机械制造技术课程设计-传动轴突缘叉工艺及铣镗39孔夹具设计【全套图纸】 .docVIP

广东海洋大学2005届本科生课程设计机械制造技术课程设计说明书设计题目： 传动轴突缘叉（ca10b解放牌汽车） 零件的机械加工工艺规程及夹具设计学生：_学号：_班级：_指导教师：_广东海洋大学工程学院机械系2009年 月 日届本科生课程设计目 录 1.设计任务书3 2.零件的分析4 2.1.零件的作用4 2.2.零件的工艺分析4 3.工艺规程设计4 3.1 确定毛坯的制造形式5 3.2基面的选择5 3.3制定工艺路线5 3.3.1工艺路线方案一5 3.3.2工艺路线方案二6 3.3.3工艺方案的比较与分析6 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7 3.5确定切削用量及基本工时8 4.夹具设计16 4.1问题的提出16 4.2夹具设计17 4.2.1定位基准的选择17 4.2.2切削力及夹紧力计算17 4.2.3定位误差分析18 4.2.4夹具设计及操作的简要说明18 5.参考文献19 6.心得体会19论 文（设 计）任 务 书课程编号j1410018课程名称机械制造技术课程设计周数3实施地点班级人数起止时间形式集中 分散指导教师论文（设计）进度安排6.22上午10点指导教师布置课程设计任务。明确设计任务， 阅读设计任务书和指导书，收集、借阅有关资料、手册。具体设计方法、步骤见机械制造技术基础课程设计指导教程和教材机械制造技术基础。另外主要参考书目：1机床专用夹具图册2机械制造装备设计3机械制造工艺设计简明手册4机械制造工艺学课程设计指导书5实用机械加工手册6.236.24对零件进行工艺分析，画出零件图；确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图。6.256.29制定机械加工工艺路线，选择定位基准。选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量。6.30画出毛坯图，填写工艺过程卡，填写工序卡。7.1确定夹具设计方案，选择定位元件，计算所需夹紧力，选择夹紧方案。7.27.5绘制夹具装配图。7.67.7绘制夹具零件图。7.87.10整理设计说明书。答辩、评定成绩。论文（设计）内容一、设计题目与要求 某个零件 零件的机械加工工艺规程及夹具设计。年产量为5000件（大批生产），零件由指导教师指定。（零件参考图附后）二、设计内容1对零件进行工艺分析，画零件图；2确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图；3制定零件的机械加工工艺路线，填写机械加工工艺过程卡；4对指定工序，选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量，填写工艺过程卡；5对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配图；6对夹具的一个零件设计零件图；7编写设计计算说明书。要求(包括纪律要求和报告书要求)设计工作要求提交：1零件图 1张（a4a3）2毛坯图 1张（a4a3）3机械加工工艺过程卡 1张4机械加工工序卡 1张5夹具结构设计装配图 1张（a1a0）6夹具结构设计零件图 2张（a4a1，夹具体+主要非标零件）7课程设计说明书 1份，参考广东海洋大学毕业设计说明书撰写格式注：本表按自然班填写。于动员时发给学生。不够纸请另附页。全套图纸，加1538937062、零件的分析 21零件的作用题目所给的零件是解放牌汽车底盘传动轴上的突缘叉，它位于传动轴的端部。主要作用是传递扭矩，使汽车获得前进的动力。零件的两个叉头部位上有两个39的孔，用以与轴与十字轴相连，起联轴节的作用。 22零件的工艺分析ca10b传动轴上的突缘叉共有两处加工表面，其间有一定位置要求，分述如下：1.以39为中心的加工表面这一组加工表面包括：39的孔及其倒角，尺寸为118的与两个孔39相垂直的平面，还有在平面上的两个m8螺孔。其中，主要加中表面为39的两个孔。 2.以95为中心的止口表面这一组加工表面包括：95止口外圆环表面，及其上下两个端面。这两组表面有一定的位置度要求：39两孔的同圆度公差为0.01；39两孔端面与39两孔中心联线的垂直度公差为0.1；39两孔中心联线与95止口端面的平行度公差为0.2；39两孔端面与95止口端面基准中心的对称度为0.15. 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。 3、工艺规程设计 31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、反行驶，零件在汽车行驶过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为5000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。这有利提高生产率、保证加工精度。 32基面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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。321粗基准的选择。根据保证加工表面加工余量合理分配的原则，如果要求保证工作某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准，现选取叉口作为粗基准，利用一圆环支承这两个叉耳作主要定位面，限制5个自由度，再以一定位销限制剩下的1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。 322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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 33制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。3.3.1工艺路线方案一工序一 粗铣39孔上两端面工序二 粗车95止口三个面及其倒角工序三 精车95止口三个面及其倒角工序四 钻四个孔12及其倒角工序五 钻、扩39mm两耳孔及倒角工序六 精镗孔39及其倒角工序七 细镗孔39及其倒角 工序八 磨39孔上两端面工序九 钻螺纹底孔4-m8mm工序十 攻螺纹4-m8工序十一 去毛刺工序十二 清洗工序十三 终检3.3.2工艺路线方案二工序一 粗车95止口三个面及其倒角工序二 精车95止口三个面工序三 粗铣39孔上两端面工序四 孔钻四个孔12工序五 钻4个m8的螺纹孔工序六 攻螺纹4-m8工序七 钻、扩孔39工序八 镗孔39及其倒角工序九 珩磨孔39及其倒角工序十 精铣39孔上两端面工序十一 检查3.3.3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39孔上两端面；而方案二则是先加工95止口三个面及其倒角。两比较可以看出，先加工39孔上两端面，是以止口平面的内孔及平面为定位的，能够保证工作某重要表面加工余量均匀，且定位及装夹都比较方便。再之，方案二钻螺纹孔在钻39孔之前，很容易受到钻大孔时的作用力而变形，最后，方案一的工序较方案二少一个道，减少了半装夹次数。综合考虑以上步骤，最后的加工路线确定如下:工序一 粗铣39两孔上两端面,以止口定位,选用x63卧式铣床加工工序二 粗车95止口三个面及其倒角,以39两孔上两端面定位,选用ca6140加工工序三 精车95止口三个面，以39两孔上两端面定位,选用ca6140加工工序四 钻四个孔12， 选用z535立式钻床及专用夹具加工，以止口定位工序五 钻、扩孔39，以止口定位，选用选用z550立式钻床及专用夹具加工工序六 精镗孔39及其倒角，以止口定位，选用t740型卧式金刚镗床及专用夹具加工工序七 细镗孔39及其倒角，以止口定位，选用t740型卧式金刚镗床及专用夹具加工工序八 磨39孔上两端面工序九 钻叉部4个m8的螺纹底孔并倒角，选用z535立式钻床及专用夹具加工，以止口定位工序十 攻螺纹4-m8工序十一 去毛刺工序十二 清洗工序十三 终检 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“ca10b解放牌汽车传动轴突缘叉”，零件材料为45钢，硬度163196hb，毛坯重量约为2.5kg,生产类型大批量，模锻毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.95mm止口平面的加工余量及公差(1)查指导教程表2-13，可得止口的加工余量为2.02.7+（105-95）/2,现取z=7.5,查指导教程表2-10得其极限偏差为.(2) 查指导教程表2-23，可得端面精加工余量为1.6mm(3)粗车加工余量为7.5-1.6=5.9mm2. 两内孔39 mm (叉部)毛坯为实心，不冲出孔，两内孔精度要求界于查指导教程表2-28，确定工序尺寸及余量为：钻孔：25mm 钻孔：37mm 2z=12mm扩孔：38.7mm 2z=1.7mm精镗：38.9mm 2z=0.2mm细镗：39mm 2z=0.1mm 3.39二孔外端面加工余量及公差（20，50端面）。(1)查机械制造技术基础课程设计指导教程（以下称指导教程）公式(2-3),估算得锻件复杂系数s2，材质系数取m1, 按指导教程表2-13,则二孔外端肌的单边加工余量为1.7-2.2,现取z=2.锻件的公差,按 指导教程表2-10,锻件偏差为.(2)查指导教程表2-24，可得磨削余量:单边0.2,磨削公差即零件公差-0.23.(3)铣削余量:铣削的公称余量(单边)为:z=2.0-0.2=1.8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)。由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。所以39二孔外端面加工余量及公差如下：毛坯名义尺寸：118+22=122mm毛坯最大尺寸：122+1.4*2=124.8mm毛坯最小尺寸：122-0.6*2=120.8mm粗铣后最大尺寸：118+0.2*2=118.4粗铣后最小尺寸：118.4-0.22=118.18磨后尺寸与零件图尺寸应相符，即 3.5确定切削用量及基本工时 工序一：粗铣39mm两端面 1.加工条件工件材料：45钢加工要求：粗铣39mm两端面，ra6.3机床：x62卧式铣床。刀具：镶齿套式铣刀，d=80mm, d=27,l=36mm,齿数为10（查指导教程表323）2.计算切削用量粗铣39mm的端面，最大的加工余量为2mm,（1）进给量：据指导教程表57，0.08mm/z0.15mm/z 现取0.12mm/z （2）切削速度：确定39.2m/min.(指导教材表59) 采用高速钢镶齿铣刀，80mm，齿数为10。则 1000/=159（r/min）现采用x62卧式铣床，根据机床使用说明书（指导教程表418），取 150r/min,故实际切削速度为 =37.68(m/min)当150r/min时，工作台的每分钟进给量应为=0.1210150180（mm/min）查机床说明书（指导教程表419），取=190mm/min,（3）切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，可得出铣刀的行程mm,则机动工时为 t=120/190=0.63min工序二：粗车95止口三个面及其倒角1.加工条件：工件材料：45钢，碳钢的强度为163196hbs、模锻。加工要求：粗车95止口三个面及其倒角机床：c620-1卧式车床刀具：成形车刀刀片材料：w18cr4v2.计算切削用量 （1）粗车止口台肩由前面已知毛坯的加工余量为7.5所以最大加余量为8.7mm,粗加工余量为5.9mm,据指导教程表5-2,当材料为碳钢时粗车.取,一次加工1）进给量：据指导教程表5-2,当材料为碳钢时粗车=0.7-1mm/r.取=0.8mm/r2）切削速度：按指导教程表5-2,当材料为碳钢时粗车的速度为60-75m/min,取v=653）确定机床主轴转速：4）切削工时：按指导教程表5-39 mm (2)粗车止口的倒角由于对倒角的精度要求不高，所以只需一次走刀工序三 : 半精车95止口三个面1. 加工条件 加工要求：精车95止口三个面工件材料：45钢，碳钢的强度为163196hbs、模锻。 机床：c620-1卧式车床刀具：刀片材料yt15刀片材料：w18cr4v2.计算切削用量（1）粗车止口台肩由前面已知：精加工余量为1.6mm,据指导教程表5-2,当材料为碳钢时精车.取,1）进给量：据指导教程表5-2,当材料为碳钢时粗车=0.1-0.3mm/r.取=0.2mm/r2）切削速度：按指导教程表5-2,当材料为碳钢时粗车的速度为60-75m/min,取v=1203)确定机床主轴转速4）切削工时，按指导教程表5-39 mm 工序四：钻四个孔12mm由于对内孔的表面的精度要求很低，所以可采用一次钻孔。1.加工条件：工件材料：45钢，碳钢的强度为163196hbs、模锻。加工要求：钻孔12，ra=50.机床：z535机床。刀具：高速钢刀具。2.计算切削用量（1）进给量：根据指导教程表522，当碳钢的强度为为0.52-0.70gpa,12mm时，0.100.20mm/r。由于本零件在加工12mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 (0.120.20)0.75=0.090.15mm/r根据z535机床说明书（指导教程表410），现取0.11mm/r（2）切削速度：根据指导教程表522，查得切削速度20mm/min。所以 =530r/min根据机床说明书（指导教程表49），取530r/min,故实际切削速度为 =20m/min（3）计算工时：12mm 9mm 3mm=0.41min工序五：钻、扩39mm二耳孔及倒角。1钻孔25mm(1) 选择钻头 ：选择莫氏柄麻花钻钻头(2)确定进给量度：根据指导教程表5-22,当钢的硬度800mpa, =25mm时=0.3-0.6mm/r.由于本零件在加工孔的时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则=(0.3-0.6)0.75=0.225-0.45(mm/r)根据z535机床说明书,现取=0.28mm/r.(3)切削速度：根据指导教程表5-22，切削速度为：18-25m/min,取v=20m/min.所以 根据机床说明书,取=250r/min,故实际切削速度为: =19.6r/min(4)切削工时：l=19mm l1=9mm l2=3mm tm1=0.814min以上为钻一个孔时的机动时间.故本工序的机动时间为tm=2tm1=1.628min2扩孔37mm(1) 选择钻头 ：选择套式扩孔钻(2)确定进给量度：根据指导教程表5-23,当材料为碳钢 =37mm时可得=0.9-1.2mm/r.由于本零件在加工孔的时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则=(0.9-1.2)0.75=0.675-0.9(mm/r)根据z550机床说明书,现取=0.9mm/r.(3)切削速度：根据指导教程表5-24，切削速度为：v=56m/min.所以 根据机床说明书,取=500r/min,故实际切削速度为: =58.09r/min(4)切削工时：=19mm =9mm =3mm =0.064min以上为钻一个孔时的机动时间.故本工序的机动时间为tm=2tm1=0.13min3.倒角2双面采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同： n=482r/min工序六：精镗39mm二孔及其倒角精镗孔至38.9mm,单边余量z=0.1mm,一次镗去全部余量, 进给量: =0.1mm/r根据有关手册,确定金刚镗床的切削速度为v=100m/min,则 由于t716a金刚镗床主轴转速为无级调速,故以上转速可以作为加工时使用的转速.切削工时:加个一个孔时l=19mm =3mm =4mm =0.32(mm)所以加工两个孔时的机动时间为t=0.32*2=0.64(mm) 工序七：细镗39mm二孔及其倒角细镗孔至39mm.由于细镗与精镗孔共用一个镗杆,利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及加工时均与精镗相同 v=100m/min t=0.64min工序八：磨39mm二孔端面，保证尺寸mm（1）选择砂轮：见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为 wa46kv6p35040127其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为35040127 (dbd)。（2）切削用量的选择：砂轮转速r/min(见机床说明书)，m/s。轴向进给量mm（双行程）工件速度m/min径向进给量mm/双行程（3）切削工时：当加工1个表面时 （见工艺手册表6.2-8）式中 加工长度73mm； 加工宽度，68mm； 单面加工余量，0.2mm； 系数，1.10； 工作台移动速度（m/min）； 工作台往返一次砂轮轴向进给时（mm）； 工作台往返一次砂轮径向进给量（mm） 当加工两端面时 工序九：钻螺纹底孔4-8mm.1.计算切削用量： （1）给量：根据指导教程表522，当碳钢的强度为为0.52-0.70gpa,6.7mm时，0.100.20mm/r。由于本零件在加工6.7mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 (0.100.20)0.75=0.090.15mm/r根据z535机床说明书（指导教程表410），现取0.11mm/r()切削速度：根据指导教程表522，查得切削速度=12m/min。所以 =570r/min根据机床说明书（指导教程表49），取530r/min,故实际切削速度为 =13.3m/min（3）计算工时：24mm 9mm 3mm=0.6min工序十:攻m8螺纹孔（取螺距为1mm）（1）切削用量：因为螺距为1mm，所以1mm/r.根据指导教程表538查得：9.0m/min.主轴转速：1000=1000=287r/min按指导教程表49选取机床z535转速为275r/min,则8.6m/min。（2）机动工时： 10mm 9mm 0mm=0.15min4、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第六道工序精镗39孔。本夹具将用t716a型立式镗床。刀具为成形刀具。 4.1问题的提出本夹具主要用来精镗39孔，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。 4.2夹具设计4.2.1定位基准的选择由零件图可知，39上下两孔两者有同轴度的要求，选择95止口为基准，即以一面加上一孔（自由度限制数：5）配合辅助支承平面（自由度限制数：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。4.2.2切削力及夹紧力计算切削力计算公式： （见金属切削机床夹具设计手册（后简称设计手册）表354）切削扭矩计算公式: (见设计手册表354式中 -切削扭矩（kgfmm）; -钻头直径为25（mm）-切削层的深度为19(mm)-轴向切削力（kgf）-每转进给量为0.28（mm）-修正系数，所以 （kgf） (kgfmm)在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数式中：为基本安全系数，取1.5； 为加工状态，取1.2； 为刀具钝化系数，取1.5； 为切削特点系数，取1.0； 为考虑夹紧动力稳定性系数，取1.3； 为考虑手动夹紧时手柄位置的系数，取1.2； 为考虑支承面接触情况的系数，取1.0；所以 （kgf）(kgfmm)夹紧力计算：螺旋夹紧机构所需夹紧扭矩的计算公式： （kgfmm）式中：-应加在螺旋夹紧机构上的夹紧扭矩（kgfmm） -夹紧力（kgf） -螺旋的平均半径，此为7（mm） -螺旋升角，此为6 -螺旋摩擦角，取10 -支承表面的摩擦系数，取0.20； -支承表面摩擦力矩的计算力臂（mm），随支承表面的形式而改变，此其值为7.8 所以（kgf）由于是两边夹紧，所以（kgf）4.2.3定位误差分析