萬向節(jié)滑動叉工藝與夾具設(shè)計【鉆錐螺紋Rc18底孔（φ8.8mm） + 粗銑Φ39mm二孔端面】【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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3 - 2.3.2 加工表面的技術(shù)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(xiàn)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(lián)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(zhuǎn)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(nèi)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(yīng)力，以抵消部分工作時產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而 提高疲勞極限。 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 制定零件工藝規(guī)程的原則和技術(shù)要求 3.1.1 工藝要求 制定零件機械加工工藝過程是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)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(yīng)滿足以下基本要求： （1） 保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合圖紙和技術(shù)要求條件所規(guī)定的要求； （2） 保證提高生產(chǎn)率和改善勞動條件； 畢業(yè)論文 - 4 - （3） 保證經(jīng)濟性的合理。 3.1.2 技術(shù)依據(jù) （1）. 產(chǎn)品零件圖和裝配圖，技術(shù)條件； （2）. 毛坯生產(chǎn)和供應(yīng)條件； （3）. 年生產(chǎn)綱領(lǐng) （4）. 本車間生產(chǎn)條件（包括設(shè)備，工人技術(shù)等級，勞動場合條件等） ； （5）. 工藝技術(shù)條件，手冊等。 3.2 生產(chǎn)類型的確定 計算零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的公式： N=Q*n(1+&%)(1+%) 其中： Q=5000 輛/年（產(chǎn)品的年產(chǎn)量） n=1 件/輛（每輛汽車該零件的數(shù)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(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定該零件為成批生產(chǎn)。 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(jīng)常加速及正、反向行駛，零件在工作 過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)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(chǎn)量為 5252 件，已達(dá)大批生產(chǎn)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(chǎn)率、保證加工質(zhì)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(chǎn)率高，保證產(chǎn)品質(zhì)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(zhì)量，而且也要影響生產(chǎn)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(gòu)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(jīng)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(jù)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(dá)到零件圖紙的要求 3.4.2 基準(zhǔn)的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，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， 還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 3.4.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)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(zhǔn)（四點定位） ，則可能造成這一組內(nèi) 外圓柱表面與零件的叉部外形不對稱。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加 工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)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(zhǔn)） ，現(xiàn)選擇叉部兩個 mm 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，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(dá)到完全z 定位。 3.4.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時， 應(yīng)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(yīng)當(dāng)適時零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù) 要求能得到合理的保證。由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，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(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便 使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和技術(shù)要求，現(xiàn)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(nèi)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(xì)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(zhǔn)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(shù)，但在一道工序中要完成這么多工作，除了選用專門設(shè)計的組合機床（但在 成批生產(chǎn)時，在能保證加工精度的情況下，應(yīng)盡量不選用專用組合機床）外，只能 選用轉(zhuǎn)塔機床。而轉(zhuǎn)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(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)方案 二還有其他問題，主要表現(xiàn)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(yīng)與 55mm 花鍵孔垂直，垂直公差為 100：0.2；39mm 二孔與 其外端面應(yīng)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(yīng)以花鍵孔為 基準(zhǔn)。這樣做，能保證設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)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(shù)要求在加工與 測量時也應(yīng)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(zhǔn)重合的原 畢業(yè)論文 - 8 - 則，造成了不必要的基準(zhǔn)不重合誤差。具體來說，當(dāng) 39mm 二孔的外端面以花鍵 孔為基準(zhǔn)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?xí)斐沙疃鴪髲U。這就是由于基準(zhǔn)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(zhǔn)，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(zhǔn)，選用 C365L 轉(zhuǎn)塔車床。 工序 內(nèi)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(zhuǎn)自由度而設(shè) 置的一個定位基準(zhǔn)。本工序以花鍵內(nèi)底孔定位，并利用叉部外輪 廓消除回轉(zhuǎn)自由度。 工序 拉花鍵孔。利用花鍵內(nèi)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(xì)鏜 39mm 二孔。選用 T740 型臥式金剛鏜床及用夾具加工， 以花鍵內(nèi)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(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 根據(jù)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(lián)結(jié)的非加工表面直徑為 65mm，為簡化模鍛 毛坯的外形，現(xiàn)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(shè)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(fù)雜形狀系數(shù)為 S1，鍛件材質(zhì)系數(shù)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(xiàn)取 2.0mm。 3.兩內(nèi)孔 39mm（叉部） 毛坯為實心，不沖出孔。兩內(nèi)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(xì)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(nèi)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(fù)雜系數(shù) 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(zhì)系數(shù)取 M1，復(fù)雜系數(shù) 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(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（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(shè)計規(guī)定零件為大批生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計算最大、最小加 工余量時，應(yīng)按調(diào)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(diào)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(yīng)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(jù)切削用量簡明手冊 （第三版） （以下簡稱切削手冊 ） 表 1.4，當(dāng)?shù)稐U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(shù) 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(zhuǎn)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(zhuǎn)速為 480r/min 及 600r/min?，F(xiàn)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(yīng)校驗機床功率及進給機構(gòu)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(jù)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(zhuǎn)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(dāng)主軸轉(zhuǎn)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(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù) =0.1，則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu) 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(gòu)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(shù) 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(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=（1.21.8）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(xiàn)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(jù)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(jù)機床 規(guī)格選 f=1.24mm/r 擴孔鉆擴孔時的切削速度，根據(jù)其他有關(guān)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(jù)有關(guān)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(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合， 故需要進行尺寸換算。按圖樣要求，加工完畢后應(yīng)保證尺寸 45mm。 尺寸鏈如下圖所示，尺寸 45mm 為終結(jié)環(huán)，給定尺寸 185mm 及 45mm，由于基準(zhǔn)不 重合，加工時應(yīng)保證尺寸 A A=185-45=140（mm） 規(guī)定公差值。因終結(jié)環(huán)公差等于各組成環(huán)公差之和，即 T（45） =T（185 ） +T（140） 現(xiàn)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(nèi)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(jù)手冊及機床取 f=0.08mm/r （見切削手冊表 1.8） 當(dāng)采用高速鋼車刀時，根據(jù)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(jù)有關(guān)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(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取 1.2； k-考慮機床返回行程系數(shù)，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(shù)，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(shù) 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(guān)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(shù) z=20。則 畢業(yè)論文 - 18 - ns=1000v/d W=100027/225=38（r/min） 現(xiàn)采用 X63 臥式銑床，根據(jù)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(dāng) nW =37.5r/min 時，工作臺的每分鐘進給量 fm應(yīng)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(jù)切削手冊表 2.7，當(dāng)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(yīng) 乘系數(shù) 0.75，則 f=（0.390.47）0.75=0.290.35（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)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(jù)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(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=（1.21.8）f 鉆 =（1.21.8）0.650.75 =0.5850.87（mm/r） 根據(jù)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(zhuǎn)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(dāng)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(zhuǎn)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(dāng)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(zhuǎn)速與擴孔時相同： n=68r/min 手動進給。 工序：精、細(xì)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(jù)有關(guān)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(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(dāng)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(xì)鏜孔至 mm。由于細(xì)鏜與精鏜孔共用鏜桿，利用金剛鏜床同時對39027.1 工件精、細(xì)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(jié)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(jié)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(zhuǎn)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(dāng)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(shù)，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(dāng)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(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，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(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 指導(dǎo)老師要求設(shè)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?qū)⒂糜诹⑹姐@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(shù)要求。但加工本道工序時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動 強度，而精度則不是主要問題。 4.2 夾具設(shè)計 4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，39mm 二孔端面應(yīng)對花鍵孔中心線有平行度及對稱度要求，其設(shè) 計基準(zhǔn)為花鍵孔中心線。為了使定位誤差為零，應(yīng)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(jié)構(gòu)上將過于復(fù)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(xiàn)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(dāng)用兩把刀銑削時，F(xiàn) 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(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=K1K2K3K4。 其中：K 1為基本安全系數(shù) 1.5； K2為加工性質(zhì)系數(shù) 1.1； K3為刀具鈍化系數(shù) 1.1； K4為斷續(xù)切削系數(shù) 1.1。 所以 F=KF H=1.51.11.11.13203=6395（N） 夾緊力的計算 采用聯(lián)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(shè)計手冊表 2-18 可知用扳手的六角螺母產(chǎn)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(xiàn)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(zhuǎn)角公差為 2。由于 39mm 孔中心線應(yīng)與其外端面垂直，故要求 39mm 二孔端面之 垂線應(yīng)與 50mm 花鍵孔鍵槽寬中心線轉(zhuǎn)角公差為 2。此項技術(shù)要求主要應(yīng)由花鍵槽 寬配合中的側(cè)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(dāng)零件安048. 502.6 裝在夾具中時，鍵槽處的最大側(cè)向間隙為 b max=0.048-（-0.065）=0.113（mm） 由此而引起的零件最大轉(zhuǎn)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(cè)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(dāng)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(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。 夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件