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常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書
作 者： 學(xué) 號：
系 部：
專 業(yè)：
題 目： 萬向節(jié)滑動叉零件工藝及夾具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)者：
評閱者：
年 月
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要
本文是對萬向節(jié)滑動叉零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過程。此外還對支架零件的兩道工序的加工設(shè)計(jì)了專用夾具.
機(jī)床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標(biāo)準(zhǔn)化，并且有專業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為萬向節(jié)滑動叉工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計(jì)制造。本論文夾具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)兩套夾具。
關(guān)鍵詞 萬向節(jié)滑動叉，加工工藝，專用夾具，設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要
Title： Design Festival sliding fork parts process and fixture universal
Abstract：
This paper is the analysis of technology on the cardan sliding fork parts processing application and processing, mainly including the parts of the analysis, the choice of blank, the clamping, the formulation process route, tool selection, cutting, processing documents to determine. Choose the correct methods for processing, processing process design reasonable. In addition also processes two parts of the stent design special fixture
Many types of machine tool fixture, wherein, the use scope broadest generaljig, sizes have been standardized, and has a professional production plant. But widely uses in the volume production, specially dedicated fixture for the cardan sliding fork parts processing services, requires the factory according to the workpiece processing technology to design and manufacture. The main content of this thesis is to design two sets of fixture design fixture.
Keywords：the cardan sliding fork, machining process, fixture, design
目 錄
前 言 1
1 零件的分析 2
1.1零件的作用 2
1.2零件的工藝分折 2
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
2.1確定毛坯的制造形式 3
2.2基面的選擇 3
2.3制訂工藝路線 3
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4
2.5確定切削用量及基本工時 8
3 銑Φ39mm孔的兩個端面 23
3.1 研究原始質(zhì)料 23
3.2 定位、夾緊方案的選擇 23
3.3切削力及夾緊力的計(jì)算 23
3.4 誤差分析與計(jì)算 25
3.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 26
結(jié) 論 32
參考文獻(xiàn) 33
致 謝 35
前 言
機(jī)械制造工藝學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)（包含機(jī)床夾具設(shè)計(jì)）和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)離校走向工作崗位之前對所學(xué)課程的一次深入的全面的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)的好壞是檢驗(yàn)我們所學(xué)知識的最好方法。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的零件是汽車上的一個零件——萬向節(jié)滑動叉。包括工藝設(shè)計(jì)及有關(guān)夾具的設(shè)計(jì)。通過工裝設(shè)計(jì)全面了解機(jī)械加工車間的生產(chǎn)過程，通過去實(shí)習(xí)工廠考察和學(xué)習(xí)，了解該零件的用途、加工性能及其有關(guān)的所有資料，有針對性的去收集和查找，設(shè)計(jì)加工該零件的材料，先初步完成其的工藝過程，最后經(jīng)指導(dǎo)老師指點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
就我個人而言，希望通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。來檢驗(yàn)自己這三年來所學(xué)知識的成效，來查看自己在哪些方面的不足，為以后工作做好充分的準(zhǔn)備。同時，也是對自己今后將從事的工作，進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)來鍛煉自己分析問題、解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力。更為自己在以后的工作中打下一個良好的基礎(chǔ)。
雖然時間有限，但是我們還都能以嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、高效的設(shè)計(jì)為宗旨，來完成這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這次的設(shè)計(jì)的過程中，得到了老師和同學(xué)們的大力幫忙，同時指導(dǎo)老師也對這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)提出了寶貴的意見和建議，在此，我非常感謝他們。
由于知識、經(jīng)驗(yàn)、能力的不足，在本次的設(shè)計(jì)中尚有許多不足之處，希望各位老師給予批評和指導(dǎo)。
1 零件的分析
1.1零件的作用
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(見附圖1)，它位于傳動軸的端部。主要作用一是傳遞扭距,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E mm的孔，用以安裝滾真軸承并與十字軸相連，起萬向聯(lián)軸節(jié)的作用。零件E65mm外圓內(nèi)為E50mm花鍵孔與傳動軸端部的花建軸相配合，用于傳遞動力之用。
1.2零件的工藝分折
萬向節(jié)滑動叉共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下：
1.以E39mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：兩個E mm孔及其倒角，尺寸為mm的與兩個孔E mm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E mm的兩個孔。
2.以E50mm花鍵孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括：Emm十六齒方齒花鍵孔，E55mm階梯孔，以及E65mm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) Emm花鍵孔與E mm二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為100：0.2；
(2) E39mm二孔外端面對E39mm孔垂直度公差為0.1mm；
(3) Emm花鍵槽寬中心線與E39mm中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為2o。
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。
2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1確定毛坯的制造形式
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，零件在工作過程中則經(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)到大批量生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
2.2基面的選擇
基面選擇是工藝設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝工程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
(1)粗基準(zhǔn)的選擇。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E65mm外圓(或E62mm外圓)表面作基準(zhǔn)(四點(diǎn)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(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粗基準(zhǔn)；若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面時，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Emm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩個短V形塊支承這兩個Emm的外輪廓作主要定位面，以消除 四個自由度．再用一對自動定心的窄口卡爪，夾持在E65mm外圓柱面上，用以消除 兩個自由度，達(dá)到完全定位。
(2)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(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。
2.3制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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。
工序I 車端面及外圓E62mm，E60mm并車螺紋M60×1mm。以兩個叉耳外輪廓及E65mm外圓為粗基準(zhǔn)，選用C620-1臥式車床并加專用夾具。
工序II 鉆、擴(kuò)花鍵底孔E43mm，并锪沉頭孔E55mm。以E62mm外圓為基準(zhǔn)，選用C365L轉(zhuǎn)塔車床。
工序III 內(nèi)花鍵孔5×30o倒角。選用C620-1車床加專用夾具。
工序Ⅳ 鉆錐螺紋Rc1/8底孔。選用Z 525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。
工序Ⅴ 拉花鍵孔.利用花鍵內(nèi)底孔、E55mm端面及Rc1/8錐螺紋底孔定位，選用L6120臥式拉床加工。
工序Ⅵ 粗銑E39mm二孔端面，以花鍵孔定位，選用X 65臥式銑床加工。
工序Ⅶ 鉆、擴(kuò)E39mm二孔及倒角。以花鍵孔及端面定位，選用Z 535立式鉆床加工。
工序Ⅷ 精、細(xì)鏜E39mm二孔，選用T740臥式金剛鏜床及專用夾具加工，以花鍵內(nèi)孔及其端面定位。
工序Ⅸ 磨E39mm二孔端面，保證尺寸118mm，以E39mm孔及花鍵孔定位，選用M7130平面磨床及專用夾具加工。
工序Ⅹ 鉆叉部四個M8mm螺紋底孔并倒角。選用Z 525立式鉆床幾專用夾具加工，以花鍵孔及E39mm孔定位。
工序Ⅺ 鉆螺紋4-M8mm及Rc1/8。
工序XII 沖箭頭。
工序XIII 終檢。
以上工藝過程詳見附表1“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片”。
2.4機(jī)械加工余量、工序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(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：
2.4.1外圓表面（E62mm及M60 ×1mm）
考慮其加工長度為90mm，與其聯(lián)結(jié)的非加工外圓表面直徑為E65mm，為簡化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為E65mm。E62mm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。
2.4.2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(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)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(fù)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。
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。
2.4.3兩內(nèi)孔E（叉部）
毛坯為實(shí)心，不沖出孔。兩內(nèi)孔精度要求界于IT7 ~ IT8之間，參照《工藝手冊》表2.3-9及表2.3-13確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：E25mm
鉆孔：E37mm 2Z = 12mm
擴(kuò)鉆：E38.7mm 2Z = 1.7mm
精鏜：E38.9mm 2Z = 0.2mm
細(xì)鏜：E39mm 2Z = 0.1mm
2.4.4花鍵孔（16-Emm × Emm × mm）
要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。
內(nèi)孔尺寸為Emm，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：E25mm
鉆孔：E41mm
擴(kuò)鉆：E42mm
拉花鍵孔（16-Emm × Emm × 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。
2.4.5E mm二孔外端面的加工余量（技工余量的計(jì)算長度為mm）
（1）按照《工藝手冊》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。鍛件的公差按照《工藝手冊》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。
（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：銑削的公稱余量（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，因此可知本程序的加工公差為 – 0.22mm（人體方向）。
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(shí)只是名義上的加工余量。實(shí)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(shè)計(jì)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(jì)算最大、最小加工余量時，應(yīng)該調(diào)整法家方式予以確定。
E39mm二孔外端面尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖見下頁圖1。
圖1 A39mm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 + 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(yīng)相符,即mm。
最后，將上述計(jì)算的工序間尺寸及公差整理成表1。
萬向節(jié)滑動叉的鍛件毛坯圖見附圖2。
表1 加工余量計(jì)算表
工 序
加工尺寸及公差
鍛 件 毛 坯
（E39二端面，零件尺寸）
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（單邊）
+1.3
- 0.7
-0.22/2
-0.07/2
2.5確定切削用量及基本工時
2.5.1工序 Ⅰ：車削端面、外圓及螺紋。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。
1. 加工條件
工件材料：45鋼正火，σb = 0.60GPa、模鍛。
加工要求：粗車E60mm端面及A60mm、A62mm外圓，;車螺紋M60 × 1mm。
機(jī)床：C620-1臥式車床。
刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16 × 25mm2 ，κr = 90o，γo = 15o，αo = 12o， = 0.5mm 。
60o螺紋車刀：刀片材料：W18Cr4V。
2. 計(jì)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(shí)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E40mm芯部待以后鉆孔是加工掉，故此時實(shí)際端面最大加工余量可按= 5.5mm考慮，分兩次加工， = 3mm計(jì)。
長度技工公差按IT12級，取 – 0.46mm（人體方向）。
2）進(jìn)給量? 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(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm ×25mm，以及工件直徑為60mm時
? = 0.5 ~ 0.7mm/r
按C620-1車床說明書（見《切削手冊》表1.30）取
? = 0.5 mm/r
3)計(jì)算切削速度 按《切削手冊》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T = 60min）。
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 = 1044，ksv = 0.8，kkv = 1.04，kkrv = 0.81，kBv = 0.97 。
所以
= 108.6（m/min）
4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
（r/min）
按機(jī)床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8），與532r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min。現(xiàn)選取如果選= 480r/min，則速度損失太大。
所以實(shí)際切削速度v = 122m/min。
5）切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。
（mm），
（min）
（2）粗車E62mm外圓，同時應(yīng)校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。
1）切削深度 單邊余量Z = 1.5mm，可一次切除。
2）進(jìn)給量 根據(jù)《切削手冊》表1.4，選用? = 0.5mm/r。
3）計(jì)算切削速度 見 《切削手冊》表1.27
（m/min）
4）確定主軸轉(zhuǎn)速4)確定主軸轉(zhuǎn)速
按機(jī)床選取n=600r/min
所以實(shí)際切削速度
5）檢驗(yàn)機(jī)床功率 主切削力按《切削手冊》表.所示公式計(jì)算
其實(shí)：
所以
切削時消耗功率為
由《切削手冊》表.中C620-1機(jī)床說明書可知，C620-1主電動機(jī)功率為7.8KW，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為600r/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。
6）校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度 已知主切削力，徑向切削力按《切削手冊》表1.29所示公式計(jì)算
其中：
所以
而軸向切削力
其中：
軸向切削力
取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為
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《切削手冊》表1.30），故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。
7） 切削工時
其中
所以
（3）車E60mm外圓柱面
（《切削手冊》表1.6，，刀夾圓弧半徑）
切削速度
其中：
按機(jī)床說明書取
則此時
切削工時
其中：
所以
（4） 車螺紋
1）切削速度的計(jì)算 見《切削用量手冊》（艾米、肖詩綱編，機(jī)械工業(yè)出版社，1985）表21，刀具壽命T =60min，采用高速鋼螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時，走刀次數(shù)；精車螺紋時，走刀次數(shù)
其中：，螺距
所以粗車螺紋時：
精車螺紋時：
2）確定主軸轉(zhuǎn)速
粗車螺紋時
按機(jī)床說明書取
實(shí)際切削速度
精挑螺紋時
按機(jī)床說明書取
n =184r/min
實(shí)際切削速度
3）切削工時 取切入長度
粗車螺紋工時
精車螺紋
所以車螺紋的總工時為
2.5.2工序Ⅱ：鉆、擴(kuò)花鍵底孔E43mm及锪沉孔E55mm，選用車床C365L。
1. 鉆孔E25mm
（見《切削手冊》表2.7）
（見《切削手冊》表2.13及2.14，
按5類加工性考慮）
按機(jī)床選?。ò础豆に囀謨浴繁?.2-2）
所以實(shí)際切削速度
切削工時
其中：切入，切出
2. 鉆孔E41mm
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同樣尺寸的實(shí)心孔時的進(jìn)給量與切削速度之關(guān)系為
（1.2～1.8）
式中、——加工實(shí)心孔時的切削用量。
現(xiàn)已知
（《切削手冊》表2.7）
（《切削手冊》表2.13）
并令
按機(jī)床選取
按機(jī)床選取
所以實(shí)際切削速度為
切削工時
3. 擴(kuò)花鍵底孔E43mm
根據(jù)《切削手冊》表2.10規(guī)定，查得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)E43mm孔時的進(jìn)給量，并根據(jù)機(jī)床規(guī)格選
擴(kuò)孔鉆擴(kuò)時的切削速度，根據(jù)其他有關(guān)資料，確定為
其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實(shí)心孔時的切削速度。故
按機(jī)床選取
切削工時怯入，切出
4.锪圓柱式沉頭孔E55
根據(jù)有關(guān)資料介紹，锪沉頭孔時進(jìn)給量及切削速度約為鉆孔時的1/2～1/3，故
按機(jī)床取0.21mm/r
按機(jī)床選取所以實(shí)際切削速度
切削工時 切入
t = = = 1.08 (min)
在本工步中,加工E55mm沉頭孔的測量長度,由于工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)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.
圖2 E55孔深的尺寸換算
尺寸鏈如圖2所示,尺寸45mm為 終結(jié)環(huán),給定尺寸185mm及45mm,由于基準(zhǔn)不重合,加工時應(yīng)保證尺寸A
A = 185 – 45 = 140 (min)
規(guī)定公差值.因終結(jié)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IT10,其公差T(45) = 1.6mm,并令T= T= 0.8mm
2.5.3工序Ш： E43mm內(nèi)孔5×30°倒角,選用臥式車床C620-1.由于最后的切削寬度很大,故按成行車削制訂進(jìn)給量.根據(jù)手冊及車床取
= 0.08mm/r (見《切削手冊》表1.8)
當(dāng)采用高速鋼車刀時,根據(jù)一般資料,確定切削速度 v=16m/min
則
n= = = 118(r/min)
按機(jī)床說明書取n= 120r/min,則此時切削速度為
v = = 16.2(m/min)
切削工時
t = = = 0.83 (min)
2.5.4工序Ⅳ：鉆錐螺紋Rc1/8底孔(E8.8mm)
f = 0.11mm/r ( 《切削手冊》表2.7 )
v = 25m/min (《切削手冊》表 2.13 )
所以
n = = = 904 (r/min)
按機(jī)床選取n= 680r/min (《切削手冊》表2.35)
實(shí)際切削速度
v = = = 18.8 (m/min)
切削工時
= 11mm, = 4mm, = 3mm
t === 0.24 (min)
2.5.5工序Ⅴ：拉花鍵孔
單面齒升:根據(jù)有關(guān)手冊,確定拉花鍵孔時花鍵拉力的單面齒升為0.06mm,拉切速度v = 0.06m/s (3.6m/min)
切削工時
t =
式中 Z---- 單面余量3.5mm(由E43mm拉削到E50mm);
L ---- 拉削表面長度, 140mm;
---- 考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù), 取1.2;
k ---- 考慮機(jī)床返回行程系數(shù),取 1.4;
v ---- 拉削速度(m/min);
---- 拉刀單面齒升;
z ---- 拉刀同時工作齒數(shù),Z=;
p ---- 拉刀齒距.
P == 1.35= 16mm
所以 拉刀同時工作齒數(shù)z ==9
所以 t == 0.42 (min)
2.5.6工序Ⅵ：粗銑E39mm二孔端面,保證尺寸118.4_
= 0.08mm/齒 ( 《切削手冊》 表3-3)
切削速度:參考有關(guān)手冊,確定v = 0.45m/s即27m/min。
采用高速剛鑲齒三面刃銑刀,d= 225mm, 齒數(shù)z = 20。則
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n=37.5r/min, 故實(shí)際切削速度為
當(dāng)n=37.5r/min時,工作臺的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
查機(jī)床說明書,剛好有,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,則機(jī)動工時為
2.5.7工序Ⅶ：鉆、擴(kuò)E39mm二孔及倒角。
1. 鉆孔E25mm
確定進(jìn)給量f:根據(jù) 《切削手冊》表2.7，當(dāng)剛的d= E25mm時，= 0.39~0.47mm/r由于本零件在加工E25mm孔時屬于低剛度零件,故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75,則
根據(jù)Z535機(jī)床說明書,現(xiàn)取= 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υ=18m/min。所以
根據(jù)機(jī)床說明書，取故實(shí)際切削速度為
切削工時
以上為鉆一個孔時的機(jī)動時間。故本工序的機(jī)動工時
2. 擴(kuò)鉆E37mm孔
利用E37mm的鉆頭對E25mm的孔進(jìn)行擴(kuò)鉆。根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴(kuò)鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取
根據(jù)機(jī)床說明書，選取
則主軸轉(zhuǎn)速為并按機(jī)床說明書取。
實(shí)際切削速度為
切削工時（一個孔）：
當(dāng)擴(kuò)鉆兩個孔時，機(jī)動工時為
3. 擴(kuò)孔E38.7mm
采用刀具：E38.7專用擴(kuò)孔鉆。
進(jìn)給量： （《切削手冊》表2.10）
=0.63(mm/r)
查機(jī)床說明書，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：取，則其切削速度。
機(jī)動工時
當(dāng)加工兩個孔時
4. 倒角2雙面
采用90锪鉆。
為縮短輔助時間，取倒角時的主軸轉(zhuǎn)速與擴(kuò)孔時相同：
手動進(jìn)給。
2.5.8工序Ⅷ：精、細(xì)鏜E39mm二孔，選用機(jī)床：T740金剛鏜床。
（1） 鏜孔至φ38.9mm，單邊余量Z=0.1mm,一次鏜去全部余量，。
進(jìn)給量
根據(jù)有關(guān)手冊，確定金剛鏜床的切削速度為，則
由于T74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。
切削工時：當(dāng)加工1個孔時
所以加工兩個孔的機(jī)動時間為
(2) 細(xì)鏜孔至E39mm。由于細(xì)鏜與精鏜孔共用一個鏜桿，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
2.5.9工序Ⅸ：磨E39mm二孔端面，保證尺寸118mm
（1） 選擇砂輪。見《工藝手冊》第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為
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。
（2） 切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速（見機(jī)車說明書），。
軸向進(jìn)給量（雙行程）
工件轉(zhuǎn)速
徑向進(jìn)給量
（3） 切削工時。當(dāng)加工1個表面時
（見《工藝手冊》表6.2-8）
式中 L——加工長度73mm;
b ——加工寬度68mm;
Z——單向加工余量，0.2mm;
K ——系數(shù)，1.10；
——；
——工作臺往返一次砂輪軸向進(jìn)給量（mm）；
——工作臺往返一次砂輪徑向進(jìn)給量（mm）。
當(dāng)加工兩端面時
2.5.10工序Ⅹ：鉆螺紋底孔4-φ6.7mm并倒角120。
（《切削手冊》表2.7）
（《切削手冊》表2.13及表2.14）
∴
按機(jī)車取故。
切削工時（4個孔）
倒角仍取。手動進(jìn)給。
2.5.11工序Ⅺ：攻螺紋4-M8mm及Rc1/8
由于公制螺紋M8mm與錐螺紋Rc1/8外徑相差無幾，故切削用量一律按加工M8選取
∴
按機(jī)車選取。
機(jī)動工時
攻M8孔
攻Rc1/4孔
最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計(jì)算結(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一并填人機(jī)械加工工藝過程綜合卡片，見附表1。
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3 銑Φ39mm孔的兩個端面
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工銑Φ39mm二孔的兩個端面，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
3.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對銑Φ39mm二孔的兩個端面加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)加工。因此，定位、夾緊方案有：
選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強(qiáng)的移動壓板來夾緊。
由零件圖可知，Φ39mm二孔端面應(yīng)對花鍵孔中心線有平行度及對稱度要求，其設(shè)計(jì)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。
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孔端面同時進(jìn)行加工。同時，為了縮短輔助時間，準(zhǔn)備采用手動夾緊。
3.3切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，Φ225mm，z=20
F= CFFFFFZ/dρFF（見《切削手冊》表3.28）
其中：CF=650，ap =3.1mm，xF=1.0，fz=0.08mm，yF=0.72，
аe=40mm
（在加工面上測量的近似值）uF=0.86，d0=225mm，qF=0.86，wF=0，z=20
所以 F=650×3.1×0.080.72×400.86×20/2250.86
=1456（N）
當(dāng)用兩把刀銑削時，F(xiàn)實(shí)=2F=2912（N）
水平分力：FH=1.1F實(shí)=3203（N）
垂直分力：Fv=0.3F實(shí)=873（N）
在計(jì)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。
其中：K1為基本安全系數(shù)1.5；
K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1；
K3為刀具鈍化系數(shù)1.1；
K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。
所以 F′=KFH=1.5×1.1×1.1×1.1×3203=6395（N）
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：
所以有：
該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF
軸向力：F夾＝KF （N）
扭距：
Nm
在計(jì)算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》查表可得：
切削力公式： 式（2.17）
式中
查表得：
即：
實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表得：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表 可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
3.4 誤差分析與計(jì)算
（1）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，
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。
（2）零件圖樣規(guī)定Φmm花鍵孔鍵槽寬中心線與Φmm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二孔端面之垂線應(yīng)與Φ50mm花鍵孔鍵槽寬中心線轉(zhuǎn)角公差為2°。此項(xiàng)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。
已知花鍵孔鍵槽寬為mm，夾具中定位花鍵軸鍵寬為mm，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
Δbmax=0.048-（-0.065）=0.113（mm）
由此而引起的零件最大轉(zhuǎn)角а為
tanа=Δbmax /R=0.113/25=0.00452
所以 а=0.258°
即最大側(cè)隙能滿足零件的精度要求。
（3）計(jì)算Φ39mm二孔外端面銑加工后與花鍵孔中心線的最大平行度誤差。
零件花鍵孔與定位心軸外徑的最大間隙為：
Δmax=0.048-（-0.083）=0.131（mm）
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。
3.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
結(jié) 論
通過近一個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅是對所學(xué)知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設(shè)計(jì)的整個過程。
在整個設(shè)計(jì)過程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計(jì)，也是最難的一次。在設(shè)計(jì)的時候不停的計(jì)算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計(jì)中少走了一些彎路，順利的完成了設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進(jìn)一步深入，具體如下：
（1）缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn)，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費(fèi)。
（2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善，在與計(jì)算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實(shí)際中尚不明確。
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致 謝
在本文完成之際，首先向我最尊敬的導(dǎo)師老師致以最誠摯的敬意和最衷心的感謝。幾個月以來，他不遺余力地對我的設(shè)計(jì)進(jìn)行了指導(dǎo)。在我畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時間，無論在學(xué)習(xí)還是在生活上，恩師都給予了我無微不至的關(guān)懷。他以其淵博的知識，寬厚的胸懷、無私的敬業(yè)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和開拓進(jìn)取的精神激勵著我，并言傳身教，身體力行地不斷培養(yǎng)我獨(dú)立思考，深入探索，解決實(shí)際問題的能力，使我受益匪淺。老師給與了該設(shè)計(jì)關(guān)鍵性的技術(shù)指導(dǎo)，并指明了研究的方向，雖然平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，特別在說明書的撰寫和修改上給予了我悉心的指導(dǎo)，特此向老師表示衷心的感謝和敬意!
畢業(yè)設(shè)計(jì)雖已完成了，但由于知識水平的局限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)缺乏，設(shè)計(jì)還存在許多不足，有很多地方需要改進(jìn)。對于這些不足，我將在以后的工作中利用盡自已所能的去補(bǔ)充和完善，讓自己成為對社會作更多的貢獻(xiàn)，成為有用之才。
此外還要感謝那些給予過我關(guān)心、幫助的老師和同學(xué)，正是有了大家的關(guān)懷、鼓力和我自己的努力，此設(shè)計(jì)才得以順利完成。