傳動軸凸緣叉加工工藝的擬定分析案例1.1概述本論文在傳統(tǒng)的傳動軸凸緣叉加工工藝設計上進行了一些基礎的完善。在設計中我們主要根據現(xiàn)在普遍使用的加工工藝手段進行設計，設計出一個其實可行的加工工藝及夾具的方案，根據凸緣叉現(xiàn)有的加工工藝及夾具設計，對其進行不斷的改善、優(yōu)化、提高、從而消除一些缺陷，并確定加工工藝路線REF_Ref73177161\r\h[10]。進而設計出結構更加合理的夾具。1.2確定凸緣叉毛坯材料由于凸緣叉的應用中，經常用于加速、變載的場合，而鍛造件具有較好的力學性能。故毛坯的制造方式為鍛造，所以我們選用45鋼，因為45鋼它的經過熱處理后可以獲得較好的切削性能，較高的強度、韌性以及較好的綜合力學性能。1.3選擇凸緣叉基準基準是制造業(yè)中，機械產品從設計是依據的零件尺寸，加工工件時的定位，尺寸測量時校核，直到零部件的裝配都會用到基準，而在機械零件上的若干個表面之間及研究零件表面相對位置的關系時，就必須有一個基準.1）粗基準的選擇在選擇粗基準時，如果既要保證零件的某一部分加工后的加工余量，且分配合理原則下，又要保證其他的重要加工表面加工余量，就必須選擇這個表面作為粗基準。因此我們選擇凸緣叉的Φ39兩耳孔外端面為粗加工基準2）精基準的選擇在選擇精基準時，我們需要考慮零件的基準重合問題，如果我們在設計中發(fā)現(xiàn)加工工序基準和設計師的基準不重合時，應該對對尺寸進行必要的計算。因此我們選擇凸緣叉的兩Φ39孔軸線、凸緣叉Φ39兩耳孔上端面以及Φ95止口軸線為精加工定位基準。1.4擬定工藝路線1.4.1擬定加工路線原則1）先粗加工，再精加工，本文中的凸緣叉是先加工粗加工兩端面以及兩端面得孔，然后再精加工。2）主要表面先加工，次要表面后加工，就是先加工兩端面在加工其他端面。3）剛開始加工時，先將精基準加工出來，若精基準不止一個那么就按照基準的轉換挨個加工出來。凸緣叉的加工工藝基準是兩端面和兩個孔，故需要保證兩個孔以及兩端面的加工精度。1.4.2擬定工藝路線在制定工藝路線時，我們應該從保證零件的幾何形狀、尺寸及位置精度等技術要求合理的情況下，盡量保證工序的集中，用來保證生產效率，還要考慮生產成本，成本盡可能降低[4]。又因為我們是針對大批量生產。我們又對圖2-1凸緣叉零件圖進行了分析，由此擬定出了以下兩種加工工藝路線。1、工藝路線方案一工序一：鍛造工序二：熱處理工序三：粗車、精車Φ95止口和倒角工序四：粗銑Φ39兩耳孔外端面工序五：鉆4×Φ11孔和倒角工序六：鉆孔4×M8安裝孔工序七：攻絲4×M8安裝孔螺紋工序八：鉆Φ39兩耳孔工序九：擴Φ39兩耳孔和倒角工序十：精鏜、細鏜孔Φ39和倒角工序十一：磨Φ39孔兩端面工序十二：去毛刺工序十三：清洗工序十四：終檢2、工藝路線方案二工序一：鍛造工序二：熱處理工序三：粗銑Φ39上兩耳孔外端面工序四：粗車Φ95端面止口和倒角工序五：鉆4×Φ11孔和倒角工序六：鉆Φ39兩耳孔工序七：擴Φ39兩耳孔和倒角工序八：精車Φ95止口和倒角工序九：精鏜、細鏜孔Φ39和倒角工序十：磨Φ39孔兩端面工序十一：鉆孔4×M8安裝孔工序十二：攻4×M8安裝孔螺紋工序十三：去毛刺工序十四：清洗工序十五：終檢1.4.3熱處理和輔助工序毛坯探傷一般放在粗加工的前面，它的主要作用是檢查零件的細微裂痕和缺陷，通常安排在精加工之后REF_Ref72784392\r\h[3]。檢查分為中期檢查與最終檢查，中間檢查應放在一些重要的加工工序后面進行，零件最終的檢查應該放在零件加工完之后。1.5工序集中與分散工序的集中與分散對確定各工序工序內容起著重要的作用，各工序的數目多少，將會直接影響到使用夾具的數目和加工工件時安裝工件的次數。我們在設計凸緣叉加工工藝時，一般以工序集中的原則來確定工序內容，即有利于保證各面與面之間的位置精度，減少人工輔助時間；又有利于使用高效率的機械加工機床，減少加工時間和工件搬動次數，提高生產效率。1.6確定各工序內容1.6.1方案一加工工序如表3-1所示表3-1方案一加工工序工序號工序名稱工序內容設備工藝設備1鍛造鍛造、清理2熱處理退火3車粗車、精車Φ95止口及倒角C620-1硬質合金車刀、游標卡尺4粗銑粗銑Φ39兩耳孔外端面X62W硬質合金銑刀、游標卡尺5鉆孔鉆4×Φ11孔及倒角Z4012Φ11鉆頭、專用夾具6鉆孔鉆孔4×M8安裝孔Z4012Φ7鉆頭7攻螺紋攻絲4×M8安裝孔Z4012M8絲錐8鉆孔鉆Φ39兩耳孔Z4012莫氏麻花鉆9擴鉆擴Φ39兩耳孔及倒角Z4012套式擴孔鉆10鏜精鏜、細鏜孔Φ39及倒角T618YT30鏜刀11磨磨Φ39孔兩端面M713012去毛刺去各處毛刺鉗工臺平板銼13清洗清洗14終檢終檢檢驗臺1.6.2方案二加工工序如表3-2所示表3-2方案二加工工序工序號工序名稱工序內容設備工藝設備1鍛造鍛造、清理2熱處理退火3粗銑粗銑Φ39兩耳孔外端面X62W硬質合金銑刀、游標卡尺4粗車粗車Φ95止口及倒角C620-1硬質合金車刀、游標卡尺5鉆孔鉆4×Φ11孔及倒角Z4012Φ11鉆頭、專用夾具6鉆孔鉆Φ39兩耳孔Z4012Φ12莫氏麻花鉆7擴鉆擴Φ39兩耳孔及倒角Z4012套式擴孔鉆8精車精車Φ95止口及倒角C620-1硬質合金車刀、游標卡尺9鏜精、細鏜孔Φ39及倒角T618YT30鏜刀10磨孔磨Φ39孔兩端面M713011鉆鉆孔4×M8安裝孔Z4012Φ7鉆頭12攻螺紋攻4×M8安裝孔螺紋Z4012M8絲錐13去毛刺去各處毛刺鉗工臺平板銼14清洗清洗15終檢終檢檢驗臺1.6.3工藝方案的比較與經濟性分析兩加工工藝方案進行比較時：加工方案一先加工Φ95止口，加工方案二先加工Φ39孔上兩端面，我們比較這兩個加工方案時，會發(fā)現(xiàn)如果首先對Φ39兩端面進行加工，以Φ95止口的平面為定位，是可以保證主要表面加工余量、對稱度及平行度，定位也比較方便。而且，方案一中鉆M8螺紋孔安排在鉆Φ3孔的前面，這樣很有可能在鉆Φ39孔時導致螺紋孔的變形。兩者從工序集中的角度比，方案二比方案一工序集中度高，工作效率也隨之提高了，工時相對減少。綜合以上分析，最后選加工路線方案二為最終工藝路線方案。1.7確定加工余量凸緣叉采用的是45鋼，生產批量為大批量，模鍛毛坯。根據原數據和加工路線，確定每個加工表面的加工余量，毛坯尺寸和工序尺寸。1、Φ95平面的加工余量及公差1）查表[4REF_Ref72783035\r\h]得，估算的鍛造件的復雜系數為S2，表面粗糙度為Ra6.3，Φ95止口的加工余量為1.7-2.2，我們取Z=2mm,則得Φ95端面的加工余量為Z1=2+33-31.5=3.5mm，止口的臺肩加工余量為Z2）查表REF_Ref72783035\r\h[4]得，端面精加工余量為1.6mm。3）Φ95止口臺肩的粗加工余量7-1.6=5.4mm。Φ95止口端面加工余量1.5mm，Φ105端面加工余量5-1.6=3.4mm。如下表3-3參數表所示表3-3參數表加工表面加工內容精度等級加工余量表面粗糙度Ra/um工序尺寸工序公差Φ95端面粗車IT111.512.531.50.22Φ95止口臺肩粗車IT115.412.5Φ96.60.22精車IT81.66.3Φ950.054Φ105端面粗車IT111.45030.60.22精車IT71.66.3290.0542、兩Φ39孔加工余量及公差孔公差為0.027--0.010=0.037，IT８，查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，兩內孔精度的加工余量為：鉆孔：Φ37mm,擴孔：Φ38.7mm,精鏜：Φ38.9mm,細鏜：Φ39mm,如表3-4參數表所示，表3-4參數表加工表面加工內容精度等級加工余量表面粗糙度Ra/um工序尺寸工序公差Φ39鉆孔IT1125Φ250.16鉆孔IT111212.5Φ370.16擴孔IT101.76.3Φ38.70.10精鏜IT80.26.3Φ38.90.062細鏜IT70.16.3Φ390.0393、Φ39-0.0101）查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，估算鍛造件復雜系數為S2，材料系數M1，兩孔外端面加工余量1.7-2.2，取Z=2mm,查公差為上偏差為+0.01mm,下偏差為-0.6mm。2）查表REF_Ref72783035\r\h[4]得，磨削余量Z=0.2mm，公差0.039mm。3）銑削加工余量：Z=2-0.2=1.8mm,精度為IT11，故銑削的加工公差為0.22mm。如表3-5參數表所示表3-5參數表加工表面加工內容精度等級加工余量表面粗糙度Ra/um工序尺寸工序公差118mm毛坯21222.0粗銑IT111.86.3118.40.22磨削IT80.26.31180.391.8確定切削用量1、工序三：粗銑Φ39兩耳孔外端面已知材料為45鋼，粗銑Φ39兩耳孔外端面，粗糙度為Ra6.3，采用臥式銑床X62W進行加工，銑刀直徑d=80mm,L=36mm,Z=10，查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，加工余量2mm。1）進給量：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，f=0.08~0.15mm/z。取f=0.12mm/r2）切削速度：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，v=39.2m/min，則n查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，nw=150r/min,所以實際的切削速度為v=2、工序四：粗車Φ95止口和倒角已知材料為45鋼，強度為163~196HBS，粗車Φ95止口和倒角，查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，采用臥式車床C620-1進行加工，采用W18Cr4V材料的成型刀。1）背吃刀量：已知毛坯最大加工余量是8.2mm,粗加工余量是5.4mm，查表得REF_Ref72784994\r\h[5]，ap=5.9mm,進行一次性加工完成。2）進給量：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，碳鋼粗車時，進給量取0.5mm/r~0.7mm/r，取f=0.7mm/r3）切削速度：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，碳鋼粗車時，切削速度取60m/min~75m/min,取v=72m/min3、工序五：鉆4×Φ11孔和倒角已知材料為45鋼，強度為163~196HBS，鉆孔Φ11mm，查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，采用鉆床進行加工和夾具進行機械加工，粗糙度為Ra50。1）進給量：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，碳鋼鉆孔時，進給量取0.12mm/r~0.20mm/r，因為，材料剛度較低，所以進給量取0.75倍，則f=查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，取f=0.11mm/r2）切削速度：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，切削速度可取v=20mm/min,故n查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，實際切削速度v=20mm/min。4、工序六：鉆Φ39兩耳孔已知材料為45鋼，強度為163~196HBS，鉆孔Φ39mm，查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，采用鉆床進行加工d=Φ25mm，使用麻花鉆加工。1）進給量：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，如果剛度低于800MPa，直徑d=25mm時進給量取0.4mm/r~0.6mm/r，因為，材料剛度較低，所以進給量取0.75倍，則f=查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，取f=0.28mm/r2)切削速度：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，切削速度可取v=20m/minn查表得REF_Ref72783489\r\h[6]，nw=250rm/minv=5、工序七：擴Φ39兩耳孔和倒角已知材料為45鋼，強度為163~196HBS，擴孔Φ39mm，查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，采用鉆床進行加工d=Φ37mm,使用套式擴孔鉆加工。1）進給量：查表[5REF_Ref72784994\r\h]得，如果剛度低于800MPa，直徑d=37mm時進給量取0.9mm/r~1.2mm/r，因為，材料剛度較低，所以進給量取0.75倍，則f=查表[6得REF_Ref72783489\r\h]，取f=0.9mm/r2)切削速度：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，切削速度可取v=56m/min,故v=3）使用90°锪孔鉆加工2×45°倒角。6、工序八：精車Φ95止口和倒角已知材料為45鋼，精車Φ95止口和倒角，查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，采用臥式車床C620-1進行加工，采用W18Cr4V材料硬質合金刀。1）背吃刀量：已知ap=0.3~2mm，精加工余量選1.6mm，查表得REF_Ref72784994\r\h[5]，取a2）進給量：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，碳鋼粗車時，進給量取0.1mm/r~0.3mm/r，取f=0.2mm/r3）切削速度：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，碳鋼粗車時，切削速度取60m/min~75m/min,取v=120m/min7、工序九：精、細鏜孔Φ39和倒角精鏜：已知材料為45鋼，強度為163~196HBS精鏜Φ39兩耳孔，查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，采用鏜床T716A進行加工，使用YT30鏜刀。1）背吃刀量：精鏜至Φ38.8，單邊加工余量為0.1mm，a2）進給量：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，取f=0.1mm/r3）切削速度：查表REF_Ref72784994\r\h[5]，得v=100m/min，則n細鏜：已知材料為45鋼，強度為163~196HBS細鏜Φ39兩耳孔，查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，采用鏜床T716A進行加工，使用YT30鏜刀。1）背吃刀量：細鏜至Φ39-0.010+0.027，2）進給量：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，取f=0.1mm/r3）切削速度：查表REF_Ref72784994\r\h[5]得，v=100m/min，則n8、工序十：磨Φ39孔兩端面查表REF_Ref72783489\r\h[6]得，選WA46KVP350×40×127的砂輪