機械加工設(shè)計說明書

1、汽車制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目 設(shè)計“傳動軸突緣叉”零件的機械加工工藝及工藝設(shè)備設(shè) 計 者 :指導(dǎo)教師 :目錄一、 設(shè)計目的 2二、 零件的分析 21. 零件的主要技術(shù)要求 22. 零件的工藝分析 2三、工藝規(guī)程設(shè)計 31. 確定毛坯的制造形式 32. 基面的選擇 33. 制定工藝路線 54. 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定75. 確定切削用量及基本工時 8四、夾具設(shè)計 161問題的提出 162.夾具設(shè)計 16五、心得體會 21六、參考資料 2229、設(shè)計目的（1）能熟練運用制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基礎(chǔ)理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中 學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊 以及

2、工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì) 量。（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學(xué)生通過設(shè)計夾具（或量具）的訓(xùn)練，應(yīng) 當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟 合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。（3）學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名 稱、出處，能夠做到熟練運用。二.零件的分析（一）零件的作用題目所給的零件是解放牌汽車底盤傳動軸上的突緣叉，它位于傳 動軸的端部。主要作用是傳遞扭矩，使汽車獲得前進的動力。零件的書.027兩個叉頭部位上有兩個 39 q010的孔，用以與軸與十字軸相連，起聯(lián) 軸節(jié)的作用。（二）零件的主要技術(shù)要求傳動軸突緣叉有兩組加工表面，有一定的位

3、置要求。1.孑E 39mm要求加工粗糙度為1.6，上下兩面粗糙度為6.3,孑L的 同軸度公差為0.01。2. 二孔的外端面對；:39孔垂直度公差為0.13. 主要加工表面為叮39的孔4.工件材45鋼，鍛件（三）工藝分析工件毛坯為鍛件，加工余量為頂面5.06.0,底和側(cè)面為4.0 5.0,鍛孔2Q 39在鍛造后機械加工前，一般要經(jīng)過清理和退火，以消除鑄造過程中 產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。粗加工后，會引起工件內(nèi)應(yīng)力的重新分布，為使內(nèi)應(yīng)力 分布均勻，也應(yīng)經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r效處理。1. 在單件生產(chǎn)中直徑小于3050mm勺孔一般不鍛出，可采用鉆一 擴鉸的工藝。2. 要求不高的螺紋孔，可放在最后加工。這樣可以防止由于主要 面

4、或孔在加工過程中出現(xiàn)問題時，浪費這一部分工時。3. 為了保證零件主要表面粗糙度的要求，避免加工時由于切削量 較大引起工件變形或可能劃傷已加工表面，故整個工藝過程分為粗加 工和粗加工。4. 整個加工過程中，無論是粗加工階段還是精加工階段，都應(yīng)該 遵循“先面后孔”的加工原則。三.工藝規(guī)程設(shè)計第一節(jié) 確定毛坯的制造形式一選用材料； 零件材料為 45 鋼，故采用鍛造形成二 生產(chǎn)類型： 考慮到汽車在運行中要經(jīng)常加速及正，反向行駛， 零件在工作中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此選用鍛件，以 使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。第二節(jié) 基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的很重要的工作之一。 基面

5、選擇的 正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證。生產(chǎn)率得以提高；否則，加工 工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件成批報廢，使生產(chǎn) 無法正常進行。一、 粗基準(zhǔn)的選擇：在零件加工過程中的第一道工序，定位基準(zhǔn)必然是毛坯尺寸， 即粗基準(zhǔn)，選者是應(yīng)該注意以下幾個方面的東西：（1）選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為基準(zhǔn)以保證 該表面有足夠而均勻的加工余量。（2）某些表面不需要加工，則應(yīng)該選擇其中與加工表面有 相互位置精度的表面為粗基準(zhǔn)。（3）選擇比較平整、 光滑、有足夠大面積的表面為粗基準(zhǔn)， 不用允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以保證安全、可 靠、誤差小。（4）粗基準(zhǔn)一般要求在第一道工序中使用一次，盡量避

6、免 重復(fù)使用?？紤]以上 4 條原則和零件毛坯本身的形狀，選用箱體頂面為粗基 準(zhǔn)。二、 精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)就是以加工過的表面進行定位的基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)的時候 主要慮保證加工精度并且使工件裝夾得方便、 準(zhǔn)確、可靠 。因此要遵 循以下幾個原則1、基準(zhǔn)重合的原則2、基準(zhǔn)不變的原則3、互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則4、自為基準(zhǔn)的原則5、應(yīng)能使工件裝夾方便穩(wěn)定可靠，夾具簡單?？紤]以上原則和零 件的尺寸和加工要求我選用底面為精基準(zhǔn)，并采用一面兩孔的形式定 位，限制 6 個自由度為完全定位。（三）粗，精加工階段要分開箱體均為鍛件，加工余量較大，而在粗加工中切除的金屬較多， 因而夾緊力，切削力都較大，切削熱也較多。加

7、之粗加工后，工件內(nèi) 應(yīng)力重新分布也會引起工件變形， 因此，對加工精度影響較大。 為此， 把粗精加工分開進行，有利于把已加工后由于各種原因引起的工件變 形充分暴露出來，然后在精加工中將其消除。為了保證各主要表面位置精度的要求， 粗加工和精加工時都應(yīng)采用 同一的定位基準(zhǔn)，此外，各縱向主要孔的加工應(yīng)在一次安裝中完成， 并可采用鏜模夾具，這樣可以保證位置精度的要求。（四）加工原則整個工藝過程中， 無論是粗加工還是精加工階段， 都應(yīng)遵循“先面 后孔”的原則，就是先加工平面，然后以平面定位在加工孔。這是因 為：第一，平面常常是箱體的裝配基準(zhǔn)；第二，平面的面積較孔的面 積大，以平面定位零件裝夾穩(wěn)定，可靠。因

8、此，以平面定位加工孔， 有利于提高定位精度和加工精度。第三節(jié) 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)該是使零件幾何形狀、尺寸精度以及 位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生 產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專用機床與專用夾具，并盡量使工序集中 來提高生產(chǎn)率。一、工藝方案（一）：工序1.粗車G 95的端面。工序2.粗車門56的內(nèi)二個內(nèi)表面。工序3.粗車門86的內(nèi)圓孔。工序4.以工序2加工出的二個表面為基準(zhǔn)，鉆 4個門26的孔工序5.粗銃門39mn兩孔端面。工序6.鉆，擴，粗鉸兩個 G39mm的孔至圖樣尺寸并锪倒角2 45o。工序7 鏜孔門39mm工序8.磨門39mn兩孔端面工序9.鉆

9、M8m底孔8mm倒角120。工序10.攻螺紋M8mm工序11.沖箭頭。工序12.檢查。二、工藝方案（二）工序1.粗銃門39mn兩孔端面。工序2.精銃門39mn兩孔端面。工序3. 鉆，擴，粗鉸兩個 門39mm的孔至圖樣尺寸并锪倒角 2 45工序4. 粗銃門95端面。工序5.粗銃門56的內(nèi)二個平面。工序6. 粗銃門56二個平面的表面 。工序7.以工序2加工出的二個表面為基準(zhǔn)，鉆 4個門26的孔工序8.粗銃門105所對的兩個端面。工序9.鉆M8m底孔8mm倒角120。工序10.攻螺紋M8mm工序11.沖箭頭。工序12.檢查。工藝方案的分析與比較方案二是粗，精加工在一起合并加工采用工序集中原則，方案一

10、是粗、 精加工分開進行加工采用工序分散原則，中間加人工時效這樣可以消 除粗加工時所造成的內(nèi)應(yīng)力，切削力，夾緊力、切削熱等對加工精度 影響，這樣所需要的設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整容易操作簡單， 專用性強。雖然方案二這樣會使夾具的數(shù)量及工件的安裝次數(shù)增加而 使成本提高，但是會給下來的加工帶來不必要的誤差，對于大量生產(chǎn) 的零件來說會造成很大的損失第四節(jié)機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“傳動軸突緣叉 零件材料為45鋼，硬度207241HBS毛坯 重量約為5kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料加工工藝，分別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：1.

11、 端面的加工余量為3mm查機械制造工藝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊（以 下簡稱工藝手冊）表4.3-38得，2. 法蘭盤所對的四孔（通孔），參照工藝手冊表4.3-25確定 加工余量為:鉆孔：處10mm2Z=2 Z=1mm3. 兩內(nèi)孔 39_o.oio*027 mm毛坯為實心，不沖出孔。兩內(nèi)孔精度要求界于IT-IT8之間，參照工藝手冊表4.3-244.3-36確定加工余量為：鉆孔：25mm （鉆孔的最大尺寸）鉆孔：； 37mm2Z=12mm擴孔：:38.7mm2Z=1.7mm精鏜：38.9mm2Z=0.2mm細(xì)鏜： 39_0.01/0.027 mm2Z=0.1mm4. 39_0.010027 mm二孔外端面的加工

12、余量1）.按工藝手冊表4.3-38，粗加工二孔外端面的單邊加工余 量為3mm取Z=3mm2）.磨削余量：單邊0.2mm （工藝手冊，磨削公差即零件公差 -0.07mm。3）.銑削余量：磨削的公稱余量（單邊）為：Z=2.0-0.2=1.8（ mm根據(jù)以上尺寸的公差和加工余量來確定此傳動軸突緣叉的毛坯圖。第五節(jié)確定切削用量及基本用時工序1.粗銑門95端面。（切削用量簡明手冊）（以下簡稱切削手冊）1工件材料：45鋼正火，鍛件2加工要求： 粗車門95的端面3機床：C620-1臥式車床。4刀具：由表1.11.2 得： YT15。刀桿尺寸為：16 25mm刀片厚度4.5mm由表 1.3 得：= 60, =

13、 15, ： = 12o, r. = 0.5mm。5計算切削用量粗銃：95端面1 ）由于此加工表面所需的粗糙度為50,因此只需加工一次可達要求；2）進給量f根據(jù)（切削手冊）表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸16mm25mmap乞3mm以及直徑為100mm時f=0.60.9mm/r可取f=0.7mm/r。按切削手冊表 1.9刀具的壽命選3）計算切削的速度T=60mi n。CvVTmaXvfyvkv(m/ mi n)其中：Cv =242, Xv =0.15, yc =0.35,m=02。修正系數(shù) kv見切削手冊表1.28，即kMc =1.44, Xv = 0.8, kkv =1.04, kkrv - 0.81,

14、 kBv - 0.97.242600.2 30.15 0.50.351.44 0.8 1.04 0.81 0.97 =108.6m/min確定機床主軸轉(zhuǎn)速1000vd 二1000 108.695:二 364.06r / min怙二丄式中L二丨-, l=3mm,根據(jù)表1.26車削時 nf7)切削工時，入切量及超切量y+L=3.8mm,故 tm = L竺 0.026 minnf 364.06 0.7工序2粗鎮(zhèn)門56的內(nèi)二個內(nèi)表面。1. 加工要求 表面粗糙度為50,所以粗鏜一次即可達所需要求,2. 加工材料45鋼正火，鍛件3. 選擇鏜床選用T740金剛鏜床4. 選擇切削用量1) 決定切削深度由切削余

15、量可知道 a p=1.2mm查切削手冊表2.10可知道粗鏜時ap=58mm故采用一次切削2) 決定切削進給量查切削手冊表f=0.5mm/r3) 決定切削速度v=33m/m in查切削手冊表2.13工件是鍛件時，1000v1000 x 33,.n180187 r/mind兀56兀5、計算鏜內(nèi)表面加工工時vf = fn =afz n = 0.5 187 =93.5tmVf593.5二 0.05min工序3粗車門86的內(nèi)圓孔1. 選用機床 臥式車床CA61402. 刀具為：YT153. 進給量 f=0.6(mm/dst)1000113 10004. 切削速度=113m/min 則 n418n D j

16、t x 86(r/mi n)5. 切削工時tm=2=0.1minn x f工序4以工序2加工出的二個表面為基準(zhǔn)，鉆 4個G 26的孔。1. 加工要求表面粗糙度為50,所以粗鏜一次即可達所需要求，由于 要保證四孔的位置度，所以以工序 2加工出的二個表面為基準(zhǔn)進行加 工。2. 加工材料45鋼正火，鍛件3. 選擇鉆床Z3340搖臂鉆床4. 選擇鉆頭 高速鋼麻花鉆，由切削手冊表 2.1，2.2 d=13mm5. 選擇切削用量1) 切削進給量由切削手冊表2.7得：f=0.37mm/r 由表2.8鉆頭允許的強度進給量f=0.37mm/r100017.3 1000 ccc2) 切削速度 =17.3m/min

17、 則 n393tl Dn X14(r/mi n)6. 切削工時tm =一1-2 = 0.266minn x f工序5粗銃門39mn兩孔端面。1、工序尺寸：；:39端面2、 加工要求：表面粗糙度是503、選用機床：X63臥式車床4、 選用刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀查切削手冊)表1.1選用刀桿尺寸為：16 25mm5、銑刀形狀： 根據(jù)切削手冊表由表1.3得： r =60, o =15,: o =12,r. = 0.5mm 3-&選擇切削用量(2)決定切削進給量：查切削手冊表1.4 a f=3.1m/min，進給量60mm/min（3）、決定切削速度：查切削手冊表1.10得：v=28.8 m/min

18、 （采用較小切削速度）計算主軸轉(zhuǎn)速n：1000v1000 28.8由公式n163r/minnd56 兀8、機床功率檢驗：主切削力Fc按切削手冊表1.29所示公式計Fc 二CFapXFcf yFcVcnFkF其中：CF =3600,Xc =0.72，c =0.9, nF =0MP鴛。= 0.89Fc=3600 1.屮72 0.50.9 107.960 0.94 0.89= 2146(N)9.計算工時：5.切削工時tm=2 = 1.46minn f工序6.鉆，擴，粗鉸兩個：:39mnt孔至圖樣尺寸并锪倒角2 45 1.鉆孔25mm 確定進給量f :根據(jù)切削手冊表2.7 f=0.390.47 所以f

19、=0.42切削速度：根據(jù)切削手冊表 2.13及2.14得：v=18m/min。所以公式n1000vd1000 1825 :二 229r /minl=19mm切削工丨+h+l219+9+3l1 =9mm, l2 =3mmtm0.04minnf 229x32擴鉆門39mm勺孔利用門37mm勺鉆頭對門35mm勺孔擴孔切削用量f=0.580.87所以 f=0.57 ( mm/r),主軸轉(zhuǎn)速 n=51.634r/min 取 n=51.6dn 二 37 68切削速度為v7.9(m/min)1000 10003.擴孔 ” 38.7mm采用刀具：:-38.7專用擴孔鉆進給量：根據(jù)切削手冊表2.10 f=0.6

20、30.84 所以f=0.72mm/r機床主軸轉(zhuǎn)速：取 n=68r/min，則其切削速度 v=8.26m/min。切削工時 l=19mml+h+l219+9+3h =9mm, l2 =3mmtm0.51minnf 68 0.72當(dāng)加工兩個孔時tm =0.51 2=1.02(min)1.倒角2 45雙面 采用900锪鉆短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與擴孔相同：n=68r/min手動進給。工序7:精、細(xì)鏜39 Z7mm二孔，選用機床：T740金剛鏜床。(1)精鏜孔至38.9mm單邊余量Z=0.1mm 一次鏜去全部余量，ap=0.1mm進給量f=0.1mm/r根據(jù)有關(guān)手冊，確定金剛鏜床的切削速度為v=

21、100m/mi n，則nw1000v二 D1000 100 : 39二816(r /min)由于T740金剛鏜床主軸轉(zhuǎn)速為無極調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為 加工時使用的轉(zhuǎn)速。切削加工是：當(dāng)加工1個孔時I =19mm l2 =3mm l3 =4mmtiI l1 l2nvf19 3 4816 0.1二 0.32(min)所以加工兩個孔時的機動時間為t =0.32 2 =0.64（min）（2）細(xì)鏜孔至39 ：.027 mm切削用量及工時均與精鏜相同ap = 0.05mmf =0.1mm/rnw =816r/min, v=100m/min;t = 0.64min工序8 磨39mm二孔端面，保證尺寸1 1

22、800.07 mm1）選擇砂輪。見工藝手冊第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為WA46KV6P35040 127其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為 46#，硬度為中軟1級， 陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為 350 40 127（D B d）02）切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速n砂=1500r / min （見機床說明書），n砂二27.5m/s。軸向進給量fa =0.5B=20mm （雙行程） 工件速度Vw = 10m/min 徑向進給量作=0.015mm/雙行程3）切削工時。當(dāng)加工1個表面時怎ff：（見工藝手冊表628） 式中L-加工長度73mmb加工寬度，68mmZb-單面加工余量，0.2mmK

23、-系數(shù)，1.10 ；v-工作臺移動速度（m/min）；fa-工作臺往返一次砂輪軸向進給量（mr）fr-工作臺往返一次砂輪徑向進給量（mr）2 匯 73 漢 68 0.110920t13.64（mi n）1000 10 20 0.0153000當(dāng)加工端面時tm =3.64 2 =7.28(min)工序9鉆螺紋底孔4-門6.7mm并倒角120。f =0.2 0.50 =0.1(mm/r)(切削手冊表 2.7 )V=20m/mi n（切削手冊表2.13及2.14 ）所以1000v1000 20ns950( r / min)二 D二 6.7按機床取 nw=960r/min，故 v=20.2m/min。

24、切削工時（4個孔）I =19mmh =3mm1mmtm11 f 12 4wf19 3 1960 0.14 =0.96(mi n)倒角仍然取n=960r/min。手動進給。工序10攻螺紋4 M8m及Rc1/8由于公制螺紋M8m與錐螺紋M8mm卜徑相差無幾，故切削用量一律按加工M8選取v 二0.1m/s 二6m/min所以ns=238r/min按機床選取 nw =195r/min，貝q v=4.9m/mm機動工時I =19mmh = 3mml2 = 3mm攻M8孔tm1(l h J)2nf(19 3 3)195 14 = 1.02(mi n)攻 Rc1/4 孔 I =11mmtm2l h丄nf11

25、3195 0.942 = 0.15(mi n)最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其他 加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片。第六節(jié)夾具設(shè)計3夾具設(shè)計3.1研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來鉆圓周面上 39孔，加工時要滿足粗糙度要 求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何 提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。3.2夾具設(shè)計3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇孔的底平面 和兩孔側(cè)面定位基準(zhǔn)來設(shè)計鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位 用底面和兩孔側(cè)面定位限制 6個自由度。3.2.2切削力及夾緊力的計算鉆該孔時選用：立式鉆床，刀具用高

26、速鋼刀具。由參考文獻查表1 -2 -7可得：切削力公式：Ff =667D1.2f 0.7Kp查表 1-2-8 得：Kp =(三)0.75736其中：二 b =0.6Kp =0.0048即：Ff = 955.08( N)實際所需夾緊力：由參考文獻5表1-2-12得:F K有：叫二 0.7,二 0.16安全系數(shù)K可按下式計算有：K = K0K1K2K3K4K5K6式中：KK6為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻 表1一2-1可得：K =1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.0=1.56所以WK = K Ff =955.08 1.56 = 1489.92( N)由計算可知所需實際夾緊力不是

27、很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、 操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。取 K =1.56，叫=0.7，=0.16查參考文獻1226可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾 緊力按以下公式計算:Wo 二iztg(：)式中參數(shù)由參考文獻5可查得:= 6.22 r 2.761=90;:2 =9 50： =2；29其中：L=33(mm) Q=80(N)螺旋夾緊力： W0 =4748.2(N)由上述計算易得：W0 -Wk因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的3. 3誤差分析與計算該夾具以底面、兩孔為定位基準(zhǔn)，要求保證被加工和孔粗糙度為 12.5。該孔次性加工即可滿足要求。由參考文獻可得： 兩定位銷的定位誤差：厶DW匕 =

28、1min丄+6丄 +1min + 云 D2 +d2 + 2minjw rarctg -2L其中：、D1 = 0.052mm , 、D2 = 0mm 、d1=0.011mm , 、d2 =0.023mm ：imin =0mm ,：2min = 0.034mm且：L=135mm,得二 D W = 0.063mmJW = 0.0032 mm 夾緊誤差: j =Wmax - ymin)COS：其中接觸變形位移值:廠嘰氐HB 5曇A1 215 有KRaz 二 0.004, K hb - -0.0016, G = 0.412, n = 0.7。匚 =cos：= 0.0028mm 磨損造成的加工誤差：山制通常不超過0.005mm 夾具相對刀具位置誤差：丄D點取0.01mm誤差總和：jw = 0.085 mm3.4零、部件的設(shè)計與選用3.4.1鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其 結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間dHDDiD2hhimCra公稱尺寸允差62242+0.018+0.0075250121190.5180.5襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示:一/p 11H-1固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表:固定襯套dHDC公稱