课程设计-传动轴凸缘叉零件的加工工艺规程以及一些工序的专用夹具设.doc

摘要 本次设计是对传动轴凸缘叉零件的加工工艺规程以及一些工序的专用夹具设计。传动轴的凸缘叉零件的加工表面是平面和孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分分成粗加工和半精加工阶段以保证加工的精度。基准选择以传动轴凸缘叉底圆平面作为粗基准，以传动轴凸缘叉外侧孔作为加工基准加工出侧端面。在后续工序中除个别工序外用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。整个加工过程选用组合机床。目录：摘 要I第1章 绪 论2第2章 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用1.1.2零件的工艺分析2.2工艺过程设计所应采取的相应措施2.3传动轴凸缘叉加工定位基准的选择2.3.1 确定毛坯的制造形式2.3.2粗基准的选择2.3.3精基准的选择2.4 工艺路线的制定2.4 .1方案2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）2.7本章小结结论参考文献 1.绪论机械的加工工艺及夹具设计是进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己以后将要从事的工作带来一定的经验，同学从这次课程设计中分析自己的问题，锻炼自己的动手和设计的能力。由于能力有限，设计的不足之处希望老师给予指导。 2.设计的目的机械制造工艺学的课程设计，是在学完机械制造工艺学及夹具设计的原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1.能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，加紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2.通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结果设计的能力。3.课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册，查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。 3.零件的分析3.1.1零件的作用题目给出的零件是传动轴凸缘叉。传动轴的作用主要是实现两轴之间力的传递，然而凸缘叉的作用而是起来传递力更加效率和减少摩擦作用。因此汽车的传动轴凸缘叉的加工质量会影响汽车的作用精度，使用性能和寿命。3.1.2零件的工艺分析传动轴凸缘叉共有三组加工表面，现分述如下：1. 以86mm孔为中间的加工表面这一组加工的表面包括：一个98mm的孔，尺寸为105mm的与86mm孔相垂直的平面，其中主要加工表面为86mm的孔。2. 以39mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个39mm的孔，以及尺寸为66mm与两个39mm的孔相垂直的外平面，以及2个角度为10度的内表面。3. 以80mm孔为中心加工表面这一组加工表面包括：尺寸为118mm与80mm孔相垂直的平面。 4.工艺规程设计4.1确定毛坯的制造形式零件材料为35钢，考虑到该零件在汽车中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，因此，毛坯可采用模锻成型。4.2基准的选择基准面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，成产侠侣得以提高。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。（1） 粗基准的选择。以86mm孔一端面为粗基准，以消除x,y,z三个自由度，然后加以个辅助支撑。（2） 精基准的选择。根据基准重合和互为基准原则，选用设计基准作为精基准，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。4.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度技术要求得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。1. 工艺路线方案工序 粗铣95mm孔端面。工序 精铣95mm孔端面。工序 扩，粗铰，精铰86孔并加工倒角1.545度。工序 粗铣尺寸为149mm端面。工序 以149mm端面垂直28mm的孔并加工倒角1.545度。工序 粗铣尺寸为66mm的孔端面。工序 精铣尺寸为66mm的孔端面。工序 钻48mm孔工序 铣角度为10度，宽为86mm，度为6mm的端面。工序 去毛刺。工序 检查。4.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定“传动轴凸缘叉”零件材料为35钢，毛坯重量约为2.6Kg，生产型为中批生产，采用锻造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量工序尺寸以及毛坯尺寸如下：1. 39mm孔毛坯为空心，参照机械加工工艺手册，确定工序尺寸为Z=2.6mm。由锻件复杂系数为S1，锻件材质系数取M1，毛坯尺寸为36.4mm。根据机械加工工艺手册加工余量分别为： 粗镗：38mm 2Z=1.6mm 精镗：38mm 2Z=1.0mm2. 86mm孔，86mm孔端面的加工余量 参照机械加工工艺手册，取加工精度F2，由锻件复杂系数为S3，86mm孔外侧端面大家余量为Z=2mm。锻件材质系数取M1，复杂系数为S3，确定锻件偏差为-0.6+1.2mm和-0.5+1.1mm。86mm孔端面： 粗铣 2Z=3.0mm 精铣 2Z=1.0mm3. 48mm孔毛坯为实心，不出孔，为自由公差。根据机械加工工艺手册加工余量分别为：钻孔：7mm 2Z=1.1mm由于本次设计规定的零件为中批生产，可以采用调整法加工，因此在计算最大，最小加工余量时，可按调整法加工法师予以确定。毛坯名义尺寸：149+22=155mm毛坯最大尺寸：149+21.3=151.6mm毛坯最小尺寸：149-20.7=147.6mm铣后最大尺寸：149+0=149mm铣后最小尺寸：149-0.17=147.3mm4.5计算切削用量及基本工时工序：39mm孔端面，本设计采用查表法确定切削用量。1. 加工条件工件材料：35钢，锻造。加工要求：铣与39mm孔垂直尺寸为66mm的端面。Ra6.3m。机床：X51立式铣床。刀具：YT15硬质合金面铣刀，齿数Z=5。2. 技术切削用量根据切削手册 =0.20 (mm/z)切削速度：根据相关手册，取v=118 （m/min） n =1000v/dw=1000118/（100）=375.8 （r/min）现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n =375 （r/min）故实际切削速度 v=ln/1000=100375/1000=117.5（m/min）当n=375r/min时，工作台每分钟进给量m=nzn=0.25375=375 (mm/min) 查机床说明书，取m=375 mm/min 切削工时 t=（L+L1+L2）/m=100/375=0.27 （min） t为加工一个端面的的时间，所以总工时t=202.7=0.54 （min） 工序：镗28mm孔，倒角为1.545度。 根据机械加工工艺手册查得镗28mm孔的进给量=0.30.1mm按机床规格取=0.6mm，切削速度，根据相关手册以及机床说明书，取v=30mm/s，加工孔径d=27mm则 n=1000v/d=100030/（27）=353.85 （r/min） 根据机床取n=360 （r/min） 实际切削速度 v=dv/1000=27360/1000=30.5 （m/min） 切削工时 t=（L+L1+L2）/n=76+10/（3600.6）=0.40 （min） 工序：粗铣95-0.07mm孔外端面 根据切削手册 =0.20 mm/z 切削速度：根据相关手册 取v=118 m/min 刀具与工序所使用刀具相同 d=125mm z=4 n=1000v/dw=1000118/（125）=300 （r/min） 现采用X51立式铣床，根据机床说明说，取n=300 （r/min） 故实际切削速度 v=dn/1000=125300/1000=118 （m/min） 当n=300 （r/min）时，工作台每分钟进给量应为 = zn=0.24300=240 （mm/min） 查机床说明书， =235.2 mm/min 切削工时 t=（L+L1+L2）/ =（65+40）/235.2=0.45 （min） 所以总工时t=0.45 (min)工序：扩38.8mm孔确定进给量：根据机械加工工艺手册 =0.81 (mm/r)切削速度：根据相关手册，查得切削速度v=13.2 （m/min）所以 n=1000v/d=100013.2/（29.8）=141 (r/min)根据机床说明书选取n=140 （r/min），故实际切削速度 v=dn/1000=29.8140/1000=13.1 (m/min)切削工时 t=（L+L1+L2）/n =（22+12）/1400.81=0.30 （min）铰39mm孔。确定进给量：根据机械加工工艺手册 =1.17 （mm/r）切削速度：根据相关手册，查得切削速度v=5.4 （mm/min）所以 n=1000v/d=10005.4/（30）=57.3 （r/min）根据机床说明书选取n=63 (r/min)，故实际切削速度 v=dv/1000=3063/1000=5.9 (m/min)切削工时t=(L+L1+L2)/n =(22+12)/631.17=0.46 (min)工序：钻424mm孔确定进给量：根据机械加工工艺手册关键硬度149187HBSd=24mm，取=0.45 (mm/r)切削速度：根据相关手册查得切削速度v=12.6 (m/min)所以 n=1000v/d=100012.6/（24）=167 (r/min)根据机床说明书选取n=180 （r/min）故实际切削速度v=dv/1000=24180/1000=13.6 (m/min) 切削工时t=（L+L1+L2）/n =(48+12)/(1800.45)=0.74 (min) 工序：半精铣39mm孔端面。 根据切削手册 =0.20 （mm/z） 切削速度：根据相关手册 取v=118 （m/min） n=1000v/dw=1000118/（100）=375.8 （r/min） 现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=375 （r/min） 故实际切削速度 v=dn/1000=100375/1000=117.5 （m/min） 当n=375 （r/min）时，工作台每分钟进给量应为 = zn=0.25375=375 （mm/min） 查机床说明书，取 =375 （mm/min） 切削工时 t=（L+L1+L2）/ =100/375=0.27 （min） t为加工一侧端面的时间，、总工时 t=20.27=0.54 （min） 工序：半精铣尺寸为149mm的孔端面。 根据切削手册 =0.20 （mm/z） 切削速度：根据相关手册 取v=118 （m/min） 刀具与工序所使用刀具相同 d=125mm z=4 n=1000v /dw=1000118/（125）=300 （r/min） 先采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=300 （r/min） 故实际切削速度 v=dn/1000=1253000/1000=118 (m/min) 当n=300 （r/min）时，工作台每分钟进给量应为 = zn=0.24300=240 （mm/min） 查机床说明书，取=235.2 （mm/min） 切削工时 t=（L+L1+L2）/ =（65+40）/235.2=0.45 （min） t加工一侧端面的时间，总工时t=20.45=0.90 （min） 工序：铣角度为10度，宽为86mm，度为6mm的端面。 根据切削手册 =0.04 （mm/z） 切削速度：根据相关手册 取v=126 （m/min） 刀具采用YT15硬质合金面铣刀，d=80mm z=4 N=1000v/dw=1000126/（80）=502 （r/min） 根据机床说明书，取n=500 （r/min）。故实际切削速度 v=dn/1000=80500/1000=125.6 （m/min） 当n=500 （r/min）时，工作台每分钟进给量应为 = zn=0.044500=80 （mm/min） 查机床说明书，取 =78.5 （mm/min） 切削工时 t=（L+L1+L2L）/ =（22+12）/78.5=0.43 （min） 5.夹具的设计 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。根据查资料和讨论，设计传动轴凸缘叉外侧面夹具。本夹具采用卧式铣床。 5.1.1定位基准的选择 本夹具用于在卧式铣床上加工传动轴凸缘叉的叉口外侧面。工件以止口B及地面凸缘四孔之一为定位基准，在定位板及套筒和削边销上实现完全定位。采用气缸，以前面机构增力，通过杠杆带动夹爪夹紧工件。1. 车削过程中切削力的计算。主切削力Fc= 径向切削力Fp= 进给力F 2. 钻孔时轴向力，转矩的计算。 轴向力F 转矩M 3. 铣削时切削力，转矩的计算。 圆周力Fc= 转矩M 5.1.2定位误差分析 定位尺寸公差的确定。夹具的主要定位元件是一根定位轴，该定位轴的尺寸与公差现定与本零件