万向节滑动叉零件机械加工工艺规程装备研发设计.docx

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万向节滑动叉零件机械加工工艺规程装备研发设计

万向节滑动叉零件的机械加工工艺规程装备设计

一、设计题目（学生空出，由指导教师填写）

二、原始资料

（1）被加工零件的零件图1张

（2）生产类型:

中批或大批大量生产

三、上交材料

（1）被加工工件的零件图1张

（2）毛坯图1张

（3）机械加工工艺过程综合卡片（参附表1）1张

（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张

（4）夹具装配图1张

（5）夹具体零件图1张

（6）课程设计说明书（5000～8000字）1份

说明书主要包括以下内容（章节）

①目录

②摘要（中外文对照的，各占一页）

③零件工艺性分析

④机械加工工艺规程设计

⑤指定工序的专用机床夹具设计

⑥方案综合评价与结论

⑦体会与展望

⑧参考文献

列出参考文献（包括书、期刊、报告等，10条以上）

课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印.

四、进度安排（参考）

（1）熟悉零件,画零件图2天

（2）选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天

（3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图）9天

（4）编写说明书3天

（5）准备及答辩2天

五、指导教师评语

成绩：

指导教师　　　　　　　

日　　期　　　　　　　

摘　要

本次设计所给定的零件是解放牌汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉它位于传动轴的端部。

主要作用一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同的状态时，由本零件可以调整传动轴的长短及其位置。

零件的两个叉头部位上有两个孔，是用来安装滚针轴承并且与十字轴相连，起万向节轴节的作用。

而零件外圆内的花键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。

而这次的夹具也是用于装夹此零件，而夹具的作用也是为了提高零件的劳动生产率、保证加工质量、降低劳动强度。

而夹具的另一个目的也是为了固定零件位置，使其得到最高的效率。

关键字：

万向节滑动叉；传递扭矩；调整位置；夹具；提高效率

Abstract

Thedesignofthepartsisgiventheliberationoflicensingautomobilechassisonthedriveshaftuniversaljointsslidingforkitintheendofthedriveshaft.First,themainroleintransmissionoftorque,vehicleaccesstoforwardmomentumandtheotheriswhenthecarrearaxleleafspringinadifferentstate,thepartscanbeadjustedbythelengthofthedriveshaftanditslocation.Partsofthetwoforksfirsttwoholesonthesite,isusedtoinstallaneedlerollerbearingsandaxleconnectedwiththeCrusaders,fromtheJointaxisoftherole.Cylindricalandpartsofthetransmissionshaftsplineholeandtheendofthesplineshaftfitforpowertransmissionpurposes.Butthistimethefixtureisalsousedinthisfixtureparts,andthejigisalsotoenhancetheroleofpartsoflaborproductivity,andensureprocessingquality,reducelaborintensity.Anotherpurposeofthefixtureandalsotopartsfixedlocationtothemaximumefficiency.

Keyword:

Jointslidingfork;transfertorque;adjustingtheposition;fixture;improveefficiency

目录

1.零件的分析………………………………………………1

1.1零件的作用…………………………………………1

1.2零件的工艺分析……………………………………1

2工艺规程的设计…………………………………………2

2.1确定毛坯的制造形式………………………………2

2.2基准的选择…………………………………………2

2.2.1粗基准的选择……………………………………2

2.2.2精基准的选择……………………………………2

3制定工艺路线……………………………………………3

3.1工艺路线方案一……………………………………3

3.2工艺路线方案二……………………………………3

3.3工艺方案的比较与分析……………………………4

4机械加工余量、工序尺寸及其毛皮尺寸的确立………7

4.1外圆表面……………………………………………8

4.2外圆表面延轴线长度方向…………………………8

4.3两内孔………………………………………………8

4.4花键孔………………………………………………8

4.5两孔外端面…………………………………………9

5确定切削用量及其工时…………………………………11

5.1加工条件……………………………………………11

5.2计算切削用量………………………………………11

6专用夹具设计……………………………………………25

6.1问题的指出…………………………………………25

6.2夹具的设计…………………………………………26

6.2.1定位基准的选择…………………………………26

6.2.2切削力及夹紧力的计算…………………………26

6.2.3定位误差的分析…………………………………27

设计说明

一、计算生产纲领，确定生产类型

设计题目给定的零件时汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉，该汽车年产量为400辆，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%,则该得年生产纲领为：

N=4000

万向节滑动叉的年产量为4200件，根据生产类型与生产纲领的关系可知该产品为大批量生产。

二.零件的分析

1零件的作用

题目所给定的是解放牌汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉（见图2-1），它位于传动轴的端部。

主要作用一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同的状态时，由本零件可以调整传动轴的长短及其位置。

零件的两个叉头部位上由两个Φ39+0.027-0.010mm的孔，用已安装滚针轴承并与十字轴相连，起万向联轴节作用。

零件Φ65mm外圆内为Φ50mm与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。

1.2零件的工艺分析

万向节滑动叉共有两组加工表面，它们之间是由一定的位置要求。

现分析如下:

（1）以Φ39mm孔为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

两个Φ39mm的孔及其倒角，尺寸为118mm的与两个孔Φ39mm相垂直的平面，还有在平面上的四个M8螺孔。

其中，主要加工表面为Φ39mm的两个孔。

（2）以Φ50mm花键孔为中心的加工表面。

这一组加工表面包括:

Φ50mm十六齿方齿花键孔，Φ55mm阶梯孔，以及Φ65mm的外圆表面和M60×1mm的外螺纹表面。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要有以下位置要求：

Φ50mm花键孔与Φ39

mm二孔中心联线的垂直度公差为100:

0.2;

Φ39mm二孔外端面对Φ39mm孔垂直公差度为0.1mm。

Φ50mm花键槽宽中心线与Φ39mm中心线偏转角度公差为2°

由上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯的形状

零件材料是45钢。

考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠性。

由于零件年产量4200件，是属于中或者大批量生产，而且零件的尺寸不大，故可采用模锻成型。

这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。

零件的形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，各内孔不锻出。

毛坯的尺寸通过确定加工余量后决定，那是再设计、绘制毛坯图。

四、工艺规程设计

1．定位基准的选择

定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

定位基准选择得正确与合理，可以使得加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批量报废，使得生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择：

对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。

但对本零件来说，如果以Φ65mm外圆（或Φ62mm外圆）表面作基准（四点定位），则可能造成这一组内外圆柱表面与零件的叉部外形部不对称。

按照有关粗基准的选择原则（即当零件有部加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现选取叉部两个Φ39

mm的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个V形块支承这两个Φ39

mm的外轮廓作主要定位面，以消除X移动、X转动、Y移动、Y转动四个自由度；再用一对自动定心的窄口卡爪夹持在Φ65mm外圆柱面上（夹持短），用以消除Z移动Z转动两个自由度，达到完全定位。

（2）精基准的选择：

精基准的选择主要应该考虑基准重合问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

2.零件表面加工方法的选择

本零件的加工表面有外圆、内孔、端面、内螺纹等，材料为45钢。

参考《机械制造工艺设计手册》（以下简称《工艺手册》）表1.4-6、表1.4-7、表1.4-8、表1.4-14、表1.4-17等，其加工方法选择如下：

（1）Φ62mm外圆面为标注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级按IT13；表面粗糙度为Rz200μm相当于Ra50μm，只需进行粗车（表1.4-6）

（2）M60×1-6h外螺纹普通螺纹，精度等级为中等级，表面粗糙度为Ra3.2μm,需进行粗、精车削（表1.4-1、表1.4-14、表1.4-17）

（3）M60×1-6h端面端面至Φ39mm孔轴线长度为185mm,为未标注公差尺寸，按IT12级；表面粗糙度为Rz200μm相当于Ra50μm，只需进行粗车（表1.4-8）

（4）Φ43

mm花键底孔公差等级为IT11；表面粗糙度为Rz50μm（相当于Ra12.5μm）,毛坯为实心，未冲出孔。

采用钻孔

（扩）钻孔

扩孔（表1.4-7）

（5）Φ55mm沉头孔为未标注公差尺寸，按IT12级；表面粗糙度为Ra6.3μm，在加工Φ43mm花键底孔后，锪Φ55mm沉头孔即达要求（表1.4-7）

（6）花键孔要求花键孔为外径定心，表面粗糙度为Ra1.6μm，故采用拉削加工（表1.4-17）

（7）Φ39

mm两孔（叉部）公差等级介于IT7-IT8：

表面粗糙度为Ra3.2μm，毛坯为实心，未冲出孔。

采用钻孔

（扩）钻孔

扩孔

半粗镗

精镗（表1.4-7）

（8）Φ39

两孔外端面两孔外端面之间长度尺寸118

mm，公差等级介于IT8-IT9：

表面粗糙度为Ra6.3μm。

采用粗铣

精铣加工方法（表1.4-8）

（9）M8-6h四个螺纹（叉部）精度等级为中等级：

表面粗糙度为Ra6.3μm。

采用钻底孔

攻螺纹（表1.4-17）

（10）Rcl/8锥螺纹普通螺纹。

采用钻底孔

攻螺纹（表1.4-17）

（11）三处倒角M60×1-6h外螺纹外径处的1.5

45°倒角，表面粗糙度为Rz200μm（相当于Ra50μm）,只需粗车即可（表1.4-6）；Φ43mm花键底孔处的5

60°倒角，表面粗糙度为Ra6.3μm，只需粗车即可（表1.4-6）；M8-6h四个螺纹底孔处的2.5

45°倒角，表面粗糙度为Rz50μm（相当于Ra12.5μm），只需锪钻即可（表1.4-7）

由于生产类型为大批生产，故采用万能机床配以专用夹具，尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还降低成产成本。

3．工艺路线方案

（一）

工序1：

车外圆Φ62mm，Φ60mm，车螺纹M60×1mm

工序2：

两次钻孔并扩钻花孔Φ43mm，锪沉头孔Φ55mm

工序3：

倒角5×30°

工序4：

钻Rcl/8底孔

工序5：

拉花键孔

工序6：

粗铣Φ39mm二孔端面

工序7：

精铣Φ39mm二孔端面

工序8：

钻、扩、粗铣、精铣两个Φ39mm孔至图样尺寸并锪倒角2×45°

工序9：

钻M8mm底孔Φ6.7mm，倒角120°

工序10：

攻螺纹M8mm，Rcl/8

工序11：

冲箭头

工序12：

终检

3.2工序路线方案

（二）

工序1：

粗铣Φ39mm二孔端面

工序2：

精铣Φ39mm二孔端面

工序3：

钻Φ39mm二孔（不到尺寸）

工序4：

镗Φ39mm二孔（不到尺寸）

工序5：

精镗Φ39mm二孔，倒角2×45°

工序6：

车外圆Φ62mm，Φ60mm，车螺纹M60×1mm

工序7：

钻、镗孔Φ43mm，并锪沉头孔Φ55mm

工序8：

倒角5×30°

工序9:

钻Rcl/8底孔

工序10：

拉花键孔

工序11：

钻M8mm底孔Φ6.7mm，倒角120°

工序12：

攻螺纹M8mm，Rcl/8

工序13：

冲箭头

工序14：

终检

3.3工艺方案的比较和分析

上述两个工艺方案的特点在于：

方案

（一）是先加工以花键

孔为中心的一组表面，然后以此为基面加工Φ39mm二孔；而

方案

（二）则与其相反，先加工Φ39mm孔，然后在以此二孔

为基准加工花键孔及其外表面。

经比较可见，先加工花键孔

后再以花键孔定位加工Φ39mm二孔，这时的位置精度交易保

证，并且定位及装夹都较方便。

但方案

（一）中的工序8虽

然代替，了方案

（二）中的工序3、4、5，减少了装夹次数，

但工序内容太多，不设计组合机床也会是选用转塔车床，而

转塔车床大多数用于粗加工，用来加工Φ39mm二孔不合适。

所以我们将方案

（二）中的工序3、4、5移到方案

（一）中，

改为两道工序。

具体工艺过程如下:

工序1：

车外圆Φ62mm，Φ60mm，车螺纹M60×1mm（粗基准的选择如前所述）

工序2：

两次钻孔并扩钻花孔Φ43mm，锪沉头孔Φ55mm，以Φ62mm外圆定位

工序3：

倒角5×30°

工序4：

钻Rcl/8锥螺纹底孔

工序5：

拉花键孔

工序6：

粗铣Φ39mm二孔端面，以花键孔及其端面为基准

工序7：

精铣Φ39mm二孔端面

工序8：

钻孔两次并扩孔Φ39mm

工序9：

精镗并细镗Φ39mm二孔，倒角2×45°（工序7、8、9的定位均以工序6相同）

工序10：

钻M8mm螺纹底孔，倒角120°

工序11：

攻螺纹M8mm，Rcl/8

工序12：

冲箭头

工序13：

终检

以上加工方案大致看来还是合理的，但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，发现仍有问题，主要表现在Φ39mm两个孔及其端面加工要求上。

图样规定：

Φ39mm二孔中心线应与Φ55mm花键孔垂直，垂直度公差为100：

0.2；Φ39mm二孔与其外端面应垂直，垂直度公差为0.1mm。

由此可见，因为Φ39mm二孔的中心线要求与Φ55mm花键孔中心线相垂直，因此，加工及测量Φ39mm孔时应以花键孔为基准。

这样做的目的是能保证设计基准与工艺基准相重合。

在上述工艺路线中也是这样拟定的。

同理，Φ39mm二孔与其外端面的垂直度（0.1mm）的技术要求在加工与测量时也应遵循上述原则。

但在已制定的工艺路线中却没有这样做：

加工Φ39mm孔时，以Φ55mm花键孔定位（这是正确的）；而加工Φ39mm孔的外端面时，也是以Φ55mm花键孔定位。

这样做，从装夹上看似乎比较方便，但却违反了基准重合原则，产生了基准不重合误差。

具体来说，当Φ39mm二孔的外端面以花键孔为基准加工时，如果两个端面与花键孔中心线已保证绝对平行的话（这是不可能），那么由于Φ39mm二孔中心线也花键孔仍有100：

0.2的垂直度误差，则Φ39mm孔与其外端面的垂直度误差会很大，甚至会超差而报废。

这就是基准不重合而造成的结果。

为了解决这个问题，原有的加工路线可仍大致保持不变，只是在Φ39mm二孔加工完了以后，再增加一道工序：

以Φ39mm孔为基准，磨Φ39mm二孔外端面。

这样做，可以修正由于基准不重合造成的加工误差，同时也照顾了原有的加工路线中装夹较方便的特点。

因此最后的加工路线确

定如下：

工序1：

车端面及外圆Φ62mm，Φ60mm，并车螺纹M60×1mm。

以两个叉耳外轮廓（限制4点）及Φ65mm外圆（限制2点）为粗基准定位，选用C620-1卧式车床和专用夹具。

工序2：

钻、扩花键底孔Φ43mm，锪沉头孔Φ55mm，以Φ62mm外圆（限制4点）及M60×1-6h端面（限制1点）为基准定位，选用C365L转塔车床。

工序3：

Φ43mm花键底孔5×30°倒角。

以Φ62mm外圆（限制4点）及Φ55mm沉头孔端面（限制1点）为基准定位，选用C620-1车床和专用夹具。

工序4：

钻锥螺纹Rcl/8底孔Φ8.8mm。

选用Z525立式钻床及其专用钻模。

这里安排钻Rcl/8底孔主要是为了下道工序拉花键孔时为消除回转自由度而设置的定位基准。

本工序以Φ43mm花键底孔（限制4点）及M60×1-6h端面（限制1点）定位，并利用叉部外轮廓消除回转自由度。

工序5：

中检。

工序6：

拉花键孔。

利用Φ43mm花键底孔（限制4点）、Φ55mm沉头孔端面（限制1点）及Rcl/8锥螺纹底孔（限制1点）定位，选用L6120卧式拉床加工。

工序7：

粗铣Φ39mm二孔外端面，以花键孔（限制5点）及M60×1mm端面（限制1点）定位，选用X63卧式铣床加工

工序8：

钻、扩Φ39mm二孔及其倒角。

以花键孔（限制5点）及M60×1mm端面（限制1点）定位，选用Z535立式钻床加工。

工序9：

半精、精镗Φ39mm二孔。

选用T740型卧式金刚镗床及其专用夹具加工，以花键孔（限制5点）及及M60×1mm端面（限制1点）定位。

工序10：

磨Φ39mm二孔外面，保证尺寸1180-0.07mm，以Φ39mm孔（限制4点）及花键孔（限制2点）定位，选用M7130平面磨床及其专用夹具。

工序11：

钻叉部四个M8mm螺纹底孔并倒角120°。

选用Z525立式钻床及其专用夹具，以花键孔（限制4点）及Φ39mm（限制2点）孔定位。

工序12：

攻螺纹4-M8mm及Rcl/8。

以花键孔（限制4点）及Φ39mm（限制2点）孔定位，选用Z525立式钻床及专用夹具加工。

工序13：

冲箭头。

用油压机加工。

以花键孔（限制5点）及及M60×1mm端面（限制1点）定位。

工序14：

终检。

以上工艺过程详见表2-2和表2-3的机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。

4.确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制毛坯图

（1）确定毛坯余量（机械加工总余量）、毛坯尺寸及其公差，设计、绘制毛坯图

铜质锻模件的机械加工余量根据JB3834-85和JB3835-85来确定。

确定时，根据零件重量来初步估算毛坯锻件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数，由《工艺手册》表2.2-25查得除孔以外各内外表面的加工总余量（毛坯余量）。

孔的加工总余量由表2.2-24查得。

表2.2-24和表2.2-25中的余量为单边余量。

本零件“万向节滑动叉”零件材料为45钢，硬度HBS为207～241，毛坯重量约为6kg，生产类型大批生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯，零件材质系数为M1（表2.2-11）

①外圆表面（Φ62mm及M60×1mm）毛坯余量加工表面形状比较简单锻件复杂系数为S1;由锻件重量为6㎏,加工精度为F1（加工表面未经磨削或Ra

1.6μm,为F1;加工表面经磨削或Ra<1.6μm，为F2）,形状复杂系数为S1，查工艺手册表2.2-25的直径余量2Z=4-5mm;但是Φ62mm表面未自由标注公差,且表面粗糙度Ra200μm，只要求粗加工,为简化模锻毛坯外形,直接取Φ65mm如需要全文可联系QQ2537024709（定做各专业论文）