万向节滑动叉零件的机械加工工艺规程装备毕业设计.doc

毕业设计万向节滑动叉零件的机械加工工艺规程装备设计绪 论本课题是设计万向节滑动叉零件的机械加工工艺规程及工装设计.通过对万向节滑动叉零件进行工艺分析，拟定加工工艺路线，编制机械加工工艺规程，进行相关的设计计算，绘制万向节滑动叉零件-毛坯图、工艺过程卡片和工序卡片。掌握制定机械加工工艺规程的方法，提高综合应用所学的专业理论知识、分析和解决实际工艺问题的能力。对其中的粗铣39mm二孔端面的工序进行专用夹具设计，进行相关计算，绘制专用夹具的零件图、夹具装配图，掌握在实际设计中使用的手册、图书等工具书的方法，提高结构设计能力！因此正确地拟订其加工工艺路线,制定合理的机械加工工艺规程，合理设计关键工序的夹具是十分必要的。万向节滑动叉是汽车后桥上的一个重要的零件，它具有传递扭矩、调整传动轴的作用，从而使汽车在前进中获得动力，并使零件之间达到更好的配合。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，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为4000件，已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型.毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作以及专业知识的研究打下坚实的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。10- -第1章 零件的分析1.1 零件的作用 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距,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 mm的孔，用以安装滚真轴承并与十字轴相连，起万向联轴节的作用。零件65mm外圆内为50mm花键孔与传动轴端部的花建轴相配合，用于传递动力之用。 1.2 零件的工艺分折 万向节滑动叉共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分述如下： 1.以39mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个 mm孔及其倒角，尺寸为mm的与两个孔 mm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 mm的两个孔。 2.以50mm花键孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：mm十六齿方齿花键孔，55mm阶梯孔，以及65mm的外圆表面和M601mm的外螺纹表面 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：(1)mm花键孔与 mm二孔中心联线的垂直度公差为100：0.2；(2)39mm二孔外端面对39mm孔垂直度公差为0.1mm；(3)mm花键槽宽中心线与39mm中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度要求。第2章 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为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，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为4000件，已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。 2.2基面的选择 基面选择是工艺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，加工工艺工程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。(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65mm外圆(或62mm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），现选取叉部两个mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支承这两个mm的外轮廓作主要定位面，以消除 四个自由度再用一对自动定心的窄口卡爪，夹持在65mm外圆柱面上，用以消除 两个自由度，达到完全定位。 (2) 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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2.3制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，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。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工序1 车端面及外圆62mm，60mm并车螺纹M601mm。以两个叉耳外轮廓及65mm外圆为粗基准，选用C620-1卧式车床并加专用夹具。工序 2 钻、扩花键底孔43mm，并锪沉头孔55mm。以62mm外圆为基准，选用C365L转塔车床。工序3 内花键孔530倒角。选用C620-1车床加专用夹具。工序4 钻锥螺纹Rc1/8底孔。选用Z525立式钻床及专用钻模。这里安排Rc1/8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5 拉花键孔.利用花键内底孔、55mm端面及Rc1/8锥螺纹底孔定位，选用L6120卧式拉床加工。工序6 粗铣39mm二孔端面，以花键孔定位，选用X 65卧式铣床加工。工序7 钻、扩39mm二孔及倒角。以花键孔及端面定位，选用Z 535立式钻床加工。工序8 精、细镗39mm二孔，选用T740卧式金刚镗床及专用夹具加工，以花键内孔及其端面定位。工序9 磨39mm二孔端面，保证尺寸118mm，以39mm孔及花键孔定位，选用M7130平面磨床及专用夹具加工。工序10 钻叉部四个M8mm螺纹底孔并倒角。选用Z 525立式钻床几专用夹具加工，以花键孔及39mm孔定位。工序11 钻螺纹4-M8mm及Rc1/8。工序12 冲箭头。工序13 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”。2.4机械加工余量、工序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207241HBS，毛坯重量约为6kg，生产类型为大批生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： 2.4.1外圆表面（62mm及M60 1mm）考虑其加工长度为90mm，与其联结的非加工外圆表面直径为65mm，为简化模锻毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为65mm。62mm表面为自由尺寸公差，表面粗糙度值要求为Rz200m，只要求粗加工，此时直径余量2Z=3mm已能满足加工要求。2.4.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差（M601mm端面）由参考文献4机械制造工艺设计简明手册）表2.2-14，其中锻件重量为6kg，锻件复杂形状系数为S1，锻件材质系数M1，锻件轮廓尺寸（长度方向）180 - 315mm,故长度方向偏差为。长度方向的由参考文献4得,余量表2.2-2.5，其余量值规定为2.0- 2.5mm，现取2.0mm。2.4.3两内孔（叉部）毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于IT7 -IT8之间，参考文献4表2.3-9及表2.3-13确定工序尺寸及余量为：钻孔：E25mm 钻孔：E37mm 2Z = 12mm扩钻：E38.7mm 2Z = 1.7mm精镗：E38.9mm 2Z = 0.2mm细镗：Emm 2Z = 0.1mm2.4.4花键孔（16-mmmm mm）要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。内孔尺寸为mm，见图样。参考文献4表2.3-9确定孔的加工余量分配：钻孔：25mm 钻孔： 41mm 扩钻：42mm 拉花键孔（16-mm mm mm） 花键孔要求外径定心，拉削时的加工余量参考文献4表2.3-19取2Z=1mm。2.4.5 mm二孔外端面的加工余量（技工余量的计算长度为mm）（1）按照文献4表2.2-25，取加工精度F2 ，锻件复杂系数S3，锻件重6kg，则二孔外端面的单边加工余量为2.0- 3.0mm，取 Z = 2mm。锻件的公差按照文献4表2.2-14，材质系数取M1 ，复杂系数S3 ，则锻件的偏差为。（2）磨削余量：单边0.2mm（参考文献4表2.3-21），磨削公差即零件公差 0.07mm。（3）铣削余量：铣削的公称余量（单边）为： Z = 2.0 0.2 = 1.8 (mm)铣削公差：现规定本工序（粗铣）的加工精度为IT11级，因此可知本程序的加工公差为 0.22mm（人体方向）。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。由于本设计规定的零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应该调整法家方式予以确定。 39mm二孔外端面尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见图1。图1 39mm孔外端面工序间尺寸公差分布图（调整法）由图可知：毛坯名义尺寸： 118 + 2 2 = 122 (mm)毛坯最大尺寸：122 + 1.3 2 = 124.6 (mm)毛坯最小尺寸：122 0.7 2 = 120.6 (mm) 粗铣后最大尺寸：118 + 0.2 2 = 118.4 (mm)粗铣后最小尺寸：118.4 0.22 = 118.18 (mm)磨后尺寸与零件图尺寸应相符,即mm。最后，将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表1。表1 加工余量计算表工 序加工尺寸及公差锻 件 毛 坯（E39二端面，零件尺寸）粗铣二端面磨二端面加工前尺寸最 大124.6118.4最 小120.6118.18加工后尺寸最 大124.6118.4118最 小120.6118.18117.93加工余量（单边）2最 大3.10.2最 小1.210.125加工公差（单边）+1.3- 0.7-0.22/2-0.07/22.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 车削端面、外圆及螺纹本工序采用计算法确定切削用量1. 加工条件工件材料：45钢正火，b = 0.60GPa、模锻。加工要求：粗车60mm端面及60mm、A62mm外圆，；车螺纹M60 1mm。机床：C620-1卧式车床。刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16 25mm2 ，r = 90，o = 15，o = 12， = 0.5mm 。60螺纹车刀：刀片材料：W18Cr4V。2. 计算切削用量(1) 粗车M60 1mm端面1）背吃刀量已知毛坯长度方向的加工余量为mm，考虑7的模锻拔模斜度，则毛坯长度方向的最大加工余量=7.5mm。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40mm芯部待以后钻孔是加工掉，故此时实际端面最大加工余量可按=5.5mm考虑，分两次加工， = 3mm计。长度加工公差按IT12级，取0.46mm（入体方向）。 2）进给量 根据参考文献5表1.4，当刀杆尺寸为16mm 25mm，以及工件直径为60mm时 = 0.5 - 0.7mm/r 按C620-1车床说明书参考文献5表1.30）取 = 0.5 mm/r 3)计算切削速度参考文献5表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T = 60min）。其中：Cv = 242，xv =0.15，yv = 0.35，m = 0.2 。修正系数kv见参考文献5表1.28，即kMv = 1044，ksv = 0.8，kkv = 1.04，kkrv = 0.81，kBv = 0.97 。所以 = 108.6（m/min）4）确定机床主轴转速（r/min）按机床说明书（见参考文献4表4.2-8），与532r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取如果选= 480r/min，则速度损失太大。所以实际切削速度v = 122m/min。5）切削工时，按参考文献4表6.2-1。（mm），（min）（2） 粗车62mm外圆，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 = 1.5mm，可一次切除。2） 进给量 根据参考文献5表1.4，选用 = 0.5mm/r。3） 计算切削速度 见参考文献5表1.27=116（m/min）4）确定主轴转速