CA10B解放牌汽车传动轴突缘叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计（含全套CAD图纸）.pdf

机械制造技术基础 课程设计说明书 设计题目 设计 传动轴突缘叉 零件的机械加工 工艺及工艺设备 设 计 者 指导教师 20 7 20 8 机械制造技术课程设计 2 机械制造技术基础课程设计任务书 题目 设计 传动轴突缘叉 零件的机械加工工 艺规则及工艺装备 内容 1 零件图 1 张 2 毛坯图 1 张 3 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 4 夹具结构设计装配图 1 张 5 夹具结构设计零件图 1 张 6 课程设计说明书 1 份 机械制造技术课程设计 3 目 目 录 录 一 一 序言 序言 4 4 1 设计目的 1 设计目的 2 设计的要求 2 设计的要求 3 3 设计的内容及步骤 设计的内容及步骤 二 二 零件的分析 零件的分析 6 6 1 1 零件的主要技术要求 零件的主要技术要求 2 2 零件的工艺分析 零件的工艺分析 三 三 工艺规程设计工艺规程设计 7 7 1 1 确定毛坯的制造形式 确定毛坯的制造形式 2 2 基面的选择 基面的选择 3 3 制定工艺路线 制定工艺路线 4 4 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 5 确定切削用量及基本工时 确定切削用量及基本工时 四 四 夹具设计 夹具设计 19 19 1 1 问题的提出 问题的提出 2 2 夹具设计 夹具设计 五 五 心得体会 心得体会 21 21 六 六 参考资料 参考资料 22 22 机械制造技术课程设计 4 一 一 序言序言 机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的全部基础课 技术 基础课以及大部分专业课之后进行的 是进行毕业设计之前对所学各 课程的一次深入的综合性的总复习 也是一次理论联系实际的训练 因此 它在我们四年的大学生活中占有重要的地位 希望能通过这次课程设计对学生未来将从事的工作进行一次适应 性训练 从中锻炼他们分析问题 解决问题的能力 为今后参加工作 打下一个良好的基础 一 设计目的 机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础课程后 进 行了生产实习之后的下一个教学环节 它一方面要求学生通过设计能 获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺结构设计的基本能力 另外 也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备 学生通过机 械制造技术基础课程设计 应在下述各方面得到锻炼 1 能熟练运用制造技术基础课程中的基础理论以及在生产实习中 学到的实践知识 正确地解决一个零件在加工中的定位 夹紧 以及工艺路线安排 工艺尺寸确定等问题 保证零件的加工质 量 2 提高结构设计能力 学生通过设计夹具 或量具 的训练 应 当获得根据被加工零件的加工要求 设计出高效 省力 经济 合理而能保证加工质量的夹具的能力 3 学会使用手册及图表资料 掌握与本设计有关的各种资料的名 称 出处 能够做到熟练运用 二 设计的要求 机械制造技术基础课程设计题目为 后罗拉过桥摇 零件的机械 机械制造技术课程设计 5 加工工艺规程及工艺类装备 生产纲领为中批生产 设计的要求包括以下几个部分 零件图 1 张 毛坯图 1 张 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 工艺装备设计 1 2 套 工艺装备主要零件图 1 张 课程设计说明书 1 份 三 设计的内容及步骤 设计的内容及步骤包括以下三部分 1 零件的分析 2 工艺规程设计 3 夹具设计 机械制造技术课程设计 6 二 二 零件的分析 零件的分析 一 一 零件的主要技术要求 零件的主要技术要求 传动轴突缘叉有两组加工表面 有一定的位置要求 1 孔 39mm 要求加工粗糙度为 1 6 上下两面粗糙度为 6 3 孔 的同轴度公差为 0 01 2 二孔的外端面对 39 孔垂直度公差为 0 1 3 主要加工表面为 39 的孔 4 工件材 45 钢 锻件 二 二 工艺分析 工艺分析 工件毛坯为锻件 加工余量为顶面 5 0 6 0 底和侧面为 4 0 5 0 锻孔 2 39 在锻造后机械加工前 一般要经过清理和退火 以消除铸造过程中 产生的内应力 粗加工后 会引起工件内应力的重新分布 为使内应力 分布均匀 也应经适当的时效处理 1 在单件生产中直径小于 30 50mm 的孔一般不锻出 可采用钻 扩 铰的工艺 2 要求不高的螺纹孔 可放在最后加工 这样可以防止由于主要 面或孔在加工过程中出现问题时 浪费这一部分工时 3 为了保证零件主要表面粗糙度的要求 避免加工时由于切削量 较大引起工件变形或可能划伤已加工表面 故整个工艺过程分为粗加 工和粗加工 4 整个加工过程中 无论是粗加工阶段还是精加工阶段 都应该 遵循 先面后孔 的加工原则 机械制造技术课程设计 7 三 三 工艺规程设计 工艺规程设计 第一节 确定毛坯的制造形式 第一节 确定毛坯的制造形式 一 一 选用材料 选用材料 零件材料为 45 钢 故采用锻造形成 二 二 生产类型 生产类型 考虑到汽车在运行中要经常加速及正 反向行驶 零件在工作中则经常承受交变载荷及冲击性载荷 因此选用锻件 以 使金属纤维尽量不被切断 保证零件工作可靠 第二节 第二节 基面的选择基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的很重要的工作之一 基面选择的 正确合理 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 还会造成零件成批报废 使生产 无法正常进行 一 一 粗基准的选择 粗基准的选择 在零件加工过程中的第一道工序 定位基准必然是毛坯尺寸 即粗基准 选者是应该注意以下几个方面的东西 1 选择要求加工余量小而均匀的重要表面为基准以保证 该表面有足够而均匀的加工余量 2 某些表面不需要加工 则应该选择其中与加工表面有 相互位置精度的表面为粗基准 3 选择比较平整 光滑 有足够大面积的表面为粗基准 不用允许有浇 冒口的残迹和飞边 以保证安全 可 靠 误差小 4 粗基准一般要求在第一道工序中使用一次 尽量避免 重复使用 考虑以上 4 条原则和零件毛坯本身的形状 选用箱体顶面为粗基 准 机械制造技术课程设计 8 二 二 精基准的选择精基准的选择 精基准就是以加工过的表面进行定位的基准 选择精基准的时候 主要虑保证加工精度并且使工件装夹得方便 准确 可靠 因此要遵 循以下几个原则 1 基准重合的原则 2 基准不变的原则 3 互为基准 反复加工的原则 4 自为基准的原则 5 应能使工件装夹方便稳定可靠 夹具简单 考虑以上原则和零 件的尺寸和加工要求我选用底面为精基准 并采用一面两孔的形式定 位 限制 6 个自由度为完全定位 三 粗 精加工阶段要分开粗 精加工阶段要分开 箱体均为锻件 加工余量较大 而在粗加工中切除的金属较多 因而夹紧力 切削力都较大 切削热也较多 加之粗加工后 工件内 应力重新分布也会引起工件变形 因此 对加工精度影响较大 为此 把粗精加工分开进行 有利于把已加工后由于各种原因引起的工件变 形充分暴露出来 然后在精加工中将其消除 为了保证各主要表面位置精度的要求 粗加工和精加工时都应采用 同一的定位基准 此外 各纵向主要孔的加工应在一次安装中完成 并可采用镗模夹具 这样可以保证位置精度的要求 四 四 加工原则 加工原则 整个工艺过程中 无论是粗加工还是精加工阶段 都应遵循 先面 后孔 的原则 就是先加工平面 然后以平面定位在加工孔 这是因 为 第一 平面常常是箱体的装配基准 第二 平面的面积较孔的面 积大 以平面定位零件装夹稳定 可靠 因此 以平面定位加工孔 机械制造技术课程设计 9 有利于提高定位精度和加工精度 第三节 第三节 制定工艺路线制定工艺路线 制定工艺路线的出发点 应该是使零件几何形状 尺寸精度以及 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大批生 产的条件下 可以考虑采用专用机床与专用夹具 并尽量使工序集中 来提高生产率 一 一 工艺方案 一 工序 1 粗车 95 的端面 工序 2 粗车 56 的内二个内表面 工序 3 粗车 86 的内圆孔 工序 4 以工序 2 加工出的二个表面为基准 钻 4 个 26 的孔 工序 5 粗铣 39mm 两孔端面 工序 6 钻 扩 粗铰两个 39mm 的孔至图样尺寸并锪倒角 2 45 o 工序 7 镗孔 39mm 工序 8 磨 39mm 两孔端面 工序 9 钻 m8mm 底孔 8mm 倒角 120 o 工序 10 攻螺纹 m8mm 工序 11 冲箭头 工序 12 检查 二 二 工艺方案 二 工序 1 粗铣 39mm 两孔端面 工序 2 精铣 39mm 两孔端面 工序 3 钻 扩 粗铰两个 39mm 的孔至图样尺寸并锪倒角 机械制造技术课程设计 10 2 45 o 工序 4 粗铣 95 端面 工序 5 粗铣 56 的内二个平面 工序 6 粗铣 56 二个平面的表面 工序 7 以工序 2 加工出的二个表面为基准 钻 4 个 26 的孔 工序 8 粗铣 105 所对的两个端面 工序 9 钻 m8mm 底孔 8mm 倒角 120 o 工序 10 攻螺纹 m8mm 工序 11 冲箭头 工序 12 检查 工艺方案的分析与比较工艺方案的分析与比较 方案二是粗 精加工在一起合并加工采用工序集中原则 方案一是粗 精加工分开进行加工采用工序分散原则 中间加人工时效这样可以消 除粗加工时所造成的内应力 切削力 夹紧力 切削热等对加工精度 影响 这样所需要的设备和工艺装备结构简单 调整容易操作简单 专用性强 虽然方案二这样会使夹具的数量及工件的安装次数增加而 使成本提高 但是会给下来的加工带来不必要的误差 对于大量生产 的零件来说会造成很大的损失 第四节 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定第四节 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 传动轴突缘叉 零件材料为 45 钢 硬度 207 241hbs 毛坯 重量约为 5kg 生产类型为中批生产 采用在锻锤上合模模锻毛坯 根据上述原始资料加工工艺 分别确定各加工表面的机械加工余 量 工序尺寸及毛坯尺寸如下 1 端面的加工余量为 3mm 查 机械制造工艺标准应用手册 以 下简称 工艺手册 表 4 3 38 得 机械制造技术课程设计 11 2 法兰盘所对的四孔 通孔 参照 工艺手册 表 4 3 25 确定 加工余量为 钻孔 10mm 2z 2 z 1mm 3 两内孔 0 027 0 010 39 mm 毛坯为实心 不冲出孔 两内孔精度要求界于 it it8 之间 参照 工艺手册 表 4 3 24 4 3 36 确定加工余量为 钻孔 25mm 钻孔的最大尺寸 钻孔 37mm 2z 12mm 扩孔 38 7mm 2z 1 7mm 精镗 38 9mm 2z 0 2mm 细镗 0 027 0 010 39 mm 2z 0 1mm 4 0 027 0 010 39 mm 二孔外端面的加工余量 1 按 工艺手册 表 4 3 38 粗加工二孔外端面的单边加工余 量为 3mm 取 z 3mm 2 磨削余量 单边 0 2mm 工艺手册 磨削公差即零件公差 0 07mm 3 铣削余量 磨削的公称余量 单边 为 z 2 0 0 2 1 8 mm 根据以上尺寸的公差和加工余量来确定此传动轴突缘叉的毛坯图 第五节 第五节 确定切削用量及基本用时确定切削用量及基本用时 工序 1 粗铣 95 端面 切削用量简明手册 以下简称 切削手册 机械制造技术课程设计 12 1 工件材料 45 钢正火 锻件 2 加工要求 粗车 95 的端面 3 机床 c620 1 卧式车床 4 刀具 由表 1 1 1 2 得 yt15 刀杆尺寸为 16 25mm 刀片厚度 4 5mm 由表 1 3 得 60 15 12 0 5 ooo roo rmm 5 计算切削用量 粗铣 95 端面 1 由于此加工表面所需的粗糙度为 50 因此只需加工一次可 达要求 2 进给量 f 根据 切削手册 表 1 4 当刀杆尺寸 16mm 25mm 3 p amm 以及直径为 100mm 时 f 0 6 0 9mm r 可取 f 0 7mm r 3 计算切削的速度 按 切削手册 表 1 9 刀具的寿命选 t 60min min vv v cv xy m c vk m t af 其中 v c 242 0 15 v x 0 35 0 2 c ym 修正系数 v k 见 切削 手册 表 1 28 即 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97 c mvkvkrvbv kxkkk 0 20 150 35 242 1 44 0 8 1 04 0 81 0 97108 6 min 6030 5 c vm 6 确定机床主轴转速 10001000 108 6 364 06 min 95 v nr d 机械制造技术课程设计 13 7 切削工时 6 8 0 026min 364 06 0 7 m m l tlly nf l t nf 式中 l 3mm 根据表1 26车削时 入切量及超切量y 3 8mm 故 工序 2 粗镗 56 的内二个内表面 1 加工要求 表面粗糙度为 50 所以粗镗一次即可达所需要求 2 加工材料 45 钢正火 锻件 3 选择镗床 选用 t740 金刚镗床 4 选择切削用量 1 1 决定切削深度 由切削余量可知道 ap 1 2mm 查 切削手册 表 2 10 可知道粗镗时 ap 5 8mm 故采用一次切削 2 决定切削进给量 查 切削手册 表 f 0 5mm r 3 决定切削速度 查 切 削 手 册 表 2 13 工 件 是 锻 件 时 v 33m min 180 1000v n d 1000 33 187 56 r min 5 计算镗内表面加工工时 0 5 18793 5 5 0 05min 93 5 ff m f vfna zn l t v 实际长度 工序 3 粗车 86 的内圆孔 1 选用机床 卧式车床 ca6140 2 刀具为 yt15 3 进给量 f 0 6 mm dst 机械制造技术课程设计 14 4 切 削 速 度 113m min 则 1000113 1000 418 86 n d r min 5 切削工时 m t 2 f n l 0 1min 工序 4 以工序 2 加工出的二个表面为基准 钻 4 个 26 的孔 1 加工要求 表面粗糙度为 50 所以粗镗一次即可达所需要求 由于 要保证四孔的位置度 所以以工序 2 加工出的二个表面为基准进行加 工 2 加工材料 45 钢正火 锻件 3 选择钻床 z3340 摇臂钻床 4 选择钻头 高速钢麻花钻 由 切削手册 表 2 1 2 2 d 13mm 5 选择切削用量 1 切削进给量 由 切削手册 表 2 7 得 f 0 37mm r 由表 2 8 钻头允许的强度进给量 f 0 37mm r 2 切削速度 17 3m min 则 100017 3 1000 393 14 n d r min 5 切削工时 m t 2 f n l 0 266min 工序 5 粗铣 39mm 两孔端面 1 工序尺寸 39 端面 2 加工要求 表面粗糙度是 50 3 选用机床 x63 卧式车床 4 选用刀具 高速钢镶齿三面刃铣刀 查 切削手册 表 1 1 选用刀杆尺寸为 16 25mm 5 铣 刀 形 状 根 据 切 削 手 册 表 由 表 1 3 得 机械制造技术课程设计 15 60 15 12 0 5 ooo roo rmm 6 选择切削用量 2 决定切削进给量 查 切削手册 表 1 4 af 3 1m min 进给量 60mm min 3 决定切削速度 查 切削手册 表 1 10 得 v 28 8 m min 采用较小切削速度 计算主轴转速 n 由公式 1000100028 8 163 min 56 v nr d 8 机床功率检验 主切削力 fc 按 切削手册 表 1 29 所示公式计 算 3600 0 720 90 ff cc f ccc ff cc xy n fpcff xy f fcc afvkc n 其中 0 0 720 90 614 1 0 89 650650 3600 1 50 5107 960 94 0 89 2146 f n b mpkr kk fc n 9 计算工时 5 切削工时 m t 2 f n l 1 46min 工序 工序 6 6 钻 扩 粗铰两个 39mm 的孔至图样尺寸并锪倒角 2 45 o 1 钻孔 25mm 确定进给量 f 根据 切削手册 表 2 7 f 0 39 0 47 所以 f 0 42 切削速度 根据 切削手册 表 2 13 及 2 14 得 v 18m min 所以 公式 10001000 18 229 min 25 v nr d 切削工时 l 19mm 机械制造技术课程设计 16 12 12 1993 9 30 04min 229 3 m lll lmm lmmt nf 2 扩钻 39mm 的孔 利用 37mm 的钻头对 35mm 的孔扩孔 切削用量 f 0 58 0 87 所以f 0 57 mm r 主轴转速n 51 6 34r min 取n 51 6 切削速度为 3768 7 9 min 10001000 dn vm 3 扩孔 38 7mm 采用刀具 38 7 专用扩孔钻 进给量 根据 切削手册 表 2 10 f 0 63 0 84 所以 f 0 72mm r 机床主轴转速 取 n 68r min 则其切削速度 v 8 26m min 切削工时 l 19mm 12 12 1993 9 30 51min 68 0 72 m lll lmm lmmt nf 当加工两个孔时 0 51 21 02 min m t 3 倒角 2 45 双面 采用 0 90 锪钻 短辅助时间 取倒角时的主轴转速与扩孔相同 n 68r min 手 动进给 工序 7 精 细镗 0 027 0 010 39 mm 二孔 选用机床 t740 金刚镗床 1 精镗孔至 38 9mm 单边余量 z 0 1mm 一次镗去全部余量 p a 0 1mm 进给量 f 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 10001000 100 816 min 39 w v nr d 机械制造技术课程设计 17 由于 t740 金刚镗床主轴转速为无极调速 故以上转速可以作为 加工时使用的转速 切削加工是 当加工 1 个孔时 19 lmm 2 3 lmm 3 4 lmm 12 1 1934 0 32 min 816 0 1 v lll t n f 所以加工两个孔时的机动时间为 0 32 20 64 min t 2 细镗孔至 0 027 0 010 39 mm 切削用量及工时均与精镗相同 0 05 p amm 0 1 fmm r 816 min 100 min w nrvm 0 64min t 工序 8 磨 39mm 二孔端面 保证尺寸 0 0 07 118 mm 1 选择砂轮 见 工艺手册 第三章中磨料选择各表 结果为 wa46kv6p350 40 127 其含义为 砂轮磨料为白刚玉 粒度为 46 硬度为中软 1 级 陶瓷结合剂 6 号组织 平型砂轮 其尺寸为 350 40 127 d b d 2 切削用量的选择 砂轮转速 1500 min nr 砂 见机床说明书 27 5 nm s 砂 机械制造技术课程设计 18 轴向进给量 0 520 a fbmm 双行程 工件速度 10 min w vm 径向进给量 0 015 r fmm 双行程 3 切削工时 当加工 1 个表面时 1 2 1000 b ar lbz k t vf f 见 工艺手册 表 6 2 8 式中 l 加工长度 73mm b 加工宽度 68mm b z 单面加工余量 0 2mm k 系数 1 10 v 工作台移动速度 m min a f 工作台往返一次砂轮轴向进给量 mm r f 工作台往返一次砂轮径向进给量 mm 1 273 68 1 110920 3 64 min 1000 1020 0 0153000 t 当加工端面时 3 64 27 28 min m t 工序 9 钻螺纹底孔 4 6 7mm 并倒角120 o 0 2 0 500 1 fmm r 切削手册表 2 7 v 20m min 切削手册表 2 13 及 2 14 所以 1000100020 950 min 6 7 s v nr d 按机床取 w n 960r min 故 v 20 2m min 机械制造技术课程设计 19 切削工时 4 个孔 19 lmm 1 3 lmm 2 1 lmm 12 193 1 440 96 min 960 0 1 m w lll t n f 倒角仍然取 n 960r min 手动进给 工序 10 攻螺纹 4 m8mm 及 rc1 8 由于公制螺纹 m8mm 与锥螺纹 m8mm 外径相差无几 故切削用量一律按 加工 m8 选取 0 1 6 min vm sm 所以 238 min s nr 按机床选取 195 min w nr 则 v 4 9m mm 机动工时 19 lmm 1 3 lmm 2 3 lmm 攻 m8 孔 12 1 2 1933 441 02 min 195 1 m lll t nf 攻 rc1 4 孔 11 lmm 1 3 lmm 2 0 l 12 2 11 3 220 15 min 195 0 94 m lll t nf 最后 将以上各工序切削用量 工时定额的计算结果 连同其他 加工数据 一并填入机械加工工艺过程综合卡片 第六节 第六节 夹具设计夹具设计 机械制造技术课程设计 20 3 夹具设计夹具设计 3 1 问题的提出 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 4 道工序 铣宽为上下端面 的铣床夹具 本夹具将用与 x63 卧式铣床 刀具为高速钢直齿三面刃 铣刀 来对工件进行加工 本夹具主要用来铣端面 采用精密级高速钢直齿三面刃铣 刀 一次铣削 所以主要应该考虑如何提高劳动生产率 降低劳动强 度 3 2 夹具设计 3 2 1 定位基准的选择 由零件图可知 其设计基准为花键孔中心线和工件的左加工表面 a 为定位基准 因此选用工件以加工左端面 a 的中心线为主定 位基准 3 2 2 切削力及夹紧力的计算 刀具 高速钢直齿三面刃铣刀 63mm z 14 fz cp t0 83 sz0 65 d o 83 b z kp 见 切削手册 3 56 表 解得 fz 200 n 其中 cp 52 t 8mm sz 0 08mm s b 8mm d 63mm z 14 kp hb 198 0 55 在计算切削力时 必须考虑安全系数 安全系数 k k1 k2 k3 k4 机械制造技术课程设计 21 水平切削分力 fh 1 1 fz 220 n 垂直切削分力 fv 0 3 fz 60 n 其中 k1 为基本