傳動軸突緣叉加工工藝及鏜Φ39孔夾具設(shè)計-凸緣叉帶CAD原圖

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機 械 制 造 工 藝 學 課 程 設(shè) 計 說 明 書 設(shè)計題目 設(shè)計“傳動軸突緣叉（CA10B解放牌汽車）”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量為4000件） 設(shè) 計 者 吳棟蔭 AP0808326 指導老師 耿愛農(nóng) 五邑大學 機電工程學院教研室 2011年3月8日 五邑大學 機械制造工藝學課程設(shè)計任務(wù)書 題目：設(shè)計“傳動軸突緣叉（CA10B解放牌汽車）”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量為4000） 內(nèi)容：1、零件圖 1張 2、毛坯圖 1張 3、機械加工工藝過程綜合卡片 1張 4、工藝裝備主要零件圖 1張 5、課程設(shè)計說明書 1份 班 級 AP08083 學 生 吳 棟 蔭 指導教師 耿 愛 農(nóng) 2011年3 月8 序言 機械加工工藝過程，是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法的重要工藝文件。它不僅是企業(yè)生產(chǎn)中的重要技術(shù)文件，也是機械制造過程中用于知道生產(chǎn)、組織、加工和管理工作的基本依據(jù)。 這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性復習，也是一次理論聯(lián)系時機的訓練，因此，它對我們工科學生具有重大意義。 由于能力以及實踐能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 一、零件的分析 （一）零件的作用 傳動軸突緣叉（CA10B解放牌汽車）是10B解放牌汽車傳動軸上一個比較復雜的作用，他位于傳動軸的中部。主要作用是穩(wěn)定軸，還有傳遞扭矩，使扭矩傳遞獲得成功。零件的兩個叉頭處有兩個零件孔φ39（+0.027 -0.010）mm，用此安裝滾針軸承并與十字軸相連，起鏈接作用。 （二）零件的工藝分析 傳動軸突緣叉共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求現(xiàn)分述如下： 1、以φ39孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ39（+0.027 -0.010）mm的孔及其倒角，尺寸為118mm的與兩個孔φ39（+0.027 -0.010）mm相垂直的平面，還有在平面上的四個M8螺孔。起重，主要加工表面為φ39（+0.027 -0.010）mm的兩個孔。 2、以R43孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ95（0 -0.107mm）的軸和左平面上的四個φ16的孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： （1）φ39二孔外端面對φ39孔垂直度公差為0.1mm； （2）四孔對φ95外圓中心線的位置度偏差為φ0.1mm； （3）φ39孔對φ95有垂直度公差為0.1mm，及對稱度偏差為0.15mm； （4）φ95外圓面對對斷面有平行度偏差為0.2mm， 由上分析可知，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，并且保證他們之間的位置精度要求。 二、 工藝規(guī)程設(shè)計 （一）確定毛坯的制作形式 零件材料為45鋼?？紤]到汽車在運行中經(jīng)常加速及正反向行駛，零件在工作過程中對經(jīng)常承受交變載荷及沖擊載荷，因此應該選鍛件，使金屬纖維盡量不被切斷保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為4000件，質(zhì)量小于100kg，屬于輕型零件已經(jīng)到中批生產(chǎn)的水平，而且零件的底部輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度上考慮也是應該的。 （二）基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的主要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以便加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有深者，更選成零件報廢。 1）粗基準的選擇。 有關(guān)粗基準的選擇原則，先選取部分兩個孔φ39mm的不加工外輪廓表面的粗基準，利用一組共兩個v形塊支承這兩個孔φ39mm的外輪廓作主要定位面，以消除上下左右四個軸度，再利用一對自動定心的扎緊，夾住在孔φ95外圓柱面上，用以消除z方向兩個自由度，達到全定位。 2）精基準的選擇。 主要應該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。 （三）、制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置等技術(shù)要求能合理地保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以采用萬能性能機床配專用工線，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，而且還有考慮到經(jīng)濟成本，盡量合理地制造鍛件，降低成本。 1.工藝路線方案一 工序Ⅰ 粗車外圓φ95（不到尺寸） 工序Ⅱ 半精工外圓φ95，保證φ950-0.07 工序Ⅲ 銑倒角4X2，并銑其端面 工序Ⅳ 鉆孔4Xφ16，并倒角4X45o 工序Ⅴ 粗車左端面，保證尺寸64.5mm 工序Ⅵ 粗銑端面孔φ39mm 工序Ⅶ 鉆、擴φ39孔及倒角 工序Ⅷ 精細鏜φ39二孔 工序Ⅸ 精銑φ39二孔端面，保證尺寸118 工序Ⅹ 鉆叉部四個M8的螺紋底孔并倒角 工序Ⅺ 攻螺紋4XM8 工序Ⅻ 去毛刺并終檢 2.工藝路線方案二 工序Ⅰ 車外圓φ95和4X2倒角 工序Ⅱ 鉆孔4Xφ16，并倒角0.5X45o 工序Ⅲ 擴孔φ43 工序Ⅳ 粗銑端面孔φ39mm 工序Ⅴ 鉆、擴φ39孔及倒角 工序Ⅵ 精細鏜φ39二孔 工序Ⅶ 磨φ39二孔端面，保持尺寸118 工序Ⅷ 鉆叉部四個M8的螺紋底孔并倒角 工序Ⅸ 攻螺紋4XM8 工序Ⅹ 終檢 3、工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是以右端為基準加工孔4xφ6，然后加工φ39孔端面，而方案二則是先加工外圓φ95，后與方案一相似。兩者比較而言，方案一工序少，夾具少，但很難保持加工質(zhì)量和精度，而方案二中的精車φ95超過了精度，不夠經(jīng)濟。至此，討論確立最優(yōu)方案如下： 工序Ⅰ 車外圓φ95和4X2倒角 工序Ⅱ 鉆孔4Xφ16，并倒角0.5X45o 工序Ⅲ 擴孔φ43 工序Ⅳ 粗銑端面孔φ39mm 工序Ⅴ 鉆、擴φ39孔及倒角 工序Ⅵ 精細鏜φ39二孔 工序Ⅶ 磨φ39二孔端面，保持尺寸118 工序Ⅷ 鉆叉部四個M8的螺紋底孔并倒角 工序Ⅸ 攻螺紋4XM8 工序Ⅹ 終檢 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 1.兩內(nèi)孔φ39+.027-0.01（叉部） 毛坯為實心，不沖出孔。兩內(nèi)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： 鉆孔：φ25mm 鉆孔；φ37mm 2Z=12mm 擴孔：φ38.7mm 2Z=1.7mm 精鏜：φ38.9mm 2Z=0.2mm 細鏜：φ39+0.027-0.1mm 2Z=0.1mm 2. φ390.027-0.01mm二孔外端面的加工余量（加工余量的計算長度為1180-0.07mm） （1）按照《工藝手冊》表2.2-25，取加工精度F2，鍛件復雜系數(shù)S3，鍛件重6kg，則二孔外端面的單邊加工余量為2.0~3.0mm，去Z=2mm。鍛件的公差按《工藝手冊》表2.2-14，材質(zhì)系數(shù)去M1，復雜系數(shù)S3，則鍛件的偏差為+1.3-0.7mm。 （2）磨削用量：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：銑削的公稱余量（單邊）為 Z=20.-0.2=1.8mm 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。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工工差，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(shè)計規(guī)定的零件為大批生產(chǎn)，應該采用調(diào)整發(fā)加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應按調(diào)整法加工方式予以確定。 φ39二孔外端面尺寸加工余量和工序間余量及公差分布見圖 由圖可知： 毛坯名義尺寸： 118+2X2=122mm 毛坯最大尺寸： 122+1.3X2=124.6mm 毛坯最小尺寸： 118-0.7X2=118.4mm 粗銑后最大尺寸： 118+0.2X2=118.4mm 粗銑后最小尺寸： 118.4-0.22=118.18mm 磨后尺寸與零件圖尺寸應符合，即1180-0.07mm 最后，將上述計算的工序間尺寸及公差整理成表 （五）確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ 半精車外圓φ950-0.107。 粗車基本尺寸為φ97，選用c620-1車床。 半精車φ95mm外圓。 切削深度 單邊余量1mm，課二次切除。 進給量 根據(jù)《切削手冊》表1.6.選用0.5mm/r. 計算切削速度 見《切削手冊》表1.27.（取T=60MIN, ap=0.5,f=0.5mm/r） 切削速度=242/600.2*0.50.15*0.50.35*1.44=217m/min 確定主軸的轉(zhuǎn)速： 按機床選取n=760r/min 所以實際切削速度 切削工時 l=2， l1=4，l2=0 走刀兩次（由表6.2-1查得） 所以T=it=2*(（l+ l1+ l2）/n*f)=(2*6)/760*0.5=0.032min　 工序Ⅱ：鉆，擴底孔φ43mm，選用機床：轉(zhuǎn)塔車床c365L。 1）鉆孔φ25mm f=0.41mm/r v=12.25m/min （見切削手冊表2.7和表2.14，按5類加工性考慮） 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 切削工時 t= l+ l1+ l2）/n*f=（150+10+4）/136*0.41=3min 其中 切入l=150mm l1=10mm l2=4mm 2）鉆孔φ41mm 根據(jù)有關(guān)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(guān)系為 f=(1.2-1.8)f鉆 v=（0.5-0.3333）v鉆 式中f鉆 v鉆——加工實心孔時的切削用量 現(xiàn)已知 f鉆=0.56mm/min v鉆=19.25m/min（見切削手冊表2.7 和 2.13） 并令 f=1.35f鉆=0.76m/min v=0.4v鉆=707m/min ns=1000v/3.14D=59r/min 按機床選取 nw=58r/min 所以實際切削速度為 切削工時 l=150mm l1=7mm l2=2mm t= l+ l1+ l2）/n*f=3.55min 3）擴底孔φ43mm 根據(jù)切削手冊表2.10規(guī)定，差得擴孔鉆擴φ43mm孔時的進給量，并根據(jù)機床規(guī)格選 f=1.24mm/r 根據(jù)有關(guān)資料擴鉆孔時的切削速度為 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=0.4v鉆=0.4*19.25=7.7m/min ns=1000v/3.14D=57r/min 按機床選取nw=58r/min 取l1=3mm l2=1.5mm t= l+ l1+ l2）/n*f=2.14min 工序Ⅳ：粗銑φ39mm二孔端面，保證尺寸118.4（0，-0.22）mm fz=0.08mm/齒 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=0.45m/s即27m/min。 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，dw=225mm，齒數(shù)z=20。則 ns=1000v/πdw=38（r/min） 現(xiàn)采用X63臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書，去nw=37.5r/min，故實際切削速度為 V=πdwnw/1000=π×225×37.5/1000=26.5（m/min） 當nw=37.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm=fznw=0.08×20×37.5=60（mm/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+ l1+ l2/fm=105/60=1.75（min） 工序Ⅵ：鉆、擴φ39mm二孔及倒角。 1. 鉆孔φ25mm 確定進給量f：根據(jù)手冊，當鋼的σb<800MPa，d0=φ25時，f=0.39~0.47mm/r。由于本零件在加工φ25mm孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘系數(shù)0.75，則 f=（0.39~0.47）×0.75=0.29~0.35（mm/r） 根據(jù)Z535機床說明書，現(xiàn)取f=0.25mm/r。 切削速度：根據(jù)手冊差得切削速度v=18m/min。所以 ns=1000v/πdw=229(r/min) 根據(jù)機床說明書，取nw=195r/min,故實際切削速度為 v=πdwnw/1000=15.3(m/min) 切削工時 l=19mm l1=9mm l2=3mm tm1= (l+ l1+ l2)/nwf=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=tm1×2=0.635×2=1.27（min） 2、擴鉆φ37mm孔 利用φ37mm的鉆頭對φ25mm的孔進行擴鉆。根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 f=(1.2~1.8)f鉆=（1.2~1.8）×0.65×0.75 =0.585~0.87（mm/r） 根據(jù)機床說明書，選取f=0.57mm/r v=(1/2~1/3)v鉆=(1/2~1/3)×12 =6~4（m/min） 則主軸轉(zhuǎn)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=πdwnw/1000=7.9(m/min) 切削工時（一個孔）：l=19mm，l1=6mm，l2=3mm T1=(19+6+3)/nwf=0.72(min) 3、擴孔φ38.7mm 采用刀具：φ38.7專用擴孔鉆。 進給量：f=(0.9~1.2)×0.7=0.63~0.84（mm/r） 查機床說明書，取f=0.72mm/r。 機床主軸轉(zhuǎn)速：取n=68r/min，則其切削速度v=8.26m/min。 機動工時 l=19mm, l1=3mm, l2=3mm t=19+3+3/nf=0.51(min) 當加工兩個孔時 tm=0.51×2=1.02（min） 4、倒角2×45°雙面 采用90°锪鉆。 為縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與擴孔時相同： N=68r/min 手動進給。 工序Ⅶ：精，細鏜φ39-0.010+0.027二孔，選用機床：T740金剛鏜床。 1)精鏜孔至φ38.9mm，單邊余量z=0.　1mm，一次鏜去余量全部，ap=0.1mm 進給量 根據(jù)有關(guān)手冊，確定金剛鏜床的切削速度為v=100m/min,則 由于T740金剛鏜床主軸轉(zhuǎn)速為無級調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為加工時使用的轉(zhuǎn)速。 切削工時：當加工一個孔時 l=19mm， l1=3mm，l2=4mm t= （l+ l1+ l2）/n*f=0.32min 所以加工兩個孔的時間為t=0.64min 2）細鏜孔至φ39-0.010+0.027。由于細鏜與精鏜孔共用一個鏜桿，利用金剛鏜床同時對工件精，細鏜孔，故切削用量及工時均與精鏜相同 ap=0.05mm f=0.1mm/r n=816m/r v=100m/min t=0.64min 工序Ⅷ：磨φ39二孔端面，保證尺寸118-0.070mm 1）選擇砂輪。見(工藝手冊)第三章磨料選擇各表，結(jié)果為 WA46KV6P350*40*127 其含義為：砂輪磨料為白剛玉，沙度為46#，硬度為中軟一級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350*40*127（D*B*d）。 2）切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速n=1500r/min（見機床說明書），v=27.5m/s。軸向進給量fa=0.5B=20mm 工件速度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 t=2LbzbK/1000vfafr (見工藝手冊表6.2-8) 式中L——為加工長度73mm b——加工寬度68mm zb——單面加工余量0.2mm K——系數(shù)1.10 v——工作臺移動速度 fa——工作臺往返一次砂輪軸向進給量 fr——工作臺往返一次砂輪徑向進給量 t=2*73*68*1.1/1000*10*20*0.015=3.64min 加工兩端面時 t=3.64*2=7.28min 工序Ⅸ：鉆螺紋底孔4-φ6.7mm并倒角120°。 f=0.2×0.50=0.1(mm/r) v=20m/min ∴ ns=1000v/πD=950（r/min） 按機床取nw=960r/min，故v=20.2m/min。 切削工時（四個孔） l=19mm l1=3mm l2=1mm tm=4×(l+ l1+ l2)/nwf =0.96（min） 倒角仍取n=960r/min。手動進給。 工序Ⅹ：攻螺紋4—M8mm 由于公制螺紋M8mm與錐螺紋Rcl/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 ns=238r/min 按機床選取nw=195r/min 則v=4.9m/min 機動時 l=19mm， l1=3mm，l2=3mm 攻M8孔 t=2*(（l+ l1+ l2）/n*f)=25*2*4/195=1.02min 鉆16孔夾具設(shè)計 （一） 定位基準的選擇 由零件圖可知，用軸定位并用壓板夾緊。保證它六個自由度的定位。 （二） 切削力及夾緊力的計算 切削刀具：高速鋼麻花鉆頭，則 式中：＝23.5mm， f＝0.41mm/r，（） 計算結(jié)果 = 8397.352N 選用壓板壓緊，實際加緊力N應為 式中，和是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)，＝＝0.5。 壓板用螺母擰緊，由《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-23得螺母擰緊力 根據(jù)杠桿原理壓板實際加緊力為 此時已大于所需的1460N的夾緊力，故本夾具可安全工作。 （三） 定位誤差分析 定位元件尺寸及公差確定。 (1) 夾具的主要定位元件為一孔軸和一壓板，軸與面配合。 （2） 工件的工序基準為端面和圓柱面，故端面的平面度和圓柱面的援助度對定位誤差影響最大.則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一平面，一 圓柱和矩形塊定位，工件始終平面，而定位塊的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件在定位塊正上方呦傾斜，進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。 （四）夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了壓板和壓緊螺釘夾緊方式。本工序為鉆孔，切削力大，所以選用夾緊力大一些裝置就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)緊湊,承受較大的夾緊力。 （五） 參考文獻 [1]趙家齊主編 機械制造工藝學課程設(shè)計指導書。北京：機械工業(yè)出版社 [2]東北重型機械學院，洛陽農(nóng)業(yè)機械學院編。機床夾具設(shè)計手冊 上海：上海科學技術(shù)出版社 [3] 艾興，肖詩綱主編。切削用量手冊 北京：機械工業(yè)出版社 [4] 金屬切削手冊 上海：上?？茖W文化技術(shù)出版社 本次課程設(shè)計小結(jié)、體會 1) 此時為期三個星期的課程設(shè)計即將結(jié)束了，在這段時間里受益非淺。在剛拿到這個課題時，的確心里很沒底，看這零件圖不知從和落手，在指導老師的指導下，經(jīng)過幾天的認真分析和查有關(guān)資料才有了點頭緒。隨著對零件圖的全面理解，設(shè)計工作也全面展開，在本次設(shè)計過程中我也大量查閱了 與此次設(shè)計的有關(guān)課程書：如機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制造技術(shù)、數(shù)控機床等。在設(shè)計過程中只憑教科書是不夠的，我還大量查看一些有關(guān)設(shè)計的參考書和資料。本次設(shè)計的在部分零件的加工工序中，采用了自動加工，從而也提高了生產(chǎn)的效率和質(zhì)量 2) 在設(shè)計當中也考慮到了專用夾具，而本次的專用夾具有其優(yōu)點：定位準確，夾緊較穩(wěn)定可靠，夾具操作方便，成本低等特點。但也有相應的缺點：夾緊力需要靠經(jīng)驗和控制來協(xié)調(diào)，否則不是夾緊力過大，引起箱體的局部變形，就是夾緊力過小，導致工件不夠穩(wěn)定和準確，這兩種情況均影響加工精度和質(zhì)量，而且在擰緊壓板時必須同時施力，以此來保證工件受力均勻，夾緊可靠。除此之外，意義也重大。 3) 此次課程設(shè)計是我們所許的理論知識和實踐知識的一次實地驗證，培養(yǎng)我們綜合運用已學理論知識和技能、分析問題、解決問題的能力。通過編制工藝規(guī)程和擬定工藝路線，使我們科學的理解，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率 、經(jīng)濟性、社會性得以統(tǒng)一。通過了本次的設(shè)計，感覺自己對所學知識的重要性，也發(fā)現(xiàn)自己學的知識在綜合運用能力還差得遠，但總體在完成這次上也有了一點進步，使所學的知識和實踐知識融合在一起，也在處理問題上有了提高，同時也鞏固了所學的知識和技能，為今后參加工作及進一步學習奠定了基礎(chǔ)?？偠灾?，由于我的專業(yè)基礎(chǔ)比較差，實踐經(jīng)驗太小，實踐和理論知識結(jié)合不夠緊密，錯誤和不足之處肯定很多，請各位老師批評和指正。最后，由衷的向擔任我本次畢業(yè)設(shè)計的指導老師，感謝你們的耐心教導，謝謝!