机械制造技术课程设计-传动轴突缘叉夹具设计-铣39两端面[保证尺寸118mm]【全套图纸】

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1、`广东海洋大学2005届本科生课程设计 机械制造技术课程设计说明书 设计题目： 传动轴突缘叉（CA10B解放牌汽车） 零件的 机械加工工艺规程及夹具设计 学生：_______ 学号：________ 班级：__________ 指导教师：______ _____ 广东海洋大学工程学院机械系 2009年 月 日 届本科生课程设计 目 录 1.设计任务书……………………………………………………………3 2.零件的分析……………………………………………………

2、………4 2.1.零件的作用………………………………………………………4 2.2.零件的工艺分析…………………………………………………4 3.工艺规程设计…………………………………………………………4 3.1 确定毛坯的制造形式……………………………………………5 3.2基面的选择………………………………………………………5 3.3制定工艺路线……………………………………………………5 3.3.1工艺路线方案一………………………………………………5 3.3.2工艺路线方案二………………………………………………6 3.3.3工艺方案的比较与分

3、析………………………………………6 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………………7 3.5确定切削用量及基本工时………………………………………8 4.夹具设计………………………………………………………………16 4.1问题的提出………………………………………………………16 4.2夹具设计…………………………………………………………17 4.2.1定位基准的选择………………………………………………17 4.2.2切削力及夹紧力计算…………………………………………17 5.参考文献………………………………………………………………19

4、 6.心得体会………………………………………………………………19 论 文（设 计）任 务 书 课程编号 J1410018 课程名称 机械制造技术课程设计 周数 3 实施地点 班级 人数 起止时间 形式 √集中 □分散 指导教师 论文 （设计） 进度 安排 6.22 上午10点指导教师布置课程设计任务。明确设计任务， 阅读设计任务书和指导书，收集、借阅有关资料、手册。 具体设计方法、步骤见 《机械制造技术基础课程设计指导教程》和教材《机械制造技术基础》。 另外主要参考书目： 1．

5、机床专用夹具图册 2．机械制造装备设计 3．机械制造工艺设计简明手册 4．机械制造工艺学课程设计指导书 5．实用机械加工手册 6.23～6.24 对零件进行工艺分析，画出零件图；确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图。 6.25～6.29 制定机械加工工艺路线，选择定位基准。 选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量。 6.30 画出毛坯图，填写工艺过程卡，填写工序卡。 7.1 确定夹具设计方案，选择定位元件，计算所需夹紧力，选择夹紧方案。 7.2～7.5 绘制夹具装配图。 7.6～7.7 绘制夹具零件图。 7.8～7.10

6、 整理设计说明书。 答辩、评定成绩。 论文 （设计） 内容 一、设计题目与要求 某个零件 零件的机械加工工艺规程及夹具设计。年产量为5000件（大批生产），零件由指导教师指定。（零件参考图附后） 二、设计内容 1．对零件进行工艺分析，画零件图； 2．确定毛坯的制造方式，绘制毛坯简图； 3．制定零件的机械加工工艺路线，填写机械加工工艺过程卡； 4．对指定工序，选择机床及工、夹、量、刃具，确定加工余量及工序间尺寸与公差，确定切削用量，填写工艺过程卡； 5．对指定工序进行机床夹具设计计算和机构设计，画夹具装配图； 6．对夹具的一个零件设计零件图； 7．编写设计计算说

7、明书。 要求 (包括纪律要求和报告书要求) 设计工作要求提交： 1．零件图 1张（A4～A3） 2．毛坯图 1张（A4～A3） 3．机械加工工艺过程卡 1张 4．机械加工工序卡 1张 5．夹具结构设计装配图 1张（A1～A0） 6．夹具结构设计零件图 2张（A4～A1，夹具体+主要非标零件） 7．课程设计说明书 1份，参考广东海洋大学毕业设计说明书撰写格式 注：本表按自然班填写。于动员时发给学生。不够纸请另附页。 2、零件的分析 2．1零件的作用 题目所给的零件是

8、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。零件的两个叉头部位上有两个φ39的孔，用以与轴与十字轴相连，起联轴节的作用。 全套图纸，加153893706 2．2零件的工艺分析 CA10B传动轴上的突缘叉共有两处加工表面，其间有一定位置要求，分述如下： 1. 以φ39为中心的加工表面 这一组加工表面包括：φ39的孔及其倒角，尺寸为118的与两个孔φ39相垂直的平面，还有在平面上的两个M8螺孔。其中，主要加中表面为φ39的两个孔。 2. 以φ95为中心的止口表面 这一组加工表面包括：φ95止口外圆环表面，

9、及其上下两个端面。 这两组表面有一定的位置度要求： φ39两孔的同圆度公差为0.01； φ39两孔端面与φ39两孔中心联线的垂直度公差为0.1； φ39两孔中心联线与φ95止口端面的平行度公差为0.2； φ39两孔端面与φ95止口端面基准中心的对称度为0.15. 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。 3、工艺规程设计 3．1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、反行驶，零件在汽车行驶过程中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

10、证零件工作可靠。由于零件年产量为5000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。这有利提高生产率、保证加工精度。 3．2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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 3．2．1粗基准的选择。根据保证加工表面加工余量合理分配的原则，如果要求保证工作某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准，现选取叉口作为粗基准，利用一圆环支承这两个叉耳作主要定位面，限制5个自由度，再以一定位销限制剩下的1个自

11、由度，达到完全定位,然后进行铣削。 3．2．2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。 3．3制定工艺路线 制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 3.3.1工艺路线方案一 工序一 粗铣φ39孔上两端面 工序二 粗车φ95止口三个面及其倒角 工序三 精车φ9

12、5止口三个面及其倒角 工序四 钻四个孔φ12及其倒角 工序五 钻、扩ø39mm两耳孔及倒角 工序六 精镗孔φ39及其倒角 工序七 细镗孔φ39及其倒角 工序八 磨φ39孔上两端面 工序九 钻螺纹底孔4-M8mm 工序十 攻螺纹4-M8 工序十一 去毛刺 工序十二 清洗 工序十三 终检 3.3.2工艺路线方案二 工序一 粗车φ95止口三个面及其倒角 工序二 精车φ95止口三个面 工序三 粗铣φ39孔上两端面 工序四 孔钻四个孔φ12 工序五 钻4个M8的

13、螺纹孔 工序六 攻螺纹4-M8 工序七 钻、扩孔φ39 工序八 镗孔φ39及其倒角 工序九 珩磨孔φ39及其倒角 工序十 精铣φ39孔上两端面 工序十一 检查 3.3.3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φ39孔上两端面；而方案二则是先加工φ95止口三个面及其倒角。两比较可以看出，先加工φ39孔上两端面，是以止口平面的内孔及平面为定位的，能够保证工作某重要表面加工余量均匀，且定位及装夹都比较方便。再之，方案二钻螺纹孔在钻φ39孔之前，很容易受到钻大孔时的作用力而变形，最后，方案一的工序较方案二少一个道，减少

14、了半装夹次数。综合考虑以上步骤，最后的加工路线确定如下: 工序一 粗铣φ39两孔上两端面,以止口定位,选用X63卧式铣床加工 工序二 粗车φ95止口三个面及其倒角,以φ39两孔上两端面定位,选用CA6140加工 工序三 精车φ95止口三个面，以φ39两孔上两端面定位,选用CA6140加工 工序四 钻四个孔φ12， 选用Z535立式钻床及专用夹具加工，以止口定位 工序五 钻、扩孔φ39，以止口定位，选用选用Z550立式钻床及专用夹具加工 工序六 精镗孔φ39及其倒角，以止口定位，选用T740型卧式金刚镗床及专用夹具加工 工序七

15、 细镗孔φ39及其倒角，以止口定位，选用T740型卧式金刚镗床及专用夹具加工 工序八 磨φ39孔上两端面 工序九 钻叉部4个M8的螺纹底孔并倒角，选用Z535立式钻床及专用夹具加工，以止口定位 工序十 攻螺纹4-M8 工序十一 去毛刺 工序十二 清洗 工序十三 终检 3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “CA10B解放牌汽车传动轴突缘叉”，零件材料为45钢，硬度163～196HB，毛坯重量约为2.5kg,生产类型大批量，模锻毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下

16、： 1.φ95mm止口平面的加工余量及公差 (1)查《指导教程》表2-13，可得止口的加工余量为2.0－2.7+（105-95）/2,现取Z=7.5,查《指导教程》表2-10得其极限偏差为. (2) 查《指导教程》表2-23，可得端面精加工余量为1.6mm (3)粗车加工余量为7.5-1.6=5.9mm 2. 两内孔φ39 mm (叉部) 毛坯为实心，不冲出孔，两内孔精度要求界于查《指导教程》表2-28，确定工序尺寸及余量为： 钻孔：φ25mm 钻孔：φ37mm 2Z=12mm 扩孔：φ38.7

17、mm 2Z=1.7mm 精镗：φ38.9mm 2Z=0.2mm 细镗：φφ39mm 2Z=0.1mm 3.φ39二孔外端面加工余量及公差（φ20，φ50端面）。 (1)查《机械制造技术基础课程设计指导教程》（以下称《指导教程》）公式(2-3),估算得锻件复杂系数S2，材质系数取M1, 按《指导教程》表2-13,则二孔外端肌的单边加工余量为1.7-2.2,现取Z=2.锻件的公差,按 《指导教程》表2-10,锻件偏差为. (2)查《指导教程》表2-24，可得磨削余量:单边0.2,磨削公差即零件公差-0.23. (3)铣削余量:铣削的公称余量(单边)为:

18、Z=2.0-0.2=1.8 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)。 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 所以φ39二孔外端面加工余量及公差如下： 毛坯名义尺寸： 118+22=122mm 毛坯最大尺寸： 122+1.4*2=124.8mm 毛坯最小尺寸： 122-0.6*2=120.8mm 粗铣后最大尺寸： 118+0.2*2=118.4 粗铣后最小尺寸： 118.4-0.22=118.18 磨后尺寸与零件图尺寸应相符，即

19、 3.5确定切削用量及基本工时 工序一：粗铣Φ39mm两端面 1.加工条件 工件材料：45钢 加工要求：粗铣Φ39mm两端面，Ra6.3 机床：X62卧式铣床。 刀具：镶齿套式铣刀，D=80mm, d=27,L=36mm,齿数为10（查《指导教程》表3－23） 2.计算切削用量 粗铣Φ39mm的端面，最大的加工余量为2mm, （1）进给量：据《指导教程》表5－7，0.08mm/z～0.15mm/z 现取0.12mm/z （2）切削速度：确定39.2m/min.(《指导教材》表5－9) 采用高速钢镶齿铣刀，80mm，齿数为10。则

20、 1000/=159（r/min） 现采用X62卧式铣床，根据机床使用说明书（《指导教程》表4－18），取 150r/min,故实际切削速度为 ==37.68(m/min) 当150r/min时，工作台的每分钟进给量应为 =0.12×10×150＝180（mm/min） 查机床说明书（《指导教程》表4－19），取=190mm/min, （3）切削工时： 由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，可得出铣刀的行程mm,则机动工时为 t==120/190=0.63min 工序二：粗车φ95

21、止口三个面及其倒角 1.加工条件： 工件材料：45钢，碳钢的强度为163～196HBS、模锻。 加工要求：粗车φ95止口三个面及其倒角 机床：C620-1卧式车床 刀具：成形车刀 刀片材料：W18Cr4V 2.计算切削用量 （1）粗车止口台肩 由前面已知毛坯的加工余量为7.5所以最大加余量为8.7mm,粗加工余量为5.9mm,据《指导教程》表5-2,当材料为碳钢时粗车.取,一次加工 1）进给量：据《指导教程》表5-2,当材料为碳钢时粗车=0.7-1mm/r.取=0.8mm/r 2）切削速度：按《指导教程》表5-2,当材料为碳钢时粗车的速度为60-75m/min,取v

22、=65 3）确定机床主轴转速： 4）切削工时：按《指导教程》表5-39 mm (2)粗车止口的倒角 由于对倒角的精度要求不高，所以只需一次走刀 工序三 : 半精车φ95止口三个面 1. 加工条件 加工要求：精车φ95止口三个面 工件材料：45钢，碳钢的强度为163～196HBS、模锻。 机床：C620-1卧式车床 刀具：刀片材料YT15 刀片材料：W18Cr4V 2.计算切削用量 （1）粗车止口台肩 由前面已知：精加工余量为1.6mm,据《指导教程》表5-2,当材料为碳钢时精车.取, 1）进给量：据《指导教程》表5

23、-2,当材料为碳钢时粗车=0.1-0.3mm/r.取=0.2mm/r 2）切削速度：按《指导教程》表5-2,当材料为碳钢时粗车的速度为60-75m/min,取v=120 3)确定机床主轴转速 4）切削工时，按《指导教程》表5-39 mm 工序四：钻四个孔Φ12mm 由于对内孔的表面的精度要求很低，所以可采用一次钻孔。 1.加工条件： 工件材料：45钢，碳钢的强度为163～196HBS、模锻。 加工要求：钻孔Φ12，Ra=50. 机床：Z535机床。 刀具：高速钢刀具。 2.计算切削用量 （1）进给量： 根据《指导教程》表5－22，当碳

24、钢的强度为为0.52-0.70Gpa,Φ12mm时，0.10～0.20mm/r。由于本零件在加工Φ12mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 (0.12～0.20)×0.75=0.09～0.15mm/r 根据Z535机床说明书（《指导教程》表4－10），现取0.11mm/r （2）切削速度： 根据《指导教程》表5－22，查得切削速度20mm/min。所以 ==530r/min 根据机床说明书（《指导教程》表4－9），取530r/min,故实际切削速度为 =20m/min （3）计算工时： 12mm 9m

25、m 3mm ==0.41min 工序五：钻、扩φ39mm二耳孔及倒角。 1．钻孔φ25mm (1) 选择钻头 ： 选择莫氏柄麻花钻钻头 (2)确定进给量度： 根据《指导教程》表5-22,当钢的硬度<800Mpa, =φ25mm时=0.3-0.6mm/r.由于本零件在加工孔的时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则=(0.3-0.6)×0.75=0.225-0.45(mm/r) 根据Z535机床说明书,现取=0.28mm/r. (3)切削速度： 根据《指导教程》表5-22，切削速度为：18-25m/min,取v=20m/min.所以

26、 根据机床说明书,取=250r/min,故实际切削速度为: =19.6r/min (4)切削工时： l=19mm l1=9mm l2=3mm Tm1==0.814min 以上为钻一个孔时的机动时间.故本工序的机动时间为 Tm=2Tm1=1.628min 2．扩孔Φ37mm (1) 选择钻头 ： 选择套式扩孔钻 (2)确定进给量度： 根据《指导教程》表5-23,当材料为碳钢 =φ37mm时可得=0.9-1.2mm/r.由于本零件在加工孔的时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则=(0.9-1.2)×

27、0.75=0.675-0.9(mm/r) 根据Z550机床说明书,现取=0.9mm/r. (3)切削速度： 根据《指导教程》表5-24，切削速度为：v=56m/min.所以 根据机床说明书,取=500r/min,故实际切削速度为: =58.09r/min (4)切削工时： =19mm =9mm =3mm ==0.064min 以上为钻一个孔时的机动时间.故本工序的机动时间为 Tm=2Tm1=0.13min 3.倒角2双面 采用锪钻。 为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同：

28、 n=482r/min 工序六：精镗φ39mm二孔及其倒角 精镗孔至φ38.9mm,单边余量Z=0.1mm,一次镗去全部余量, 进给量: =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 由于T716A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:加个一个孔时 l=19mm =3mm =4mm ==0.32(mm) 所以加工两个孔时的机动时间为 t=0.32*2=0.64(mm) 工序七：细镗φ

29、39mm二孔及其倒角 细镗孔至φ39mm.由于细镗与精镗孔共用一个镗杆,利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及加工时均与精镗相同 v=100m/min t=0.64min 工序八：磨Φ39mm二孔端面，保证尺寸mm （1）选择砂轮：见《工艺手册》第三章中磨料选择各表，结果为 WA46KV6P35040127 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为35040127 (DBd)。 （2）切削用量的选择：砂轮转速r/min(

30、见机床说明书)，m/s。 轴向进给量mm（双行程） 工件速度m/min 径向进给量mm/双行程 （3）切削工时：当加工1个表面时 （见《工艺手册》表6.2-8） 式中 加工长度73mm； 加工宽度，68mm； 单面加工余量，0.2mm； 系数，1.10； 工作台移动速度（m/min）； 工作台往返一次砂轮轴向进给时（mm）； 工作台往返一次砂轮径向进给量（mm） 当加工两端面时 工序九：钻螺纹底孔4-Φ8mm. 1.计算切削用量：

31、 （1）给量： 根据《指导教程》表5－22，当碳钢的强度为为0.52-0.70Gpa,Φ6.7mm时，0.10～0.20mm/r。由于本零件在加工Φ6.7mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则　　 (0.10～0.20)×0.75=0.09～0.15mm/r　　　　 根据Z535机床说明书（《指导教程》表4－10），现取0.11mm/r (２)切削速度： 根据《指导教程》表5－22，查得切削速度=12m/min。所以 ==570r/min 根据机床说明书（《指导教程》表4－9），取530r/min,故实际切削速度为

32、 ==13.3m/min （3）计算工时： 24mm 9mm 3mm ==0.6min 工序十:攻M8螺纹孔（取螺距为1mm） （1）切削用量： 因为螺距为1mm，所以1mm/r. 根据《指导教程》表5－38查得：9.0m/min. 主轴转速：×1000=×1000=287r/min 按《指导教程》表4－9选取机床Z535转速为275r/min,则8.6m/min。 （2）机动工时： 10mm 9mm 0mm ==0.15min 4、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

33、计专用夹具 经过与指导老师协商，决定设计工序——精铣39mm两端面的铣床夹具。本夹具将用与X63卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。 4.1问题的提出 本夹具主要用来铣端面，采用精密级高速钢直齿三面刃铣刀，一次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度． 4.2夹具设计 4.2.1定位基准的选择 由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的左加工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工左端面（A）的中心线为主定位基准。 4.2.2切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，Ø63mm, Z=14 Fz=CP·t0.83·Sz0

34、.65·D-O.83·B·Z·kP (见《切削手册》3-56表) 解得 Fz =200 (N) 其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55 在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K= k1 k2 k3 k4 水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N) 垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N) 其中： k1为基本安全系数1.5 k1为加工性质系数1.1 k1为刀具钝化系数1.1 k1为断续切削系数1.1 F,=KFH

35、=1.5×1.1×1.1×1.1×200=400 (N) 实际加紧力为WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N) 其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025 螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为 W=2M/D2tg(a+6’55)+0.66(D3- d3/ D2- d2) 解得： W=1O405 (N) 其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm 此时螺母的加紧力W已大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可安全工作。 5、参考文献 1

36、邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京:机械工业出版社,2004 2 袁哲俊主编.金属切削刀具.上海:上海科学技术出版社,1991 3 (美)Hiram E.Grant.夹具—非标准夹紧装置.北京:机械工业出版社,1985 4 马贤智主编.实用机械加工手册.沈阳:辽宁科学技术出版社,2002 5 于骏一`邹青主编.机械制造技术基础.北京:机械工业出版社,2003 6、心得体会 机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的全部基础课、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各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

37、四年的大学生活中占有重要的地位。 通过这次课程设计对我们学生未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼我们问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。 在设计过程中我们发现了许多在学习和应用知识的不足之出，尤其锻炼了我们结合实际综合考虑问题的思路和解决问题的能力。我深刻体会到基础知识必须要扎实才能有更好的学习和创造性的思维。所以在今后的学习和工作中，我们要更多的注重基础知识的学习。另外在设计过程中我们还有许多小的错误导致拖延了设计时间和扰乱设计思路，让我们明白了“把一件简单的事做好就不是一件容易的事”的道理。从而，我们无论做什么事都要努力尽力去做好。 最后，我们衷心的感谢张建老师的大力指导和帮助！还有在设计过程中支持和帮助过我的各位同学！ 2