方案設(shè)計書“傳動軸突緣叉”零件的機械加工工藝及工藝設(shè)備

1、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)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 :程 強指導(dǎo)教師 :趙彤涌太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院2007.7 2007.8機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書題目 : 設(shè)計“傳動軸突緣叉”零件的機械加工工藝 規(guī)則及工藝裝備內(nèi)容： 1. 零件圖2.1毛坯張圖1張3.機械加工工藝過程綜合卡片 1張4.夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖1 張5.夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖1張6.課程設(shè)計說明書1份(21)目錄一、 序言. 1.設(shè)計目的2.設(shè)計的要求3.設(shè)計的內(nèi)容及步驟二、 零件的分析 . (6)1.零件的主要技術(shù)要求2.零件的工藝分析三、工藝規(guī)程設(shè)計 . (7)1.確定毛坯的制造

2、形式2.基面的選擇3.制定工藝路線4.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定5.確定切削用量及基本工時四、夾具設(shè)計. (19)1.問題的提出2.夾具設(shè)計 五、心得體會(22)六、參考資料一、序言機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù) 基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。是進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各 課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練， 因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。希望能通過這次課程設(shè)計對學(xué)生未來將從事的工作進行一次適應(yīng) 性訓(xùn)練，從中鍛煉他們分析問題、解決問題的能力，為今后參加工作 打下一個良好的基礎(chǔ)。一、設(shè)計目的機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是

3、在學(xué)完了機械制造基礎(chǔ)課程后、進 行了生產(chǎn)實習(xí)之后的下一個教案環(huán)節(jié)。它一方面要求學(xué)生通過設(shè)計能 獲得綜合運用過去所學(xué)過的全部課程進行工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力， 另外，也為以后作好畢業(yè)設(shè)計進行一次綜合訓(xùn)練和準備。學(xué)生通過機 械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計，應(yīng)在下述各方面得到鍛煉：（ 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。

4、（ 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、設(shè)計的要求 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計題目為：后羅拉過橋搖（零件的機械 加工工藝規(guī)程及工藝類裝備）。生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)。 設(shè)計的要求包括以下幾個部分： 零件圖 1 張毛坯圖 1 張 機械加工工藝過程綜合卡片 1 張工藝裝備設(shè)計12套工藝裝備主要零件圖 1 張課程設(shè)計說明書 1 份三、設(shè)計的內(nèi)容及步驟 設(shè)計的內(nèi)容及步驟包括以下三部分：1.零件的分析；2.工藝規(guī)程設(shè)計；3.夾具設(shè)計。二. 零件的分析（一）零件的主要技術(shù)要求傳動軸突緣叉有兩組加工表面，有一定的位置要求。1.孔39mm要求加工粗糙度為1.6

5、，上下兩面粗糙度為 6.3,孔 的同軸度公差為0.01。2.二孔的外端面對叮39孔垂直度公差為0.1。3.主要加工表面為叮39的孔4.工件材45鋼，鍛件。（二）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2門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 30 50mm的孔一般不鍛出，可采用鉆擴鉸的工藝。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 面或孔在加工過程中出現(xiàn)問題時，浪費這一部分工時。3.為

6、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?；孢x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；

7、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、 粗基準的選擇：在零件加工過程中的第一道工序，定位基準必然是毛坯尺寸， 即粗基準，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。（3）選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基 準，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）粗基準一般要求在第一道工序中使用一次，盡量避免 重復(fù)使用?？紤]以上 4 條原則和零件毛坯本身的形狀，選用

8、箱體頂面為粗基 準。二、 精基準的選擇 精基準就是以加工過的表面進行定位的基準。選擇精基準的時候 主要慮保證加工精度并且使工件裝夾得方便、準確、可靠 。因此要 遵循以下幾個原則1、基準重合的原則2、基準不變的原則3、互為基準，反復(fù)加工的原則4、自為基準的原則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，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

9、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，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；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

10、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，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 39mm的孔至圖樣尺寸并锪倒角 2 45工序7 鏜孔“ 39mm工序8.磨癥39mn兩孔端面工序9.鉆M8m底孔8mm倒角120。工序10.攻螺紋M8mm工序11.沖箭頭

11、。工序12.檢查。二、工藝方案（二）工序1. 粗銃門39mm兩孔端面。工序2. 精銃門39mm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，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

12、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.端面的加工余量為 3mm查機械制造工藝標準應(yīng)用手冊（以下簡稱工藝手冊）表

13、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：；10mm2Z=2 Z=1mm3.兩內(nèi)孔 39q010F.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：門25mm （鉆孔的最大尺寸）鉆孔：；37mm2Z=12mm擴孔：； 38.7mm2Z=1.7mm精鏜：:J 38.9mm2Z=0.2mm細鏜： 39 .010 七027 mm2Z=0.1mm4. 39_0.010H.027 mm二孔外端面的加工余量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

14、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匯25mm刀片厚度4.5mm由表 1.3 得：r =60, o =15,=12,r； = 0.5mm。5 計算切削用量粗銑門95

15、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16mm 25mm a3mm 以及直徑為 100mm時 f=0.6 0.9mm/r可取 f=0.7mm/r。3）.計算切削的速度按切削手冊表 1.9刀具的壽命選T=60mi n。242n=1=1p=364.06r/min95 二tm故tm6.8nf 364.06 0.7 _0.026minyfv（m/min）其中：Cv =242, x =0.15 , yc=0.35,m=0.2.。修正系數(shù) kv 見切削手冊表1.28，即kMc =1.44,Xv = 0.8,kkv =1.

16、04*冊=0.81,kBv = 0.97.020 150 35 漢 1.44漢0.8漢 1.04匯0.81 漢0.97 = 108.6m/min 660 .3 .0.5 .確定機床主軸轉(zhuǎn)速=L式中|_ =| y L， l=3mm,根據(jù)表1.26車削時 nf入切量及超切量y+=3.8mm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=

17、0.5mm/r.1實際長度tm =Vf593.5=0.05min3決定切削速度查切削手冊表2.13工件是鍛件時， v=33m/min1000v1000 x33 / .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 =93.5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 n418(r/min)兀 Dn X865.切削工時tm=2=0.1minn匯f工序4.以工序2加工出的二個表面為基準，鉆 4個門26的孔。

18、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/r2 切削速度=17.3m/min 則 n 二 1000 = 17.3 1000 = 393 (r/min)兀x14由公式1000v二 d1000 28.856 二二 163r / min8、機床功率檢驗：主切削力 Fc按切削

19、手冊表1.29所示公式b nF-0.895.切削工時tm 二一12 = 0.266minn x f工序5.粗銃門39mn兩孔端面。1、工序尺寸：:j 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 =6 0 ,o = 15 血=.2 m m. &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 (采用較小切削速度)計算主軸

20、轉(zhuǎn)速n：計算其中：CFC =3600,Xc =0.72，F(xiàn)c =0.9, =0kMP g嚼皿Fc=3600 1.50.72 0.50.9 107.960 0.94 0.89= 2146(N)1000v1000 1825 二二 229r / minl=19mml9mm,l3mmt丄1亠“04min229 3nf9.計算工時：5.切削工時tm=2 = 1.46minn x f工序6.鉆，擴，粗鉸兩個門39mm的孔至圖樣尺寸并锪倒角2 45 。1.鉆孔住25mm確定進給量 f :根據(jù)切削手冊表 2.7 f=0.390.47 所以f=0.42切削速度：根據(jù)切削手冊表 2.13及2.14得：v=18m/

21、min。所以2擴鉆門39mm的孔利用G 37mm的鉆頭對門35mm的孔擴孔切削用量f=0.580.87所以 f=0.57 ( mm/r)，主軸轉(zhuǎn)速 n=51.634r/min 取n=51.6切削速度為v二衛(wèi)宜二7.9(m/ min)1000 10003.擴孔門38.7mm采用刀具：叮38.7專用擴孔鉆進 給量：根據(jù)切削手冊表2.10f=0.630.84 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=19mmt1l h丄nvf19 3 4816 0.1二 0.32(min)l+h+l219+9+3l1 =9mm, l2 =3mmt

22、m0.51minnf68 272當(dāng)加工兩個孔時tm =0.51 2=1.02(min)3.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、細鏜39籍7 mm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=100m/mi n，則1000v1000100 cs , 、nw816(r/mi n)n D n x 39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

23、是：當(dāng)加工1個孔時l =19mm l2 =3mml3 =4mm所以加工兩個孔時的機動時間為t =0.32 2 =0.64(min)(2)細鏜孔至39 j.027 mm切削用量及工時均與精鏜相同ap = 0.05mmf = 0.1mm/ rnw =816r/mi n, v = 100m/mi n;t 二 0.64 min工序8:磨護39mm二孔端面，保證尺寸11800.07 mm（1） 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

24、d）0（2） 切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速n砂=1500r /min （見機床說明書），門門砂=27.5m/s o軸向進給量fa =0.5B=20mm （雙行程）工件速度vw =10m/min徑向進給量f 0.015mm/雙行程（3） 切削工時。當(dāng)加工1個表面時2LbZbk （見工藝手冊表 6.2-8 ）1000vfa fr式中L-加工長度73mmb加工寬度，68mmzb-單面加工余量，0.2mmK-系數(shù)，1.10 ;v-工作臺移動速度（m/min）；tmnw19 3 1960 0.14 = 0.96(mi n)fa -工作臺往返一次砂輪軸向進給量（mrh；fr -工作臺往返一次砂輪徑向進給量（m

25、rh2 疋 7328 漢 1.110920t13.64（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- G6.7mm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/mi n)兀D兀匯6.7按機床取 nw=960r/min，故 v=20.2m/min。切削工時(4個孔)l =19mm l1 =3mml2 =1mm倒角仍然取n=960r/min。手動進給。工序10：攻螺紋4M8m及RC1/8由于

26、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 =0.1m/s =6m/min所以ns =238r/min按機床選取 nw =195r / min，貝U v=4.9m/mm機動工時l =19mm h =3mml2 =3mm攻M8孔&(l +h + J)2 ,(19+3+3) 彳 cc, 、tm11244 =1.02(mi n)nf195 1攻Rc1/4孔l =11mm h =3mm l2 =0tm2nf113195 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

27、3 3夾具設(shè)計3.1問題的提出為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第 4道工序一一銑寬為上下端面 的銑床夾具。本夾具將用與 X63臥式銑床。刀具為高速鋼直齒三面 刃銑刀，來對工件進行加工。本夾具主要用來銑端面，米用精密級咼速鋼直齒三面刃銑刀，一一 次銑削，所以主要應(yīng)該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度.3.2夾具設(shè)計3.2.1定位基準的選擇由零件圖可知，其設(shè)計基準為花鍵孔中心線和工件的左加工表面1 h、2 2A )為定位基準。因此選用工件以加工左端面( A )的中心線為主 定位基準。3.2.2 切削力及夾緊力的計算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀， ?63mm, Z=14Fz=CP t0.83 Sz0.65 D-0.83 B Z kP (見切削手冊3- 56 表)解得 Fz =200 (N)其中 CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù) K= k1 k2 k3 k4 水平切削分力 FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力 Fv=0.3 Fz=60 (N)其中：k1 為基本安全系數(shù)