1、 机制工艺与夹具课程设计讲义 1 参考资料 要求 要求 学生 借阅有关参考资料，如： 1、 李益民主编机械制造工艺设计简明手册 北京 机械工业出版社 1994 2、 艾兴、肖诗纲主编切削用量简明手册 （第 3 版） 北京 机械工业出版社 1994 3、 赵如福 主编 金属机械加工工艺人员 手册 上海 上海科技 出版社 1992 4、 马贤智 主编 机械加工 余量与公差 手册 北京 中国标准 出版社 1994 5、 肖继德 、 陈宁平 主编 机床夹具设计 北京 机械工业出版社 1997 6、 袁相瑾、邢春和 编 国外实用机床夹具 北京 北京科技 出版社 1988 7、 李家宝 主编 机械加工自动
2、化机构 哈尔滨 哈尔 滨工业大学 出版社 1989 8、 杨叔子 主编 机械加工工艺师手册 北京 机械工业出版社 2002 9、 傅水根 主编机械制造工艺 基础 北京 清华大学 出版社 1998 10、刘文剑 主编 夹具工程 师手册 （第 2 版） 哈尔滨 黑龙江科技 出版社 1992 11、 上海市金属切削技术协会编 金属切削手册 上海 上海科技出版社 2000 12、 刘守勇 主编机械制造工艺 与机床夹具（第 2 版） 北京 机械工业出版社 2005 13、赵家齐 编机械制造工艺 学课程设计指导书（第 2 版） 北京 机械工业出版社 2002 14、孙丽媛主 编机械制造工 艺 及专用夹具设
3、计指导 北京 冶金 工业出版社 2002 机制工艺与夹具课程设计讲义 2 第一章 绘制零件图、分析零件工艺 一、 班级分组， 任务布置 1、班级分组，每组推选 一名组长 ；下发设计任务书，进行 任务布置。 2、给定的零件为：解放牌汽车底盘传动轴上的 万向节滑动叉 。 二、 了解 零件 功 用 和技术要求 了解 零件的 功用和技术要求等需要认真阅读 与该 零件 有关 的 产品装配图和该 零件 的 零件 图，熟悉零件在产品中的地位和作用。 1、 “ 万向节滑动叉 ”零件的 功 用 （ 1） 传递转矩 该零件位于汽车底盘传动轴的端部， 能够传递转矩， 使汽车获得前进的动力 。 （ 2） 调节距离 当
4、汽车后桥钢板弹簧处于不同的状态时，该零件可以 调整传动轴的长短及其位置 。 2、 “ 万向节滑动叉 ”零件的 毛坯 技术要求 （ 1） 锻造起模斜度 不大于 7 。 （ 2） 硬度要求 ： 207-241HBW。 （ 3） 未注圆角半径 R3。 （ 4） 表面喷砂处理 。 三、 绘制 “ 万向节滑动叉 ” 零件图 1、按机械制图国家标准 绘制 “ 万向节滑动叉 ” 零件图 。 绘制零件图的过程也是一个分析和认识零件的过程。 2、绘图比例 要求 ： 1： 1。 零件图 如 图 1-1 所示 。 机制工艺与夹具课程设计讲义 3 图 1-1 万向节滑动叉零件图 机制工艺与夹具课程设计讲义 4 四、
5、分析审查零件工艺性 1、分析 审查 零件工艺 性主要包括如下内容： （ 1） 确定零件的生产纲领和生产类型。 （ 2） 审查图样上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一。 （ 3） 找出主要技术要求和分析关键的加工技术问题。 （ 4） 确定主要加工表面和次要加工表面。 （ 5） 审查零件的结构工艺性。 零件图上的尺寸标注 既要满足设计要求，又要便于加工。 标注尺寸要 避免 多尺寸同时保证 的 问题。 尽可能由定位基准或工序基准标注尺寸，避免基准不重合误差。 根据零件的功能，经济合理地确定零件的尺寸、公差和表面粗糙度。 零件结构是否便于安装与加工；是否能适应生产类型和具 体的生产条件。 零件
6、结构是否便于采用先进的、高效率的工艺方法。 2、 “ 万向节滑动叉 ” 零件 的 工艺分析 （ 1） “ 万向节滑动叉 ” 零件共用两组加工表面，即： 以 39027.001.0 mm孔为中心的加工表面，包括两个 39027.001.0 mm的孔及其倒角，尺寸为 1180 07.0 mm 的与两个 39027.001.0 mm 孔相垂直的平面，还有在平面上的 4 个M8 螺纹孔。其中，主要加工表面为 39027.001.0 mm 的两个孔。 以 50039.00 mm 花键孔为中心的加工表面，包括 50039.00 mm 十六齿方齿花键孔、 55mm 阶梯孔、 65mm外圆表面和 M60 1
7、的外螺纹表面。 （ 2） 上述 两组加工表面相互间有一定的位置要求，主要是： 50039.00 mm 花键孔 与 39027.001.0 mm 二 孔 中心连线的 垂直度公差 为 100：0.2。 39027.001.0 mm 二 孔 外端面对 39027.001.0 mm孔 的垂直度公差 为 0.1mm。 50039.00 mm 花键槽宽中心线与 39027.001.0 mm孔中心线 偏转角度公差 为 2 。 机制工艺与夹具课程设计讲义 5 第二 章 确定毛坯及零件加工工艺路线 一、 确定 毛坯类型和制造方法 1、 确定总原则 应根据 零件 生产纲领要求，综合考虑毛坯制造与机械加工的经济性。
8、 2、机械加工常用的毛坯类型和制造方法 主要有铸件、锻件和型材等。选择时应考虑 如下 五点因素。 零件的材 料及其力学性能。 例如： 铸铁和青铜零件用铸造毛坯；力学性能要求较高的钢质零件宜用锻件。 零件的结构形状和外形尺寸。 例如： 外形尺寸较大的零件一般采用自由锻件或型砂 铸造毛坯；中小型零件可采用模锻件或特种铸造毛坯。 生产类型 。 例如： 大批大量生产时，应采用 金属模机器造型或模锻或精密锻件等生产率和精度都比较高的毛坯制造方法； 单件小批生产时，应采用 木模手工造型铸件或自由锻造锻件 。 毛坯车间的生产条件 。 必须结合现有生产条件或由专业化工厂来确定或提供毛坯。 利用新工艺新技术新材
9、料的可能性。 例如：采用精铸、精 锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等。 3、 确定 “ 万向节滑动叉 ” 零件 的 材料与 毛坯类型 根据 “ 万向节滑动叉 ” 零件的使用要求，确定 该 零件材料为 45 钢 ；根据 “ 万向节滑动叉 ” 零件形状结构 较复杂 和力学性能要求高等因素，确定零件的 毛坯类型 为 锻件。 4、 确定 “ 万向节滑动叉 ” 零件 的 毛坯 制造方法 因 为 “ 万向节滑动叉 ” 零件的生产纲领为 4000 件，属 于 大批量生产 类型 ，且零件轮廓尺寸不大，故 宜 采用 精度和生产率相对都比较高的 模锻成型 这种毛坯制造方法 。 二、 选择基面 零件上
10、的定位基准、夹紧部位和加工面三者要相互协调 ，应 全面考虑 。 1、 粗基准选择 所谓粗基准，就是 未经机械加工的定位基准。 粗基准选择时应考虑的问题 就是如何合理分配各加工表面的余量与如何保证不加工表面与加工表面间的尺机制工艺与夹具课程设计讲义 6 寸及相互位置要求。 具体有四点要求，即：同时有加工表面与不加工表面的工件，应选择不加工表面作粗基准；有较多加工表面的工件，应考虑合理分配各表面的加工余量；粗基准应避免重复使用；选作粗基准的表面应平整，无缺陷。 “ 万向节滑动叉 ” 零件 粗基准的选择 按照 上述 有关粗基准选择 时应注意 的事项，确定 “ 万向节滑动叉 ” 零件 叉部两个 390
11、27.001.0 mm 孔的不加工外 轮廓表面 作为粗基准 。 2、 精基准选择 所谓精基准，就是经过机械加工的定位基准。 （ 1） 精基准选择 原则 选择精基准 时， 应从整个工艺过程来考虑 如何保证零件的尺寸精度和位置精度并使装夹方便可靠 。 基准重合原则。 应尽可能 把工序基准作为定位基准 ，以减少基准不重合误差。 基准统一原则。 在加工过程中尽可能采用统一的定位基准 ，以避免基准转换所产生的误差。 自为基准原则。 加工表面余量小而均匀时，可选择加工表面本身作为定位基准。 互为基准原则。 对于相互位置精度要求高的表面，可采用互为基准、反复 加工的方法。 可靠、方便原则。 应选定位可靠、装
12、夹方便的表面作基准。 精 基准 应该是精度较高、表面粗糙度较小、支承面积较大的表面。 （ 2） “ 万向节滑动叉 ” 零件 精基准的选择 从 精基准选择原则 出发， 根据后道工序 的 加工内容而定。 3、 零件粗定位 与 夹紧 （ 1） 零 件 在 以 外 轮廓 圆柱 表面 定位时 ，常用 V 形块 等 作为定位元件 。 （ 2） 夹紧零件时，应 考虑 零件 的刚性、变形和稳定性等因素。 如：夹紧力应朝向主要限位面；夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内；夹紧力的作用点应落在零件刚性较好的方向和部位；夹紧力作用点应靠近零件的加工表面等。 （ 3） “ 万向节滑动叉 ” 零件 粗定位与夹紧 的
13、 原则 安排 利用一组共两个短 V 形块支承叉部两个 39027.001.0 mm 孔的不加工外轮廓表面机制工艺与夹具课程设计讲义 7 （主要定位面） 。 利用一对自动定心的窄口卡爪夹持在 65 外圆柱面上。 三、 制定零件工艺路线 1、 制定原则 首先要 保证零件 的 加工质量，并具有较高的生产率和经济性 ，即技术上 先进 、经济上 合理 、并具有良好的工艺条件 。 2、 选择 加工方法 达到同样质量的加工方法有多种，在选择时一般要考虑下列因素： 参考有关工艺设计手册，确定各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗 糙度。 例如：精车外圆柱面或端面时，经济精度等级为 IT7 IT8，表面粗糙度为
14、 Ra0.63Ra2.5；精磨圆柱孔时，经济精度等级为 IT7，表面粗糙度为 Ra0.32 Ra1.25。 被加工 零件材料的性质。 例 如：淬火钢 淬火后应采用磨削加工；而 有色金属的 精 加工 常采用金刚镗或高速精密车削 。 被加工 零件的结构形式和尺寸 。 例 如： 回转体 零件 上 较大直径的 孔的加工 常采用车削或磨削； 箱体 零件 上 较大直径的或长度较短的 孔的加工 常采用镗削，孔径较小时宜用铰削 。 生产率和经济性的要求 。 大批大量生产 时，应采用高效率的先 进工艺，例 如： 拉削孔 及 平面； 单件小批生产时，应采用一般的加工方法，例 如： 镗（钻、扩、铰）孔及铣、刨平面
15、。 3、 划分加工阶段 根据加工性质和目的的不同，应将零件加工工艺过程划分下列几个阶段： 粗加工阶段。 此阶段的主要任务是切除毛坯的大部分加工余量，主要目的是提高生产率。 半精加工阶段。 此阶段的主要任务是减小粗加工后留下的误差和表面缺陷层，并为主要表面的精加工做好准备。 精加工阶段。 此阶段的主要任务是各主要表面经加工后达到图样的全部技术要求，主要目的是全面保证加工质量。 光整加工阶段 （需要时） 。 机制工艺与夹具课程设计讲义 8 此 阶段的主要任务是减小 表面粗糙度 或进一步提高尺寸精度。 4、 选择工序组织类型 ，确定工序数量 根据生产纲领、机床设备及零件本身的结构和技术要求等，在对零
16、件 进行 具体加工时，可以采取下列两种不同的 工序组织类型以确定工序数量 ： 工序集中：使每个工序中包括尽可能多的加工内容。 工序分散：使每个工序中包括尽可能少的加工内容。 例如： 若使用 自动高效机床、加工中心 ， 可按工序集中原则组织生产 ， 由组合机床组成的自动线可按工序分散原则组织生产 ； 单件小批生产则在通用机床上按 工序集中原则组织生产 ；从技术发展方向来看，今后将更多地趋向于 按工序集中原则组织生产 。 5、 安排工序 顺序 （ 1） 机械加工顺序的安排 基面先行。 作为 零 件的精基准面首先安排加工。 先主后次。 零件的主要工作面应先加工， 这 可及早发现一些缺陷等。 先粗后精
17、。 一个零件的加工次序总是先进行粗加工，然后进行半精加工，最后是精加工等。 先面后孔。 因为平面的尺寸一般比其它表面尺寸要大，先加工后作为定位基准面会稳定可靠。 配套加工。 有些 零件 表面的最后精加工安排 是 在部装或总装过程中进行 的 ，以保证配合精度。 （ 2） 热处理工序的安排 预备热处理。 包括退火（ Th）、正火（ Z）、 调质（ T）等。大多安排在粗加工前后。 消除残余应力处理。 包括退火（ Th）、人工时效（ Rs）等。一般安排在粗、精加工间进行。 最终热处理。 常用的是淬火 -回火。还有渗碳淬火、渗氮、碳氮共渗等。常安排在精加工前后。 （ 3） 辅助工序的安排 如检验、清洗、
18、去毛刺、 去磁、 倒棱边、涂防锈油及平衡等。 检验是主要的辅助工序，粗精加工间、零件转移、重要工序前后、全部加工结束后机制工艺与夹具课程设计讲义 9 都要安排检验。 6、 “ 万向节滑动叉 ” 零件 的 工艺路线 制定方案 本零件因属 于 大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量采用工序集中，以提高生产率和保 证零件加工质量。 同时 应 注意 将热处理工序分段穿插 其中 ；按需要来安排检验工序等。 7、 初拟 “ 万向节滑动叉 ” 零件 的 机械 加工工艺路线 现 初拟 定如下 两条 零件 的 机械 加工工艺路线 （未考虑 热处理工序的安排 ） 。 机械 加工工艺路线 方案 1： 工序
19、1：车削端面、外圆 62、 60 及螺纹 M60 1。 工序 2： 两次 钻 及 扩 钻 花键底孔 43 及锪沉头孔 55。 工序 3： 43 内 花键 孔 5 30倒角 。 工序 4：钻锥螺纹 Rc1/8 底孔 。 工序 5：拉花键孔。 工序 6： 粗铣 39027.001.0 mm 二孔外端面。 工序 7： 精铣 39027.001.0 mm 二孔外端面。 工序 8： 钻、扩 、粗铣、精铣 39027.001.0 mm 二孔 至图样尺寸 及倒角 。 工序 9： 钻叉部 4-M8 螺纹底孔 6.7 及倒角 。 工序 10： 攻螺纹 4-M8、 Rc1/8。 工序 11： 冲箭头 。 工序 1
20、2： 终检 。 机械 加工工艺路线 方案 2： 工序 1：粗铣 39027.001.0 mm 二孔外端面。 工序 2：精铣 39027.001.0 mm 二孔外端面。 工序 3： 钻 39027.001.0 mm 二孔 （不到尺寸） 。 工序 4：镗 39027.001.0 mm 二孔 （不到尺寸） 。 工序 5：精镗 39027.001.0 mm 二孔 及孔口倒角 。 工序 6： 车削端面、外圆 62、 60 及螺纹 M60 1。 工序 7：钻、 镗 内 花键底孔 43 及锪沉头孔 55。 工序 8： 43 内 花键 孔 5 30倒角 。 工序 9：钻锥螺纹 Rc1/8 底孔 。 工序 10
21、：拉花键孔。 机制工艺与夹具课程设计讲义 10 工序 11： 钻叉部 4-M8 螺纹底孔 6.7 及倒角 。 工序 12： 攻螺纹 4-M8、 Rc1/8。 工序 13： 冲箭头 。 工序 14： 终检 。 8、 加工工艺 方案比较与分析，并确定最终加工 工艺路线 确定原则 主要从定位及装夹方便与否、加工精度是否易于保证、选用机床及加工工序内容合适与否、各基准是否重合等方面着手比较与分析 所拟定的 加工工艺 方案 。 “ 万向节滑动叉 ” 零件 最终 机械 加工工艺路线 确定 如下： 工序 1：车削端面、外圆 62、 60 及螺纹 M60 1。 工序 2：两次钻及扩钻花键底孔 43 及锪沉头孔 55。 工序 3： 43 内 花键 孔 5 30倒角 。 工序 4：钻锥螺纹 Rc1/8 底孔 。 工序 5：拉花键孔。 工序 6： 粗铣 39027.001.0 mm 二孔外端面。 工序 7： 钻、扩 39027.001.0 mm 二孔 及倒角 。 工序 8： 精 、细镗 39027.001.0 mm 二孔。 工序 9： 磨 39027.001.0 mm 二孔 端面 。 工序 10： 钻叉部 4-M8 螺纹底孔 6.7 及倒角 。 工序 11： 攻螺纹 4-M8、 Rc1/8。 工序 12： 冲箭头 。 工序 13： 终检 。 第三 章 确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
