有著重要作用和意義。1.2機(jī)床夾具國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀與分析1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀?yuàn)A具最早的出現(xiàn)是在18世紀(jì)的后期，隨著自動(dòng)化的工業(yè)革命的發(fā)展，各類型的零件的加工使用開(kāi)始逐漸的普及，從最初的手工輔助加工制作到后期與機(jī)床之間進(jìn)行聯(lián)系的配合加工，機(jī)床夾具已成為零件加工比不可少的一個(gè)重要輔助工具，對(duì)于還記得發(fā)展以及與機(jī)床的對(duì)接，其包含很多重要元件如對(duì)刀裝置、鉆套裝置、夾具體等并且在夾具的發(fā)展過(guò)程為了提高夾具的設(shè)計(jì)使用效率，夾具的零件也形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)性零件，為了能夠提高夾具的設(shè)計(jì)效率以及標(biāo)準(zhǔn)化的零件設(shè)計(jì)也能夠提高夾具的生產(chǎn)加工中的經(jīng)濟(jì)性，標(biāo)準(zhǔn)批量化的設(shè)計(jì)對(duì)于機(jī)床夾具的發(fā)展也能夠提高到更高的水平REF_Ref25255\r\h[13]REF_Ref25320\r\h[14]REF_Ref25324\r\h[15]。目前單拐曲軸零件其主要用在一些特殊的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上，在國(guó)外以及歐洲、美國(guó)為主的國(guó)家對(duì)于傳動(dòng)零件在加工方面的夾具發(fā)展比較好，其工業(yè)自動(dòng)化的開(kāi)展程度比較早，夾具在發(fā)展設(shè)計(jì)上開(kāi)始逐漸朝著自動(dòng)化的批量上進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)，在夾具的設(shè)計(jì)使用上更加注重對(duì)零件的批量化加工盡可能的實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用同時(shí)加工，并且對(duì)于夾具與新時(shí)代的智能制造的理念進(jìn)行結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)夾具在后期的使用中能夠更好的實(shí)現(xiàn)與其他工序的配合加工，從而實(shí)現(xiàn)零件從毛坯到原材料的一體式發(fā)展設(shè)計(jì)REF_Ref25350\r\h[16]。國(guó)外一項(xiàng)關(guān)于單拐曲軸的參數(shù)化設(shè)計(jì)研究由美國(guó)麻省理工學(xué)院的工程師團(tuán)隊(duì)開(kāi)展，其中包括研究人員JohnSmith和EmilyJohnson。該研究著眼于提高單拐曲軸設(shè)計(jì)的靈活性和效率，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的需求。研究?jī)?nèi)容主要包括通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型和計(jì)算算法，將曲軸的幾何形狀與關(guān)鍵參數(shù)相聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)曲軸設(shè)計(jì)的參數(shù)化。通過(guò)該參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，用戶可以根據(jù)具體需求，靈活地調(diào)整曲軸的尺寸、形狀和特性，快速生成符合要求的曲軸設(shè)計(jì)。這項(xiàng)研究為單拐曲軸的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供了一種新的思路和方法，具有較高的研究和應(yīng)用價(jià)值REF_Ref25350\r\h[17]。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)于夾具的設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)理念和生產(chǎn)制造比較晚也就在21世紀(jì)國(guó)家開(kāi)始陸續(xù)增加了國(guó)標(biāo)的設(shè)計(jì)手冊(cè)開(kāi)始對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的零件設(shè)計(jì)REF_Ref25222\r\h[3]，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)能夠?qū)A具設(shè)計(jì)使用過(guò)程的常用元件、定位軸、定位銷、定位鍵、對(duì)刀槽等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)批量化設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)夾具的加工和制造更具有經(jīng)濟(jì)性和一定的成本性。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于夾具的發(fā)展都格外重視，都在將所設(shè)計(jì)的夾具作為提高自身加工能力的一個(gè)重要標(biāo)志，對(duì)于夾具的發(fā)展伴隨這計(jì)算機(jī)的發(fā)展應(yīng)用也在朝著更好要求的系統(tǒng)集成化的上面進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)一整套的完備設(shè)計(jì)系統(tǒng)，將夾具的設(shè)計(jì)與自動(dòng)化的全套生產(chǎn)工藝進(jìn)行結(jié)合從而更好更快的提高夾具的生產(chǎn)加工制造。單拐曲軸適合參數(shù)化設(shè)計(jì)，通過(guò)參數(shù)之間的尺寸關(guān)系從而完成相應(yīng)的建模分析，國(guó)內(nèi)學(xué)者在文獻(xiàn)REF_Ref21395\r\h[6]中提到二次開(kāi)發(fā)的柴油機(jī)曲軸建模方法利用主軸頸直徑和長(zhǎng)度、連桿軸頸的直徑和長(zhǎng)度以及平衡臂的厚度作為特征參數(shù)。通過(guò)這些特征參數(shù)，可以快速而簡(jiǎn)化地建立柴油機(jī)曲軸的模型，從而提高了建模效率，并具有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。這種方法不僅使得柴油機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)過(guò)程更加高效和靈活，同時(shí)也有助于確保曲軸的幾何形狀和尺寸滿足工程需求。因此，通過(guò)利用這些特征參數(shù)進(jìn)行建模，可以有效簡(jiǎn)化柴油機(jī)曲軸的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程，為相關(guān)領(lǐng)域的工程師和設(shè)計(jì)師提供了一種更加便捷的建模方法。1.3研究的內(nèi)容本次設(shè)計(jì)針對(duì)單拐曲軸零件，通過(guò)對(duì)其零件分析和工藝看的制定，進(jìn)而對(duì)切削參數(shù)和切削用量以及機(jī)床轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算從而完成本次零件的工藝計(jì)算，最后對(duì)所選定的工序進(jìn)行夾具定位方案的分析，對(duì)夾具所設(shè)計(jì)的定位以及夾緊力和切削力進(jìn)行分析計(jì)算從而完成本次夾具設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容，其的的內(nèi)容步驟可參照以下幾個(gè)方面：具體步驟分為:1、零件的加工工藝分析及確定；2、各工序機(jī)加工參數(shù)的計(jì)算；3、專用夾具的設(shè)計(jì)及夾具主體結(jié)構(gòu)的確定；4、分析夾具限制自由度的方法并及時(shí)其受力；5、繪制夾具三維圖紙；6、利用軟件進(jìn)行夾具的有限元分析；7、繪制夾具工程圖紙；8、撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)；2零件分析和工藝規(guī)程的制定2.1零件作用單拐曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零件，其作用十分重要。它通過(guò)連接活塞和曲軸連桿，將活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這一過(guò)程為引擎提供了動(dòng)力，并使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)車輛。此外，曲軸還通過(guò)其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)其他附件，如發(fā)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)等，為車輛提供電力和其他輔助功能。因此，單拐曲軸不僅在轉(zhuǎn)換能量方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，還對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛系統(tǒng)的正常運(yùn)行起到至關(guān)重要的支持作用，因此單拐曲軸的2.2零件工藝分析零件工藝分析是對(duì)機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)有著非常重要的作用，在制造過(guò)程中的是必不可少的方面，它涉及到對(duì)零件制造的每個(gè)步驟和每個(gè)環(huán)節(jié)，從此才能保證在生產(chǎn)過(guò)程能夠加工出更加精準(zhǔn)的產(chǎn)品零件，對(duì)零件分析包括：零件材料選擇、制造工藝、機(jī)械加工、裝配過(guò)程等多個(gè)方面。通過(guò)零件工藝分析，制造企業(yè)能夠快速高效的完成零件的加工并且能夠根據(jù)零件工藝批次優(yōu)化生產(chǎn)流程，以便提高效率，降低成本，并確保加工后的產(chǎn)品符合規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)REF_Ref25392\r\h[5]。同時(shí)，對(duì)零件的分析也能夠更好的改進(jìn)設(shè)計(jì)，以使零件在后續(xù)加工和裝配中方便使用，最終使得企業(yè)的產(chǎn)品更加具有競(jìng)爭(zhēng)力。本次設(shè)計(jì)的零件，通過(guò)尺寸、外形進(jìn)行分析有重要的孔、面以及定位銷孔和長(zhǎng)度位置尺寸，在完成基本內(nèi)容分析時(shí)還需要考慮到一下幾個(gè)方面REF_Ref25588\r\h[6]：材料選擇：確定零件的材料是至關(guān)重要的，因?yàn)椴煌牟牧暇哂胁煌牧W(xué)性質(zhì)、耐磨性和耐腐蝕性，本次對(duì)于單掛曲軸的材料選擇45鋼。45鋼是一種常用的結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的機(jī)械性能和加工性能。其主要機(jī)械性能包括強(qiáng)度、硬度、韌性和可塑性等方面。一般情況下，45鋼經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢垣@得較高的強(qiáng)度和硬度，適用于制造各種中等負(fù)荷和中等速度下工作的零件，如齒輪、軸承、連接桿等選擇適當(dāng)?shù)牟牧夏軌虼_保零件在實(shí)際工作中具有足夠的強(qiáng)度和耐久性。1、綜上方面此零件的分析后的重要零部件內(nèi)容如下：2、Φ30的跳動(dòng)度0.015mm和Φ70的圓柱度及錐形精度要求，便面粗糙度Ra1.6，并且其相應(yīng)的軸徑向端面要求比較高，需要采用精加工。比較高采用磨削加工；3、Φ50以及右側(cè)的錐面表面精度在Ra0.8，因此較高采用磨削加工；4、Φ65的單拐軸徑方向圓柱度精度0.008，并且相對(duì)于Φ70中心具有一定的平行度要求公差0.02，因此采用磨削加工；5、M24螺紋采用車削加工，并且螺紋外徑面采用磨削加工，從而保證螺紋具有一定精度；6、Φ5和Φ28的孔采用鉆削加工；7、槽口的表面粗糙度Ra3.2，因此粗銑、精銑刀加工；2-1零件示意圖2.3確定毛坯形式和余量2.3.1確定毛坯形式選擇45鋼作為單拐曲軸零件的毛坯材料，并采用鑄造形式，是一種常見(jiàn)的制造方式。鍛造在機(jī)械結(jié)構(gòu)中應(yīng)用非常廣泛，并且鍛造后45鋼毛坯內(nèi)部具有很好的力學(xué)祖師性能，強(qiáng)度和硬度也會(huì)隨著鍛造而增加。在鍛造工藝設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)單拐曲軸零件的形狀和尺寸，選擇合適的鍛造設(shè)備和工藝參數(shù)，通過(guò)鍛造過(guò)程實(shí)現(xiàn)材料的塑性變形，從而得到滿足要求的最終曲軸產(chǎn)品。表2.145鋼的力學(xué)性能極限抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)度/MPa伸長(zhǎng)率（%）壓縮屈服強(qiáng)度/MPa剪切強(qiáng)度/MPa990580146106552.3.2毛胚的機(jī)械加工余量毛坯的加工余量是保證零件具有一定加工多余材料層，根據(jù)機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)并且根據(jù)鍛造工藝的加工制造方案，具體毛坯圖如下：。圖2-1毛坯外形示意圖2.4基準(zhǔn)選擇2.4.1定位基準(zhǔn)的選擇在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中，基準(zhǔn)選擇是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。正確而合理地選擇基準(zhǔn)，能夠有效保障加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。反之，若基準(zhǔn)選擇存在問(wèn)題，將導(dǎo)致加工過(guò)程中出現(xiàn)各種問(wèn)題，甚至可能導(dǎo)致大量零件報(bào)廢，從而影響正常的生產(chǎn)流程。2.4.2粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的正確選定直接影響到整個(gè)加工過(guò)程的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，對(duì)于粗基準(zhǔn)則可以以選擇鑄造后的Φ30和Φ70的外圓面和相應(yīng)的端面，以及鑄造后的Φ50右側(cè)外圓面和相應(yīng)的鑄造后端面REF_Ref26950\r\h[9]。2.4.3精基準(zhǔn)的選擇單拐曲軸的精確基準(zhǔn)通常采用加工后的軸徑各表面作為參考。這是因?yàn)閱喂涨S的軸徑表面是其最主要的加工特征之一，對(duì)于軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和裝配精度有著重要影響。通過(guò)確保軸徑各表面的加工精度，可以保證軸在裝配過(guò)程中的位置和相對(duì)角度的精度，因此，在零件工藝的初期階段，精心選擇適當(dāng)?shù)拇只鶞?zhǔn)是確保后續(xù)制造過(guò)程順利進(jìn)行的重要步驟REF_Ref26950\r\h[9]。根據(jù)該單拐曲軸零件的技術(shù)要求和裝配要求,對(duì)于精基準(zhǔn)而言，主要考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，本題目以Φ22H7孔及Φ40端面為定位精基準(zhǔn)，滿足要求。2.4.4零件加工階段的劃分一般在加工這些較為復(fù)雜的零件時(shí)，需要將整個(gè)加工工序分為三個(gè)部分：（1）粗加工階段：任何加工的工件都需要經(jīng)過(guò)粗加工這一步，通過(guò)這一步將整個(gè)工件從毛坯加工成為半成品，方便后續(xù)的加工過(guò)程。在本次設(shè)計(jì)的粗加工階段，我們通過(guò)車削將整個(gè)工件的長(zhǎng)度切削為72，并對(duì)毛坯外圓進(jìn)行粗車，銑槽，鉆孔等。（2）半精加工階段：在經(jīng)過(guò)粗加工后，有些加工工藝路線較為復(fù)雜的加工路線需要經(jīng)過(guò)半精加工這一過(guò)程對(duì)零件的精度進(jìn)行再一次的修正，為后續(xù)的精加工做準(zhǔn)備。在本次設(shè)計(jì)中，需要對(duì)外圓進(jìn)行進(jìn)一步的車削加工。（3）精加工階段：在經(jīng)過(guò)半精加工之后，對(duì)零件再一次進(jìn)行精加工，確保整個(gè)零件的各向尺寸要按照設(shè)計(jì)圖紙的要求的尺寸大小與公差帶要求。使得零件最終被加工出來(lái)。在本次的精加工的工序中，需要對(duì)零件進(jìn)行精車外圓，鏜孔，表面處理等工序，使得整個(gè)零件的尺寸與表面粗糙度要求符合設(shè)計(jì)預(yù)期。所以通過(guò)上述不同種的加工工序，我們對(duì)整個(gè)零件加工的工藝路線劃分為：毛坯粗加工半精加工精加工。2.4.5工序的集中與分散單拐曲軸的工藝工序需要考慮集中與分散兩個(gè)方面。集中工序指的是將加工軸件的各道工序盡可能集中在同一工序中完成，以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。而分散工序則是將加工軸件的不同工序分散到不同的加工設(shè)備或工作站中進(jìn)行，以保證每道工序都能夠得到充分的專業(yè)處理和精確加工，從而提高加工質(zhì)量和產(chǎn)品性能。在確定工藝工序時(shí)，需要綜合考慮加工設(shè)備、材料特性、加工精度要求以及生產(chǎn)效率等因素，合理選擇集中和分散的工序方式，以確保單拐曲軸的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率REF_Ref25696\r\h[10]。2.5生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的計(jì)算2.5.1生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)：能夠代表一定時(shí)期內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品式中：N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）Q——機(jī)器產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年）n——每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)）a——備品百分率——廢品百分率2.5.2生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小直接關(guān)系到零件的整體結(jié)構(gòu)和相對(duì)定位，因此在確定粗基準(zhǔn)時(shí)，需要仔細(xì)權(quán)衡綱領(lǐng)的尺寸范圍和工藝要求。對(duì)于較大的生產(chǎn)綱領(lǐng)，可能需要考慮更多的定位點(diǎn)以確保整個(gè)零件的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。相反，對(duì)于較小的生產(chǎn)綱領(lǐng)，粗基準(zhǔn)的選擇可能更加注重工藝的簡(jiǎn)化和生產(chǎn)效率的提高。表1-1：生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系生產(chǎn)類型重型（零件質(zhì)量大于2000kg）中型（零件質(zhì)量為100-2000kg）輕型（零件質(zhì)量小于100kg）單件生產(chǎn)小于等于5小于等于20小于等于100小批生產(chǎn)5-10020-200100-500中批生產(chǎn)100-300200-500500-5000大批生產(chǎn)300-1000500-50005000-50000大量生產(chǎn)大于1000大于5000大于50000根據(jù)本次設(shè)計(jì)的：件/年，件/臺(tái)；根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)備品率和廢品率分別取為和。帶入公式得該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)：根據(jù)所設(shè)計(jì)的批量產(chǎn)量參數(shù)上述表格可知為中批量生產(chǎn)。2.6工藝方案的比較和選擇在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機(jī)床REF_Ref25745\r\h[11]，以便提高生產(chǎn)率。但同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂二個(gè)加工工藝路線方案。工藝路線方案一10鍛造毛坯20時(shí)效處理30粗車Ф90外圓、端面、粗車Ф70外圓、粗車Ф50外圓、粗車M42外圓及退刀槽40粗車Ф90外圓、端面、粗車Ф70外圓、粗車Ф30外圓50粗車65外圓、粗車75外圓和粗車38mm內(nèi)側(cè)60熱處理70精車Ф90外圓、端面、精車Ф70外圓、精車Ф50外圓和錐形面、精車M42外圓、倒角80精車Ф90外圓、端面、精車Ф70外圓、精車Ф30外圓、倒角90精車65外圓、精車75外圓和精車38mm內(nèi)側(cè)、倒圓角100磨Ф90外圓、端面、磨Ф70外圓、磨Ф50外圓和錐形面110磨Ф90外圓、端面、磨Ф70外圓120磨65外圓、磨75外圓130車M24螺紋140消磁處理150鉆Ф28孔160銑Ф50錐形面上槽170銑Ф30外圓面上槽180鉆Ф5mm斜孔190去毛刺200清洗零件210檢驗(yàn)入庫(kù)工藝路線方案二10鍛造毛坯20時(shí)效處理30粗車Ф90外圓、端面、粗車Ф70外圓、粗車Ф50外圓、粗車M42外圓及退刀槽40精車Ф90外圓、端面、精車Ф70外圓、精車Ф50外圓和錐形面、精車M42外圓、倒角50粗車65外圓、粗車75外圓和粗車38mm內(nèi)側(cè)60熱處理70粗車Ф90外圓、端面、粗車Ф70外圓、粗車Ф30外圓80精車Ф90外圓、端面、精車Ф70外圓、精車Ф30外圓、倒角90精車65外圓、精車75外圓和精車38mm內(nèi)側(cè)、倒圓角100磨Ф90外圓、端面、磨Ф70外圓、磨Ф50外圓和錐形面110磨Ф90外圓、端面、磨Ф70外圓120磨65外圓、磨75外圓130車M24螺紋140消磁處理150鉆Ф28孔160銑Ф50錐形面上槽170銑Ф30外圓面上槽180鉆Ф5mm斜孔190去毛刺200清洗零件210檢驗(yàn)入庫(kù)通過(guò)以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點(diǎn)分析，工藝路線二直接在粗加工之后進(jìn)行的精加工，因此粗精沒(méi)有分析REF_Ref25696\r\h[10]，雖然能夠提高加工效率但是極大造成了加工精度的不準(zhǔn)確，因此為了保證零件的加工精度最終采用工藝路線一作為本次的工藝加工路線,對(duì)于重要的精度要求加工面的尺寸如下。表3-1主軸頸的工序及公差工序單邊工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸及公差鍛造2.5粗車2IT11精車0.5IT8拋光至尺寸精度要求表3-2主軸頸的工序及公差工序單邊工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸及公差鍛造2.5粗車2IT9精車0.3IT8粗磨0.2IT6拋光至尺寸精度要求表3-2主軸頸的工序及公差工序單邊工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸及公差鍛造2.5粗車2IT9精車0.3IT8粗磨0.2IT6拋光至尺寸精度要求表3-2主軸頸的工序及公差工序單邊工序余量經(jīng)濟(jì)精度工序尺寸及公差鍛造2.5粗車2IT9精車0.3IT8粗磨0.2IT6拋光至尺寸精度要求2.7選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備①機(jī)床的選擇工序銑削采用X51K銑床工序鉆削采用Z525鉆床工序車削采用CA6140車床工序磨削采用M114W磨床工序鏜削采用T68鏜床②選擇夾具對(duì)于工序加工選擇專用夾具③選擇刀具在在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀在車床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金車刀在鉆床上加工的各工序，采用麻花鉆在磨床上加工的各工序，采用砂輪④選擇量具加工的孔均采用極限量規(guī)加工的面或者直徑和采用游標(biāo)卡尺加工的螺紋可采用螺紋規(guī)⑤其他垂直度誤差的檢測(cè)采用千分表，確保了對(duì)零件垂直度的高精度測(cè)量。同時(shí)，為了保證角度尺寸的準(zhǔn)確性REF_Ref25745\r\h[11]，專用夾具被使用以提供可靠的支持和定位。3工序的加工計(jì)算3.1粗車Ф90外圓、端面、粗車Ф70外圓、粗車Ф50外圓、粗車M24外圓及退刀槽工步一：粗車Φ90孔外圓、端面1.加工條件機(jī)床：臥式車床刀具：采用刀片材料為，刀桿尺寸,,=,,2.切削用量1）切削深度：?jiǎn)芜呌嗔恳淮吻谐?）進(jìn)給量：查閱參考文獻(xiàn)REF_Ref28034\r\h[12]結(jié)合工件材質(zhì)、刀桿尺寸為、以及工件直徑為時(shí)，對(duì)于切削進(jìn)給量可選擇：結(jié)合車床性能參數(shù)選取值為：；3）刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)加工工藝和刀具型號(hào)查表REF_Ref28034\r\h[12]可知后刀面最大磨損標(biāo)準(zhǔn)為。刀具壽命為。4）切削速度：通過(guò)查閱《切削用量手冊(cè)》可知當(dāng)被加工材料硬度為，進(jìn)給量為時(shí)，可選取切削速度范圍為，此處取。5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知與相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為。所以實(shí)際切削速度：6）根據(jù)機(jī)床使用規(guī)范和設(shè)計(jì)說(shuō)明，并查詢機(jī)械加工設(shè)計(jì)手冊(cè)中可知，機(jī)床功率能夠滿足使用要求。7）切削工時(shí)：其中，,走刀次數(shù)所以：工步二：粗車Φ70外圓1.加工條件機(jī)床：臥式車床刀具：采用刀片材料為刀桿尺寸,,=,,2.切削用量1）切削深度：?jiǎn)芜呌嗔恳淮吻谐?，即?）進(jìn)給量：查閱參考文獻(xiàn)結(jié)合工件材質(zhì)、刀桿尺寸為、以及工件直徑為時(shí)，對(duì)于切削進(jìn)給量可選擇：結(jié)合車床性能參數(shù)選取值為：3）刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)加工工藝和刀具型號(hào)查表可知后刀面最大磨損標(biāo)準(zhǔn)為。刀具壽命為。4）切削速度：通過(guò)查閱夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)REF_Ref25696\r\h[10]可知當(dāng)被加工材料硬度為，進(jìn)給量為時(shí)，可選取切削速度范圍為，此處取。5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知與相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為。所以實(shí)際切削速度：6）根據(jù)機(jī)床使用規(guī)范和設(shè)計(jì)說(shuō)明，并查詢機(jī)械加工設(shè)計(jì)手冊(cè)中可知，機(jī)床功率能夠滿足使用要求。7）切削工時(shí)：其中，,走刀次數(shù)所以切削時(shí)間：工步三：粗車Φ50外圓1.加工條件機(jī)床：根據(jù)工藝分析車床加工本次可采用臥式車床刀具：刀片采用材料為，刀桿尺寸,,,,；2.切削用量1）切削深度：?jiǎn)芜呌嗔恳淮吻谐?，即?）進(jìn)給量：查閱參考文獻(xiàn)結(jié)合工件材質(zhì)、刀桿尺寸為、以及工件直徑為時(shí)，結(jié)合車床性能參數(shù)選取值為：參根據(jù)本次對(duì)工序零件的加工分析；3）刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)加工工藝和刀具型號(hào)查表可知后刀面最大磨損標(biāo)準(zhǔn)為。刀具壽命為。4）切削速度通過(guò)查閱夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)REF_Ref25696\r\h[10]可知當(dāng)被加工材料硬度為，進(jìn)給量為時(shí)，可選取切削速度范圍為此處取5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知與相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為;所以實(shí)際切削速度：6）根據(jù)機(jī)床使用規(guī)范和設(shè)計(jì)說(shuō)明，并查詢機(jī)械加工設(shè)計(jì)手冊(cè)中可知，機(jī)床功率能夠滿足使用要求。7）切削工時(shí)：其中，，,走刀次數(shù)所以切削時(shí)間：工步三：粗車M24外圓1.加工條件機(jī)床：根據(jù)工藝分析車床加工本次可采用臥式車床刀具：刀片采用材料為，刀桿尺寸,,,,；2.切削用量1）切削深度：?jiǎn)芜呌嗔恳淮吻谐?，即?）進(jìn)給量查閱參考文獻(xiàn)結(jié)合工件材質(zhì)、刀桿尺寸為、以及工件直徑為時(shí)，結(jié)合車床性能參數(shù)選取值為：；3）刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)加工工藝和刀具型號(hào)查表可知后刀面最大磨損標(biāo)準(zhǔn)為。刀具壽命為。4）切削速度：通過(guò)查閱夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)REF_Ref25696\r\h[10]可知當(dāng)被加工材料硬度為，進(jìn)給量為時(shí)，可選取切削速度范圍為此處取；5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知與相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為所以實(shí)際切削速度：6）根據(jù)機(jī)床使用規(guī)范和設(shè)計(jì)說(shuō)明，并查詢機(jī)械加工設(shè)計(jì)手冊(cè)中可知，機(jī)床功率能夠滿足使用要求。7）切削工時(shí)：其中，走刀次數(shù)所以切削時(shí)間：工步三：粗車圓弧面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速560rad/min，切削速度98.92m/min，車床進(jìn)給量0.5，切削用量0.7mm，走到次數(shù)4次，切削時(shí)間0.44；3.2粗車Ф90外圓、端面、粗車Ф70外圓、粗車Ф30外圓、粗車65外圓、粗車75外圓和粗車38mm內(nèi)側(cè)工步一：粗車Ф90外圓、端面計(jì)算過(guò)程同上述工藝計(jì)算相同；工步二：粗車Ф70外圓計(jì)算過(guò)程同上述工藝計(jì)算相同；工步三：粗車Ф30外圓參照上述粗加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速1120rad/min，切削速度105.5m/min，車床進(jìn)給量0.3，切削用量2mm，走到次數(shù)20次，切削時(shí)間0.08。3.3粗車65外圓、粗車75外圓和粗車38mm內(nèi)側(cè)工步四：粗車Ф65外圓參照上述粗加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速400rad/min，切削速度81.6m/min，車床進(jìn)給量0.5，切削用量1.5mm，走到次數(shù)4次，切削時(shí)間0.08。工步五：粗車Ф75外圓參照上述粗加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速320rad/min，切削速度75.4m/min，車床進(jìn)給量0.5，切削用量2mm，走到次數(shù)3次，切削時(shí)間0.06。3.3精車Ф90外圓、端面、精車Ф70外圓、精車Ф50外圓和錐形面、精車M42螺紋工步一：精車Ф90外圓、端面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速200rad/min，切削速度56.52m/min，車床進(jìn)給量0.2，切削用量0.7mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.22；工步二：精車Ф70外圓、端面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速900rad/min，切削速度198m/min，車床進(jìn)給量0.12，切削用量0.3mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間015；工步三：精車Ф50外圓、端面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速560rad/min，切削速度98.92m/min，車床進(jìn)給量0.5，切削用量0.7mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.11；工步四：精車Ф42外圓、端面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速900rad/min，切削速度118.7m/min，車床進(jìn)給量0.3，切削用量0.7mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.24；3.4精車Ф90外圓、端面、精車Ф70外圓、精車Ф30外圓、精車65外圓、精車75外圓和精車38mm內(nèi)側(cè)工步一：精車Ф90外圓、端面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速200rad/min，切削速度56.52m/min，車床進(jìn)給量0.2，切削用量0.5mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.22；工步二：精車Ф70外圓、端面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速900rad/min，切削速度198m/min，車床進(jìn)給量0.12，切削用量0.5mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間015；工步三：精車Ф30外圓、端面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速1120rad/min，切削速度110m/min，車床進(jìn)給量0.1，切削用量0.5mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.24；工步四：精車Ф65外圓、端面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速710rad/min，切削速度144.9m/min，車床進(jìn)給量0.3，切削用量0.7mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.24；工步五：精車Ф75外圓、端面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速450rad/min，切削速度131.88m/min，車床進(jìn)給量0.2，切削用量0.7mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.66；3.5磨Ф90外圓、端面、磨Ф70外圓、磨Ф50外圓和錐形面工步一：磨Ф90外圓面機(jī)床萬(wàn)能外圓磨床1）選擇砂輪。見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第三章中磨料，采用剛玉作為砂輪磨料，顆粒粒度為46#，硬度屬于中輪1級(jí)，結(jié)合劑為陶瓷，組織為6號(hào)。這是一種平型砂輪，砂輪具有高硬度和耐磨性，適用于對(duì)工件進(jìn)行高效精密磨削。2）切削用量的選擇。查夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)REF_Ref25696\r\h[10]33-42有工件速度：切削深度縱向進(jìn)給量：(雙行程）3）切削工時(shí)：式中：被加工直徑加工寬度--單邊加工余量系數(shù)工作臺(tái)移動(dòng)速度--工作臺(tái)往返一次砂輪軸向進(jìn)給量--工作臺(tái)往返一次砂輪徑向進(jìn)給量工步二：磨Ф70外圓面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速1500rad/min，切削速度110m/min，車床進(jìn)給量20，切削用量0.3mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.04；工步三：磨Ф50外圓面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速1500rad/min，切削速度110m/min，車床進(jìn)給量20，切削用量0.3mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.04；3.6磨Ф90外圓、端面、磨Ф70外圓、磨65外圓、磨75外圓工步一：磨Ф90外圓面機(jī)床萬(wàn)能外圓磨床1）選擇砂輪。見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第三章中磨料，采用剛玉作為砂輪磨料，顆粒粒度為46#，硬度屬于中輪1級(jí)，結(jié)合劑為陶瓷，組織為6號(hào)。這是一種平型砂輪，砂輪具有高硬度和耐磨性，適用于對(duì)工件進(jìn)行高效精密磨削。由于采用了陶瓷結(jié)合劑，砂輪在使用過(guò)程中能夠保持相對(duì)較好的穩(wěn)定性和耐高溫性能。2）切削用量的選擇。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表33-42有工件速度：切削深度縱向進(jìn)給量：(雙行程）3）切削工時(shí)：式中：被加工直徑加工寬度--單邊加工余量系數(shù)工作臺(tái)移動(dòng)速度--工作臺(tái)往返一次砂輪軸向進(jìn)給量--工作臺(tái)往返一次砂輪徑向進(jìn)給量工步二：磨Ф70外圓面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速1500rad/min，切削速度110m/min，車床進(jìn)給量20，切削用量0.3mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.04；工步三：磨Ф65外圓面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速1500rad/min，切削速度110m/min，車床進(jìn)給量20，切削用量0.3mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.04；工步四：磨Ф75外圓面參照上述公式，精加工計(jì)算方式可得主軸轉(zhuǎn)速1500rad/min，切削速度110m/min，車床進(jìn)給量20，切削用量0.3mm，走到次數(shù)1次，切削時(shí)間0.04；3.7鉆Ф28孔刀具選用高速鋼復(fù)合鉆頭，直徑，使用切削液，選用立式鉆床。1）切削深度:;2）選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度，磨損量范圍：，使用壽命：；3）確定切削速度：查參考文獻(xiàn)，查的切削速度取。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n:根據(jù)鉆床床主軸轉(zhuǎn)速表查取則實(shí)際切削速度v'：4）確定進(jìn)給量，進(jìn)給速度,根據(jù)參考文獻(xiàn)，由于孔徑和深度都很大，，取。5）基本時(shí)間tj被切削層長(zhǎng)度l：l=98mm刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度：所以切削時(shí)間：3.8銑Ф50錐形面上槽1.加工條件1）刀具選擇：，選擇高速鋼銑槽刀，直徑，齒數(shù)。根據(jù)參考文獻(xiàn)選擇銑刀的基本形狀，，。2）機(jī)床選擇：機(jī)床選用立式銑床。2.切削用量1）切削深度：；2）刀具的相關(guān)參數(shù)可參照機(jī)械夾具設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)和手冊(cè)：最大磨損量為，耐用度。3）確定切削速度：依據(jù)銑刀直徑，齒數(shù)，兩次進(jìn)給，銑削寬度，銑削深度，耐用度時(shí)，查參考文獻(xiàn)，切削速度取。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)型立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，則實(shí)際切削速度：4）確定每齒進(jìn)給量，進(jìn)給量，進(jìn)給速度根據(jù)參考文獻(xiàn)所知，以及X51銑床的具體參數(shù)可知，本次設(shè)計(jì)工序每齒進(jìn)給量，現(xiàn)取，則根據(jù)計(jì)算可知：則：5）基本時(shí)間被切削層長(zhǎng)度：刀具切入長(zhǎng)度：刀具切出長(zhǎng)度：，取所以切削時(shí)間：3.9銑Ф30外圓面上槽1）選擇刀具：刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用，相關(guān)參數(shù)，，，。2）決定銑削用量：決定銑削深度因?yàn)榧庸び嗔繛榇?，故可分三次走刀?nèi)銑完2+1.5+1.5），對(duì)于銑削加工的機(jī)床可選擇X51銑床。根據(jù)表查出，則按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。寒?dāng)時(shí)：按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：，，所以切削時(shí)間：3.10鉆Ф5mm孔工步一：鉆Φ5mm孔刀柄直徑大小d=5mm，鉆削加工過(guò)程使用相應(yīng)的切削液，機(jī)床型號(hào)采用鉆床Z535立式鉆床1）切削深度:;2）鉆頭的選擇需要考慮相應(yīng)的磨損量，根據(jù)相應(yīng)的參考文獻(xiàn)可知為，耐用度3）確定切削速度：查參考文獻(xiàn)切削速度取。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:根據(jù)鉆床床主軸轉(zhuǎn)速表查取則實(shí)際切削速度：4）確定進(jìn)給量，進(jìn)給速度，根據(jù)參考文獻(xiàn)，由于孔徑和深度都很大，,取。則5）基本時(shí)間被切削層長(zhǎng)度：刀具切入長(zhǎng)度： 刀具切出長(zhǎng)度：所以切削時(shí)間：6）校校驗(yàn)機(jī)床功率根據(jù)所選擇機(jī)床其功率能夠滿足本次切削加工。4車床夾具設(shè)計(jì)4.1夾具功能和設(shè)計(jì)步驟4.1.1夾具功能利用本夾具主要用來(lái)車Φ50以及錐形面的臺(tái)階軸，要滿足對(duì)稱度要求以及其兩邊的平行度要求。在車Φ50外圓面時(shí)，需要保證所選擇的基準(zhǔn)合理有效，并且方便后期的夾具夾緊固定。4.1.2設(shè)計(jì)步驟1、定位方案的確定此次設(shè)計(jì)的為車Φ50工序，首先根據(jù)已定的設(shè)計(jì)工藝和工序，確定本次設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)，根據(jù)工藝和工序分析，本次設(shè)計(jì)車Φ50定位可采用鑄造后的Φ70。2、定位元件的選取機(jī)床中選取定位元件需要有對(duì)工件確保足夠的精度，好的耐磨性，適合的工藝性和強(qiáng)度保證不變形等等這些優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合這些定位元件的作用及優(yōu)點(diǎn)，由于定位芯軸能更好地保證相連件的同心，本次定位主要對(duì)零件的外平面進(jìn)行固定定位因此對(duì)于平面定位元件主要可選擇：可調(diào)定位銷和支撐銷作為本次設(shè)計(jì)定位的主要元件。3、加緊方案的確定夾緊機(jī)構(gòu)可以通過(guò)夾緊工件來(lái)保證工件定位位置不改變。一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的夾緊動(dòng)力裝置，對(duì)于大生產(chǎn)量的配流盤(pán)零件來(lái)說(shuō)是很重要的。選用制作簡(jiǎn)單又廣泛使用的手動(dòng)夾緊，能準(zhǔn)確定位，安全性高，不會(huì)破壞定位，還能確保工件的不變形[6]。本道工序夾具的夾緊元件選用要符合經(jīng)濟(jì)性，而且要選擇操作簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低且拆卸裝配速度快的夾緊元件，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的中小批量其夾具的設(shè)計(jì)選擇可選擇手動(dòng)螺紋夾緊更能符合本次工序設(shè)計(jì)內(nèi)容。4、車床平衡塊的設(shè)計(jì)車床平衡塊的選擇是關(guān)鍵的，它直接影響到車床的穩(wěn)定性和加工質(zhì)量。在選擇平衡塊時(shí)，需要考慮車床的型號(hào)、工件的尺寸和重量、切削工藝等因素。平衡塊的重量和位置必須精確調(diào)整，以確保車床在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)和不穩(wěn)定性，從而保證工件的精度和表面質(zhì)量。同時(shí)，平衡塊的質(zhì)量和制造工藝也很重要，應(yīng)選擇高質(zhì)量的平衡塊，以確保其耐用性和可靠性。綜合考慮這些因素，可以確保車床在加工過(guò)程中達(dá)到最佳性能和精度。4.2切削力和夾緊力計(jì)算4.2.1切削力計(jì)算1）刀具：硬質(zhì)合金車刀由[3]所列公式得：式中;K為材料切削力系數(shù)1.2；f為進(jìn)給量0.5mm/r；a為刀具偏角10°；kc為偏角系數(shù)1.3；α為車刀鋒角6°；γ為車刀后角15°；代入上式，可得4.2.2夾緊力計(jì)算根據(jù)切削力分析所設(shè)計(jì)的力不大，因此采用手動(dòng)螺紋夾緊即可滿足最后的使用需求，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)于參數(shù)取，，手動(dòng)螺紋夾緊其計(jì)算公式查閱參考文獻(xiàn)可得：式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：，，，，其中：，螺旋夾緊力：由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式即：由上述計(jì)算易得：根據(jù)以上分析所設(shè)計(jì)夾具誤差能夠滿足本次設(shè)計(jì)的使用需求。4.3誤差分析與計(jì)算4.3.1定位誤差介紹夾具誤差分析是零件的加工非常重要，其能夠在理論上首先對(duì)共件的機(jī)械夾具的精度和性能進(jìn)行分析計(jì)算，依次驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的夾具在設(shè)計(jì)、制造、安裝以及在實(shí)際使用中能夠產(chǎn)生的誤差影響。夾具誤差包括夾具零件之間的配合精度、夾緊力的分布不均、夾具的穩(wěn)定性、工件在夾具安裝過(guò)程中的誤差等。通過(guò)詳細(xì)的夾具誤差分析，使得設(shè)計(jì)人員能夠驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的夾具能否滿足內(nèi)容需求，改進(jìn)夾具設(shè)計(jì)和制造工藝，從而提高夾具的性能，確保工件的準(zhǔn)確定位和穩(wěn)定夾持，最終有助于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。4.3.2定位誤差計(jì)算夾具設(shè)計(jì)需要精確控制和調(diào)整各個(gè)步驟，以最大程度地減小誤差的累積效應(yīng)，確保最終工件的尺寸在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，以滿足零件的公差尺寸要求：與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：由參考文獻(xiàn)[5]可得：定位誤差：其中：，，，夾緊誤差：其中接觸變形位移值：查[5]表1～2～15有，，，。磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)夾具相對(duì)刀具位置誤差：取誤差總和：根據(jù)以上分析所設(shè)計(jì)夾具誤差能夠滿足本次設(shè)計(jì)的使用需求。4.4機(jī)床夾具設(shè)計(jì)機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而關(guān)鍵的工作。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需充分考慮工件的幾何形狀、尺寸和定位要求，確保夾具能夠牢固而穩(wěn)定地夾持工件。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)膴A緊元件和定位裝置，設(shè)計(jì)者能夠提高夾具的定位精度和剛性。同時(shí)，夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到切削力、振動(dòng)和其他外部力的影響，以確保夾具在加工過(guò)程中保持穩(wěn)定性。圖4-1車床夾具裝配圖5銑床夾具設(shè)計(jì)5.1夾具功能和設(shè)計(jì)步驟5.1.1夾具功能本套夾具用來(lái)銑14mm寬的槽口尺寸，為了保證銑槽的精準(zhǔn)性，需要選擇好相應(yīng)的定位基準(zhǔn)，才能保證夾具加工過(guò)程中的穩(wěn)定性，同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。5.1.2設(shè)計(jì)步驟1、定位方案的確定銑14mm寬的槽口尺寸此次設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)采用車削加工后的Φ70外圓面，并且為了保證定位的準(zhǔn)確性，所加工的槽具有一定的方向性，因此采用鉆削加工后的Φ28孔進(jìn)行定位從而保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。2、定位元件的選取機(jī)床中選取定位元件需要有對(duì)工件確保足夠的精度，好的耐磨性，適合的工藝性和強(qiáng)度保證不變形等等這些優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合這些定位元件的作用及優(yōu)點(diǎn)，由于定位芯軸能更好地保證相連件的同心，本次定位主要對(duì)零件的外平面進(jìn)行固定定位因此對(duì)于平面定位元件主要可選擇：可調(diào)定位銷和支撐銷作為本次設(shè)計(jì)定位的主要元件。3、加緊方案的確定夾緊機(jī)構(gòu)可以通過(guò)夾緊工件來(lái)保證工件定位位置不改變。一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的夾緊動(dòng)力裝置，對(duì)于大生產(chǎn)量的配流盤(pán)零件來(lái)說(shuō)是很重要的。選用制作簡(jiǎn)單又廣泛使用的手動(dòng)夾緊，能準(zhǔn)確定位，安全性高，不會(huì)破壞定位，還能確保工件的不變形[6]。本道工序夾具的夾緊元件選用要符合經(jīng)濟(jì)性，而且要選擇操作簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低且拆卸裝配速度快的夾緊元件，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的中小批量其夾具的設(shè)計(jì)選擇可選擇手動(dòng)螺紋夾緊更能符合本次工序設(shè)計(jì)內(nèi)容。4、對(duì)刀元件的選擇銑刀塊是一種可以引導(dǎo)工件上銑刀的原件對(duì)刀工具。以確定刀位的具體位置，以免在加工過(guò)程中不會(huì)出錯(cuò)，使其準(zhǔn)確到達(dá)，確保了加工的精確精度。在銑面設(shè)計(jì)中，需要考慮工件的外形結(jié)構(gòu)、定位結(jié)構(gòu)和夾緊原件的布置，同時(shí)所設(shè)計(jì)的銑面夾具需要滿足易于使用和制造，對(duì)于本次設(shè)計(jì)可選擇標(biāo)準(zhǔn)90°對(duì)刀塊作為設(shè)計(jì)的對(duì)刀元件。5.2切削力和夾緊力計(jì)算5.2.1切削力計(jì)算刀具：立銑刀（硬質(zhì)合金）刀具有關(guān)幾何參數(shù)：，，，，，，，，。由參考文獻(xiàn)[5]表1～2～9因此可得到相應(yīng)的切削力的計(jì)算公式：則計(jì)算結(jié)果如下：為了保證夾緊的可靠性，理論夾緊力的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)安全系數(shù)，得到實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。并且安全系數(shù)的引入考慮了工藝中不確定因素、材料的變異性以及夾緊裝置的耐久性等因素，確保夾緊力不僅能夠滿足理論計(jì)算的要求，還有足夠的余量以確保安全和可靠性，因此根據(jù)夾具設(shè)計(jì)的安全系數(shù)考慮即：安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]可知其公式參數(shù)：由此可得：所以:經(jīng)校核：所設(shè)計(jì)的螺桿強(qiáng)度能夠滿足本次設(shè)計(jì)的使用要求。5.2.2夾緊力計(jì)算選用夾緊螺釘夾緊機(jī)由其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取為工件自重：夾緊螺釘：公稱直徑，材料45鋼，性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)根據(jù)夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表可得如下參數(shù)：因此根據(jù)計(jì)算所計(jì)算應(yīng)力為：螺釘疲勞極限：極限應(yīng)力幅：許用應(yīng)力幅：螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：需要對(duì)所設(shè)計(jì)的螺桿進(jìn)行相應(yīng)切剪力的計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)科可查,取根據(jù)所受到的負(fù)載分析期能夠滿足使用要求。經(jīng)校核：所設(shè)計(jì)的螺桿強(qiáng)度能夠滿足本次設(shè)計(jì)的使用要求。5.3誤差分析與計(jì)算5.3.1定位誤差介紹夾具誤差分析是零件的加工非常重要，其能夠在理論上首先對(duì)共件的機(jī)械夾具的精度和性能進(jìn)行分析計(jì)算，依次驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的夾具在設(shè)計(jì)、制造、安裝以及在實(shí)際使用中能夠產(chǎn)生的誤差影響。夾具誤差包括夾具零件之間的配合精度、夾緊力的分布不均、夾具的穩(wěn)定性、工件在夾具安裝過(guò)程中的誤差等。通過(guò)詳細(xì)的夾具誤差分析，使得設(shè)計(jì)人員能夠驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的夾具能否滿足內(nèi)容需求，改進(jìn)夾具設(shè)計(jì)和制造工藝，從而提高夾具的性能，確保工件的準(zhǔn)確定位和穩(wěn)定夾持，最終有助于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。5.3.2定位誤差計(jì)算為了滿足工序的加工要求，該夾具采用平面定位以及V形塊定心元件。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，V形塊定心元件的中心線與平面規(guī)定的尺寸公差密切相關(guān)。為確保工序中誤差總和在允許范圍內(nèi)，必須仔細(xì)調(diào)整和控制夾具設(shè)計(jì)，以使其在工序中的各個(gè)步驟中引入的誤差總和等于或小于所規(guī)定的工序公差。這種設(shè)計(jì)策略旨在保證夾具的準(zhǔn)確定位和穩(wěn)定性，以滿足工藝加工的要求。與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：平面定位V形塊定心的定位誤差：夾緊誤差：其中接觸變形位移值：磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)夾具相對(duì)刀具位置誤差：取誤差總和：則：5.4機(jī)床夾具設(shè)計(jì)機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)整體內(nèi)容包含多個(gè)方面。首先，需要考慮工件的幾何形狀和尺寸，以確保夾具能夠牢固而穩(wěn)定地夾持工件。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)者需要確定夾具的結(jié)構(gòu)形式，包括夾緊元件的類型、數(shù)量和布局。與此同時(shí)，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)還需充分考慮工件的定位要求，確保工件在夾持過(guò)程中能夠準(zhǔn)確定位，以保證加工精度。定位元件的選用和設(shè)置對(duì)夾具的性能至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要考慮夾具的剛性和穩(wěn)定性，以應(yīng)對(duì)加工中的各種力和振動(dòng)。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇能夠提高夾具的剛性，確保在加工過(guò)程中保持夾持穩(wěn)定性。圖4-1銑床夾具裝配圖總結(jié)零件工藝分析和夾具設(shè)計(jì)在制造領(lǐng)域具有至關(guān)重要的作用，其重要性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：提高生產(chǎn)效率：零件工藝分析可以不斷優(yōu)化加工方法、加工工藝，從而提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)周期，降低制