零件机械加工工艺设计资料样本.doc

毕 业 设 计（论文）题 目 “万向节滑动差”零件机械加工工艺规程及数控编设计程
设计设计（论文）英文题目

姓 名
专 业 年级

指导老师 职 称
提交日期 答辩日期

答辩委员会主任
评 阅 人

辽宁工程技术大学
年 月 日

辽 宁 工 程 技 术 大 学

教研室 日 期
教研室主任

辽宁工程技术大学
教研室主任同意
教研室 日期
署名
毕 业 设 计 任 务 书

发给学生______________
1．设计题目及专题：______________________________________________
2．学生提交设计期限：自___月___日开始至___月___日完成
3．设计所用原始资料：________________________________________________
____________________________________________________________________
4．设计关键章节：__________________________________________________
____________________________________________________________________
5．图表目录（必需完成图）：_________________________________________
____________________________________________________________________
6．设计答疑人

答疑章节
姓名

7．发题日期：二O_____年____月____日

指导人（署名）：__________________
学 生（署名）：__________________

毕业设计（论文）指导人评语

指 导 人： （签字）

年 月 日
辽 宁 工 程 技 术 大 学
毕业设计（论文）评阅人评语

评 阅 人： （签字）
评阅人所在单位：
评 阅 日 期： 年 月 日

序 言
机械制造工艺及数控编程毕业设计是在我们学完了大学全部课程以后进行。这是对我们大学知识和技能一次综合检验，也是一次理论联络实际训练，所以，它在我们三年大学生活中占相关键地位。
就我个人而言，我期望能经过这次毕业设计对自己未来将从事工作进行一次适应性训练，期望在设计中能锻炼自己分析问题、处理问题能力，为自己以后参与工作和深入深入学习打下一个良好基础。
因为能力所限，设计还有很多不足之处，期望各位老师给指教。

一、零件机械加工工艺设计
设计原始资料：指导老师给定零件一件，生产纲领为大批量生产。要求绘制零件图，对零件作用和工艺进行分析，确定毛坯类型，选择基准面，制订工艺路线，确定切削用量，设计工艺装备，编写数控加工程序等。
1.零件作用
题目所给定零件是解放牌汽车底盘传动轴上万向节滑动叉，它在传动轴端部。关键作用一是传输扭矩，使汽车取得前进动力，二是当汽车后桥钢板弹簧处于不一样状态时，由本零件能够调整传动轴长短及其位置。零件两个叉头部位上有二个孔，用以安装滚针轴承并和十字轴相连，起万向联轴节作用。零件φ65mm外圆内为φ50mm花键孔和传动轴端部花键轴相配合，用于传输动力之用。
2. 绘制零件图
经过对零件作用分析，对零件进行测绘，并查阅相关标准将测绘结果绘制成零件图（见附图）。
3.零件工艺分析
万向节滑动叉这个零件从零件图上能够看出，它一共有两组加工表面，而这二组加工表面之间有一定位置要求，现将这二组加工表面分述以下：
（1）以φ39mm孔为中心加工表面
这一组加工表面包含：二个孔及其倒角，尺寸为和二个孔相垂直平面，还有在平面上四个Ｍ８螺孔。其中，关键加工表面为二个孔，这是用来装配滚针轴承方便安装十字轴。
（2）以φ50mm花键孔为中心加工表面
这组加工表面包含：φ50mm十六齿方齿花键孔，φ55mm阶梯孔，和φ65mm外圆表面和Ｍ60×1外螺纹表面。
这两组加工表面之间有着一定位置要求，关键是：
1) 花键孔和二孔中心联线垂直度公差为0.20:100；
2) φ39mmm二孔外端面对φ39mm孔垂直度公差为0.1mm；
3) 花键槽宽中心线和φ39mm中心线偏转角度公差为2°。
由以上分析可知，对于这二组加工表面而言，我们能够先加工其中—组表面，然后借助于专用夹具进另一组表面加工，而且确保它之间位置精度要求。
4.确定毛坯类型
零件材料为45钢，考虑到汽车在运行中常常加速及正、反向行驶，故零件在工作过程中常常承受变及冲击性载荷，所以应该选择锻件，方便使金属纤维尽可能不被切断，确保零件工作可靠。因为零件年产量为4000件，已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，能够采取模锻成型，这从提升生产率，确保加工精度上考虑，也是应该。
5.基面选择
基面选择是工艺规程设计中关键工作之一，基面选择正确和合理，能够使加工质量得到确保，生产率得以提升。不然，不仅使加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
粗基准选择：对像万向节滑动叉这么零件来说，选择好粗准是至关关键。对于通常轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理。但对本零件来说，假如以叉部外形做粗基准，根据相关粗基准（四点定位），则可能造成这一组内外圆柱表面和零件工表面不对称，根据相关粗基准选择标准（即当零件有不加工表面时，应以加工表面要求相对位置精度较高不加工表面做为粗基准），现选择叉部二个孔不加工外轮廓表面做为粗基准，利用一组共二个短V形块支承这二个外轮廓做关键定位面，以消除四个自由度，再用一对自动定心卡爪，夹持在外圆柱面上，用以消除二个自由度，达成完全定位。
对于精基准而言，关键应该考虑基准重合问题，当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。
6.制订工艺路线
制订订工艺咯线出发点，应该是使零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能用工夹具，并尽可能使工序集中来提升生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，方便使生产成本尽可能下降。
（1）工艺路线方案一
工序I 车外圆，，车螺纹M60×1mm。
工序II 两次钻孔并扩钻花键底孔，镗止口。
工序III 倒角。
工序IV 钻底孔。
工序V 拉花键孔。
工序VI 粗铣二孔端面。
工序VII 精铣二孔端面。
工序VIII 钻、扩、粗铰、精铰二个孔到图纸尺寸并锪倒角。
工序IX 钻M8mm底孔，倒角。
工序X 攻螺纹M8mm，。
工序XI 冲箭头。
（2）工艺路线方案二
工序I 粗铣二孔端面。
工序II 精铣二孔端面。
工序III 钻二孔（不到尺寸）。
工序IV 镗二孔（不到尺寸）。
工序V 精镗二孔，倒角。
工序VI 车外圆，，车螺纹M60×1mm。
工序VII 钻、镗孔，并镗止口。
工序VIII 倒角。
工序IX 钻底孔。
工序X 拉花键孔。
工序XI 钻M8mm螺纹底孔孔，倒角。
工序XII 攻螺纹M8mm，。
工序XIII 冲箭头。
工序XIV 检验。
（3）工艺方案比较和分析
上述两个工艺方案特点在于：方案一是先加工以花键好为中心一组表面，然后再以此二孔为基面加工二孔；而方案二则和此相反，先是加工孔，然后再以此二孔为基准加工花键孔及其外表面。两相比较，能够看出，先加工花键孔后再以花键孔定位加工两孔，这时位置精度较易确保，而且定位及装夹等全部比较方便。但方案一中工序III即使替换了方案二中工序III、 IV、 V，降低了装夹次数，但在一道工序中要完成这么多工作，除了能够选择专门设计组合机床（但在成批生产时，在以确保加工精度情况下应尽可能不选择专用组合机床）以外，只能选择六角车床，利用六角头进行加工。而六角车床现在大多适适用于粗加工，用来在此处加工二孔是不适宜，所以决定将方案二中工序III、 IV 、V移入方案一，改为二道工序加工，具体工艺过和以下：
工序I 车外圆，，车螺纹M60×1mm。粗基准选择如前所述。
工序II 二次钻孔并扩钻花键底孔，镗止口，以外圆为定位基准。
工序III 倒角。
工序镗IV钻锥螺纹底孔。
工序V 拉花键。
工序VI 粗铣二孔端面，以花键孔及其端面为基准。
工序VII精铣二孔端面
工序VIII钻孔二次并扩孔。
工序IX 粗镗并精二孔，倒角，以上工序VII、VIII、IX定位基准均和工序VI相同。
工序X钻M8mm螺纹底孔，倒角。
工序XI攻丝M8mm，。
工序XII冲箭头。
工序XIII检验。
以上加工方案大到看来还是合理，但经过仔细考虑零件技术要求和可能采取加工手段以后，就会发觉仍有问题，关键表现在两面三刀个孔及其端面加工要求上。图纸要求：二孔中心线应和花键垂直，垂直度公差为0.20∶100；二孔和其外端面应垂直，垂直度公差为0.1mm。由此能够看出：因为二孔中心线要求和花键孔中心线相垂直，所以，加工及测量孔时应以花键孔为基准。这么做，能确保设计基准和工艺基准相重合，在上述工艺路线制订中也是这么做了。同理，二孔和其外端面垂直度（0.1mm）技术要求在加工和测量时也应遵寻上述标准。但在已制订工艺咯线中却没有这么做：孔加工时，以花键孔定位（这是正确）；而孔外端面加工时，也是以花键妃定位。这么做，从装夹上看似是而非乎比较方便，但却违反了基准重合标准，造成了无须要基准不重合误差。具体来说，当二孔外端面以花键妃为基准加工时，假如两个端面和花键妃中心线已确保绝对平行话（这是极难），那么因为二孔中心线和花键孔仍有0.20∶100垂直度公差，则和其外端面垂直度误差就会很大，甚至会造成超差而报废，这就是因为基准不重合面造成恶果。为了处理这个问题原有加工路线可仍大致保持不变，只是在二孔加工完了以后，再增加一道工序：以孔为基基准，磨二孔外端面。这么做，能够修正因为基准不重合造成加工误差，同时也照料了全部加工路线中装夹较方便特点。所以，最终加工路线确定以下：
工序I 车端面及外圆，，并车螺纹M60×1mm。以两个叉耳外轮廓及外圆为粗基准，选择C620-1一般车床并加专用夹具。
工序II 钻、扩花键底孔，并镗止口孔，以外圆为定位基准，选择C365L六角车床。
工序III 内花键孔倒角。选择C620-1车床加专用夹具。
工序镗IV 钻锥螺纹底孔。选择Z525立式钻床及专用钻模。这里安排钻底孔关键是为了下道工序拉花键孔时为消除回转自由度而设置一个定位基准。本工序以花键内底孔定位，并利用叉部外轮廓消除回转自由度。
工序V 拉花键孔。利用花键内底孔、端面及锥螺纹底孔定位，选择L6120卧式拉床加工。
工序VI 粗铣二孔端面，以花键孔定位及选择X62铣床加工。
工序VII 钻、扩二孔及倒角。以花键孔定位，选择端面定位，选择Z535立式钻床加工。
工序VIII 粗、精镗两孔二孔。选择T740型卧式金刚镗床及专用夹具加工，以花键内孔及其端面定位。
工序IX 磨二孔端面，确保尺寸，以孔及花键孔定位，选择M7130平面磨床及专用夹具加工。
工序X钻叉部四个M8mm 螺纹底孔并倒角。选择Z4112-2台式钻床及专用夹具加工，以花 健孔及孔定位。
工序XI攻螺纹4~M8mm及。
工序XII冲箭头。
工序XIII终检。
以上工艺过程详见机械加工工序卡片。
7.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定
“万向节滑动叉”零件材料为45钢，硬度HB207~241，毛坯重量为6kg，生产类型为成批生产。采取在锻锤上合模模锻毛坯，3级精度组（成批生产）。
依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸以下：
（1）外圆表面（及M60×1mm ）
考虑其加工长度为90mm，和其联结非加工外圆表面直径为，为简化模锻毛坯外形，现直接取其外圆表面直径为。表面为自由尺寸公差，表面粗糙度要求为Rz200（相当于▽1），只要求粗加工，此时直径余量2Z=3mm已能满足加工要求。
（2）外圆表面沿轴线长度方向加工余量（M60×1mm端面）
长度余量及公差取[见“机械制造工艺手册”（以下均简称“手册”）表1-52]。
模锻斜度为（图纸要求）
（3）两内孔（叉部）
毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于IT7~IT8之间，参考“手册”表1-29及表1-34确定工序尺寸及余量为：
钻孔：
二次钻孔： 2Z=12mm
扩钻： 2Z=1.7mm
精镗： 2Z=0.2mm
细镗： 2Z=0.1mm
（4）花键孔（××）
要求花键孔为外径定心，故采取拉削加工。
内孔（“手册”表1-29）
钻孔：
二次钻孔 2Z=16mm
扩钻： 2Z=2mm
拉花键孔（××）
花键孔要求外径定心，花键内径拉削时加工余量为孔公差T=E=0.17mm。
（5）二孔外端面（加工余量计算长度为）
按计算法确定加工余量，参考表实例进行计算。
1）模锻毛坯余量
不平度：Rz=、缺点层：（表1-5）
空间偏差：（表1-6）
模锻毛坯公差：（表1-52，按锻件宽度b=118mm 查得宽度公差）模锻斜度：（图纸要求）
2）粗铣余量
加工精度：IT12、WC UDA (表1-12杠杆类零件)
加工表面粗糙度：Ra6.3(▽4)(表1-22杠杆类零件)
剩下空间偏差：（表1-6注5）

式中——精度提升系数0.06(表1-22);
——模锻毛坯空间偏差，见前。
定位误差：按零件许可角度公差计算：

粗糙度：（表1-12）
缺点层：（表1-12）
3）磨两端面余量
加工精度及表面粗糙度：要求达成（相当于旧表面光洁度标准▽6），公差T=0.07mm，见图纸要求。
不平度：
缺点层：
剩下空间偏差
式中K——精度提升系数（表1-22）
——粗铣后空间偏差，
安装误差：取尺寸公差，
最终，将上面由手册中所查得各项数据分别填入下表。同时，根据“机械制造工艺设计手册”第4页上所要求步骤，计算出这个表面各道工序极限尺寸量值，也一并填入表内。
加工余量表
模锻斜度：
模锻毛坯尺寸：
模锻分型面，毛坯制造尺寸及技术要求，见毛坯图。
8.确定切削用量及基础工时
工序I 车削端面，外圆及螺纹。
本工序采取计算法。
（1）加工条件
工件材料：45钢正火，、模锻。
加工要求：车端面、；粗车外圆、、；车螺纹M60×1。
机床：C620-1一般车床。
刀具：
端面车刀：刀片材料YT15，刀杆尺寸、，，、。
螺纹车刀：刀片材料：W18Cr4V。
（2）计算切削用量
1）粗车端面
①若要考虑模锻余度，轴线长度方向加工余量（M60×1mm端面外），。但实际上，因为以后还要钻花键底孔，所以端面无须全部加工，此时可只按考虑，分二次加工，吃刀深度。
②进给量f=0.4mm/r(表 3-13)
③计算切削速度（表3-18）耐用度t=45min。
（2.72m/s）
④确定机床主轴转速
(799r/min)
按机床选择 (760r/min)
所以实际切削速度 (154.4m/min)
⑤切削工时
,,,
(0.16min)
2）粗车外圆。要求校验机床功率及进给机构强度。
①切削深度：单边余量Z=1.5mm，可一次切除。
②进给量：考虑刀杆尺寸，工件直径及要求切削深度，从表3-13中选择f=0.6mm/r。
③计算切削速度，（表3-18）
(2.7m/s)
④确定机床主轴转速
(793r/min)
按机床选择 (760r/nin)
所以实际切削速度
(154m/min)
⑤校验机床功率
由表3-4里查得单位切削功率

由表3-2查适当f=0.6mm/r时，故切削功率：

由机床说明书可知，C620-1车床电机功率为，当主轴转速为760r/min时，主轴传输功率为5.5kW（参见陶乾编“金属切削原理”261页，高等教育出版社1958年版），所以机床功率足够。
⑥校验机床进给机构强度
由表3-4查得单位切削力F=1962MPa，故主切削力为：

在通常切削加工中，刀尖圆弧半径正确影响较大，对影响较小。由表3-8查得时，，。又从表查适当初，，故径向力和轴向力分别为：

取机床导轨和溜板之间摩擦系数，则机床进给机构沿纵进给方向所承受为：

从机床说明书中可知，C620-1车床纵向进给机构许可承受最大力为3532N（360kgf）。所以，机床进给机构能够正常工作。
⑦切削工时
切入长度，切出长度，试切长度
（0.22min）
(0.06min)
3）车螺纹
①切削速度计算（表3-55）刀具耐用度t=60min，螺距S=1，取。
(0.06m/s)
②确定机床主轴转速
(191r/min)
按机订床选择 (185r/min)
所以实际切削速度
③切削工时（表7-8）。取粗行程次数3次，精行程2次，切入长度。
(0.5min)
（4）工序II：钻、扩、镗内孔及止口。
1）钻孔
(表3-38)
（15m/min）(表3-42)
（m/s）
按机床选择 (183r/min)
所以实际切削速度
切削工时：
切入，切出，
(2.3min)
2）二次钻孔（依据钻孔取参考值，见手册表3-54）

(58.2r/min)
按机床选择（58r/min）
所以实际切削速度 (7.46m/min)
切削工时：（表7-5）

(4.57min)
3）扩孔（依据钻孔取参考值，见“手册”表3-54

(55.8r/min)
按机床选择 （58r/min）
所以实际切削速度
切削工时：（表7-5）
切入，切出
(2.89min)
4）镗止口
取刀杆直径D=，刀杆伸出量125mm。
加工余量。分二次加工。令，，选择硬质合金YT5镗刀。
(表3-15)
（表3-19及“手册”第84页“镗孔切削用量”）
(444r/min)
按机床选择 (430r/min) （表4-1）
所以实际切削速度
切削工时：（表7-1）
，（偏刀考虑顺利切入增加量）
(0.27min)
在本工步中，加工止口测量长度，因为工艺基准和设计基准不重合，故需要进行尺寸换算。按图纸要求，加工完成后应确保尺寸换算。按图纸要求，加工完成后应确保尺寸45mm。
尺寸链图1所表示，尺寸45mm为终止环，给定尺寸185mm及45mm，因为基闪不重合，加工时应确保尺寸A：

图1尺寸链
A=185-45=140（mm）
要求公差值：
因为
即终止环自由尺寸取公差之和，现因为本尺寸链较简单，故分配公差采取等公差法。
尺寸45mm按自由尺寸取公差等级IT16，其公差。并令。
5）工序III倒角。
（参考表3-17）
（参考表3-21）

按机床选择（表4-3）
切削工时（表7-1）

(0.37min)
6）工序IV：钻底孔（）
(表3-38)
(表3-42)
(543r/min)
按机床选择 (9.08r/s) （表4-5）
所以实际切削速度
切削工时（表7-5）；
，，
所以 (0.3min)
7）工序V：拉花键孔
单面齿升0.06mm(表3-86)
(3.6m/min)(表3-86)
切削工时（表7-12）

式中——单面余量3.5mm（由~）；
——拉削表面长度140mm;
——考虑校准部分长度系数，取1.20;
——考虑机床返回行程系数，取1.40；
——切削速度3.6m/min；
——拉刀齿升（每齿进给量）0.06mm;
——拉刀齿距

所以
所以 (26s)
8）工序VI：粗铣二孔端面，确保尺寸
(表3-28)
(27m/min)(表3-30)
采取高速钢镶齿三面刃铣刀，，齿数z=16
（49r/min）
按机床选择 (47.5r/min)（表4-17）
所以实际切削速度
切削工时

(2min)
9）工序VII：钻、扩二孔并倒角。
（1）钻孔
(表3-38)
取 (表4-5)
(15m/min)(表3-42)
所以 (191r/min)
按机床选择（表4-5）sd
所以实际切削速度 (15.3m/min)
切削工时（一个孔）：

(0.72min)
（2）扩钻（依据钻孔取参考值，见表3-38及表3-54）

取 (表4-5)
(7.5m/min)(表4-5)
所以 (65r/min)
按机床选择（表4-5）
所以实际切削速度 （7.8m/min）
切削工时（一个孔）：

(0.72min)
（3）扩孔（依据钻孔取参考值）
（表3-38及表3-54）
按机床选择 (表4-5)；
(7.5m/min)；
所以 (61.7r/min)；
按机床选择，
所以实际切削速度（8.26m/min）
切削工时（一个孔）：

(0.3min)
（4）倒角2×45°双面
为缩短辅助时间，取倒角时主轴转速和钻孔想同。
(191r/min)
手动进给
10）工序VIII粗、精镗二孔
（1）粗镗孔至

(表4-9)

切削工时（一个孔）（表7-1），

（2）精镗孔至。选择一个刀杆，利用金刚石镗床同时对工件进行粗、精镗孔，故切削用量及工时均和前相同。即：

11）工序IX磨孔二端面，确保尺寸
（1）选择砂轮，（表3-91~97，表4~13）

（2）切削用量选择
（表4-13）
轴向进给量（双行程）（表3-107）。
工件速度（表3-107）。
径向进给量
（3）切削工时（一个面），同时加工三个零件。（表7-13）

式中——加工长度，330mm；
——加工宽度，66mm；
——单面加工余量，0.59/2=0.30mm；
——系数，1.14，（表7-15）；
——同时加工零件数。

12）工序X钻螺纹孔

按机床选择（表4-6）。
所以实际切削速度
切削工时（一个孔）：

13）工序XI攻螺纹4~M8mm及
因为公制基础螺纹M8mm及圆锥螺纹外径相差无几，故切削用量均按加工M8mm螺纹选择。
（表3-42）
所以
按机床选择。
则实际切削速度。
9.填写加工工艺卡片
将上述分析计算结果填写到机械加工工艺卡片（见附表）
10.数控编程
经指导老师同意，零件φ39两孔端面可利用数控机床加工。零件造型图2。

图2 零件造型如
利用CAXA制造工程师软件对零件加工部分进行后置处理，加工程序以下：

(123.cut,.5.25,8:55:54.910)
N10G90G54G00Z100.000
N12S3000M03
N14X0.000Y0.000Z100.000
N16X-23.599Y-0.203
N18Z30.000
N20G01Z20.000F100
N22G02X-23.600Y-0.000I20.636J0.193F1000
N24G02X-23.599Y0.203I20.637J0.010
N26G01X-23.784Y0.000
N28X-23.599Y-0.203
N30X-25.079Y-1.548F800
N32X-20.610Y-6.466F1000
N34G02X-21.600Y-0.000I20.608J6.465
N36G02X-20.610Y6.466I21.598J0.000
N38G01X-25.814Y0.740
N40G03X-25.814Y-0.740I0.814J-0.740
N42G01X-25.079Y-1.548
N44X-27.299Y-3.566F800
N46X-16.724Y-15.201F1000
N48G03X16.724Y-15.201I16.724J15.201
N50G01X22.830Y-8.484
N52X20.610Y-6.466F800
N54X23.599Y-0.203
N56X23.784Y-0.000F1000
N58X23.599Y0.203
N60G02X23.600Y0.000I-20.636J-0.193
N62G02X23.599Y-0.203I-20.637J-0.010
N64G01X20.610Y-6.466F800
N66X25.814Y-0.740F1000
N68G03X25.814Y0.740I-0.814J0.740
N70G01X20.610Y6.466
N72G02X21.600Y-0.000I-20.608J-6.465
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