批量生產(chǎn)萬向節(jié)滑動叉工藝與粗銑Φ39mm二孔端面的銑床夾具設(shè)計[三維UG零件圖]
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南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
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(jié)構(gòu)分析 3
2.3.2 加工表面的技術(shù)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(shè)計 5
3.1 制定零件工藝規(guī)程的原則和技術(shù)要求 5
3.1.1 工藝要求 5
3.1.2 技術(shù)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(zhǔn)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(shè)計.......................................................................................................................25
4.1 問題的提出...........................................................................................................25
4.2 夾具設(shè)計..................................................................................................................25
4.2.1 定位基準(zhǔn)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(jié).................................................................................................................................29
參考文獻.................................................................................................................................30
致 謝...........................................................................................................................31
引言
本次畢業(yè)設(shè)計的課題名稱是萬向節(jié)滑動叉機加工藝及工裝設(shè)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(dāng)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(jié)構(gòu),其端部呈叉形結(jié)構(gòu),并設(shè)有兩個十字銷孔,用于安裝十字萬向節(jié);在管內(nèi)設(shè)有內(nèi)花鍵,這種呈整體式結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),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(dǎo)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(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度也是我學(xué)習(xí)的榜樣。通過本次畢業(yè)設(shè)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。
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(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Φmm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Φ65mm外圓內(nèi)為Φ50mm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(jié)構(gòu)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
σ=550MN/m
σb=750 MN/m
δs=20%
HB=235
2.3 零件的工藝分析
2.3.1. 結(jié)構(gòu)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(jié)的筋條起過渡聯(lián)結(jié)和加強零件剛性作用,防止零件受阻變形;
c. 外圓為Φ65mm,內(nèi)圓Φ50mm花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合,用以傳遞動力。
2.3.2 加工表面的技術(shù)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Φ39mm孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括:兩個Φmm的孔及其倒角,尺寸為的與兩個孔Φmm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Φmm的兩個孔。
b. 以Φ50mm花鍵孔為中心的加工表面
這一組加工表面包括:Φmm十六齒方齒花鍵孔,Φ55mm階梯孔,以及Φ65mm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) Φmm花鍵孔與Φmm二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為100:0.2;
(2) Φ39mm二孔外端面對Φ39mm孔垂直度公差為0.1mm;
(3) Φmm花鍵槽寬中心線與Φ39mm中心線偏轉(zhuǎn)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。
2.3.3. 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(yīng)力,以抵消部分工作時產(chǎn)生的拉應(yīng)力,從而提高疲勞極限。
3工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 制定零件工藝規(guī)程的原則和技術(shù)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(shù)準(zhǔn)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(yīng)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(shù)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(shù)依據(jù)
(1). 產(chǎn)品零件圖和裝配圖,技術(shù)條件;
(2). 毛坯生產(chǎn)和供應(yīng)條件;
(3). 年生產(chǎn)綱領(lǐng)
(4). 本車間生產(chǎn)條件(包括設(shè)備,工人技術(shù)等級,勞動場合條件等);
(5). 工藝技術(shù)條件,手冊等。
3.2 生產(chǎn)類型的確定
計算零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的公式:
N=Q*n(1+&%)(1+β%)
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)
β=1(零件的廢品率)
則 N=5000x1x(1+4%)x(1+1%)=5252(件)
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定該零件為成批生產(chǎn)。
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(yīng)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(gòu)型等因素。
主要加工面的加工方法選擇:
(1) 兩個Φmm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(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Φmm相垂直的平面根據(jù)零件外形及尺寸的要求,選用粗銑-磨得方案
(3) Φ50mm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) Φ65mm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(zhǔn)的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)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(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Φ65mm外圓(或Φ62mm外圓)表面作基準(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)選擇叉部兩個Φmm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Φmm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Φ65mm外圓柱面上,用以消除 兩個自由度,達到完全定位。
3.4.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
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(yīng)當(dāng)適時零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。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(yīng)當(dāng)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(jié)構(gòu)形狀和技術(shù)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Φ62mm,Φ60mm,車螺紋M60×1mm。
工序05 兩次鉆孔并擴鉆花鍵底孔Φ43mm,锪沉頭孔Φ55mm。
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Φ39mm二孔端面。
工序30 精銑Φ39mm二孔端面。
工序35 鉆、擴、粗鉸、精鉸兩個Φ39mm孔至圖樣尺寸并锪倒角2×45°。
工序40 鉆M8mm底孔Φ6.7mm,倒角120°。
工序45 攻螺紋M8mm底孔Φ6.7mm,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Φ39mm二孔端面。
工序05 精銑Φ39mm二孔端面。
工序10 鉆Φ39mm二孔(不到尺寸)。
工序15 鏜Φ39mm二孔(不到尺寸)。
工序20 精鏜Φ39mm二孔,倒角2×45°。
工序25 車外圓Φ62mm,Φ60mm,車螺紋M60×1mm
工序30 鉆、鏜孔Φ43mm,并锪沉頭孔Φ55mm。
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Φ6.7mm孔,倒角120°。
工序55 攻螺紋M8mm底孔Φ6.7mm,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Φ62mm,Φ60mm,車螺紋M60×1mm。
工序05 鉆、擴花鍵底孔Φ43mm,并锪沉頭孔Φ55mm。
工序10 內(nèi)花鍵孔5×60°倒角。
工序15 鉆錐螺紋Rc1/8底孔。
工序20 拉花鍵。
工序25 粗銑Φ39mm二孔端面。
工序30 鉆、擴Φ39mm二孔及倒角。
工序35 精、細鏜Φ39mm二孔。
工序40 磨Φ39mm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。
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Φ39mm二孔;而方案二則與此相反,先是加工Φ39mm孔,然后再以此二孔為基準(zhǔn)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Φ39mm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(shè)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(yīng)盡量不選用專用組合機床)外,只能選用轉(zhuǎn)塔機床。而轉(zhuǎn)塔車床目前大多適用于粗加工,用來在此處加工Φ39mm二孔是不合適的。
通過仔細考慮零件的技術(shù)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Φ39mm兩個孔及其端面加工要求上。圖樣規(guī)定:Φ39mm二孔中心線應(yīng)與Φ55mm花鍵孔垂直,垂直公差為100:0.2;Φ39mm二孔與其外端面應(yīng)垂直,垂直度公差為0.1mm。由此可以看出:因為Φ39mm二孔的中心線要求與Φ55mm花鍵孔中心線相垂直,因此,加工及測量Φ39mm孔時應(yīng)以花鍵孔為基準(zhǔn)。這樣做,能保證設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)相重合。在上述工藝路線制訂中也是這樣做了的。同理,Φ39mm二孔與其外端面的垂直度(0.1mm)的技術(shù)要求在加工與測量時也應(yīng)遵循上述原則。但在已制訂的工藝路線中卻沒有這樣做:Φ39mm孔加工時,以Φ55mm花鍵孔定位(這是正確的);而Φ39mm孔的外端面加工時,也是以Φ55mm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(zhǔn)重合的原則,造成了不必要的基準(zhǔn)不重合誤差。具體來說,當(dāng)Φ39mm二孔的外端面以花鍵孔為基準(zhǔn)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Φ39mm二孔中心線與花鍵孔仍有100:0.2的垂直公差,則Φ39mm 孔與其外端面的垂直度誤差就會很大,甚至?xí)斐沙疃鴪髲U。這就是由于基準(zhǔn)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Φ62mm,Φ60mm,車螺紋M60×1mm。以
兩個叉耳外輪廓及Φ65mm外圓為粗基準(zhǔn),選用C620-1臥式車床,專用夾具裝夾。
工序05 鉆、擴花鍵底孔Φ43mm,并锪沉頭孔Φ55mm。以Φ62mm外圓為基準(zhǔn),選用C365L轉(zhuǎn)塔車床。
工序10 內(nèi)花鍵孔5×60°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(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20 拉花鍵孔。利用花鍵內(nèi)底孔、Φ55mm端面及RC1/8錐紋孔定位,選用L6120臥式拉床加工。
工序25 粗銑Φ39mm二孔端面,以花鍵孔定位,選用X63臥式銑床加工。
工序30 鉆、擴Φ39mm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Φ39mm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Φ39mm二孔端面,保證尺寸1180-0.07mm,以Φ39mm
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Φ39mm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(Φ62mm及M60×1mm)
考慮其加工長度為90mm,與其聯(lián)結(jié)的非加工表面直徑為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。
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(shè)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(fù)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)>180~315mm,故長度方向偏差為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。
3.兩內(nèi)孔Φ39mm(叉部)
毛坯為實心,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2.3-12確定工序尺寸及余量為:
鉆孔:Φ25mm
鉆孔:Φ37mm 2Z=12mm
擴鉆:Φ38.7mm 2Z=1.7mm
精鏜:Φ38.9mm 2Z=0.2mm
細鏜:Φmm 2Z=0.1mm
4.花鍵孔(16-Φmm×Φmm×mm)
要求花鍵孔為外徑定心,故采用拉削加工。
內(nèi)孔尺寸為Φmm,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:Φ25mm
鉆孔:Φ41mm
擴鉆:Φ42mm
拉花鍵孔(16-Φmm×Φmm×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。
5.Φmmmm二孔外端面的加工余量(加工余量的計算長度為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《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 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)
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(shè)計規(guī)定零件為大批生產(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)按調(diào)整法加工方式予確定。 Φ39mm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
Φ39mm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)
工
序
加
工
尺
寸
及
公
差
鍛件毛坯
(Φ39mm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,σb=0.60GPa、模鍛。
加工要求:粗車Φ60mm,斷面及Φ60mm、Φ62mm外圓,Rz200μm;車螺紋M60×1mm。
機床:C620-1臥式車床。
刀具:刀片材料YT15,刀桿尺寸16×25mm2,κr=90°,
r0=15°,а0= 12°,rε=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mm,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Φ40mm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,аp=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(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,аp≤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/TmаpXvfYvkv(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(zhuǎn)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(zhuǎn)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)
(1) 粗車Φ62mm外圓,同時應(yīng)校驗機床功率及進給機構(gòu)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/TmаpXvfYvkv =116 (m/min)
4) 確定主軸轉(zhuǎn)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 FcFcFcKFc
其中:CFc=2795,XFc=1.0,YFc=0.75,nFc=-0.15,
=(σb/650) =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=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(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 FpFpFpKFp
其中:CFp=1940,xFp=0.9,yFp=0.6,nFp=-0.3
=(σb/650) =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= CFfFfFpKFp
其中:CFf =2880,xFf=1.0,yFf=0.5,nFf=-0.4
kM=(σb/650)=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(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1,則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作用力為
F=Ff+μ(Fc+Fp)
=480+0.1(1012.5+195)=600(N)
而機床縱向進給機構(gòu)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(wèi)=90,l1=4,l2=0
所以 t=90+4/600×0.5=0.31(min)
(2) 車Φ60mm外圓柱面
аp=1mm f=0.5mm/r(《切削手冊》表1.6,Ra=6.3μm,刀夾圓弧半
徑rs=1.0mm)
Vc=Cv/TmаpXvfYvkv
其中:Cv=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+l1+l2)/nf
其中:l=20 l1=4 l2=0
所以 t=(20+4)/770×0.5=0.062(min)
(3) 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аp =0.08,走刀次數(shù)i=2
Vc=Cv/TmаpXvfYvkv
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(zhuǎn)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20:鉆、擴花鍵底孔Φ43mm及锪沉頭孔Φ55mm,選用機床:轉(zhuǎn)塔車床C365L。
1. 鉆孔Φ25mm
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)
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Φ41mm
根據(jù)有關(guān)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(guān)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.?dāng)U花鍵底孔 Φ43mm
根據(jù)《切削手冊》表2.10規(guī)定,查得擴孔鉆擴Φ43mm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(guān)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 Φ55
根據(jù)有關(guān)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=∏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,故需要進行尺寸換算。按圖樣要求,加工完畢后應(yīng)保證尺寸45mm。
尺寸鏈如下圖所示,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(mm)
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IT16,其公差T(45)=1.6mm,并令T(185)=T(140)=0.8 mm
45 A
185
Φ55mm孔深的尺寸換算
工序25:Φ43mm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(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
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30:鉆錐螺紋Rc1/8底孔(Φ8.8mm)
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=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35: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= Zblηk/1000vfZz
式中 Zb-----單面余量3.5mm(由Φ43mm拉削到Φ50mm);
l-----拉削表面長度,140mm;
η-----考慮校準(zhǔn)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)=1.35 =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40:粗銑Φ39mm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(guān)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(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=∏dWnW/1000=∏×225×37.5/1000=26.5(m/min)
當(dāng)nW =37.5r/min時,工作臺的每分鐘進給量fm應(yīng)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。
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45: 鉆、擴Φ39mm二孔及倒角。
1. 鉆孔Φ25mm
確定進給量f:根據(jù)《切削手冊》表2.7,當(dāng)鋼σb<800MPa,d0=Φ25mm
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,故進給量應(yīng)乘系數(shù)0.75,則
f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35(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/∏dW=1000×18/∏×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=∏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Φ37mm孔
利用Φ37mm的鉆頭對Φ25mm 的孔進行擴鉆。根據(jù)有關(guān)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
f=(1.2~1.8)f鉆=(1.2~1.8)×0.65×0.75
=0.585~0.87(mm/r)
根據(jù)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(zhuǎn)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(dāng)擴鉆兩個孔時,機動工時為
t=0.72×2=1.44(min)
3. 擴孔Φ38.7mm
采用刀具:Φ38.7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(zhuǎn)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(dāng)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(zhuǎn)速與擴孔時相同:
n=68r/min
手動進給。
工序50:精、細鏜Φmm二孔,選用機床:T740金剛鏜床。
(1)精鏜孔至Φ38.9mm,單邊余量Z=0.1mm,一次鏜去全部余量,аp
=0.1mm。
進給量
根據(jù)有關(guān)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(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Φmm。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
аp=0.05mm;
f=0.1mm/r;
nW=816r/min,v=100m/min;
t=0.64min
工序55:磨Φ39mm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(jié)果為
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(jié)合劑,6號組織,平型砂輪,其尺寸為
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三維UG零件圖
批量
生產(chǎn)
萬向節(jié)
滑動
工藝
39
mm
端面
銑床
夾具
設(shè)計
三維
UG
零件圖
- 資源描述:
-
批量生產(chǎn)萬向節(jié)滑動叉工藝與粗銑Φ39mm二孔端面的銑床夾具設(shè)計[三維UG零件圖],三維UG零件圖,批量,生產(chǎn),萬向節(jié),滑動,工藝,39,mm,端面,銑床,夾具,設(shè)計,三維,UG,零件圖
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