设计“万向节滑动叉”零件的机械加工

河南工业职业技术学院《机械加工技术》课程设计指导书主编：杨峰张晓妍主审：吴长龙机械工程系机械制造教研室2008年9月第一节课程设计的目的和要求一、课程设计的目的机械加工技术课程设计是机械加工技术课程教学的一个不可或缺的辅助环节。它是学生全面综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。本课程设计的目的在于：(1)培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程(工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等)的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。(2)能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。(3)使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。(4)进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。(5)培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。(6)培养学生解决工艺问题的能力，为学生今后进行毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计打下良好的基础。二、课程设计的要求本课程设计要求就一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程，并撰写设计说明书。设计编制工艺中教师指定一道工序的夹具。学生应在教师的指导下，认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。学生对待自己的设计任务必须如同在工厂接受设计任务一样，对于自己所作的技术方案、数据选择和计算结果必须高度负责，注意理论与实践相结合，以期使整个设计在技术上是先进的、在经济上是合理的、在生产中是可行的。设计题目：(通常定为)××零件的机械加工工艺规程的编制。××工序专用夹具的设计。生产纲领：5000件。生产类型：批量生产。具体要求：产品零件图1张产品毛坯图1张机械加工工艺过程卡片1套机械加工工序卡片1套课程设计说明书(5000～8000字)1份第二节课程设计的内容和步骤一、课程设计的内容本课程设计主要有以下内容：(1)绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求。(2)根据生产类型和所拟企业的生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析。(3)确定毛坯的种类及制造方法，绘制毛坯图。(4)拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备(刀具、夹具、量具、模具、工具)，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额，并进行技术经济分析。(5)填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片(可根据课程设计时间的长短和工作量的大小，由指导教师确定只填定部分主要加工工序的工序卡片)等工艺文件。(6)撰写设计说明书。二、课程设计的步骤(一)机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件，是一切有关的生产人员应严格执行、认真贯彻的法规性文件。制定机械加工工艺规程应满足以下基本要求：(1)保证零件的加工质量，可靠地达到产品图样所提出的全部技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗。(2)尽量降低工人的劳动强度，侧其有良好的工作条件。(3)在充分利用现有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技术。(4)工艺规程应正确、完整、统一、清晰。(5)工艺规程应规范、标准，其幅面、格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号等应符合相应标准的规定。(6)工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位。为了保证工艺规程设计质量，在制定机械加工工艺规程时，应具备下列原始资料：(1)产品的整套装配图和零件图。(2)产品的验收质量标准。’(3)产品的生产纲领。(4)现有的生产条件与设计条件。(5)有关工艺标准、设备和工艺装备资料。(6)国内外同类产品的生产技术发展情况。产品零件图样、生产纲领和工厂的生产条件是课程设计的主要原始资料，根据这些资料确定了生产类型和生产组织形式之后，即可开始按以下步骤进行工艺设计，拟定工艺规程。1．分析、研究零件图(或实物)，进行结构工艺性审查(1)熟悉零件图，，了解零件性能、功用、工作条件及其所在部件(或整机)中的作用。(2)了解零件材料及其热处理要求，合理选择毛坯种类及其制造方法。(3)分析零件的确切形状和结构特点，分析零件图上各项技术要求制定的依据，找出关键技术问题。(4)确定主要加工表面和次要加工表面，确定零件各表面的加工方法和切削用量。(5)分析零件的结构工艺性。从选材是否得当，尺寸标注和技术要求是否合理，零件的结构是否便于安装和加工，零件的结构能否适应生产类型和具体的生产条件，是否便于采用先进的、高效率的工艺方法等方面进行结构分析，对不合理之处可提出修改意见。所谓具有良好的结构工艺性，应是在不同生产类型的具体生产条件下，对零件毛坯的制造、零件的加工和产品的装配，都能采用较经济的方法进行的结构。绘制零件图的过程也是一个分析和认识零件的过程。零件图应按机械制图国家标准精心绘制。除特殊情况经指导教师同意者外，通常均按1：1比例绘出。2．根据生产纲领和生产类型，确定工艺的基本特征生产纲领和生产类型不同，产品零件的制造工艺、所用设备及工艺装备、对工人的技术要求、采取的技术措施和要求达到的技术经济效果也会不同。各种生产类型的工艺特征参考教材第4页表1—5。3．确定毛坯的类型和制造方法。绘制毛坯图(1)毛坯的类型及其特点。机械零件常用的毛坯类型有：1)型材：含各种冷拔、热轧的板材、棒料(圆的、六角的、特形的)、丝材。2)铸件：含砂型铸件(包括木模手工造型、金属模机械造型)、金属型铸件、离心浇注铸件、压力或熔模精密铸件。3)锻件：自由锻锻件、模锻(立式锻、卧式锻)锻件、精密锻造锻件。4)焊接件。5)压制件。6)冲压件。(2)选择毛坯的制造方式，确定毛坯的精度。选择毛坯的制造方式，确定毛坯的精度，都应综合考虑生产类型和零件的结构、形状、尺寸、材料等因素。此时，若零件毛坯选用型材，则应确定其名称、规格；如为铸件，则应确定分型面、浇冒口系统的位置；若为锻件，则应确定锻造方式及分模面等。(3)确定余量。可查阅有关的机械加工工艺手册，用查表法确定各表面的总余量及余量公差，也可用计算法确定。(4)绘制毛坯图。确定总余量之后即可绘制毛坯图。其步骤为：1)用双点画线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将已确定的加工余量叠加在各相应的被加工表面上，即得到毛坯轮廓。2)用粗实线绘出毛坯形状，比例l：1。3)标注毛坯的主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸。4)标明毛坯的技术要求，如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、起模斜度、表面质量要求(气孔、缩孔、夹砂)等。5)和绘制一般的零件图一样，为表达清楚毛坯的某些内部结构，可画出必要的剖视、断面图，对于实体上加工出来的槽和孔，则可不必这样表达。6)注明一些特殊的余块，如热处理工艺的夹头、机械试验和金相试验用试棒、机械加工用的工艺夹头等的位置。4．拟定工艺路线零件的机械加工工艺过程是工艺规程设计的核心问题。对于复杂零件，设计时通常应以“优质、高产、低消耗”为宗旨，拟出2～3个方案，经全面分析对比，从中选择出一个较为合理的方案。(1)选择定位基准。正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键，而且对确定加工顺序、加工工序的多少、夹具的结构等都有重要影响。设计时，应根据零件的结构特点、技术要求及毛坯的具体情况，按照粗、精基准的选择原则来确定各工序合理的定位基准。当定位基准与设计基准不重合时，需要对它的工序尺寸和定技术要求1未注出的模锻斜度为5°2热处理：正火156～207HBW3毛刺不大于14表面缺陷深度：非加工面不大于0.5加工面不大于实际余量的1／25下平面A的平面度公差0.86上下模的错差不大于1位误差进行必要的分析和计算。零件上的定位基准、夹紧部位和加工面三者要互相协调、全面考虑。(2)决定各表面的加工方法，划分加工阶段。各表面的加工方法主要依据其技术要求，综合考虑生产类型、零件的结构形状和尺寸、工厂的生产条件、工件材料和毛坯情况来确定。根据各表面的加工要求，先选定最终的加工方法，再由此向前确定各准备工序的加工方法。决定表面加工方法时还应对照每种加工方法所能达到的经济加工精度，先主要表面、后次要表面。再根据零件的工艺分析、毛坯状态和选定的加工方法，看一看应采用哪些热处理；是否需划分成粗加工、半精加工、精加工等几个阶段。(3)工序的集中与分散。各表面加工方法确定之后，应考虑哪些表面的加工适合在一道工序中完成，哪些则应分散在不同工序为好，从而初步确定零件加工工艺过程中的工序总数及内容。一般情况下，单件小批量生产只能采取工序集中，而大批量生产则既可以工序集中，也可以工序分散。从发展的角度来看，当前一般采用工序集中原则来组织生产。(4)初拟加工工艺路线。加工顺序的安排一般应按“先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行”的原则进行，热处理工序应分段穿插进行，检验工序则按需要来安排。通常应初拟2～3个较为完整合理的该零件的加工工艺路线，经技术经济分析后取其中的最佳方案实施。(5)工艺装备的选择。选择工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求，使之既能保证加工质量，又经济合理。工艺装备的选择应与工序精度要求相适应、与生产纲领相适应、与现有设备条件相适应。批量生产条件下，通常采用通用机床加专用工、夹具；大量生产条件下，多采用高效专用机床、组合机床流水线、自动线与随行夹具。设计时，应认真查阅有关手册，尽量进行实地调查，应将所选机床或工艺装备的相关参数(如机床型号、规格、工作台宽、T形槽尺寸；刀具形式、规格、与机床的连接关系；夹具、专用刀具的设计要求，与机床的连接方式等)记录下来，为后面填写工艺卡片作好准备。(6)填写工艺过程卡片。选定工艺装备后，看是否要对先前初拟的工艺路线进行修改。确认后，即可填写机械加工工艺过程卡片。机械加工工艺过程卡片应按照JB／Z187．3一1988中规定的格式及原则填写。5．机械加工工序设计(1)确定加工余量。毛坯余量已在画毛坯图时确定。这里主要是确定工序余量。合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。余量过大，将造成材料和工时的浪费，增加机床和刀具的损耗；余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷，影响加工质量，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。确定工序余量的方法有三种：计算法、经验估算法和查表法。本设计可参阅有关机械加工工艺手册，用查表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。(2)确定工序尺寸及公差。计算工序尺寸和标注公差是制定工艺规程的主要工作之一。工序尺寸公差一般通常查阅加工工艺手册，按经济加工精度确定。而工序尺寸的确定有二种情况：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”的方法，即将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，再按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，即加工基准多次变换时，此时应按尺寸链原理来计算确定工序尺寸与公差，并校核余量层是否满足加工要求。(3)确定各工序的切削用量。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。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。确定切削用量时，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。选择切削用量的一般原则是保证加工质量，在规定的刀具耐用度条件下，使机动时间少、生产率高。为此，应合理地选择刀具材料及刀具的几何参数。在选择切削用量时，通常首先确定背吃刀量(粗加工时尽可能等于工序余量)；然后根据表面