萬向節(jié)滑動叉工藝與夾具設計【鉆錐螺紋Rc18底孔（φ8.8mm） + 粗銑Φ39mm二孔端面】參考素材

喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有， 畢業(yè)設計報告(論文)報告(論文)題目： 作者所在系部： 機械工程系 作者所在專業(yè)： 機械設計與制造 作者所在班級： 作 者 姓 名 ： 作 者 學 號 ： 指導教師姓名： 完 成 時 間 ： 教務處制畢業(yè)論文摘要萬向節(jié)滑動叉位于傳動軸的端部。它的主要作用：一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進的動力；二是當汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時，由本零件可以調整傳動軸的長短及其位置。零件的兩個叉頭部位上有兩個孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬向聯軸節(jié)的作用。零件上的花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用于傳遞動力之用。本設計主要編制該零件的機械加工工藝規(guī)程，并設計其中兩道工序的專用夾具，并撰寫設計說明書。此次設計培養(yǎng)了我熟悉并運用有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力。進一步鍛煉了我識圖、制圖、運算、編寫技術文件和操作CAD等基本能力。關鍵詞：萬向節(jié) 滑動叉 工藝 專用夾具Abstract Fork sliding universal joints at the end of the shaft. Its main roles: First, transfer torque to the driving force for car access to move forward; second is when the vehicle rear axle leaf spring in a different state, the parts can be adjusted by the length of shaft and its location. Parts the first part of the two forks, there are two holes for the installation of needle bearings and connected with the cross-axis, since the role of universal coupling. Parts of the spline hole and the shaft end of the spline shaft of it, for power transmission purposes. The design of the main components of the preparation of the machining process planning and design processes in which two special fixture to work together and write a design specification. The design of the training I am familiar with and use of the manual, specification, diagrams and other technical information. Further training of my knowledge map, drawing, calculations, preparation of technical documents and the basic ability to operate CAD.Key words: gimbal sliding forks craft special fixture 畢業(yè)論文 - 1 - “萬向節(jié)滑動叉”零件機械加工工藝規(guī)程及夾 具設計 第1章 引言 本次畢業(yè)設計的課題名稱是萬向節(jié)滑動叉機加工藝及工裝設計。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，使汽車獲得前進的動力；二是當汽車后 橋鋼板彈簧處在不同狀態(tài)時，由本零件可以調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構，其端部呈叉 形結構，并設有兩個十字銷孔，用于安裝十字萬向節(jié)；在管內設有內花鍵，這種呈整 體式結構的滑動叉，不僅加工容易、成本低，而且強度高，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 結構，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下完成的。焦老師在百忙中給 我們講解論文中的細節(jié)以及論文中所涉及的工藝分析，還有他嚴謹的治學態(tài)度也是我 學習的榜樣。通過本次畢業(yè)設計，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。 畢業(yè)論文 - 2 - 第 2 章 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，使汽車獲得前進的動力；二是當汽車后橋鋼板彈簧處 在不同的狀態(tài)時，由本零件可以調整傳動軸的長短及其位置。零件的兩個叉頭部位上 有兩個 mm 的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬向聯軸節(jié)的作用。39027.1 零件 65mm 外圓內為 50mm 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)等碳素結構鋼，經調質處理后有良好的綜 合機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 材料的工藝性和經濟性，45 鋼滿足以上要求，所以選用 45 鋼。 45 鋼調質后機械性能 屈服強度 抗拉強度 延伸率 布氏硬度 =550MN/ms2b=750 MN/m2s=20% HB=235 2.3 零件的工藝分析 2.3.1. 結構分析 該零件由兩個叉頭和一個圓套筒內有的花鍵孔組成，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，用以安裝滾針軸承和0.27139 十字軸相聯，起萬向連軸節(jié)的作用； b. 在叉頭和花鍵孔套筒相聯結的筋條起過渡聯結和加強零件剛性作用，防止零 件受阻變形； c. 外圓為 65mm，內圓 50mm 花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用以傳 遞動力。 畢業(yè)論文 - 3 - 2.3.2 加工表面的技術要求分析 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。現分述如下： a. 以 39mm 孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：兩個 mm 的孔及其倒角，尺寸為 的與兩個39027.1 1807. 孔 mm 相垂直的平面，還有在平面上的四個 M8 螺孔。其中，主要加工表39027.1 面為 mm 的兩個孔。. b. 以 50mm 花鍵孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括： mm 十六齒方齒花鍵孔，55mm 階梯孔，以及5039. 65mm 的外圓表面和 M601mm 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) mm 花鍵孔與 mm 二孔中心聯線的垂直度公差為 100：0.2；5039. 027.1 (2) 39mm 二孔外端面對 39mm 孔垂直度公差為 0.1mm； (3) mm 花鍵槽寬中心線與 39mm 中心線偏轉角度公差為 2。39.0 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力，以抵消部分工作時產生的拉應力，從而 提高疲勞極限。 第 3 章 工藝規(guī)程設計 3.1 制定零件工藝規(guī)程的原則和技術要求 3.1.1 工藝要求 制定零件機械加工工藝過程是生產技術準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滿足以下基本要求： （1） 保證產品的質量符合圖紙和技術要求條件所規(guī)定的要求； （2） 保證提高生產率和改善勞動條件； 畢業(yè)論文 - 4 - （3） 保證經濟性的合理。 3.1.2 技術依據 （1）. 產品零件圖和裝配圖，技術條件； （2）. 毛坯生產和供應條件； （3）. 年生產綱領 （4）. 本車間生產條件（包括設備，工人技術等級，勞動場合條件等） ； （5）. 工藝技術條件，手冊等。 3.2 生產類型的確定 計算零件生產綱領的公式： N=Q*n(1+&%)(1+%) 其中： Q=5000 輛/年（產品的年產量） n=1 件/輛（每輛汽車該零件的數量） &=4（零件的備品率） =1（零件的廢品率） 則 N=5000 x1x(1+4%)x(1+1%)=5252（件） 根據生產綱領確定該零件為成批生產。 3.3 確定毛坯的制造形式 零件材料為 45 鋼?？紤]到汽車在運行中要經常加速及正、反向行駛，零件在工作 過程中則經常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應該選用鍛件，以使金屬纖維不被切 斷，保證零件工作可靠。由于零件年產量為 5252 件，已達大批生產的水平，而且零件 的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這對提高生產率、保證加工質量也是有利的。 模鍛毛坯具有以下特點： 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，生產率高，保證產品質量。 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，不但影響加工質量，而且也要影響生產率和成本。 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 零件的整體構型等因素。 畢業(yè)論文 - 5 - 主要加工面的加工方法選擇： （1） 兩個 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，考慮到經濟性，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 mm 相垂直的平面根據零件外形及尺寸807.39027.1 的要求，選用粗銑-磨得方案 （3） 50mm 花鍵孔因孔徑不大，所以不采用先車后拉，而采用鉆-擴-拉方案。 （4） 65mm 外圓和 M60 x1 外螺紋表面均采用車削即可達到零件圖紙的要求 3.4.2 基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加 工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者， 還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 3.4.2.1 粗基準的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對本零件來說， 如果以 65mm 外圓（或 62mm 外圓）表面作基準（四點定位） ，則可能造成這一組內 外圓柱表面與零件的叉部外形不對稱。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加 工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與 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） ，現選擇叉部兩個 mm 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短 V 形塊支承這兩個39027.1 mm 的外輪廓作主要定位面，以消除 四個自由度，再用一對自動. xy 定心的窄口卡爪，夾持在 65mm 外圓柱面上，用以消除 兩個自由度，達到完全z 定位。 3.4.2.2 精基準的選擇 精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時， 應該進行尺寸換算。 畢業(yè)論文 - 6 - 3.4.3. 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當適時零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術 要求能得到合理的保證。由于生產類型為大批生產，可以考慮采用萬能性機床配以專 用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便 使生產成本盡量下降。根據零件的結構形狀和技術要求，現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 車外圓 62mm，60mm，車螺紋 M601mm。 工序 兩次鉆孔并擴鉆花鍵底孔 43mm，锪沉頭孔 55mm。 工序 倒角 560。 工序 鉆 Rc1/8 底孔。 工序 拉花鍵孔。 工序 粗銑 39mm 二孔端面。 工序 精銑 39mm 二孔端面。 工序 鉆、擴、粗鉸、精鉸兩個 39mm 孔至圖樣尺寸并锪倒角 245。 工序 鉆 M8mm 底孔 6.7mm，倒角 120。 工序 攻螺紋 M8mm 底孔 6.7mm，倒角 120。 工序 沖箭頭。 工序 檢查。 3.4.3.2 工藝路線方案二 工序 粗銑 39mm 二孔端面。 工序 精銑 39mm 二孔端面。 工序 鉆 39mm 二孔（不到尺寸） 。 工序 鏜 39mm 二孔（不到尺寸） 。 工序 精鏜 39mm 二孔，倒角 245。 工序 車外圓 62mm，60mm，車螺紋 M601mm 工序 鉆、鏜孔 43mm，并锪沉頭孔 55mm。 工序 倒角 560。 工序 鉆 Rc1/8 底孔。 工序 拉花鍵孔。 工序 鉆 M8mm 螺紋底孔 6.7mm 孔，倒角 120。 工序 攻螺紋 M8mm 底孔 6.7mm，倒角 120。 工序 沖箭頭。 畢業(yè)論文 - 7 - 工序 檢查。 3.4.3.3 工藝路線方案三 工序 車端面及外圓 62mm，60mm，車螺紋 M601mm。 工序 鉆、擴花鍵底孔 43mm，并锪沉頭孔 55mm。 工序 內花鍵孔 560倒角。 工序 鉆錐螺紋 Rc1/8 底孔。 工序 拉花鍵。 工序 粗銑 39mm 二孔端面。 工序 鉆、擴 39mm 二孔及倒角。 工序 精、細鏜 39mm 二孔。 工序 磨 39mm 二孔端面，保證尺寸 1180-0.07mm。 工序 鉆叉部四個 M8mm 螺紋底孔并倒角。 工序 攻螺紋 4-M8mm，Rc1/8。 工序 沖箭頭。 工序 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 39mm 二孔；而方案二則與此相反，先是加工 39mm 孔，然后 再以此二孔為基準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 39mm 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，但在一道工序中要完成這么多工作，除了選用專門設計的組合機床（但在 成批生產時，在能保證加工精度的情況下，應盡量不選用專用組合機床）外，只能 選用轉塔機床。而轉塔車床目前大多適用于粗加工，用來在此處加工 39mm 二孔 是不合適的。 通過仔細考慮零件的技術要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現方案 二還有其他問題，主要表現在 39mm 兩個孔及其端面加工要求上。圖樣規(guī)定： 39mm 二孔中心線應與 55mm 花鍵孔垂直，垂直公差為 100：0.2；39mm 二孔與 其外端面應垂直，垂直度公差為 0.1mm。由此可以看出：因為 39mm 二孔的中心線 要求與 55mm 花鍵孔中心線相垂直，因此，加工及測量 39mm 孔時應以花鍵孔為 基準。這樣做，能保證設計基準與工藝基準相重合。在上述工藝路線制訂中也是這 樣做了的。同理，39mm 二孔與其外端面的垂直度（0.1mm）的技術要求在加工與 測量時也應遵循上述原則。但在已制訂的工藝路線中卻沒有這樣做：39mm 孔加工 時，以 55mm 花鍵孔定位（這是正確的） ；而 39mm 孔的外端面加工時，也是以 55mm 花鍵孔定位。這樣做，從裝夾上看似乎比較方便，但卻違反了基準重合的原 畢業(yè)論文 - 8 - 則，造成了不必要的基準不重合誤差。具體來說，當 39mm 二孔的外端面以花鍵 孔為基準加工時，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 39mm 二孔中心線與花鍵孔仍有 100：0.2 的垂直公差，則 39mm 孔 與其外端面的垂直度誤差就會很大，甚至會造成超差而報廢。這就是由于基準不重 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 車端面及外圓 62mm，60mm，車螺紋 M601mm。以 兩個叉耳外輪廓及 65mm 外圓為粗基準，選用 C620-1 臥式車床， 專用夾具裝夾。 工序 鉆、擴花鍵底孔 43mm，并锪沉頭孔 55mm。以 62mm 外圓為 基準，選用 C365L 轉塔車床。 工序 內花鍵孔 560倒角。選用 C620-1 車床加專用夾具。 工序 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自由度而設 置的一個定位基準。本工序以花鍵內底孔定位，并利用叉部外輪 廓消除回轉自由度。 工序 拉花鍵孔。利用花鍵內底孔、 55mm 端面及 RC1/8 錐紋孔定位，選 用 L6120 臥式拉床加工。 工序 粗銑 39mm 二孔端面，以花鍵孔定位，選用 X63 臥式銑床加工。 工序 鉆、擴 39mm 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 精、細鏜 39mm 二孔。選用 T740 型臥式金剛鏜床及用夾具加工， 以花鍵內孔及端面定位。 工序 磨 39mm 二孔端面，保證尺寸 1180-0.07mm，以 39mm 孔及花鍵孔定位，選用 M7130 平面磨床及專用夾具加工。 工序 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 39mm 孔定位。 工序 攻螺紋 4-M8mm，Rc1/8。 工序 沖箭頭。 工序 終檢。 以上工藝過程詳見附表 1“機械加工工藝過程綜合卡片” 3.5 機械加工余量、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 207241HBS，毛坯重量約為 6Kg，生 產類型為大批生產，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 根據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： 畢業(yè)論文 - 9 - 1.外圓表面（62mm 及 M601mm） 考慮其加工長度為 90mm，與其聯結的非加工表面直徑為 65mm，為簡化模鍛 毛坯的外形，現直接取其外圓表面直徑為 65mm。62mm 表面為自由尺寸公差， 表面粗糙度值要求為 Rz200m,只要求粗加工，此時直徑余量 2Z=3mm 已能滿足加工 要求。 2.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（M601mm 端面） 查機械制造工藝設計簡明手冊 （以下簡稱工藝手冊 ）表 2.2-14，其 中鍛件重量為 6Kg，鍛件復雜形狀系數為 S1，鍛件材質系數取 M1，鍛件輪廓尺寸 （長度方向）180315mm，故長度方向偏差為 mm。5.170 長度方向的余量查工藝手冊表 2.22.5，其余量值規(guī)定為 2.02.5mm，現取 2.0mm。 3.兩內孔 39mm（叉部） 毛坯為實心，不沖出孔。兩內孔精度要求界于 IT7IT8 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：25mm 鉆孔：37mm 2Z=12mm 擴鉆：38.7mm 2Z=1.7mm 精鏜：38.9mm 2Z=0.2mm 細鏜： mm 2Z=0.1mm39027.1 4.花鍵孔（16- mm mm mm）5.416.05048. 要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。 內孔尺寸為 mm，見圖樣。參照工藝手冊表 2.3-9 確定孔的加工余量16.0 分配： 鉆孔：25mm 鉆孔：41mm 擴鉆：42mm 拉花鍵孔（16- mm mm mm）5039.416.05048. 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. mmmm 二孔外端面的加工余量（加工余量的計算長度為 mm）3027.1 1807. （1）按照工藝手冊表 2.2-25，取加工精度 F2，鍛件復雜系數 S3， 鍛件重 6Kg，則二孔外端面的單邊加工余量為 2.03.0mm，取 Z=2mm。鍛件的公差按 工藝手冊表 2.2-14，材質系數取 M1，復雜系數 S3，則鍛件的偏差為 mm。.170 （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- 0.07mm。 （3）銑削余量：銑削的公差余量（單邊）為： 畢業(yè)論文 - 10 - Z=2.0-0.2=1.8（mm） 銑削公差：現規(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 其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設計規(guī)定零件為大批生產，應該采用調整法加工，因此在計算最大、最小加 工余量時，應按調整法加工方式予確定。 39mm 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 39mm 孔外端面工序間尺寸公差分布圖（調整法） 由圖可知： 毛坯名義尺寸： 118+22=122（mm） 毛坯最大尺寸： 122+1.32=124.6（mm） 毛坯最小尺寸： 122-0.72=120.6（mm） 粗銑后最大尺寸： 118+0.22=118.4（mm） 粗銑后最小尺寸： 118.4-0.22=118.18（mm） 磨后尺寸與零件圖尺寸應相符，即 1180-0.07mm 最后，將上述計算的工序間尺寸及公差整理成表 1。 表 1 加工余量計算表(mm) 畢業(yè)論文 - 11 - 鍛件毛坯 （39mm 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：車削端面、外圓及螺紋。本工序采用計算法確定切削用量。 3.6.1 加工條件 工件材料：45 鋼正火， b=0.60GPa、模鍛。 加工要求：粗車 60mm，斷面及 60mm、62mm 外圓，Rz200m；車螺紋 M601mm。 機床：C620-1 臥式車床。 刀具：刀片材料 YT15，刀桿尺寸 1625mm2， r=90， r0=15， 0= 12，r =0.5mm。60螺紋車刀：刀片材料：W18Cr4V。 3.6.2 計算切削用量 （1）粗車 M601mm 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 40mm 芯部待以后鉆孔時加工 掉，故此時實際端面最大加工余量可按 Zmax=5.5mm 考慮，分兩次加工， p=3mm 計。 長度加工公差按 IT12 級，取-0.46mm（入體方向） 2） 進給量 f 根據切削用量簡明手冊 （第三版） （以下簡稱切削手冊 ） 表 1.4，當刀桿尺寸為 16mm25mm， p3mm 以及工件直徑為 60mm 時 工 序加 工 尺 寸 及 公 差 畢業(yè)論文 - 12 - f=0.50.7mm/r 按 C620-1 車床說明書（見切削手冊表 1.30）取 f=0.5mm/r 3） 計算切削速度 按切削手冊表 1.27，切削速度的計算公式為（壽 命選 T=60min） 。 Vc=Cv/Tm pXvfYvkv（m/min） 其中：Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2。修正系數 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 0.230.150.50.351.440.81.040.810.97 =108.6（m/min） 4）確定機床主軸轉速 ns=1000vc/d w=532（m/min） 按機床說明書（見工藝手冊表 4.2-8） ，與 532r/min 相近的機床轉速為 480r/min 及 600r/min。現選取 nw=600r/min。如果選 nw=480r/min，則速度損 失太大。 所以實際切削速度 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） （1） 粗車 62mm 外圓，同時應校驗機床功率及進給機構強度。 1） 切削深度 單邊余量 Z=1.5mm，可一次切除。 2） 進給量 根據切削手冊表 1.4，選用 f=0.5mm/r。 3） 計算切削速度 見切削手冊表 1.27 Vc=Cv/Tm pXvfYvkv =116 （m/min） 4） 確定主軸轉速 ns=1000vc/d w =568 （r/min） 按機床選取 n=600r/min 所以實際切削速度 V=dn/1000=65x600/1000=122(m/min) 5） 檢驗機床功率 主切削力 Fc 按切削手冊表 1.29 所示公式計 算 Fc= C Fc Fc Fc FcKFcaxpyfvnc 其中：C Fc=2795，X Fc=1.0，Y Fc=0.75，n Fc=-0.15， =(b/650) =0.94MpKF kkr=0.89 畢業(yè)論文 - 13 - 所以 Fc=27951.50.5 0.75122-0.150.940.89 =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 機床說明書可知，C620-1 主電動機功率為 7.8kW，當主軸轉速為 600r/min 時，主軸傳遞的最大功率為 5.5kW，所以機床功率足夠， 可以正常加工。 6） 校驗機床進給系統(tǒng)強度 已知主切削力 Fc=1012.5N，徑向切削力 Fp按切 削手冊表 1.29 所示公式計算 Fp= CFp Fp Fp FpKFpaxpyfvnc 其中：C Fp=1940，x Fp=0.9，y Fp=0.6，n Fp=-0.3 =(b/650) =0.897MpKnF Kkr=0.5 所以 Fp=19401.5 0.90.50.6122-0.30.8970.5 =195（N） 而軸向切削力 Ff= CFf Ff FpKFpaxfvnc 其中：C Ff =2880，x Ff=1.0，y Ff=0.5，n Ff=-0.4 kM=(b/650) =0.923nF kk=1.17 軸向切削力 Ff=28801.50.50.5122-0.40.9231.17 =480（N） 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數 =0.1，則切削力在縱向進給方向對進給機構 的作用力為 F=Ff+（F c+Fp） =480+0.1（1012.5+195）=600（N） 而機床縱向進給機構可承受的最大縱向力為 3530N（見切削手冊表 1.30） ， 故機床進給系統(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+4/6000.5=0.31（min） （2） 車 60mm 外圓柱面 p=1mm f=0.5mm/r（切削手冊表 1.6，Ra=6.3m，刀夾圓弧半 徑 rs=1.0mm） Vc=Cv/Tm pXvfYvkv 畢業(yè)論文 - 14 - 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）/7700.5=0.062（min） （3） 車螺紋 M601mm 1）切削速度的計算 見切削用量手冊 （艾興、肖詩綱編，機械工業(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 p =0.08，走 刀次數 i=2 Vc=Cv/Tm pXvfYvkv 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）確定主軸轉速 粗車螺紋時 n1=1000vc/D=100021.57/60=114.4（r/min） 按機床說明書取 n=96r/min 實際切削速度 v c=18m/min 精挑螺紋時 n1=1000vc/D=100036.8/60=195（r/min） 按機床說明書取 n=184r/min 實際切削速度 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） 畢業(yè)論文 - 15 - 工序：鉆、擴花鍵底孔 43mm 及锪沉頭孔 55mm，選用機床：轉塔車床 C365L。 1. 鉆孔 25mm 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=100012.25/25=155（r/min） 按機床選取 nW=136r/min（按工藝手冊表 4.2-2） 所以實際切削速度 v=d WnW/1000=10.68（m/min） 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 41mm 根據有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆 同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關系為 f=（1.21.8）f 鉆 v=（1/21/3）v 鉆 式中 f 鉆 、v 鉆 -加工實心孔時的切削用量。 現已知 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 按機床選取 f=0.76mm/r v=0.4v 鉆 =7.7m/min nS =1000v/D=59(r/min) 按機床選取 nW=58r/min 所以實際切削速度為 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擴花鍵底孔 43mm 根據切削手冊表 2.10 規(guī)定，查得擴孔鉆擴 43mm 孔時的進給量，并根據機床 規(guī)格選 f=1.24mm/r 擴孔鉆擴孔時的切削速度，根據其他有關資料，確定為 v=0.4v 鉆 畢業(yè)論文 - 16 - 其中 v 鉆 為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度。 故 V=0.4 19.25=7.7（m/min） nS =1000*7.7/*43=57(r/min) 按機床選取 n W=58r/min 切削工時切入 l1=3mm， ，切出 l 2=1.5mm t=(150+3+1.5)/58*1.24=2.14(min) 4 锪圓柱式沉頭孔 55 根據有關資料介紹，锪沉頭孔時進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） 按機床取 0.21mm/r v=1/3v=1/3 25=8.33（m/mm） nS =1000v/D=48(r/min) 按機床選取 nW=44r/min，所以實際切削速度 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 55mm 沉頭空的測量長度，由于工藝基準與設計基準不重合， 故需要進行尺寸換算。按圖樣要求，加工完畢后應保證尺寸 45mm。 尺寸鏈如下圖所示，尺寸 45mm 為終結環(huán)，給定尺寸 185mm 及 45mm，由于基準不 重合，加工時應保證尺寸 A A=185-45=140（mm） 規(guī)定公差值。因終結環(huán)公差等于各組成環(huán)公差之和，即 T（45） =T（185 ） +T（140） 現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 55mm 孔深的尺寸換算 工序：43mm 內孔 530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給量。根據手冊及機床取 f=0.08mm/r （見切削手冊表 1.8） 當采用高速鋼車刀時，根據一般材料，確定切削速度 v=16m/min 則 n s=1000v/D=100016/43=118（r/min） 畢業(yè)論文 - 17 - 按機床說明書取 nW=120r/min，則此時切削速度為 v=Dn W/1000=16.2（m/min） 切削工時 l=5mm l1=3mm t=（l+l 1）/n Wf=0.83（min） 工序：鉆錐螺紋 Rc1/8 底孔（8.8mm） 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=100025/8.8=904（r/min） 按機床選取 nW=680r/min （切削手冊表 2.35） 實際切削速度 v=Dn/1000=8.8680/1000=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：拉花鍵孔 單面齒升：根據有關手冊，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= Zblk/1000vf Zz 式中 Z b-單面余量 3.5mm（由 43mm 拉削到 50mm） ； l-拉削表面長度，140mm； -考慮校準部分的長度系數，取 1.2； k-考慮機床返回行程系數，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，z=l/p； p-拉刀齒距。 p=（1.251.5） =1.35 =16mml140 所以 拉刀同時工作齒數 z=l/p=140/169 所以 t=3.51401.21.4/10003.60.069=0.42（min） 工序：粗銑 39mm 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：參考有關手冊，確定 v=0.45m/s 即 27m/min。 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，d W=225mm，齒數 z=20。則 畢業(yè)論文 - 18 - ns=1000v/d W=100027/225=38（r/min） 現采用 X63 臥式銑床，根據機床使用說明書（見工藝手冊表 4.2-39） ，取 nW =37.5r/min，故實際切削速度為 v=d WnW/1000=22537.5/1000=26.5（m/min） 當 nW =37.5r/min 時，工作臺的每分鐘進給量 fm應為 fm=fzznW=0.082037.5=60（m/min） 查機床說明書，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，則機動工時為 tm=（l+l 1+l2）/f M=105/60=1.75(min) 工序： 鉆、擴 39mm 二孔及倒角。 1. 鉆孔 25mm 確定進給量 f：根據切削手冊表 2.7，當鋼 b800MPa，d 0=25mm 時，f=0.390.47mm/r。由于本零件在加工 25mm 孔時屬于低鋼度零件，故進給量應 乘系數 0.75，則 f=（0.390.47）0.75=0.290.35（mm/r） 根據 Z535 機床說明書，現取 f=0.25mm/r。 切削速度：根據切削手冊表 2.13 及表 2.14，查得切削速度 v=18m/min。所以 ns=1000v/d W=100018/25=229（r/min） 根據機床說明書，取 nW=195r/min，故實際切削速度為 v=d WnW/1000=25195/1000=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動時間。故本工序的機動工時為 tM=tM12=0.6352=1.27（min） 2. 擴鉆 37mm 孔 利用 37mm 的鉆頭對 25mm 的孔進行擴鉆。根據有關手冊的規(guī)定，擴 鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 f=（1.21.8）f 鉆 =（1.21.8）0.650.75 =0.5850.87（mm/r） 根據機床說明書，選取 f=0.57mm/r v=（1/21/3）v 鉆 =（1/21/3）12 =6 4（m/min） 則主軸轉速為 n=51.634r/min 并按機床說明書取 nW=68r/min。 畢業(yè)論文 - 19 - 實際切削速度為 v=d WnW/1000=25195/1000=15.3（m/min） 切削工時（一個孔）：l=19mm， l 1=6mm， l 2=3mm t1=（19+6+3）/n Wf=0.72(min) 當擴鉆兩個孔時，機動工時為 t=0.722=1.44（min） 3. 擴孔 38.7mm 采用刀具：38.7 專用擴孔鉆。 進給量：f=（0.91.2）0.7 （切削手冊表 2.10） =0.630.84（min/r） 查機床說明書，取 f=0.72mm/r。 機床主軸轉速：取 n=68r/min，其切削速度 v=8.26m/min。 機動工時 l=19mm， l 1=3mm， l 2=3mm t1=(19+3+3)/nf=0.51(min) 當加工兩個孔時 tm=0.512=1.02（min） 4. 倒角 245雙面 采用 90锪鉆。 為縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉速與擴孔時相同： n=68r/min 手動進給。 工序：精、細鏜 mm 二孔，選用機床：T740 金剛鏜床。39027.1 （1）精鏜孔至 38.9mm，單邊余量 Z=0.1mm，一次鏜去全部余量， p =0.1mm。 進給量 根據有關手冊，確定金剛鏜床的切削速度為 v=100m/min，則 nW=1000v/D=1000100/39=816（r/min） 由于 T740 金剛鏜床主軸轉速為無級調速，故以上轉速可以作為加工時使用的轉速。 切削工時：當加工一個孔時 l=19mm， l 1=3mm， l 2=4mm t1=（l+l 1+l2）/n Wf=0.32（min） 所以加工兩個孔時的機動時間為 t=0.322=0.64（min） （2）細鏜孔至 mm。由于細鏜與精鏜孔共用鏜桿，利用金剛鏜床同時對39027.1 工件精、細鏜孔，故切削用量及工時均與精鏜相同 畢業(yè)論文 - 20 - p=0.05mm； f=0.1mm/r； nW=816r/min，v=100m/min； t=0.64min 工序：磨 39mm 二孔端面，保證尺寸 1180-0.07mm （1）選擇砂輪。見工藝手冊第三章中磨料選擇各表，結果為 WA46KV6P35040127 其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為 46#，硬度為中軟 1 級，陶瓷結合劑，6 號 組織，平型砂輪，其尺寸為 35040127（DBd） 。 （2）切小用量的選擇。砂輪轉速 n 砂 =1500r/min（見機床說明書） ，v 砂 =27.5m/s。 軸向進給量 fa=0.5B=20mm（雙行程） 工作速度 vW=10m/min 徑向進給量 fr=0.015mm/雙行程 （3）切削工時。當加工一個表面時 t1=2LbZbk/1000v fa fr (見工藝手冊表 6.2-8) 式中 L-加工長度 73mm； b-加工寬度，68mm； Zb-單面加工余量，0.2mm； k-系數，1.10； v-工作臺移動速度（m/min） ； fa-工作臺往返一次砂輪軸向進給量（mm） ； fr-工作臺往返一次砂輪徑向進給量（mm） 。 t1=273681.1/100010200.015 =10920/3000=3.64（min） 當加工兩端面時 tm=3.642=7.28（min） 工序：鉆螺紋底孔 4-6.7mm 并倒角 120。 f=0.20.50=0.1（mm/r） （切削手冊表 2.7） v=20m/min （切削手冊表 2.13 及表 2.14） 所以 n s=1000v/D=100020/6.7=950（r/min） 按機床取 nW=960r/min，故 v=20.2m/min。 切削工時（4 個孔） l=19mm， l 1=3mm， l 2=1mm tm=（l+l 1+l2）/n Wf= 畢業(yè)論文 - 21 - 倒角仍取 n=960r/min。手動進給。 工序：攻螺紋 4-M8mm 及 Rc1/8 由于公制螺紋 M8mm 與錐螺紋 Rc1/8 外徑相差無幾，故切削用量一律按 加工 M8 選取 v=0.1m/s=6m/min 所以 n s=238r/min 按機床選取 nW=195r/min，則 v=4.9m/min。 機動工時 l=19mm， l 1=3mm， l 2=3mm 攻 M8 孔 t m1=（l+l 1+l2）*2/nf*4=1.02(min) 攻 Rc1/4 孔 l=11mm， l 1=3mm， l 2=0mm tm2=（l+l 1+l2）/nf*2=0.15(min) 最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，連同其它加工數據，一并 填入機械加工工藝過程綜合卡片，見工藝單。 第 4 章 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 指導老師要求設計第道工序鉆錐螺紋 Rc1/8 底孔（8.8mm）和第道工序 粗銑 39mm 二孔端面的銑床夾具。道工序將用于立式鉆床 Z525，刀具為 8.8mm 麻 花鉆頭。道工序夾具將用于 X63 臥式銑床。刀具為兩把高速鋼鑲齒三面刃銑刀，對 工件的兩個端面同時進行加工。 4.1 問題的提出 本夾具主要用來粗銑 39mm 二孔的兩個端面，這兩個端面對 39mm 孔及花鍵孔都 有一定的技術要求。但加工本道工序時，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動 強度，而精度則不是主要問題。 4.2 夾具設計 4.2.1 定位基準的選擇 由零件圖可知，39mm 二孔端面應對花鍵孔中心線有平行度及對稱度要求，其設 計基準為花鍵孔中心線。為了使定位誤差為零，應該選擇以花鍵孔定位的自動定心夾 具。但這種自動定心夾具在結構上將過于復雜，因此這里只選用以花鍵孔為主要定位 基面。 為了提高加工效率，現決定用兩把鑲齒三面刃銑刀對兩個 39mm 孔端面同時進行 畢業(yè)論文 - 22 - 加工。 4.2.2 切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，225mm，z=20 F= CF FF F FZ/dF F（見切削手冊表 3.28）xpayzuenw 其中：C F=650，ap =3.1mm，x F=1.0，f z=0.08mm，y F=0.72， e=40mm （在加工面上測量的近似值）u F=0.86，d 0=225mm，q F=0.86，w F=0，z=20 所以 F=6503.10.08 0.72400.8620/2250.86 =1456（N） 當用兩把刀銑削時，F 實 =2F=2912（N） 水平分力：F H=1.1F 實 =3203（N） 垂直分力：F v=0.3F 實 =873（N） 在計算切削力時，必須把安全系數考慮在內。安全系數 K=K1K2K3K4。 其中：K 1為基本安全系數 1.5； K2為加工性質系數 1.1； K3為刀具鈍化系數 1.1； K4為斷續(xù)切削系數 1.1。 所以 F=KF H=1.51.11.11.13203=6395（N） 夾緊力的計算 采用聯動移動壓板式夾緊，利用螺栓和螺母的擰緊來夾緊工件。 由機床夾具設計手冊表 2-18 可知用扳手的六角螺母產生的夾緊力 F=1303X9.8=12769.4N，大于切削力的水平分力。此時夾緊力大于切削力，故本夾具可 以安全工作。 4.2.3 定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一花鍵軸， 該定位花劍軸的尺寸與公差現歸定位與本零件在工作時與其相配花鍵軸的尺寸與公差 相同，即 1643H1150H85H10mm。 （2）零件圖樣規(guī)定 mm 花鍵孔鍵槽寬中心線與 mm 兩孔中心線0.395 39027.1 轉角公差為 2。由于 39mm 孔中心線應與其外端面垂直，故要求 39mm 二孔端面之 垂線應與 50mm 花鍵孔鍵槽寬中心線轉角公差為 2。此項技術要求主要應由花鍵槽 寬配合中的側向間隙保證。 已知花鍵孔鍵槽寬為 mm，夾具中定位花鍵軸鍵寬為 mm，因此當零件安048. 502.6 裝在夾具中時，鍵槽處的最大側向間隙為 b max=0.048-（-0.065）=0.113（mm） 由此而引起的零件最大轉角 為 tan=b max /R=0.113/25=0.00452 畢業(yè)論文 - 23 - 所以 =0.258 即最大側隙能滿足零件的精度要求。 （3）計算 39mm 二孔外端面銑加工后與花鍵孔中心線的最大平行度誤差。 零件花鍵孔與定位心軸外徑的最大間隙為： max=0.048-（-0.083）=0.131（mm） 當定位花鍵軸的長度取 100mm 時，則由上述間隙引起的傾角為 0.131/100。此即為 由于定位問題而引起的 39mm 孔端面對花鍵孔中心線的最大平行度誤差。由于 39mm 孔外端面以后還要進行磨削加工，故上述平行度誤差值可以允許。 4.2.4.銑床夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。 夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀（與塞尺配合使 用） ；同時，夾具體表面上的一對定位鍵可使整個夾具在機窗工作臺上有一正確的安裝 位置，以利于銑削加工。 銑床夾具的裝配圖及具體零件圖分別見圖紙。 4.2.5 鉆床夾具操作的簡要說明 為了提高勞動生產率，保證加工質量，減低勞動強度，需要設計專用夾具。鉆床 是 z525，刀具為高速鋼麻花鉆。 在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。 定位基準的選擇 由零件圖可知選心軸定位限制 4 個自由度，端面加擋板再限制一個自由度，再 用一個固定圓柱銷限制一個旋轉自由度達到完全定位。 切削力及加緊力計算 刀具為高速鋼麻花鉆，直徑為 8.8，f=0.11mm/r ，V=26m/min，n=904r/min 計算公式為： ，由切削用量簡明手冊表 2.34 可以查的kvfdCFfcff nyzff0 =1102， =0.867， =0.772， =0.124。cff f f 計算得此時的切削力為 1200N。 這時的力是在豎直方向上的，由切削用量簡明手冊表 2.34 可以計算得此時的扭矩 為 3.9n.m。它距離加緊位置大約 50mm，計算此時的切削力為 78N。 在計算切削力時，必須把安全系數考慮在內。安全系數為安全系數 K= 4321K 其中： 為基本安全系數 1.51K 為加工性質系數 1.12 為刀具鈍化系數 1.13 畢業(yè)論文 - 24 -