传动轴凸缘叉课程设计

1、一、序言1（一）、设计目的2（二）、设计的要求2（三）、设计的内容及步骤3二.零件的分析3（一）零件的主要技术要求3（二）工艺分析3三.工艺规程设计4第一节 确定毛坯的制造形式4（一）选用材料4（二）生产类型4第二节 基面的选择4（一）、粗基准的选择4（二）、精基准的选择5（三）粗，精加工阶段要分开5（四）加工原则6第三节 制定工艺路线6（一）、工艺方案一：6（二）、工艺方案二7（三）、工艺方案的分析与比较7第四节 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定8第五节、 确定切削用量及基本用时9四、 夹具设计17（一）、问题的提出17（二）、夹具设计的规范程序17（三）、切削力及夹紧力的计算20五、

2、 课程设计总结20六、参考资料21一、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

3、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（零件的机械加工工艺规程

4、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.

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

6、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，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

7、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。（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

8、、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

9、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。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

10、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。 （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2 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

11、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。工序10. 攻螺纹M8mm， 工序11. 冲箭头。工序12. 检查。 （三）、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

12、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：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

13、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。 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

14、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.

15、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/

16、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

17、、 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

18、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

19、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

20、磨料选择各表，结果为WA46KV6P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（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

21、/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与锥螺纹M8mm外径相差无几，故切削用量一律按加工M8选取 所以 按机床选取，则v=4.9m/mm。机动工时 攻M8孔 攻Rc1/4孔 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。 四、 夹具设计（一）、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

22、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（二）、夹具设计的规范程序工艺人员在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有关负责人批准后下达给夹具设计人员。夹具设计人员根据任务书提出的任务进行夹具结构设计。现将夹具结构设计的规范化程序具体分述如下。1明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料（1）仔细研究零件工作图、毛坯图及其技术条件。（2）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。（3）了解工件的工艺规程和本

23、工序的具体技术要求，了解工件的定位、夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。（4）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。（5）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。（6）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。（7）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等。（8）收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而又能结合本企业实际情况的合理部分。2确定夹具的结构方案 在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括： （1）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方

24、式，选择定位元件。 （2）确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。 （3）确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或引导元件、微调机构等。 （4）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。在确定方案的过程中，会有各种方案供选择，但应从保证精度和降低成本的角度出发，选择一个与生产纲领相适应的最佳方案。3绘制夹具总图 绘制夹具总图通常按以下步骤进行：（1）遵循国家制图标准，绘图比例应尽可能选取11，根据工件的大小时，也可用较大或较小的比例；通常选取操作位置为主视图，以便使所绘制的夹具总图具有良好的直观性；视图剖面应尽可能少，但必须能够清楚地表达夹具各部分的结构。（2）用双点划线绘出工件轮廓外

25、形、定位基准和加工表面。将工件轮廓线视为“透明体”，并用网纹线表示出加工余量。（3）根据工件定位基准的类型和主次，选择合适的定位元件，合理布置定位点，以满足定位设计的相容性。（4）根据定位对夹紧的要求，按照夹紧五原则选择最佳夹紧状态及技术经济合理的夹紧系统，画出夹紧工件的状态。对空行和较大的夹紧机构，还应用双点划线画出放松位置，以表示出和其他部分的关系。（5）围绕工件的几个视图依次绘出对刀、导向元件以及定向键等。（6）最后绘制出夹具体及连接元件，把夹具的各组成元件和装置连成一体。（7）确定并标注有关尺寸 夹具总图上应标注的有以下五类尺寸： 1）夹具的轮廓尺寸：即夹具的长、宽、高尺寸。若夹具上有

26、可动部分，应包括可动部分极限位置所占的空间尺寸。 2）工件与定位元件的联系尺寸：常指工件以孔在心轴或定位销上（或工件以外圆在内孔中）定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配合尺寸。3）夹具与刀具的联系尺寸：用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。对于铣、刨床夹具，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗床夹具，则是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸等。4）夹具内部的配合尺寸：它们与工件、机床、刀具无关，主要是为了保证夹具装置后能满足规定的使用要求。5）夹具与机床的联系尺寸：用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸。对于车、磨床夹

27、具，主要是指夹具与主轴端的配合尺寸；对于铣、刨床夹具，则是指夹具上的定向键与机床工作台上的T型槽的配合尺寸。标注尺寸时，常以夹具上的定位元件作为相互位置尺寸的基准。上述尺寸公差的确定可分为两种情况处理：一是夹具上定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因此可根据工件的加工尺寸公差确定，一般可取工件加工尺寸公差的1/31/5；二是定位元件与夹具体的配合尺寸公差，夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。（8）规定总图上应控制的精度项目，标注相关的技术条件 夹具的安装基面、定向键侧面以及与其相垂直的平面（称为三

28、基面体系）是夹具的安装基准，也是夹具的测量基准，因而应该以此作为夹具的精度控制基准来标注技术条件。在夹具总图上应标注的技术条件（位置精度要求）有如下几个方面： 1）定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求，其作用是保证工件加工面与工件定位基准面间的位置精度。 2）定位元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。 3）对刀元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。 4）定位元件与导引元件的位置要求。 5）夹具在机床上安装时位置精度要求。上述技术条件是保证工件相应的加工要求所必需的，其数量应取工件相应技术要求所规定数值的1/31/5。当工件没注明要求时，夹具上的那些主要元件间的位置公差，可以按

29、经验取为（1000.02）（1000.05）mm，或在全长上不大于0.030.05mm。（9）编制零件明细表 夹具总图上还应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称及零件明细表上所规定的内容。4夹具精度校核在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核。这是确保产品加工质量而必须进行的误差分析。5绘制夹具零件工作图 夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。视图、投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总

30、图要求，加工精度及表面光洁度应选择合理。 在夹具设计图纸全部完毕后，还有待于精心制造和实践和使用来验证设计的科学性。经试用后，有时还可能要对原设计作必要的修改。因此，要获得一项完善的优秀的夹具设计，设计人员通常应参与夹具的制造、装配，鉴定和使用的全过程。6设计质量评估夹具设计质量评估，就是对夹具的磨损公差的大小和过程误差的留量这两项指标进行考核，以确保夹具的加工质量稳定和使用寿命。（三）、切削力及夹紧力的计算刀具：麻花钻，dw=16mm,则F=9.8154.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0Fz (切削手册)查表得：d0=16mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, Fz =1.06所以：F=(9.8154.52.50.90.20.74192161.06) 20=79401N查表可得，钻削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值：FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53故FL=0.8 FE =0.879401=63521N FV=0.6 FE=0.679401=47640N FX =0.53 FE=0.5379401=42082N在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K=K1K2K3K4 式中：K1 基本安全系数，2.5 K2加工性质系数，1