萬向節(jié)滑動叉設計說明書

中北大學課程設計說明書 - 1 - 目 錄 1 序言 2 2 零件分析 3 2.1、零件的作用 3 2.2、結構特點 3 2.3、結構工藝性 3 2.4、表面處理技術 4 3 工藝設計與計算 4 3.1、制定零件工藝規(guī)程的原則和技術要求 4 3.2、生產類型的確定 5 3.3、毛坯選擇 5 3.4、 制定工藝路線及方法 5 3.5、 機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 9 3.6、 確定切削用量及基本工時 12 4 夾具的設計 22 總結 23 參考文獻 23 中北大學課程設計說明書 - 2 - 1 序言 本次 課程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)；在管內設有內花鍵，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。 中北大學課程設計說明書 - 3 - 2 零件分析 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，由本零件可以調整傳動軸的長短及其位置。零件的兩個叉頭部位上有兩個 39 027.0010.0mm的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬向聯(lián)軸節(jié)的作用。零件 65mm 外圓內為 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、 結構特點 該零件由兩個叉頭和一個圓套筒內有的花鍵孔組成，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 0.0270.01039mm的孔，用以安裝滾針軸承和十字軸相聯(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，內圓 50mm 花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用以傳遞動力。 2.3、結構工藝性 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 39 027.0010.0mm 的孔及其倒角，尺寸為 118007.0的與兩個孔 39 027.0010.0mm相垂直的平面，還有在平面上的四個 M8 螺孔。其中，主要加工表面為 39 027.0010.0mm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： 50 039.00mm十六齒方齒花鍵孔， 55mm 階梯孔，以中北大學課程設計說明書 - 4 - 及 65mm的外圓表面和 M60 1mm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) 50 039.00mm 花鍵孔與 39 027.0010.0mm 二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為 100：0.2； (2) 39mm二孔外端面對 39mm孔垂直度公差為 0.1mm； (3) 50 039.00mm 花鍵槽寬中心線與 39mm 中心線偏轉角度公差為 2。 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 。 2.4、表面處理技術 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生的拉應力，從而提高疲勞極限。 3 工藝設計與計算 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） 保證產品的質量符合圖紙和技術要求條件所規(guī)定的要求； （ 2） 保證提高生產率和改善勞動條件； （ 3） 保證經濟性的合理。 3.1.2、技術依據 （ 1） . 產品零件圖和裝配圖，技 術條件； （ 2） . 毛坯生產和供應條件； （ 3） . 年生產綱領 （ 4） . 本車間生產條件（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。 中北大學課程設計說明書 - 5 - 3.2、 生產類型的確定 計算零件生產綱領的公式： N=Q*n(1+&%)(1+ %) 其中： Q=10000輛 /年（產品的年產量） 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=10000x1x(1+4%)x(1+1%)=10504（件） 根據生產綱領確定該零件為成批生產。 3.3、毛坯選擇 零件材料為 45 鋼?？紤]到汽車在運行中要經常加速及正、反向行駛，零件在工作過程中則經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。由于零件年產量為 10000 件，已達大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大 ，故可采用模鍛成型。這對 提高生產率、保證加工 質量也是有利的 。 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，生產率高，保證產品 質量。 3.4 制定工藝路線及方法 3.4.1 制定工藝路線及方法 零件各表面加 工方法的選擇，不但影響加工質量，而且也要影響生產率和成本。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 39 027.0010.0mm孔及其倒角可選用加工方案如下： a) 該零件的批量不是很大，考慮到經濟性，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。 中北大學課程設計說明書 - 6 - （ 2） 尺寸為 118007.0mm 的兩個與孔 39 027.0010.0mm 相垂直的平面根據零件外形及尺寸的要求，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。 65mm 外圓和 M60x1 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，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 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 39 027.0010.0mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短 V形塊支承這兩個 39 027.0010.0mm的外輪廓作主要定位面，以消除 x x y y四個自由度，再用一對自動定心的窄口卡爪，夾持在 65mm 外圓柱面上，用以消除 z z 兩個自由度，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。由于生產類型為大批生產 ，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率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。根據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： 中北大學課程設計說明書 - 7 - 3.4.3.1 工藝路線方案一 工序 00 車外圓 62mm， 60mm，車螺紋 M60 1mm。 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 5 60。 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2 45。 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 2 45。 工序 25 車外圓 62mm， 60mm，車螺紋 M60 1mm 工序 30 鉆、鏜孔 43mm，并 锪 沉頭孔 55mm。 工序 35 倒角 5 60。 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。 3.4.3.4 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面，中北大學課程設計說明書 - 8 - 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 05 車端面及外圓 62mm， 60mm，車螺紋 M60 1mm。以兩個叉耳外輪廓及 65mm外圓為粗基準，選用 CA6140臥式車床 ， 專用夾具 裝夾 。 工序 10 鉆、擴花鍵底孔 43mm，并 锪 沉頭孔 55mm。 以 62mm 外圓為基準，選用 C365L轉塔車床。 工序 15 內花 鍵孔 5 60倒角。選用 CA6140車床加專用夾具。 工序 20 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中北大學課程設計說明書 - 9 - 置的一個定位基準。本工序以花鍵內底孔定位，并利用叉部外輪廓消除回轉自由度。 工序 25 拉花鍵孔 。利用花鍵內底孔、 55mm端面及 RC1/8錐紋 孔定位，選用 L6120 臥式拉床加工。 工序 30 粗銑 39mm二孔端面，以花鍵孔定位，選用 X62臥式銑床加工。 工序 35 鉆、擴 39mm 二孔及倒角。 以花鍵孔及端面定位，選用 Z535 立式鉆床加工。 工序 40 精、細鏜 39mm 二孔。選用 T740 型臥式金剛鏜床及 用夾具加工，以花鍵內孔及端面定位。 工序 45 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 50 鉆叉部四個 M8mm 螺紋底孔并倒角。選用 Z4112 立式 及專用夾具加工，以花鍵孔及 39mm孔定位。 工序 55 攻螺紋 4-M8mm， Rc1/8。 選用立式鉆床 Z525,專用夾具， M8絲錐 工序 60 沖箭頭。 工序 65 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 207 241HBS，毛坯重量約為 6Kg，生產類型為大批生產，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 根據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： 3.5.1.外圓表面（ 62mm 及 M60 1mm） 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 已能滿足加工要求。 3.5.2.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差（ M60 1mm 端面） 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，鍛件材質系數(shù)取 M1，鍛件輪廓尺中北大學課程設計說明書 - 10 - 寸（長度方向） 180 315mm，故長度方向偏差為 5.17.0 mm。 長度方向的余量查工藝手冊表 2.2 2.5，其余量值規(guī)定為 2.0 2.5mm，現(xiàn)取 2.0mm。 3.5.3.兩內孔 39mm（叉部） 毛坯為實心，不沖出孔。兩內孔精度要求界于 IT7 IT8 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： 39 027.0 010.0 mm 2Z=0.1mm 3.5.4.花鍵孔（ 16- 50 039.00 mm 4316.00 mm 5 048.00 mm） 要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。 內孔尺寸為 4316.00 mm，見圖樣。參照工藝手冊表 2.3-9確定孔的加工余量分配： 鉆孔： 25mm 鉆孔： 41mm 擴鉆： 42mm 拉花鍵孔（ 16- 50 039.00 mm 4316.00 mm 5 048.00 mm） 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。 3.5.5. 39 027.0 010.0 mmmm 二孔外端面的加工余量（加工余量的計算長度為1180 07.0 mm） （ 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 2.0 3.0mm，取 Z=2mm。鍛件的公差按工藝手冊表 2.2-14，材質系數(shù)取 M1，復雜系數(shù) S3，則鍛件的偏差為 3.17.0 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 -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） 中北大學課程設計說明書 - 11 - 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，應該采用調 整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應按調整法加工方式予 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（調整法） 由圖可知： 毛坯名義尺寸： 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） 粗銑后最大尺寸： 118+0.2 2=118.4（ mm） 粗銑后最小尺寸： 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。 中北大學課程設計說明書 - 12 - 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 加工前尺寸 最大 124.6 118.4 最小 120.6 118.18 加工后尺寸 最大 124.6 118.4 118 最小 120.6 118.18 117.93 加工余量（單邊） 2 最大 3.1 0.2 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 05：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M60 1mm。 機床： CA6140 臥式車床。 刀具：刀片材料 YT15，刀桿尺寸 16 25mm2， r=90， r0=15， 120 , r =0.5mm。 60螺紋車刀：刀片材料： W18Cr4V。 3.6.2 計算切削用量 （ 1）粗車 M60 1mm 端面 1） 已知毛坯長度方向的加工余量為 1.50.72mm，考慮 7的模鍛拔 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，分兩次工 序 加 工 尺 寸 及 公 差 中北大學課程設計說明書 - 13 - 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 16mm 25mm， p 3mm以及工件直徑為 60mm時 f=0.5 0.7mm/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， ksv=0.8， kkv=1.04， kkrv=0.81， kBv=0.97。 所以 Vc=242/600.2 30.15 0.50.35 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=108.6（ m/min） 4）確定機床主軸轉速 ns=1000vc/ dw=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）， l1=2mm， l2=0， l3=0 tm=l1+l2+l3/nwfi=12.5+2/600*0.5=0.096（ min） (2) 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/ dw =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= CFc axpFc yf FcvncFcKFc 其中： CFc=2795， XFc=1.0， YFc=0.75， nFc=-0.15， 中北大學課程設計說明書 - 14 - MpK=( b/650)nF =0.94 kkr=0.89 所以 Fc=2795 1.5 0.50.75 122-0.15 0.94 0.89=1012.5（ N） 切削時消耗功率 Pc為 Pc=FcVc/6x 410 =2.06(Kw) 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 axpFp yf FpvncFpKFp 其中： CFp=1940， xFp=0.9， yFp=0.6， nFp=-0.3 MpK=( b/650)nF =0.897 Kkr=0.5 所以 Fp=1940 1.50.9 0.50.6 122-0.3 0.897 0.5=195（ N） 而軸向切削力 Ff= CFfaxfFfvncFpKFp 其中： CFf =2880， xFf=1.0， yFf=0.5， nFf=-0.4 kM=( b/650)nF =0.923 kk=1.17 軸向切削力 Ff=2880 1.5 0.50.5 122-0.4 0.923 1.17=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對進給機構的作用力為 F=Ff+（ Fc+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， l1=4， l2=0 所以 t=90+4/600 0.5=0.31（ min） (3) 車 60mm外圓柱面 p=1mm f=0.5mm/r（切削手冊表 1.6， Ra=6.3 m，刀夾圓弧半 徑 rs=1.0mm） Vc=Cv/Tm pXvfYvkv 其中： Cv=242 m=0.2,T=60 xv=0.15,yv=0.35,kM=1.44,kk=0.81 中北大學課程設計說明書 - 15 - 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+l1+l2） /nf 其中： l=20 l1=4 l2=0 所以 t=（ 20+4） /770 0.5=0.062（ min） (4) 車螺紋 M60 1mm 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 其中： Cv=11.8， m=0.11， xv=0.70， yv=0.3，螺距 t1=1 kM=（ 0.637/0.6） 1.75=1.11， kk=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=1000 21.57/ 60=114.4（ r/min） 按機床說明書取 n=96r/min 實際切削速度 vc=18m/min 精挑螺紋時 n1=1000vc/ D=1000 36.8/ 60=195（ r/min） 按機床說明書取 n=184r/min 實際切削速度 vc=34m/min 3）切削工時 取切入長度 l1=3mm 粗車螺 紋工時 t1 =（ l+ l1） /nf*i=0.75(min) 精車螺紋 t2 =（ l+ l1） /nf*i=0.18 所以車螺紋的總工時為 t=t1+t2=0.93（ m/min） 工序 10：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/ dW=1000 12.25/ 25=155（ r/min） 中北大學課程設計說明書 - 16 - 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= dWnW/1000=10.68（ m/min） 切削工時 t=（ l+l1+l2） /nWf=3(min) 其中：切入 l1=10mm，切出 l2=4mm l=150mm (2)鉆孔 41mm 根據有關資料介紹，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=（ 1.2 1.8） f 鉆 v=（ 1/2 1/3） 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 l1=7mm， l2=2mm， l=150mm t=(150+7+2)/0.76x59=3.55(min) (3)擴花鍵底孔 43mm 根據切削手冊表 2.10規(guī)定，查得擴孔鉆擴 43mm孔時的進給量，并根據機床規(guī)格選 f=1.24mm/r 擴孔鉆擴孔時的切削速度，根據其他有關資料，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 nW=58r/min 切削工時切入 l1=3mm，切出 l2=1.5mm t=(150+3+1.5)/58*1.24=2.14(min) (4) 锪圓柱式沉頭孔 55 根據有關資料介紹， 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 中北大學課程設計說明書 - 17 - 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= DnW /1000=8.29(m/min) 切削工時 切入 l2=2mm， l2=0， l=8mm t=（ l+l1+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 15： 43mm 內孔 5 30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，根據一般材料，確定切削速度 v=16m/min 則 ns=1000v/ D=1000 16/ 43=118（ r/min） 按機床說明書取 nW=120r/min，則此時切削速度為 v= DnW/1000=16.2（ m/min） 切削工時 l=5mm l1=3mm t=（ l+l1） /nWf=0.83（ min） 工序 20：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） 中北大學課程設計說明書 - 18 - 所以 n=1000v/ D=1000 25/ 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= 8.8 680/1000=18.8（ m/min） 切削工時 l=11mm， l1=4mm， l2=3mm t=（ l+l1+l2） /nWf=0.24(min) 工序 25：拉花鍵孔 單面齒升：根據有關手冊，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= Zbl k/1000vfZz 式中 Zb-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=（ 1.25 1.5） l =1.35 140 =16mm 所以 拉刀同時工作齒數(shù) z=l/p=140/16 9 所以 t=3.5 140 1.2 1.4/1000 3.6 0.06 9=0.42（ min） 工序 30：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。 采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀， dW=225mm，齒數(shù) z=20。則 ns=1000v/ dW=1000 27/ 225=38（ r/min） 現(xiàn)采用 X63臥式銑床，根據機床使用說明書（見工藝手冊表 4.2-39），取 nW =37.5r/min，故實際切削速度為 v= dWnW/1000= 225 37.5/1000=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=0.08 20 37.5=60（ m/min） 查機床說明書，剛好有 fm=60m/min，故直接選用該值。 中北大學課程設計說明書 - 19 - 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+l1+l2） /fM=105/60=1.75(min) 工序 35： 鉆、擴 39mm二孔及倒角。 (1).鉆孔 25mm 確定進給量 f：根據切削手冊表 2.7，當鋼 b 800MPa， d0= 25mm 時， f=0.39 0.47mm/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=（ 0.39 0.47） 0.75=0.29 0.35（ mm/r） 根據 Z535機 床說明書，現(xiàn)取 f=0.25mm/r。 切削速度：根據切削手冊表 2.13及表 2.14，查得切削速度 v=18m/min。所以 ns=1000v/ dW=1000 18/ 25=229（ r/min） 根據機床說明書，取 nW=195r/min，故實際切削速度為 v= dWnW/1000= 25 195/1000=15.3（ m/min） 切削工時 l=19mm l1=9mm l2=3mm tW1= （ l+l1+l2） /nWf=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=tM1 2=0.635 2=1.27（ min） (2).擴鉆 37mm 孔 利用 37mm的鉆頭對 25mm 的孔進行擴鉆。根據有關手冊的規(guī)定，擴 鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 f=（ 1.2 1.8） f 鉆 =（ 1.2 1.8） 0.65 0.75 =0.585 0.87（ mm/r） 根據機床說明書，選取 f=0.57mm/r v=（ 1/2 1/3） v 鉆 =（ 1/2 1/3） 12=6 4（ m/min） 則主軸轉速為 n=51.6 34r/min并按機床說明書取 nW=68r/min。 實際切削速度為 v= dWnW/1000= 25 195/1000=15.3（ m/min） 切削工時（一個孔）： l=19mm， l1=6mm， l2=3mm t1=（ 19+6+3） /nWf=0.72(min) 當擴鉆兩個孔時，機動工時為 t=0.72 2=1.44（ min） 中北大學課程設計說明書 - 20 - (3).擴孔 38.7mm 采用刀具： 38.7 專用擴孔鉆。 進給量： f=（ 0.9 1.2） 0.7 （切削手冊表 2.10） =0.63 0.84（ min/r） 查機床說明書，取 f=0.72mm/r。 機床主軸轉速：取 n=68r/min，其切削速度 v=8.26m/min。 機動工時 l=19mm， l1=3mm， l2=3mm t1=(19+3+3)/nf=0.51(min) 當加工兩個孔時 tm=0.51 2=1.02（ min） (4).倒角 2 45雙面 采用 90锪鉆。 為縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉速與擴孔時相同： n=68r/min 手動進給。 工序 40：精、細鏜 39 027.0010.0mm二孔，選用機床： T740金剛鏜床。 （ 1）精鏜孔至 38.9mm，單邊余量 Z=0.1mm，一次鏜去全部余量， p=0.1mm。 進給量 根據有關手冊，確定金剛鏜床的切削速度為 v=100m/min，則 nW=1000v/ D=1000 100/ 39=816（ r/min） 由于 T740 金剛鏜床主軸轉速為無級調速，故以上轉速可以作為加工時使用的轉速。 切削工時：當加工一個孔時 l=19mm， l1=3mm， l2=4mm t1=（ l+l1+l2） /nWf=0.32（ min） 所以加工兩個孔時的機 動時間為 t=0.32 2=0.64（ min） （ 2）細鏜孔至 39 027.0010.0mm。由于細鏜與精鏜孔共用鏜桿，利用金剛鏜床同時對工件精、細鏜孔，故切削用量及工時均與精鏜相同 p=0.05mm； f=0.1mm/r； nW=816r/min， v=100m/min； t=0.64min 工序 45：磨 39mm 二孔端面，保證尺寸 1180-0.07mm （ 1）選擇砂輪。見工藝手冊第三章中磨料選擇各表，結果為 中北大學課程設計說明書 - 21 - WA46KV6P350 40 127 其 含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為 46#，硬度為中軟 1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為 350 40 127（ D B d）。 （ 2）切小用量的選擇。砂輪轉速 n砂 =1500r/min（見機床說明書）， v砂 =27.5m/s。 軸向進給量 fa=0.5B=20mm（雙行程） 工作速度 vW=10m/min 徑向進給量 fr=0.015mm/雙行程 （ 3）切削工時。當加工一個表面時 t1=2LbZbk/1000v fa fr (見工藝手冊表 6.2-8) 式中 L-加工長度 73mm； b-加工寬度， 68mm； Zb-單面加工余量， 0.2mm； k-系數(shù)， 1.10； v-工作臺移動速度（ m/min）； fa-工作臺往返一次砂輪軸向進給量（ mm）； fr-工作臺往返一次砂輪徑向進給量（ mm）。 t1=2 73 68 1.1/1000 10 20 0.015 =109