万向节滑动叉的机械加工工艺规程及夹具设计【钻扩花键底孔Φ43mm及锪沉头孔Φ55mm车床】【粗铣Φ39mm二孔端面铣床】【两套夹具】【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 目 录 1 引言 . 2 零件的分析 . 3 件的作用 . 3 件的材料 . 3 件的工艺分析 . 结构分析 . 3 加工表面的技术要求分析 . 4 表面处理内容及作用 . 4 3 工艺规程设计 . 5 定零件工艺规程的原则和技术要求 . 5 艺要求 . 5 术依据 . 5 产类型的确定 . 5 定毛坯的制造形式 . 6 定工艺路线 及方法 . 6 . 6 准的选择 . 6 定工艺路线 .械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .定切削用量及基本工时 . 加工条件 . . 算切削用量 . 夹具设计 . 25 题的提出 .具设计 . 25 位基准的选择 . 25 削力及夹紧力计算 . 定位误差分析 . 26 床夹具操作的简要说明 . 27 床夹具操作的简要说 明 . 结 .考文献 . 谢 . 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 引言 本次毕业 设计的课题名称是万向节滑动叉机加工艺及工 装设计。万向节滑动叉位于传动轴的端部，主要作用之一是传递扭矩， 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状态时，由本零件可以调 整传动轴的长短及其位置。 万向节滑动叉就是将万向节叉和滑动花键副的一部分组合起来，使其成为一个零件， 其特征是该万向节滑动叉为采用管材制作的万向节叉与滑动套为一体的整体式结构，其端部呈叉形结构，并设有两个十字销孔，用于安装十字万向节；在管内 设有内花键，这种呈整体式结构的滑动叉，不仅加工容易、成本低，而且强度高，故其使用寿命与传统的万向节叉滑动套合件相比，有了成倍的提高。 它的研究和使用可以简化万向传动装置的结构，也满足功能要求，因此对万向节滑动叉的研究有极大的实际意义。 本课题的研究及论文的撰写是在焦老师的悉心指导下完成的。焦老师在百忙中给我们讲解论文中的细节以及论文中所涉及的工艺分析 ， 还有他严谨的治学态度也是我学习的榜样。通过本次毕业设计，使我对本专业有了更加深刻的了解，在以后的工作中也具有重要意义。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 2 零件的分 析 件的作用 题目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 39 孔，用以安装滚针轴承并与十字轴相连，起万向联轴节的作用。零件 65圆内为 50键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。 件的材料 万向节滑动叉的材料选用 45 钢，属于优等碳素结构钢 ，经调质处理后有良好的综合机械性能和加工工艺性能，零件材料的选择主要是考虑到满足使用要求，同时兼顾材料的工艺性和经济性， 45钢满足以上要求，所以选用 45钢。 45钢调质后机械性能 屈服强度 抗拉强度 延伸率 布氏硬度 s =550MN/ b=750 MN/ s=20% 35 件的工艺 分析 结构 分析 该零件由两个叉头和一个圆套筒内有的花键孔组成，类似套筒类零件，各部分作用如下： a. 零件的两个叉头部位上有两个直径为 以安装滚针轴承和十字轴相联，起万向连轴节的作用； b. 在叉头和花键孔 套 筒 相联结的筋条起过渡联结和加强零件刚性作用，防止零件受阻变形； c. 外圆为 65圆 50以传 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 递动力。 加工表面的技术要求分析 万向节滑动叉共有两组加工表面，他们 相互间 有一定的位置要求。现分述如下： a. 以 39这一组加工表面包括：两个 39 孔及其倒角，尺寸为 与两个孔 39 垂直的平面，还有在平面上的四个 中，主要加工表面为 39 b. 以 50键孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 50 55梯孔，以及6560 1 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： (1) 50 键孔与 39 孔中心联线的垂直度公差为 100： (2) 399 (3) 50 键槽宽中心线与 39心线偏转角度公差为 2。 由以上分析可知，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确要求 。 表面处理内容及作用 由于零件受正反向冲击性载荷，容易疲劳破坏，所以采用表面喷砂处理，提高表面硬度，还可以在零件表面造成残余压应力，以抵消部分工作时产生的拉应力，从而提高疲劳极限。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 3 工艺规程设计 定零件工艺规程的原则和技术要求 艺要求 制定零件机械加工工艺过程是生产技术准备工作的一个重要组成部分。一个零件可以采用不同的工艺过程制造出来，但正确与合理的工艺过程应满足以下基本要求： （ 1） 保证产品的质 量符合图纸和技术要求条件所规定的要求； （ 2） 保证提高生产率和改善劳动条件； （ 3） 保证经济性的合理。 术依据 （ 1） . 产品零件图和装配图，技术条件； （ 2） . 毛坯生产和供应条件； （ 3） . 年生产纲领 （ 4） . 本车间生产条件（包括设备，工人技术等级，劳动场合条件等）； （ 5） . 工艺技术条件，手册等。 产类型的确定 计算零件生产纲领的公式： N=Q*n(1+&%)(1+ %) 其中： Q=5000 辆 /年（产品的年产量） n=1件 /辆（每辆汽车该零件的数量） &=4（零件的备品率） =1（零件的废品率） 则 N=5000+4%)x(1+1%)=5252（件） 根据生产纲领确定该零件为成批生产。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 零件材料为 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，以使金属纤维不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为 5252 件，已达大批生产的水平，而且零 件的轮廓尺寸不大 ，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 。 模锻毛坯具有以下特点： 1. 其轮廓尺寸接近零件的外形尺寸，加工余量及材料消耗均大量减少； 2. 其制造周期短，生产率高，保证产品质量。 方法 工方法的选择 零件各表面加 工方法的选择，不但影响加工质量，而且也要影响生产率和成本。同一表面的加工可以有不同的加工方法，这取决于表面形状，尺寸，精度，粗糙度及零件的整体构型等因素。 主要加工面的加工方法选择： （ 1） 两个 39 a) 该零件的批量不是很大，考虑到经济性，不适用于钻 b) 该零件除上述因素外，尺寸公差及粗糙度要求均不是很高，因此只需采用钻 （ 2） 尺寸为 118007.0两个与孔 39 垂直的平面根据零件外形及尺寸的要求，选用粗铣 （ 3） 50以不采用先车后拉，而采用钻 拉方案。 （ 4） 6560准 的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者， 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 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 65 62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不对称。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，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，则应以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），现选择叉部两个39 用一组共两个短 V 形块支承这两个 39 外轮廓作主要定位面，以消除 x x y y 四个自由度，再用一对自动定心的窄口卡爪，夹持在 65以消除 z z 两个自由度，达到完全定位。 精基准的选择 精基准的选择 主要应该考虑 基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算 。 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当适时零件的几何形状、尺寸精度及位置精 度等技术要求能得到合理的保证。由于生产类型为大批生产 ，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并 尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据零件的结构形状和技术要求，现初步制定两种工艺路线方案： 工艺路线方案一 工序 00 车外圆 62 60螺纹 1 工序 05 两次钻孔并扩钻花键底孔 43锪 沉头孔 55 工序 10 倒角 5 60。 工序 15 钻 底孔。 工序 20 拉花键孔。 工序 25 粗铣 39端面。 工序 30 精铣 39 工序 35 钻、扩、粗铰、精铰两个 39 倒角 2 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 45。 工序 40 钻 角 120。 工序 45 攻螺纹 角 120。 工序 50 冲箭头。 工序 55 检查。 工艺路线方案二 工序 00 粗铣 39 工序 05 精铣 39 工 序 10 钻 39到尺寸）。 工序 15 镗 39到尺寸）。 工序 20 精镗 39角 2 45。 工序 25 车外圆 62 60螺纹 1序 30 钻、镗孔 43 锪 沉头孔 55 工序 35 倒角 5 60。 工序 40 钻 底孔。 工序 45 拉花键孔。 工序 50 钻 孔 倒角 120。 工序 55 攻螺纹 角 120。 工序 60 冲箭头。 工序 65 检查。 工艺路线方案三 工序 00 车端面及外圆 62 60螺纹 1 工序 05 钻、扩花键底孔 43 锪 沉头孔 55 工序 10 内花键孔 5 60倒角。 工序 15 钻锥螺纹 底孔。 工序 20 拉花键 。 工序 25 粗铣 39 工序 30 钻、扩 39 工序 35 精、细镗 39 工序 40 磨 39证尺寸 工序 45 钻叉部四个 工序 50 攻螺纹 4。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 工序 55 冲箭头。 工序 60 终检。 工艺方案的比较与分析 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 39孔；而方案二则与此相反，先是加工 39，然后再以此二孔为基准加工花键孔及其外表面。两相比较可以看出，先加工花键孔后再以花键孔定位加工 39时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等比较方便。但方案一中的工序 35 虽然代替了方案二中的工序 10、 15、 20，减少了装夹次数，但在一道工序中要完成这么多工作，除了选用专门设计的组合机床（但在成批生产时，在能保证加 工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床）外，只能选用转塔机床。 而转塔车床目前大多适用于粗加工 ，用来在此处加工 39 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，就会发现 方案二还有其他 问题，主要表现在 39样规定：39孔中心线应与 55键孔垂直，垂直公差为 100： 39孔与其外端面应垂直，垂直度公差为 此可以看出：因为 39孔的中心线要求与 55键孔中心线相垂直，因此，加工及测量 39时应以花键孔为基准。这样做，能保证设计基准与工艺基准相重合。在上述工艺路线制订中也是这样做了的。同 理， 39孔与其外端面的垂直度（ 技术要求在加工与测量时也应遵循上述原则。但在已制订的工艺路线中却没有这样做： 39 55键孔定位（这是正确的）；而 39的外端面加工时，也是以 55样做，从装夹上看似乎比较方便，但却违反了基准重合的原则，造成了不必要的基准不重合误差。具体来说，当 39果两个端面与花键孔中心线已保证绝对平行的话（这是很难得），那么由于 3900： 垂直公差 ，则 39与其外端面的垂直度误差就会很大，甚至会造成超差而报废。这就是由于基准不重合而造成的恶果。 方案三 解决 了上述 问题，因此，最后的加工路线确定如下： 工序 00 车端面及外圆 62 60螺纹 1 两个叉耳外轮廓及 65圆为粗基准，选用 式车床 ， 专用夹具 装夹 。 工序 05 钻、扩花键底孔 43 锪 沉头孔 55以 62 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 基准，选用 工序 10 内花键孔 5 60倒角。选用 工序 15 钻锥螺纹 底孔。选用 式钻床及专用钻模。这里安排钻 底孔主要是为了下道工序拉花 键 时 消除回转自由度而设置的一个定位基准。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 20 拉花键 孔 。利用花键内底孔、 55 锥纹 孔定位，选用 工序 25 粗铣 39花键孔定位，选用 式铣床加工。 工序 30 钻、扩 39花键 孔及端面定位，选用 工序 35 精、细镗 39用 夹具加工，以花键内孔及端面定位。 工序 40 磨 39证尺寸 39及花键孔定位，选用 工序 45 钻叉部四个 用 式 及 专用夹具加工，以花键孔及 39 工序 50 攻螺纹 4。 工序 55 冲箭头。 工序 60 终检。 以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片”。 艺尺寸及毛坯尺寸的确定 “万向节滑动叉”零件材料为 45钢，硬度 207 241坯重量约为 6产类型为大批生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。 根据上述原是资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加些加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 62 1 考虑其加工长度为 90其联结的非加工表面直径为 65简化模锻毛坯 的外形，现直接取其外圆表面直径为 65 62面粗糙度值要求为 要求粗加工，此时直径余量 2Z=3能满足加工要求。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 1 查机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表 中锻件重量为 6件复杂形状系数为 件材质系数取 件轮廓尺寸（长度方向） 180 315长度方向偏差为 长度方向的余量查工艺手册 表 余量值规定为 取 39部） 毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于 照工 艺手册表 钻孔： 25 钻孔： 37 2Z=12钻： 2Z=镗： 2Z=镗： 39 2Z=160 5 要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。 内孔尺寸为 图样。参照工艺手册表 钻孔： 25孔： 41扩钻： 42花键孔（ 160 5 花键孔要求外径定心，拉削时的加工余量参照工艺手册表 Z=1 9 孔外端面的加工余量（加工余量的计算长度为 118007.0 （ 1）按照工艺手册表 加工精度 件复杂系数 锻件重 6二孔外端面的单边加工余量为 Z=2件的公差按工艺手册表 质系数取 杂系数 锻件的偏差为 （ 2）磨削余量：单边 工艺手册表 ， （ 3）铣削余量：铣削的公差余量（单边）为： Z= 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 铣削公差：现规定本工序（粗铣）的加工精度为 ，因此可知本工序的加工公差为 体方向）。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定 零件为大批生产，应该采用调 整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予 确定。 39孔外端面尺寸加工余量和工序间余量及公差分布 见图。 毛坯名义尺寸 118+222 118+ 最大余量 118 最小余量 最大余量 最小余量 磨 粗铣 + 39整法） 由图可知： 毛坯名义尺寸： 118+2 2=122（ 毛坯最大尺寸： 122+2= 毛坯最小尺寸： 2= 粗铣后最大尺寸： 118+2= 粗铣后最小尺寸： 磨后尺寸与零件图尺寸应相符，即 后，将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表 1。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 表 1加工余量计算表 (锻件毛坯 （ 39件尺寸 粗铣二端面 磨二端面 加工前尺寸 最大 小 工后尺寸 最大 18 最小 工余量（单边） 2 最大 小 工公差 + 工序 15：车削端面、外圆及螺纹。本工序采用计算法确定切削用量。 工条件 工件材料： 45 钢正火， b=锻。 加工要求：粗车 60面及 60 62圆， 螺纹 1 机床： 刀具：刀片材料 杆尺寸 16 25 r=90， 5， 0= 12， 60螺纹车刀：刀片材料： 算切削用量 （ 1）粗车 1面 1） 已知毛坯长度方向的加工余量为 虑 7的模锻拔 模斜度，则毛坯超过年度方向的最大加工余量 但实际上，由于以后还要钻花键底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一个 40部待以后钻孔时工 序 加 工 尺 寸 及 公 差 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 加工掉，故此时实际端面最大加工余量可按 两次加工， p=3 长度加工公差按 体方向） 2） 进给量 f 根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册）表 刀杆尺寸为 1625 p 3及工件直径为 60 f=r 按 床说明书（见切削手册表 f=r 3） 计算切削速度 按切削手册表 削速度的计算公式为（寿命选 T=60 v/m/ 其中： 42， m=正系数 削手册表 所以 42/m/ 4）确定机床主轴转速 000 32（ m/ 按机床说明书（见工艺手册表 与 532r/近的机床转速为480r/00r/选取 00r/果选 80r/速度损失太大。 所以实际切削速度 v=122m/ 5） 切削工时，按工艺手册表 l=65= ， tm=l1+l2+l3/* （ 1） 粗车 62圆，同时应校验机床功率及进给机构强度。 1） 切削深度 单边余量 Z=一次切除。 2） 进给量 根据切削手册表 用 f=r。 3） 计算切削速度 见切削手册表 v/=116 （ m/ 4） 确定主轴转速 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 000 568 （ r/ 按机床选取 n=600r/以实际切削速度 V= 000= 65000=122(m/5） 检验机床功率 主切削力 削手册表 算 中： 795， b/650)=以 795 N） 切削时消耗功率 x 410 =w) 由切削手册表 床说明书可知， 主轴转速为 600r/轴传递的最大功率为 以机床功率足够，可以正常加工。 6） 校验机床进给系统强度 已知主切削力 向切削力 削手册表 中： 940， b/650)=以 940 195（ N） 而轴 向切削力 中： 2880， 0.4 b/650)向切削力 880 480（ N） 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数 =切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 F=（ p） =480+95） =600（ N） 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为 3530N（见切削手册表 故机床进给系统可正常工作。 7） 切削工时 t=l+l1+l2/中 l=90， ， 所 以 t=90+4/600 （ 2） 车 60圆柱面 p=1f=r（切削手册表 m，刀夹圆弧半 径 v/ 其中： 42 m=60 c=159(m/n=843(r/按机床说明书取 n=770r/此时 v=145m/削工时 t=（ l+l1+： l=20 所以 t=（ 20+4） /770 （ 3） 车螺纹 1）切削速度的计算 见切削用量手册（艾兴、肖诗纲编，机械工业出版社，1985）表 21，刀具寿命 T=60用高速螺纹车刀，规定粗车螺纹时 p =刀次数 i=2 v/中： m=距 以粗车螺纹时： m/精车螺纹时 6.8(m/2）确定主轴转速 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 粗车螺纹时 000 D=1000 60=r/ 按机床说明书取 n=96r/际切削速度 8m/挑螺纹时 000 D=1000 60=195（ r/ 按机床说明书取 n=184r/际切削速度 4m/）切削工时 取切入长度 车螺纹工时 =（ l+ /nf*i=精车螺纹 （ l+ /nf*i=以车螺纹的总工时为 t=t1+m/ 工序 20：钻、扩花键底孔 43 沉头孔 55用机床：转塔车床 1. 钻孔 25mm f=r （见切削手册表 v=（见切削手册表 5类加工性考虑） 000v/ 000 25=155（ r/ 按机床选取 36r/工艺手册表 所以实际切削速度 v= 000=m/ 切削工时 t=（ l+l1+(其中：切入 0出 l=150. 钻孔 41据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻 同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关 系为 f=（ f 钻 v=（ 1/2 1/3） v 钻 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 式中 f 钻 、 v 钻 现已知 f 钻 =r （切削手册表 v 钻 = （切削手册表 并令 f= =r 按机床选取 f=r v= =1000v/ D=59(r/按机床选取 8r/以实际切削速度为 v= 41*58/1000=m/切削工时 l=150mm t=(150+7+2)/3扩花键底孔 43根据切削手册表 得扩孔钻扩 43根据机床规格选 f=r 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他有关资料，确定为 v= 其中 v 钻 为用钻头钻 同样尺寸实心孔时的切削速度。 故 V= m/ 1000* *43=57(r/按机床选取 8r/削工时切入 切出 t=(150+3+58*4 锪圆柱式沉头孔 55 根据有关资料介绍， 锪 沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的 1/2，故 f=1/3f 钻 =1/3 mm/r） 按机床取 r v=1/3v=1/3 25=m/ 1000v/ D=48(r/按机床选取 4r/以实际切削速度 v= 1000=m/ 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 切削工时 切入 ， l=8t=（ l+l1+(在本工步中，加工 55空的测量长度，由于工艺基准与 设计基准不重合，故需要进行尺寸换算。按图样要求，加工完毕后应保证尺寸 45 尺寸链如下图所示，尺寸 45定尺寸 18545于基准不重合，加工时应保证尺寸 A A=18540（ 规定公差值。因终结环公差等于各组成环公差之和，即 T（ 45） =T（ 185） +T（ 140） 现由于本尺寸链较简单，故分配公差采用等公差法。尺寸 45自由尺寸取公差等级 公差 T（ 45） =令 T（ 185） =T（ 140） =0.8 5 A 185 55深的尺寸换算 工序 25： 43孔 5 30倒角，选用卧式车床 于最后的切削宽度很大，故按成形车削制定进给量。根据手册及机床取 f=r （见切削手册表 当采用高速钢车刀时，根据一般材料，确定切削速度 v=16m/ 000v/ D=1000 16/ 43=118（ r/ 按机床说明书取 20r/此时切削速度为 v= 000=m/ 切削工时 l=5 mm t=（ l+（ 工序 30：钻锥螺纹 底孔（ f=r （切削手册表 v=25m/ （切削手册表 所以 n=1000v/ D=1000 25/ 04（ r/ 按机床选取 80r/ （切削手册表 实际切削速度 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设