设计“传动轴突缘叉”零件的机械加工工艺及工艺设备

1、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： 程 强 指导教师 :赵彤涌太原理工大学阳泉学院2007。7 2007。8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份目录一、序言 (4)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 (6)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(7)1.

2、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、 夹具设计 (19)1。问题的提出2。夹具设计五、 心得体会(21)六、 参考资料 (22)一、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

3、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

4、 , 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 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12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。二。零件的分析（一）零件的主要技术要求 传

5、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勺孔一般不锻出，可采用钻 扩 -

6、铰的工艺。2. 要求不高勺螺纹孔,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勺要求,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。工艺规程设计第一节 确定毛坯的制造形式一 选用材料 ; 零件材料为 45 钢 , 故采用锻造形成二 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，

7、保证零件工作可靠 .第二节 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、 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

8、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。二、 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

9、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

10、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 .第三节 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

11、个表面为基准，钻 4 个 26的孔。工序5。粗铣 39mnR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 45o .工序 7 镗孔 39mm工序& 磨 39mn两孔端面工序9。钻M8m底孔 8mm倒角1200。工序 10. 攻螺纹 M8m，m工序 11. 冲箭头。工序 12。 检查 .二、 工艺方案（二）工序1. 粗铣 39mn两孔端面。工序2。 精铣 39mn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2 45o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

12、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M8mr底孔 8mm倒角120°。工序 10. 攻螺纹 M8m，m工序 11。 冲箭头 .工序 12. 检查 .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

13、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“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： 10mm2Z=2 Z=1mm3. 两内孔39 0.010 0.027 mm毛坯为实心 , 不冲出孔。两内孔精度要求

14、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:37mm2Z=12mm扩孔：38。 7mm2Z=1.7mm精镗：38.9mm2Z=0.2mm细镗：39 0.010 0.027 mm2Z=0.1mm4。39 0.010 0.027 mm二孔外端面的加工余量1）. 按工艺手册表 4。338，粗加工二孔外端面的单边加工余量为3mm取 Z=3mm2）.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

15、差和加工余量来确定此传动轴突缘叉的毛坯图。第五节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。11.2 得： YT15。刀杆尺寸为:16 25mm刀片厚度4。5mm由表 1。3得：r 60o, o 15o, o 12o,r 0.5mm。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 ap 3mm以及直径为100mm寸f=0。6 0.9mm/

16、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=60mi n.CvVc齐H y；kv(m/min)T a f其中：Cv 242, xv 0.15, yC 0.35,m 0.2.。修正系数kv见切削手册表1。28,即kMc 1.44,Xv 0.8,kkv 1.04,kkrv 0.81,kBv 0.97.、/2421VC 600.2 30.15 0.50.35 1.44确定机床主轴转速0.8 1.04 0.81 0.97108.6m/min 61000vnd1000 1086364.06r/min95tm式中Lnf7）切削工时，入切量及超切量y+色=3.8mm

17、故 tm 680.026minnf 364.06 0.7l y a, l=3mm根据表1.26车削时工序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 a p=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3决定切削速度 查切削手册表1000Vn 180 'd5. 计算镗内表面加工工时vf fn afznf=0.5mm/r2。131000 33560.5 18

18、7工件是锻件时，187 r/min93.5tm 实际长度50.05minvf93.5工序3。粗车 86的内圆孔v=33m/m intm2 0。1minnf2。刀具为：YT153。进给量f=0.6(mm/dst)4。切削速度=113m/min 贝U n1000113 1000418D86(r/mi n)1.选用机床 卧式车床CA61405。切削工时工序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。

19、 选择钻头高速钢麻花钻，由切削手册表 2。1，2。2 d=13mm5。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 n17.3 1000393D14(r/mi n )5.切削工时tm = n f 20。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503、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 25mm5、铣刀形状： 根据切削手册表由表1.3得：r 60°, °

20、; 15o, ° 12o, r 0.5mm。&选择切削用量(2 )决定切削进给量：查切削手册表1.4 a f=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：1000v1000 28.8由公式n163r / mind568、机床功率检验：主切削力Fc按切削手册 表1.29所示公式计Fc CFcapXFcf yFcVcnF kFc其中：Cfc 3600,0.72,yFc0.9, n 0MP(65Z鬻)。0.89Fc 3600 1.50.72 0.50.9 107.960 0.9

21、4 0.892146(N)9.计算工时：5.切削工时tm=2 1。46minn f工序6。钻，扩，粗铰两个39mm的孔至图样尺寸并锪倒角2 45o .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1000 1825229r / minl=19mml1 9mm, l2 3mmtmI h Jnf19 9 3229 30.04min切削工2扩钻 39mnil勺孔利用 37mm8勺钻头对 35mnil勺孔扩孔切削用量f=0。 580。87 所以 f=0。57 (mm/r),主轴转速

22、 n=51。634r/min取n=51o 6切削速度为 v 3768 7.9(m/min)1000 10003。扩孔 38o 7mm采用刀具： 38o 7专用扩孔钻进给量：根据切削手册表2o 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=19mml1 9mm,l23mmtm l h l2 19 9 3 0.51min nf68 0.72当加工两个孔时tm 0.51 2 1.02(min)3.倒角2 45双面 采用900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:

23、精、细镗39 0.010mm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，ap=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1000vnwD1000 100816(r/min)39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l 19mm l2 3mml3 4mmI h I2nvf19 3 4816 0.10.32(mi n)所以加工两个孔时的机动时间为t 0.32 20.64(min)(2)细镗孔至39 0.017mm切削用量

24、及工时均与精镗相同ap 0.05mmf 0.1mm/rnw 816r /mi n,v 100m/mi n;t 0.64 min工序8:磨39mm二孔端面，保证尺寸1 1800.07 mm(1)选择砂轮。见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为WA46KV6P35040 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n砂1500r/min （见机床说明书），n 砂 27.5m/s.轴向进给量fa 0.5B 20mm （双行程）工件速度vw 10m/min径向进给量fr 0.0

25、15mm/双行程（3） 切削工时。当加工1个表面时2LbZbk （见 工艺手册 表6.2 8）1000vfa fr式中L-加工长度73mmb-加工宽度，68mmZb -单面加工余量，0.2mmK 系数,1.10;v-工作台移动速度（m/min）；fa -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（mn）t13.64(mi n)2 73 68 1.1109201000 10 20 0.0153000当加工端面时tm 3.64 2 7.28(min)工序9:钻螺纹底孔4-6.7mm并倒角120o.f 0.2 0.500.1（mm/r）（切削手册表 2。7）V=20m/min

26、（切削手册表 2。13 及 2.14 ）所以nslOOOvD1000 206.7950(r /min)按机床取 nw=960r/min,故 v=20。2m/min.切削工时(4个孔)l 19mml1 3mm l2 1mml l1 l219 3 1tm - 440.96(mi n)nwf960 0.1倒角仍然取n=960r/min。手动进给。工序10：攻螺纹4M8m及RC1/8由于公制螺纹M8m与锥螺纹M8mm卜径相差无几，故切削用量一律按加工M8选取v 0.1m /s 6m/ min所以ns 238r / mi n按机床选取 nw 195r / min，则 v=4。9m/mm机动工时l 19m

27、ml1 3mm l2 3mm攻 M8孔tm1 4 (19 3 3) 4 1.02(min)nf195 1攻 Rc1/4 孑L l 11mml1 3mm l20tm2l l1 l-nf113195 0.940.15(mi n)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.第六节夹具设计3 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

28、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=14Fz=CP t0.83 Sz0.65 D 0。83 B Z kP (见切削手册 356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：