机械类毕业设计讲义内容Word文档下载推荐.docx

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零件图如图1-1所示。

图1-1万向节滑动叉零件图

四、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。

①零件图上的尺寸标注既要满足设计要求，又要便于加工。

②标注尺寸要避免多尺寸同时保证的问题。

③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。

④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。

⑤零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。

⑥零件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：

①以φ

mm孔为中心的加工表面，包括两个φ

mm的孔及其倒角，尺寸为

mm的与两个φ

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φ

mm的两个孔。

②以φ

mm花键孔为中心的加工表面，包括φ

mm十六齿方齿花键孔、φ55mm阶梯孔、φ65mm外圆表面和M60×

1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：

①φ

mm花键孔与φ

mm二孔中心连线的垂直度公差为100：

0.2。

②φ

mm二孔外端面对φ

mm孔的垂直度公差为0.1mm。

③φ

mm花键槽宽中心线与φ

mm孔中心线偏转角度公差为2°

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。

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。

1零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。

②零件的结构形状和外形尺寸。

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。

③生产类型。

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。

④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。

⑤利用新工艺新技术新材料的可能性。

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。

①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。

②“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φ

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。

①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。

②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。

③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。

④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。

⑤可靠、方便原则。

应选定位可靠、装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原则安排

①利用一组共两个短V形块支承叉部两个φ

mm孔的不加工外轮廓表面（主要定位面）。

②利用一对自动定心的窄口卡爪夹持在φ65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：

①参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。

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Ra0.63～Ra2.5；

精磨圆柱孔时，经济精度等级为IT7，表面粗糙度为Ra0.32～Ra1.25。

②被加工零件材料的性质。

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。

③被加工零件的结构形式和尺寸。

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。

④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。

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：

①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。

②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。

③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。

④光整加工阶段（需要时）。

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：

①工序集中：

使每个工序中包括尽可能多的加工内容。

②工序分散：

使每个工序中包括尽可能少的加工内容。

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

①基面先行。

作为零件的精基准面首先安排加工。

②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。

③先粗后精。

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。

④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。

⑤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

①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。

②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。

③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、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）。

①机械加工工艺路线方案1：

工序1：

车削端面、外圆φ62、φ60及螺纹M60×

工序2：

两次钻及扩钻花键底孔φ43及锪沉头孔φ55。

工序3：

φ43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φ

mm二孔外端面。

工序7：

精铣φ

工序8：

钻、扩、粗铣、精铣φ

mm二孔至图样尺寸及倒角。

工序9：

钻叉部4-M8螺纹底孔φ6.7及倒角。

工序10：

攻螺纹4-M8、Rc1/8。

工序11：

冲箭头。

工序12：

终检。

②机械加工工艺路线方案2：

钻φ

mm二孔（不到尺寸）。

镗φ

精镗φ

mm二孔及孔口倒角。

钻、镗内花键底孔φ43及锪沉头孔φ55。

工序13：

工序14：

8、加工工艺方案比较与分析，并确定最终加工工艺路线

①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。

②“万向节滑动叉”零件最终机械加工工艺路线确定如下：

钻、扩φ

mm二孔及倒角。

精、细镗φ

mm二孔。

磨φ

mm二孔端面。

第三章确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸

要求：

1、各组每位同学按指导教师指定的加工表面进行。

2、查阅李益民主编的《机械制造工艺设计简明手册》（简称《工艺手册》）等参考资料。

一、影响机械加工余量的主要因素

加工余量的大小应按加工要求合理地确定。

余量过大会浪费原材料及机械加工的工时，增加机床、刀具、能源等的消耗；

过小则不能保证消除前道工序的各种误差及表面缺陷，甚至造成废品。

因此，应在保证加工质量的前提下，尽量减少加工余量。

影响机械加工余量的主要因素如下：

1、上道工序留下的表面粗糙度Ha及表面缺陷层Da。

2、上道工序的尺寸公差Ta。

3、上道工序零件各表面相互位置的空间偏差ρa。

4、本道工序加工时的安装误差εb。

二、确定机械加工余量的方法

1、计算法。

此法最经济合理，但计算所需的可靠齐全的数据难以获得。

2、经验估计法。

凭经验确定，所估值一般偏大，此法仅适用于单件小批量生产。

3、查表修正法。

将长期生产实践和试验研究所积累的大量数据列成表格，以便应用时直接查找，同时还应根据实际加工情况予以修正。

本设计参阅有关机械加工工艺手册，用查表修正法按工艺路线的安排，一道道工序、一个个表面地加以确定，必要时可根据使用时的具体条件对手册中查出的数据进行修正。

三、确定工序尺寸的方法

1、当定位基准（或工序基准）与设计基准重合时，可采用“层层包裹法”（即“倒推法”），即将加工余量一层层叠加到被加工表面上，可以清楚地看出每道工序的工序尺寸，再将每种加工方法的经济加工精度公差按“入体方式”标注在对应的工序尺寸上。

2、当定位基准（或工序基准）与设计基准不重合时，应按尺寸链原理来计算确定工序尺寸与公差，并应校核余量层是否满足加工要求。

四、“万向节滑动叉”零件各加工表面机械加工余量、毛坯尺寸的确定

（一）φ62及M60×

1外圆表面的机械加工余量、毛坯尺寸的确定

1、加工余量

φ62及M60×

1外圆表面的机械加工余量2Z=3mm，这样可与非加工外圆表面φ65的直径一致，这便于该零件毛坯的制造。

2、毛坯尺寸

为简化模锻毛坯的外形，φ62及M60×

1外圆表面的毛坯尺寸取与其连接的非加工外圆表面直径，即φ65mm。

（二）M60×

1端面（即外圆表面沿轴线长度方向）的加工余量及公差的确定

外圆表面沿轴向方向长度尺寸的加工余量可查《工艺手册》表2.2～2.5，其余量值规定为2.0～2.5mm，现取2mm。

2、公差

外圆表面沿轴向方向长度尺寸的公差可查《工艺手册》表2.2-14，（其中：

锻件重量为6kg，锻件复杂形状系数查《工艺手册》表2.2-10为S1，锻件材质系数查《工艺手册》表2.2-11取M1，锻件长度方向轮廓尺寸〉180～315mm）故长度方向公差定为

mm。

（三）叉部φ

mm两内孔各工序尺寸及公差的确定

1、各工序尺寸的确定方法（基准重合）：

“倒推法”，即“层层包裹”法，如图3-1。

图3-1“层层包裹”法示例图

2、各工序尺寸公差的确定原则：

按经济加工精度确定。

3、各工序尺寸公差的标注：

按“入体方式”标注在对应的工序尺寸上。

4、具体如下：

（参照《工艺手册》表2.3-9及表2.3-12，毛坯为实心件，两内孔精度要求介于IT7～IT8之间）

①钻孔：

φ25mm。

②钻孔：

φ37mm。

2Z=12mm。

③扩孔：

φ38.7mm。

2Z=1.7mm。

④精镗：

φ38.9mm。

2Z=0.2mm。

⑤细镗：

φ

mm。

2Z=0.1mm。

（四）16-φ

×

花键孔各工序的加工余量及工序尺寸的确定

要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。

各工序名称、尺寸及加工余量如下（参照《工艺手册》表2.3-9，毛坯为实心件）。

φ41mm。

2Z=16mm。

φ42mm。

2Z=1mm。

④拉花键孔16-φ

至尺寸。

拉削时的单边加工余量参照《工艺手册》表2.3-19为0.5～0.6mm，取2Z=1mm。

（五）叉部φ

两孔外端面的加工余量及公差的确定

1、锻件毛坯的加工余量及公差

1按照《工艺手册》表2.2-25，锻件重6kg，取加工精度F2，锻件复杂系数S3，则两孔外端面的单边加工余量为2.0～3.0mm，取Z=2mm。

2查《工艺手册》表2.2-14，材质系数取M1，复杂系数S3，则锻件公差为

2、磨削加工余量及公差

1查《工艺手册》表2.3-21，磨削余量为0.2～0.3mm，取Z=0.2mm。

2磨削公差即为零件公差：

3、铣削加工余量及公差

①铣削余量为：

Z=2-0.2=1.8mm。

②规定本工序粗铣的加工精度为IT11，查公差值为：

万向节滑动叉零件毛坯图见图3-2。

图3-2万向节滑动叉零件毛坯图

第四章确定切削用量及基本工时

1、各组每位同学按指导教师指定的加工工序进行。

2、查阅艾兴、肖诗纲主编的《切削用量简明手册》（简称《切削手册》）等参考资料。

一、确定切削用量的指导思想

合理的切削用量是科学管理生产、获得较高技术经济指标的重要前提之一。

应在机床、刀具、加工余量等确定之后，综合考虑工序的具体内容、加工精度、生产率、刀具寿命等因素。

二、确定切削用量的一般原则

保证加工质量，在规定的刀具耐用度条件下，使机动时间少、生产率高。

如果切削用量选择不当，会使工序加工时间增多，设备利用率下降，工具消耗增加，从而增加产品成本。

三、确定切削用量的方法

通常首先确定背吃刀量ap（粗加工时尽可能等于工序余量），然后根据表面粗糙度要求选择较大的进给量f，最后根据切削速度与刀具耐用度或机床功率之间的关系，用计算法或查表法求出相应的切削速度v。

四、常用加工方法切削用量的一般选择

1、车削用量的选择

（1）背吃刀量ap

①粗加工时，应尽可能一次切去全部加工余量。

如余量太大时，应考虑工艺系统的刚度和机床的有效功率，尽可能选取较大的背吃刀量。

②半精加工时，如单边余量h＞2mm，则应分在两次行程中切除：

第一次ap=（2/3～3/4）h；

第二次ap=（1/4～1/3）h。

如单边余量h≤2mm，则可一次切除。

③精加工时，应在一次行程中切除精加工工序余量。

（2）进给量f

背吃刀量ap选定后，进给量f直接决定了切削面积，从而决定了切削力的大小。

因此，允许选用的最大进给量受到下列因素制约：

机床的有效功率和转矩；

机床进给机构传动链的强度；

工件的刚度；

刀具的强度和刚度；

图样规定的加工表面粗糙度。

生产实际中大多依靠经验法和查表法确定合理的进给量。

（3）切削速度v

在背吃刀量ap和进给量f选定后，切削速度v的选定是否合理，对切削效率和加工成本影响很大。

一般方法是根据合理的刀具寿命计算或查表选定切削速度v值。

①精加工时，应选取尽可能高的切削速度，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。

②粗加工时，切削速度的选择应考虑以下几点：

硬质合金车刀切削热轧中碳钢的平均切削速度为1.67m/s，切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s；

切削合金钢比切削中碳钢切削速度要降低20%～30%；

切削调质状态的钢件或切削正火、退火状态的钢料切削速度要降低20%～30%；

切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高100%～300%。

2、铣削用量的选择

应根据加工余量来确定铣削背吃刀量ap。

①粗铣时，为提高铣削效率，一般选铣削背吃刀量ap等于加工余量，一个工作行程铣完。

②半精铣及精铣时，加工要求较高，通常分两次铣削，半精铣时背吃刀量ap一般为0.5～2mm；

精铣时背吃刀量ap一般为0.1～1mm或更小。

（2）每齿进给量fz

可由切削用量手册中查出，其中推荐值均有一个范围。

精铣或铣刀直径较小、铣削背吃刀量较大时，采用其中较小值；

粗铣时常用其中较大值。

加工钢件时用较小值；

加工铸铁时用较大值。

铣削背吃刀量ap和每齿进给量fz确定后，可适当选择较高的切削速度以提高生产率。

选择时，按公式计算或查切削用量手册，对大平面铣削也可参照国内外的先进经验，采用密齿铣刀、选大进给量、高速铣削、以提高效率和加工质量。

3、刨削用量的选择

刨削背吃刀量ap的确定方法和车削基本相同。

可按有关手册中车削进给量推荐值选用。

①粗刨时，根据背吃刀量ap和刀杆截面尺寸按粗车外圆选其较大值。

②精刨时，按半精车、精车外圆选取。

③刨槽、切断加工时，按车槽和切断进给量选择。

在实际刨削加工中，通常是根据实践经验选定切削速度v。

可按照车削速度公式计算，只不过除了如同车削时要考虑的诸项因素外，还应考虑冲击载荷，参阅有关手册，要引入修正系数k冲。

4、钻削用量的选择

钻削用量的选择包括确定钻头直径D、进给量f和切削速度v（或主轴转速n）。

应尽可能选大直径钻头，选大的进给量，再根据钻头的寿命选取合适的钻削速度，以取得高的钻削效率。

（1）钻头直径D

钻头直径D由工艺尺寸要求确定，尽可能一次钻出所要求的孔。

当机床性能不能胜任时，才采用先钻孔、再扩孔的工艺，这时钻头直径取加工尺寸的0.5～0.7倍。

孔用麻花钻直径可参阅JB/Z228-1985选取。

进给量f主要受到钻削背吃刀量、机床进给机构和动力的限制，也有受工艺系统刚度的限制。

标准麻花钻的进给量可查表选取。

采用先进钻头能有效地减小轴向力，往往能使进给量成倍提高。

因此，进给量必须根据实践经验和具体条件分析确定。

（3）钻削速度v（或主轴转速n）

钻削速度v（或主轴转速n）通常根据钻头寿命按经验选取。

五、确定“万向节滑动叉”零件有关工序内容的切削用量及基本工时

1、工序1：

车削端面、外圆及螺纹

（1）首先要确定的内容

①零件材料：

45钢，正火，