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平衡 工艺 规程 制订 工装 设计

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平衡肘工艺规程制订和工装设计,平衡,工艺,规程,制订,工装,设计

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机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片产品型号零（部）件图号第 1 页产品名称平衡肘轴零（部）件名称共 1 页材料牌号毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工艺装备工时准终单件1锻造锻造2锻造后正火锻造后正火3铣铣端面，扩中心孔X8126E4粗车粗车外圆139，车外圆125，锥面115，车95, 切表面键槽和滚珠槽CA61405热处理去应力退火6钻、扩钻24通孔, 扩66 72孔Z30807粗车车56螺纹及内槽CA61408拉拉花键L6140A9半精车半精车外圆139，125，锥面115，车95，键槽及滚珠槽CA614010精车精车外圆125，锥面，精车95，精车滚珠槽CA614011滚齿滚齿Y3150E12中间检验中间检验检验台13热处理渗碳、淬火14校准基准校准基准15校准校准外表面滚珠槽、键槽16磨磨花键外圆M861217磨精磨外圆12595M132018校准校准内花键19最后检验最后检验检验台编制 （日期）审核 （日期）会签 （日期）、处 数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期哈尔滨理工大学学士学位论文平衡肘轴工艺规程制定和工装设计摘要某车辆在初样车试车过程中发现平衡肘轴有开裂现象。经化学成分分析、金相检测、宏观断口分析、综合分析等分析检测手段，最终确定裂纹是在试车过程中形成于连接销孔底部圆锥面与孔侧圆柱面相交的圆周处，在随后的试车过程中发生疲劳扩展。本论文针对所分析的结论，对原始设计工艺进行了研究，并作了一定的改进，来制定平衡肘轴制作的工艺规程和工装的设计。平衡轴上外表面存在键槽，滚珠槽和外花键。内孔有内花键，内外表面粗糙度要求较高，种类较多，加工工艺较为复杂。由于平衡肘轴在坦克行驶中的重要作用，要求表面较硬，所以需要表面渗碳，而且表面粗糙度要求较高，需要外表面磨削加工。工艺过程是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。工艺规程是指规定产品或零件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各有关部门或工序的先后顺序。工艺设计是指编制各种工艺文件盒设计工艺装备等的过程。平衡肘轴作为平衡轴的一种，具有典型轴类零件的特点，并有内通孔和花键。通过对平衡肘轴工艺规程的制定和工装的设计，并制定工序卡，能够深入研究轴类零件内外表面的加工方法和热处理工艺的排序。关键词 平衡肘轴；工艺规程；工装设计 43Balance Shaft Techniques Procedure and Tooling DesignAbstractIn the early prototype of a vehicle found during commissioning balanced elbow axis cracking phenomenon. The chemical composition analysis, metallurgical testing, macro-fracture analysis, a comprehensive analysis and other analytical detection methods, and ultimately determine the crack is formed in the testing process in connection with the pin hole at the bottom of the conical surface intersects the bore side circumference of the cylindrical surface, in the subsequent test fatigue occurs during the expansion. This thesis focuses on the analysis of the conclusions of the original design process was studied, and made some improvements, to develop balanced elbow axis making process planning and tooling design. The outer surface of the existence of the balance shaft keyway, the ball groove and the external splines. Bore with internal spline, inside and outside surface roughness is higher, more categories, more complex process. As balance in the tank with the elbow axis of the important role, requiring a hard surface, so it is necessary carburizing, and the surface roughness is higher, the outer surface grinding needs. Production process is to change the shape of the object, size, relative position and nature, making the process of finished or semi-finished products. Process specification refers to products or parts required in the production process, from the preparation to the finished blank packaging and storage, through the business processes of the department or the order. Process design refers to the preparation of a variety of technical documents such as technical equipment box design process. Balance balance shaft axis as an elbow, with the typical characteristics of shaft, and a through-hole and the inner splines. By balancing the elbow axis process specification development and tooling design and develop processes card, can penetrate into the inner and outer surfaces of shaft parts processing methods and heat treatment process of the sort.Keywords Balance Shaft; Process planning；Tooling design目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 课题来源11.1.2 课题的研究的背景和意义11.1.3 课题的总体内容21.2 国内外研究现状21.3 本章小结3第2章 零件分析42.1 功能及连接情况42.2 零件的结构特点42.3 零件的技术要求分析42.4 加工精度要求42.5 热处理要求52.6 其他要求52.7 本章小结5第3章 工艺规程的设计63.1 工艺规程概念、原则及依据63.1.1 工艺规程概念63.1.2 制订工艺规程的原则63.1.3 制订工艺规程的主要依据63.1.4 零件规程的设计63.2 毛坯83.2.1 确定零件毛坯的制造形式83.2.2 影响毛坯选择的因素83.2.3 毛坯材料的确定83.2.4 毛坯的技术要求93.3 基准的选择93.3.1 粗加工基准的选择93.3.2 半精加工基准的选择103.3.3 精加工基准的选择103.4 工艺规程的安排103.4.1 工艺规程的拟定103.4.2 加工阶段的划分103.4.3 加工方法的选择113.4.4 加工工序安排113.5 加工余量的选择123.6 切削用量的选择123.6.1 粗加工时123.6.2 半精加工时123.6.3 精加工时133.6.4 光整加工时133.7 工序的确定133.8 机床的选择与功率核算243.8.1 机床的选择243.8.2 机床功率核算243.9 刀具的选用243.9.1 刀具的选择243.9.2 依据原则243.10 本章小结26第4章 夹具的设计274.1 定位机构274.2 夹紧机构274.3 导向装置的选择284.4 绘制夹具装配图284.5 定位误差设计294.5.1 误差分析294.5.2 定位误差的计算29结论30致谢31参考文献32附录33第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 课题来源内蒙古第一机械制造(集团)有限公司计量检测研究所“平衡肘轴裂纹原因分析”。1.1.2 课题的研究的背景和意义平衡肘是履带式装甲车的重要部件,它连接着车体和负重轮,将负重轮上下运动所产生的大量冲击能量传递给扭力轴,以减轻车体所受的冲击力。随着装甲车辆性能的不断提升,对平衡肘的设计提出了更高的要求。平衡肘在装甲车行驶时承受并传递着各种垂向、横向和纵向交变载荷,对疲劳可靠性要求较高。目前,我国还没有典型路面试验的可靠使用的装甲车辆载荷谱数据,因此,对装甲车辆的载荷谱研究具有重大意义。由于装甲车类型繁多,行驶路况复杂,全部测试投资巨大,几乎不可能。载荷谱测试车辆和路面既要有代表性又要有普遍性,这样测试才能为设计部门提供可靠实用的数据,经研究选择某履带式步兵战车为这次测试对象,路况选择环形路、砂石路、起伏土路三种典型路况。某车辆初样车在 2007 年年底交车。交车前，2007 年 10 月份在砂石路面试车时发现负重轮掉落，拆车后发现右七的平衡肘轴与平衡肘体连接处有裂纹，零件的宏观形貌及裂纹宏观形貌分别见图 1-1、图 1-2。1找出裂纹产生原因并有效解决问题，将对最后的交车期限产生影响，有可能造成严重的经济损失，并存在较大的事故隐患。 图1-1 裂纹宏观形貌对失效件进行现场调查，零件的材料牌号为某牌号合金钢，主要加工工艺流程为: 锻造机加调质机加装车。为了找出开裂原因，对开裂件进行解剖分析2。1.1.3 课题的总体内容本题目是根据机械设计制造及其自动化专业的机械制造方向的培养目标和机械制造中的典型零件的机械加工工艺规程与工艺装备设计要求而拟的毕业设计题目，目的是提高我们理论联系工程实际和工程实际设计能力。 毕业设计是综合运用机械设计制造及其自动化专业的专业知识，分析和解决实际工程问题的一次深入的综合性总复习。通过毕业设计能使我们熟悉制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。通过设计过程，熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。也作为我们未来从事机械制造技术工作的一次重要的基本训练。本课题的的设计重点是明白机械加工工艺规程和工艺装备设计，其中机械加工工艺过程程就是用切削的方法改变毛皮的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺的过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括一下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺设备、工艺的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额的等。为了能确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产指导性的技术文件；夹具是保证零件精度的重要工具夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制定之后按照某一工序的集体要求进行的，夹具的设计质量的高低，应以能否稳定保证工件的加工质量、生产效率、成本等指标衡量。学习研究机械加工过规程的意思与作用及相关工装夹具的设计就是本课题的研究目的。1.2 国内外研究现状坦克平衡肘承受由负重轮所传递的随机交变载荷,疲劳破坏是其主要失效形式。目前,国内坦克设计基本采用静强度设计和测绘仿制的办法,缺乏构件的外载特性及疲劳强度方面的试测与研究,这是国产坦克质量不能取得突破性进展的重要原因之一。科学技术的快速发展和市场竞争的加剧,迫使机械产品的更新周期越来越短。于是产品设计的前期研究和技术储备就显得越来越重要。 对车辆来说,动强度及可靠性研究是前期研究中的重要内容,是提高产品质量的基础技术。动强度设计考虑了与实际使用相同或相近的外载及零部件在使用中承受这种外伐的能力(疲劳极限),因此比静强度设计较符合实际精况。然而,构件的强度所受的应力受许多因素的影响,是随机变化的。常规的疲劳设计没有科学地计又这种随机性,只是凭经验把这种随机性用一个安全系数来包络。由于这种设计没有把握构件失效的内在规律,产品往往不是不安全就是过笨。所以本题目就是对平衡肘轴的加工工艺的制定和工装流程的设计。平衡肘轴作为坦克装甲车上的重要部件，对车辆的行驶有重要作用。所以平衡肘轴应属于国防工业的一部分。国防工业的发展有赖于整于国民经济，特别是基础工业的发展。它是根据战争的需要、随着生产力的提高和科学技术的发展而发展起来的。在古代的一段很长时间内，武器都是靠手工生产的。到18世纪末，出现了生产枪炮、弹药的工厂。19世纪末20世纪初，随着生产力的不断增长，战争规模日益扩大,武器威力大大提高,弹药消耗迅速增加，军事工业开始作为一个工业门类出现于各工业国，并获得了较快的发展。第一次世界大战期间，主要参战国的军事工业产值已占其整个工业产值的1525%。第二次世界大战期间，主要参战国军事工业产值的比重则上升到3560%以上。同时，由于军事上的需要，他们都集中最优秀的科学技术人员，采用最先进的手段去研究新的武器装备和解决战争中出现的难题，从而使军事工业拥有最尖端的技术设备和雄厚的科研力量。很多新技术首先在军事工业得到突破和应用。例如声纳、雷达、喷气式飞机、导弹、原子弹，以及电子计算机、火箭、核能技术等。50年代出现了核工业和航天工业，电子技术逐步渗透到各个领域。军事技术的发展促进了整个科学技术的进步，引起了世界新的技术革命；也使军事工业从结构到内容发生了深刻的变化，发展成为几乎包括所有尖端技术及其他高技术的一个知识最密集的工业门类。军事工业的发展有力地促进了国民经济各部门的发展。1.3 本章小结本章主要介绍了平衡肘轴坦克平衡肘轴在受载荷的情况下裂纹的分析，以及国内外的研究前景，从而了解平衡肘轴在坦克行驶过程中的重要作用及受力情况，进而对平衡肘轴工艺规程的制定和工艺设计提出了重要要求。第2章 零件分析2.1 功能及连接情况设计题目所给定的零件是履带式车辆行动部分中的平衡肘轴，平衡肘轴的结构为空心轴结构。平衡肘轴与负重轮轴和轴体共同组成平衡肘，一端安装于车体的平衡肘支架孔中，另一端与负重轮连接，在整个车辆中起联接作用。平衡肘轴外圆上125.7和95.5处用滚针轴承支承，外端部分有花键孔，与扭力轴的大端花键联接，将扭力轴、负重轮与车体联接，负重轮的上下颠簸运动通过平衡肘轴（内花键）扭力轴（外花键）车体上的平衡肘支架，通过扭力轴的弹性变形减小车辆行动过程中的冲击力，起到减震、缓冲的作用，使车辆运行平稳3。2.2 零件的结构特点该零件属于典型的轴类零件，上面分布有外花键、内花键、内螺纹、滚珠槽等，结构比较复杂（见产品零件图）。2.3 零件的技术要求分析1.零件的技术要求分析由以下几方面组成：（1）加工表面的尺寸精度和形状精度。（2）加工表面之间以及加工表面和不加工表面之间相互位置精度。（3）加工表面粗糙度以及表面质量方面的其它要求。（4）热处理及其它要求（如未注倒角、去毛刺等）。根据上述几个方面的分析对平衡肘轴进行分析如下：2.在125.7和95.5两处表面渗碳淬火HRC58，渗碳层深1.21.8mm。3.内花键M=1.25，Z=54，表面粗糙度Ra3.2，齿宽2.213，未注明要求按GB1145-74制造。4.外花键齿厚2.656mm的公差按与其相压配的平衡肘体花键齿厚实测公差而定，保证配合过盈值0.060.10mm。5.尺寸公差，形位公差，各表面粗糙度等要求详见产品零件图，未注明表面粗糙度要求Ra12.5 4 。2.4 加工精度要求1.尺寸精度：主要尺寸：125.7h60 -0.02595.5-0.100 -0.122115+0.1 -0.11150.51060 -0.2880 -0.5238 -0.4 0 (大端面到滚珠球槽中心尺寸)139.5 0 -0.08 (外花键大径尺寸)66.75 -0.08 0 (内花键小径尺寸)其它尺寸公差要求比较低，详见零件图.2.形位公差：内外花键相对于125.7h60-0.025轴线的圆跳为0.15mm，95.5-0.100 -0.122外圆表面相对于125.7h60 -0.025轴线的圆跳为0.06mm，未注形位公差按国家标准执行。2.5 热处理要求在半精加工后进行表面渗碳，渗碳层深度1.82.2mm，d3.6mm。在精加工后进行热处理5，HRC34-45，保护顶尖孔，不允许有氧化皮。滚珠环槽和两处滚针轴承配合面处，淬火HRC58。2.6 其他要求精加工后，热处理前进行去毛刺及零件清理，然后进行中间检验。抛光后，去毛刺及零件清理，然后进行最终检验。2.7 本章小结本章主要分析了坦克平衡肘轴的主要功能和连接零件的情况，以及平衡肘轴的结构特点，各部分的技术要求和技术要求的分析。并对各个部位的加工精度要求作了细致的阐述。并对加工过程中对热处理的方式进行了确定。第3章 工艺规程的设计3.1 工艺规程概念、原则及依据3.1.1 工艺规程概念工艺规程是规定产 品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。正确的工艺规程是在总结长期的生产实践和科学实验的基础上，依据科学理论和必要的工艺试验并考虑具体的生产条件而制订的。3.1.2 制订工艺规程的原则制订工艺规程的基本原则是所制订的工艺规程应保证能在一定生产条件下，以最高的生产率、最低的成本、可靠地生产出符合要求的产品。为此，应尽量做到技术上先进，经济上合理，并且有良好的劳动条件。另外还应做到正确、统一、完整和清晰，所用的术语、符号、计量单位、编号等都要符合有关的标准6。3.1.3 制订工艺规程的主要依据1.产品成套的装配图和零件工作图。2.产品质量验收的质量标准。3.产品的生产纲领。4.毛坯的生产条件及生产技术水平和协作关系等。5.工厂现有的生产设备、生产能力、技术水平、外协条件等。6.新技术、新工艺的应用和发展情况。7.有关的工艺手册和资料以及国家的有关法规等。3.1.4 零件规程的设计1.零件的结构工艺性的分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件的切削加工工艺性分析，这主要有以下几点：（1）工件应便于在机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹的次数。（2）刀具易接近加工部位，便于进刀、退刀、越程和测量，以及便于观察切削情况等。（3）尽量减少加工面积及空行程，提高生产率。（4）尽量减少刀具调整和走刀次数。（5）便于采用标准刀具，尽可能减少刀具的种类。（6）尽量减少工件和刀具的受力变形。（7）改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀、多刀加工。（8）有适宜的定位基准，且定位基准至加工表面的标注尺寸应便于测量。（9）熟悉并分析其它制订工艺规程的原始资料。2.确定零件的生产类型生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。（1）单件生产 单件生产是生产的产品品种很多，同一产品的产量很小，各个工作地的加工对象经常改变，而且很少重复生产。（2）大量生产 大量生产是指生产的产品数量很大，大多数工作地长期只进行某一工序的生产。（3）成批生产 成批生产是指一年中分批轮流生产几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的生产对象周期性的重复。而每次投入或产出的同一产品（或零件）的数量称为批量。按批量的大小又分为大批生产、中批生产和小批生产。本零件的生产类型划分与生产纲领有一定的关系。零件的生产纲领，既包括备品和废品在内的该零件的年产量。生产纲领的大小对工艺规程的制订有很大影响。零件的生产纲领可按下式计算7：N=Qn(1+%+%)式中 N零件的生产纲领（件/年） Q产品的年产量 （台/年） n每台产品中，该零件的数量（件/台）%零件的备品率，一般情况下为3%5%。%零件的平均废品率。按式N=Qn(1+%+%)确定生产纲领为12002500，零件重量约为48.23Kg属中型零件。生产类型为成批生产。所以本零件属于成批生产，有它的生产类型的工艺特点：要求工件有互换性。毛坯的制造方法及加工余量：采用模锻件锻造毛坯。毛坯的精度中等，加工余量中等。机床设备：毛坯的中心孔等加工采用高生产率机床，加工表面时用通用机床，并按加工零件类别分工段排列。夹具：广泛采用通用和专用夹具，本零件钻孔工序时就采用了专用夹具，往后的工序也用了不少专用夹具，但主要是采用了通用夹具，如三爪卡盘。刀具与量具：多采用通用刀具和通用量具。对工人的要求：需要一定熟练程度的工人。生产率：中。成本：中。发展的趋向：是采用了成组技术、数控机床或柔性制造系统等进行加工。3.2 毛坯3.2.1 确定零件毛坯的制造形式先了解毛坯的定义：根据零件（或产品）所要求的形状、尺寸等而制制成的供进一步加工用的生产对象称为毛坯。因此在制订本工艺规程时，必须要合理的选择毛坯，因为它影响到制造工艺和费用，还有影响到机械加工工艺、生产率和经济性。它的种类的选择有以下几种：（1）轧制件（2）铸件（3）锻件（4）焊接件（5）其它毛坯，如冲压和塑料压制件等8。3.2.2 影响毛坯选择的因素1.零件材料的工艺性及对材料组织的要求。 2.零件的结构形状和外形尺寸。3.零件对毛坯精度、表面粗糙度和表面层性能的要求。4.零件生产纲领的大小。5.现有生产能力和发展前途。3.2.3 毛坯材料的确定考虑到平衡肘属于轴类零件，且结构形状比较复杂，工作时要承受很大的载荷，并经常要承受交变载荷，冲击载荷等，适用要求部分表面高硬度，高耐磨损。生产类型属批量生产，所以该零件采用模锻毛坯，材料采用钢20Gr2Ni4较为适宜。20Gr2Ni4淬火硬度可达到HRC3445，表面渗碳淬火，硬度可达到HRC5862，由于该合金钢含碳量低，芯部又具有良好的冲击韧性。它属于低碳合金钢，其可塑性、流动性很好，所以它的锻造性很好，可选择锻造。为了节省原材料，提高毛坯的精度，可采用模锻，并且毛坯经过模锻后，内部纤维对称于轴线，可以提高材料的强度。 图3-1 平衡肘毛坯图3.2.4 毛坯的技术要求1.加工余量直径方向加工余量：查机械零件设计手册知单边余量4.55.5mm，选择5.2mm。长度方向加工余量：查机械零件设计手册知单边余量5.56.5mm，选择6mm。2.锻件重量查金属材料手册知：W=w1+w2+w3+w4=15.91+17.44+5.93+8.94=48.23kg3.锻件的复杂参数由于该锻件为同轴线台阶轴，且大小直径差很小，直径长度比也不大，锻件比较简单，故选择锻件为一般复杂，取复杂系数为S2。4.锻件材质系数锻件材料为20Gr2Ni4，其平均含碳量为0.2，但合金元素含量在57之间，大于3，所以该锻件材质系数为M2级。5.分模线形状该毛坯属于圆柱轴类零件，故可选用平直对称分模线。6.毛坯的形位公差根据锻件的重量、分模线，锻件的材质系数M2和锻件的复杂系数S2，查机械零件设计手册知：同轴度错差：1.6mm模向残留飞边：1.7mm长度偏差： +4.2 -2.1mm直径偏差：+4.2 -2.1mm模锻件加工面的直线度公差：由于该锻件选择正火处理，所以查表知直线度公差要求是1.4mm。3.3 基准的选择3.3.1 粗加工基准的选择由于该零件为轴类零件，所以选择从模锻后的外圆表面作为粗基准来划两端面打两端的孔9，这样就为以后的粗加工、半精加工确定了定位基准，即两中心孔。用长外圆表面定位限制了工件、四个方向的自由度，方向由垫板限位，不限制，但可以用夹紧力来防转，属于不完全定位。3.3.2 半精加工基准的选择在选择精基准时，尽量使设计基准与定位基准重合，从而保证加工精度，满足设计要求。由粗基准确定了两端中心孔，在后面的粗加工，半精加工可以用两中心孔为主要定位基准，一头用活顶尖，一头用死顶尖。用两中心孔限制了工件 五个方向的自由度，顶尖有很好的对中性，作为半精基准，能很好地满足了精度要求。3.3.3 精加工基准的选择在半精加工过程中，从两中心孔定位加工出了一定精度的外圆表面，并且在轴心钻了通孔，所以中心孔就不存在了，所以在精加工时可以用半精加工后的外圆表面作为精基准，这时定位基准和设计基谁是统一的，定位误差很小，能很好地满足零件高精度形位公差的要求。3.4 工艺规程的安排3.4.1 工艺规程的拟定工艺过程的拟定是制定工艺规程的总体布局，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案。确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序数目的多少等。拟订工艺路线的合理与否，不但影响到加工质量和生产率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响生产成本。因此工艺路线拟订之前，应详细的分析零件图，合理确定毛坯的基础上，结合具体的生产类型和生产条件10，并依据一般原则来进行。这些原则包括各表面加工方法与加工方案的选择、工序集中与分散程度的确定、工序顺序的安排、定位与夹紧方案、基准的选择的确定等内容。3.4.2 加工阶段的划分加工阶段划分的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。在生产纲领已确定为小批量批生产的情况下和现有的生产条件下，可以考虑采用立式铣床、平面磨床、卧式镗床等，由于形状结构复杂，还采用了卧式加工中心、摇臂钻床，坐标镗床、坐标磨床等加工。 第一阶段为制基准加工阶段：为后续工序提供一个适合的定位基准，取划平面打中心孔。第二阶段为主要表面粗加工阶段，对主要零件表面进行粗加工，以及对一些加工余量大的表面进行粗加工，为后续工序进一步加工做好准备，即粗车端面及外圆。第三阶段为主要表面半精加工和次要表面加工，本阶段的任务是为下阶段的精加工做准备和安排一些次要表面的加工。先进行主要表面的半精加工，然后进行次要表面加工。即半精车外圆-钻孔-中间检验-渗碳。第四阶段为精加工阶段，主要为保证表面获得设计要求的尺寸、形状、位置要求和表面粗糙度要求。即精车外圆及内孔-车内槽及螺纹孔-精车端面及内孔-精车锥度及切槽-拉花键-去毛刺及清理零件-中间检验-热处理。 第五阶段为光整加工阶段：主要是对零件形位公差要求高，表面粗糙度要求高的表面进行超精加工。即磨花键外圆-滚齿-装卡心轴-磨外圆-抛光-去毛刺及清理零件-最后检验-拆卸心轴-交库。3.4.3 加工方法的选择基准加工阶段：划平面打中心孔选择摇臂钻床：ZA55粗加工阶段：粗车外圆及端面选择普通车床：C630半精加工阶段：半精车外圆选择数控车床CKS6145，钻孔选择钻床Z57精加工阶段：精车外圆及内孔，车内槽及螺纹，精车端面及内孔，精车锥度及切槽选择普通车床CW6163A，拉花键选择卧式拉床7540光整加工阶段：磨花键外圆选择外圆磨床3164A，滚齿选择滚齿机Y3180H，抛光选择普通车床C630。3.4.4 加工工序安排1.在模锻毛坯后进行去应力热处理，即正火。2.在半精加工后安排了中间检验工序，以便及时发现废品，防止继续进行加工造成加工浪费，中间检验后安排渗碳工序，为提高零件表面硬度而进行淬火做准备。3.在精加工后又安排了去毛刺及清理工序和中间检验，进一步确保工件质量，以防止废品产生，造成后续工序加工浪费，在中间检验后进行热处理即表面渗碳淬火，使表面硬度达到设计要求和使用要求11。4.在光整加工后进行最后检验，确保零件的每一个尺寸、形状、位置公差和表面粗糙度要求等都达到设计要求，确保每一个零件都是合格品12。3.5 加工余量的选择根据已知条件查机械零件设计手册知：(1) 粗加工：直径余量：2.5mm，占总加工余量的2.5/6=42；(2) 半精加工：直径余量：1.8mm，占总加工余量的1.8/6=30；(3) 精加工：直径余量：0.6mm，占总加工余量的0.6/6=10；(4) 光整加工：直径余量：0.3mm，占总加工余量的0.3/6=5；3.6 切削用量的选择3.6.1 粗加工时1.切削深度：ap =A=（dw-dm）/2=1.4mm2.进给量f：由于所选用刀具属于硬质合金，并且加工余量为2.8mm小于3mm。工件直径大于100mm，所以查机械零件设计手册知f=0.81.0mm/r，根据机床说明书选择f=0.8mm/r。3.切削速度v：根据ap、f和刀具材料为硬质合金，工件材料强度综合查表得v=113m/min。3.6.2 半精加工时1.切削深度ap：由于加工余量为2.3mm，所以半精加工时得两次加工。ap 1=(2/33/4)A取ap1=3/4A=2/3*2.3/2=0.85mmap 2=A-ap1=2.3/2-0.85=0.3mm2.进给量f：根据已知条件查机械零件设计手册得f=0.30.35mm/r，根据机床说明书取f=0.30mm/r。3.切削速度v：根据ap、f及已知条件查表得v=162m/min。3.6.3 精加工时1.切削深度根据ap=(dw-dm)/2=0.6/2=0.3mm.2.进给量f根据已知条件查机械零件设计手册得f=0.100.25mm/r，根据机床说明书取f=0.20mm/r。3.切削速度v：根据及已知条件查表得v=178m/min3.6.4 光整加工时1.切削深度ap：ap =（dw-dm）/2=0.3/2=0.15mm2.工件进给量f：由选定的砂轮的型号、ap等条件查表知f=（0.40.6）bs，bs为砂轮的宽度，bs =100mm，取f=0.5bs=50mm/r3.工件速度vw：查表得vw=30m/min。4.磨削速度v：根据ap、f、砂轮型号等查表知v=12003600m/min根据机床说明书取v=1800m/min。3.7 工序的确定1.工序一：锻造2.工序二：锻造后正火3.工序三：铣端面，打中心孔(1)工件材料：20Gr2Ni4，硬度5862HBW,锻造。(2)本工序选用ZBT8216-1铣床，三抓自定心卡盘、顶尖装夹，分两个工步：工步1为铣端面，工步2打中心孔。加工后表面粗糙度为Ra12.5。(3)工步1铣端面1)选择刀具选择端面铣刀。根据切削用量简明手册表1.1，根据切削用量简明手册表1.2，可选择YG6牌号硬质合金。铣刀几何形状，选择端面铣刀， ，=1mm，=170mm。2)选择切削用量铣削速度式中d铣刀直径，mm； n铣刀速度，r/mm。进给量 （3-1）式中铣刀每分钟进给量，mm/min； 铣刀转速，r/min； z铣刀齿数 f每转进给量，mm/r； fz每齿进给量，mm/z。背吃刀量:由于表面粗糙度要求不高故背吃刀量可选ap=2.5mm。切削深度：ap =A=（dw-dm）/2=2.8/2=1.4mm。工步2钻顶尖孔1)选择刀具：选择钻头：选择高速钢麻花钻钻头，Z5125A,粗钻时，钻头采用双头刃磨法，查切削表2.1，2.2，后角，二重刃长度,横刀长,宽,棱带长度，2)选择切削用量决定进给量: f =0.32mm/r 钻孔:查表11-266 ，,取按机床选取 所以实际切削速度为 切削工时 4.工序四：粗车外圆139，车外圆125，锥面115，车95, 切表面键槽和滚珠槽工件材料：20Gr2Ni4，硬度5862HBW,锻造。本工序选用CA6140，三抓自定心卡盘、顶尖装夹，分三个工步：工步1为车外圆140，工步2车125外圆柱面，工步3为车115孔，工步4为粗车95.加工后表面粗糙度为Ra12.5。工步一：车外圆1)选择刀具选择外圆车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于车床的中心高为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm，刀片厚度为4.5mm。根据切削用量简明手册表1.2，可选择YG6牌号硬质合金。车刀几何形状（见表1.3），选择平面带倒棱前刀面，。2)选择切削用量确定切削深度ap，由于粗加工余量仅为2.5mm，可在一次走刀内切完，故ap =（45.240.2）/2mm=2.5mm。确定进给量f，根据切削用量简明手册表1.6，选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm的情况下，在粗车140、表面粗糙度Ra=12.5mm时，f =0.81.2mm/r，所以选择f =1.1mm/r选择车刀磨钝标准及寿命:根据切削用量简明手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。确定切削速度vc:切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27 （3-2）式中=,故vc =71.2m/min，n=501r/min按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时vc=110m/min。最后决定的车削用量为：车139外圆时ap =2.5mm，f =1.1mm/r，n=500r/min，vc =110m/min。车125ap =2.5mm，f =1.0mm/r，n=500r/min，vc =110m/min。车锥面ap =2.5mm，f =1.0mm/r，n=500r/min，vc =110m/min。车95ap =2.5mm，f =0.9mm/r，n=500r/min，vc =110m/min。计算基本工时式中L=l+y+，l=110mm，根据切削用量简明手册表1.26，车削时的入切量及超切量y+=2.1mm，则L=110+2.1mm=112.1mm，车139外圆时，tm=0.63min车125外圆时，tm =0.71min车锥面时，tm =0.55min车95 外圆时，tm =0.72min工步二：切表面键槽和滚珠槽1)选择刀具：切槽刀。刀头宽度50mm，刀杆截面2030mm2)选择切削用量确定切削深度ap，由于粗加工余量仅为2.0mm，可在一次走刀内切完，故ap =（45.242）/2mm=2.5mm。确定进给量f : f =0.180.24mm/r，故选择f =0.18mm/r。确定切削速度vc:切削速度Vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27式中=,故vc =87m/min,n=465r/min。按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时vc =110m/min。最后决定的车削用量为：ap =2.5mm，f =0.060mm/r，n=500r/min，vc =110m/min，tm=0.63min5.工序五：去应力退火6.工序六：钻24通孔, 扩66 72孔工件材料为20Gr2Ni4，硬度5862HBW,锻造。孔的直径为56mm和60mm。孔的精度为IT10，表面粗糙度Ra=6.3mm。加工机床为Z3080型摇臂钻床，进行扩孔。钻头选用高速钢扩孔钻。钻24孔刀具及切削用量：1)钻头:选用标准高速钢麻花钻。2)确定钻削用量确定进给量:根据机械加工工艺手册表3.4.-1可查出f =0.350.42mm/r，所以进给量f=0.40由于孔深和孔径之比l/d0=458/24=19，Klf=0.75，故(0.350.43mm/r)0.750.420.75=0.32mm/r。确定切削速度v、轴向力F、转矩T以及切削功率pm，根据所给条件，可直接在表3.4-15中用插入法计算得：=17m/min，F=4732N, T=51.69Nm，pm=1.25kw。校验机床功率切削功率pm=pm（）=1.25（13.517）1.06=1.05kW扩66孔刀具及切削用量：1)确定进给量 根据机械加工工艺手册表3.4-5孔径4050 ，f =1.01.3，所以进给量选取f =1.2mm/r。2)确定切削速度v及n根据表3.4-34，取v=17.1m/min，根据摇臂钻床Z3080使用说明书， n=161250，取n=320r/min。实际钻孔速度。3)加工机动时间的计算：扩72孔刀具及切削用量：1)确定进给量 f根据机械加工工艺手册表3.4-5孔径5060，f =1.11.3，所以进给量选取f =1.2mm/r。2)确定切削速度v及n根据表3.4-34，取v=17.1m/min，根据摇臂钻床Z3080使用说明书n=161250，取n=320r/min。实际钻孔速度3)加工机动时间的计算:7.工序七：车56螺纹及内槽车螺纹1)车削用量的选择走刀次数：由于螺距p=4.71，故走刀次数为9次。2)切削用量的选择螺纹直径大于25，走刀的横向进给量第一次走刀f=0.40mm/r。切削速度v=1215m/min，选择v=12m/min。2 车内槽1)选择刀具：切槽刀，刀头宽度50mm，刀杆截面2030mm。2)选择切削用量确定切削深度ap，由于粗加工余量仅为2.0mm，可在一次走刀内切完，故ap =（45.242）/2mm=2.5mm。确定进给量f: f =0.180.24mm/r，故选择f =0.18mm/r。确定切削速度vc：切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27式中=,故vc =87m/min,n=465r/min。按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时vc =110m/min。最后决定的车削用量为:ap =2.5mm，f =0.060mm/r，n=500r/min，vc =110m/min。8.工步八: 拉内花键工件材料：20Gr2Ni4，硬度5862HBW,锻造。刀具：选用渐开线花键拉刀，由于内花键的模数m=1.253.5mm，可用一把拉刀。拉床选用卧式拉床L6140A。拉削余量的选择：1)拉刀的齿升量：平衡肘轴材料为低碳合金钢，所以前角r0=15 后角a0=2.54,刃带宽ba1=00.05。2)拉削进给量f ：据机械加工工艺手册表11-361得f =0.050.15，所以选取f =0.10mm/r。3)拉削速度v：加工花键孔时根据表11-360得，v =45m/min。4)拉削余量：拉削长度为175mm，所以拉削余量取1.0mm。9.工序九：半精车外圆139，125，锥面115，车95，键槽及滚珠槽(1)工件材料等同粗车。(2)工步一：半精车外圆1)选择刀具：同粗车。2)选择切削用量确定切削深度ap，由于半精加工余量仅为1.8mm，可在一次走刀内切完，故ap =（125124.4）/2mm=1.8mm。确定进给量f :根据切削用量简明手册表1.6，在半精车125、表面粗糙度Ra=0.2m时，f =0.160.20mm/r，f =0.19mm/r。选择车刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。确定切削速度vc：切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27式中=,故vc =81.2m/min,n=542r/min。按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时vc =110m/min。最后决定的车削用量为：车139外圆时ap =1.8mm，f =0.19mm/r，n=520r/min，vc=120m/min。车125ap =1.8mm，f =0.20mm/r，n=520r/min，vc=120m/min。车锥面ap =1.8mm，f =0.18mm/r，n=520r/min，vc=120m/min。车95ap =1.8mm，f =0.19mm/r，n=520r/min，vc=120m/min。5)计算基本工时车139外圆时，tm=0.83min车125外圆时，tm=0.85min车锥面时，tm=0.79min车95 外圆时，tm=72min工序二：切表面键槽和滚珠槽1)选择刀具：切槽刀。刀头宽度50mm，刀杆截面2030mm。2)选择切削用量。确定切削深度ap，由于粗加工余量仅为1.8mm，可在一次走刀内切完，故ap =（45.242）/2mm=2.5mm。确定进给量f : f=0.180.24mm/r，故选择f =0.18mm/r。确定切削速度vc：切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27式中=,故vc =87m/min,n=465r/min。按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时vc=110m/min。最后决定的车削用量为:ap=1.8mm，f =0.19mm/r，n=520r/min，vc=120m/min，tm=0.63min10.工序十：精车外圆125，锥面，精车95，精车滚珠槽(1)工件材料：同粗车(2)工步一精车外圆1251)选择刀具：同粗车2)选择切削用量确定切削深度ap，由于精加工余量仅为0.6mm，可在一次走刀内切完，故ap =0.6mm。确定进给量f，根据切削用量简明手册表1.6，在精车125、表面粗糙度ap =0.8m时，f=0.160.25mm/r, f=0.18mm/r。选择车刀磨钝标准及寿命 根据切削用量简明手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1.0mm，车刀寿命T=60min。确定切削速度vc:切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27式中=,故vc=69.6m/min,n=492r/min。按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时vc=110m/min。最后决定的车削用量为：车125ap =0.6mm，f =0.18mm/r，n=500r/min，vc=110m/min。车锥面ap =0.6mm，f =0.25mm/r，n=500r/min，vc=110m/min。车95ap =0.6mm，f =0.20mm/r，n=500r/min，vc=110m/min。计算基本工时车125外圆时，tm=0.36min 车锥面时，tm =0.45min车95 外圆时，tm =0.53min工序二：精车滚珠槽1)选择刀具：切槽刀，刀头宽度50mm，刀杆截面2030mm。2)选择切削用量。确定切削深度ap，由于粗加工余量仅为2.0mm，可在一次走刀内切完，故ap =（45.242）/2mm=2.5mm。确定进给量f : f =0.180.24mm/r，故选择f =0.18mm/r。确定切削速度vc:切削速度Vc可根据公式计算，也可直接由表中查出。根据切削用量简明手册表1.27式中=,故vc =87m/min，n=465r/min。按CA6140数控车床说明书，选择n=500r/min，这时vc =110m/min。最后决定的车削用量为:ap=0.6mm，f =0.18mm/r，n=500r/min，vc =110m/min，tm =0.55min11.工序十一：滚齿加工条件：滚齿机型号：YBA3120。切削用量：切削用量的选择应根据被加工齿的模数、材料、精度、夹具及刀具等情况而定，原则是在保证工件质量和合理滚刀寿命前提下，根据机床、夹具工件系统、刀具系统的刚性及其生产率等因素确定。走刀次数（背吃刀量）选择：整个齿的加工一般不超过23次走刀。第一次走刀时，其背吃刀量取为1.4m（模数），第二次走刀0.8m。由于外花键的模数m=1.5，查机械加工工艺手册6-50得，走到次数为1次，应留余量为切至全齿深。进给量选择：粗加工是，由于机床工件滚刀系统的刚性不足而使滚到到家产生的振动是限制进给量提高的主要因素。根据机床刚性可把历史滚齿机按表分组。查机械加工工艺手册得进给量f =23mm,最终选用进给量f =2mm。切削速度：根据上述所取得的走刀次数、进给量和表6.1-33推荐的滚刀寿命，考虑被加工材料性质等加工条件，得切削速度v =45m/mim。机动时间的计算：采用一次走刀时，其机动时间按如下计算式计算：（min） （3-4）式中 b齿轮轮齿宽度（mm），b=2.656 l1滚刀切入长度（mm），l1=3.01 l2滚刀切出长度（mm），l2=5.21 z被加工齿轮齿数，z=92 n0滚刀转速（r/min），n0=63315r/mm，8级选择n0=100 fa滚刀进给量(mm/r)，fa=2mm/r K滚刀头数K=1最后算出激动时间=5min。12.工序十二：中间检验13.工序十三：热处理（渗碳、淬火）14.工序十四：校准基准15.工序十五：校准外表面滚珠槽、键槽16.工序十六：磨花键外圆磨削方法和设备花键轴的磨削一般用于渐开线形花键的加工，花键轴磨床是一种专用机床，根据外花键齿宽2.656mm，花键槽长度100mm，花键轴直径139mm，所以选择M8612型号花键轴磨床。砂轮的选择砂轮的形状和尺寸的选择应根据磨床、条件和工件形状来进行。磨削花键轴时，易采用平行砂轮P2002532 A60JV。磨削工艺1)加工余量及公差根据机械加工工艺手册6-407得磨削余量a=0.3mm。2)磨削用量及其选择磨削花键轴的用量根据机械加工工艺手册表6.5-25。磨削速度vc一般在2545m/s之间，低速属于小直径的砂轮。配合M8612A型花键轴磨床选择砂轮转速n=3000r/min，砂轮直径da=150mm， （3-5）纵向进给量：当花键长为100mm时，纵向进给量可为16m/min。径向进给量：它取决于花键的加工方法与被加工表面接触周边长度。所以此处径向进给量为0.002。机动时间的计算花键磨削的机动时间可按下式计算：=6min。式中 l花键长度（mm）；y砂轮的切入和切出量（mm）；tx每键的分度时间，tx =0.0050.040min/N。17.工序十七：精磨外圆12595 砂轮型号：GZ46ZR1A PSA 900100305 。磨床型号：外圆磨床M1320E 用具：卡箍，上顶尖，下顶尖，千分尺，长度量规，采用纵磨法。磨削基本参数：1)砂轮速度： （3-6）式中砂轮速度（m/s）砂轮直径（mm）砂轮转速（r/min）2）工作速度： 式中工件转速（m/min）工件直径（mm）工件转速（r/min）3）外圆磨削的轴向进给量 精磨 =（0.200.4）=16mm/r式中 外圆磨削的轴向进给量（mm/r） 砂轮宽度（mm）4）外圆磨削的轴向进给速度vf 式中vf外圆磨削的轴向进给速度（m/min）5）背吃刀量ap或fr（mm/单行程）ap=0.3mm6）砂轮当量直径； 式中砂轮当量直径（mm）“+”用于外圆磨削，“”用于内圆磨削。18.工序十八：校准内花键工件材料：20Gr2Ni4，硬度5862HBW,锻造。刀具：选用渐开线花键拉刀，由于内花键的模数m=1.253.5mm，可用一把拉刀。拉刀的齿升量：平衡肘轴材料为低碳合金钢，所以前角0=150 ，后角0=0.51，刃带宽ba1=0.30.6。19.工序十九：最后检验技术要求：花键齿厚2.656之公差按与其相压配的平衡肘体花键齿厚实测公差而定，保证配合过盈值为0.060.1。使用工具：长度量规 千分尺 杠杆千分尺 圆弧规 带千分表卡尺。3.8 机床的选择与功率核算3.8.1 机床的选择在机械冷加工过程中，切削用量对机床效率的影响最大，在粗加工时切削用量还要受到机床功率的限制，所以有必要对选择的机床功率进行核算。当切削深度ap和切削速度v增大时，都会使切削力成比例增大，并且增大切削深度ap对切削力增大的影响较多，而增大进给量f使切削力增大的影响较少。所以在粗加时，适当增大进给量f是合理的、必要的。当选定切削深度ap、进给量f和切削速度v后，尚需检验机床功率是否足够，从而确定机床选择是否合理，或对切削用量ap、f、v作出适当调整13。3.8.2 机床功率核算在粗加工时，选择了普通车床CA6140：根据机床说明书知：机床输出功率PE=10*0.75=7.5Kw粗加工时切削功率Pm=（FZV*10-3）/60式中FZ为主切削力FZ=Capfk 其中C为影响系数，K为修正系数：查表知C=1510、K=0.925，已知ap =1.4mm，f=0.8mm/r，v=113m/min，所以Pm=（15101.40.80.9251.0511310-3） =3.1kwPEPm，所以机床功率允许3.9 刀具的选用3.9.1 刀具的选择应本着经济效益高（即在满足技术要求前刀具的选择：在满足技术条件前提下，价格尽量低，耐用度高）。刀具的材料应根据所切削工件的材料及硬度选择。上文经技术要求及零件的工作情况选用45CrNi-硬度（55HRC），抗弯强度（1.03GP）的合金锻件为工件材料14。3.9.2 依据原则机械工业出版社机械加工工艺学刀具材料硬度必须高于被切材料硬度一般高温硬度在HRC60之上。高的耐磨性，硬度越高，耐磨性越好。足够强度与冲击韧性耐抗弯强度15。高耐热性：（即红硬性）能综合反映刀具材料高温下，能保持的硬度、耐磨性、强度、抗氧化性、抗扩散力等。良好的工艺，刀具锻造，热处理磨削工艺目前，常用的有碳素工具钢，高速钢，硬质合金陶瓷，金纲石，立方氢化硼等。但应用广范的是高速钢和硬质合金，下面根据平衡肘轴材料20Cr2Ni4A选用刀具。硬质合金与高速钢性能比较硬度：硬质合金钢为89-93HRC，高速钢为83-86.6HRA抗弯强度：硬质合金：0.9-1.5Gpa（90-150kgf/mm2）高速钢：2.7-4Gpa硬质合金的耐磨性，耐热性都比高速钢高，在800-1000时，能进行切削，而高速钢为500-600，因此硬质合金耐用度比高速钢高得多。根据硬质合金用途表，平衡肘轴车削加工选择硬质合金刀具材料16为YT15。常用硬质合金的用途表：牌号使用性能使用范围YG3X是YG类合金中耐磨性最好的一种,但冲击韧性较差适于铸铁、有色金属及其合金的精镗、精车等。亦可用于合金钢、淬火钢及钨、钼材料的精加工YG6X属细晶粒合金，其耐磨性较YG6高，而使用强度接近于YG6适于冷硬铸铁、合金铸铁、耐热钢及合金钢的加工，亦适于普通铸铁的精加工，并可用于制造仪器仪表工业用的小型刀具和小模数磨刀YG8使用强度较高，抗冲击和抗振性能较YG6好，耐磨性和允许的切削速度较低适于铸铁、有色金属及其合金与非金属材料加工中，不平整断面和间断切削时的粗车、粗刨、粗铣，一般孔和深孔的钻孔、扩孔YG10H属超细晶粒合金，耐磨性较好，抗冲击和抗振性能高适于低速粗车，铣削耐热合金及钛合金，作切断刀及丝锥等YT14使用强度高，抗冲击和抗振性能较好，但较YT5稍差，耐磨性及允许的切削速度较YT5高适于碳钢及合金钢连续切削时的粗车，不平整断面和间断切削时的半精车、精车，连续面的粗铣，铸孔的扩钻等YT15耐磨性优于YT14，但抗冲击韧度较YT14差适于碳钢及合金钢加工中，连续切削时的半精车及精车YT30耐磨性及允许的切削速度较YT15高，但使用强度及冲击韧度较差，焊接及刃磨时极易产生裂纹适于碳钢及合金钢的精加工，如小端面精车外圆精车。3.10 本章小结本章是本文的重点章节，首先是对工艺规程的概念、原理有了一个明确的了解，然后是从毛坯的选择、基准的选择、工艺规程的安排、加工余量的选择，切削用量的选择开始确定，直至对具体加工工序的最终制定，最后是对加工过程中机床的选择和功率的计算，刀具的选用进行确定。 第4章 夹具的设计4.1 定位机构设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。本部分设计的专用夹具是扩7260孔并以24孔内表面作为定位面，属孔定位类型，因此本次设计采用的定位机构为心轴定位。心轴定位的形式很多，有过盈配合心轴，限制工件四个自由度；间隙配合心轴，限制工件五个自由度；小锥度（1：50001：1000）心轴，装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件，使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度，同样可以限制五个自由度。本次设计的心轴定位选用的是间隙配合心轴定位，分别限制工件的X、Y、Z方向的移动自由度以及X、Y方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构简单、制造容易、夹紧可靠，扩力比80以大，夹紧行程S不受限制，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。4.2 夹紧机构1 .夹紧力的方向的确定：（1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。（2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。（3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。2 .夹紧力的作用点的选择：（1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。（2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。（3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。（4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。3. 选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：（1）夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。（2）工件和夹具的变形必须在允许的范围内。（3）夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构4.3 导向装置的选择导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。这些装置均已标准化，可按标准选择。综上分析，本次设计采用固定导向套加工工件，来提高其工作的连续性和其工作效率。选择导向装置：用于钻床零件加工的可换钻套装置。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。钻夹具中的钻套,除要求它引导钻头，钻出正确的孔外，还要求它能在装卸时快而准确。一般在工厂中使用较多的是快换钻套，虽然这种钻套具有快换的优点，但在制造上较复杂；由于采用螺钉来压紧,所以占面大，而又增加制造步骤。4.4 绘制夹具装配图1.装配图按1:1的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。此机床夹具要用到的零件如下：（1）开口垫圈 1个 材料:45钢（2）六角螺母-C级 M12 1个 材料:钢（3）A型钻套用衬套 A1513 3个 材料:20钢（4）钻套螺钉 M54 3个 材料:钢 （5）可换钻套 3个 材料:20钢（6）内六角圆柱头螺钉 M3X25 4个 材料:20钢（7）圆柱销 4个 材料:45钢（8）内六角圆柱头螺钉 M4X30 2个 材料:45钢（9）开口销 1个 材料:45钢5.标注必要的尺寸、配合、公差等(1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。(2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。(3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。(4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。(5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。4.5 定位误差设计4.5.1 误差分析1.工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：(1)工件在夹具中的定位、夹紧误差。(2)夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。(3)加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。4.5.2 定位误差的计算1.定位误差，此项主要是定位孔35与定位销35的间隙产生，最大间隙为-0.028mm。2.钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为200.015mm，误差为0.03mm。3.钻套与衬套的配合间隙，有18H7h6可知最大间隙为0.024mm。4.钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽略。5.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出： e=( H/2 + h + b )max/He-刀具引偏量（mm）H-钻套导向高度（mm）h-钻套下断面与工件间的空间高度（mm）刀具与钻套的配合为35/r6，可知max=0.028mm；将H=36mm, h=20, B=30mm代入，可求得e=0.05mm。由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和：结论本文通过对平衡肘轴工艺规程的制订和工装的设计，深入研究了轴类零件工艺规程所设计的知识。对于轴类零件的工艺设计应包括以下几个方面首先是先对零件进行分析要了解所要加工零件的功能及联接情况，及其结构特点，加工精度要求，热处理要求。然后是毛坯的选择，加工基准的选择，工艺规程的安排，加工余量的选择，切削用量的选择，机床的选择与功率核算，最后是刀具的选择。应本着经济效益高（即在满足技术要求前刀具的选择：在满足技术条件前提下，价格尽量低，耐用度高）。 通过对平衡肘轴工艺的设计从而对各个金属切削方法有了一次更全面的了解。机械加工过程中，为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。致谢为期四个月的本科毕业设计即将结束，通过这次有计划、有目的的设计，使我们得到了预期的收获，由最初的束手无策到最后的水落石出，这是一个循序渐进的过程，毕业设计为我们今后的工作和学习奠定了基础。在张宝海老师的悉心指导下，我掌握了设计的方法，从接触课题，到熟悉课题，最后完成总体设计等一系列过程，学会了解决问题的方法，对四年所学的知识得到更好的巩固。本文的选题、课题研究及撰写工作是在导师张宝海老师的关怀和悉心指导下完成的。张老师严谨治学的态度和踏实求新的学术精神深深的感染了我，在此对导师致以崇高的敬意和忠心的感谢！此次的毕业设计使我对所学的知识有了进一步的认识，锻炼了自己独立分析问题和解决问题的能力。同时，也暴露了自己的很多不足之处，在设计进行和论文撰写工作中，张宝海老师给了我特别大的帮助，虽然他自己的工作繁忙但依然抽出大量的时间为我解决很多具体问题，在整个方案的选择、模型的建立以及调试修改过程中做了大量的工作，使我能够在较短的时间内更好的掌握平衡肘轴工艺规程的制定。在此对他表示诚挚的谢意！此外，还要对与我一起做毕业设计的同学们和在毕业设计过程中在生活上和在学习上帮助过我的人表示衷心的感谢。参考文献1. 黄建国.平衡肘轴裂纹原因分析.北京机械工业出版社，1981:25422. 梁合意.许祥泰.平衡肘大型锤锻模热处理工艺改进.青海省机械工业科技情报站,1987:30503. 东北工学院机械零件设计手册编写组编.机械零件设计手册.冶金出版社,1982:25324. 王绍俊.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社,1985年: 3245 5. 顾维邦.金属切削机床.机械工业出版社,1984:5062 6. 李庆寿.机床夹具设计.机械工业出版社,1984:70857. 冯冠大.典型零件机械加工工艺.机械工业出版社,1986年:5065 8. 方若愚.金属机械加工工艺人员手册.上海科学技术出版社,1984:42629. 华茂发.数控机床加工工艺.机械工业出版社,2000:657210. 张世昌.李旦等. 机械制造技术基础. 高等教育出版社，2001.811. 文东辉.刘献礼等. 硬态切削机理研究的现状与发展.工具技术 ,2001.912. 文东辉.刘献礼等. PCBN刀具的硬态切削加工机理.机械技术，2001:13. 吴拓.机械制造工艺与机床夹具课程设计指导.机械工业出版社,2011：14. S. Dhaliwal, S. K. Gupta, J. Huang, M. Kumar. A Feature-Based Approach to Automated Design of Multi-Piece Sacrificial MoldsJ, Computing and Information Science in Engineering, SEPTEMBER 2001,Vol.1.15. Chou Y.K., C.J. Evans, and M.M. Barash, (2002), “Experimental investigation on CBN turning of hardened AISI 52100 steel,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 124, pp. 274-283.16. Endres, W.J., and R. Kountanya, (2002), “Theeffects of corner radius and edge radius on tool flank wear,” Transactions of North American Manufacturing Research Institute, Vol. XXX pp. 401-407.附录外文翻译Modern fast economy manufacture mold technology Along with the global economy development, the new technological revolution made the new progress and the breakthrough unceasingly, the technical leap development already becomes the important attribute which the impetus world economics grew. The market economy unceasing development, urges the industry product more and more to the multi- varieties, high grade, the low cost direction to develop, in order to maintain and strengthens the product in market competitive power, product development cycle, production cycle more and more short, thereupon to makes each kind of product the essential craft equipment mold request to be more and more harsh. On the one hand the enterprise for the pursue scale benefit, causes the mold to turn towards high speed, is precise, the long life direction develops; On the other hand enterprise in order to satisfy the multi- varieties, the product renewal quickly, wins the market the need, requests the mold to turn towards the manufacture cycle to be short, the cost low fast economy direction develops. The computer, the laser, electronic, the new material, the new technical development, causes the fast economical pattern making technology even more powerful, the application scope expands unceasingly, the type increases unceasingly, the creation economic efficiency and the social efficiency are more and more remarkable. The fast economical pattern making technology and the traditional machine-finishing compares, has the pattern making cycle short, the cost is low, the precision and the life can satisfy in the production the operation requirements, is synthesizes an economic efficiency quite remarkable kind to make the mold the technology, summarizes below, has several types to leave. 1.fast prototypes manufactures technology The fast prototype manufacture technology is called RPM, is one kind of new manufacture technology which the 80s later period develops. US, Japan, England, Israel, Germany, China have all promoted own commercialization product, and has formed the new industry gradually.RPM is the computer, the laser, the optical scanning, the advanced new material, the computer-aided design (CAD), the computer assistance processing (CAM), the numerical control (CNC) synthesizes the application the high technology and new technology. In takes shape in the concept take the plane separate, piles up as the instruction, in the control take the computer and the numerical control as the foundation, take biggest flexibility as general goals. It has abandoned the traditional machine-finishing method, to the manufacturing industry transformation is a significant breakthrough, uses the RPM technology to be possible directly or indirectly the fast pattern making, this technology already by profession widespread application and so on automobile, aviation, electrical appliances, ships, medical service, mold. 2.surfaces take shape the pattern making technology The surface takes shape the pattern making technology, mainly is the use spurts spreads, the electrolytic casting, chemistry corrosion and so on the new technique formation cavity surface and the fine pattern one kind of craft technology, in the practical application including following several kind of types. electric arcs spurt spread take shape the pattern making technology The electric arc spurts spreads takes shape the technical principle is: Has the electric arc quantity of heat using between 2 circular telegrams tinsel to melt the tinsel, depends upon the compressed gas its full atomization, and gives the certain kinetic energy, high speed sprays in the type mold surface, layer upon layer mounts, forms a metal shell, namely the cavity internal surface, uses to fill the substrate material again (generally for metal silt and resin compound materials) performs to support the reinforcement, enhances its intensity and the rigidity, combines the mold together with the metal pattern frame. This kind of pattern making technology craft simple, cost low, manufacture cycle extremely short, the cavity surface takes shape only needs for several hours, saves the energy and the metal material, general cavity surface 2-3mm is only thick, simulation greatly strengthened, the pattern precision may achieve 0.5 mu m. At present this technology widely uses in superficial shape and so on airplane, automobile mold, electrical appliances, furniture, shoemaking, fine arts handicraft is complex and the pattern fine each kind of polyurethane product blow molding, attracts models, the PVC injection, PU becomes spongy and each kind of injection takes shape in the mold. electrolytic castings take shape the technology The electrolytic casting takes shape the technical principle to be same with the galvanization, is according to model the mold (ready-made product or female mold which makes according to product blueprint) is the datum (negative pole), places in the electrolytic casting fluid (anode), causes in the electrolytic casting fluid the metallic ion to return to original state a latter place deposition on the type mold, forms the metal shell, after strips it, contacts the surface with the type mold namely for the mold the cavity internal surface. This technical main characteristic is saves material, the mold manufacture cycle short, electrolytic casting level degree of hardness may reach 40HRC, enhanced the resistance to wear and the life, roughness, the size precision is completely consistent with the type mold, is suitable for the injection, attracts models, the blow molding, keeps out models, mold cavity and the electric spark and so on bakelite mold, glass mold, compression casting mold takes shape the electrode manufacture. cavities surfaces fine pattern takes shape etching technology The etching technology is optics, chemistry, the machining synthesis application one kind of technology, its basic principle is makes first the pattern design the film, then in has spread the film on pattern design duplication the photosensitive material on the mold cavity surface, process chemistry processing, the mold cavity surface does not form by the etching partial protectors, then acts according to the mold material quality, the choice corresponding etching craft, pattern design etching in mold internal surface.This technical main characteristic is the time short, the expense is low, patching damages the pattern design to be possible to achieve flawlessly.3.sprinkle to cast into the type system mold technique Sprinkling to cast into technical and common characteristics of the type system mold is according to the kind piece for basis, sprinkle a convex and cave mold, a surface do not need the machine to process.Make physically to mainly have following several categories type in the mold.4.extrusions takes shape the technology Using the berylliuim copper alloy good thermal conductivity and the stability, after the solid melt aging treatment of metal, use the swaging pressure to make the mold concave model cavity. Its characteristic is makes the cycle short, the cavity precision is high (the IT7 level), surface roughness Ra=0.025 mu m, The intensity is high, the life may reach 500,000 times, does not have the environmental pollution. This technology is using the metal material in the thin crystal grain, certainly takes shape the temperature, under the low distortion speed condition, when the material has the best superplasticity, toes attend to carry out raised mold which the initiative finishes, then may extrude the concave mold with the small strength one kind of fast economical pattern making technology. Ultra models takes shape material typical representative is Zn-22%AL. 5.does not have the mold multi- spots forming technology Does not have the mold multi- spots fast forming technology is by CAD/CAM/CAT The technology is the main method about, may adjust the base main body group highly using the computer control to form forms the surface, replaces the traditional mold to carry on the three dimensional curved surface forming to the sheet an modern advanced manufacture technology. This technology may change the distortion way and the stressful condition at will, enhances the material the formed limit, may form repeatedly, by this elimination material interior remaining stress, the realization does not have the snapping back forming6.triumphant Uygur bright steel belt blanking falls the material pattern making technology The new steel belt blanking falls the material pattern making technology is one kind is different with has raised, the concave mold structure steel belt mold generally, it is with specially makes the new fast economical pattern making technology by the single edge steel belt which the backing strip is composed. This kind of mold weight is light, only then 200kg, the processing precision for 0.35-0.50mm, may suit each kind of black and the non-ferrous metal 0.5-0.65mm thick sheet processing generally. The life may achieve 5-25 ten thousand, the production cost is low. 7.molds semifinished materials fast manufacture technology solid casting Because the massive molds are belong to the single unit or the production, the mold semifinished materials manufacture quality and the cycle and the cost to the final mold quality and cyclical and the cost influence are very important. The modern mold semifinished materials widely have used the seeds casting technology, the so-called solid casting is (polystyrene PS either polymethacrylate PMMA) manufactures using the foam plastics replaces traditional the wooden mold or the metal pattern, after the modelling does not have to take out the model, then may the casting, under the foam plastics model high temperature liquid metal function, deflagrate the gasification but to vanish, the molten metal substitution original foam plastics model holds the position, after the condensation forms the casting. 8.other aspects technologies in order to simplify the mold the structural design, reduces the mold cost, reduces the mold manufacture cycle, in domestic and foreign also successively appeared some other aspects new technology application, like trades the mold frame, the ramming unit, the cutting edge built-up welding quickly, inlays the block casting, the nitrogen spring and so on. nitrogen springs on mold application The nitrogen spring is one kind of new elastic function part, replaces the spring, the rubber, the polyurethane or the air cushion with it side, it can accurately provide presses the strength, then may have the greatly initial ball pressure in the small space, does not need pre- tightly, is basically hit the pressure basically in the mold entire work process to be constant. The ball pressure size and the working point position may, accurate, conveniently adjust as necessary, simplifies the mold to stretch, nearby the pressure, ex-denning isostructuralism, simplifies the mold design, reduces the pattern making cycle, debugs the mold to be convenient, reduces the replacement mold time, enhances the production efficiency. fast trades the mold technology Because product variety increasing, causes the mold in the production the transmutation extremely frequently, how thereupon reduces the ramming equipment the down time, enhances the production efficiency, fast traded the mold technology to receive peoples attention. At present developed industrial nation some big companies traded the mold speed to achieve astonishing degree, whether had fast trades the mold technology to become for an enterprise technology advancement sign. The always tendency is reduces the mold to install on the equipment, to be fixed, the adjustment time, this both must give in the equipment structural design to consider, and must in the mold structural design, the standardized aspect consider, machine on work as far as possible placing machine under will do.ramming units combination technology The ramming unit combination technology is dies a resolve into each one simple unit the convention to die, according to the working procedure request, the arrangement combination, completes the many kinds of ramming working procedure when the identical inferior stroke the new craft equipment, the work the ramming unit not with the punch press slide joint, only needs the slide attack then to complete the ramming work. When independent employment it is 1 complete mold. It may use for to process the sheet or the molding punch holes, falls the material, cuts the angle, the grooving, shuts off and the shallow stretch and so on. Has the assembly strongly, the easy to operate, the versatility, the efficiency is quickly good and so on the characteristic, suits the multi- varieties s