工艺技术-万向节滑动叉的机械加工工艺规程及工装设计(doc 46页)

专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 1012405679 太原理工大学阳泉学院 毕 业 设 计 说 明 书 毕业生姓名 ： 任 毅 专业 ： 机电一体化 学号 ： 100522038 指导教师 ： 荆忠亮 所属系（部） ： 机械电子工程系 二一三年五月 I 太原理工大学阳泉学院 毕业设计评阅书 题目： 万向节滑动叉的机械加工工艺规程及工装设计 机电 系 一体化 专业 姓名 任 毅 设计时间：2013 年 3 月 11 日2013 年 5 月 12 日 评阅意见： 成绩： 指导教师： （签字） 职 务： II 201 年 月 日 太原理工大学阳泉学院 毕业设计答辩记录卡 机电 系 一体化 专业 姓名 任 毅 答 辩 内 容 问 题 摘 要 评 议 情 况 记录员： （签 名） 成 绩 评 定 指导教师评定成绩 答辩组评定成绩 综合成绩 注：评定成绩为 100 分制，指导教师为 30%，答辩组为 70%。 III 专业答辩组组长： （签名） 201 年 月 日 i 摘 要 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孔，是用来安装 滚针轴承并且与十字轴相连，起万向节轴节的作用。而零件外圆内的花键孔与传动 轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。而这次的夹具也是用于装夹此零件， 而夹具的作用也是为了提高零件的劳动生产率、保证加工质量、降低劳动强度。而 夹具的另一个目的也是为了固定零件位置，使其得到最高的效率。 关键字：万向节滑动叉；传递扭矩；调整位置；夹具；提高效率 ii 目 录 第一章 概述 .1 第二章 零件的分析 .2 2.1 零件的作用 2 2.2 零件的材料 2 2.3 零件的工艺分析 2 2.3.1 结构分析 .2 2.3.2 零件的技术要求分析 3 2.3.3 毛坯的选择 .3 2.3.4 加工表面的技术要求分析 6 2.3.5 表面处理内容及作用 .7 第三章 工艺规程设计 8 3.1 生产过程与工艺过程 .8 3.1.1 生产过程 .8 3.1.2 工艺过程 .8 3.2 机械加工工艺过程的组成 8 3.2.1 工序 .9 3.2.2 安装与工位 .9 3.2.3 工步与走刀 .9 3.3 制定零件工艺规程的原则和技术要求 .10 3.3.1 工艺规程的设计原则 10 3.3.2 工艺规程的作用 10 3.3.3 工艺规程设计所需原始材料 10 3.3.4 工艺规程设计的步骤及内容 10 3.3.5 工艺要求 11 3.3.6 技术依据 11 3.4 生产类型的确定 .11 3.5 确定毛坯的制造形式 .12 3.6 制定工艺路线及方法 .12 3.6.1 加工方法的选择 12 3.6.2 基准的选择 12 3.6.3. 制定工艺路线 .13 3.6.4 工艺方案的比较与分析 .15 3.7 机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 .16 3.8 确定切削用量及基本工时 20 3.8.1 加工条件 20 3.8.2 计算切削用量 21 第四章 夹具设计 .33 4.1 问题的提出 .33 4.2 夹具设计 .33 4.2.1 定位基准的选择 33 iii 4.2.2 切削力及夹紧力计算 33 4.2.3 定位误差分析 34 4.2.4.铣床夹具设计及操作的简要说明 35 4.2.5 车床夹具操作的简要说明 35 总 结 .37 参考文献 .38 致 谢 .39 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 10124056791 第一章 概述 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荆老师的悉心指导下完成的。荆老师在百忙中 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。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 10124056792 第二章 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 mm 的孔，用以安装滚针轴承并与十字轴相连，起万向联轴39027.1 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 万向节滑动叉的材料选用 45 钢，属于优等碳素结构钢，经调质处理后有良好的 综合机械性能和加工工艺性能，零件材料的选择主要是考虑到满足使用要求，同时 兼顾材料的工艺性和经济性，45 钢满足以上要求，所以选用 45 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 =550MN/ms2b=750 MN/m 2s=20% HB=235 2.3 零件的工艺分析 2.3.1 结构分析 零件的结构分析主要包括以下三方面： (1)零件表面的组成和基本类型 尽管组成零件的结构多种多样，但从形体上加以分析，都是由一些基本表面和 特形表面组成的。基本表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等；特形表面主要有 螺旋面、渐开线齿形表面、圆弧面（如球面）等。在零件结构分析时，根据机械零 件不同表面的组合形成零件结构上的特点，就可选择与其相适应的加工方法和加工 路线，例如外圆表面通常由车削或磨削加工；内孔表面则通过钻、扩、铰、镗和磨 削等加工方法获得。 机械零件不同表面的组合形成零件结构上的特点。在机械制造中，通常按零件 结构和工艺过程的相似性，将各类零件大致分为轴类零件、套类零件、箱体类零件、 齿轮类零件和叉架类零件等。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 10124056793 (2)主要表面与次要表面区分 根据零件各加工表面要求的不同，可以将零件的加工表面划分为主要加工表面 和次要加工表面；这样，就能在工艺路线拟定时，做到主次分开以保证主要表面的 加工精度。 (3)零件的结构工艺性 所谓零件的结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和 经济性。功能相同的零件，其结构工艺性可以有很大差异。所谓结构工艺性好，是 指在现有工艺条件下，既能方便制造又有较低的制造成本。 2.3.2 零件的技术要求分析 零件图样上的技术要求，既要满足设计要求，又要便于加工，而且齐全和合理。 其技术要求包括下列几个方面： （1）加工表面的尺寸精度、形状精度和表面质量； （2）各加工表面之间的相互位置精度； （3）工件的热处理和其它要求，如动平衡、镀铬处理、去磁等。 零件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度的要求，对确定机械加工 工艺方案和生产成本影响很大。因此，必须认真审查，以避免过高的要求使加工工 艺复杂化和增加不必要的费用。 在认真分析了零件的技术要求后，结合零件的结构特点，对零件的加工工艺过 程便有一个初步的轮廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和有无热处理要求，决 定了该表面的最终加工方法，进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。 如，轴类零件上 IT7 级精度、表面粗糙度 R a 1.6 m 的轴颈表面，若不淬火， 可用粗车、半精车、精车最终完成；若淬火，则最终加工方法选磨削，磨削前可采 用粗车、半精车（或精车）等加工方法加工。表面间的相互位置精度，基本上决定 了各表面的加工顺序。 2.3.3 毛坯的选择 毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以 在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从 确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 10124056794 机械加工中常用毛坯的种类 毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法，机械制造中常用的毛坯有以 下几种： (1)铸件 形状复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前铸件大多用砂型铸造，它又 分为木模手工造型和金属模机器造型。木模手工造型铸件精度低，加工表面余量大， 生产率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。金属模机器造型生产率高，铸 件精度高，但设备费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量生产的中小铸件。 其次，少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造（如压力铸造、离心制造和熔 模铸造等） 。 (2)锻件 机械强度要求高的钢制件，一般要用锻件毛坯。锻件有自由锻造锻件和模锻件 两种。自由锻造锻件可用手工锻打（小型毛坯） 、 机械锤锻（中型毛坯）或压力 机压锻（大型毛坯）等方法获得。这种锻件的精度低，生产率不高，加工余量较大， 而且零件的结构必须简单；适用于单件和小批生产，以及制造大型锻件。 模锻件的精度和表面质量都比自由锻件好，而且锻件的形状也可较为复杂，因 而能减少机械加工余量。模锻的生产率比自由锻高得多，但需要特殊的设备和锻模， 故适用于批量较大的中小型锻件。 (3)型材 型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢及其它特殊 截面的型材。型材有热轧和冷拉两类。热轧的型材精度低，但价格便宜，用于一般 零件的毛坯；冷拉的型材尺寸较小、精度高，易于实现自动送料，但价格较高，多 用于批量较大的生产，适用于自动机床加工。 (4)焊接件 焊接件是用焊接方法而获得的结合件，焊接件的优点是制造简单、周期短、节 省材料，缺点是抗振性差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。 除此之外，还有冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其它毛坯。 毛坯种类选择中应注意的问题 (1)零件材料及其力学性能 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 10124056795 零件的材料大致确定了毛坯的种类。例如材料为铸铁和青铜的零件应选择铸件 毛 坯；钢质零件形状不复杂，力学性能要求不太高时可选型材；重要的钢质零件，为 保证其力学性能，应选择锻件毛坯。 (2)零件的结构形状与外形尺寸 形状复杂的毛坯，一般用铸造方法制造。薄壁零件不宜用砂型铸造；中小型零 件可考虑用先进的铸造方法；大型零件可用砂型铸造。一般用途的阶梯轴，如各阶 梯直径相差不大，可用圆棒料；如各阶梯直径相差较大，为减少材料消耗和机械加 工的劳动量，则宜选择锻件毛坯。尺寸大的零件一般选择自由锻造；中小型零件可 选择模锻件；一些小型零件可做成整体毛坯。 (3)生产类型 大量生产的零件应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，如铸件采用金 属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；型材采用冷轧或冷拉型材；零件 产量较小时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。 (4)现有生产条件 确定毛坯的种类及制造方法，必须考虑具体的生产条件，如毛坯制造的工艺水 平，设备状况以及对外协作的可能性等。 (5)充分考虑利用新工艺、新技术和新材料 随着机械制造技术的发展，毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的应用也发展 很快。 如精铸、精锻、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。 采用这些方法大大减少了机械加工量，有时甚至可以不再进行机械加工就能达到加 工要求，其经济效益非常显著。我们在选择毛坯时应给予充分考虑，在可能的条件 下，尽量采用。 毛坯形状和尺寸的确定 毛坯形状和尺寸，基本上取决于零件形状和尺寸。零件和毛坯的主要差别，在 于在零件需要加工的表面上，加上一定的机械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制 造时，同样会产生误差，毛坯制造的尺寸公差称为毛坯公差。毛坯加工余量和公差 的大小，直接影响机械加工的劳动量和原材料的消耗，从而影响产品的制造成本。 所以现代机械制造的发展趋势之一，便是通过毛坯精化，使毛坯的形状和尺寸尽量 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 10124056796 和零件一致，力求作到少、无切削加工。毛坯加工余量和公差的大小，与毛坯的制 造方法有关，生产中可参考有关工艺手册或有关企业、行业标准来确定。 在确定了毛坯加工余量以后，毛坯的形状和尺寸，除了将毛坯加工余量附加在 零件相应的加工表面上外，还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺因 素的影响。下面仅从机械加工工艺的角度，分析确定毛坯的形状和尺寸时应考虑的 问题。 (1)工艺搭子的设置 有些零件，由于结构的原因，加工时不易装夹稳定，为了装夹方便迅速，可在 毛坯上制出凸台，即所谓的工艺搭子。工艺搭子只在装夹工件时用，零件加工完成 后，一般都要切掉，但如果不影响零件的使用性能和外观质量时，可以保留。 (2)整体毛坯的采用 在机械加工中，有时会遇到如磨床主轴部件中的三瓦轴承、发动机的连杆和车 床的开合螺母等类零件。为了保证这类零件的加工质量和加工时方便，常做成整体 毛坯，加工到一定阶段后再切开。 (3)合件毛坯的采用 为了便于加工过程中的装夹，对于一些形状比较规则的小形零件，如 T 形键、 扁螺母、小隔套等，应将多件合成一个毛坯，待加工到一定阶段后或者大多数表面 加工完毕后，再加工成单件。 图 5.3a 为 T815 汽车上的一个扁螺母。毛坯取一长 六方钢， 图 5.3b 表示在车床上先车槽、倒角；图 5.3c 表示在车槽及倒角后，用 ? 24.5mm 的钻头钻孔。钻孔的同时也就切成若干个单件。合件毛坯，在确定其长度尺 寸时，既要考虑切割刀具的宽度和零件的个数，还应考虑切成单件后，切割的端面 是否需要进一步加工，若要加工，还应留有一定的加工余量。 在确定了毛坯种类、形状和尺寸后，还应绘制一张毛坯图，作为毛坯生产单位 的产品图样。绘制毛坯图，是在零件图的基础上，在相应的加工表面上加上毛坯余 量。但绘制时还要考虑毛坯的具体制造条件，如铸件上的孔、锻件上的孔和空档、 法兰等的最小铸出和锻出条件；铸件和锻件表面的起模斜度（拔模斜度）和圆角； 分型面和分模面的位置等。并用双点划线在毛坯图中表示出零件的表面，以区别加 工表面和非加工表面。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 10124056797 2.3.4 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 mm 的孔及其倒角，尺寸为 的与两39027.1 1807. 个孔 mm 相垂直的平面，还有在平面上的四个 M8 螺孔。其中，主要加39027.1 工表面为 mm 的两个孔。.0 b. 以 50mm 花键孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括： mm 十六齿方齿花键孔，55mm 阶梯孔，以及5039. 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) mm 花键孔与 mm 二孔中心联线的垂直度公差为5039. 027.1 100：0.2； (2) 39mm 二孔外端面对 39mm 孔垂直度公差为 0.1mm； (3) mm 花键槽宽中心线与 39mm 中心线偏转角度公差为 2°。039. 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。 2.3.5 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，所以采用表面喷砂处理，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。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 10124056798 第三章 工艺规程设计 将工件在各个机加工工序中所采用的加工方法、应达到的加工要求、所需要的 工装设备、具体的操作规范等用文件的形式详细地规定下来，即形成了零件机加工 工艺规程。它既是指导零件生产的技术文件，也是新建或扩建零件机加工厂房的主 要依据，同时也是现有生产方法和技术的总结。加工工艺规程是机械制造厂的最主 要的技术文件之一。将工艺规程内容填入一定格式的卡片即成为生产准备和施工依 据的工艺文件。常用的有机械加工工艺过程卡片、机械加工工艺卡片、机械加工工 序卡片。 3.1 生产过程与工艺过程 3.1.1 生产过程 生产过程是指把原材料（半成品）转变为成品的全过程。机械产品的生产过程， 一般包括： 生产与技术的准备,如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造、生产 计划的编制，生产资料的准备；毛坯的制造，如铸造、锻造、冲压等；零件的 加工，如切削加工、热处理、表面处理等；产品的装配，如总装，部装、调试检 验和油漆等；生产的服务，如原材料、外购件和工具的供应、运输、保管等。 机械产品的生产过程一般比较复杂，目前很多产品往往不是在一个工厂内单独 生产，而是由许多专业工厂共同完成的。例如：飞机制造工厂就需要用到许多其他 工厂的产品（如发动机、电器设备、仪表等） ，相互协作共同完成一架飞机的生产过 程。因此，生产过程即可以指整台机器的制造过程，也可以是某一零部件的制造过 程。 3.1.2 工艺过程 工艺过程是指在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等， 使其成为成品或半成品的过程。如毛坯的制造，机械加工、热处理、装配等均为工 艺过程。 在工艺过程中，若用机械加工的方法直接改变生产对象的形状、尺寸和表 面质量，使之成为合格零件的工艺过程，称为机械加工工艺过程。同样，将加工好 的零件装配成机器使之达到所要求的装配精度并获得预定技术性能的工艺过程，称 为装配工艺过程。 机械加工工艺过程和装配工艺过程是机械制造工艺学研究的两项主要内容。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 10124056799 3.2 机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为 若干个安装、工位、工步和走刀，毛坯就是依次通过这些工序的加工而变成为成品 的。 3.2.1 工序 工序是指一个或一组工人，在一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完 成的那一部分工艺过程。区分工序的主要依据，是工作地点（或设备）是否变动和 完成的那部分工艺内容是否连续。如图 4.1 所示的零件，孔 1 需要进行钻孔和铰孔， 如果一批工件中，每个工件都是在一台机床上依次地先钻孔，而后铰孔，则钻孔和 铰孔就构成一个工序。如果将整批工件都是先进行钻孔，然后整批工件再进行铰孔， 这样钻孔和铰孔就分成两个工序了。 工序不仅是组成工艺过程的基本单元，也是制订工时定额，配备工人，安排作 业和进行质量检验的依据。 通常把仅列出主要工序名称的简略工艺过程称为工艺路线。 3.2.2 安装与工位 工件在加工前，在机床或夹具上先占据一正确位置 (定位 )，然后再夹紧的过 程称为装夹。工件(或装配单元)经一次装夹后所完成的那一部分工艺内容称为安装。 在一道工序中可以有一个或多个安装。工件加工中应尽量减少装夹次数，因为多一 次装夹就多一次装夹误差，而且增加了辅助时间 。因此生产中常用各种回转工作台、 回转夹具或移动夹具等，以便在工件一次装夹后，可使其处于不同的位置加工。为 完成定的工序内容，一次装夹工件后，工件 (或装配单元)与夹具或设备的可动部 分一起相对刀具或设备固定部分所占据的每一个位置，称为工位。图 4.2 所示为一 种利用回转工作台在次装夹后顺序完成装卸工件、钻孔，扩孔和铰孔四个工位加 工的实例。 3.2.3 工步与走刀 （1）工步 工步是指被加工表面(或装配时的连接表面 )和切削(或装配)工具不 变的情况下所连续完成的那一部分工序。一个工序可以包括几个工步，也可以只有 一个工步。一般来说，构成工步的任一要素 (加工表面、刀具及加工连续性)改变后， 即成为一个新工步。但下面指出的情况应视为一个工步。对于那些一次装夹中连 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567910 续进行的若干相同的工步应视为一个工步。如图 4.1 所示，两孔 1 的加工，可以作 为一个工步。 为了提高生产率，有时用几把刀具同时加工一个或几个表面，此时 也应视为一个工步。称为复合工步 （2）走刀 在一个工步内，若被加工表面切去的金属层很厚，需分几次切削，则每进行一 次切削就是一次走刀。一个工步可以包括一次走刀或几次走刀。 3.3 制定零件工艺规程的原则和技术要求 3.3.1 工艺规程的设计原则 工艺规程设计必须遵循以下原则： (1)所设计的工艺规程必须保证机器零件的加工质量和机器的装配质量，达到设 计图样上规定的各项技术要求。 (2) 工艺过程应具有较高的生产效率，使产品能尽快投放市场。 (3) 尽量降低制造成本。 (4) 注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 3.3.2 工艺规程的作用 (1) 工艺规程是工厂进行生产准备工作的主要依据。 (2) 工艺规程是企业组织生产的指导性文件。 (3) 工艺规程是创建和扩建机械制造厂（或车间）的重要技术文件。 3.3.3 工艺规程设计所需原始材料 设计工艺规程必须具备以下原始材料： (1) 产品装配图、零件图。 (2) 产品验收质量标准。 (3) 产品的年生产纲领。 (4) 毛坯材料与毛坯生产条件。 (5) 制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺设备的规格、性能和当前的技 术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等 有关资料。 (6) 工艺规程的设计、工艺装备设计所用设计手册和相关标准。 3.3.4 工艺规程设计的步骤及内容 (1)分析零件图和产品装配图。设计工艺规程时，首先应分析零件图所在部件所 在零件在部件或总成的装配图。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567911 (2) 对零件图和装配图进行工艺审查。 (3) 由产品的年生产纲领和产品自身特性研究确定零件生产类型。 (4) 确定毛坯。提高毛坯制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工 成本。 (5) 拟定工艺路线。 (6) 确定各工序所用机床设备和工艺设备（含刀具、夹具、量具、辅助等） ，对 需要改装或重新设计的专用工艺装备要提出设计任务书。 (7) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 (8) 确定各工序的技术要求及检验方法。 (9) 确定各工序的切削用量和工时定额。 (10) 编制工艺文件。 3.3.5 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。 3.3.6 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。 3.4 生产类型的确定 计算零件生产纲领的公式： N=Q*n(1+&%)(1+%) 其中： Q=5000 辆/年（产品的年产量） n=1 件/辆（每辆汽车该零件的数量） 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567912 &=4（零件的备品率） =1（零件的废品率） 则 N=5000x1x(1+4%)x(1+1%)=5252（件） 根据生产纲领确定该零件为成批生产。 3.5 确定毛坯的制造形式 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： 1. 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； 2. 其制造周期短，生产率高，保证产品质量。 3.6 制定工艺路线及方法 3.6.1 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 mm 孔及其倒角可选用加工方案如下：39027.1 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 mm 的两个与孔 mm 相垂直的平面根据零件外形及1807.39027.1 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 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567913 3.6.2 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。 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 mm 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39027.1 两个 mm 的外轮廓作主要定位面，以消除 四个自由度，再用.0 xy 一对自动定心的窄口卡爪，夹持在 65mm 外圆柱面上，用以消除 两个自由度，z 达到完全定位。 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。 3.6.3. 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： 工艺路线方案一 工序 00 车外圆 62mm，60mm，车螺纹 M60×1mm。 工序 05 两次钻孔并扩钻花键底孔 43mm，锪沉头孔 55mm。 工序 10 倒角 5×60°。 工序 15 钻 Rc1/8 底孔。 工序 20 拉花键孔。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567914 工序 25 粗铣 39mm 二孔端面。 工序 30 精铣 39mm 二孔端面。 工序 35 钻、扩、粗铰、精铰两个 39mm 孔至图样尺寸并锪倒角 2×45°。 工序 40 钻 M8mm 底孔 6.7mm，倒角 120°。 工序 45 攻螺纹 M8mm 底孔 6.7mm，倒角 120°。 工序 50 冲箭头。 工序 55 检查。 工艺路线方案二 工序 00 粗铣 39mm 二孔端面。 工序 05 精铣 39mm 二孔端面。 工序 10 钻 39mm 二孔（不到尺寸） 。 工序 15 镗 39mm 二孔（不到尺寸） 。 工序 20 精镗 39mm 二孔，倒角 2×45°。 工序 25 车外圆 62mm，60mm，车螺纹 M60×1mm 工序 30 钻、镗孔 43mm，并锪沉头孔 55mm。 工序 35 倒角 5×60°。 工序 40 钻 Rc1/8 底孔。 工序 45 拉花键孔。 工序 50 钻 M8mm 螺纹底孔 6.7mm 孔，倒角 120°。 工序 55 攻螺纹 M8mm 底孔 6.7mm，倒角 120°。 工序 60 冲箭头。 工序 65 检查。 工艺路线方案三 工序 00 车端面及外圆 62mm，60mm，车螺纹 M60×1mm。 工序 05 钻、扩花键底孔 43mm，并锪沉头孔 55mm。 工序 10 内花键孔 5×60°倒角。 工序 15 钻锥螺纹 Rc1/8 底孔。 工序 20 拉花键。 工序 25 粗铣 39mm 二孔端面。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567915 工序 30 钻、扩 39mm 二孔及倒角。 工序 35 精、细镗 39mm 二孔。 工序 40 磨 39mm 二孔端面，保证尺寸 1180-0.07mm。 工序 45 钻叉部四个 M8mm 螺纹底孔并倒角。 工序 50 攻螺纹 4-M8mm，Rc1/8。 工序 55 冲箭头。 工序 60 终检。 3.6.4 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 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567916 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 00 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 C620-1 卧式 车床，专用夹具装夹。 工序 05 钻、扩花键底孔 43mm，并锪沉头孔 55mm。以 62mm 外圆 为基准，选用 C365L 转塔车床。 工序 10 内花键孔 5×60°倒角。选用 C620-1 车床加专用夹具。 工序 15 钻锥螺纹 Rc1/8 底孔。选用 Z525 立式钻床及专用钻模。这里安 排钻 RC1/8 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 20 拉花键孔。利用花键内底孔、55mm 端面及 RC1/8 锥纹孔定位， 选用 L6120 卧式拉床加工。 工序 25 粗铣 39mm 二孔端面，以花键孔定位，选用 X63 卧式铣床加工。 工序 30 钻、扩 39mm 二孔及倒角。以花键孔及端面定位，选用 Z550 立式钻床加工。 工序 35 精、细镗 39mm 二孔。选用 T740 型卧式金刚镗床及用夹具加 工，以花键内孔及端面定位。 工序 40 磨 39mm 二孔端面，保证尺寸 1180-0.07mm，以 39mm 孔及花键孔定位，选用 M7130 平面磨床及专用夹具加工。 工序 45 钻叉部四个 M8mm 螺纹底孔并倒角。选用 Z4012 立式及 专用夹具加工，以花键孔及 39mm 孔定位。 工序 50 攻螺纹 4-M8mm，Rc1/8。 工序 55 冲箭头。 工序 60 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” 。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567917 3.7 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 207241HBS，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 Rz200µm,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）180315mm，故长度方向偏差为 mm。5.170 长度方向的余量查工艺手册表 2.22.5，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 IT7IT8 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： mm 2Z=0.1mm39027.1 4.花键孔（16- mm× mm× mm）5.0416.05048. 要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。 内孔尺寸为 mm，见图样。参照工艺手册表 2.3-9 确定孔的加工余16.0 量分配： 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567918 钻孔：25mm 钻孔：41mm 扩钻：42mm 拉花键孔（16- mm× mm× mm）5039.416.05048. 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. mmmm 二孔外端面的加工余量（加工余量的计算长度为 mm）3027.1 1807. （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 2.03.0mm，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 3.170 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 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567919 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。 锻件毛坯 （39mm 二端面， 零件尺寸 1180-0.07） 粗铣二端面 磨二端面 最大 124.6 118.4 加工前尺 寸 最小 120.6 118.18 最大 124.6 118.4 118 加工后尺 寸 最小 120.6 118.18 117.93 工 序加 工 尺 寸 及 公 差 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567920 表一 加工余 量计算 表(mm) 3.8 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。 3.8.1 加工条件 工件材料：45 钢正火， b=0.60GPa、模锻。 加工要求：粗车 60mm，断面及 60mm、62mm 外圆，Rz200µm；车螺纹 M60×1mm。 机床：C620-1 卧式车床。 刀具：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 16×25mm2， r=90°， 最大 3.1 0.2 加工余量（单边） 2 最小 1.21 0.125 加工公差 +1.3 -0.7 -0.22/2 -0.07/2 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567921 r0=15°， 0= 12°，r =0.5mm。60°螺纹车刀：刀片材料： W18Cr4V。 3.8.2 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 mm，考虑 7°的模锻拔1.5072 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 根据切削用量简明手册 （第三版） （以下简称切削手册 ）表 1.4，当刀杆尺寸为 16mm×25mm， p3mm 以及工件直径为 60mm 时 f=0.50.7mm/r 按 C620-1 车床说明书（见切削手册表 1.30）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） 。 Vc=Cv/Tm pXvfYvkv（m/min） 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，k sv=0.8，k kv=1.04，k krv=0.81，k Bv=0.97。 所以 Vc=242/60 0.2×30.15×0.50.35×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =108.6（m/min） 4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/d w=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。 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567922 5） 切削工时，按工艺手册表 6.2-1。 l=65-40/2=12.5（mm） ，l 1=2mm，l 2=0，l 3=0 tm=l1+l2+l3/nwfi=12.5+2/600*0.5=0.096（min） （2）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 根据切削手册表 1.4，选用 f=0.5mm/r。 3） 计算切削速度 见切削手册表 1.27 Vc=Cv/Tm pXvfYvkv =116 （m/min） 4） 确定主轴转速 ns=1000vc/d w =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 按切削手册表 1.29 所示公式计 算 Fc= C Fc Fc Fc FcKFcaxpyfvnc 其中：C Fc=2795，X Fc=1.0，Y Fc=0.75，n Fc=-0.15， =(b/650) =0.94MpKF kkr=0.89 所以 Fc=2795×1.5×0.5 0.75×122-0.15×0.94×0.89 =1012.5（N） 切削时消耗功率 Pc 为 Pc=FcVc/6x =2.06(Kw)410 由切削手册表 1.30 中 C620-1 机床说明书可知，C620-1 主电动机功率为 7.8kW，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 切削手册表 1.29 所示公式计算 Fp= CFp Fp Fp FpKFpaxpyfvnc 专业订作机械毕业设计，机械设计课程设计，减速器设计，工艺及工装夹具设计 联系 QQ 1012405679 大量已过设计供您参考详情咨询 101240567923 其中：C Fp=1940，x Fp=0.9，y Fp=0.6，n Fp=-0.3 =(b/650) =0.897MpKnF Kkr=0.5 所以 Fp=1940×1.5 0.9×0.50.6×122-0.3×0.897×0.5 =195（N） 而轴向切削力 Ff= CFf Ff FpKFpaxfvnc 其中：C Ff =2880，x Ff=1.0，y Ff=0.5，n Ff=-0.4 kM=(b/650) =0.923nF 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+（F c+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（见切削手册表 1.30） ， 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