机械制造技术基础课程设计指导书.doc 68页

'机械制造技术基础课程设计指导书一、设计目的机械制造技术基础课程设计是在学完了机械造技术丛础课程后、进行了生产实习之后的下一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学的全部课程进行工艺结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造技术基础课程设计，应在下述各方面得到锻炼:(1)能熟练运用制造技术基础课程中的基本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，应该获得根据被加工的零件的加工要求，设计出高效、省力，经济合理而能保证加工质量的家具的能力。(3)学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资的名称、出处，能够做到熟练运用。二、设计的要求机械制造技术基础课程设计题目一律定为:设计ⅩⅩ零件的机械加工工艺规程及工艺类装备。生产纲领为中批或大批生产。设计的要求包括以下几个部分:零件图1张毛坯图1张机械加工工艺过程综合卡片1张工艺装备设计1~2套工艺装备主要零件图1张课程设计说明书1份课程设计题目由指导老师选定，经教研室主任审查签字后发给学生。按教学计划规定，机械制造技术基础课程设计总学时数一般为4周，(但不能少于3周)，其进度及时间大致分配如下:熟悉零件，画零件图约占80%选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，填定工艺过程综合卡片约占25%工艺装备设计(画总装图及主要零件图)约占45% 编定设计说明书约占14%准备及签辩约占8%三、设计的内容及步骤1、对零件进行工艺分析，画零件图学生在得到设计题目之后，应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括:(1)分析零件的作用及零件图上的技术要求;(2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等;(3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。零件图应按机械制图国家标准仔细绘制。除特殊情况经指导老师同意外，均按1:1比例画出。零件图标题栏如图1所示。图1零件图标题栏2、选择毛坯的制造方式毛坯的选择应该以生产批量的大小，零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。正确地选择毛坯的制造方式，可以使整个工艺过程更加经济合理，故应慎重对待。在通常情况下，主要以生产性质来决定。3、制订零件的机械加工工艺路线(1)制订工艺路线。在对零件进行分析的基础上，制订零件的工艺路线和划分粗、精加工阶段。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，再从中选择比较合理的加工方案.(2)选择定位基准，进行必要的工序尺寸计算。根据粗、精基准选择原则合理选定各工序的定位基准。当某工序的定位基准与设计基准不相符时，需对它的工序尺寸进行换算。 (3)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。在成批生产条件下，一般应采用通用机床和专用夹具。(4)加工余量及工序间尺寸与公差的确定。根据工艺路线的安排，要求逐工序逐表面地确定加工余量。其工序间尺寸公差，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。 在本设计中，对各加工表面的余量及公差，学生可根据指导老师的决定，直接从《机械制造工艺设计简明手册》中查得。（5）切削用量的确定。在机床，刀具，加工余量等已确定的基础上，要求学生用公式计算1-2道工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由切削用量手册查得。（6）画毛坯图。在加工余量已确定的基础上画毛坯图，要求毛坯轮廓用粗实线绘制，零件的实体尺寸用双点划线绘出，比例取1：1。同时应在图上标出毛坯尺寸、公差、技术含量、毛坯制造的分模面、圆角半径和起模斜度等。（7）填写机械加工工艺工程综合卡片。将前述各项内容以及各工序加工简图，一并填入机械加工工艺工程综合卡片，卡片的尺寸规格见图2。1）工序简图可按比例缩小，并尽量用较少的投影绘出。简图中的加工表面用促使线表示。对定位、加紧表面应以规定符号表明。最后，应标明各加工表面在本工序加工后的尺寸、公差及表面粗糙度。2）工序简图中的定位、加紧符号应符合机械工业部标准JB/Z174-82的规定，摘要如表1级表2所示。4、工艺装备设计要求学生设计为加工给定零件所必须的夹具1-2套。具体的设计项目可根据加工需要由学生本人提出并经指导老师同意后确定。所设计的家具零件数以20-40件为宜，即应具有中等以上的复杂程度。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。设计方案的确定是一项十分重要的程序，方案的优劣往往决定了夹具设计的成功与失败，因此必须充分地进行研究和讨论，以确定最佳方案，而不应急于绘图，草率从事。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，有些足互相矛盾的。而设计者的任务，就是要在设计实践中，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。在确定设计方案的基础上，应按照加工精度的高低，需要消除自由度的数目以及粗、精加工的需要，按有关标准正确地选抒定位元件。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，需要改变定位方法或提高定位元件、定位表面的制造精度，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。设计时所进行的夹紧力计算，实际上是经过简化了的计算。因为此时计算所得，仅为零件在切削力、夹紧力的作用下按照静力平衡条件而求得的理论夹紧力。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大，即应对理论夹紧力乘以安全系数K。K的大小可由有关手册中查得，一般K=1.5-2.5。 应该指出，由于加工方法、切削刀具以及装夹方式千差万别，夹紧力的计算在有一些情况下是没有现成公式可以套用的，所以需要同学们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去。同学可以根据具体情况，选择并设计杠杆，螺旋，偏心，铰链等不同的夹紧机构，并配合以手动，气动或液动的动力源，将夹具的设计工作逐步完善起来。(4)画夹具装配图。画夹具装配图是夹具设计工作中重要的一环。画夹具图时，应当注意和遵循以下各点：（1）本设计中，要求按1：1的比例画夹具总装图。被加工零件在夹具上的位置，要用双点画线表示，夹紧机构应处于夹紧的位置上。（2）注意投影的选择。应当用最少的投影将夹具的结构完全清楚的表达出来。因此在画图之前，应当仔细考虑各视图的配置与安排。 (3)所设计的夹具，不但机构要合理，结构也应当合理，否则都不能正常工作。图3a所示为机构不合理的例子：一个圆形零件用v形块定位并用二个夹板夹紧。由于这个夹具是用双向正反螺杆带动两个压板自动定心夹紧的，因此这个零件存在有重复定位。图3b是经过修改后的设计，零件仍由V形块定位，双头螺杆一压板系统可以沿横向移动而只起压紧作用，从而解决了重复定位问题。图4所示为一个铰链夹紧机构的例子。该例从机构学的角度考虑是合理的。但当铰链机构中的滚子，销轴磨损或出现制造，装备误差时，滚子的移动就会超过死点而最终导致机构的失效，因此这个夹具具有不合理之处。如果在拉杆上增加一个调整环节，那么这套夹具不但在机构上是合理的，在结构上也是合理的了。 （4）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健及对刀装置。这可在本手册附录中查得。（5）运动部件的运动要灵活，不能出现干涉和卡死的现象。回转工作台或回转定位部件应具有锁紧装置，（6）不能在工作中松动。（夹具的装配工艺性和夹具的零件（尤其是夹具体）的可加工性要好（7）夹具中的运动零部件要有润滑措施，夹具的排屑要方便。（8）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，各零部件尽量不采用简化法绘制。（9）对夹具装配图上尺寸标注要求。在夹具装配图上，一般只要求标注四种尺寸，即轮廓尺寸，配合尺寸，与加工有关联的尺寸及与机床有关联的尺寸。 a.轮廓尺寸。即夹具的长、宽、高尺寸。如果夹具有活动部件,则应将活动部件的移动极限用双点划线画出,并标注尺寸。b.配合尺寸。夹具总装图上的所有配合表面均应标出其尺寸与配合。c.与加工有关联的尺寸。例如,对刀块到被加工零件定位基面的尺寸、钻套中心线到被加工零件定位基面的距离等。d.与机床有关联的尺寸。例如,铣床夹具上定位键的宽度尺寸要专门标出,夹具与机 床联接时放置螺栓的槽宽与槽距也要标出。车床卡盘与主轴的定位锥面与直径或定位圆柱面的尺寸，配合及联接螺纹的尺寸，规格。此外，夹具装配图上还应标出形位公差要求。如刀具的导向件到被加工零件定位基面的平行度或垂直度，被加工零件定位基面到夹具安装面的平行度或垂直度要求等。5编写设计说明书学生在完成上述全部工作后，应将前述工作依先后顺序编写设计说明书一份。要求字迹工整，语言简练，文字通顺。说明书以16开纸书写，四周留有边框，并装订成册。四设计成绩的考核课程设计的全部图样及说明书应有设计者及指导教师的签字，未经指导老师签字的设计，不能参加答辩。由教研室教师组成答辩小组，设计者本人应首先对自己的设计进行10~15min的讲解，然后进行答辩。每个学生的答辩总时间，一般不能超过30~45min。课程设计成绩根据平时的工作情况、工艺分析情况的深入程度、工艺装备的设计水平、图样的质与量、独立工作能力以及答辩情况综合衡量、由答辩小组讨论决定。答辩成绩定为五级：优秀、良好、中等、及格和不及格。 序言机械制造技术基础课程设计是在学完了大学全部基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的。是进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们大学生活中占有重要的位。希望能通过这次课程设计对学生未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼他们分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。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支节滑动叉（见附图1），它位于传动轴的底部。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两个ᶲmm的孔，用以安装滚针轴承并与十字轴承相连，起万向联轴节的作用。零件ᶲ65mm外圆内为ᶲ50mm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。现分述如下：1.以ᶲ39mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个ᶲ的孔及其倒角，尺寸为mm的与两个孔ᶲmm相垂直的平面，还有在平面上的四个M48螺孔。其中，主要加工表面为ᶲmm的两个孔。2.以ᶲ50mm花键孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：ᶲmm十六齿方齿花键孔，ᶲ55mm阶梯孔，以及ᶲ65mm的外圆表面和M60x1mm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）ᶲmm花键孔与ᶲmm二孔中心联线的垂直度公差为100:0.2;（2）ᶲ39mm二孔外端面对ᶲ39mm孔垂直度公差为0.1mm；（3）ᶲmm花键槽宽中心线与ᶲ39mm中心线偏转角度公差为。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，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。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。基面选择得正确与合理，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Φ65㎜外圆(或Φ62㎜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（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作基准;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），先选取叉部两个Φ39mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支承这两个Φ39mm的外轮廓作主要定位面，以消除四个自由度，再用一对自动定心的窄口卡爪，夹持在Φ65mm外圆柱面上，用以消除两个自由度，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，在这以后还要专门计算，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。1.工艺路线方案一工序Ⅰ车外圆Φ62mm，Φ60mm,车螺纹M60×1mm。工序Ⅱ两次钻孔并扩钻花键底孔Φ43mm，锪沉头孔Φ55mm。工序Ⅲ倒角5×30°。工序Ⅳ钻Rc1/8底孔。工序Ⅴ拉花键孔。工序Ⅵ粗铣Φ39㎜二孔端面。工序Ⅶ精铣Φ39㎜二孔端面。工序Ⅷ钻、扩、粗铰、精铰两个Φ39㎜孔至图样尺寸并锪倒角2×45°。工序Ⅸ钻M8㎜底孔Φ6.7㎜，倒角120°。 工序Ⅹ攻螺纹M8㎜，Rc1/8。工序Ⅺ冲箭头。工序Ⅻ检查。2.工艺路线方案二工序Ⅰ粗铣Φ39㎜二孔端面。工序Ⅱ精铣Φ39㎜二孔端面。工序Ⅲ钻Φ39㎜二孔（不到尺寸）。工序Ⅳ镗Φ39㎜二孔（不到尺寸）。工序Ⅴ精镗Φ39㎜二孔，倒角2×45°工序Ⅵ车外圆Φ62mm，Φ60mm,车螺纹M60×1mm。工序Ⅶ钻、镗孔Φ43mm，并锪沉头孔Φ55mm。工序Ⅷ倒角5×30°。工序Ⅸ钻Rc1/8底孔。工序Ⅹ拉花键孔。工序Ⅺ钻M8㎜底孔Φ6.7㎜，倒角120°。工序Ⅻ攻螺纹M8㎜，Rc1/8。工序XⅢ冲箭头。工序XⅣ检查。（四）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Φ39㎜二孔；而方案二则与此相反，先是加工Φ39㎜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Φ39㎜二孔，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等都比较方便。但方案一中的工序Ⅷ虽然代替了方案二中的工序Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，减少了装夹次数，但在一道工序中要完成这么工作，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）外，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适用于粗加工，用来在此处加工Φ39㎜二孔是不合适的，因此决定将方案二中的工序Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ移入方案一，改为两道工序加工。具体工艺过程如下：工序Ⅰ车外圆Φ62mm，Φ60mm,车螺纹M60×1mm。粗基准的选择如前所述。工序Ⅱ两次钻孔并扩钻花键底孔Φ43mm，锪沉头孔Φ55mm，以Φ62㎜外圆为定位基准。工序Ⅲ倒角5×30°。工序Ⅳ钻Rc1/8锥螺纹底孔。工序Ⅴ拉花键孔。工序Ⅵ粗铣Φ39㎜二孔端面，以花键孔及其端面为基准。工序Ⅶ精铣Φ39㎜二孔端面。工序Ⅷ钻孔两次并扩孔Φ39㎜。 工序Ⅸ精镗并细镗Φ39㎜二孔，倒角2×45°。工序Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ的定位基准均与工作Ⅵ相同。工序Ⅹ钻M8㎜螺纹底孔，倒角120°。工序Ⅺ攻螺纹M8㎜，Rc1/8。工序Ⅻ冲箭头。工序XⅢ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以及可能采取的加工手段之后，就会发现让有问题，主要表现在Φ39㎜两个孔及其端面加工要求上。图样规定：Ф39mm二孔中心线与Φ55mm花键孔垂直，垂直度公差为100:0.2；Φ39mm二孔与其外端面应垂直，垂直度公差诶0.1mm。由此可以看出：因为Φ39mm二孔的中心线要求与Φ55mm花键孔中心线相垂直，因此，加工及测量Φ39mm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。在上述工艺路线中也是这样做了的。同理，Φ39mm二孔与其外端面的垂直度（0.1mm)的技术要求在加工与测量中也应遵循上述原则。但在已制定的工艺路线中却没有这样做：Φ39mm孔加工时，以Φ55mm花键孔定位（这是正确的）；二Φ39mm孔的外端面加工时，也是以Φ55mm花键孔定位。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重合误差。具体来说，当Φ39mm二孔的外端面以以花键孔位基准加工时，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Φ39mm二孔中心线与花键仍有100:0.2的垂直度公差，则Φ39mm孔与其外端面的垂直度误差就会很大，甚至造成超差而报废。这就是由于基准不重合造成的恶果。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Φ39mm二孔加工完了以后，再增加一道工序：以Φ39mm孔为基准，磨Φ39mm二孔外端面。这样做，可以修正由于基准不重合造成的误差，同时也照顾了原有的加工路线中装夹比较方便的特点。因此，最后的加工路线确定如下：工序Ⅰ车端面及外圆Φ62mm,Φ60mm并车螺纹M60×1mm.以两个叉耳外轮廓及Φ65mm外圆为粗基准，选用C620-1卧式车床并加专用夹具。工序Ⅱ钻，扩花键底孔Φ43mm，并锪沉头孔Φ55mm。以Φ62mm外圆为基准，选用C365L砖塔车床。工序Ⅲ內花键孔5×30º倒角。选用C620-1车床专用夹具。工序Ⅳ钻锥螺纹Rc1/8底孔。选用Z525立式钻床及专用钻模。这里安排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计的一个定位基准。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、Φ55mm端面及Rc1/8锥螺纹底孔定位，选用L6120卧式拉床加工。工序Ⅵ粗铣Φ39mm二孔外端面，以花键孔定位，选用X63卧式铣床加工。工序Ⅶ钻、扩Ф39mm二孔及倒角。一花键孔及端面定位，选用Z535立式钻床加工。工序Ⅷ精、细镗Φ39mm二孔。选用T740型卧式精刚镗床及专用夹具加工，以花键内孔及其端面定位。 工序Ⅸ磨Φ39mm二孔端面，保证尺寸mm，以Φ39mm孔及花键孔定位，选用M7130平面磨床及专用夹具加工。工序Ⅹ钻叉部四个M8mm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Φ39mm孔定位。工序Ⅺ攻螺纹4-M8mm及Rc1/8。工序Ⅻ冲箭头。工序XIII终检。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“万向节滑动叉”零件材料为45钢，硬度207-241HBS，毛坯重量为6kg，生产类型为大批生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，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.外圆表面（Φ62mm及M60×1mm）考虑其加工长度为90mm，与其连接的非加工外圆表面直径为Φ65mm，为简化模锻毛坯的外形，直接取其外表面直径为Φ65mm.Φ62mm表面为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为R200μm，只要求粗加工，此时直径余量2Z=3mm已能满足加工要求。2.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差（M60×1mm端面）查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表2.2-14，其中锻件重量为6kg，锻件复杂形状系数为S，锻件材质系数取M，锻件轮廓尺寸（长度方向）>180～315mm，故长度方向偏差为mm。长度方向的余量查《工艺手册》表2.2～2.5，其余量值规定为2.0～2.5mm，现取2.0mm。3.两内孔Φ39mm（叉部）毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求介于IT7～IT8之间，参照《工艺手册》表2.3-9及表2.3-12确定工序尺寸及余量为：钻孔：Φ25mm钻孔：Φ37mm2Z=12mm扩钻：Φ38.7mm2Z=1.7mm精镗：Φ38.9mm2Z=0.2mm细镗：Φ39mm2Z=0.1mm4.花键孔（16-Φ50mm×Φ43mm×5mm）要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。 内孔尺寸为Φ43mm，见图样。参照《工艺手册》表2.3-9确定孔的件加工余量分配：钻孔：Φ25mm钻孔：Φ41mm扩钻：Φ42mm拉花键孔（16-Φ50mm×Φ43mm×5mm）花键孔要求外径定心，拉削时的加工余量参照《工艺手册》表2.3-19取2Z=1mm。5.Φ39mm二孔外端面的加工余量（加工余量的计算长度为118mm)(1)按照《工艺手册》表2.2-25，取加工精度F，锻件复杂系数S，锻件重6kg，则二孔外端面的单边加工余量为2.0～3.0，取Z=2mm。锻件公差按《工艺手册》表2.2-14，材质系数取M，复杂系数S，则锻件的偏差为mm。(2)磨削余量：单边0.2mm（见《工艺手册》表2.3-21），磨削公差即零件公差-0.07mm.(3)铣削余量：铣削的公称余量（单边）为：Z=2.0-0.2=1.8(mm)铣削公差：现规定本工序（粗铣）的加工精度为IT11级，因此可知本工序的加工公差为-0.22mm（入体方向）。由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。由于本设计规定的零件为大批生产，应采用调整法加工，因此在计算最大加工余量和最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。Φ39mm二孔外断面尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见图7.由图可知：毛坯名义尺寸：118+2×2=122（mm）毛坯最大尺寸：122+1.3×2=124.6（mm）毛坯最小尺寸：122-0.7×2=120.6（mm）粗铣后最大尺寸：118+0.2×2=118.4（mm）粗铣后最小尺寸：118.4-0.22=118.18（mm）磨后尺寸与零件图尺寸应相符，即mm。 最后，将上述计算的工序间尺寸与公差整理成表3.万向节滑动叉的锻件毛坯图见附图2.表3.加工余量计算表工序加工尺寸及公差粗铣二端面磨二端面加工前最大尺寸124.6加工前最小尺寸120.6加工后最大尺寸124.6118.4加工后最小尺寸 120.6118.18加工余量（单边）2最大3.10.2最小1.210.125加工公差（单边）（五）确定切削用量及基本工时工序Ⅰ：车削端面、外圆及螺纹。本工序采用计算法确定切削用量。加工条件工件材料：45钢正火，σb=0.60Gpa、模锻。加工要求：粗车Φ60mm端面及Φ60mm、Φ62mm外圆，Rz200μm；车螺纹M60×1mm。机床：C620-1卧式车床。刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16×25mm2,kr=90°,γo=15°,αo=12°,rε=0.5mm。60°螺纹车刀：刀片材料：W18Cr4V。1.计算切削用量（1）粗车M60×1mm端面 1）已知毛坯长度向的加工余量为2mm,考虑7º的模锻拔模斜度，则毛坯长度方向的最大加工余量Z=7.5mm。但实际上由于以后还要钻花键底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一个Φ40mm芯部待以后钻孔时加工掉，故此时实际端面最大加工余量可按Z=5.5mm考虑，分两次加工，=3mm计。长度加工公差按IT12级，取-0.46mm（人体方向）。2）进给量f根据《切削用量简明手册》（第3版）（以下简称《切削手册》）表1.4，当刀杆尺寸为16mm×25mm,a≦mm以及工件直径为60mm时f=0.5~0.7mm/r按C620-1车床说明书（见《切削手册》表1.30）取f=0.5mm/r3）计算切削速度按《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）。v=(m/min)其中C=242，x=0.15,y=0.35,m=0.2。修正系数k见《切削手册》表1.28，即k=1.44,k=0.8,k=1.04,k=0.81,k=0.97。所以v=×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97=108.6(m/min)4)确定机床主轴转速n==≈352(r/min)按机床说明书（见《工艺手册》表4.2-8），与352r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现取n=600r/min。如果选n=480r/min，则速度损失太大。所以实际切削速度v=122m/min。5）切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。l==12.5(mm),l=2mm,l=0,l=0t==(min) （2）粗车62mm外圆，同时应校验机床功率及计进给机构强度。1）切削深度单边余量Z=1.5mm,可一次切除。2）进给量根据《切削手册》表1.4，选用。3）计算切削速度见《切削手册》表1.27v===116m/(min)4）确定主轴转速按机床选取n=600r/min所以实际切削速度v=5)检验机床功率主切削力按《切削手册》表1.29所示公式计算其中：，，y=0.75,n=-0.15,k=k=0.89所以==1012.5（N）切削时消耗功率P为P=由《切削手册》表1.30中C620-1机床说明书可知，C620-1主电动机功率为7.8kw,当主轴转速为600r/min时，主轴传递的最大功率为5.5kw，所以机床功率足够，可以正常加工。6）校验机床进给系统强度已知主切削力F=1012.5N，径向切削力F按《切削手册》表1.29所示公式计算 其中：所以=195（N）而轴向切削力其中，轴向切削力=480（N)取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N（见《切削手册》表1.30），故机床进给系统可正常工作。7)切削加工时=其中=，=，=所以==(3)车外圆柱面 ，《切削手册》表1.6，，刀夹圆弧半径)切削速度=其中：，，，，，，==按机床说明书取则此时切削加工时其中：所以（4）车螺纹1）切削速度的计算见《切削用量手册》（艾兴、肖诗纲编，机械工业出版社，1985）表21，刀具寿命，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时，走刀次数；精车螺纹时，走刀次数 其中：，，，，螺距，所以粗车螺纹时：精车螺纹时2）确定主轴转速3）粗车螺纹时4）按机床说明书取实际切削速度精挑螺纹时按机床说明书取实际切削速度3）切削工时取切入长度4）粗车螺纹工时5）精车螺纹 所以车螺纹的总工时为工序II：钻、扩花键底孔Ф55mm,选用机床：转塔车床C365L。1.钻孔Ф25mm（见《切削手册》表2.7）（见《切削手册》表2.13及表2.14，按5类加工性考虑）按机床选取（按《工艺手册》表4.2-2）所以实际切削速度切削工时其中：切入,切出2.钻孔3.根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为式中——加工实心孔时的切削用量。现已知=0.56mm/r（《切削手册》表2.7）=19.25m/min（《切削手册》表2.13）并令=1.35=0.76mm/r按机床选取=0.76mm/r=0.4=7.7m/min=（r/min） 按机床选取r/min所以实际切削速度为=（m/min）切削工时3.扩花键底孔Φ43mm根据《切削手册》表2.10规定，查得扩孔钻扩Φ43mm孔时的进给量，并根据机床规格选mm/r扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他有关材料，确定为=0.4其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度。故=0.4×19.25=7.7（m/min）（r/min）按机床选取r/min切削工时切入，切出4.锪圆柱式沉头孔Φ55根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/2~1/3，故=1/3=1/3×0.6=0.2（mm/r）按机床取0.21mm/r=1/3=1/3×25=8.33(m/min) =(r/min)按机床选取r/min，所以实际切削速度（m/min）切削工时切入，，t===1.08（min）在本工步中，加工Φ55mm沉头孔的测量长度，由于工艺基准与设计基准不重合，故需要进行尺寸换算。按图样要求，加工完毕后应保证尺寸45mm。尺寸链如图8所示，尺寸45mm为终结环，给定尺寸185mm及45A45mm，由于基准不重合，加工时应保证尺寸AA=185-45=140（mm）规定公差值。因终结环公差等于各组成环公差之和，即185T=T（185）+T（140）现由于本尺寸链较简单，故分配公差采用等公差法。尺寸45mm图8Φ55mm孔深的按自由尺寸取公差等级IT16，其公差T（45）=1.6mm，并令T（185）=T（140）=0.8mm尺寸换算工序Ⅲ：Φ43mm内孔5×30°倒角，选用卧室车床C620-1。由于最后的切削宽度很大，故按成形车削制订进给量。根据手册及机床取=0.08mm/r（见《切削手册》表1.8）当采用高速钢车刀时，根据一般材料，确定切削速度=16m/minn===118(r/min)按机床说明书取n=120r/min，则此时切削速度为 切削工时工序Ⅳ：钻锥螺纹Rcl/8底孔（Φ8.8mm）（《切削手册》表2.7）（《切削手册》表2.13）所以按机床选取（《切削手册》表2.35）实际切削速度切削工时工序Ⅴ：拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升为0.06mm，拉削速度（3.6m/min）切削工时式中------单面余量3.5mm（由Φ43㎜拉削到Φ50mm）；-------拉削表面长度，140mm；-------考虑校准部分的长度系数，取1.2；K-------考虑机床返回行程系数，取1.4；V-------拉削速度（m/min）；-------拉刀单面齿升； Z------拉刀同时工作齿数，；P-------拉刀齿距。所以拉刀同时工作齿数所以工序Ⅵ：粗铣Φ39mm二孔端面，保证尺寸mm(参考《切削手册》表3-3)切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s即27m/min。采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=225mm，齿数z=20。则现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见《工艺手册》表4.2-39），取=37.5r/min，故实际切削速度为当，工作台的每分钟进给量应为查机床说明书，刚好有，故直接选用该值。切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程,则机动工时为工序Ⅶ：钻、扩Φ39mm二孔及倒角。1.钻孔Φ25mm 确定进给量:根据《切削手册》表2.7，当钢的，时，。由于本零件在加工Φ25mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据Z535机床说明书，现取。切削速度：根据《切削手册》表2.13及表2.14，查得切削速度v=18m/min。所以根据机床说明书，取故实际切削速度为切削工时以上为钻一个孔时的机动时间。故本工序的机动工时为2.扩钻孔利用的钻头对的孔进行扩钻。根据有关手册的规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为并按机床说明书取。实际切削速度为 切削工时（一个孔）：当扩钻两个孔时，机动工时为3.扩孔采用刀具：专用扩孔钻进给量：（《切削手册》表2.10）查机床说明书，取。机床主轴转速：取机动工时当加工两个孔时tm=0.51×2==1.02(min)4.倒角2×45̊双面采用90̊锪钻。为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同：n=68r/min手动进给。工序VII：精、细镗ø39mm二孔，选用机床：T740金刚镗床。（1）精镗孔至ø38.9mm，单边余量Z=0.1mm,一次镗去全部余量，ɑp=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=100m/min，则nw===816(r/min)由于T740金刚镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可以作为加工时使用的转速。切削工时：当加工一个孔时l=19mm，l2=3mm,l3=4mm t1=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ø39。由于细镗与精镗共用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及工时均与精镗相同ɑp=0.05mm;f=0.1mm/r;nw=816r/min,v=100m/min;t=0.64min工序IX：磨ø39mm二孔端面，保证尺寸118(1)选择砂轮。见《工艺手册》第三章中材料选择各表，结果为WA46KV6P350×40×127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)。（2）切削用量的选择。砂轮转速n砂=1500r/min(见机床说明书），v砂=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fr=0.015mm/双行程（3）切削工时。当加工一个表面时t1=(见《工艺手册》表6.2-8）式中L--------加工长度73mm;b-------加工宽度68mm;Zb——单面加工余量，0.2mm；k——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(mm)；fr——工作台往返一次砂轮径向进给量(mm)。t1===3.64(min) 当加工两端面时tm=3.64×2=7.28(min)工序X：钻螺纹底孔4－6.7mm并倒角120°。f=0.2×0.50=0.1(mm/r)(《切削手册》表2.7)v=20m/min（《切削手册》表2.13及表2.14）ns===950(r/min)按机床取nw=960r/min，故v=20.2m/min。切削工时（4个孔）=19mm,1=3mm,2=1mm=倒角仍取n=960r/min。手动进给。工序:攻螺纹4—M8mm及Rcl/8由于公制螺纹M8mm与锥螺纹Rcl/8外径相差无几，故切削用量一律按加工M8选取按机床选取，则。机动工时攻M8孔攻Rcl/4孔最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺综合卡，见附表1. 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VI道工序—粗铣二孔端面的铣床夹具。本夹具将用于X63卧式铣床。刀具为两把高速钢镶齿三面刃铣刀，对工件的两端面同时进行加工。（一）问题的提出本夹具主要用来粗铣39mm二孔的两个断面，这两个断面对39mm孔及花键孔都有一定的技术要求。但加工本道工序时，39mm孔尚未加工，而且这两个断面在工序IV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率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。（二）夹具设计1.定位基准的选择由零件图可知，39mm二孔面应对花键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。为了使定位误差为零，应该选择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，因此这里只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39mm孔断面同时进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。2.切削力及夹紧力计算刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，225mm，z=20（见《切削手册》表3.28）其中：=650，=3.1mm，=1.0，=0.08mm，=0.72，（在加工面上测量的近似值）所以当用两把刀铣削时，水平分力：垂直分力： 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。所以选用气缸一斜楔夹紧机构，楔角，其结构形式选用IV型，则扩力比为克服水平切削力，实际夹紧力N应为所以其中气缸选用mm。当压缩空气单位压力时，气缸推力为3900N。由于已知斜楔机构的扩力比，故由气缸产生的实际夹紧力为N气=3900i=3900×3.42=13338此时N气已达于所需的12790N的夹紧力，故本夹具可安全工作。3.定位误差分析（1）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，该定位花键轴的的尺寸与公差现规定为与本零件在工作时与其相配花键的尺寸与公差相同，即16×43H11×50H8×5H10mm。（2）零件图样规定ø500+0.039mm花键孔键槽宽中心线与两孔中心线转角公差为2̊。由于mm孔中心线应与其外端面垂直，故要求mm二孔端面之垂线应与花键孔键槽宽中心线转角公差2̊。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mm，夹具中定位花键轴键宽为mm，因此当零件安装在夹具中时，键槽处的最大侧向间隙为∆bmax=0.048-(-0.065)=0.113(mm)由此引起的零件最大的转角ɑ为tanɑ===0.00452所以ɑ=0.258̊即最大侧隙能满足零件的精度要求。（3）计算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。此即为由于定位问题而引起的mm孔端面对花键孔中心线的最大平行度误差。由于mm孔外端面以后还要进行磨削加工，故上述平行度误差值可以允许。（4）夹具设计及操作的简要说明如前所述，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式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。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，本夹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，夹具体地面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利用铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3及附图4。 '