万向节滑动叉的机械加工工艺规程及工艺装备的设计

目 录 引言 . 2 二 .零件的分析 . 3 2.1零件的作用 . 3 2.2零件的材料 . 3 2.3 零件的工艺分析 . 4 2.3.1结构分析 . 4 2.3.2 加工表面的技术要求分析 . 4 2.3.3. 表面处理内容及作用 . 5 三 .工艺规程设计 . 6 3.1 制定零件工艺规程的原则和技术要求 . 6 3.1.1工艺要求 . 6 3.1.2技术依据 . 6 3.2 确定毛坯的制作形式 . 6 3.3 制定工艺路线及方法 . 7 3.3.1 加工方法的选择 . 7 3.3.2 基准的选择 . 7 3.3.3 制定工艺路线 . 8 3.4 机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 . 12 3.5 确定切削用量及基本工时 . 15 3.5.1加工条件 . 15 3.5.2 计算切削用量 . 15 四夹具设计 . 错误 !未定义书签。 4.1 问题的提出 . 错误 !未定义书签。 4.2夹具设计 . 错误 !未定义书签。 4.2.1定位基准的选择 . 错误 !未定义书签。 4.2.2切削力及夹紧力计算 . 错误 !未定义书签。 4.2.3 定位误差分析 . 错误 !未定义书签。 4.2.4.铣床夹具设计及操作的简要说明 . 错误 !未定义书签。 总 结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 引言 本次毕业设计的课题名称是万向节滑动叉机加 工艺及工装设计。万向节滑动叉位于传动轴的端部，主要作用之一是传递扭 矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同状态时，由本零 件可以调整传动轴的长短及其位置。 万向节滑动叉就是将万向节叉和滑动花键副的一部分组合起来，使其成为一个零件， 其 特征是该万向节滑动叉为采用管材制作的万向节叉与滑动套为一体的整体式结构，其端部呈叉形结构，并设有两个十字销孔，用于安装十字万向节；在管内设有内花键，这种呈整体式结构的滑动叉，不仅加工容易、成本低，而且强度高，故其使用寿命与传统的万向节叉滑动套合件相比，有了成倍的提高。 它的研究和使用可以简化万向传动装置的结构，也满足功能要求，因此对万向节滑动叉的研究有极大的实际意义。 本课题的研究及论文的撰写是在徐老师的悉心指导下完成的。徐老师在百忙中给我们讲解论文中的细节以及论文中所涉及的工艺分析，还有他严谨的治学态度也是 我学习的榜样。通过本次毕业设计，使我对本专业有了更加深刻的了解，在以后的工作中也具有重要意义 二 .零件的分析 2.1零件的作用 题目所给定的零件是解放牌汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉，它位于传动轴的端部。主要作用一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同的状态时，由本零件可以调整传动轴的长短及其位置。零件的两个叉头部位上有两个 mm027.001.039 mm的孔，用以安装滚针轴承并与十字轴相连，起万向联轴节的作用。零件 65mm 外 圆内为 50mm 花键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。 2.2零件的材料 一般的，每一个零件由于处于不同的部位，因 此，各个部位的零件材料的选择就各不相同。一般的，底座机身，用灰铁材 料，耐压、吸振，成本低。普通的轴、齿轮，用 45号钢材料，强度高。重要的轴、齿轮，用 40 CR材料调质处理，高强度，价格贵些。我们知道， 45 号钢为优质碳素结构用刚，经调制处理后游良好的综合机械性能和加工工艺性能，硬度不 高易切削加工，模具中常用来做模板，梢子，导柱等，但必须热处理。零件材料 的选择主要是满足使用要求，同 时兼顾材料的工艺性和经济性，所以万向节滑动 叉的选择可以采用 45 号钢。 45钢调质后机械性能 屈服强度 抗拉强度 延伸率 布氏硬度 s =550MPaN/m2 b=750 MPaN/m2 s=20% HB=235 2.3 零件的工艺分析 2.3.1 结构分析 该零件由两个叉头和一个圆套筒内有的花键孔组成，类似套筒类零件，各部分 作用如下： a. 零件的两个叉头部位上有两个直径为 mm027.0010.039 的孔，用以安装滚针轴承和十字轴相联，起万向连轴节的作用； b. 在叉头和花键孔套筒相联结的筋条起过渡联结和加强零件刚性作用，防止零件受阻变形； c. 外圆为 65mm，内圆 50mm 花键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用以传递动力。 2.3.2 加工表面的技术要求分析 万向节滑动叉共有两组加工表面，他们相互间 有一定的位置要求。现分述如下： a. 以 39mm 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：两个 mm027.0010.039 的孔及其倒角，尺寸为mm0 007.0118 的与两个孔 mm027.0 010.039 相垂直的平面，还有在平面上的四个 M8螺孔。其中，主要加工表面为 mm027.0010.039 的两个孔。 b. 以 50mm花键孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括： mm039.0050 十六齿方齿花键孔， 55mm阶梯孔，以及 65mm的外圆表面和 M60 1mm的外螺纹表面。 这两组加工表面之间有着 一定的位置要求，主要是： (1) mm039.0050 花键孔与 mm027.0010.039 二孔中心联线的垂直度公差为100： 0.2； (2) 39mm二孔外端面对 39mm 孔垂直度公差为 0.1mm； (3) mm039.0050 花键槽宽中心线与 39 mm 中心线偏转角度公差为2。 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，并且保证它们之间的位置精确要求 。 2.3.3. 表面处理内容及作用 由于零件 受正反向冲击性载荷，容易疲劳破坏， 喷砂 处理的优势在于 使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。 所以采用表面喷砂处理，既提高表面硬度，还可以在零件表面造成残余压应力，以抵消部分工作时产生的拉应力，从而提高疲劳极限。 三 .工艺规程设计 3.1 制定零件工艺规程的原则和技术要求 3.1.1 工艺要求 制定零件机械加工工艺过程是生产技术准备工作的一个重要组 成部分。一个零件可以采用不同的工艺过程制造出来，但正确与合理的工艺过程应满足以下基本要求： （ 1） 保证产品的质量符合图纸和技术要求条件所规定的要求； （ 2） 保证提高生产率和改善劳动条件； （ 3） 保证经济性的合理。 3.1.2 技术依据 （ 1） . 产品零件图和装配图，技术条件； （ 2） . 毛坯生产和供应条件； （ 3） . 年生产纲领 （ 4） . 本车间生产条件（包括设备，工人技术等级，劳动场合条件等）； （ 5） . 工艺技术条件，手册等。 3.2 确定毛 坯的制作形式 零件材料为 45 钢。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为 5252 件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。 模锻毛坯具有以下特点： a. 其轮廓尺寸接近零件的外形尺寸，加工余量及材料消耗均大量减少； b. 其制造周期短，生产率高，保证产品质量。 3.3 制定工艺路线及方法 3.3.1 加工 方法的选择 零件各表面加工方法的选择，不但影响加工质量，而且也要影响生产率和成本。同一表面的加工可以有不同的加工方法，这取决于表面形状，尺寸，精度，粗糙度及零件的整体构型等因素。 主要加工面的加工方法选择： （ 1） 两个 mm027.001.039 孔及其倒角可选用加工方案如下： a) 该零件的批量不是很大，考虑到经济性，不适用于钻 -拉方案 b) 该零件除上述因素外，尺寸公差及粗糙度要求均不是很高，因此只需采用钻 -镗方案。 （ 2） 尺寸为 mm007.0118 的两个与孔 mm027.001.039 相垂直的平面根据零件外形及尺寸的要求，选用粗铣 -磨得方案 （ 3） 50mm 花键孔因孔径不大，所以不采用先车后拉，而采用钻 -扩 -拉方案。 （ 4） 65mm外圆和 M60x1外螺纹表面均采用车削即可达到零件图纸的要求。 3.3.2 基准的选择 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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 3.3.2.1 粗基准的选择 对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完 全合理的。但对本零件来说，如果以 65mm 外圆（或 62mm外圆）表面作基准（四点定位），则可能造成这一组内外圆柱表面与零件的叉部外形不对称。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，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为粗基准），现选择叉部两个 mm027.0010.039 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短 V形块支承这两个 mm027.0010.039 的外轮廓作主要定位面，以消除 x x y y四个自由度，再用一对自动定心的窄口卡爪，夹持在 65mm 外圆柱面上，用以消除 z z 两个自由度，达到完全定位。 3.3.2.2 精基准的选择 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。 3.3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当适时零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。由于生产类型为大批生产，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据零件的结构形状和技术要求，现初步制定两种工艺路线方案： 3.3.3.1 工艺路线方案一 工序 10 车外圆 62mm， 60mm，车螺纹 M60 1mm。 工序 20 两次钻 孔并扩钻花键底孔 43mm， 加工 沉头孔 55mm。 工序 30 倒角 5 60。 工序 40 钻 z1/8底孔。 工序 50 拉花键孔。 工序 60 粗铣 39mm二孔端面。 工序 70 精铣 39mm二孔端面。 工序 80 钻、扩、粗铰、精铰两个 39mm 孔至图样尺寸并 锪 倒角 2 45。 工序 90 钻 M8mm底孔 6.7mm，倒角 120。 工序 100 攻螺纹 M8mm底孔 6.7mm，倒角 120。 工序 110 冲箭头。 工序 120 检查。 3.3.3.2 工艺路线方案二 工序 10 粗铣 39mm二孔端面。 工序 20 精铣 39mm二孔端面。 工序 30 钻 39mm二孔（不到尺寸）。 工序 40 镗 39mm二孔（不到尺寸）。 工序 50 精镗 39mm二孔，倒角 2 45。 工序 60 车外圆 62mm， 60mm，车螺纹 M60 1mm 工序 70 钻、镗孔 43mm，并 锪 沉头孔 55mm。 工序 80 倒角 5 60。 工序 90 钻 z1/8底孔。 工序 100 拉花键孔。 工序 110 钻 M8mm螺纹底孔 6.7mm孔，倒角 120。 工序 120 攻螺纹 M8mm底孔 6.7mm，倒角 120。 工序 130 冲箭头。 工序 140 检查。 3.3.3.3 工艺路线方案三 工序 10 车端面及外圆 62mm， 60mm，车螺纹 M60 1mm。 工序 20 钻、扩花键底孔 43mm，并 加工 沉头孔 55mm。 工序 30 内花键孔 5 60倒角。 工序 40 钻锥螺纹 z1/8底孔。 工序 50 拉花键。 工序 60 粗铣 39mm二孔端面。 工序 70 钻、扩 39mm二孔及倒角。 工序 80 精、细镗 39mm二孔。 工序 90 磨 39mm二孔端面，保证尺寸 1180-0.07mm。 工序 100 钻叉部四个 M8mm 螺纹底孔并倒角。 工序 110 攻螺纹 4-M8mm， z1/8。 工序 120 冲箭头。 工序 130 终检。 3.3.3.4 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工以花键孔为中心的一组表面，然后以此为基面加工 39mm二孔；而方案二则与此相反，先是加工 39mm孔，然后再以此二孔为基准加工花键孔及其外表面。两相比较可以看出，先加工花键孔后再以花键孔定位加工 39mm 二孔，这时的位置精度较易 保证，并且定位及装夹等比较方便。但方案一中的工序 35 虽然代替了方案二中的工序 10、 15、 20，减少了装夹次数，但在一道工序中要完成这么多工作，除了选用专门设计的组合机床（但在成批生产时，在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床）外，只能选用转塔机床。而转塔车床目前大多适用于粗加工，用来在此处加工 39mm 二孔是不合适的。 通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现方案二还有其他问题，主要表现在 39mm 两个孔及其端面加工要求上。图样规定： 39mm 二孔中心线应与 55mm 花键孔 垂直，垂直公差为 100： 0.2； 39mm 二孔与其外端面应垂直，垂直度公差为 0.1mm。由此可以看出：因为 39mm二孔的中心线要求与 55mm花键孔中心线相垂直，因此，加工及测量 39mm孔时应以花键孔为基准。这样做，能保证设计基准与工艺基准相重合。在上述工艺路线制订中也是这样做了的。同理， 39mm二孔与其外端面的垂直度（ 0.1mm）的技术要求在加工与测量时也应遵循上述原则。但在已制订的工艺路线中却没有这样做： 39mm孔加工时，以 55mm花键孔定位（这是正确的）；而 39mm 孔的外端面加工时，也是以 55mm 花键孔定位。这样做，从装夹上看似乎比较方便，但却违反了基准重合的原则，造成了不必要的基准不重合误差。具体来说，当 39mm二孔的外端面以花键孔为基准加工时，如果两个端面与花键孔中心线已保证绝对平行的话（这是很难得），那么由于 39mm二孔中心线与花键孔仍有 100： 0.2的垂直公差，则 39mm 孔与其外端面的垂直度误差就会很大，甚至会造成超差而报废。这就是由于基准不重合而造成的恶果。方案三解决了上述问题，因此，最后的加工路线确定如下： 工序 10 车端面及外圆 62mm， 60mm，车螺纹 M60 1mm。以 两个叉耳外轮廓及 65mm外圆为粗基准，选用 CA6140卧式车床，专用夹具装夹。 工序 20 钻、扩花键底孔 43mm，并 加工 沉头孔 55mm。以 62mm外圆为基准，选用 CA6140普通车床。 工序 30 内花键孔 4 60倒角。选用 CA6140车床加专用夹具。 工序 40 钻锥螺纹 z1/8 底孔。选用钻床及专用钻模。这里安排钻z1/8 底孔主要是为了下道工序拉花键时消除回转自由度而设置的一个定位基准。本工序以花键内底孔定位，并利用叉 部外轮廓消除回转自由度。 工序 50 拉花键孔。利用花键内底孔、 55mm端面及 z1/8锥纹孔定位，选用卧式拉床加工。 工序 60 粗铣 39mm 二孔端面，以花键孔定位，选用卧式铣床加工。 工序 70 钻、扩 39mm 二孔及倒角。以花键孔及端面定位，选用钻床加工。 工序 80 精、细镗 39mm 二孔。选用镗床及用夹具加工，以花键内孔及端面定位。 工序 90 磨 39mm二孔端面，保证尺寸 1180-0.07mm，以 39mm 孔及花键孔定位，选用磨床及专用夹具加工。 工序 100 钻叉部四个 M8mm螺纹底孔并倒角。选用钻床及 专用夹具加工，以花键孔及 39mm孔定位。 工序 110 攻螺纹 4-M8mm， z1/8。 工序 120 冲箭头。 工序 130 终检。 以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片”。 3.4 机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 万向节滑动叉”零件材料为 45钢，硬度 207 241HBS，毛坯重量约为 6Kg，生产类型为大批生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。 根据上述原是资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加些加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圆表面（ 62mm及 M60 1mm） 考虑其加工长度为 90mm，与其联结的非加工表面直径为 65mm，为简化模锻毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为 65mm。 62mm表面为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为 Rz200m,只要求粗加工，此时直径余量 2Z=3mm已能满足加工要求。 2.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差（ M60 1mm端面） 查机械制造工艺 设计简明手册（以下简称工艺手册）表 2.2-14，其中锻件重量为 6Kg，锻件复杂形状系数为 S1，锻件材质系数取 M1，锻件轮廓尺寸（长度方向） 180 315mm，故长度方向偏差为 5.17.0mm。 长度方向的余量查工艺手册表 2.2 2.5，其余量值规定为 2.02.5mm，现取 2.0mm。 3.两内孔 39mm（叉部） 毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于 IT7 IT8 之间，参照工艺手册表 2.3-9及表 2.3-12确定工序尺寸及余量为： 钻孔： 25mm 钻孔： 37mm 2Z=12mm 扩钻： 38.7mm 2Z=1.7mm 精镗： 38.9mm 2Z=0.2mm 细镗： mm027.0010.039 2Z=0.1mm 4.花键孔（ 16- mm05.0050 mm17.0043 mm05.005） 要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。 内孔尺寸为 mm016.0043 ，见图样。参照工艺手册表 2.3-9确定孔的加工余量分配： 钻孔： 25mm 钻孔： 41mm 扩钻： 42mm 拉花键孔（ 16- mm039.0050 mm16.0043 mm048.005） 花键孔要求外径定心，拉削时的加工余量参照工艺手册表 2.3-19 取2Z=1mm。 5. mm027.0010.039 二孔外端面的加工余量（加工余量的计算长度为 mm007.00118 ） （ 1）按照工艺手册表 2.2-25，取加工精度 F2，锻件复杂系数 S3， 锻件重 6Kg，则二孔外端面的单边加工余量为 2.0 3.0mm，取 Z=2mm。锻件的公差按工艺手册表 2.2-14，材质系数取 M1，复杂系数 S3，则锻件的偏差为 3.17.0 mm。 （ 2）磨削余量：单边 0.2mm（见工艺手册表 2.3-21），磨削公差即零件公差 -0.07mm。 （ 3）铣削余量：铣削的公差余量（单边）为： Z=2.0-0.2=1.8（ mm） 铣削公差：现规定本工序（粗铣）的加工精度为 IT11 级，因此可知本工序的加工公差为 -0.22mm（入体方向）。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为大批生产，应 该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予确定。 39mm 二孔外端面尺寸加工余量和工序间余量及公差分布见图。 毛坯名义尺寸 118+2x2=122 118+0.2x2=118.4 最大余量 118 最小余量 最大余量 最小余量 磨 粗铣 -0.07/2 -0.02/2 -0.7 +1.3 39mm 孔外端面工序间尺寸公差分布图（调整法） 由图可知： 毛坯名义尺寸： 118+2 2=122（ mm） 毛坯最大尺寸： 122+1.3 2=124.6（ mm） 毛坯最小尺寸： 122-0.7 2=120.6（ mm） 粗铣后最大尺寸： 118+0.2 2=118.4（ mm） 粗铣后最小尺寸： 118.4-0.22=118.18（ mm） 磨后尺寸与零件图尺寸应相符，即 1180-0.07mm 最后，将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表 1。 表 1加工余量计算表 (mm) 锻件毛坯 （ 39mm二端面，零件尺寸 1180-0.07） 粗铣二端面 磨二端面 加工前尺寸 最大 124.6 118.4 最小 120.6 118.18 加工后尺寸 最大 124.6 118.4 118 最小 120.6 118.18 117.93 加工余量（单边） 2 最大 3.1 0.2 最小 1.21 0.125 加工公差 +1.3 -0.7 -0.22/2 -0.07/2 3.5 确定切削用量及基本工时 工序 15：车削端面、外圆及螺纹。本工序采用计算法确定切削用量。 3.5.1 加工条件 工件材料： 45 钢正火， b=0.60GPa、模锻。 加工要求：粗车 60mm，端面及 60mm、 62mm 外圆， Rz200m；车螺纹M60 1mm。 机床： CA6140 卧式车床。 刀具：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 16 25mm2， r=90， r0=15， 0= 12， r =0.5mm。 90外圆车刀：刀片材料： W18Cr4V。 3.5.2 计算切削用量 （ 1）粗车 M60 1mm端面 1） 已知毛坯长度方向的加工余量为 mm15.07.02，工 序 加 工 尺 寸 及 公 差 考虑 7的模锻拔 模斜度，则毛坯超过年度方向的最大加工余量 Zmax=7.5mm。但实际上，由于以后还要钻花键底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一个 40mm 芯部待以后钻孔时加工掉，故此时实际端面最大加工余量可按 Zmax=5.5mm 考虑，分两次加工， p=3mm计。 长度加工公差按 IT12级，取 -0.46mm（入体方向） 2） 进给量 f 根据切削用量手册（第三版）（以下简称切 削手册）表 1.4，当刀杆尺寸为 16mm 25mm， p 3mm 以及工件直径为 60mm 时 f=0.5 0.7mm/r 按 CA6140 车床说明书（见切削手册表）取 f=0.5mm/r 3） 计算切削速度 按切削手册表 1.27，切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min）。 m in )/(/ mKFaTCVvYXpmVc vv 其中： Cv=242， Xv=0.15， Yv=0.35， m=0.2。修正系数 Kv见切削手册表1.28，即 kmv=1.44， ksv=0.8， kkv=1.04， kkrv=0.81， kBv=0.97。 所以 Vc=242/600.2 30.15 0.50.35 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97 =108.6（ m/min） 4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/ dw=532（ m/min） 按机床说明书（见工艺手册表 4.2-8），与 532r/min 相近的机床转速为 480r/min 及 600r/min。现选取 nw=600r/min。如果选 nw=480r/min，则速度损失太大。 所以实际切削速度 v=122m/min。 5） 切削工时，按工艺手册表 6.2-1。 l=65-40/2=12.5（ mm）， l1=2mm， l2=0， l3=0 tm=l1+l2+l3/nwfi=12.5+2/600*0.5=0.096（ min） （ 1） 粗车 62mm 外圆，同时应校验机床功率及进给机构强度。 1） 切削深度 单边余量 Z=1.5mm，可一次切除。 2） 进给量 根据切削手册，选用 f=0.5mm/r。 3） 计算切削速度 见切削手册 4） 确定主轴转速 ns=1000vc/ dw =568 （ r/min） 按机床选取 n=600r/min 所以实际切削速度 V= dn/1000= 65x600/1000=122(m/min) 5） 检验机床功率 主切削 力 Fc 按切削手册所示公式计算 m in/1 1 6/ mKfaTCV vYXpmvc vv 其中： CFc=2795， XFc=1.0， YFc=0.75， nFc=-0.15， MpK=( b/650)nF =0.94 kkr=0.89 所以 Fc=2795 1.5 0.50.75 122-0.15 0.94 0.89 =1012.5（ N） 切削时消耗功率 Pc为 Pc=FcVc/6x 410 =2.06(Kw) 由切削手册表 1.30 中 CA6140 机床说明书可知， CA6140 主电动机功率为 7.5kW，当主轴转速为 600r/min 时，主轴传递的最大功率为5.5kW，所以机床功率足够，可以正常加工。 6） 校验机床进给系统强度 已知主切削力 Fc=1012.5N，径向切削力 Fp按切削手册所示公式计算 FpFcFXFp KNVYaCF pppFp 其中 ： CFp=1940， xFp=0.9， yFp=0.6， nFp=-0.3 MpK=( b/650)nF =0.897 Kkr=0.5 所以 Fp=1940 1.50.9 0.50.6 122-0.3 0.897 0.5 =195（ N） 而轴向切削力 Ff= CFfaxfFfvncFpKFp 其中： CFf =2880， xFf=1.0， yFf=0.5， nFf=-0.4 kM=( b/650)nF =0.923 kk=1.17 轴向切削力 Ff=2880 1.5 0.50.5 122-0.4 0.923 1.17 =480（ N） 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数 =0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为 F=Ff+（ Fc+Fp） =480+0.1（ 1012.5+195） =600（ N） 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为 3530N（见切削手册），故机床进给系统可正常工作。 7） 切削工时 t=l+l1+l2/nf 其中 l=90， l1=4， l2=0 所以 t=90+4/600 0.5=0.31（ min） （ 2） 车 60mm 外圆柱面 p=1mm f=0.5mm/r（切削手册， Ra=6.3 m，刀夹圆弧半 径 rs=1.0mm） Vc=Cv/Tm pXvfYvkv 其中： Cv=242 m=0.2,T=60 xv=0.15,yv=0.35,kM=1.44,kk=0.81 Vc=159(m/min) n=843(r/min) 按机床说明书取 n=770r/min 则此时 v=145m/min 切削工 时 t=（ l+l1+l2） /nf 其中： l=20 l1=4 l2=0 所以 t=（ 20+4） /770 0.5=0.062（ min） （ 3） 车螺纹 M60 1mm 1）切削速度的计算 见切削用量手册（艾兴、肖诗纲编，机械工业出版社， 1985）表 21，刀具寿命 T=60min，采用高速螺纹车刀，规定粗车螺纹时p =0.08，走刀次数 i=2 Vc=Cv/Tm pXvfYvkv 其中： Cv=11.8， m=0.11， xv=0.70， yv=0.3，螺距 t1=1 kM=（ 0.637/0.6） 1.75=1.11， kk=0.75 所以粗车螺纹时： Vc=21.57(m/min) 精车螺纹时 Vc=36.8(m/min) 2）确定主轴转速 粗车螺纹时 n1=1000vc/ D=1000 21.57/ 60=114.4（ r/min） 按机床说明书取 n=96r/min 实际切削速度 vc=18m/min 精挑螺纹时 n1=1000vc/ D=1000 36.8/ 60=195（ r/min） 按机床说明书取 n=184r/min 实际切削速度 vc=34m/min 3）切削工时 取切入长度 l1=3mm 粗车螺纹 工时 t1 =（ l+ l1） /nf*i=0.75(min) 精车螺纹 t2 =（ l+ l1） /nf*i=0.18 所以车螺纹的总工时为 t=t1+t2=0.93（ m/min） 工序 40：钻、扩花键底孔 43mm及 加工 沉头孔 55mm，选用机床： CA6140 车床。 1. 钻孔 25mm f=0.41mm/r （见切削手册表 2.7） v=12.25m/min （见切削手册表 2.13及表 2.14，按 5类加工性考虑） nS=1000v/ dW=1000 12.25/ 25=155（ r/min） 按机床选取 nW=136r/min（按工艺手册） 所以实际切削速度 v= dWnW/1000=10.68（ m/min） 切削工时 t=（ l+l1+l2） /nWf=3(min) 其中：切入 l1=10mm，切出 l2=4mm l=150mm 2. 钻孔 41mm 根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻 同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 f=（ 1.2 1.8） f 钻 v=（ 1/2 1/3） v 钻 式中 f 钻 、 v 钻 -加工实心孔时的切削用量。 现已知 f 钻 =0.56mm/r （切削手册表 2.7） v 钻 =19.25m/min （切削手册表 2.13） 并令 f=1.35f 钻 =0.76mm/r 按机床选取 f=0.76mm/r v=0.4v 钻 =7.7m/min nS =1000v/ D=59(r/min) 按机床选取 nW=58r/min 所以实际切削速度为 v= 41*58/1000=7.47(m/min) 切削工时 l1=7mm， l2=2mm， l=150mm t=(150+7+2)/0.76x59=3.55(min) 3扩花键底孔 43mm 根据切削手册表 2.10 规定，查得扩孔钻扩 43mm孔时的进给量，并根据机床规格选 f=1.24mm/r 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他有关资料，确定为 v=0.4v 钻 其中 v 钻 为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度。 故 V=0.4 19.25=7.7（ m/min） nS =1000*7.7/ *43=57(r/min) 按机床选取 nW=58r/min 切削工时切入 l1=3mm，切出 l2=1.5mm t=(150+3+1.5)/58*1.24=2.14(min) 4 锪圆柱式沉头孔 55 根据有关资料介绍， 加工 沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的 1/2-1/3，故 f=1/3f 钻 =1/3 0.6=0.2（ mm/r） 按机床取 0.21mm/r v=1/3v=1/3 25=8.33（ m/mm） nS =1000v/ D=48(r/min) 按机床选取 nW=44r/min，所以实际切削速度 v= DnW /1000=8.29(m/min) 切削工时 切入 l2=2mm， l2=0， l=8mm t=（ l+l1+l2） /nf=1.08(min) 在本工步中，加工 55mm 沉头空的测量长度，由于工艺基准与设计基准不重合，故需要进行尺寸换算。按图样要求，加工 完毕后应保证尺寸 45mm。 尺寸链如下图所示，尺寸 45mm为终结环，给定尺寸 185mm及 45mm，由于基准不重合，加工时应保证尺寸 A A=185-45=140（ mm） 规定公差值。因终结环公差等于各组成环公差之和，即 T（ 45） =T（ 185） +T（ 140） 现由于本尺寸链较简单，故分配公差采用等公差法。尺寸 45mm 按自由尺寸取公差等级 IT16，其公差 T（ 45） =1.6mm，并令 T（ 185） =T（ 140） =0.8 mm 45 A 185 55mm 孔深的尺寸换算 工序 50： 43mm 内孔 5 30倒角，选用卧式车床 CA6140。由于最后的切削宽度很大，故按成形车削制定进给量。根据手册及机床取 f=0.08mm/r （见切削手册表 1.8） 当采用高速钢车刀时，根据一般材料，确定切削速度 v=16m/min 则 ns=1000v/ D=1000 16/ 43=118（ r/min） 按机床说明书取 nW=120r/min，则此时切削速度为 v= DnW/1000=16.2（ m/min） 切削工时 l=5mm l1=3mm t=（ l+l1） /nWf=0.83（ min） 工序 60：钻锥螺纹 Rc1/8底孔（ 8.8mm） f=0.11mm/r （ 切削手册表 2.7） v=25m/min （切削手册表 2.13） 所以 n=1000v/ D=1000 25/ 8.8=904（ r/min） 按机床选取 nW=680r/min （切削手册表 2.35） 实际切削速度 v= Dn/1000= 8.8 680/1000=18.8（ m/min） 切削工时 l=11mm， l1=4mm， l2=3mm t=（ l+l1+l2） /nWf=0.24(min) 工序 70：拉花键孔 单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升为 0.06mm，拉削速度 v=0.06m/s（ 3.6m/min） 切削工时 t= Zbl k/1000vfZz 式中 Zb-单面余量 3.5mm（由 43mm拉削到 50mm）； l-拉削表面长度， 140mm； -考虑校准部分的长度系数，取 1.2； k-考虑机床返回行程系数，取 1.4； v-拉削速度（ m/min）； fZ-拉刀单面齿升； z-拉刀同时工作齿数， z=l/p； p-拉刀齿距。 p=（ 1.25 1.5） l =1.35 140 =16mm 所以 拉刀同时工作齿数 z=l/p=140/16 9 所以 t=3.5 140 1.2 1.4/1000 3.6 0.06 9=0.42（ min） 工序 80：粗铣 39mm二孔端面，保证尺寸 118.40-0.22mm fz=0.08mm/齿 （参考切削手册表 3-3） 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.45m/s 即 27m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀， dW=225mm，齿数 z=20。则 ns=1000v/ dW=1000 27/ 225=38（ r/min） 现采用 X63卧式铣床 ， 根据机床使用说明书（见工艺手册表 4.2-39），取 nW =37.5r/min，故实际切削速度为 v= dWnW/1000= 225 37.5/1000=26.5（ m/min） 当 nW =37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 fm=fzznW=0.08 20 37.5=60（ m/min） 查机床说明书，刚好有 fm=60m/min，故直接选用该值。 切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程 l+l1+l2=105mm，则机动工时为 tm=（ l+l1+l2） /fM=105/60=1.75(min) 工序 90： 钻、扩 39mm二孔及倒角。 1. 钻孔 25mm 确定进给量 f：根据切削手册表 2.7，当钢 b 800MPa， d0= 25mm 时， f=0.39 0.47mm/r。由于本零件在加工 25mm 孔时属于低钢度零件，故进给量应乘系数 0.75，则 f=（ 0.39 0.47） 0.75=0.29 0.35（ mm/r） 根据 Z535机床说明书，现取 f=0.25mm/r。 切削速度：根据切削手册表 2.13及表 2.14，查得切削速度 v=18m/min。所以 ns=1000v/ dW=1000 18/ 25=229（ r/min） 根据机床说明书，取 nW=195r/min，故实际切削速度为 v= dWnW/1000= 25 195/1000=15.3（ m/min） 切削工时 l=19mm l1=9mm l2=3mm tW1= （ l+l1+l2） /nWf=19+9+3/195*0.25=0.635（ min） 以上为钻一个孔时的机动时间。故本工序的机动工时为 tM=tM1 2=0.635 2=1.27（ min） 2. 扩钻 37mm 孔 利用 37mm的钻头对 25mm 的孔进行扩钻。根据 有关手册的规定，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 钻 =（ 1.2 1.8） 0.65 0.75 =0.585 0.87（ mm/r） 根据机床说明书，选取 f=0.57mm/r v=（ 1/2 1/3） v 钻 =（ 1/2 1/3） 12 =6 4（ m/min） 则主轴转速为 n=51.6 34r/min并按机床说明书取 nW=68r/min。 实际切削速度为 v= dWnW/1000= 25 195/1000=15.3（ m/min） 切削工时（一个孔）： l=19mm， l1=6mm， l2=3mm t1=（ 19+6+3） /nWf=0.72(min) 当扩钻两个孔时，机动工时为 t=0.72 2=1.44（ min） 3. 扩孔 38.7mm 采用刀具： 38.7 专用扩孔钻。 进给量： f=（ 0.9 1.2） 0.7 （切削手册表 2.1