K037-传动轴突缘叉机械加工工艺规程及车止口三个面夹具设计带图纸文档
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K037
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K037-传动轴突缘叉机械加工工艺规程及车止口三个面夹具设计带图纸文档,K037,传动,轴突,机械,加工,工艺,规程,车止口,三个,夹具,设计,图纸,文档
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机械制造技术课程设计说明书设计题目： 传动轴突缘叉（CA10B解放牌汽车）零件的机械加工工艺规程及夹具设计学生：_沈亮_学号：200911413223班级：_工业1092班_指导教师：_钟罗杰_广东海洋大学工程学院机械系2012年 01月 10日目 录1.设计任务书 03 2.零件的分析 04 2.1.计算生产纲领，确定生产类型042.1.零件的作用04 2.2.零件的工艺分析04 3.工艺规程设计 05 3.1 确定毛坯的制造形式05 3.2基面的选 05 3.3制定工艺路线 05 3.3.1工艺路线方案一05 3.3.2工艺路线方案二06 3.3.3工艺方案的比较与分析06 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 07 3.5确定切削用量及基本工时 07 4.夹具设计 15 4.1研究原始材料 15 4.2切削力及装夹力计算 15 43夹具设计及操作的简要说明 18 5. 心得体会 18 6. 参考文献 19论 文（设 计）任 务 书课程编号J1410018课程名称机械制造技术课程设计周数2实施地点科技楼设计室班级工业10912人数69起止时间12.1.212.1.13形式集中 分散指导教师张建、钟罗杰论文（设计）进度安排1.2上午10点指导教师布置课程设计任务。明确设计任务， 阅读设计任务书和指导书，收集、借阅有关资料、手册。具体设计方法、步骤见机械制造技术基础课程设计指导教程和教材机械制造技术基础。另外主要参考书目：1机床专用夹具图册2机械制造装备设计3机械制造工艺设计简明手册4机械制造工艺学课程设计指导书5实用机械加工手册1.3对零件进行工艺分析，画出零件图；确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图。1.41.5制定机械加工工艺路线，选择定位基准。选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量。1.6画出毛坯图，填写工艺过程卡，填写工序卡。1.9确定夹具设计方案，选择定位元件，计算所需夹紧力，选择夹紧方案。1.101.11绘制夹具装配图。1.12绘制夹具零件图。1.13整理设计说明书。答辩、评定成绩。论文（设计）内容一、设计题目与要求 某个零件 零件的机械加工工艺规程及夹具设计。年产量为5000件（大批生产），零件由指导教师指定。（零件参考图附后）二、设计内容1对零件进行工艺分析，画零件图；2确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图；3制定零件的机械加工工艺路线，填写机械加工工艺过程卡；4对指定工序，选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量，填写工艺过程卡；5对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配图；6对夹具的一个零件设计零件图；7编写设计计算说明书。要求(包括纪律要求和报告书要求)设计工作要求提交：1零件图 1张（A4A3）2毛坯图 1张（A4A3）3机械加工工艺过程卡 1张4机械加工工序卡 1张5夹具结构设计装配图 1张（A1A0）6夹具结构设计零件图 1张（A4A1，夹具体）7课程设计说明书 1份，参考广东海洋大学毕业设计说明书撰写格式一、零件的分析：(一)计算生产纲领,确定生产类型： 零件图为CA10B解放牌汽车传动轴突缘叉，零件重1.75kg，生产量为5000件,该产品属于轻型机械,考虑备品率和废品率后，根据文献【1】表1-2加工零件的生产类型,可确定其生产类型为大批生产。（二）零件的作用：题目所给的零件是解放牌汽车底盘传动轴上的突缘叉，它位于传动轴的端部。主要作用是传递扭矩，使汽车获得前进的动力。零件的两个叉头部位上有两个39的孔，用以与轴与十字轴相连，起联轴节的作用。（三）零件技术参数：汽车在运行中要经常加速及正，反向行驶，因此零件在工作中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，分析其主要配合面技术要求为：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。（四）零件的工艺分析： 工件毛坯为锻件,加工余量为顶面3.04.0,底和侧面为2.5.03.0, 锻孔2X39。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。因其表面粗糙度要求较高所以精加工用镗工序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精加工。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。二、工艺规程的设计：（一）确定毛坯的制造形式：零件材料为45钢。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反行驶，零件在汽车行驶过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为5000件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这有利提高生产率、保证加工精度。（二）基准的选择基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，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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1.粗基准的选择。根据保证加工表面加工余量合理分配的原则，如果要求保证工作某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准，现选取叉口作为粗基准，利用一圆环支承这两个叉耳作主要定位面，限制5个自由度，再以一定位销限制剩下的1个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。 2.精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。(三) 制订工艺路线：制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。经过仔细分析，得出以下工艺方案： 1.工艺方案（一）：工序1. 粗车95的端面。工序2. 以工序1加工出的止口为基准，钻4个14的孔。工序3. 粗铣39mm两孔端面。工序4. 钻，两个39mm的孔并锪倒角2。工序5.半精铣39mm两孔端面。工序6. 半精镗孔39mm工序7 钻M8mm底孔6.7mm，倒角120。工序8. 攻螺纹M8mm。工序9. 精镗孔39mm。工序10. 去毛刺。工序11. 终检。 2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. 粗车95端面。工序5. 以工序2加工出的二个表面为基准，钻4个26的孔 工序6. 粗铣105所对的两个端面。 工序7. 钻M8mm底孔8mm，倒角120。工序8. 攻螺纹M8mm。 工序9. 去毛刺。工序10. 检查。 3工艺方案比较分析。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。（四）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163196HBS，毛坯重量约为4.0kg，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：13mm 扩孔：14mm 2Z=2 Z=1mm3.两内孔39+0.027 -0.010mm 毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于IT7-IT8之间，表面粗糙度为1.6，参照工艺手册表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半粗镗： 38mm 2Z=1mm精镗：39+0.027 -0.010mm 2Z=1mm4. 39+0.027 -0.010mm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）.半精铣余量：单边0.2mm（工艺手册3）.粗铣削余量：余量（单边）为： Z=3.0-0.2=2.8（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。（五)确定切削用量及基本工时 ：工序一：粗车95止口三个面及其倒角1.加工条件：工件材料：45钢，碳钢的强度为163196HBS、模锻。加工要求：粗车95止口三个面及其倒角机床：C620-1卧式车床（查机械制造工艺设计简明手册表4.27）刀具：成形车刀（查机械制造工艺设计简明手册表3.11）刀片材料：W18Cr4V2.计算切削用量（1）粗车95端面 1）由于据查机械加工余量手册表5-17,当材料为碳钢时粗车，=3mm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） 进给量据金属切削速查速算手册表529当材料为碳钢时粗车时可取f=0.7mm/r。3）切削速度：按金属切削速查速算手册表5-37,当材料为碳钢时粗车的速度为60-75m/min,取v=65mm/min4)确定机床主轴转速： 5）切削工时：所以只需一次走刀粗车95端面时（主偏角Kr=900）：按机械制造工艺设计简明手册表6.21知: mm （2）粗车止口台肩背吃刀量:由前面已知毛坯的加工余量为7mm，所以最大加余量为8.2mm,粗加工余量为5.4mm,据指导教程表5-2,当材料为碳钢时粗车.取,一次加工。2）进给量：据金属切削速查速算手册表5-29,当材料为碳钢时粗车=0.5-0.7mm/r.取=0.7mm/r3）切削速度：按金属切削速查速算手册表5-37,当材料为碳钢时粗车的速度为60-75m/min,取v=72m/min.4）确定机床主轴转速：按机械制造工艺设计简明手册表6.21知: (3)粗车止口的倒角由于对倒角的精度要求不高，所以只需一次走刀3. 辅助时间，辅助时间与基本时间之间关系为=（0.150.2），取=0.2，则工序1辅助时间：=0.20.17min=1.53s工序2辅助时间：=0.20.08min=0.96s其他时间：由于本例中突缘叉的生产类型为大批生产，分摊到每个工件的准备时间与终结时间甚微，可忽略不计。布置工地时间是作业时间的2%7%，休息与生理时间需要时间是作业时间的2%4%，均取3%。、它们为：工序1的其他时间：+=6%（1.53+10.2）=0.7s工序2的其他时间：+=6%（0.96+4.8）=0.34s工序二： 钻4个14mm孔及其倒角1.加工要求 表面粗糙度为50，由于要保证四孔的位置度，所以以工序1加工出的止口基准进行加工。2.加工材料 45钢正火，锻件3.选择钻床 Z3025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工序三：粗铣39mm两耳孔外端面1、 工序尺寸：39端面2、 加工要求： 表面粗糙度是6.3 3、 选用机床：X63卧式铣床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7、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8.计算工时：5.切削工时 =1.46min工序四：钻39mm两耳孔。1.加工条件：工件材料：45钢，碳钢的强度为163196HBS、模锻。加工要求：钻孔12.机床：Z535机床（查机械制造工艺设计简明手册表4.214）。刀具：莫氏柄麻花钻钻头（查机械制造工艺设计简明手册表3.16）。 2.确定进给量：根据金属切削速查速算手册表5-31,当钢的硬度800Mpa, =25mm时=0.4-0.6mm/r.由于本零件在加工孔的时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则=(0.4-0.6)0.75=0.3-0.45(mm/r)根据机床说明书（机械制造工艺设计简明手册表4.216,现取=0.28mm/r.3.切削速度：根据指导教程表5-22，切削速度为：18-25m/min,取v=20m/min.所以 根据机床说明书（机械制造工艺设计简明手册表4.215）,取=250r/min,故实际切削速度为: =19.6r/min4.切削工时：按机械制造工艺设计简明手册表6.25知:l=27mm =19mm =3mm Tm1=0.7min以上为钻一个孔时的机动时间.故本工序的机动时间为Tm=2Tm1=1.4min工序五：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。工序六：攻M8螺纹孔。1.加工条件：工件材料：45钢，碳钢的强度为163196HBS、模锻。加工要求：攻螺纹底孔4-8mm.机床：Z535机床（查机械制造工艺设计简明手册表4.214）。刀具：丝锥。2.切削用量：1）进给量：因为螺距为1mm，所以1mm/r.2）切削速度：根据指导教程表538查得：9.0m/min.主轴转速：1000=1000=287r/min按机械制造工艺设计简明手册表4.215选取机床Z535转速为275r/min,则8.6m/min。3.机动工时：按机械制造工艺设计简明手册表6.214知: 10mm 9mm 0mm=0.15min 所以加工2个螺纹孔时间为： T=0.15*2=0.3min工序七：精车95mm止口三个表面 及倒角。1. 加工条件 加工要求：精车95止口三个面工件材料：45钢，碳钢的强度为163196HBS、模锻。 机床：C620-1卧式车床（查机械制造工艺设计简明手册表4.214）刀具：硬质合金车刀（查机械制造工艺设计简明手册表3.11）刀片材料：W18Cr4V2.计算切削用量1）背吃刀量:由前面已知：精加工余量为1.6mm,据指导教程表5-2,当材料为碳钢时精车.取,2）进给量：据指导教程表5-2,当材料为碳钢时粗车=0.1-0.3mm/r.取=0.2mm/r3）切削速度：按指导教程表5-2,当材料为碳钢时粗车的速度为60-75m/min,取v=120 m/min3.确定机床主轴转速4.切削工时，按机械制造工艺设计简明手册表6.21知: mm 工序八：精、细镗39mm两耳孔。一. 精镗39mm二孔及其倒角1.加工条件：工件材料：45钢，碳钢的强度为163196HBS、模锻。加工要求：精镗39mm二孔.机床：T716A镗床（查机械制造工艺设计简明手册表4.225）。刀具：YT30镗刀（查机械制造工艺设计简明手册表3.120）。2.背吃刀量：精镗孔至38.9mm,单边余量Z=0.1mm,一次镗去全部余量, 3.进给量: 由 机械制造工艺设计简明手册表4.45查知： 取=0.1mm/r4.切削速度：根据机械制造工艺设计简明手册表4.46,确定金刚镗床的切削速度为v=100m/min,则 由于T716A金刚镗床主轴转速为无级调速,故以上转速可以作为加工时使用的转速.5.切削工时:按机械制造工艺设计简明手册表6.21知:加个一个孔时l=27mm =3mm =5mm =3mm =0.47(min)所以加工两个孔时的机动时间为 t=0.47*2=0.94(min) 二.细镗39mm二孔及其倒角1.加工条件：工件材料：45钢，碳钢的强度为163196HBS、模锻。加工要求：细镗39mm二孔及其倒角.机床：T716A镗床。刀具：YT30镗刀。2.细镗孔至39mm.由于细镗与精镗孔共享一个镗杆,利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及加工时均与精镗相同 v=100m/min t=0.74min工序九：精铣39mm两端面。1、 工序尺寸：39端面2、 加工要求： 表面粗糙度是6.33、 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=2.1m/min，进给量30mm/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7、机床功率检验：主切削力Fc 按切削手册 表1.29所示公式计算四夹具的设计。4.1研究原始材料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2道工序粗车95mm端面及止口面。本夹具将用C6201卧式车床。刀具为成形刀具。本夹具主要用来车止口三个面，在本道工序加工时，由于止口面在后面工序中起到重要的作用且安装时也需要一定的精度要求，所以加工是要保证加工精度。4.2切削力及装夹力的计算（1）切削力的计算：刀具材料查表1.2硬质合金的应用范围分类和用途分组选刀具材料为T15. 车刀几何形状的选择:查切削用量简明手册表1.3,车刀切削部分的几何形状：前角=6前刀面形状为卷屑槽带倒棱型, 后角=8(6-8),主偏角=92,副偏角=6, 刃角=0, 刀尖圆弧半径=1.5mm, 过度尺寸=0.5mm(0.5mm-1mm),过度刃偏角=46 查切削用量简明手册表1.29切削过程切削力与切削切率的计算公式：式中：450,3mm,1,0.75,65mm/min,=0, （查切削用量简明手册表1.27切削速度计算公式.）= （3-5）1.020.891.01.00.91查切削用量简明手册表1.29-1钢和铸铁的硬度和强度改变时切削力的修正系数。查切削用量简明手册表1.29-2加工钢和铸铁时刀具几何参数改变时切削力的修正系数。 940N （2）夹紧力的计算 在选择夹紧力的作用点和作用方向时，应遵循以下几条原则：1、 夹紧力的位置与作用方向应有助于定位可靠；2、 夹紧力变形要小；3、保证加工中，工件的振动小。由资料机床夹具设计手册表得： 式（2.13） 取， 即：夹紧时产生的夹紧力按式2.6计算：式中参数由资料机床夹具设计手册可查得： 其中： 夹紧力：由资料机床夹具设计手册表得：原动力计算公式 式（2.14）即： 由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.2.3定位误差分析1）定位元件尺寸及公差的确定。工件的定位采用2个固定V形块和一支承平面（限制五个自由度）和一辅助支承平面（限制一个自由度），工件始终靠在支承平面上，该夹具以工件的为定位基准，要求保证孔轴线与A、B端面面间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。（1） 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为工件的止口和固定V形块、工件与孔间隙配合。（2） 工件的工序基准为工件39端面，由于自重的原因，下面总是接触（3） 工序基准与定位基准不重合，产生不重合误差。其大小为最大间隙（4） 一半。但车削过程由于力与右端面和内圆柱面面始终接触，误差消除。 固定V形块的位置关系，保证工件加工时不旋转，达到一定的位置精度。可以满足工件的加工要求。 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位是支撑工件的面，该面与该工件的平行度有一定的要求为0.005。从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.3夹具设计及操作的简要说明 由零件图可知，39上下两孔两者有同轴度的要求，选择95止口为基准，即以一面加上一孔（自由度限制数：5）配合辅助支承平面（自由度限制数：1）使工件完全定位。再使用快速斜楔夹紧机构进行卡紧。如前所述
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