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南昌航空大學學士學位論文 - 1 - 目 錄 1 引言.............................................................................................................................2 2 零件的分析 ........................................................................................................................3 2.1 零件的作用 ......................................................................................................................3 2.2 零件的材料 ..................................................................................................................... 3 2.3 零件的工藝分析........................................................................................................3 2.3.1. 結構分析 ...................................................................................................................3 2.3.2 加工表面的技術要求分析 ................................................................................. 4 2.3.3. 表面處理內(nèi)容及作用 ...........................................................................................4 3 工藝規(guī)程設計 .................................................................................................................5 3.1 制定零件工藝規(guī)程的原則和技術要求 .................................................................5 3.1.1 工藝要求 ......................................................................................................................5 3.1.2 技術依據(jù) ......................................................................................................................5 3.2 生產(chǎn)類型的確定 ............................................................................................................5 3.3 確定毛坯的制造形式 ..................................................................................................6 3.4 制定工藝路線及方法 ..................................................................................................6 3.4.1 加工方法的選擇 ........................................................................................................6 3.4.2 基準的選擇 .................................................................................................................6 3.4.3 制定工藝路線....................................................................................................7 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定............................................10 3.6 確定切削用量及基本工時...............................................................................13 3.6.1 加工條件............... ..............................................................................................13 3.6.2 計算切削用量...................................................................................................13 4 夾具設計.......................................................................................................................25 4.1 問題的提出...........................................................................................................25 4.2 夾具設計..................................................................................................................25 4.2.1 定位基準的選擇............................................................................................ 25 4.2.2 切削力及夾緊力計算.......................................................................................25 4.2.3 定位誤差分析...................................................................................................26 4.2.4 銑床夾具操作的簡要說明......................................................................... 27 4.2.5 車床夾具操作的簡要說明............................................................................27 總 結.................................................................................................................................29 參考文獻.................................................................................................................................30 致 謝...........................................................................................................................31 南昌航空大學學士學位論文 - 2 - 引言 本次畢業(yè)設計的課題名稱是萬向節(jié)滑動叉機加工藝及工裝設計。萬向節(jié)滑動叉 位于傳動軸的端部，主要作用之一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進的動力；二是當汽 車后橋鋼板彈簧處在不同狀態(tài)時，由本零件可以調(diào)整傳動軸的長短及其位置。萬向 節(jié)滑動叉就是將萬向節(jié)叉和滑動花鍵副的一部分組合起來，使其成為一個零件，其 特征是該萬向節(jié)滑動叉為采用管材制作的萬向節(jié)叉與滑動套為一體的整體式結構， 其端部呈叉形結構，并設有兩個十字銷孔，用于安裝十字萬向節(jié)；在管內(nèi)設有內(nèi)花 鍵，這種呈整體式結構的滑動叉，不僅加工容易、成本低，而且強度高，故其使用 壽命與傳統(tǒng)的萬向節(jié)叉滑動套合件相比，有了成倍的提高。它的研究和使用可以簡 化萬向傳動裝置的結構，也滿足功能要求，因此對萬向節(jié)滑動叉的研究有極大的實 際意義。 本課題的研究及論文的撰寫是在焦老師的悉心指導下完成的。焦老師在百忙中 給我們講解論文中的細節(jié)以及論文中所涉及的工藝分析，還有他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度也 是我學習的榜樣。通過本次畢業(yè)設計，使我對本專業(yè)有了更加深刻的了解，在以后 的工作中也具有重要意義。 南昌航空大學學士學位論文 - 3 - 2 零件的分析 2.1 零件的作用 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。主要作用一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進的動力；二是當汽車后橋鋼板彈 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 mm 的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬向聯(lián)軸39027.1 節(jié)的作用。零件 65mm 外圓內(nèi)為 50mm 花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用 于傳遞動力之用。 2.2 零件的材料 萬向節(jié)滑動叉的材料選用 45 鋼，屬于優(yōu)等碳素結構鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后有良好的 綜合機械性能和加工工藝性能，零件材料的選擇主要是考慮到滿足使用要求，同時 兼顧材料的工藝性和經(jīng)濟性，45 鋼滿足以上要求，所以選用 45 鋼。 45 鋼調(diào)質(zhì)后機械性能 屈服強度 抗拉強度 延伸率 布氏硬度 =550MN/ms2b=750 MN/m 2s=20% HB=235 2.3 零件的工藝分析 2.3.1. 結構分析 該零件由兩個叉頭和一個圓套筒內(nèi)有的花鍵孔組成，類似套筒類零件，各部分 作用如下： a. 零件的兩個叉頭部位上有兩個直徑為 mm 的孔，用以安裝滾針軸承0.27139 和十字軸相聯(lián)，起萬向連軸節(jié)的作用； b. 在叉頭和花鍵孔套筒相聯(lián)結的筋條起過渡聯(lián)結和加強零件剛性作用，防止 零件受阻變形； c. 外圓為 65mm，內(nèi)圓 50mm 花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用以 南昌航空大學學士學位論文 - 4 - 傳遞動力。 2.3.2 加工表面的技術要求分析 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?，F(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 的與兩39027.1 1807. 個孔 mm 相垂直的平面，還有在平面上的四個 M8 螺孔。其中，主要加39027.1 工表面為 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5039. 027.1 100：0.2； (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 中心線偏轉角度公差為 2。039. 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力，以抵消部分工作時產(chǎn)生的拉應力， 從而提高疲勞極限。 南昌航空大學學士學位論文 - 5 - 3 工藝規(guī)程設計 3.1 制定零件工藝規(guī)程的原則和技術要求 3.1.1 工藝要求 制定零件機械加工工藝過程是生產(chǎn)技術準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； （3） 保證經(jīng)濟性的合理。 3.1.2 技術依據(jù) （1）. 產(chǎn)品零件圖和裝配圖，技術條件； （2）. 毛坯生產(chǎn)和供應條件； （3）. 年生產(chǎn)綱領 （4）. 本車間生產(chǎn)條件（包括設備，工人技術等級，勞動場合條件等） ； （5）. 工藝技術條件，手冊等。 3.2 生產(chǎn)類型的確定 計算零件生產(chǎn)綱領的公式： 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)綱領確定該零件為成批生產(chǎn)。 南昌航空大學學士學位論文 - 6 - 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 及零件的整體構型等因素。 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807.39027.1 尺寸的要求，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到零件圖紙的要求 3.4.2 基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設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 南昌航空大學學士學位論文 - 7 - 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 粗基準的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對本零件來說， 如果以 65mm 外圓（或 62mm 外圓）表面作基準（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。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有 不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則 應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） ，現(xiàn)選擇叉部兩個 mm 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短 V 形塊支承這39027.1 兩個 mm 的外輪廓作主要定位面，以消除 四個自由度，再用. xy 一對自動定心的窄口卡爪，夾持在 65mm 外圓柱面上，用以消除 兩個自由度，z 達到完全定位。 3.4.2.2 精基準的選擇 精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時， 應該進行尺寸換算。 3.4.3. 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當適時零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技 術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，還應當考慮經(jīng)濟效果， 以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)零件的結構形狀和技術要求，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 00 車外圓 62mm，60mm，車螺紋 M601mm。 工序 05 兩次鉆孔并擴鉆花鍵底孔 43mm，锪沉頭孔 55mm。 工序 10 倒角 560。 工序 15 鉆 Rc1/8 底孔。 工序 20 拉花鍵孔。 工序 25 粗銑 39mm 二孔端面。 工序 30 精銑 39mm 二孔端面。 工序 35 鉆、擴、粗鉸、精鉸兩個 39mm 孔至圖樣尺寸并锪倒角 南昌航空大學學士學位論文 - 8 - 245。 工序 40 鉆 M8mm 底孔 6.7mm，倒角 120。 工序 45 攻螺紋 M8mm 底孔 6.7mm，倒角 120。 工序 50 沖箭頭。 工序 55 檢查。 3.4.3.2 工藝路線方案二 工序 00 粗銑 39mm 二孔端面。 工序 05 精銑 39mm 二孔端面。 工序 10 鉆 39mm 二孔（不到尺寸） 。 工序 15 鏜 39mm 二孔（不到尺寸） 。 工序 20 精鏜 39mm 二孔，倒角 245。 工序 25 車外圓 62mm，60mm，車螺紋 M601mm 工序 30 鉆、鏜孔 43mm，并锪沉頭孔 55mm。 工序 35 倒角 560。 工序 40 鉆 Rc1/8 底孔。 工序 45 拉花鍵孔。 工序 50 鉆 M8mm 螺紋底孔 6.7mm 孔，倒角 120。 工序 55 攻螺紋 M8mm 底孔 6.7mm，倒角 120。 工序 60 沖箭頭。 工序 65 檢查。 3.4.3.3 工藝路線方案三 工序 00 車端面及外圓 62mm，60mm，車螺紋 M601mm。 工序 05 鉆、擴花鍵底孔 43mm，并锪沉頭孔 55mm。 工序 10 內(nèi)花鍵孔 560倒角。 工序 15 鉆錐螺紋 Rc1/8 底孔。 工序 20 拉花鍵。 工序 25 粗銑 39mm 二孔端面。 工序 30 鉆、擴 39mm 二孔及倒角。 工序 35 精、細鏜 39mm 二孔。 工序 40 磨 39mm 二孔端面，保證尺寸 1180-0.07mm。 工序 45 鉆叉部四個 M8mm 螺紋底孔并倒角。 工序 50 攻螺紋 4-M8mm，Rc1/8。 南昌航空大學學士學位論文 - 9 - 工序 55 沖箭頭。 工序 60 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，應盡量 不選用專用組合機床）外，只能選用轉塔機床。而轉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。 通過仔細考慮零件的技術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 二孔中心線應與 55mm 花鍵孔垂直，垂直公差為 100：0.2；39mm 二 孔與其外端面應垂直，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 以花鍵孔為基準。這樣做，能保證設計基準與工藝基準相重合。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 術要求在加工與測量時也應遵循上述原則。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， 但卻違反了基準重合的原則，造成了不必要的基準不重合誤差。具體來說，當 39mm 二孔的外端面以花鍵孔為基準加工時，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，甚至會 造成超差而報廢。這就是由于基準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 00 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，選用 C620-1 臥式 車床，專用夾具裝夾。 工序 05 鉆、擴花鍵底孔 43mm，并锪沉頭孔 55mm。以 62mm 外圓 南昌航空大學學士學位論文 - 10 - 為基準，選用 C365L 轉塔車床。 工序 10 內(nèi)花鍵孔 560倒角。選用 C620-1 車床加專用夾具。 工序 15 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自由度 而設置的一個定位基準。本工序以花鍵內(nèi)底孔定位，并利用叉 部外輪廓消除回轉自由度。 工序 20 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 25 粗銑 39mm 二孔端面，以花鍵孔定位，選用 X63 臥式銑床加工。 工序 30 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 35 精、細鏜 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 40 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 45 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 50 攻螺紋 4-M8mm，Rc1/8。 工序 55 沖箭頭。 工序 60 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： 1.外圓表面（62mm 及 M601mm） 考慮其加工長度為 90mm，與其聯(lián)結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 南昌航空大學學士學位論文 - 11 - 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16.0 量分配： 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，復雜系數(shù) S3，則鍛件的偏差為 .170 mm。 （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 南昌航空大學學士學位論文 - 12 - -0.07mm。 （3）銑削余量：銑削的公差余量（單邊）為： 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。 由于本設計規(guī)定零件為大批生產(chǎn)，應該采用調(diào)整法加工，因此在計算最大、最 小加工余量時，應按調(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： 南昌航空大學學士學位論文 - 13 - 118.4-0.22=118.18（mm） 磨后尺寸與零件圖尺寸應相符，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) 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 15：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。 工 序加 工 尺 寸 及 公 差 南昌航空大學學士學位論文 - 14 - 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?shù)稐U尺寸為 16mm25mm， p3mm 以及工件直徑為 60mm 時 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） 南昌航空大學學士學位論文 - 15 - （1） 粗車 62mm 外圓，同時應校驗機床功率及進給機構強度。 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 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，當主軸轉速為 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 南昌航空大學學士學位論文 - 16 - 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 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 南昌航空大學學士學位論文 - 17 - 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） 工序 20：鉆、擴花鍵底孔 43mm 及锪沉頭孔 55mm，選用機床：轉塔車床 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） 南昌航空大學學士學位論文 - 18 - 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)其他有關資料，確定為 v=0.4v 鉆 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 南昌航空大學學士學位論文 - 19 - 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，由于工藝基準與設計基準不重合， 故需要進行尺寸換算。按圖樣要求，加工完畢后應保證尺寸 45mm。 尺寸鏈如下圖所示，尺寸 45mm 為終結環(huán)，給定尺寸 185mm 及 45mm，由于基準 不重合，加工時應保證尺寸 A A=185-45=140（mm ） 規(guī)定公差值。因終結環(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 25：43mm 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） 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 南昌航空大學學士學位論文 - 20 - l=5mm l1=3mm t=（l+l 1）/n Wf=0.83（min） 工序 30：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 35：拉花鍵孔 單面齒升：根據(jù)有關手冊，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 40：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：參考有關手冊，確定 v=0.45m/s 即 27m/min。 南昌航空大學學士學位論文 - 21 - 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，d W=225mm，齒數(shù) z=20。則 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 nW =37.5r/min 時，工作臺的每分鐘進給量 fm應為 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 45： 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 南昌航空大學學士學位論文 - 22 - 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 =64（m/min ） 則主軸轉速為 n=51.634r/min 并按機床說明書取 nW=68r/min。 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