設(shè)計(jì)“ 傳動軸突緣叉”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及機(jī)床夾具

摘 要通過在校期間對傳動軸的學(xué)習(xí)和認(rèn)識對傳動軸進(jìn)行一下系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，支承、傳動件的零件稱為軸。軸類零件及其相關(guān)零件的課程設(shè)計(jì)是汽車類專業(yè)學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的一個極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。希望通過這次課程設(shè)計(jì)對學(xué)生未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉分析問題、解決問題的能力，為今后參加工作打下一個良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：傳動軸凸緣叉，零件，剛度，強(qiáng)度 問題的提出問題:傳動軸主要用于汽車行業(yè)，就目前來看傳動軸存在的問題還是很多的，尤其是汽車方面。很多汽車生產(chǎn)商不得不把自己所產(chǎn)汽車召回，浪費(fèi)了大量的人力物力，也給消費(fèi)者帶來了諸多麻煩，給自己企業(yè)造成了負(fù)面影響。對于傳動軸凸緣叉而言其作用也不可忽視！其中5為傳動軸突緣叉?zhèn)鲃虞S突緣叉的零件圖如下圖：目 錄一、序言 1. 設(shè)計(jì)目的 2. 設(shè)計(jì)的要求3. 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟二、零件的分析1.零件的主要技術(shù)要求2.零件的工藝分析三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1.確定毛坯的制造形式2.基面的選擇3.制定工藝路線4.機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定5.確定切削用量及基本工時四、心得體會五、參考文獻(xiàn)一、 設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是一方面要求學(xué)生通過設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，另外，也為以后作好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。學(xué)生通過課程設(shè)計(jì)，應(yīng)在下述各方面得到鍛煉：1能熟練運(yùn)用制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基礎(chǔ)理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。2 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。學(xué)生通過設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。3 學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運(yùn)用。二.零件的分析（一）零件的主要技術(shù)要求傳動軸突緣叉有兩組加工表面，有一定的位置要求。1. 孔39mm要求加工粗糙度為1.6，上下兩面粗糙度為6.3,孔的同軸度公差為0.01。2. 二孔的外端面對39孔垂直度公差為0.1。 3.主要加工表面為39的孔4.工件材45鋼，鍛件。（二）工藝分析工件毛坯為鍛件,加工余量為頂面5.06.0,底和側(cè)面為4.05.0, 鍛孔239。在鍛造后機(jī)械加工前,一般要經(jīng)過清理和退火,以消除鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。粗加工后,會引起工件內(nèi)應(yīng)力的重新分布,為使內(nèi)應(yīng)力分布均勻,也應(yīng)經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r效處理。1.在單件生產(chǎn)中直徑小于3050mm的孔一般不鍛出，可采用鉆擴(kuò)鉸的工藝。2.要求不高的螺紋孔，可放在最后加工。這樣可以防止由于主要面或孔在加工過程中出現(xiàn)問題時，浪費(fèi)這一部分工時。3.為了保證零件主要表面粗糙度的要求，避免加工時由于切削量較大引起工件變形或可能劃傷已加工表面，故整個工藝過程分為粗加工和粗加工。4.整個加工過程中，無論是粗加工階段還是精加工階段，都應(yīng)該遵循先面后孔的加工原則。三.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一） 確定毛坯的制造形式1、 選用材料；零件材料為45鋼，故采用鍛造形成2、 生產(chǎn)類型：考慮到汽車在運(yùn)行中要經(jīng)常加速及正，反向行駛，零件在工作中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。（二） 基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的很重要的工作之一?；孢x擇的正確合理，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，更有甚者，還會造成零件成批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。1、 粗基準(zhǔn)的選擇： 在零件加工過程中的第一道工序，定位基準(zhǔn)必然是毛坯尺寸，即粗基準(zhǔn)，選者是應(yīng)該注意以下幾個方面的東西：（1） 選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為基準(zhǔn)以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。（2） 某些表面不需要加工，則應(yīng)該選擇其中與加工表面有相互位置精度的表面為粗基準(zhǔn)。（3） 選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準(zhǔn)，不用允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以保證安全、可靠、誤差小。（4） 粗基準(zhǔn)一般要求在第一道工序中使用一次，盡量避免重復(fù)使用?？紤]以上4條原則和零件毛坯本身的形狀，選用箱體頂面為粗基準(zhǔn)。2、 精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)就是以加工過的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)的時候 主要慮保證加工精度并且使工件裝夾得方便、準(zhǔn)確、可靠 。因此要遵循以下幾個原則（1）、基準(zhǔn)重合的原則（2）、基準(zhǔn)不變的原則(3)、互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則(4)、自為基準(zhǔn)的原則(5)、應(yīng)能使工件裝夾方便穩(wěn)定可靠，夾具簡單?？紤]以上原則和零件的尺寸和加工要求我選用底面為精基準(zhǔn)，并采用一面兩孔的形式定位，限制6個自由度為完全定位。（三）粗，精加工階段要分開箱體均為鍛件，加工余量較大，而在粗加工中切除的金屬較多，因而夾緊力，切削力都較大，切削熱也較多。加之粗加工后，工件內(nèi)應(yīng)力重新分布也會引起工件變形，因此，對加工精度影響較大。為此，把粗精加工分開進(jìn)行，有利于把已加工后由于各種原因引起的工件變形充分暴露出來，然后在精加工中將其消除。 為了保證各主要表面位置精度的要求，粗加工和精加工時都應(yīng)采用同一的定位基準(zhǔn)，此外，各縱向主要孔的加工應(yīng)在一次安裝中完成，并可采用鏜模夾具，這樣可以保證位置精度的要求。（四）加工原則整個工藝過程中，無論是粗加工還是精加工階段，都應(yīng)遵循“先面后孔”的原則，就是先加工平面，然后以平面定位在加工孔。這是因?yàn)椋旱谝唬矫娉３Ｊ窍潴w的裝配基準(zhǔn)；第二，平面的面積較孔的面積大，以平面定位零件裝夾穩(wěn)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。制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)該是使零件幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專用機(jī)床與專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。一、工藝方案（一）：工序1. 粗車95的端面。工序2. 粗車56的內(nèi)二個內(nèi)表面。工序3. 粗車86的內(nèi)圓孔。工序4. 以工序2加工出的二個表面為基準(zhǔn)，鉆4個26的孔。工序5. 粗銑39mm兩孔端面。工序6. 鉆，擴(kuò)，粗鉸兩個39mm的孔至圖樣尺寸并锪倒角2。工序7 鏜孔39mm工序8. 磨39mm兩孔端面工序9. 鉆M8mm底孔8mm，倒角120。工序10. 攻螺紋M8mm， 工序11. 沖箭頭。工序12. 檢查。 工藝方案的分析與比較方案是粗、精加工分開進(jìn)行加工采用工序分散原則，中間加人工時效這樣可以消除粗加工時所造成的內(nèi)應(yīng)力，切削力，夾緊力、切削熱等對加工精度影響，這樣所需要的設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整容易操作簡單，專用性強(qiáng)。而粗，精加工在一起合并加工采用工序集中原則會使夾具的數(shù)量及工件的安裝次數(shù)增加而使成本提高，但是會給下來的加工帶來不必要的誤差，對于大量生產(chǎn)的零件來說會造成很大的損失機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “傳動軸突緣叉”零件材料為45鋼，硬度207241HBS，毛坯重量約為5kg，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.端面的加工余量為3mm，查機(jī)械制造工藝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊（以下簡稱工藝手冊）表4.3-38得，2.法蘭盤所對的四孔（通孔），參照工藝手冊表4.3-25確定加工余量為：鉆孔：10mm 2Z=2 Z=1mm3.兩內(nèi)孔mm 毛坯為實(shí)心，不沖出孔。兩內(nèi)孔精度要求界于IT-IT8之間，參照工藝手冊表4.3-24 4.3-36確定加工余量為：鉆孔： 25mm （鉆孔的最大尺寸） 鉆孔： 37mm 2Z=12mm擴(kuò)孔： 38.7mm 2Z=1.7mm精鏜： 38.9mm 2Z=0.2mm細(xì)鏜： mm 2Z=0.1mm4. mm 二孔外端面的加工余量1）.按工藝手冊表4.3-38，粗加工二孔外端面的單邊加工余量為3mm，取Z=3mm。2）.磨削余量：單邊0.2mm（工藝手冊，磨削公差即零件公差-0.07mm。3）.銑削余量：磨削的公稱余量（單邊）為： Z=2.0-0.2=1.8（mm）根據(jù)以上尺寸的公差和加工余量來確定此傳動軸突緣叉的毛坯圖。確定切削用量及基本用時工序1. 粗銑95端面。 （切削用量簡明手冊）（以下簡稱切削手冊）1、工件材料：45鋼正火，鍛件2、加工要求： 粗車95的端面3、機(jī)床： C620-1臥式車床。4、刀具： 由表1.1 1.2 得： YT15。刀桿尺寸為：1625mm，刀片厚度4.5mm 由表1.3得：。5、 計(jì)算切削用量粗銑95端面 1） 由于此加工表面所需的粗糙度為50，因此只需加工一次可達(dá)要求；2）.進(jìn)給量f 根據(jù)（切削手冊）表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸16mm25mm，以及直徑為100mm時f=0.60.9mm/r 可取f=0.7mm/r。3）.計(jì)算切削的速度 按切削手冊表1.9刀具的壽命選T=60min。其中：242，。修正系數(shù)見切削手冊表1.28，即 6）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 7）切削工時，工序2. 粗鏜56的內(nèi)二個內(nèi)表面。1、加工要求 表面粗糙度為50，所以粗鏜一次即可達(dá)所需要求，2、加工材料 45鋼正火，鍛件3、選擇鏜床 選用T740金剛鏜床4、選擇切削用量1> 決定切削深度由切削余量可知道 ap=1.2mm查切削手冊表2.10可知道粗鏜時ap=58mm，故采用一次切削.2> 決定切削進(jìn)給量查切削手冊表 f=0.5mm/r3> 決定切削速度查切削手冊表2.13工件是鍛件時， v=33m/min r/min5、計(jì)算鏜內(nèi)表面加工工時工序3. 粗車86的內(nèi)圓孔1.選用機(jī)床 臥式車床CA61402.刀具為： YT153.進(jìn)給量 f=0.6(mm/dst)4.切削速度 =113m/min 則 (r/min)5.切削工時 =0.1min工序4. 以工序2加工出的二個表面為基準(zhǔn)，鉆4個26的孔。1.加工要求 表面粗糙度為50，所以粗鏜一次即可達(dá)所需要求，由于要保證四孔的位置度，所以以工序2加工出的二個表面為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。2.加工材料 45鋼正火，鍛件3.選擇鉆床 Z3340搖臂鉆床4.選擇鉆頭 高速鋼麻花鉆，由切削手冊表2.1，2.2 d=13mm 5.選擇切削用量1> 切削進(jìn)給量 由切削手冊表2.7得： f=0.37mm/r由表2.8鉆頭允許的強(qiáng)度進(jìn)給量f=0.37mm/r2> 切削速度 =17.3m/min 則 (r/min)5.切削工時 =0.266min工序5. 粗銑39mm兩孔端面。1、 工序尺寸：39端面2、 加工要求： 表面粗糙度是50 3、 選用機(jī)床：X63臥式車床4、 選用刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 查切削手冊）表1.1 選用刀桿尺寸為：1625mm 5、 銑刀形狀： 根據(jù)切削手冊表由表1.3得：。6、 選擇切削用量 (2)決定切削進(jìn)給量：查切削手冊表1.4 af=3.1m/min，進(jìn)給量60mm/min (3)、決定切削速度：查切削手冊表1.10 得：v=28.8 m/min (采用較小切削速度)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n：由公式8、機(jī)床功率檢驗(yàn)：主切削力Fc 按切削手冊 表1.29所示公式計(jì)算9.計(jì)算工時：5.切削工時 =1.46min工序6. 鉆，擴(kuò)，粗鉸兩個39mm的孔至圖樣尺寸并锪倒角2。1. 鉆孔25mm確定進(jìn)給量f：根據(jù)切削手冊表2.7 f=0.390.47 所以f=0.42 切削速度：根據(jù)切削手冊表2.13及2.14得：v=18m/min。所以公式切削工時：l=19mm 2擴(kuò)鉆39mm的孔利用37mm的鉆頭對35mm的孔擴(kuò)孔 切削用量f=0.580.87 所以f=0.57（mm/r）， 主軸轉(zhuǎn)速n=51.634r/min 取n=51.6切削速度為 3.擴(kuò)孔38.7mm采用刀具：38.7 專用擴(kuò)孔鉆進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊表2.10 f=0.630.84 所以f=0.72mm/r機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：取n=68r/min，則其切削速度v=8.26m/min。切削工時 l=19mm 當(dāng)加工兩個孔時3. 倒角245雙面 采用锪鉆短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與擴(kuò)孔相同：n=68r/min手動進(jìn)給。工序7：精、細(xì)鏜二孔，選用機(jī)床：T740金剛鏜床。（1） 精鏜孔至38.9mm，單邊余量Z=0.1mm，一次鏜去全部余量，=0.1mm。進(jìn)給量 f=0.1mm/r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)速為無極調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為加工時使用的轉(zhuǎn)速。切削加工是：當(dāng)加工1個孔時 所以加工兩個孔時的機(jī)動時間為（2） 細(xì)鏜孔至切削用量及工時均與精鏜相同 工序8：磨二孔端面，保證尺寸mm（1） 選擇砂輪。見工藝手冊第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為WA46KV6P35040127其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為，硬度為中軟1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為35040127（DBd）。（2） 切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速（見機(jī)床說明書），。軸向進(jìn)給量（雙行程）工件速度徑向進(jìn)給量/雙行程（3） 切削工時。當(dāng)加工1個表面時 （見工藝手冊表6.2-8） 式中L-加工長度73mm； b-加工寬度，68mm； -單面加工余量，0.2mm； K-系數(shù)，1.10；v-工作臺移動速度（m/min）；-工作臺往返一次砂輪軸向進(jìn)給量（mm）；-工作臺往返一次砂輪徑向進(jìn)給量（mm）。 當(dāng)加工端面時 工序9：鉆螺紋底孔4-并倒角。 （切削手冊表2.7） V=20m/min （切削手冊表2.13及2.14）所以 按機(jī)床取=960r/min，故v=20.2m/min。切削工時（4個孔） 倒角仍然取n=960r/min。手動進(jìn)給。工序10：攻螺紋4M8mm及Rc1/8由于公制螺紋M8mm與錐螺紋M8mm外徑相差無幾，故切削用量一律按加工M8選取 所以 按機(jī)床選取，則v=4.9m/mm。機(jī)動工時 攻M8孔 攻Rc1/4孔 最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計(jì)算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入加工工藝過程綜合卡片中。四.心得體會在大學(xué)期間經(jīng)過三年的努力和學(xué)習(xí)，對于機(jī)械設(shè)計(jì)方面的一些問題已初具雛形。作為一名即將畢業(yè)的學(xué)生，我覺得能做這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對現(xiàn)實(shí)中的各種機(jī)械和汽車零件設(shè)計(jì)？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺。在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)書是十分必要的，同時也是對討論和共同學(xué)習(xí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識。    另外，課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時刻鞏固所學(xué)知識，這也是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。整個設(shè)計(jì)我基本上還滿意，由于水平有限，難免會有錯誤，還希望老師批評指正。希望答辯時，老師多提些問題，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便課后加以彌補(bǔ)。參考文獻(xiàn)1. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版）主編：彭文生2. 金屬工藝學(xué)(第五版)主編：鄧文英 宋麗紅3. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)主編：李軍4. 機(jī)械工人切削手冊(第四版)機(jī)械工業(yè)出版社5. 汽車制造工藝學(xué)主編：王寶璽6.機(jī)械加工工藝裝配設(shè)計(jì)手冊機(jī)械工業(yè)出版社16