加工工艺及夹具毕业设计论文 毕业设计

1、加工工艺及夹具设计毕业设计任务书(Machinery Manufacturing Planning and Fixture Design)别业级名名目生计 组程 系专班姓同课机械工程系机制、模具、机电、数控一、设计的目的和要求设计目的机械制造工艺及夹具设计课程设计是在学完了机械制造工艺及夹具设计，进行了生产实习之后 进行的下一个教学环节。它一方面要求学生在设计中能初步学会综合应用过去所学过的全部课程， 另外也为搞好毕业设计做一次综合训练。学生应当通过机械制造工艺及夹具设计课程设计在下述各 方面得到锻炼：能熟练运用机械制造工艺及夹具设计课程中的基本理论，正确地解决一个零件在加工中的 定位，夹紧以

2、及工艺路线合理安排等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计能力。学生通过设计夹具的训练，应当掌握如何根据被加工零件的加工要求， 设计出高效、省力、既经济合理，又能保证加工质量的夹具来。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，能够做到熟练应用。设计的要求机械制造工艺及夹具设计课程设计题目一律定为：制订xx零件的机械加工工艺。生产纲领为中 批或大批生产。设计的要求包括如下几个部分：1.零件一一毛坯合图一张2.机械加工工艺过程卡片一套3 .夹具装配总图一张4.夹具零件图一张5.课程设计说明书一份课程设计题目由指导老师选定发给学生。二、设计内容及步骤对零件进行工艺分析学生得到设计

3、题目之后，应首先对零件进行工艺分析，其主要内容包括：零件的作用及零件图上技术要求进行分析。对零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面光洁度及设计基准等进行分析。零件的材质，热处理及工艺性进行分析。选择毛坯的制造方式毛坯的选择应该以生产批量的大小，非加工表面的技术要求以及零件的复杂程度、技术要求的 高低等几方面综合考虑。在通常情况下，应主要以生产性质来决定。正确的选择毛坯制造方式，可 以使得整个工艺过程经济合理。零件的机械加工工艺路线。制订工艺路线。在对零件进行分析的基础上，制定零件的工艺路线。对于比较复杂的零 件，可以先考虑几个加工方案，分析比较后，在从中选择比较合理的加工方案。选择定位基

4、准，进行必要的工序尺寸计算。当某工序定位基准，与设计基准不符时，需 对它的工序尺寸进行换算。选择机床及工、夹、量、刃具。机床设备的选用应当既要保证加工质量，又要经济合理。在成批生产的条件下，一般采用通用机床和专用工夹具。加工余量及工序尺寸与公差的确定。根据工艺路线的安排，首先应确定一个加工表面的各工序加工余量，其工序尺寸公差按经济精度确定，一个表面的总加工余量则为该表面各工序间加工余量之和。切削用量的确定。在机床、刀具、加工余量等确定的基础上，要求学生用公式计算一二道工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由上述手册中查得。（6）画毛坯图。在加工余量确定的基础上画毛坯图，要求毛坯轮廓用粗实线条绘

5、制，零件的实体尺寸用双点 划线绘出。比例取1： 1，同时应在图上表出毛坯的尺寸、公差，技术要求，毛坯制造的分模面、 圆角半径和拔模斜度等（7）绘制零件的机械加工工艺卡片。将前述各项内容及各工序简图，一并填入规定的工序卡片上。工艺装备的结构设计要求学生在课程设计中设计加工给定零件所必须的夹具12套。具体的设计内容可根据加工需 要由学生本人提出并经指导教师同意后确定。结构设计的具体步骤如下：（1）确定设计方案，绘制结构原理示意图。学生在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是：确保加工质量，结构尽量简单，操作省力高 效，制造成本低廉。这四条原则如果单独拿出来分析，有些是互相矛盾的，而设计者的任务， 就是

6、要在设计的实践中，综合上述四条，通盘考虑，灵活运用所学知识，结合实际情况，注意 分析研究，考虑互相制约的各种因素，确定最合理的设计方案。（2）选择定位元件，计算定位误差。按照加工精度的高低，需要消除不定度的数目以及粗精加工的需要，按有关标准正确的选择 定位元件。选择好定位元件之后，还应对定位误差进行计算。计算结果如超差时，需要改变定位方法， 以减少定位误差，提高加工精度。有时甚至要从根本上改变工艺路线的安排，以保证零件的加 工能顺利进行。（3）计算所需的夹紧力，设计夹紧机构。为了保证零件装夹的安全可靠，实际所需的夹紧力应比理论夹紧力要大，即应对理论夹紧力要 以安全系数K。K的大小可由有关手册中

7、查得，一般K=1.52.5。应该指出，由于加工方法，切削刀具以及装夹方式千差万别，夹紧力的计算在有些情况下是没 有现成的公式可以套用的，所以需要同学根据过去所学的理论进行分析研究，以决定合理的计算方 法。夹紧机构的功用就是将动力源的力正确、有效地施加到工件上来。同学们可以根据具体情 况，选择并设计杠杆、螺旋、偏心、绞链等不同的夹紧机构，并配合手动、气动和液动的 动力源，将夹具的设计工作逐步完善起来。（4）画夹具装配图。要求按比例1： 1的比例画夹具装配图。被加工零件在夹具上的位置，要用双点划线表示， 夹紧机构应处于“夹紧”的位置上。a）注意投影选择，应当用最少的投影将夹具的结构完全清楚的表达出

8、来。因此在画图之前， 应当仔细考虑各视图的配置与安排。b）所设计的夹具，不但机构要合理，结构也应当合理。否则会影响工作甚至不能工作。c）要保证夹具与机床的相对位置及刀具与夹具的相对位置的正确性。即夹具上应具备定位键 及对刀装置，这可在有关夹具设计手册中得。d）运动部件的运动灵活，不能蹩劲和卡死。回转工作台或回转定位部件应有锁紧装置，不能 在工作中自动松脱。e）夹具的装配工艺性和夹具零件（尤其是夹具体）的可加工性要好。f）夹具的运动零部件要有润滑装置，排屑要方便。g）零件的选材，尺寸公差的标注以及总装技术要求要合理。为便于审查零件的加工工艺性及 夹具的装配工艺性，从教学要求出发，所有零部件不采用

9、简化法绘制。装配图的标题栏如下所示序号名称件数材料备 注图名比例图号件数设计日期重量共张第张指导日期兰州工业高等专科学校审核日期编写设计说明书学生在完成上述全部工作内容后，应将前述全部工作内容依先后顺序写成设计说明书一份。要 求字迹工整，语言简练，文字通顺。说明书应以十六开纸书写，四周留有边框，并装订成册。三、进度安排按教学计划规定，机械制造工艺及夹具设计课程设计总学时数为2周，其进度及时间大致分配 如下:序号设计内容天数（约占比例）1熟悉零件约占8%2选择加工方案，确定工艺路线、填写工艺过程综合卡片约占30%3工艺装备结构设计约占45%4编写课程设计说明书约占10%5准备及答辩约占7%总计1

10、0参考文献赵家齐等.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，1987王小华.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，2004吴圣庄.金属切削机床概论.北京：机械工业出版社，1993王先逵.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，2002徐鸿本.机床夹具设计手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.3王伯平.互换性与测量技术.北京：机械工业出版社，2004.4范例1设计任务书机械制造工艺及夹具设计课程设计任务书题目：设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及钻N面6孔工序的专用夹具 TOC o 1-5 h z 内容：（1）零件一一毛坯合图1张（2）机械加工工艺规程卡片1套（3）夹具装配总

11、图1张（4）夹具零件图1张（5）课程设计说明书1份原始资料：该零件图样一张；生产纲领6000件/年；每日1班。班级学生指导教师教研室主任200年 月一、零件的分析（一）零件的作用犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。旋耕机通过该零件的安装平面（即附图1零件图 上的N面）与手扶拖拉机变速箱的后部相连，用两圆柱销定位，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确 联接。N面上的4-13mm孔即为螺栓联接孔，2-10F9孔为定位销孔。如图2-1所示，犁刀变速齿轮箱体2内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿轮5,它与变 速箱的一倒档齿轮常啮合（图中未画出）。犁刀传动轴8的左端花键上套有啮合套4,通过拔叉可以 轴向

12、移动。啮合套4和犁刀传动齿轮5相对的一面都有牙嵌，牙嵌结合时，动力传给犁刀传动轴8。 其操作过程通过安装在S30H9孔中的操纵杆拔叉而得以实现。123456789图2-1犁刀变速齿轮箱传动示意图1-左臂壳体2-犁刀变速齿轮箱体3-操纵杆4-啮合套5-犁刀传动齿轮6-轴承7-右臂壳体8犁刀传动轴9-链轮（二）零件的工艺分析由附图1得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于 承受较大应力、要求耐磨的零件。该零件上的主要加工面为N面、R面、Q面和2-80H7孔。N面的平面度0.05mm直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密封。2-80H7孔的尺寸精度、同轴度中

13、0.04mm，与N面的平行度0.07mm，与R及Q面的垂直度中 0.1mm，以及R相对于Q面的平行度0.055mm，直接影响犁刀传动轴对N面的平行度及犁刀传动齿轮 的啮合精度、左臂壳体及右臂壳体孔轴线的同轴度等。因此，在加工它们时，最好能在一次装夹下 将两面或两孔同时加工出来。2-10F9孔的尺寸精度、两孔距尺寸精度140：0.05 mm以及140：0.05 mm对R面的平行度0.06mm， 影响旋耕机与变速箱联接时的正确定位，从而影响犁刀传动齿轮与变速箱倒档齿轮的啮合精度。 由参考文献1中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达 到的，零件的结构工艺性也是可行

14、的。AA-AC向88附图1犁刀变速齿轮箱体二、确定毛坯、画毛坯一零件合图根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的生产纲领为6000件/年。通过计算，该零 件质量约为7kg。由参考文献5表1-4、表1 -3可知，其生产类型为大批生产。毛坯的铸造方法选 用砂型机器造型，又由于箱体零件的内腔及2-80mm孔均需铸出，故还应安放型芯。此外，为消除 残余应力，铸造后应安排人工时效。参考文献1表2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级CT为8-10级，加工余量等级MA为G级。故 取CT为10级，MA为G级。铸件的分型面选择通过C基准孔轴线，且与R面（或Q面）平行的面。浇冒口位置分别位于C 基准孔凸台的两侧

15、。参考文献1表2.3-5，用查表法确定各表面的总余量如表2-1所示。表2-1 各加工表面总余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量 等级加工余量 数值（mm）说明R面168G4底面，双侧加工（取下行数据）Q面168H5顶面降1级，双侧加工N面168G5侧面，单侧加工（取下行数据）凸台面106G4侧面单侧加工2 80mm 孑L80H3孔降1级，双侧加工由参考文献1 表2.3-9可得铸件主要尺寸的公差，如表2-2所示。表2-2主要毛坯尺寸及公差（mm）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CTN面轮廓尺寸168-1684N面轮廓尺寸1684+51774N面距80mm孔中心尺 寸465512.8凸台面距8

16、0mm孔中心 尺寸100+641103.62- 80mm 孑L803+3743.2三、工艺规程设计（一）定位基准的选择精基准的选择：犁刀变速齿轮箱体的N面和2-10F9孔既是装配基准，又是设计基准，用它们 作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式；其余 各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了 “基准统一”的原则。此外，N面的面积较 大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择箱体零件的重要孔（即2-80mm孔）的毛坯孔与箱 体内壁作粗基准：第一，在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余

17、量尽量均匀； 第二，装入箱体内的旋转零件（如齿轮、轴套等）与箱体内壁有足够的间隙；此外还应能保证定位 准确、夹紧可靠。最先进行机械加工的表面是精基准N面和2-10F9孔，这时可有两种定位夹紧方案：方案一 用一浮动圆锥销插入一80mm毛坯孔中限制二个自由度；用三个支承钉支承在与Q面 相距32mm并平行于Q面的毛坯上，限制三个自由度；再以N面本身找正限制一个自由度。这种方案 适合于大批量生产类型中，在加工N面及其表面上各孔和凸台面极其各孔的自动线上采用随行夹具 时用。方案二 用一根两头带反锥形（一端的反锥可以取下，以便卸装工件）的心棒插入2-80mm毛 坯孔中并加紧。粗加工N面时。将心棒至于两头V

18、型架上限制四个自由度，再以N面本身找正限制 一个自由度。这种方案虽要安装一个心棒，但由于下一道工序（钻扩铰2-10F9孔）还要用一根心 棒定位，即将心棒至于两头的U型槽中限制两各自由度，故本道工序可不用将心棒数量就少，因而 该方案是可行的。（二）制定工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度。确定各表面的加工方法如下：N面：粗车一精铣；R面和Q面：粗铣一精铣；凸台面：粗铣；2-80mm孔：粗镗一精镗；7级一9 级精度饿未铸出孔：钻一扩一铰；螺纹孔；钻孔一攻螺纹。因R面和Q面有较高的平行度要求，2-80mm孔较高的同轴度要求，故他们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两

19、面或两孔同时加工出来，以保证其精度。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将N面、R面、Q面及2- 80mm孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又先加面后在镗2-80mm孔。R面 及Q面上的8N8孔及4-M12螺纹孔等次要表面放在最后加工。初步拟订加工工艺路线如下:工序号工 序 内 容铸造时效涂底漆10粗铣N面20钻扩铰2-10F9孔（尺寸留精铰余量），孔口倒角1X4530粗铣凸台面40粗铣R面及Q面50粗镗2- 80mm孑L，孔口倒角1X4560钻20mm孔70精铣N面80精铰2-10F9孔90精铣R面及Q面100精镗2- 80H7孔110扩铰S30H9球形孔

20、，钻4-M6螺纹底孔，孔口倒角1 X45，攻螺纹4-M6120钻4-13mm孔130刮4-22mm平面140钻8-M12螺纹底孔，孔口倒角1X45，钻铰2-8N8,孔口倒角1X45，攻螺 纹 8-M12150检验160入库上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论。如粗车N面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性较大，平衡较困难;又由于N面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改用铣削加工。工序40应在工序30前完成，使R面和Q面在粗加工后有较多的时间进行自然时效，减少工件 受力变形和受热变形对2-80mm孔加工精度的影

21、响。精铣N面后，N面与2-10F9孔的垂直度误差难以通过精铰孔纠正，故对这两孔的加工改为扩 铰，并在前面的工序中预留足够的余量。4-13mm孔尽管是次要表面，但在钻扩铰2-10F9孔时，也将4-13mm孔钻出，可以节约一 台钻床和一套专用夹具，能降低生产成本，而且工时也不长。同理，钻孔工序也应合并到扩铰球形孔工序中。这组孔在精镗孔后加工，容易保证其轴线与2- 80H7孔轴线的位置精度。工序140中工步太多，工时太长，考虑到整个生产线的节拍，应将8-M12螺孔的攻螺纹作另一 道工序。修改后的工艺线路如下:序号工序内容简要说明铸造时效消除内应力涂底漆防止生锈10粗铣N面先加工基准面20钻扩铰2-1

22、0F9孔至9F9,孔口倒角1X45。钻4- 13留精扩铰余量30粗铣R面及Q面先加工面40铣凸台面后加工孔50粗镗2-80孑L，孔口倒角1X45粗加工结束60粗铣N面精加工开始70粗扩铰2-10F9孑L，并提高精度至2-10F7提高工艺基准精80精铣R面及Q面先加工面90精镗2- 80H7孔后加工孔100钻2-孔，扩铰S30H9球形孔，钻4-M6螺纹底孔， 孔口倒角1 X45，攻螺纹4-M6-6H次要表面在后面加工110刮4-22mm平面120钻8-M12螺纹底孔，孔口倒角1 X45，钻铰2-8N8, 孔口倒角1X45130攻螺纹8-M12-6H工序分散，平衡节拍140检验150入库工艺文件详

23、见附表1、附表2。四、夹具设计本次设计的夹具为第20道工序 钻扩铰2-10F9孔、孔口倒角1 X45，钻4-13mm 孔夹具。该夹具适用于Z3025摇臂钻。确定设计方案这道工序所加工的孔均在N面上，且与N面垂直。按照基准重合原则并考虑到目前只有N面经 过加工，为避免重复使用粗基准，应以N面定位。又为避免钻头引偏，4-13mm孔应从N面钻孔， 且2-9F9孔是盲孔，也只能从N面加工，这就要求钻孔时N面必须朝上。这给装夹工件带来了一 定的困难。从对工件的结构形状分析，若工件以N面朝下放置在支承板上，定位夹紧都比较稳定可靠，也 容易实现。待夹紧后将夹具反转180，N面就能朝上，满足加工要求。这个翻转

24、过程可以借助于标 准的卧式回转工作台来实现。夹具以夹具体安装面和定位孔、定位销定位，用T型槽螺栓连接。工件以N面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度也必须限制。用哪种方案合理 呢？方案1在2- 80H7的B孔内插入一削边销限制一个移动自由度；再以B孔内侧面用两个支承 钉限制一个移动自由度和一个转动自由度。这种定位方案从定位原理上分析是合理的，夹具结构也 很简单。但由于B孔和其内侧面均为毛坯面，又因结构原因，夹紧力不宜施加在这样的定位元件上， 故工件定位面和定位元件之间很可能会接触不好，使定位不稳定。这个方案不宜采用。方案2见附图2,用一根两头带反锥形的心棒插入2-80mm毛坯孔中并夹

25、紧。将心棒两端的 轴颈放入两。形槽中定位，限制一个移动自由度和一转动自由度。此外以2-80毛坯孔的两内侧面 在自定心结构上定位，限制一个移动自由度。这种方案定位可靠，夹紧也很方便，用一铰链压板压 在工件R80mm外圆上即可。本道工序与前道粗铣N面共用一根心棒，这根“随行心棒”在铣完N后立即连同工件一同转入 本道工序，其间不得重新卸装心棒，待本道工序加工完后，方可卸下心棒，否则将违背粗基准一般 只用一次的原则而影响N面各孔与2-80mm孔轴线的位置精度。本道工序的夹具因要回转，若采用气动或液压夹紧，则气管或油管会妨碍操作，故选用手 动夹紧，使夹具简单，操作方便。技术要求未铸造圆,B2-B3,所有

26、螺孔锪90锥孔,螺纹外,；去毛刺、边倒钝；热处理，时效180-200HBS；材料: HT200.附图2夹具体零件图参考文献1李洪主编。机械加工工艺手册。北京：北京出版社，19902孟少农主编。机械加工工艺手册 第一卷。北京：机械工业出版社，1991上海科学技3东北重型机械学院，洛阳工学院，第一汽车制造厂职工大学编。机床夹具设计手册。 术出版社，19904王绍俊主编。机械制造工艺设计手册。北京：机械工业出版社，19975郑修本，冯冠大主编。机械制造工艺学。北京：机械工业出版社，19916刘友才，肖继德主编。机床夹具设计。北京：机械工业出版社，1991零件图A工艺过程卡附表1机械加工工艺过程卡片机

27、械加工工序卡片产品型 号零（部） 件图号产品名称旋 耕 机零（部）件名称犁刀变速齿轮箱体共（2） 页第（1） 页材料牌 号HT200毛坯种类铸件毛坯外型尺寸177mmX168mmX150mm每毛坯可制件数1每台件 数1备注工 序 号工 序 名 称工序 内 容车 间工段设备工艺装备工时准终单件铸造铸时效热八、涂底漆表10粗铣N面金工X52K专用铣夹具20钻扩铰2-10F9孔至2-9F9,孔口倒角1X45金工Z3050专用钻夹具钻4-13 mm孔30粗铣R及Q面金工组合 机床专用铣夹具40铣凸台面金工X52K专用铣夹具50粗镗2-80 mm孔，孔口倒角1 X45金工组合 机床专用镗夹具60精铣N面

28、金工X62W专用铣夹具描 校70精扩铰2-10 F9孔至2-10 F7金工Z3025专用钻夹具80精铣R及Q面金工组合 机床专用铣夹具90精镗2-80H7孔金工组合 机床专用镗夹具底 图 号100钻20mm孔，扩铰30H9球形孔，钻4-M6 螺纹底孔金工Z3025专用钻夹具并孔口倒角1 X45，攻螺纹4-M6-6H装 订 号110刮4-22mm平面金工Z3025专用钻夹具120钻8-M12螺纹底孔并孔口倒角1X45，钻、铰2-8N8，金工Z3025专用钻夹具孔口倒角1X45设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期材料牌 号HT200

29、毛 坯 种 类铸件毛坯外型尺寸177mm X168mmX150mm每毛坯可制件数1每 台 件 数1备注号;名 称工序 内 容车 间段设备工艺装备工时准终单13攻螺纹8-M12-6H金Z3025专用攻螺纹夹具14检验检15人库描图1描校底图装 订，设计（日期）审核（日期）标 准 化 （日 期 ）会签（日期）标记处数:更改文:件号签:日:期标记处数更改文 件号签:日:期.附表2机械加工工序卡片N切削速进给量200 mm可转位面铣刀工步 内容1 粗铣N面专用铣夹具随行心棒描校片产品名称旋耕机粗铣N面夹具工步号11874.123.51描图机械加工工序卡产品型号零（部）件图号共（13）页第（1）页2 车

30、间工序号工序名称材料牌号10粗铣N面HT200毛坯种类每台件数177mm X16mX150mm设备名称设备型号设备编号立式铣床夹具编号夹具名称切削液工序工时主轴转r/min进给次数工步工时零（部）件名称犁刀变速齿轮箱体毛坯外型尺寸每毛坯可制作件数铸件同时加工件数X52K1工位器具编号工位器具名称单件工艺装备速m/minmm81 m1准终机辅动助6技术要求未铸造圆角R2-M,所有域孔锪90 孔至螺纹外径,去毛刺、锐边倒钝，热处理：时效180-20CKBS,材料: HT200.范例2课程设计举例一、零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件是解放牌汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉（见附图1），它位于

31、传动轴的 端部。主要作用一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同的状态 时，由本零件可以调整传动轴的长短及其位置。零件的两个叉头部位上有两个39 .020mm的孔，用 以安装滚针轴承并与十字轴相连，起万向联轴节的作用。零件65 mm外圆内为50 mm花键孔与传动 轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。（二）零件的工艺分析万向节滑动叉共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分析如下：1.以39 mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个39mm的孔及其倒角，尺寸为118直07 mm的与两个孔39mm相垂直的平面，还有在平面上的四个M8螺孔。其中，主要加工表面

32、为39*.020mm的两用个孔。2.以50 mm花键孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：50 +039 mm十六齿方齿花键孔，55 mm阶梯孔，以及65 mm外圆表面和 M60X1 m的外螺纹表面。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）50 +39 mm花键孔与39、2 mm二孔中心联线的垂直度公差为100:0.2；（2）39 mm二孔外端面对39 mm孔垂直度公差为0.1 mm；（3）50 +0039 mm花键槽宽中心线与39 mm中心线偏转角度公差为2。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用加具 加工另一组表面，并且保证它们之间的位置

33、精度要求。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作过程中则经常 承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。 由于零件年产量为4000件，已达大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。 这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，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，还会造成零件大批报废， 使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于一般

34、的轴类零件而言，以外圆作为基准是完全合理的。但对本零件来 说，如果以065 mm外圆（或062 mm外圆）表面作基准（四点定位），则可能造成这一组内外圆柱表 面与零件的叉部外形不对称。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不同加工表面时，应以这些 不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的 不加工表面作为粗基准），现选取叉部两个039、艾:皿队孔的不加工外轮廓表面作为基准，利用一组 共两个短V形块支承这两个039半若；mm外圆轮廓作主要定位面，以消除XXYY四个自由度，再用,%一对自动定心的窄口卡爪，夹持在065 mm外圆柱面上，用以消除Z 两个自由度

35、，达到完全定位。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进 行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度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，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并 尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一工序1 车外圆062 mm，060 mm，车螺纹M60X1mm。工序11两次钻孔并扩钻花键底孔043 mm，锪沉头孔055 mm。工序111 倒角5X30。工序0

36、钻Rc1/8底孔。工序V拉花键孔。工序巧粗铣039 mm二孔端面。工序巧精铣039 mm二孔端面。工序伽钻、扩、粗铰、精铰两个039 mm孔至图样尺寸并锪倒角2X45。工序以钻M8 mm底孔06.7 mm，倒角120。工序乂 攻螺纹M8 mm，Rc1/8。工序XI冲箭头。工序刈检查。工艺路线方案二工序I粗铣039 mm二孔端面。工序11精铣039 mm二孔端面。工序111钻039 mm二孔。（不到尺寸）工序0镗039 mm二孔。（不到尺寸）工序V精铣039 mm二孔，倒角2X45。工序巧 车外圆062 mm，060 mm,车螺纹M60X1mm。工序巧钻、镗孔043 mm,并锪沉头孔055 mm

37、。工序伽 倒角5X30。工序以 钻Rc1/8底孔。工序乂拉花键孔。工序乂1钻M8 mm底孔06.7 mm,倒角120。工序刈螺纹M8 mm，Rc1/8。工序xm 冲箭头。工序乂0 检查。工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工以花键孔为中心的一组表面，然后以此为基面加 工039 mm二孔；而方案二则与此相反，先是加工039 mm孔，然后再以此二孔为基准加工花键孔及其 外表面。两相比较可以看出，先加工花键孔后再以花键孔定位加工039 mm二孔，这时的位置精度较 易保证，并且定位及装夹都比较方便。但方案一中的工序伽虽然代替了方案二中的工序m、w、v， 减少了装夹次数，但在一道

38、工序中要完成这么多工作，除了选用专门设计的组合机床（但在成批生 产时，在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床）夕卜，只能选用转塔车床，利用转 塔头进行加工。而转塔车床目前大多选、用于粗加工，用来在此处加工039 mm二孔是不合适的，因 此决定将方案二中的工序m、w、v移入方案一，改为两道工序加工。具体工艺过程如下：工序1 车外圆062 mm，060 mm，车螺纹M60X1 m。粗基准的选择如前所述。工序11两次钻孔并扩钻花键底孔043 mm，锪沉头孔055 mm，以062 mm外圆为定位基准。工序m倒角5X30。工序0 钻Rc1/8锥螺纹底孔。工序V 拉花键孔。工序巧粗铣039 m

39、m二孔端面，以花键孔及其端面为基准。工序巧精铣039 mm二孔端面。工序伽钻孔两次并扩孔039 mm。孔至图样尺寸并锪倒角2X45。工序以 精镗并细镗039 mm二孔，倒角2X45。工序W、伽、IX的定 位基准均与工序0相同。工序乂钻M8 mm底孔06.7 mm，倒角120。工序乂1攻螺纹M8 mm，Rc1/8。工序刈冲箭头。工序乂111 检查。以上加工方案大致看来还是合理的。但通过仔细考虑零件的技术要求0以及可能采取的加工手 段之后，就会发现仍有问题，主要表现在039 mm两个孔其端面加工要求上。图样规定：039 mm二孔 中心线应与055 mm花键孔垂直，垂直度公差为100:0.2； 03

40、9 mm二孔与其外端面应垂直，垂直度公差 为0.1mm。由此可以看出：因为039 mm二孔的中心线要求与055 mm花键孔中心线相垂直，因此，加 工及测量039 mm孔时应以花键孔为基准。这样做，能保证设计基准与工艺基准相重合。在上述工艺 路线制订中也是这样做了的。同理，039 mm二孔与其外端面的垂直度（0.1mm）的技术要求在加工与 测量时也应遵循上述原则。但在已制订的工艺路线中没有这样做：039 mm孔加工时，以055 mm花键 孔定位（这是正确的）；而039 mm孔的外端面加工时，也是以055 mm定位的。这样做，从装夹上看 似乎比较方便，但却违反了基准重合的原则，造成了不必要的基准不

41、重合误差。具体来说，当039 mm二孔的外端面以花键孔为基准加工时，如果两个端面与花键孔中心线已保证绝对平行的话（这是 很难的）。那么由于种种原因039 mm二孔中心线与花键孔仍有100:0.2的垂直度公差，则039 mm孔与 其外端面的垂直度误差就会很大，甚至会造成超差而报废。这就是由于基准不重合而造成的恶果。 为了解决这个问题，原有的加工路线可仍大致保持不变，只是在039 mm二孔加工完了以后，再增加一道工序：以039 mm孔为基准，磨039 mm二孔外端面。这样做，可以修正由于基准不重合造成的加 工误差，同时也照顾了原有的加工路线中装夹较方便的特点。因此，最后的加工路线确定如下：工序1

42、车端面及外圆062 mm，060 mm并车螺纹M60X1mm。以两个叉耳外轮廓及062 mm外 圆为粗基准，选用C620-1我式车床并加专用夹具。工序11钻、扩花键孔043 mm，并锪沉头孔055 mm。以062 mm外圆为基准，选用C365L转塔车床。工序111 内花键孔5X30倒角。选用C620-1车床加专用夹具。工序0钻锥螺纹Rc1/8底孔。选用Z525立式钻床及专用钻模。这里安排钻Rc1/8底孔主要是为了下道工序拉花键孔时为消除回转自由度而设置的一个定位基准。本工序以花键内底孔定位， 并利用叉部外轮廓消除回转自由度。工序V拉花键孔。利用花键内底孔、055 mm端面及Rc1/8锥螺纹底孔

43、定位，选用L6120卧式拉床加工。工序巧 粗铣039 mm二孔端面，以花键孔定位，选用X63卧式铣床加工。工序巧 钻、扩039 mm二孔及倒角。以花键孔及端面定位，选用Z535立式钻床加工。工序伽精、细镗039 mm二孔。选用T740型卧式金刚镗床及专用夹具加工以花键内孔及其端面定位。工序以磨039 mm二孔端面，保证尺寸118 -0.07 mm，以039 mm孔及花键孔定位，选用M7130平面磨床及专用夹具加工。工序乂钻叉部四个M8 mm螺纹底孔并倒角。选用Z525立式钻床及专用夹具加工，以花键孔及孔039 mm定位。工序乂1攻螺纹4-M8 mm及Rc1/8。工序刈冲箭头。工序乂111检查。

44、以上工艺过程详见附表1 “机械加工工艺过程卡片”。三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计第巧道工序一一粗铣0 39mm二孔端面的铣床夹具。本夹具将 用于X63式铣床。刀具为两把高速钢镶齿三面刃铣床，对工作的两个端面同时进行加工。（一）问题的提出本夹具主要用来粗铣039mm二孔的两个端面，这两个端面对039 mm孔及花键都有一定的技术 要求。但加工本道工序时，039 mm孔尚未加工，而且这两个端面在工序区还要进行磨加工。因此， 在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产试验率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。（二）夹具设计

45、定位基准的选择由零件图可知，0 39m二孔端而应对花键孔中心线有平行度及对称度要求，其设计基准为花键 孔中心线。为了使位误差为零，应该选择以花键定位的自动定心夹具。但这种自动定心夹具在结构 上将过于复杂，因此这里只选用以花键孔定位的自动定心夹具。但这种自动定心夹具在结构上将过 于复杂，因此这里选用以花键孔为主要定位基面。为了提高加工效率，现决定用两把镶齿三面刃铣刀对两个039 mm孔端面同时进行加工。同时， 为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。切削力及夹紧力计算刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，0225 mm，Z=20C axFfyFauFz（见切削手册表3.28）dqFNFo其中：Cf=650，a

46、 p 量的近似值）Uf=0.86,=3.1 mm，d o =225 mm，XF=1.0f =0.86,fZ=0.08 mm，yF=0.72，以 e=40 mm，（在加工面上测 F =0 , z=20F=1456(N)当用两把刀铣削时，=2F=2912(N)水平分力：=1.1=32.3(N)垂直分力：=0.3=873(N)在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K=。其中：为基本安全系数1.5；为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.1；为断续切削系数1.1。. =K =1.5X1.1X1.1X1.1X3203=6395 (N)选用气缸一斜一斜楔夹紧机构，楔角a=10。，其结构形式选用W

47、型，则扩力比i=3.42。 为克服水平切削力，实际加紧力N应力N (+ ) =K. N=其中 及为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，=0.25。则N= =12790 (N)气缸选用0100 mm。当压缩空气单位压力P=0.5Mpa时，气缸推力为390N。由于已知斜楔机构 的扩力比i=3.42，故由气缸产生的实际夹紧力为=3900i=3900X3.42=13338(N)此时N气已大于所需的12790的夹紧力，故本夹具可安全工作。定位误差分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一花键轴，该定位花键轴的尺寸与公 差现规定为本零件在工作时与其相配花键的尺寸相同，即16X43H11X50H8X5

48、H10 mm。 零件图样规定050mm花键孔键槽宽中心线与0 39 1愣扁皿两孔中心线转角公差为2。 由于039 mm孔中心线应与其外端面垂直，故要求039 mm二孔端面之垂线应与050 mm花键槽宽中心线 角公差为2。此项技术要求主要应由花键槽宽配合中的侧向间隙保证。已知花键孔键槽宽为5(T48mm，夹具中定位花键轴键宽为5壹065 mm，因此当零件安装在夹具中 时，键槽处的最大侧向间隙为A b 一一 一 一一一 一 一 b max=0.048-(-0.065)=0.113(mm)由此而引起的零件最大转角a为Abmaxtga= R =0.00452所以a=0.258即最大侧隙能满足零件的精度

49、要求.计算039 mm二孔外端面铣加工后与花键孔中心线的最大平行度误差。零件花键孔与定位心轴外径的最大间隙为：max =0.048- (-0.083) =0.131 (mm)当定位花键轴的长度取100mm时，则由上述间隙引起的最大倾角为0.131/100。此即为由于定位 问题而引起的039 mm孔端面对花键孔中心线的最大平行度误差。由于039 mm孔外端面以后还要进行 磨削加工，故上述下平行度误差值可以允许。夹具设计及操作的简单说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用 手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方

50、式。本 工序由于是粗加工。因此，应首先设法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精 度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的斜楔夹紧机构，尽量增加该夹 紧机构的扩力比；三是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力(由0.4Mpa增至0.5Mpa)， 以增加气缸推力。结果，本来具总的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀(与塞尺配合使用)同时，夹 具体底面上的一对定位键可使整个机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。万向节 滑 动 叉比例1:18301件数制图重量材料:钢指导审核零件图附表1机械加工工艺过程综合卡片兰州工

51、业高等专科学校零件号机械加工工艺过程综合卡片零件名称万向节滑动叉生产类型大批生产安 装 工 位粗车螺纹精车螺纹粗车端面至030mm，保证尺0 寸 185 0.46043mm内孔倒 角 5X30纹粗车062mm夕卜 圆车060mm外圆车 M60X1 m螺I钻、扩花键底孔 043mm及锪沉 头孔055mm 钻孔025mm 钻孔041mm 扩花键底孔043mm锪圆柱式沉头孑L 055mmX_卧式车床转塔车床C365LC129-1附表1机械加工工艺过程综合卡片续前表材 料45钢编制（日期）毛坯重量6kg指导毛坯种类模锻件审核夹刀量走 走切进主切工时定额(min)具刀刀削给轴削基辅工作或次 长深量转速本

52、助地服辅具具数 度度速度时时务时助(mm)(mm)(mm/r)(r/min) (m/min)间间间工具YT15外圆卡217.530.56001220.096车刀板1941.50.56001220.31专用12410.57701450.06夹螺具 W18Cr4V纹4180.17196180.75螺纹车刀量规2180.081184340.18麻花钻116412.50.4113610.6830 25 mm专 0 41 mm卡115980.76587.473.55用夹 扩孔钻具 0 43 mm尺1154.511.24587.72.14锪钻0 55 mm11060.21448.291.08180.0812016.20.83专成样用形夹车具刀板兰州工业高等专科学校零件号机械加工工艺过程综合卡片零件名称万向节滑动 叉生产类型大批生产安装工位拉花键孔16 X 43H11 X 50H8 X 5H10 mm粗铣0 39 mm两孔端 面，保证尺寸118.4 00.22 mmWVW工序说明机床工序简 图钻锥螺纹Rc1/8底孔（0 8.8 mm）Z525材 料45钢编制（日期）毛坯重量6 kg指导毛坯种类模锻件审核夹具 刀量走走切进主切工时定额(min)或辅刀刀削给轴削基辅 工作助工次长深量转速本助 地服具具具数度度速度时时 务时(mm)(mm)(mm/r)(r/min) (m/min)间间 间1