设计“传动轴突缘叉”零件的机械加工工艺及工艺设备.doc

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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。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,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1～2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。0～6。0，底和侧面为4。0~5。0, 锻孔2─39。
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。
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、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.
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207～241HBS，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=1mm
3.两内孔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=0.1mm
4。 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。6～0.9mm/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。 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=5~～8mm，故采用一次切削.
2> 决定切削进给量
查《切削手册》表 f=0.5mm/r
3〉 决定切削速度
查《切削手册》表2。13工件是锻件时， v=33m/min r/min
5、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CA6140
2。刀具为： YT15
3。进给量 f=0.6（mm/dst）
4。切削速度 =113m/min 则 (r/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/r
2〉 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、 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=0.39～0.47 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
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。58~0。87 所以f=0。57（mm/r)， 主轴转速n=51。6~34r/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=0.63~0.84 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=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》第三章中磨料选择各表,结果为
WA46KV6P35040127
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35040127(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/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4—M8mm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.
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，Ø63mm， Z=14
Fz=CP·t0.83·Sz0.65·D—O。83·B·Z·kP （见《切削手册》3—56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： k1为基本安全系数1。5
k1为加工性质系数1。1
k1为刀具钝化系数1。1
k1为断续切削系数1。1
F，=KFH =1。5×1。1×1。1×1.1×200=400 （N）
实际加紧力为WK= KFH/U1U2=400/0。5=800 (N)
其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数,U1=U2=0。025
螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为
W=2M/D2tg（a+6’55）+0。66(D3— d3/ D2— d2)
解得: W=1O405 （N）
其中： M=19000 N。M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm

此时螺母的加紧力W已大于所需的800(N）的加紧力,故本夹具可安全工作。
第七节。心得体会
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。
通过这次课程设计对我们学生未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼我们问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。
在设计过程中我们发现了许多在学习和应用知识的不足之出，尤其锻炼了我们结合实际综合考虑问题的思路和解决问题的能力.我们深刻体会到基础知识必须要扎实才能有更好的学习和创造性的思维。所以在今后的学习和工作中，我们要更多的注重基础知识的学习.另外在设计过程中我们还有许多小的错误导致拖延了设计时间和扰乱设计思路，让我们明白了“把一件简单的事做好就不是一件容易的事”的道理.从而，我们无论做什么事都要努力尽力去做好。
最后，我们衷心的感谢赵彤永老师的大力指导和帮助！还有在设计过程中支持和帮助过我们的各位同学!

第八节。参考资料
1.机械制造技术基础课程设计指导书………………太原理工大学教研组
2.金属工艺学（第四版）………………………………主编:邓文英
3。机械加工工艺师手册………………………………主编：杨叔子
4。机械工人切削手册（第四版）………………………机械工业出版社
5.机械制造技术基础…………………………………主编:吕明 曾志新
6.机械加工工艺装配设计手册………………………机械工业出版社

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