设计“ 传动轴突缘叉 ”零件的机械加工工艺规程及机床夹具.doc

摘 要通过在校期间对传动轴的学习和认识对传动轴进行一下系统的分析和设计，支承、传动件的零件称为轴。轴类零件及其相关零件的课程设计是汽车类专业学生完成本专业教学计划的一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。希望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。关键词：传动轴凸缘叉，零件，刚度，强度 问题的提出问题:传动轴主要用于汽车行业，就目前来看传动轴存在的问题还是很多的，尤其是汽车方面。很多汽车生产商不得不把自己所产汽车召回，浪费了大量的人力物力，也给消费者带来了诸多麻烦，给自己企业造成了负面影响。对于传动轴凸缘叉而言其作用也不可忽视！其中5为传动轴突缘叉传动轴突缘叉的零件图如下图：目 录一、序言 1. 设计目的 2. 设计的要求3. 设计的内容及步骤二、零件的分析1.零件的主要技术要求2.零件的工艺分析三、工艺规程设计1.确定毛坯的制造形式2.基面的选择3.制定工艺路线4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5.确定切削用量及基本工时四、心得体会五、参考文献一、 设计目的课程设计是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。二.零件的分析（一）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）工艺分析工件毛坯为锻件,加工余量为顶面5.06.0,底和侧面为4.05.0, 锻孔239。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3050mm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。三.工艺规程设计（一） 确定毛坯的制造形式1、 选用材料；零件材料为45钢，故采用锻造形成2、 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。（二） 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。1、 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。2、 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）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，有利于提高定位精度和加工精度。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、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。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。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方案是粗、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。而粗，精加工在一起合并加工采用工序集中原则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207241HBS，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，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=1mm3.两内孔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： mm 2Z=0.1mm4. 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。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）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：1625mm，刀片厚度4.5mm 由表1.3得：。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16mm25mm，以及直径为100mm时f=0.60.9mm/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。其中：242，。修正系数见切削手册表1.28，即 6）确定机床主轴转速 7）切削工时，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 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=58mm，故采用一次切削.2 决定切削进给量查切削手册表 f=0.5mm/r3 决定切削速度查切削手册表2.13工件是锻件时， v=33m/min r/min5、计算镗内表面加工工时工序3. 粗车86的内圆孔1.选用机床 卧式车床CA61402.刀具为： YT153.进给量 f=0.6(mm/dst)4.切削速度 =113m/min 则 (r/min)5.切削工时 =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/r2 切削速度 =17.3m/min 则 (r/min)5.切削工时 =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：1625mm 5、 铣刀形状： 根据切削手册表由表1.3得：。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9.计算工时：5.切削工时 =1.46min工序6. 钻，扩，粗铰两个39mm的孔至图样尺寸并锪倒角2。1. 钻孔25mm确定进给量f：根据切削手册表2.7 f=0.390.47 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。所以公式切削工时：l=19mm 2扩钻39mm的孔利用37mm的钻头对35mm的孔扩孔 切削用量f=0.580.87 所以f=0.57（mm/r）， 主轴转速n=51.634r/min 取n=51.6切削速度为 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=0.630.84 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 当加工两个孔时3. 倒角245双面 采用锪钻短辅助时间，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，=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 所以加工两个孔时的机动时间为（2） 细镗孔至切削用量及工时均与精镗相同 工序8：磨二孔端面，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（见机床说明书），。轴向进给量（双行程）工件速度径向进给量/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L-加工长度73mm； b-加工宽度，68mm； -单面加工余量，0.2mm； K-系数，1.10；v-工作台移动速度（m/min）；-工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）；-工作台往返一次砂轮径向进给量（mm）。 当加工端面时 工序9：钻螺纹底孔4-并倒角。 （切削手册表2.7） V=20m/min （切削手册表2.13及2.14）所以 按机床取=960r/min，故v=20.2m/min。切削工时（4个孔） 倒角仍然取n=960r/min。手动进给。工序10：攻螺纹4M8mm及Rc1/8由于公制螺纹M8mm与