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1、 設計題目：萬向節(jié)滑動叉機加工藝及工裝設計 設計者 指導教師 河南理工大學高等職業(yè)學院 機械制造專業(yè)課程設計任務書 題目：萬向節(jié)滑動叉機加工藝及工裝設計 內容：(1)零件圖 l張 (2)毛坯圖 l張 (3)機械加工工藝規(guī)程卡片 1 套 (4)銃床夾具裝配圖及零件圖 1套 (5)課程設計說明書 1 份 原始資料： 萬向節(jié)滑動叉零件圖一份，零件材料為45鋼 評語: 指導教師 2 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. 結構分析 3 2.3.2. 加工表面的技

2、術要求分析 4 2.3.3. 表面處理內容及作用 4 3工藝規(guī)程設計 5 3.1 制定零件工藝規(guī)程的原則和技術要求 5 3.1.1 工藝要求 5 3.1.2 技術依據 5 3.2 生產類型的確定 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 基準的選擇 6 3.4.3 制定工藝路線 7 3.5 機械加工余量、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 計算切削用量 13 4夾具設計 25 4.1 問題的提出 25 4.

3、2 夾具設計 25 4.2.1 定位基準的選擇 25 4.2.2 切削力及夾緊力計算 25 4.2.3 定位誤差分析 26 4.2.4 銃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 29 參考文獻 30 致謝 31 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，具特征是該 萬向節(jié)

4、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

5、也具有重要意義。 -33 - 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①39：027 mm勺孔，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。 O0 00 _0.0 10 零件①65mn#圓內為①50mms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

6、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 (T 2 s =550MN/m (T b=750 MN/m2 6 s=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： . .. . .. 0.027 … . a. 零件的兩個叉頭部包上有兩個直徑為 394010mm勺孔，用以安裝滾針軸承和 十字軸相

7、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①65mm內圓①50mms鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用以傳 遞動力。 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①39mmi為中心的加工表面 0.027 這一組加工表面包括：兩個 ①39q010mm的孔及其倒角，尺寸為118q07的與兩 . 0.027 >4 . ，一 個孔①39ooimmf垂直的平面，還有在平面上的四個 M8螺孔。其中，王要加工 ^y_0.0i0 7

8、/ 0.027 . 表面為①39-0.010 mmm勺兩個孔。 b. 以①50mme鍵孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：①50：.39 mmf六齒方齒花鍵孔，①55mnB梯孔，以及① 65mm勺外圓表面和 M60X 1mm勺外螺紋表面。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： (1)①50：39mmE鍵孔與①39t020mm^孔中心聯線的垂直度公差為100: 0.2 ； (2)①39mmz!孔外端面對 ①39mmi垂直度公差為0.1mm； (3)①50：39 mnmE鍵槽寬中心線與①39mm^心線偏轉角度公差為2。 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先

9、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。 3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；

10、(2)保證提高生產率和改善勞動條件； (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+ B %) 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) B =1 (零件的廢品率) WJ N=5000x1x(1+4%)x(1+1%)=5252

11、 (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

12、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。 主要加工面的加工方法選擇： .. 0.027 (1)兩個①39q010mm^及其倒角可選用加工萬案如下： 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-鍵方案。 0.027 _,.,. (2)尺寸為118」.07mms勺兩個與孔①39qo10mme目垂直的平面根據苓件外形及尺 寸的要求，選用粗銃-磨得方案 (3)①50mm

13、E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)①65mn#圓和M60x1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。 基面選擇得正確與合理，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①65mmz卜圓（或①62mmz卜圓）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

14、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① 0.027 . 39q。10mmL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 oj 0j -0.0I0 0027 、 ①399010mm的外輪廓作王要止包面，以消除 x x y y四個自由度，再用一對自 動定心的窄口卡爪，夾持在 ①65mn#圓柱面上，用以消除z Z兩個自由度，達到完 全定位。 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

15、工序基準不重合時， 應該進行尺寸換算。 3.4.3 .制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，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00 車外圓①62mm①60mm車螺紋 M6(X 1mm 工序05 兩次鉆孔并擴鉆花鍵底孔 ①43mm鋼沆頭扎 ①55mm 工序10 倒角5X60 。 工序15 鉆Rc

16、1/8底孔。 工序20 拉花鍵孔。 工序25 粗銃①39mm!孔端面。 工序30 精銃①39mm!孔端面。 工序35 鉆、擴、粗欽、精欽兩個 ①39mmi至圖樣尺寸并物倒角2X 45 。 工序40 鉆M8m加孔①6.7mni倒角120 。 工序45 攻螺紋M8mmK孔①6.7mm 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 粗銃①39mmX孔端面。 工序05 精銃①39mmX孔端面。 工序10 鉆①39mmX孔（不到尺寸）。 工序15 鍵①39mn!l孔（不到尺寸）。 工序20 精鏈①39mmX孔，倒角2

17、X45 。 工序25 車外圓①62mm①60mm車螺紋 M60X 1mm 工序30 鉆、鏈孔①43mm并鉤沉頭孔①55mm 工序35 倒角5X60 。 工序40 鉆Rc1/8底孔。 工序45 拉花鍵孔。 工序50 鉆M8mmi紋底孔①6.7mmJL,倒角120 。 工序55 攻螺紋M8mimE孔①6.7mm 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①62mm①60mm車螺紋 M60X 1mm 工序05 鉆、擴花鍵底孔①43mm并鉤沉頭孔①55mm 工序10 內花鍵孔5X60倒角。 工序15 鉆錐螺紋

18、Rc1/8底孔。 工序20 拉花鍵。 工序25 粗銃①39mmX孔端面。 工序30 鉆、擴①39mmT孔及倒角。 工序35 精、細鏈①39mmT孔。 工序40 磨①39mn1l孔端面，保證尺寸1 180-0.07 mm 工序45 鉆叉部四個M8mml紋底孔并倒角。 工序50 攻螺紋4-M8mm Rc1/8。 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 ①39mmi孔；而方案二則與此相反，先是加工 ①39mmfL, 然后再以此二孔為基準加工花鍵孔及其外表

19、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①39mmi孔，這時的位置精度較易保證，并且定位及裝 火等比較方便。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①39mm!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 ①39mmW個孔及其端面加工要求上。圖樣規(guī)定： ① 39mr

20、nC孔中心線應與 ①55mmE鍵孔垂直，垂直公差為 100: 0.2;①39mrnC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 ①39mmz!孔的中心 線要求與①55mmE鍵孔中心線相垂直，因此，加工及測量①39mmi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，①39mm二孔與其外端面的垂直度（0.1mn）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：①39mm 孔加工時，以①55mmE鍵孔定位（這是正確的）；而①39mmO勺外端面加工時， 也是以①55mme鍵孔定位。這樣做，

21、從裝夾上看似乎比較方便，但卻違反了基準 重合的原則，造成了不必要的基準不重合誤差。具體來說，當 ①39mmi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①39mmi孔中心線與花鍵孔仍有100: 0.2的垂直公差，則 ①39mmJL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00 車端面及外圓 ①62mm①60mm車螺紋 M60X 1mm以 兩個叉耳外輪廓及 ①65mn#圓為粗基準，選用 C620-1臥式車 床，專用夾具裝夾

22、。 工序05 鉆、擴花鍵底孔 ①43mm并鉤沉頭孔①55mm以①62mmz卜圓為 基準，選用C365L轉塔:車床。 工序10 工序15 內花鍵孔5X60倒角。選用C620-1車床加專用夾具。 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20 拉花鍵孔。利用花鍵內底孔、①55mmM及RC1/8錐紋孔定位， 選用L6120臥式拉床加工。 工序25 工序30 粗銃①39mmi孔端面，以花鍵孔定位，選用 X63

23、臥式銃床加工。 鉆、擴①39mmC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、細鏈①39mmi孔。選用T740型臥式金剛鏈床及用夾具加工， 以花鍵內孔及端面定位。 工序40 磨①39mm：1孔端面，保證尺寸1 180-0.07 mm以①39mm 孔及花鍵孔定位，選用 M713葉面磨床及專用夾具加工。 工序45 鉆叉部四個M8mml紋底孔并傕J角。選用Z4012立式及 專用夾具加工，以花鍵孔及 ①39mmfl定位。 工序50 工序55 工序60 攻螺紋 4-M8mm Rc1/8。 沖箭頭。 終檢。 以上工藝過程詳見附表1 “機械加工工

24、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207?241HBs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： 1 .外圓表面（① 62mrrM M60X 1mm 考慮其加工長度為90mm與其聯結的非加工表面直徑為 ①65mm為簡化模鍛 毛坯的外形，現直接取其外圓表面直徑為 ①65mm①62mml面為自由尺寸公差， 表面粗糙度值要求為Rz200^ m,只要求粗加工，此時直徑余量2Z=3mnfi能滿足力口 工要求

25、。 2 .外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（M60X 1mms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S,鍛件材質系數取M,鍛件輪廓尺寸 （長度方向）> 180?315mm故長度方向偏差為 *5 mm _0.7 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 現取2.0mm 3 .兩內孔①39mm（叉部） 毛坯為實心，不沖出孔。兩內孔精度要求界于 IT7?IT8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： 鉆孑L:①25mm 鉆

26、孑 L:① 37mm 2Z=12mm 擴鉆：① 38.7mm 2Z=1.7mm 精鎮(zhèn)：① 38.9mm 2Z=0.2mm ,… 0.027 細鏈：① 39q010mm 2Z=0.1mm 0.039 0.16 0.048 、 4 .化鍵孔（16-① 500 mm（ ① 43。 mrm< 5。 mrm 要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。 內孔尺寸為①43：.16mm見圖樣。參照《工藝手冊》表2.3-9確定孔的加工余量 分配： 鉆孑L:①25mm 鉆孑L:①41mm 擴鉆：①42mm 拉花鍵孔（16-① 50；.039 mm< ①4Sremm^ 500048 mrm 花

27、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 .①39；020 mmmm孔外端面的加工余量（加工余量的計算長度為 118：.07 mm （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 2.0?3.0mm，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 十.3 mm -0.7 （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）銃削余量：銃削的公差余量（單邊）為：

28、 Z=2.0-0.2=1.8 （mrm 銃削公差：現規(guī)定本工序（粗銃）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。 ①39mm二孔外端面尺寸加工余量和 工序間余量及公差分布見圖。 118+0.2x2=118.4 118 毛坯名義尺寸118+2x2=122 最大余量 .

29、 最小余量 最大余量 最小余量 粗銃 -0.07/2 -0.02/2 -0.7 +1.3 ①39mmi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+2X 2=122 （mrm 毛坯最大尺寸： 122+1.3X2=124.6 （mrm 毛坯最小尺寸： 122-0.7 X2=120.6 （mrm 粗銃后最大尺寸： 118+0.2 X2=118.4 （mrm 粗銃后最小尺寸： 118.4-0.22=118.18 （mrm 磨后尺寸與零件圖尺寸應相符，即1 1 80-0.07 mm 最后，將上述計算的工序間尺寸及公差整理成表 1。

30、表1加工余量計算表（mm） 工廠 鍛件毛坯 （①39mmC端面，零 件尺寸 118-0.07） 粗銃二端面 磨二端面 加工前尺 寸 取大 124.6 118.4 最小 120.6 118.18 加工后尺 寸 取大 124.6 118.4 118 最小 120.6 118.18 117.93 加工余量（單邊） 2 取大 3.1 0.2 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。本工序采用計算法確定切

31、削用量 3.6.1 加工條件 工件材料：45鋼正火，（rb=0.60GPa模鍛。 加工要求：粗車 ①60mm斷面及 ①60mm①62mm外圓,Rz200^母 車螺紋M60 x 1mm 機床：C620-1臥式車床。 刀具：刀片材料 YT15,刀桿尺寸16X 25mml k「=90 , ro=15 , ao= 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 M60X 1mms面 1） 已知毛坯長度方向的加工余量為 2mmm考慮7的模鍛拔 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

32、 要鉆花鍵底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一個 ①40mm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#慮，分兩次加工，a 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16mrK 25mm apW3mmy及工件直徑為60mm寸 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=

33、60min）。 Vc=Cv/Tm a pXf Yvkv （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 k mv=1.44, ksv=0.8, kkv=1.04, kk*0.81 , kBv=0.97。 所以 Vc=242/60 0.2 X 30.15 X 0.50.35 X 1.44 X 0.8 X 1.04 X 0.81 乂 0.97 =108.6 （m/min） 4）確定機床主軸轉速 n s=1000vc/ndw=532 （m/min） 按機床說明書（見《工藝手冊》表 4.2-8 ）,與532

34、r/min相近的機床轉速為 480r/min 及 600r/min?，F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 （mim, l 1=2mm l 2=0, 13=0 tm=l i+1 2+l 3/nwfi=12.5+2/600*0.5=0.096 （min） （1）粗車①62mn#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=0.5m

35、m/r。 3）計算切削速度見《切削手冊》表1.27 Vc=Cv/Tma pXvf Yvkv =116 （m/min） 4）確定主軸轉速 ns=1000vc/ndw =568 (r/min ) 按機床選取n=600r/min 所以實際切削速度 V= ndn/1000= n65x600/1000=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 ax Fcf y Fcvnn FcKFc 其中：Gc=2795, Xfc=1.0, YFc=0.75, nFc=-0.15 , KMp =( (T b/650) nF =0.

36、94 k kr=0.89 所以 Fc=2795 X 1.5 X 0.50.75 乂 122-0.15 乂 0.94 乂 0.89 =1012.5 (NJ) 切削時消耗功率Pc為 Pc=FcVc/6x 104=2.06(Kw) 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 F p= Cfp apFpfyFpjFpKFp

37、 其中：C=1940, xfp=0.9 , yFp=0.6 , nFp=-0.3 KMp =( (T b/650) nF =0.897 Kkr=0.5 所以 Fp=1940 X 1.50.9 X 0.50.6 X 122-0.3 乂 0.897 乂 0.5 =195 (NJ) 而軸向切削力Ff= CFfax Ffvn FpKFp 其中：Gf =2880, xFf=1.0, yFf=0.5 , nFf=-0.4 k m=((T b/650) nF =0.923 k k=1.17 軸向切削力 Ff=2880X 1.5 X 0.50.5 X 122-0.4 X 0.923 X 1

38、.17 =480 (N) 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數 以=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+ [i F Fc+Fp) =480+0.1 (1012.5+195) =600 (NJ) 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), 故機床進給系統可正常工作。 7)切削工時 t=l+l 1+12/nf 其中 1=90 , 1 1=4, 12=0 所以 t=90+4/600 X 0.5=0.31 (min) (2) 車①60mmz卜圓柱面 a p=1mm f=0.5mm/r (《切削手冊》表1.6, Ra

39、=6.3仙m，刀夾圓弧半 徑 rs=1.0mn) Vc=Cv/Tma pXf Yk 其中：G=242 m=0.2,T=60 x v=0.15,y v=0.35,k M=1.44,k k=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什松)/nf 其中：l=20 l 1=4 l 2=0 所以 t= (20+4) /770 X 0.5=0.062 (min) (3)車螺紋 M60X 1mm 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， 1

40、985)表21,刀具壽命T=60min,采用高速螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時 ap =0.08 , 走刀次數i=2 Vc=Cv/Tm a pXvf Yvkv 其中：G=11.8, m=0.11, xv=0.70, yv=0.3 ,螺距 11=1 kM= (0.637/0.6 ) 1.75=1.11, kk=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 n i=1000vJnD=1000X21.57/ 1160=114.4 (r/min ) 按機床說明書取 n=96r/min 實際切削速

41、度 v c=18m/min 精挑螺紋時 n i=1000Vc/nD=1000>< 36.8/ 1160=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l 1=3mm 粗車螺紋工時 t 1 = (l+ l 1) /nf*i=0.75(min) 精車螺紋 t2 = (l+ l 1)/nf*i=0.18 所以車螺紋白總工時為t=t 1+t2=0.93 (m/min) 工序20:鉆、擴花鍵底孔①43mm^忽沉頭孔①55mm選用機床：轉塔車床C365L 1 .鉆孔①25mm f=0.41mm/r

42、(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) n S=1000v/ndW=1000X 12.25/ 1125=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= ndvnv/1000=10.68 (m/min) 切削工時 t= (l+l 什㈤ /nf=3(min) 其中：切入 l1=10mm 切出 12=4mm l=150mm 2 .鉆孔①41mm 根據有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，具進給量與切削速度與鉆 同樣尺寸的實心孔時的進給量

43、與切削速度之關系為 f= (1.2 ?1.8 ) f 鉆 v= (1/2 ?1/3) v 鉆 式中f鉆、v鉆一加工實心孔時的切削用量 現已知 (《切削手冊》表2.7) (《切削手冊》表2.13) 按機床選取f=0.76mm/r f 鉆=0.56mm/r v 鉆=19.25m/min 并令 f=1.35f 鉆=0.76mm/r v=0.4v 鉆=7.7m/min n s =1000v/ n D=59(r/min) 按機床選取nw=58r/min 所以實際切削速度為 v= n 41*58/1000=7.47(m/min) 切削工時 l i=7mm 12=2mm

44、l=150mm t=(150+7+2)/0.76x59=3.55(min) 3 .擴花鍵底孔①43mm 根據《切削手冊》表2.10規(guī)定，查得擴孔鉆擴 ①43mmi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 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 義 19.25=7.7 (m/min) ns =1000*7.7/ n*43=57(r/min) 按機床選取 n W=58r/min 切削工時切入l 1=3mm,切出l 2=1.5mm t=(150+3+1.5)/58*1.2

45、4=2.14(min) 4銅圓柱式沉頭孔 ①55 根據有關資料介紹，物沉頭孔時進2&量及切削速度約為鉆孔時的 1/2-1/3 ,故 f=1/3f 鉆=1/3 x 0.6=0.2 (mm/r) 按機床取 0.21mm/r v=1/3v=1/3 x 25=8.33 (m/mrm n s =1000v/ I!D=48(r/min) 按機床選取nW=44r/min ,所以實際切削速度 v= EfDrw /1000=8.29(m/min) 切削工時 切入l 2=2mm 12=0, l=8mm t= （1+1 1+I2） /nf=1.08（min） 在本工步中，加工①55mmt頭空的

46、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^終結環(huán)，給定尺寸185mmi 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「185）=「14。）=0.8 mm 45 A 185 ①55mm孔深的尺寸換算 工序25:①43

47、mnrt孔5X30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 貝U n s=1000v/nD=1000X 16/1143=118 （r/min ） 按機床說明書取nw=120r/min ,則此時切削速度為 v= nDrw/1000=16.2 （m/min） 切削工時 1=3mm 1=5mm 1 t= (1+1 1) /n W=0.83 (min) 工序30:鉆錐螺紋 Rc1/8 底孔(① 8.8m

48、m 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/ nD=1000X 25/11x8.8=904 (r/min) 按機床選取nw=680r/min 實際切削速度 （《切削手冊》表2.35） v= nDn/1000=nx8.8 x 680/1000=18.8 (m/min) 切削工時 l=11mm , l i=4mm 12=3mm t= (1+1 1+I2) /n f=0.24(min) 工序35:拉花鍵孔 單面齒開：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

49、 速度 v=0.06m/s (3.6m/min) 切削工時 t= 41 4 k/1000vf zz 式中Z b—— 單面余量3.5mm (由①43mmi削至U①50mm； 1—— 拉削表面長度，140mm 4-----考慮校準部分的長度系數，取1.2; k----- 考慮機床返回彳T程系數，取1.4; v—— 拉削速度(m/min)； f Z 拉刀單面齒開； z—— 拉刀同時工作齒數，z=1/p ； P—— 拉刀齒距。 p= (1.25 ?1.5) ^=1.35v140 =16mm 所以 拉刀同時工作齒數z=1/p=140/16 =9 所以 t=3.5 X 140X

50、 1.2 X 1.4/1000 X 3.6 X 0.06 X 9=0.42 (min) 工序40:粗銃①39mme孔端面，保證尺寸1 18.40-0.22 mm 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銃刀，dw=225mm齒數z=20。則 n s=1000v/ndw=1000X 27/n225=38 (r/min ) 現采用X63臥式銃床，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= n dwW1000= n

51、X 225X 37.5/1000=26.5 (m/min) 當nw =37.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm應為 f m=fzznw=0.08 X 20X 37.5=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：由于是粗銃，故整個銃刀刀盤不必銃過整個工件，利用作圖法，可得 出銃刀的行程l+l i+l2=105mm則機動工時為 tm= (l+l 1+I2) /f 后105/60=1.75(min) 工序45:鉆、擴①39mmX孔及倒角。 1 .鉆孔①25mm 確定進給量f :根據《切削手冊》表2.7,當鋼(rb<800MPa

52、d0=@ 25mm 時，f=0.39?0.47mm/r。由于本零件在加工 ①25mmJL時屬于低鋼度零件，故進給量 應乘系數0.75 ,則 f= (0.39 ?0.47) X 0.75=0.29 ?0.35 ( 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 n s=1000v/ndW=1000X 18/ n X 25=229 (r/min ) 根據機床說明書，取nW=195r/min ,故實際切削速度為 v=ndWnv/1000=nx25X 195/1000=15.3 (

53、m/min) 切削工時 l=19mm l 1=9mm l2=3mm tW= (l+l 1+l2)/nf=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 t 后tM1X2=0.635X2=1.27 (min) 2 .擴鉆①37mmi 利用①37mm勺鉆頭對①25mm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= (1.2 ?1.8 ) f 鉆=(1.2 ?1.8 ) X 0.65 X 0.75 =0.585?0.87 (mm/r) 根據機床說明書，選取f=0.57mm/r v= (1

54、/2 ?1/3) v 鉆=(1/2 ?1/3) X 12 =6?4 (m/min) 則主軸轉速為n=51.6?34r/min并按機床說明書取 nW=68r/min。 實際切削速度為 v=ndW!v/1000=nx 25X 195/1000=15.3 (m/min) 切削工時(一個孔)：l=19mm l 1=6mm l 2=3mm t1= (19+6+3) /nwf=0.72(min) 當擴鉆兩個孔時，機動工時為 t=0.72 X2=1.44 (min) 3 .擴孔①38.7mm 采用刀具：①38.7專用擴孔鉆。 進給量：f= (0.9?1.2) X 0.7 (《切削手冊》表

55、2.10) =0.63 ?0.84 (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 t n=0.51 x2=1.02 (min) 4 .倒角2X45雙面 采用900物鉆。 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。 0.027 工序50:精、細鏈①39。010mmz孔，選用機床：T740金剛鎮(zhèn)床。 (1)精鏈孔至①38

56、.9mm單邊余量Z=0.1mm 一次鍵去全部余量，a p =0.1mm 進給量 根據有關手冊，確定金剛鍵床的切削速度為 v=100m/min,則 nw=1000v/nD=1000X 100/Efx 39=816 (r/min ) 由于T740金剛鍵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+12) /nf=0.32 (min) 所以加工兩個孔時的機動時間為 t=0.32 x2=0.64 (min) , 0 027 (2)細鏈孔至①394。10mm由于細

57、鏈與精鏈孔共用鏈桿，利用金剛鎮(zhèn)床同時對 工件精、細鏈孔，故切削用量及工時均與精鏈相同 a 產0.05mm f=0.1mm/r ； nw=816r/min , v=100m/min； t=0.64min 工序55:磨①39mm!孔端面，保證尺寸118o.o7 mm (1)選擇砂輪。見《工藝手冊》第三章中磨料選擇各表，結果為 WA46KV6P350 X 40X 127 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 350X 40X127 (DX BX d)。 (2)切小用量的選擇。砂輪轉速n砂=1500r/min (見

58、機床說明書)，v砂=27.5m/s0 軸向進給量f a=0.5B=20mm(雙行程) 工作速度vW=10m/min 徑向進給量f r=0.015mm雙行程 (3)切削工時。當加工一個表面時 t 1=2LbZ3k/1000v f a f r (見《工藝手冊》表 6.2-8) 式中L-----加工長度73mm b----- 加工寬度，68mm Z b----單面加工余量，0.2mm k----- 系數，1.10; v—— 工作臺移動速度(m/min)； f a----工作臺往返一次砂輪軸向進給量(mrm； f r----工作臺往返一次砂輪徑向進給量(mrm0 t 1=2X

59、73X68X1.1/1000 X 10X20X0.015 =10920/3000=3.64 (min) 當加工兩端面時 t 市3.64X2=7.28 (min) 工序60:鉆螺紋底孔4-①6.7mm并倒角120。 f=0.2 X0.50=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/nD=1000X 20/E[x 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 i=3mm l 2=1mm

60、tm= (l+l i+l 2) /n f= 倒角仍取n=960r/min。手動進給。 工序65:攻螺紋4-M8mmi Rc1/8 由于公制螺紋M8mrmT錐螺紋Rc1/8外徑相差無幾，故切削用量一律按 加工M姆取 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 i=3mm l 2=3mm 攻 M8孔 t m= (l+l i+l2)*2/nf*4=1.02(min) 攻 Rc1/4 孔 l=11mm, l i=3mm l 2=0mm t m2= (l+l i+l

61、 2) /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。 4.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。 經過與指導老師協商，決定設計第 20道工序一一鉆擴花鍵底孔 ①43mnft鉤沉頭 孔①55mm^床夾具和40道工序——粗銃 ①39mmi孔端面的銃床夾具。20道工序將 用于車床C365L刀具為小鉆頭。40道工序夾具將用于X63臥式銃床。刀具為兩把高 速鋼鑲齒三面刃銃刀，對工件的兩個端面同時進行加工。 在這里主要對銃床夾具進行 分析如下： 4.1 問題的

62、提出 本夾具主要用來粗銃 ①39mm：1孔的兩個端面，這兩個端面對 ①39mmJL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，①39mmX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火 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銃刀對兩個①39mmi端面同時進行 加工。同時，為了縮短輔

63、助時間，準備采用氣動夾緊。 4.2.2 切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼鑲齒三面刃銃刀， ①225mm z=20 x y u w F= CFapFFZFaeFZ/d p Fn F （見《切削手冊》表 3.28） 其中：CF=650, ap =3.1mm, xf=1.0 , fz=0.08mm yF=0.72 , a e=40mm （在加工面上測量的近似值） uf=0.86 , d=225mm qF=0.86 , w=0, z=20 所以 F=650 X3.1 X 0.080.72 X400.86 X20/2250.86 =1456 (NJ) 當用兩把刀銃削時，F實=2F=2

64、912 (N) 水平分力：Fh=1.1F 實=3203 (N) 垂直分力：FV=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=KKK3K4。 其中：Ki為基本安全系數1.5; K 2為加工性質系數1.1 ； K 3為刀具鈍化系數1.1 ; K 4為斷續(xù)切削系數1.1。 所以 F =KF=1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 3203=6395 (N) 選用氣缸-斜楔夾緊機構，楔角a=10 ,其結構形式選用IV型，則擴力比i=3.42 o 為克服水平切削力，實際夾緊力 N應為 N (f〔+f2)=KF h 所以 N=KF h/

65、 (3+f2) 其中f1及f 2為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數，f1=f 2=0.25 0則 N=6395/0.5=12790 (N) 氣缸選用①100mm當壓縮空氣單位壓力 p=0.5MPa時，氣缸推力為3900N由于 已知斜楔機構的擴力比i=3.42 ,故由氣缸產生的實際夾緊力為 N 氣=3900i=3900 X 3.42=13338 (N) 此時N氣已大于所需的12790N的夾緊力，故本夾具可安全工作。 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，

66、即 16X43H11X 50H8X 5H10mm (2)零件圖樣規(guī)定①50：.039 mmE鍵孔鍵槽寬中心線與 ①39：02： mm孔中心線 轉角公差為2 o由于①39mmfL中心線應與其外端面垂直，故要求 ①39mmC孔端面 之垂線應與①50mmE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5：.048 mm夾具中定位花鍵軸鍵寬為 s^^mm因此當零件 安裝在夾具中時，鍵槽處的最大側向間隙為 Abma)=0.048- (-0.065 ) =0.113 (mm 由此而引起的零件最大轉角a為 tan a = A bmax/R=0.113/25=0.00452 所以 a =0.258 0 即最大側隙能滿足零件的精度要求。 (3)計算①39mmi孔外端面銃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： A max=0.048- (-0.083 ) =0.131 (mrm 當定位花鍵軸的長度取100mm寸，則由上述間隙引