機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計---萬向節(jié)滑動叉機(jī)械加工工藝設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目：萬向節(jié)滑動叉機(jī)械加工工藝設(shè)計</p><p>　　2012年 6 月26</p><p><b>　　1 零件的分析</b></p><p><b>　　1.1零件的作用</b></p&g

2、t;<p>　　題目所給定的零件是解放牌汽車底盤傳動軸上的萬向節(jié)滑動叉，它位于傳動軸的端部。其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使汽車獲得前進(jìn)的動力；二是當(dāng)汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時，由本零件可以調(diào)整傳動軸的長短及其位置。零件的兩個叉頭部位上有兩個φ39mm的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬向聯(lián)軸器的作用。零件φ65mm外圓處有一φ50mm的內(nèi)花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用于傳遞動力。</p>&l

3、t;p>　　1.2零件的工藝分析</p><p>　　萬向節(jié)滑動叉共有兩組加工表面，它們相互間有一定的位置要求。先分析如下：</p><p>　　1.φ39mm孔為中心的加工表面。</p><p>　　這一組加工表面包括：兩個φ39mm的孔及其倒角，尺寸為118mm的與兩個φ39mm的孔相垂直的平面，還有在平面上的4個M8螺孔。其中，主要加工表面為φ39mm的

4、兩個孔。</p><p>　　2. φ50mm孔為中心的加工表面。</p><p>　　這一組加工表面包括：φ50mm十六齒方齒花鍵孔、φ55mm階梯孔以及φ65mm的外圓表面和Ｍ６０Ｘ１的外螺紋表面。</p><p>　?。ǎ保│?0mm花鍵孔與φ３９mm兩孔中心線連線的垂直度公差為</p><p><b>　?。保埃?０.２。&

5、lt;/b></p><p>　　（２）φ３９mm兩孔外端面對φ３９mm孔垂直度公差為０.１ｍｍ。</p><p>　?。ǎ常│?0mm花鍵孔寬中心線與φ３９mm中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為２＇。</p><p>　　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度要求。</p>

6、<p><b>　?。?毛坯的確定</b></p><p>　　零件材料為４５鋼?？紤]到汽車在運(yùn)行中要經(jīng)常加速及正，反向行駛，零件在工作過程中經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為４０００件，已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可用模鍛成型。這對于提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的。</p&g

7、t;<p><b>　　３定位基準(zhǔn)選擇</b></p><p>　　基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；鶞?zhǔn)選擇的正確，合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。</p><p><b>　?。?1粗基準(zhǔn)的選擇</b></p><p

8、>　　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φ６５mm（或以φ６２mm外圓）外圓表面作為基準(zhǔn)（四點定位），則可能造成這一組內(nèi)外圓柱表面與零件的交叉部外形不對稱。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為粗精準(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)選取叉部兩個Φ39mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩

9、個短Ｖ形塊支承這兩個Φ39mm的外輪廓作為主要定位面，以消除Ｘ，Ｙ的移動和旋轉(zhuǎn)四個自由度，再用一對自動定心的窄口卡爪夾持在φ６５mm外圓柱面上，用以消除Ｚ的移動與旋轉(zhuǎn)兩個自由度，達(dá)到完全定為。</p><p><b>　　３.2精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　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(jìn)行尺寸換算。</p

10、><p>　　4擬定機(jī)械加工工藝路線</p><p>　　制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。</p><p><b>　　工序1：模鍛。</

11、b></p><p>　　工序2：正火熱處理。</p><p>　　工序3：車端面及外圓φ62mm，φ60mm,并車螺紋M60×1mm。以兩個叉耳外輪廓及φ65mm外圓為粗基準(zhǔn)，選用CA6140臥式車床和專用夾具。</p><p>　　工序4：鉆、擴(kuò)花鍵底孔φ43mm，并锪沉頭孔φ55mm。以φ62mm外圓為基準(zhǔn)，選用C365L轉(zhuǎn)塔車床。</p

12、><p>　　工序5:內(nèi)花鍵孔5×30º倒角。選用CA6140車床和專用夾具。</p><p>　　工序6：鉆錐螺紋Rc1/8底孔。選用Z525立式鉆床及專用鉆模。這里安排Rc1/8底孔主要是為了下道工序拉花鍵孔時為消除回轉(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。</p><p>　　工序7：拉花鍵孔。利用

13、花鍵內(nèi)底孔φ55mm端面及Rc1/8錐螺紋底孔定位，選用L6120臥式拉床加工。</p><p>　　工序8：粗銑φ39mm兩孔端面，以花鍵孔定位，選用X 63臥式銑床加工。</p><p>　　工序9：鉆、擴(kuò)φ39mm兩孔及倒角。以花鍵孔及端面定位，選用Z 535立式鉆床加工。</p><p>　　工序10：精、細(xì)鏜φ39mm兩孔，選用T740臥式金剛鏜床及專用夾

14、具加工，以花鍵內(nèi)孔及其端面定位。</p><p>　　工序11：磨φ39mm兩孔端面，保證尺寸118mm，以φ39mm孔及花鍵孔定位，選用M7130平面磨床及專用夾具加工。</p><p>　　工序12：鉆叉部四個M8mm螺紋底孔并倒角。選用Z 525立式鉆床及專用夾具加工，以花鍵孔及φ39mm孔定位。</p><p>　　工序13：攻螺紋4-M8mm及Rc1/8。

15、</p><p><b>　　工序14：沖箭頭。</b></p><p><b>　　工序15：終檢。</b></p><p>　　以上工藝過程詳見 “機(jī)械加工工藝過程卡片”。</p><p>　　5機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定</p><p>　　“萬向節(jié)滑動叉”

16、零件材料為45鋼，硬度207～241HBW，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。</p><p>　　根據(jù)上述原始資料及加工工藝，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： </p><p>　　5.1外圓表面（φ62mm及M60 ×1mm）</p><p>　　考慮其加工長度為90mm，與其聯(lián)結(jié)的非加工外圓表

17、面直徑為φ65mm，為簡化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為φ65mm。φ62mm表面為自由尺寸公差，表面粗糙度值要求為Rz200μm，只要求粗加工，此時直徑余量2Z=3mm已能滿足加工要求。</p><p>　　5.2外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（M60×1mm端面）</p><p>　　查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-14，其中鍛件重量為6kg，鍛件復(fù)

18、雜形狀系數(shù)為S1，鍛件材質(zhì)系數(shù)M1，鍛件輪廓尺寸（長度方向）>180 - 315mm,故長度方向偏差為。</p><p>　　長度方向的余量查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-2.5，其余量值規(guī)定為2.0- 2.5mm，現(xiàn)取2.0mm。</p><p>　　5.3兩內(nèi)孔φmm（叉部）</p><p>　　毛坯為實心，不沖出孔。兩內(nèi)孔精度要求界于IT7 -I

19、T8之間，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-9及表2.3-13確定工序尺寸及余量為：</p><p><b>　　鉆孔：?φ25mm</b></p><p>　　鉆孔：?φ37mm 2Z = 12mm</p><p>　　擴(kuò)鉆：?φ38.7mm 2Z =

20、 1.7mm</p><p>　　精鏜：?φ38.9mm 2Z = 0.2mm</p><p>　　細(xì)鏜：?φmm 2Z = 0.1mm</p><p>　　5.4花鍵孔（16-φmm×φmm× mm）</p><p>　　要求花鍵孔為大徑定心，故

21、采用拉削加工。</p><p>　　內(nèi)孔尺寸為φmm，見圖樣。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-9確定孔的加工余量分配：</p><p>　　鉆孔：φ25mm </p><p>　　鉆孔：φ 41mm </p><p>　　擴(kuò)鉆：φ42mm </p><p>　　拉花鍵孔（16-φmm ×

22、φmm × mm） </p><p>　　花鍵孔要求大徑定心，拉削時的加工余量參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-19取2Z=1mm。</p><p>　　5.5 φ mm兩孔外端面的加工余量（計算長度為mm）</p><p>　?。?）按照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-25，取加工精度F2 ，鍛件復(fù)雜系數(shù)S3，鍛件重6kg，則兩孔外端面的

23、單邊加工余量為2.0- 3.0mm，取 Z = 2mm。鍛件的公差按照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》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。</p><p>　　（2）磨削余量：單邊0.2mm（見《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-21），磨削公差即零件公差 –0.07mm。</p><p>　?。?）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為：</p>&

24、lt;p>　　Z = 2.0 – 0.2 = 1.8 (mm)</p><p>　　銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本工序（粗銑）的加工精度為IT11級，因此可知本程序的加工公差為 – 0.22mm（人體方向）。</p><p>　　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。</p>

25、<p>　　由于本設(shè)計規(guī)定的零件為大批生產(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)該調(diào)整法家方式予以確定。</p><p>　　φ39mm兩孔外端面尺寸加工余量和工序間余量及公差分布見表5-1。</p><p>　　表5-1 加工余量計算表</p><p>　　6確定切削用量及基本工時</p><p>　　工序

26、3：車削端面、外圓及螺紋本工序采用計算法確定切削用量</p><p><b>　　6.1加工條件</b></p><p>　　工件材料：45鋼正火，σb = 0.60GPa，模鍛。</p><p>　　加工要求：粗車φ60mm端面及φ60mm、φ62mm外圓，表面粗糙度值；車螺紋M60×1mm。</p><p>

27、;　　機(jī)床：CA6140臥式車床。</p><p>　　刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16×25mm2 ，κr = 90º，γo = 15º，αo = 8º，= 0.5mm 。</p><p>　　60º螺紋車刀：刀片材料：W18Cr4V。</p><p><b>　　6.2計算切削用量</b&g

28、t;</p><p>　　(1) 粗車M60 ×1mm端面</p><p>　　1）確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向的加工余量為mm，考慮7º的模鍛拔模斜度，則毛坯長度方向的最大加工余量=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φ30mm芯部待以后鉆孔是加工掉，故此時實際端面最大加工余量可按=5.5mm考慮，分兩次加工，

29、= 3mm計。長度加工公差按IT12級，取–0.46mm（入體方向）。 </p><p>　　2）確定進(jìn)給量?：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm，以及工件直徑為60mm時 ? = 0.5 - 0.7mm/r</p><p>　　按CA6140車床說明書參考《切削用量簡明手冊》（第3版

30、）表3-9）取</p><p>　　? = 0.5 mm/r</p><p>　　3)計算切削速度：按《切削用量簡明手冊》（第3版）表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T = 60min）。</p><p>　　其中：Cv = 242，xv =0.15，yv = 0.35，m = 0.2 。修正系數(shù)kv見《切削用量簡明手冊》（第3版）表1.28，即kMv = 1

31、044，ksv = 0.8，kkv = 1.04，kkrv = 0.81，kBv = 0.97 。</p><p>　　所以 = 108.6m/min</p><p>　　4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　r/min</b></p><p>　　按機(jī)床說明書（見《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-8），

32、與532r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500r/min及560r/min?，F(xiàn)選取如果選= 500r/min，則速度損失太大。</p><p>　　所以實際切削速度v = 114.35m/min。</p><p>　　5）切削工時，按《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-1。</p><p><b>　?。╩m），</b></p>&l

33、t;p><b>　?。╩in）</b></p><p>　　（2） 粗車φ62mm外圓，同時應(yīng)校驗機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。</p><p>　　1） 背吃刀量：單邊余量Z = 1.5mm，可一次切除。</p><p>　　2） 進(jìn)給量：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第3版）表1.4，選用? = 0.5mm/r。</p><

34、p>　　3） 計算切削速度：見《切削用量簡明手冊》（第3版）表1.27</p><p>　　=116（m/min）</p><p><b>　　4）確定主軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　ns=1000vc/dw =568r/min</p><p>　　按機(jī)床選取n=560r/min，所以實際切削速度</

35、p><p>　　V=dn/1000=65x560/1000=114.35m/min</p><p>　　5）檢驗機(jī)床功率：主切削力Fc按《切削用量簡明手冊》（第3版）表1.29所示公式計算 </p><p>　　其中：CFc=2795，XFc=1.0，YFc=0.75，nFc=-0.15，</p><p>　　=(σb/650

36、) =0.94 kkr=0.89</p><p>　　所以 Fc=2795×1.5×0.50.75×114.35-0.15×0.94×0.89 =1024.5（N）</p><p>　　切削時消耗功率Pc為</p><p>　　Pc=FcVc/6x=1.95Kw</p><p>　

37、　由《切削用量簡明手冊》（第3版）表1.30中CA6140機(jī)床說明書可知，CA6140主電動機(jī)功率為7.8kW，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為560r/min時，主軸傳遞的最大功率為5.5kW，所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。</p><p>　　校驗機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力Fc=1024.5N，徑向切削力Fp按《切削用量簡明手冊》（第3版）所示公式計算</p><p>　　其中：CFp=1940，x

38、Fp=0.9，yFp=0.6，nFp=-0.3</p><p>　　=(σb/650) =0.897</p><p><b>　　Kkr=0.5</b></p><p>　　所以 Fp=1940×1.50.9×0.50.6×114.35-0.3×0.897×0.5</p

39、><p><b>　　=199.5（N）</b></p><p>　　而軸向切削力Ff= CFfFfFpKFp</p><p>　　其中：CFf =2880，xFf=1.0，yFf=0.5，nFf=-0.4</p><p>　　kM=(σb/650)=0.923</p><p><b>　　

40、kk=1.17</b></p><p>　　軸向切削力Ff=2880×1.5×0.50.5×114.35-0.4×0.923×1.17</p><p><b>　　=499.5（N）</b></p><p>　　取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)

41、構(gòu)的作用力為</p><p>　　F=Ff+μ（Fc+Fp）</p><p>　　=499.5+0.1（1024.5+199.5）=622（N）</p><p>　　而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N（見《切削用量簡明手冊》（第3版）），故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。</p><p><b>　　7） 切削工時：</

42、b></p><p>　　t=l+l1+l2/nf</p><p>　　其中l(wèi)=90，l1=4，l2=0</p><p>　　所以 t=90+4/560×0.5=0.336min</p><p>　?。?）車Φ60mm外圓柱面。</p><p>　　аp=1mm f=0.5m

43、m/r（《切削用量簡明手冊》（第3版），Ra=6.3μm，刀夾圓弧半徑rs=1.0mm）</p><p>　　Vc=Cv/TmаpXvfYvkv </p><p>　　其中：Cv=242 m=0.2,T=60 xv=0.15,yv=0.35,kM=1.44,kk=0.81</p><p>　　Vc=159m/min</p><p>　　

44、n=843r/min</p><p>　　按機(jī)床說明書取n=710r/min</p><p>　　則此時 v=133.8m/min</p><p>　　切削工時 t=（l+l1+l2）/nf</p><p>　　其中：l=20 l1=4 l2=0</p><p>　　所以

45、 t=（20+4）/710×0.5=0.068（min）</p><p>　?。?）車螺紋M60×1mm。</p><p>　　1）切削速度的計算：見《切削用量手冊》（艾興、肖詩綱編，機(jī)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аp =0.08，走刀次數(shù)i=2</p><p>　　Vc=Cv/T

46、mаpXvfYvkv</p><p>　　其中：Cv=11.8，m=0.11，xv=0.70，yv=0.3，螺距t1=1</p><p>　　kM=（0.637/0.6）1.75=1.11，kk=0.75</p><p>　　所以粗車螺紋時：Vc=21.57m/min</p><p>　　精車螺紋時Vc=36.8m/min</p>

47、<p><b>　　2）確定主軸轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　粗車螺紋 n1=1000vc/D=1000×21.57/60=114.4（r/min）</p><p><b>　　按機(jī)床說明書取</b></p><p>　　n=100r/min</p><p>　　實際切削

48、速度 vc=18.85m/min</p><p>　　精車螺紋時 n1=1000vc/D=1000×36.8/60=195r/min</p><p>　　按機(jī)床說明書取 n=200r/min</p><p>　　實際切削速度 vc=37.7m/min</p><p>　　3）切削工時

49、 取切入長度l1=3mm</p><p>　　粗車螺紋工時 t1 =（l+ l1） /nf*i=0.75min</p><p>　　精車螺紋 t2 =（l+ l1） /nf*i=0.18min</p><p>　　所以車螺紋的總工時為t=t1+t2=0.93m/min</p><p>　　工序4：鉆、擴(kuò)花鍵底孔Φ43mm及加工沉頭孔Φ5

50、5mm，選用機(jī)床：C365L轉(zhuǎn)塔車床。</p><p>　　（1）鉆孔Φ25mm</p><p>　　f=0.41mm/r （見《切削用量簡明手冊》（第3版）表2.7）</p><p>　　v=12.25m/min （見《切削用量簡明手冊》（第3版）表2.13及表2.14，按5類加工性考慮）</p><p>　　nS=1000v/dW=1

51、000×12.25/25=155r/min</p><p>　　按機(jī)床選取nW=136r/min（按《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-2）</p><p>　　所以實際切削速度 v=dWnW/1000=10.68m/min</p><p><b>　　切削工時</b></p><p>　　t=（l+l

52、1+l2）/nWf=3min</p><p>　　其中：切入l1=10mm，切出l2=4mm l=150mm</p><p>　?。?）鉆孔Φ41mm</p><p>　　根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時，其進(jìn)給量與切削速度與鉆</p><p>　　同樣尺寸的實心孔時的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為</p><p>　

53、　f=（1.2～1.8）f鉆</p><p>　　v=（1/2～1/3）v鉆</p><p>　　式中f鉆、v鉆---加工實心孔時的切削用量。</p><p><b>　　現(xiàn)已知</b></p><p>　　f鉆 =0.56mm/r （《切削手冊》表2.7）</p><p>　　v鉆=1

54、9.25m/min （《切削手冊》表2.13）</p><p><b>　　并令</b></p><p>　　f=1.35f鉆=0.76mm/r 按機(jī)床選取f=0.76mm/r</p><p>　　v=0.4v鉆=7.7m/min</p><p>　　nS =1000v/D=59r/min</

55、p><p>　　按機(jī)床選取nW=58r/min</p><p><b>　　所以實際切削速度為</b></p><p>　　v=41*58/1000=7.47m/min</p><p>　　切削工時 l1=7mm，l2=2mm，l=150mm</p><p>　　t=(150+7+2)/0.76x59

56、=3.55min</p><p>　?。?）擴(kuò)花鍵底孔 Φ43mm </p><p>　　根據(jù)《切削手冊》表2.10規(guī)定，查得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)Φ43mm孔時的進(jìn)給量，并根據(jù)機(jī)床規(guī)格選f=1.24mm/r</p><p>　　擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時的切削速度，根據(jù)其他有關(guān)資料，確定為</p><p><b>　　v=0.4v鉆</b><

57、;/p><p>　　其中v鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度。</p><p><b>　　故</b></p><p>　　V=0.4 × 19.25=7.7m/min</p><p>　　nS =1000*7.7/*43=57r/min</p><p>　　按機(jī)床選取 n

58、W=58r/min</p><p>　　切削工時切入l1=3mm，，切出 l2=1.5mm </p><p>　　t=(150+3+1.5)/58*1.24=2.14min</p><p>　?。?）锪圓柱式沉頭孔 Φ55。根據(jù)有關(guān)資料介紹，加工沉頭孔時進(jìn)給量及切削速度約為鉆孔時的1/2-1/3，故</p><p>　　f=1/3f鉆=1/3

59、 × 0.6=0.2mm/r， 按機(jī)床取0.21mm/r</p><p>　　v=1/3v=1/3 × 25=8.33m/min</p><p>　　nS =1000v/D=48r/min</p><p>　　按機(jī)床選取nW=44r/min，所以實際切削速度</p><p>　　v=DnW /1000=8.29m/min&

60、lt;/p><p>　　切削工時 切入 l2=2mm，l2=0，l=8mm </p><p>　　t=（l+l1+l2）/nf=1.08min</p><p>　　在本工步中，加工Φ55mm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(jìn)行尺寸換算。按圖樣要求，加工完畢后應(yīng)保證尺寸45mm。</p><p>　　工序5：Φ43mm內(nèi)孔

61、5×30°倒角，選用臥式車床CA6140。由于最后的切削寬度很大，故按成形車削制定進(jìn)給量。根據(jù)手冊及機(jī)床取</p><p>　　f=0.08mm/r （見《切削手冊》表1.8）</p><p>　　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</p><p>　　則 ns=1000v/D=1000×

62、;16/43=118r/min</p><p>　　按機(jī)床說明書取nW=120r/min，則此時切削速度為</p><p>　　v=DnW/1000=16.2m/min</p><p><b>　　切削工時</b></p><p>　　l=5mm l1=3mm</p><p>　　t

63、=（l+l1）/nWf=0.83min</p><p>　　工序6：鉆錐螺紋Rc1/8底孔（Φ8.8mm）</p><p>　　f=0.11mm/r （《切削手冊》表2.7）</p><p>　　v=25m/min （《切削手冊》表2.13）</p><p>　　所以 n=1000v/D=1000×25

64、/×8.8=904（r/min）</p><p>　　按機(jī)床選取nW=680r/min （《切削手冊》表2.35）</p><p><b>　　實際切削速度</b></p><p>　　v=Dn/1000=×8.8×680/1000=18.8（m/min）</p><p><b

65、>　　切削工時</b></p><p>　　l=11mm，l1=4mm，l2=3mm</p><p>　　t=（l+l1+l2）/nWf=0.24(min)</p><p><b>　　工序7：拉花鍵孔</b></p><p>　　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，

66、拉削速度v=0.06m/s（3.6m/min）</p><p><b>　　切削工時 </b></p><p>　　t= Zblηk/1000vfZz</p><p>　　式中 Zb-----單面余量3.5mm（由Φ43mm拉削到Φ50mm）；</p><p>　　L-----拉削表面長度，140mm；</p&

67、gt;<p>　　η-----考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.2；</p><p>　　k-----考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4；</p><p>　　v-----拉削速度（m/min）；</p><p>　　fZ----拉刀單面齒升；</p><p>　　z-----拉刀同時工作齒數(shù)，z=l/p；</p><

68、;p>　　p-----拉刀齒距。</p><p>　　p=（1.25～1.5）=1.35 =16mm</p><p>　　所以 拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=140/16≈9</p><p>　　所以 t=3.5×140×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×9=0.

69、42min</p><p>　　工序8：粗銑Φ39mm兩孔端面，保證尺寸118.40-0.22mm</p><p>　　fz=0.08mm/齒 （參考《切削手冊》表3-3）</p><p>　　切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=0.45m/s即27m/min。</p><p>　　采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，dW=225mm，齒數(shù)z=20。則&

70、lt;/p><p>　　ns=1000v/dW=1000×27/225=38r/min</p><p>　　現(xiàn)采用X63臥式銑床，根據(jù)機(jī)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</p><p>　　v=dWnW/1000=×225×37.5/1000=26.5m/min</p>

71、<p>　　當(dāng)nW =37.5r/min時，工作臺的每分鐘進(jìn)給量fm應(yīng)為</p><p>　　fm=fzznW=0.08×20×37.5=60mm/min</p><p>　　查機(jī)床說明書，剛好有fm=60mm/min，故直接選用該值。</p><p>　　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

72、的行程l+l1+l2=105mm，則機(jī)動工時為</p><p>　　tm=（l+l1+l2）/fM=105/60=1.75min</p><p>　　工序9： 鉆、擴(kuò)Φ39mm兩孔及倒角。</p><p>　　（1）鉆孔Φ25mm</p><p>　　確定進(jìn)給量f：根據(jù)《切削手冊》表2.7，當(dāng)鋼σb＜800MPa，d0=Φ25mm</p

73、><p>　　時，f=0.39～0.47mm/r。由于本零件在加工Φ25mm孔時屬于低鋼度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則</p><p>　　f=（0.39～0.47）×0.75=0.29～0.35（mm/r）</p><p>　　根據(jù)Z535機(jī)床說明書，現(xiàn)取f=0.25mm/r。</p><p>　　切削速度：根據(jù)《切削手冊》表2

74、.13及表2.14，查得切削速度v=18m/min。所以</p><p>　　ns=1000v/dW=1000×18/×25=229r/min</p><p>　　根據(jù)機(jī)床說明書，取nW=195r/min，故實際切削速度為</p><p>　　v=dWnW/1000=×25×195/1000=15.3m/min</p&g

75、t;<p><b>　　切削工時</b></p><p>　　l=19mm l1=9mm l2=3mm</p><p>　　tW1= （l+l1+l2）/nWf=19+9+3/195*0.25=0.635min</p><p>　　以上為鉆一個孔時的機(jī)動時間。故本工序的機(jī)動工時為</p><p>　　t

76、M=tM1×2=0.635×2=1.27min</p><p>　?。?）擴(kuò)鉆Φ37mm孔</p><p>　　利用Φ37mm的鉆頭對Φ25mm 的孔進(jìn)行擴(kuò)鉆。根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，擴(kuò)</p><p>　　鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取</p><p>　　f=（1.2～1.8）f鉆=（1.2～1.8）×0.

77、65×0.75</p><p>　　=0.585～0.87（mm/r）</p><p>　　根據(jù)機(jī)床說明書，選取f=0.57mm/r</p><p>　　v=（1/2～1/3）v鉆=（1/2～1/3）×12</p><p>　　=6～4（m/min）</p><p>　　則主軸轉(zhuǎn)速為n=51.6～3

78、4r/min并按機(jī)床說明書取nW=68r/min。</p><p><b>　　實際切削速度為</b></p><p>　　v=dWnW/1000=×25×195/1000=15.3m/min</p><p>　　切削工時（一個孔）：l=19mm， l1=6mm， l2=3mm</p><p>　　t

79、1=（19+6+3）/nWf=0.72min</p><p>　　當(dāng)擴(kuò)鉆兩個孔時，機(jī)動工時為</p><p>　　t=0.72×2=1.44min</p><p>　?。?）擴(kuò)孔Φ38.7mm</p><p>　　采用刀具：Φ38.7專用擴(kuò)孔鉆。</p><p>　　進(jìn)給量：f=（0.9～1.2）×

80、0.7 （《切削手冊》表2.10）</p><p>　　=0.63～0.84（min/r）</p><p>　　查機(jī)床說明書，取f=0.72mm/r。</p><p>　　機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：取n=68r/min，其切削速度v=8.26m/min。</p><p>　　機(jī)動工時 l=19mm， l1=3mm， l2=3mm</p&g

81、t;<p>　　t1=(19+3+3)/nf=0.51min</p><p><b>　　當(dāng)加工兩個孔時</b></p><p>　　tm=0.51×2=1.02min</p><p>　?。?）倒角2×45°雙面</p><p><b>　　采用90°锪鉆

82、。</b></p><p>　　為縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與擴(kuò)孔時相同：</p><p><b>　　n=68r/min</b></p><p><b>　　手動進(jìn)給。</b></p><p>　　工序10：精、細(xì)鏜兩孔，選用機(jī)床：鏜床。</p><p>

83、　?。?）精鏜孔至Φ38.9mm，單邊余量Z=0.1mm，一次鏜去全部余量，аp</p><p><b>　　=0.1mm。</b></p><p><b>　　進(jìn)給量</b></p><p>　　根據(jù)有關(guān)手冊，確定金剛鏜床的切削速度為v=100m/min，則</p><p>　　nW=1000v/

84、D=1000×100/×39=816r/min</p><p>　　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。</p><p>　　切削工時：當(dāng)加工一個孔時</p><p>　　l=19mm， l1=3mm， l2=4mm</p><p>　　t1=（l+l1+l2）/nWf=0.32mi

85、n</p><p>　　所以加工兩個孔時的機(jī)動時間為</p><p>　?。?）細(xì)鏜孔至。由于細(xì)鏜與精鏜孔共用鏜桿，利用金剛鏜床同時對工件精、細(xì)鏜孔，故切削用量及工時均與精鏜相同</p><p>　　аp=0.05mm；</p><p>　　f=0.1mm/r；</p><p>　　nW=816r/min，v=100m

86、/min；</p><p><b>　　t=0.64min</b></p><p>　　工序11：磨Φ39mm兩孔端面，保證尺寸1180-0.07mm</p><p>　?。?）選擇砂輪。見《工藝手冊》第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為</p><p>　　WA46KV6P350×40×127</p&

87、gt;<p>　　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350×40×127（D×B×d）。</p><p>　?。?）切小用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速n砂=1500r/min（見機(jī)床說明書），v砂=27.5m/s。</p><p>　　軸向進(jìn)給量fa=0.5B=20mm（雙行程）&l

88、t;/p><p>　　工作速度vW=10m/min</p><p>　　徑向進(jìn)給量fr=0.015mm/雙行程</p><p>　　（3）切削工時。當(dāng)加工一個表面時</p><p>　　t1=2LbZbk/1000v fa fr (見《工藝手冊》表6.2-8) </p><p>　　式中L-----加工長度73mm；t=

89、0.32×2=0.64（min）</p><p>　　b-----加工寬度，68mm；</p><p>　　Zb----單面加工余量，0.2mm；</p><p>　　k-----系數(shù)，1.10；</p><p>　　v-----工作臺移動速度（m/min）；</p><p>　　fa----工作臺往返一次砂

90、輪軸向進(jìn)給量（mm）；</p><p>　　fr----工作臺往返一次砂輪徑向進(jìn)給量（mm）。</p><p>　　t1=2×73×68×1.1/1000×10×20×0.015</p><p>　　=10920/3000=3.64（min）</p><p><b>　　當(dāng)

91、加工兩端面時</b></p><p>　　tm=3.64×2=7.28（min）</p><p>　　工序12：鉆螺紋底孔4-M8mm 并倒角120°。</p><p>　　f=0.2×0.50=0.1mm/r （《切削手冊》表2.7）</p><p>　　v=20m/min （《切削手冊》表2

92、.13及表2.14）</p><p>　　所以 ns=1000v/D=1000×20/×6.7=950r/min</p><p>　　按機(jī)床取nW=960r/min，故v=20.2m/min。</p><p><b>　　切削工時（4個孔）</b></p><p>　　l=19mm， l1=3mm

93、， l2=1mm</p><p>　　tm=（l+l1+l2）/nWf=0.24min</p><p>　　倒角仍取n=960r/min。手動進(jìn)給。</p><p>　　工序130：攻螺紋4-M8mm及Rc1/8</p><p>　　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</p><p>

94、<b>　　加工M8選取</b></p><p>　　v=0.1m/s=6m/min</p><p>　　所以 ns=238r/min</p><p>　　按機(jī)床選取nW=195r/min，則v=4.9m/min。</p><p>　　機(jī)動工時 l=19mm， l1=3mm， l2=3mm<

95、/p><p>　　攻M8孔 tm1=（l+l1+l2）*2/nf*4=1.02(min)</p><p>　　攻Rc1/4孔 l=11mm， l1=3mm， l2=0mm</p><p>　　tm2=（l+l1+l2）/nf*2=0.15(min)</p><p>　　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

96、填入機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片。</p><p><b>　　7夾具設(shè)計</b></p><p>　　為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。</p><p>　　由于本次設(shè)計工序較多，所以我們組決定以第八道工序為例，設(shè)計第8道工序——粗銑Φ39mm兩孔端面的銑床夾具。第8道工序夾具將用于X63臥式銑床。刀

97、具為兩把高速鋼鑲齒三面刃銑刀，對工件的兩個端面分別進(jìn)行加工。在這里主要對銑床夾具進(jìn)行分析如下：</p><p><b>　　7.1問題的提出</b></p><p>　　本夾具主要用來粗銑Φ39mm兩孔的兩個端面，這兩個端面對Φ39mm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(qiáng)度，而精度則不是主要問題。</p>

98、<p><b>　　7.2夾具設(shè)計</b></p><p>　　7.2.1定位基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　由零件圖可知，Φ39mm兩孔端面應(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。</p>

99、;<p>　　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Φ39mm孔端面分別進(jìn)行加工。同時，為了縮短輔助時間，準(zhǔn)備采用氣動夾緊。</p><p>　　7.2.2切削力及夾緊力計算</p><p>　　刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，Φ225mm，z=20</p><p>　　F= CFFFFFZ/dρFF（見《切削手冊》表3.28）</p&g

100、t;<p>　　其中：CF=650，ap =3.1mm，xF=1.0，fz=0.08mm，yF=0.72，</p><p><b>　　аe=40mm</b></p><p>　?。ㄔ诩庸っ嫔蠝y量的近似值）uF=0.86，d0=225mm，qF=0.86，wF=0，z=20</p><p>　　所以 F=650

101、×3.1×0.080.72×400.86×20/2250.86</p><p><b>　　=1456N</b></p><p>　　當(dāng)用兩把刀銑削時，F(xiàn)實=2F=2912N</p><p>　　水平分力：FH=1.1F實=3203N</p><p>　　垂直分力：Fv=0.3F實

102、=873N</p><p>　　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。</p><p>　　其中：K1為基本安全系數(shù)1.5；</p><p>　　K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1；</p><p>　　K3為刀具鈍化系數(shù)1.1；</p><p>　　K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。</p>

103、<p>　　所以 F′=KFH=1.5×1.1×1.1×1.1×3203=6395N</p><p>　　選用氣缸-斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，楔角а=10°，其結(jié)構(gòu)形式選用Ⅳ型，則擴(kuò)力比i=3.42。</p><p>　　為克服水平切削力，實際夾緊力N應(yīng)為</p><p>　　N（f1+f2）=KFH<

104、/p><p>　　所以 N=KFH/（f1+f2）</p><p>　　其中f1及f2為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f1=f2=0.25。則</p><p>　　N=6395/0.5=12790N</p><p>　　氣缸選用Φ100mm。當(dāng)壓縮空氣單位壓力p=0.5MPa時，氣缸推力為3900N。由于已知斜楔機(jī)構(gòu)的擴(kuò)

105、力比i=3.42，故由氣缸產(chǎn)生的實際夾緊力為</p><p>　　N氣=3900i=3900×3.42=13338N</p><p>　　此時N氣已大于所需的12790N的夾緊力，故本夾具可安全工作。 </p><p>　　7.2.3定位誤差分析</p><p>　?。?）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，&l

106、t;/p><p>　　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16×43H11×50H8×5H10mm。</p><p>　?。?）零件圖樣規(guī)定花鍵孔鍵槽寬中心線與兩孔中心線轉(zhuǎn)角公差為2°。由于Φ39mm孔中心線應(yīng)與其外端面垂直，故要求Φ39mm兩孔端面之垂線應(yīng)與Φ50mm花鍵孔鍵槽寬中心線轉(zhuǎn)角公差為2°

107、;。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。</p><p>　　已知花鍵孔鍵槽寬為，夾具中定位花鍵軸鍵寬為，因此當(dāng)零件安裝在夾具中時，鍵槽處的最大側(cè)向間隙為</p><p>　　Δbmax=0.048-（-0.065）=0.113mm</p><p>　　由此而引起的零件最大轉(zhuǎn)角а為</p><p>　　tanа=Δbmax /R

108、=0.113/25=0.00452</p><p>　　所以 а=0.258°</p><p>　　即最大側(cè)隙能滿足零件的精度要求。</p><p>　　（3）計算Φ39mm兩孔外端面銑加工后與花鍵孔中心線的最大平行度誤差。</p><p>　　零件花鍵孔與定位心軸外徑的最大間隙為：</p&g

109、t;<p>　　Δmax=0.048-（-0.083）=0.131mm</p><p>　　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Φ39mm孔端面對花鍵孔中心線的最大平行度誤差。由于Φ39mm孔外端面以后還要進(jìn)行磨削加工，故上述平行度誤差值可以允許。</p><p>　　7.2.4銑床夾具設(shè)計及操作的簡要說明&

110、lt;/p><p>　　如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于機(jī)動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑。工序8的銑床夾具就選擇了氣動夾緊方式。本工序的內(nèi)容是粗銑Φ39mm兩孔端面，以花鍵孔定位。由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這樣將使整個夾具過于龐大。因此，應(yīng)首先設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有三個：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低

111、，以降低切削力；二是選擇一種比較理想的斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，盡量增加該夾緊機(jī)構(gòu)的擴(kuò)力比；三是在可能的情況下，適當(dāng)提高壓縮空氣的工作壓力（由0.4MPa增至0.5MPa），以增加氣缸推力。</p><p>　　夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體表面上的一對定位鍵可使整個夾具在機(jī)窗工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。</p><p><

112、;b>　　8設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　通過對萬向節(jié)滑動叉加工藝的設(shè)計，我對以往所學(xué)的理論基礎(chǔ)、專業(yè)知識和基本技能進(jìn)行了一次較為全面的掌握，培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、獨立分析和解決問題的能力以及敢于創(chuàng)新的精神。</p><p>　　在設(shè)計的過程中通過對零件圖的研究和分析制定了一套合理的工藝，本工藝在理論上是可行的，并且對于圖紙上要求的粗糙度，位置度，尺寸精度等都可

113、以較好的滿足。還具有較好的經(jīng)濟(jì)性。為了能更好的加工還對典型的工序進(jìn)行了專用夾具的設(shè)計，在夾具的設(shè)計過程中，我們始終按照夾具的設(shè)計基本原則并結(jié)合實際情況，做到夾具結(jié)構(gòu)局部優(yōu)化與整體化于一體，在保證其功能前提下，盡量簡化夾具的結(jié)構(gòu)和增加夾具自動化的能力。通過本次設(shè)計，我學(xué)到了很多，也學(xué)會了團(tuán)隊合作，很高興有這次課程設(shè)計。 </p><p><b>　　9參考文獻(xiàn)</b></p>&

114、lt;p>　　【1】《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計指導(dǎo)》\吳拓編。北京：機(jī)械工業(yè)出版社2010</p><p>　　【2】《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具》\吳拓主編。北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006.8</p><p>　　【3】《機(jī)械加工余量手冊》，熊萬武，北京，國防工業(yè)出版社、1999.11</p><p>　　【4】《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》.李益民主編.北京