机械加工设计说明书

1、汽车制造工艺学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 :指导教师 :目录一、 设计目的 2二、 零件的分析 21. 零件的主要技术要求 22. 零件的工艺分析 2三、工艺规程设计 31. 确定毛坯的制造形式 32. 基面的选择 33. 制定工艺路线 54. 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定75. 确定切削用量及基本工时 8四、夹具设计 161问题的提出 162.夹具设计 16五、心得体会 21六、参考资料 2229、设计目的（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

2、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。二.零件的分析（一）零件的作用题目所给的零件是解放牌汽车底盘传动轴上的突缘叉，它位于传 动轴的端部。主要作用是传递扭矩，使汽车获得前进的动力。零件的书.027两个叉头部位上有两个 39 q010的孔，用以与轴与十字轴相连，起联 轴节的作用。（二）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

3、置要求。1.孑E 39mm要求加工粗糙度为1.6，上下两面粗糙度为6.3,孑L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0.13. 主要加工表面为叮39的孔4.工件材45钢，锻件（三）工艺分析工件毛坯为锻件，加工余量为顶面5.06.0,底和侧面为4.0 5.0,锻孔2Q 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3050mm勺孔一般不锻出，可采用钻一 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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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G 95的端面。工序2.粗车门56的内二个内表面。工序3.粗车门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个门26的孔工序5.粗铳门39mn两孔端面。工序6.钻，扩，粗铰两个 G39mm的孔至图样尺寸并锪倒角2 45o。工序7 镗孔门39mm工序8.磨门39mn两孔端面工序9.钻

9、M8m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.粗铳门39mn两孔端面。工序2.精铳门39mn两孔端面。工序3. 钻，扩，粗铰两个 门39mm的孔至图样尺寸并锪倒角 2 45工序4. 粗铳门95端面。工序5.粗铳门56的内二个平面。工序6. 粗铳门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个门26的孔工序8.粗铳门105所对的两个端面。工序9.钻M8m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

10、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207241HBS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.

11、 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：处10mm2Z=2 Z=1mm3. 两内孔 39_o.oio*027 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4.3-244.3-36确定加工余量为：钻孔：25mm （钻孔的最大尺寸）钻孔：； 37mm2Z=12mm扩孔：:38.7mm2Z=1.7mm精镗：38.9mm2Z=0.2mm细镗： 39_0.01/0.027 mm2Z=0.1mm4. 39_0.010027 mm二孔外端面的加工

12、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=3mm2）.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.粗铣门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： 粗车门95的端面3机床：C620-1卧式车床。4刀具：由表1.11.2 得： YT15。刀杆尺寸为：16 25mm刀片厚度4.5mm由表 1.3 得：= 60, =

13、 15, ： = 12o, r. = 0.5mm。5计算切削用量粗铳：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16mm25mmap乞3mm以及直径为100mm时f=0.60.9mm/r可取f=0.7mm/r。按切削手册表 1.9刀具的寿命选3）计算切削的速度T=60mi n。CvVTmaXvfyvkv(m/ mi n)其中：Cv =242, Xv =0.15, yc =0.35,m=02。修正系数 kv见切削手册表1.28，即kMc =1.44, Xv = 0.8, kkv =1.04, kkrv - 0.81,

14、 kBv - 0.97.242600.2 30.15 0.50.351.44 0.8 1.04 0.81 0.97 =108.6m/min确定机床主轴转速1000vd 二1000 108.695:二 364.06r / min怙二丄式中L二丨-, l=3mm,根据表1.26车削时 nf7)切削工时，入切量及超切量y+L=3.8mm,故 tm = L竺 0.026 minnf 364.06 0.7工序2粗镇门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

15、量可知道 a p=1.2mm查切削手册表2.10可知道粗镗时ap=58mm故采用一次切削2) 决定切削进给量查切削手册表f=0.5mm/r3) 决定切削速度v=33m/m in查切削手册表2.13工件是锻件时，1000v1000 x 33,.n180187 r/mind兀56兀5、计算镗内表面加工工时vf = fn =afz n = 0.5 187 =93.5tmVf593.5二 0.05min工序3粗车门86的内圆孔1. 选用机床 卧式车床CA61402. 刀具为：YT153. 进给量 f=0.6(mm/dst)1000113 10004. 切削速度=113m/min 则 n418n D j

16、t x 86(r/mi n)5. 切削工时tm=2=0.1minn x f工序4以工序2加工出的二个表面为基准，钻 4个G 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=13mm5. 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/r100017.3 1000 ccc2) 切削速度 =17.3m/min

17、 则 n393tl Dn X14(r/mi n)6. 切削工时tm =一1-2 = 0.266minn x f工序5粗铳门39mn两孔端面。1、工序尺寸：；:39端面2、 加工要求：表面粗糙度是503、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：16 25mm5、铣刀形状： 根据切削手册表由表1.3得： r =60, o =15,: o =12,r. = 0.5mm 3-&选择切削用量(2)决定切削进给量：查切削手册表1.4 a f=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

18、 （采用较小切削速度）计算主轴转速n：1000v1000 28.8由公式n163r/minnd56 兀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Fc 二CFapXFcf yFcVcnFkF其中：CF =3600,Xc =0.72，c =0.9, nF =0MP鴛。= 0.89Fc=3600 1.屮72 0.50.9 107.960 0.94 0.89= 2146(N)9.计算工时：5.切削工时tm=2 = 1.46minn f工序6.钻，扩，粗铰两个：:39mnt孔至图样尺寸并锪倒角2 45 1.钻孔25mm 确定进给量f :根据切削手册表2.7 f=0.390.47 所以f

19、=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n1000vd1000 1825 :二 229r /minl=19mm切削工丨+h+l219+9+3l1 =9mm, l2 =3mmtm0.04minnf 229x32扩钻门39mm勺孔利用门37mm勺钻头对门35mm勺孔扩孔切削用量f=0.580.87所以 f=0.57 ( mm/r),主轴转速 n=51.634r/min 取 n=51.6dn 二 37 68切削速度为v7.9(m/min)1000 10003.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=0.6

20、30.84 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=19mml+h+l219+9+3h =9mm, l2 =3mmtm0.51minnf 68 0.72当加工两个孔时tm =0.51 2=1.02(min)1.倒角2 45双面 采用900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39 Z7mm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，ap=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=

21、100m/mi n，则nw1000v二 D1000 100 : 39二816(r /min)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I =19mm l2 =3mm l3 =4mmtiI l1 l2nvf19 3 4816 0.1二 0.32(min)所以加工两个孔时的机动时间为t =0.32 2 =0.64（min）（2）细镗孔至39 ：.027 mm切削用量及工时均与精镗相同ap = 0.05mmf =0.1mm/rnw =816r/min, v=100m/min;t = 0.64min工序8 磨39mm二孔端面，保证尺寸1 1

22、800.07 mm1）选择砂轮。见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为WA46KV6P35040 127其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46#，硬度为中软1级， 陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为 350 40 127（D B d）02）切削用量的选择。砂轮转速n砂=1500r / min （见机床说明书），n砂二27.5m/s。轴向进给量fa =0.5B=20mm （双行程） 工件速度Vw = 10m/min 径向进给量作=0.015mm/双行程3）切削工时。当加工1个表面时怎ff：（见工艺手册表628） 式中L-加工长度73mmb加工宽度，68mmZb-单面加工余量，0.2mmK

23、-系数，1.10 ；v-工作台移动速度（m/min）；fa-工作台往返一次砂轮轴向进给量（mr）fr-工作台往返一次砂轮径向进给量（mr）2 汇 73 汉 68 0.110920t13.64（mi n）1000 10 20 0.0153000当加工端面时tm =3.64 2 =7.28(min)工序9钻螺纹底孔4-门6.7mm并倒角120。f =0.2 0.50 =0.1(mm/r)(切削手册表 2.7 )V=20m/mi n（切削手册表2.13及2.14 ）所以1000v1000 20ns950( r / min)二 D二 6.7按机床取 nw=960r/min，故 v=20.2m/min。

24、切削工时（4个孔）I =19mmh =3mm1mmtm11 f 12 4wf19 3 1960 0.14 =0.96(mi n)倒角仍然取n=960r/min。手动进给。工序10攻螺纹4 M8m及Rc1/8由于公制螺纹M8m与锥螺纹M8mm卜径相差无几，故切削用量一律按加工M8选取v 二0.1m/s 二6m/min所以ns=238r/min按机床选取 nw =195r/min，贝q v=4.9m/mm机动工时I =19mmh = 3mml2 = 3mm攻M8孔tm1(l h J)2nf(19 3 3)195 14 = 1.02(mi n)攻 Rc1/4 孔 I =11mmtm2l h丄nf11

25、3195 0.942 = 0.15(mi n)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研究原始质料利用本夹具主要用来钻圆周面上 39孔，加工时要满足粗糙度要 求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何 提高劳动生产率和降低劳动强度。3.2夹具设计3.2.1定位基准的选择图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择孔的底平面 和两孔侧面定位基准来设计钻模，从而满足孔的加工要求。工件定位 用底面和两孔侧面定位限制 6个自由度。3.2.2切削力及夹紧力的计算钻该孔时选用：立式钻床，刀具用高

26、速钢刀具。由参考文献查表1 -2 -7可得：切削力公式：Ff =667D1.2f 0.7Kp查表 1-2-8 得：Kp =(三)0.75736其中：二 b =0.6Kp =0.0048即：Ff = 955.08( N)实际所需夹紧力：由参考文献5表1-2-12得:F K有：叫二 0.7,二 0.16安全系数K可按下式计算有：K = K0K1K2K3K4K5K6式中：KK6为各种因素的安全系数，见参考文献 表1一2-1可得：K =1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.0=1.56所以WK = K Ff =955.08 1.56 = 1489.92( N)由计算可知所需实际夹紧力不是

27、很大，为了使其夹具结构简单、 操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。取 K =1.56，叫=0.7，=0.16查参考文献1226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹 紧力按以下公式计算:Wo 二iztg(：)式中参数由参考文献5可查得:= 6.22 r 2.761=90;:2 =9 50： =2；29其中：L=33(mm) Q=80(N)螺旋夹紧力： W0 =4748.2(N)由上述计算易得：W0 -Wk因此采用该夹紧机构工作是可靠的3. 3误差分析与计算该夹具以底面、两孔为定位基准，要求保证被加工和孔粗糙度为 12.5。该孔次性加工即可满足要求。由参考文献可得： 两定位销的定位误差：厶DW匕 =

28、1min丄+6丄 +1min + 云 D2 +d2 + 2minjw rarctg -2L其中：、D1 = 0.052mm , 、D2 = 0mm 、d1=0.011mm , 、d2 =0.023mm ：imin =0mm ,：2min = 0.034mm且：L=135mm,得二 D W = 0.063mmJW = 0.0032 mm 夹紧误差: j =Wmax - ymin)COS：其中接触变形位移值:厂叽氐HB 5曇A1 215 有KRaz 二 0.004, K hb - -0.0016, G = 0.412, n = 0.7。匚 =cos：= 0.0028mm 磨损造成的加工误差：山制通常不超过0.005mm 夹具相对刀具位置误差：丄D点取0.01mm误差总和：jw = 0.085 mm3.4零、部件的设计与选用3.4.1钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其 结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间dHDDiD2hhimCra公称尺寸允差62242+0.018+0.0075250121190.5180.5衬套选用固定衬套其结构如图所示:一/p 11H-1固定衬套其结构参数如下表:固定衬套dHDC公称