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南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 1 - 目 錄 1 引言.............................................................................................................................2 2 零件的分析 ........................................................................................................................3 2.1 零件的作用 ......................................................................................................................3 2.2 零件的材料 ..................................................................................................................... 3 2.3 零件的工藝分析........................................................................................................3 2.3.1. 結(jié)構(gòu)分析 ...................................................................................................................3 2.3.2 加工表面的技術(shù)要求分析 ................................................................................. 4 2.3.3. 表面處理內(nèi)容及作用 ...........................................................................................4 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .................................................................................................................5 3.1 制定零件工藝規(guī)程的原則和技術(shù)要求 .................................................................5 3.1.1 工藝要求 ......................................................................................................................5 3.1.2 技術(shù)依據(jù) ......................................................................................................................5 3.2 生產(chǎn)類型的確定 ............................................................................................................5 3.3 確定毛坯的制造形式 ..................................................................................................6 3.4 制定工藝路線及方法 ..................................................................................................6 3.4.1 加工方法的選擇 ........................................................................................................6 3.4.2 基準(zhǔn)的選擇 .................................................................................................................6 3.4.3 制定工藝路線....................................................................................................7 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定............................................10 3.6 確定切削用量及基本工時...............................................................................13 3.6.1 加工條件............... ..............................................................................................13 3.6.2 計(jì)算切削用量...................................................................................................13 4 夾具設(shè)計(jì).......................................................................................................................25 4.1 問題的提出...........................................................................................................25 4.2 夾具設(shè)計(jì)..................................................................................................................25 4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇............................................................................................ 25 4.2.2 切削力及夾緊力計(jì)算.......................................................................................25 4.2.3 定位誤差分析...................................................................................................26 4.2.4 銑床夾具操作的簡要說明......................................................................... 27 4.2.5 車床夾具操作的簡要說明............................................................................27 總 結(jié).................................................................................................................................29 參考文獻(xiàn).................................................................................................................................30 致 謝...........................................................................................................................31 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 2 - 引言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題名稱是萬向節(jié)滑動叉機(jī)加工藝及工裝設(shè)計(jì)。萬向節(jié)滑動叉 位于傳動軸的端部，主要作用之一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進(jìn)的動力；二是當(dāng)汽 車后橋鋼板彈簧處在不同狀態(tài)時，由本零件可以調(diào)整傳動軸的長短及其位置。萬向 節(jié)滑動叉就是將萬向節(jié)叉和滑動花鍵副的一部分組合起來，使其成為一個零件，其 特征是該萬向節(jié)滑動叉為采用管材制作的萬向節(jié)叉與滑動套為一體的整體式結(jié)構(gòu)， 其端部呈叉形結(jié)構(gòu)，并設(shè)有兩個十字銷孔，用于安裝十字萬向節(jié)；在管內(nèi)設(shè)有內(nèi)花 鍵，這種呈整體式結(jié)構(gòu)的滑動叉，不僅加工容易、成本低，而且強(qiáng)度高，故其使用 壽命與傳統(tǒng)的萬向節(jié)叉滑動套合件相比，有了成倍的提高。它的研究和使用可以簡 化萬向傳動裝置的結(jié)構(gòu)，也滿足功能要求，因此對萬向節(jié)滑動叉的研究有極大的實(shí) 際意義。 本課題的研究及論文的撰寫是在焦老師的悉心指導(dǎo)下完成的。焦老師在百忙中 給我們講解論文中的細(xì)節(jié)以及論文中所涉及的工藝分析，還有他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度也 是我學(xué)習(xí)的榜樣。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對本專業(yè)有了更加深刻的了解，在以后 的工作中也具有重要意義。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 3 - 2 零件的分析 2.1 零件的作用 題目所給定的零件是解放牌汽車底盤傳動軸上的萬向節(jié)滑動叉，它位于傳動軸 的端部。主要作用一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進(jìn)的動力；二是當(dāng)汽車后橋鋼板彈 簧處在不同的狀態(tài)時，由本零件可以調(diào)整傳動軸的長短及其位置。零件的兩個叉頭 部位上有兩個 Φ mm 的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬向聯(lián)軸39027.1?? 節(jié)的作用。零件 Φ65mm 外圓內(nèi)為 Φ50mm 花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用 于傳遞動力之用。 2.2 零件的材料 萬向節(jié)滑動叉的材料選用 45 鋼，屬于優(yōu)等碳素結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后有良好的 綜合機(jī)械性能和加工工藝性能，零件材料的選擇主要是考慮到滿足使用要求，同時 兼顧材料的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，45 鋼滿足以上要求，所以選用 45 鋼。 45 鋼調(diào)質(zhì)后機(jī)械性能 屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 延伸率 布氏硬度 σ =550MN/ms2σb=750 MN/m 2δs=20% HB=235 2.3 零件的工藝分析 2.3.1. 結(jié)構(gòu)分析 該零件由兩個叉頭和一個圓套筒內(nèi)有的花鍵孔組成，類似套筒類零件，各部分 作用如下： a. 零件的兩個叉頭部位上有兩個直徑為 mm 的孔，用以安裝滾針軸承0.27139?? 和十字軸相聯(lián)，起萬向連軸節(jié)的作用； b. 在叉頭和花鍵孔套筒相聯(lián)結(jié)的筋條起過渡聯(lián)結(jié)和加強(qiáng)零件剛性作用，防止 零件受阻變形； c. 外圓為 Φ65mm，內(nèi)圓 Φ50mm 花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用以 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 4 - 傳遞動力。 2.3.2 加工表面的技術(shù)要求分析 萬向節(jié)滑動叉共有兩組加工表面，他們相互間 有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： a. 以 Φ39mm 孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：兩個 Φ mm 的孔及其倒角，尺寸為 的與兩39027.1?? 1807.? 個孔 Φ mm 相垂直的平面，還有在平面上的四個 M8 螺孔。其中，主要加39027.1?? 工表面為 Φ mm 的兩個孔。. b. 以 Φ50mm 花鍵孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Φ mm 十六齒方齒花鍵孔，Φ55mm 階梯孔，以及5039.? Φ65mm 的外圓表面和 M60×1mm 的外螺紋表面。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： (1) Φ mm 花鍵孔與 Φ mm 二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為5039.? 027.1?? 100：0.2； (2) Φ39mm 二孔外端面對 Φ39mm 孔垂直度公差為 0.1mm； (3) Φ mm 花鍵槽寬中心線與 Φ39mm 中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為 2°。039.? 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后 借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精確要求。 2.3.3. 表面處理內(nèi)容及作用 由于零件受正反向沖擊性載荷，容易疲勞破壞，所以采用表面噴砂處理，提高 表面硬度，還可以在零件表面造成殘余壓應(yīng)力，以抵消部分工作時產(chǎn)生的拉應(yīng)力， 從而提高疲勞極限。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 5 - 3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 制定零件工藝規(guī)程的原則和技術(shù)要求 3.1.1 工藝要求 制定零件機(jī)械加工工藝過程是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的一個重要組成部分。一個零 件可以采用不同的工藝過程制造出來，但正確與合理的工藝過程應(yīng)滿足以下基本要 求： （1） 保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合圖紙和技術(shù)要求條件所規(guī)定的要求； （2） 保證提高生產(chǎn)率和改善勞動條件； （3） 保證經(jīng)濟(jì)性的合理。 3.1.2 技術(shù)依據(jù) （1）. 產(chǎn)品零件圖和裝配圖，技術(shù)條件； （2）. 毛坯生產(chǎn)和供應(yīng)條件； （3）. 年生產(chǎn)綱領(lǐng) （4）. 本車間生產(chǎn)條件（包括設(shè)備，工人技術(shù)等級，勞動場合條件等） ； （5）. 工藝技術(shù)條件，手冊等。 3.2 生產(chǎn)類型的確定 計(jì)算零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的公式： N=Q*n(1+&%)(1+β%) 其中： Q=5000 輛/年（產(chǎn)品的年產(chǎn)量） n=1 件/輛（每輛汽車該零件的數(shù)量） &=4（零件的備品率） β=1（零件的廢品率） 則 N=5000 x1x(1+4%)x(1+1%)=5252（件） 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定該零件為成批生產(chǎn)。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 6 - 3.3 確定毛坯的制造形式 零件材料為 45 鋼?？紤]到汽車在運(yùn)行中要經(jīng)常加速及正、反向行駛，零件在工 作過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維不 被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為 5252 件，已達(dá)大批生產(chǎn)的水平，而 且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這對提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是 有利的。 模鍛毛坯具有以下特點(diǎn)： 1. 其輪廓尺寸接近零件的外形尺寸，加工余量及材料消耗均大量減少； 2. 其制造周期短，生產(chǎn)率高，保證產(chǎn)品質(zhì)量。 3.4 制定工藝路線及方法 3.4.1 加工方法的選擇 零件各表面加工方法的選擇，不但影響加工質(zhì)量，而且也要影響生產(chǎn)率和成本。 同一表面的加工可以有不同的加工方法，這取決于表面形狀，尺寸，精度，粗糙度 及零件的整體構(gòu)型等因素。 主要加工面的加工方法選擇： （1） 兩個 Φ mm 孔及其倒角可選用加工方案如下：39027.1?? a) 該零件的批量不是很大，考慮到經(jīng)濟(jì)性，不適用于鉆-拉方案 b) 該零件除上述因素外，尺寸公差及粗糙度要求均不是很高，因此只需采用 鉆-鏜方案。 （2） 尺寸為 mm 的兩個與孔 Φ mm 相垂直的平面根據(jù)零件外形及807.?39027.1?? 尺寸的要求，選用粗銑-磨得方案 （3） Φ50mm 花鍵孔因孔徑不大，所以不采用先車后拉，而采用鉆-擴(kuò)-拉方案。 （4） Φ65mm 外圓和 M60 x1 外螺紋表面均采用車削即可達(dá)到零件圖紙的要求 3.4.2 基準(zhǔn)的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使 加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 7 - 者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 3.4.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。但對本零件來說， 如果以 Φ65mm 外圓（或 Φ62mm 外圓）表面作基準(zhǔn)（四點(diǎn)定位） ，則可能造成這一組 內(nèi)外圓柱表面與零件的叉部外形不對稱。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有 不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，則 應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)） ，現(xiàn)選擇叉部兩個 Φ mm 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩個短 V 形塊支承這39027.1?? 兩個 Φ mm 的外輪廓作主要定位面，以消除 四個自由度，再用. x??y 一對自動定心的窄口卡爪，夾持在 Φ65mm 外圓柱面上，用以消除 兩個自由度，z?? 達(dá)到完全定位。 3.4.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時， 應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。 3.4.3. 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)適時零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技 術(shù)要求能得到合理的保證。由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以考慮采用萬能性機(jī)床配 以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果， 以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和技術(shù)要求，現(xiàn)初步制定兩種工藝 路線方案： 3.4.3.1 工藝路線方案一 工序 00 車外圓 Φ62mm，Φ60mm，車螺紋 M60×1mm。 工序 05 兩次鉆孔并擴(kuò)鉆花鍵底孔 Φ43mm，锪沉頭孔 Φ55mm。 工序 10 倒角 5×60°。 工序 15 鉆 Rc1/8 底孔。 工序 20 拉花鍵孔。 工序 25 粗銑 Φ39mm 二孔端面。 工序 30 精銑 Φ39mm 二孔端面。 工序 35 鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸兩個 Φ39mm 孔至圖樣尺寸并锪倒角 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 8 - 2×45°。 工序 40 鉆 M8mm 底孔 Φ6.7mm，倒角 120°。 工序 45 攻螺紋 M8mm 底孔 Φ6.7mm，倒角 120°。 工序 50 沖箭頭。 工序 55 檢查。 3.4.3.2 工藝路線方案二 工序 00 粗銑 Φ39mm 二孔端面。 工序 05 精銑 Φ39mm 二孔端面。 工序 10 鉆 Φ39mm 二孔（不到尺寸） 。 工序 15 鏜 Φ39mm 二孔（不到尺寸） 。 工序 20 精鏜 Φ39mm 二孔，倒角 2×45°。 工序 25 車外圓 Φ62mm，Φ60mm，車螺紋 M60×1mm 工序 30 鉆、鏜孔 Φ43mm，并锪沉頭孔 Φ55mm。 工序 35 倒角 5×60°。 工序 40 鉆 Rc1/8 底孔。 工序 45 拉花鍵孔。 工序 50 鉆 M8mm 螺紋底孔 Φ6.7mm 孔，倒角 120°。 工序 55 攻螺紋 M8mm 底孔 Φ6.7mm，倒角 120°。 工序 60 沖箭頭。 工序 65 檢查。 3.4.3.3 工藝路線方案三 工序 00 車端面及外圓 Φ62mm，Φ60mm，車螺紋 M60×1mm。 工序 05 鉆、擴(kuò)花鍵底孔 Φ43mm，并锪沉頭孔 Φ55mm。 工序 10 內(nèi)花鍵孔 5×60°倒角。 工序 15 鉆錐螺紋 Rc1/8 底孔。 工序 20 拉花鍵。 工序 25 粗銑 Φ39mm 二孔端面。 工序 30 鉆、擴(kuò) Φ39mm 二孔及倒角。 工序 35 精、細(xì)鏜 Φ39mm 二孔。 工序 40 磨 Φ39mm 二孔端面，保證尺寸 1180-0.07mm。 工序 45 鉆叉部四個 M8mm 螺紋底孔并倒角。 工序 50 攻螺紋 4-M8mm，Rc1/8。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 9 - 工序 55 沖箭頭。 工序 60 終檢。 3.4.3.4 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工以花鍵孔為中心的一組表面， 然后以此為基面加工 Φ39mm 二孔；而方案二則與此相反，先是加工 Φ39mm 孔， 然后再以此二孔為基準(zhǔn)加工花鍵孔及其外表面。兩相比較可以看出，先加工花 鍵孔后再以花鍵孔定位加工 Φ39mm 二孔，這時的位置精度較易保證，并且定位 及裝夾等比較方便。但方案一中的工序 35 雖然代替了方案二中的工序 10、15、20，減少了裝夾次數(shù)，但在一道工序中要完成這么多工作，除了選用 專門設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（但在成批生產(chǎn)時，在能保證加工精度的情況下，應(yīng)盡量 不選用專用組合機(jī)床）外，只能選用轉(zhuǎn)塔機(jī)床。而轉(zhuǎn)塔車床目前大多適用于粗 加工，用來在此處加工 Φ39mm 二孔是不合適的。 通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)方 案二還有其他問題，主要表現(xiàn)在 Φ39mm 兩個孔及其端面加工要求上。圖樣規(guī)定： Φ39mm 二孔中心線應(yīng)與 Φ55mm 花鍵孔垂直，垂直公差為 100：0.2；Φ39mm 二 孔與其外端面應(yīng)垂直，垂直度公差為 0.1mm。由此可以看出：因?yàn)?Φ39mm 二孔 的中心線要求與 Φ55mm 花鍵孔中心線相垂直，因此，加工及測量 Φ39mm 孔時應(yīng) 以花鍵孔為基準(zhǔn)。這樣做，能保證設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)相重合。在上述工藝路線 制訂中也是這樣做了的。同理，Φ39mm 二孔與其外端面的垂直度（0.1mm）的技 術(shù)要求在加工與測量時也應(yīng)遵循上述原則。但在已制訂的工藝路線中卻沒有這樣 做：Φ39mm 孔加工時，以 Φ55mm 花鍵孔定位（這是正確的） ；而 Φ39mm 孔的外 端面加工時，也是以 Φ55mm 花鍵孔定位。這樣做，從裝夾上看似乎比較方便， 但卻違反了基準(zhǔn)重合的原則，造成了不必要的基準(zhǔn)不重合誤差。具體來說，當(dāng) Φ39mm 二孔的外端面以花鍵孔為基準(zhǔn)加工時，如果兩個端面與花鍵孔中心線已 保證絕對平行的話（這是很難得） ，那么由于 Φ39mm 二孔中心線與花鍵孔仍有 100：0.2 的垂直公差，則 Φ39mm 孔與其外端面的垂直度誤差就會很大，甚至?xí)?造成超差而報廢。這就是由于基準(zhǔn)不重合而造成的惡果。方案三解決了上述問題， 因此，最后的加工路線確定如下： 工序 00 車端面及外圓 Φ62mm，Φ60mm，車螺紋 M60×1mm。以 兩個叉耳外輪廓及 Φ65mm 外圓為粗基準(zhǔn)，選用 C620-1 臥式 車床，專用夾具裝夾。 工序 05 鉆、擴(kuò)花鍵底孔 Φ43mm，并锪沉頭孔 Φ55mm。以 Φ62mm 外圓 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 10 - 為基準(zhǔn)，選用 C365L 轉(zhuǎn)塔車床。 工序 10 內(nèi)花鍵孔 5×60°倒角。選用 C620-1 車床加專用夾具。 工序 15 鉆錐螺紋 Rc1/8 底孔。選用 Z525 立式鉆床及專用鉆模。這里安 排鉆 RC1/8 底孔主要是為了下道工序拉花鍵時消除回轉(zhuǎn)自由度 而設(shè)置的一個定位基準(zhǔn)。本工序以花鍵內(nèi)底孔定位，并利用叉 部外輪廓消除回轉(zhuǎn)自由度。 工序 20 拉花鍵孔。利用花鍵內(nèi)底孔、Φ55mm 端面及 RC1/8 錐紋孔定位， 選用 L6120 臥式拉床加工。 工序 25 粗銑 Φ39mm 二孔端面，以花鍵孔定位，選用 X63 臥式銑床加工。 工序 30 鉆、擴(kuò) Φ39mm 二孔及倒角。以花鍵孔及端面定位，選用 Z550 立式鉆床加工。 工序 35 精、細(xì)鏜 Φ39mm 二孔。選用 T740 型臥式金剛鏜床及用夾具加 工，以花鍵內(nèi)孔及端面定位。 工序 40 磨 Φ39mm 二孔端面，保證尺寸 1180-0.07mm，以 Φ39mm 孔及花鍵孔定位，選用 M7130 平面磨床及專用夾具加工。 工序 45 鉆叉部四個 M8mm 螺紋底孔并倒角。選用 Z4012 立式及 專用夾具加工，以花鍵孔及 Φ39mm 孔定位。 工序 50 攻螺紋 4-M8mm，Rc1/8。 工序 55 沖箭頭。 工序 60 終檢。 以上工藝過程詳見附表 1“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片” 。 3.5 機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 “萬向節(jié)滑動叉”零件材料為 45 鋼，硬度 207～241HBS，毛坯重量約為 6Kg， 生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 根據(jù)上述原是資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加些加工余量、工序尺 寸及毛坯尺寸如下： 1.外圓表面（Φ62mm 及 M60×1mm） 考慮其加工長度為 90mm，與其聯(lián)結(jié)的非加工表面直徑為 Φ65mm，為簡化模 鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為 Φ65mm。Φ62mm 表面為自由尺寸公 差，表面粗糙度值要求為 Rz200μm,只要求粗加工，此時直徑余量 2Z=3mm 已能滿 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 11 - 足加工要求。 2.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（M60×1mm 端面） 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》 （以下簡稱《工藝手冊》 ）表 2.2-14， 其中鍛件重量為 6Kg，鍛件復(fù)雜形狀系數(shù)為 S1，鍛件材質(zhì)系數(shù)取 M1，鍛件輪廓 尺寸（長度方向）＞180～315mm，故長度方向偏差為 mm。5.170?? 長度方向的余量查《工藝手冊》表 2.2～2.5，其余量值規(guī)定為 2.0～2.5mm，現(xiàn)取 2.0mm。 3.兩內(nèi)孔 Φ39mm（叉部） 毛坯為實(shí)心，不沖出孔。兩內(nèi)孔精度要求界于 IT7～I(xiàn)T8 之間，參照《工藝手冊》 表 2.3-9 及表 2.3-12 確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Φ25mm 鉆孔：Φ37mm 2Z=12mm 擴(kuò)鉆：Φ38.7mm 2Z=1.7mm 精鏜：Φ38.9mm 2Z=0.2mm 細(xì)鏜：Φ mm 2Z=0.1mm39027.1?? 4.花鍵孔（16-Φ mm×Φ mm× mm）5.416.0?5048.? 要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。 內(nèi)孔尺寸為 Φ mm，見圖樣。參照《工藝手冊》表 2.3-9 確定孔的加工余16.0? 量分配： 鉆孔：Φ25mm 鉆孔：Φ41mm 擴(kuò)鉆：Φ42mm 拉花鍵孔（16-Φ mm×Φ mm× mm）5039.?416.0?5048.? 花鍵孔要求外徑定心，拉削時的加工余量參照《工藝手冊》表 2.3-19 取 2Z=1mm。 5.Φ mmmm 二孔外端面的加工余量（加工余量的計(jì)算長度為 mm）3027.1?? 1807.? （1）按照《工藝手冊》表 2.2-25，取加工精度 F2，鍛件復(fù)雜系數(shù) S3， 鍛件重 6Kg，則二孔外端面的單邊加工余量為 2.0～3.0mm，取 Z=2mm。鍛件的公差 按《工藝手冊》表 2.2-14，材質(zhì)系數(shù)取 M1，復(fù)雜系數(shù) S3，則鍛件的偏差為 .170?? mm。 （2）磨削余量：單邊 0.2mm（見《工藝手冊表 2.3-21》 ） ，磨削公差即零件公差 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 12 - -0.07mm。 （3）銑削余量：銑削的公差余量（單邊）為： Z=2.0-0.2=1.8（mm） 銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本工序（粗銑）的加工精度為 IT11 級，因此可知本工序的加 工公差為-0.22mm（入體方向） 。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工 余量其實(shí)只是名義上的加工余量。實(shí)際上，加工余量有最大加工余量及最小加工余 量之分。 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件為大批生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計(jì)算最大、最 小加工余量時，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予確定。 Φ39mm 二孔外端面尺寸加工余量 和工序間余量及公差分布見圖。 毛坯名義尺寸 118+2x2=122 118+0.2x2=118.4 最大余量 118 最小余量 最大余量 最小余量 磨 粗銑 -0.07/2 -0.02/2 -0.7 +1.3 Φ39mm 孔外端面工序間尺寸公差分布圖（調(diào)整法） 由圖可知： 毛坯名義尺寸： 118+2×2=122（mm） 毛坯最大尺寸： 122+1.3×2=124.6（mm） 毛坯最小尺寸： 122-0.7×2=120.6（mm） 粗銑后最大尺寸： 118+0.2×2=118.4（mm） 粗銑后最小尺寸： 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 13 - 118.4-0.22=118.18（mm） 磨后尺寸與零件圖尺寸應(yīng)相符，即 1180-0.07mm 最后，將上述計(jì)算的工序間尺寸及公差整理成表 1。 表 1 加工余量計(jì)算表(mm) 鍛件毛坯 （Φ39mm 二端面， 零件尺寸 1180-0.07） 粗銑二端面 磨二端面 最大 124.6 118.4加工前尺 寸 最小 120.6 118.18 最大 124.6 118.4 118加工后尺 寸 最小 120.6 118.18 117.93 最大 3.1 0.2 加工余量（單邊） 2 最小 1.21 0.125 加工公差 +1.3 -0.7 -0.22/2 -0.07/2 3.6 確定切削用量及基本工時 工序 15：車削端面、外圓及螺紋。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。 3.6.1 加工條件 工件材料：45 鋼正火，σ b=0.60GPa、模鍛。 加工要求：粗車 Φ60mm，斷面及 Φ60mm、Φ62mm 外圓，Rz200μm；車螺紋 M60×1mm。 機(jī)床：C620-1 臥式車床。 刀具：刀片材料 YT15，刀桿尺寸 16×25mm2，κ r=90°， r0=15°，а 0= 12°，r ε =0.5mm。60°螺紋車刀：刀片材料： W18Cr4V。 工 序加 工 尺 寸 及 公 差 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 14 - 3.6.2 計(jì)算切削用量 （1）粗車 M60×1mm 端面 1） 已知毛坯長度方向的加工余量為 mm，考慮 7°的模鍛拔1.5072?? 模斜度，則毛坯超過年度方向的最大加工余量 Zmax=7.5mm。但實(shí)際上，由于以后還 要鉆花鍵底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一個 Φ40mm 芯部待以后鉆孔時 加工掉，故此時實(shí)際端面最大加工余量可按 Zmax=5.5mm 考慮，分兩次加工， а p=3mm 計(jì)。 長度加工公差按 IT12 級，取-0.46mm（入體方向） 2） 進(jìn)給量 f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》 （第三版） （以下簡稱《切削手冊》 ）表 1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為 16mm×25mm，а p≤3mm 以及工件直徑為 60mm 時 f=0.5～0.7mm/r 按 C620-1 車床說明書（見《切削手冊》表 1.30）取 f=0.5mm/r 3） 計(jì)算切削速度 按《切削手冊》表 1.27，切削速度的計(jì)算公式為 （壽命選 T=60min） 。 Vc=Cv/Tmа pXvfYvkv（m/min） 其中：Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2。修正系數(shù) Kv 見《切削手冊》表 1.28，即 kmv=1.44，k sv=0.8，k kv=1.04，k krv=0.81，k Bv=0.97。 所以 Vc=242/60 0.2×30.15×0.50.35×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97 =108.6（m/min） 4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/∏d w=532（m/min） 按機(jī)床說明書（見《工藝手冊》表 4.2-8） ，與 532r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為 480r/min 及 600r/min?，F(xiàn)選取 nw=600r/min。如果選 nw=480r/min，則速度 損失太大。 所以實(shí)際切削速度 v=122m/min。 5） 切削工時，按《工藝手冊》表 6.2-1。 l=65-40/2=12.5（mm） ，l 1=2mm，l 2=0，l 3=0 tm=l1+l2+l3/nwfi=12.5+2/600*0.5=0.096（min） 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 15 - （1） 粗車 Φ62mm 外圓，同時應(yīng)校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。 1） 切削深度 單邊余量 Z=1.5mm，可一次切除。 2） 進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊》表 1.4，選用 f=0.5mm/r。 3） 計(jì)算切削速度 見《切削手冊》表 1.27 Vc=Cv/Tmа pXvfYvkv =116 （m/min） 4） 確定主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/∏d w =568 （r/min） 按機(jī)床選取 n=600r/min 所以實(shí)際切削速度 V=∏dn/1000=∏65x600/1000=122(m/min) 5） 檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力 Fc 按《切削手冊》表 1.29 所示公式計(jì) 算 Fc= C Fc Fc Fc FcKFcaxpyfvnc 其中：C Fc=2795，X Fc=1.0，Y Fc=0.75，n Fc=-0.15， =(σb/650) =0.94MpKF kkr=0.89 所以 Fc=2795×1.5×0.5 0.75×122-0.15×0.94×0.89 =1012.5（N） 切削時消耗功率 Pc 為 Pc=FcVc/6x =2.06(Kw)410 由《切削手冊》表 1.30 中 C620-1 機(jī)床說明書可知，C620-1 主電動機(jī)功率為 7.8kW，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為 600r/min 時，主軸傳遞的最大功率為 5.5kW，所以機(jī)床功率 足夠，可以正常加工。 6） 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度 已知主切削力 Fc=1012.5N，徑向切削力 Fp按 《切削手冊》表 1.29 所示公式計(jì)算 Fp= CFp Fp Fp FpKFpaxpyfvnc 其中：C Fp=1940，x Fp=0.9，y Fp=0.6，n Fp=-0.3 =(σb/650) =0.897MpKnF Kkr=0.5 所以 Fp=1940×1.5 0.9×0.50.6×122-0.3×0.897×0.5 =195（N） 而軸向切削力 Ff= CFf Ff FpKFpaxfvnc 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 16 - 其中：C Ff =2880，x Ff=1.0，y Ff=0.5，n Ff=-0.4 kM=(σb/650) =0.923nF kk=1.17 軸向切削力 Ff=2880×1.5×0.50.5×122-0.4×0.923×1.17 =480（N） 取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù) μ=0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給 機(jī)構(gòu)的作用力為 F=Ff+μ（F c+Fp） =480+0.1（1012.5+195）=600（N） 而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為 3530N（見《切削手冊》表 1.30） ， 故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。 7） 切削工時 t=l+l1+l2/nf 其中 l=90，l 1=4，l 2=0 所以 t=90+4/600×0.5=0.31（min） （2） 車 Φ60mm 外圓柱面 а p=1mm f=0.5mm/r（《切削手冊》表 1.6，Ra=6.3μm，刀夾圓弧半 徑 rs=1.0mm） Vc=Cv/Tmа pXvfYvkv 其中：C v=242 m=0.2,T=60 xv=0.15,yv=0.35,kM=1.44,kk=0.81 Vc=159(m/min) n=843(r/min) 按機(jī)床說明書取 n=770r/min 則此時 v=145m/min 切削工時 t=（l+l 1+l2）/nf 其中：l=20 l 1=4 l2=0 所以 t=（20+4）/770×0.5=0.062（min） （3） 車螺紋 M60×1mm 1）切削速度的計(jì)算 見《切削用量手冊》 （艾興、肖詩綱編，機(jī)械工業(yè)出版 社，1985）表 21，刀具壽命 T=60min，采用高速螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時 а p =0.08，走刀次數(shù) i=2 Vc=Cv/Tmа pXvfYvkv 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 17 - 其中：C v=11.8，m=0.11，x v=0.70，y v=0.3，螺距 t1=1 kM=（0.637/0.6） 1.75=1.11，k k=0.75 所以粗車螺紋時： Vc=21.57(m/min) 精車螺紋時 Vc=36.8(m/min) 2）確定主軸轉(zhuǎn)速 粗車螺紋時 n1=1000vc/∏D=1000×21.57/∏60=114.4（r/min） 按機(jī)床說明書取 n=96r/min 實(shí)際切削速度 v c=18m/min 精挑螺紋時 n1=1000vc/∏D=1000×36.8/∏60=195（r/min） 按機(jī)床說明書取 n=184r/min 實(shí)際切削速度 v c=34m/min 3）切削工時 取切入長度 l1=3mm 粗車螺紋工時 t1 =（l+ l 1） /nf*i=0.75(min) 精車螺紋 t2 =（l+ l 1） /nf*i=0.18 所以車螺紋的總工時為 t=t1+t2=0.93（m/min） 工序 20：鉆、擴(kuò)花鍵底孔 Φ43mm 及锪沉頭孔 Φ55mm，選用機(jī)床：轉(zhuǎn)塔車床 C365L。 1. 鉆孔 Φ25mm f=0.41mm/r （見《切削手冊》表 2.7） v=12.25m/min （見《切削手冊》表 2.13 及表 2.14，按 5 類 加工性考慮） nS=1000v/∏d W=1000×12.25/∏25=155（r/min） 按機(jī)床選取 nW=136r/min（按《工藝手冊》表 4.2-2） 所以實(shí)際切削速度 v=∏d WnW/1000=10.68（m/min） 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 18 - 切削工時 t=（l+l 1+l2）/n Wf=3(min) 其中：切入 l1=10mm，切出 l2=4mm l=150mm 2. 鉆孔 Φ41mm 根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時，其進(jìn)給量與切削速度與鉆 同樣尺寸的實(shí)心孔時的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為 f=（1.2～1.8）f 鉆 v=（1/2～1/3）v 鉆 式中 f 鉆 、v 鉆 ---加工實(shí)心孔時的切削用量。 現(xiàn)已知 f 鉆 =0.56mm/r （《切削手冊》表 2.7） v 鉆 =19.25m/min （《切削手冊》表 2.13） 并令 f=1.35f 鉆 =0.76mm/r 按機(jī)床選取 f=0.76mm/r v=0.4v 鉆 =7.7m/min nS =1000v/∏D=59(r/min) 按機(jī)床選取 nW=58r/min 所以實(shí)際切削速度為 v=∏41*58/1000=7.47(m/min) 切削工時 l 1=7mm，l 2=2mm，l=150mm t=(150+7+2)/0.76x59=3.55(min) 3．?dāng)U花鍵底孔 Φ43mm 根據(jù)《切削手冊》表 2.10 規(guī)定，查得擴(kuò)孔鉆擴(kuò) Φ43mm 孔時的進(jìn)給量，并根據(jù)機(jī) 床規(guī)格選 f=1.24mm/r 擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時的切削速度，根據(jù)其他有關(guān)資料，確定為 v=0.4v 鉆 其中 v 鉆 為用鉆頭鉆同樣尺寸實(shí)心孔時的切削速度。 故 V=0.4 × 19.25=7.7（m/min） nS =1000*7.7/∏*43=57(r/min) 按機(jī)床選取 n W=58r/min 切削工時切入 l1=3mm， ，切出 l 2=1.5mm 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 19 - t=(150+3+1.5)/58*1.24=2.14(min) 4 锪圓柱式沉頭孔 Φ55 根據(jù)有關(guān)資料介紹，锪沉頭孔時進(jìn)給量及切削速度約為鉆孔時的 1/2-1/3，故 f=1/3f 鉆 =1/3 × 0.6=0.2（mm/r） 按機(jī)床取 0.21mm/r v=1/3v=1/3 × 25=8.33（m/mm） nS =1000v/∏D=48(r/min) 按機(jī)床選取 nW=44r/min，所以實(shí)際切削速度 v=∏Dn W /1000=8.29(m/min) 切削工時 切入 l 2=2mm，l 2=0，l=8mm t=（l+l 1+l2）/nf=1.08(min) 在本工步中，加工 Φ55mm 沉頭空的測量長度，由于工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合， 故需要進(jìn)行尺寸換算。按圖樣要求，加工完畢后應(yīng)保證尺寸 45mm。 尺寸鏈如下圖所示，尺寸 45mm 為終結(jié)環(huán)，給定尺寸 185mm 及 45mm，由于基準(zhǔn) 不重合，加工時應(yīng)保證尺寸 A A=185-45=140（mm ） 規(guī)定公差值。因終結(jié)環(huán)公差等于各組成環(huán)公差之和，即 T（45） =T（185） +T（140） 現(xiàn)由于本尺寸鏈較簡單，故分配公差采用等公差法。尺寸 45mm 按自由尺寸取公 差等級 IT16，其公差 T（45） =1.6mm，并令 T（185） =T（140） =0.8 mm 45 A 185 Φ55mm 孔深的尺寸換算 工序 25：Φ43mm 內(nèi)孔 5×30°倒角，選用臥式車床 C620-1。由于最后的切削寬 度很大，故按成形車削制定進(jìn)給量。根據(jù)手冊及機(jī)床取 f=0.08mm/r （見《切削手冊》表 1.8） 當(dāng)采用高速鋼車刀時，根據(jù)一般材料，確定切削速度 v=16m/min 則 n s=1000v/∏D=1000×16/∏43=118（r/min） 按機(jī)床說明書取 nW=120r/min，則此時切削速度為 v=∏Dn W/1000=16.2（m/min） 切削工時 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 20 - l=5mm l1=3mm t=（l+l 1）/n Wf=0.83（min） 工序 30：鉆錐螺紋 Rc1/8 底孔（Φ8.8mm） f=0.11mm/r （《切削手冊》表 2.7） v=25m/min （《切削手冊》表 2.13） 所以 n=1000v/∏D=1000×25/∏×8.8=904（r/min） 按機(jī)床選取 nW=680r/min （《切削手冊》表 2.35） 實(shí)際切削速度 v=∏Dn/1000=∏×8.8×680/1000=18.8（m/min） 切削工時 l=11mm，l 1=4mm，l 2=3mm t=（l+l 1+l2）/n Wf=0.24(min) 工序 35：拉花鍵孔 單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒升為 0.06mm，拉 削速度 v=0.06m/s（3.6m/min） 切削工時 t= Zblηk/1000vf Zz 式中 Z b-----單面余量 3.5mm（由 Φ43mm 拉削到 Φ50mm） ； l-----拉削表面長度，140mm； η-----考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取 1.2； k-----考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取 1.4； v-----拉削速度（m/min） ； fZ----拉刀單面齒升； z-----拉刀同時工作齒數(shù)，z=l/p； p-----拉刀齒距。 p=（1.25～1.5） =1.35 =16mml140 所以 拉刀同時工作齒數(shù) z=l/p=140/16≈9 所以 t=3.5×140×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×9=0.42（min） 工序 40：粗銑 Φ39mm 二孔端面，保證尺寸 118.40-0.22mm fz=0.08mm/齒 （參考《切削手冊》表 3-3） 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定 v=0.45m/s 即 27m/min。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 - 21 - 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，d W=225mm，齒數(shù) z=20。則 ns=1000v/∏d W=1000×27/∏225=38（r/min） 現(xiàn)采用 X63 臥式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書（見《工藝手冊》表 4.2-39） ，取 nW =37.5r/min，故實(shí)際切削速度為 v=∏d WnW/1000=∏×225×37.5/1000=26.5（m/min） 當(dāng) nW =37.5r/min 時，工作臺的每分鐘進(jìn)給量 fm應(yīng)為 fm=fzznW=0.08×20×37.5=60（m/min） 查機(jī)床說明書，剛好有 fm=60m/min，故直接選用該值。 切削工時：由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，利用作圖法，可 得出銑刀的行程 l+l1+l2=105mm，則機(jī)動工時為 tm=（l+l 1+l2）/f M=105/60=1.75(min) 工序 45： 鉆、擴(kuò) Φ39mm 二孔及倒角。 1. 鉆孔 Φ25mm 確定進(jìn)給量 f：根據(jù)《切削手冊》表 2.7，當(dāng)鋼 σ b＜800MPa，d 0=Φ25mm 時，f=0.39～0.47mm/r。由于本零件在加工 Φ25mm 孔時屬于低鋼度零件，故進(jìn)給量 應(yīng)乘系數(shù) 0.75，則 f=（0.39～0.47）×0.75=0.29～0.35（mm/r） 根據(jù) Z535 機(jī)床說明書，現(xiàn)取 f=0.25mm/r。 切削速度：根據(jù)《切削手冊》表 2.13 及表 2.14，查得切削速度 v=18m/min。所 以 ns=1000v/∏d W=1000×18/∏×25=229（r/min） 根據(jù)機(jī)床說明書，取 nW=195r/min，故實(shí)際切削速度為 v=∏d WnW/1000=∏×25×195/1000=15.3（m/min） 切削工時 l=19mm l1=9mm l2=3mm tW1= （l+l 1+l2）/n Wf=19+9+3/195*0.25=0.635（min） 以上為鉆一個孔時的機(jī)動時間。故本工序的機(jī)動工時為 tM=tM1×2=0.635×2=1.27（min） 2. 擴(kuò)鉆 Φ37mm 孔 利用 Φ37mm 的鉆頭對 Φ25mm 的孔進(jìn)行擴(kuò)鉆。根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，擴(kuò) 鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 南昌航空