萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉加工工藝與專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)

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1、 萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉加工工藝與專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì) The Graduation Thesis for Bachelors Degree Gimbal sliding fork processing and special fixture design machine tools Candidate：Zhang Ran Specialty：Vehicle Engineering Class：06-7 Supervisor：Professor. ShiMeiYu Heilongjiang Institute of Tec

2、hnology 2010-06Harbin 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉是汽車后橋上的一個(gè)重要的零件，設(shè)計(jì)從零件的分析、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、及加工過程中部分夾具的設(shè)計(jì)三個(gè)方面，研究了萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉的設(shè)計(jì)與制造的全過程，尤其在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了大量的科學(xué)的加工理論及計(jì)算公式，確定了毛坯的制造形式，選擇了定位基準(zhǔn)，制定了工藝路線，確定了機(jī)械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸，最后確定了切削用量及基本工時(shí)。汽車底盤傳動(dòng)軸上的萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉，它位于傳動(dòng)軸的端部。主要作用一是傳遞扭距,使汽車獲得前進(jìn)的動(dòng)力；二是當(dāng)汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時(shí)，由本零件可以調(diào)整傳動(dòng)軸的長(zhǎng)短及其

3、位置。零件的兩個(gè)叉頭部位上有兩個(gè)Φ mm的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的作用。零件Φ65mm外圓內(nèi)為Φ50mm花鍵孔與傳動(dòng)軸端部的花建軸相配合，用于傳遞動(dòng)力之用。 在機(jī)械制造的機(jī)械加工、檢驗(yàn)、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對(duì)象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測(cè)的裝置。在機(jī)械制造中采用大量的夾具，機(jī)床夾具就是夾具中的一種。它裝在機(jī)床上，使工件相對(duì)刀具與機(jī)床保持正確的相對(duì)位置，并能承受切削力的作用。 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、

4、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計(jì)的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點(diǎn)。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 關(guān)鍵詞： 萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉；工藝路線；加工余量；工序尺寸；夾具；設(shè)計(jì) ABSTRACT The universal joint glide fork is on automobile rear axle of car important components, it has the transmission torque, adjusts the d

5、riv e shaft the function, thus causes the automobile to obtain the power in the advance, and enables between the components to achieve a better coordin This article from components analysis, craft specification design, and in processing process partial jig design three aspects, elaborated the unive

6、rsal joint glide forks the design and the manufacture entire process, in the technological process design, we has especially utilized the massive science processing theory and the formula, had determined the semifinished materials manufacture form, has chosen the basic plane, formulated the craft ro

7、ute to determine the machining allowance, the working procedure size and the semifinished materials size, finally have determined the cutting specifications and the basic man-hour Assigns the components are on the liberation trademark motor car chassis drive shaft universal joint glide fork, it is

8、located the drive shaft the nose.Mainly affects one transmits the pitch of strand, causes the automobile to obtain the advance the power; Two is when the automobile rear axle of car spring occupies the different condition, may adjust the drive shaft by this components the length and the position.In

9、the components two jaw spot has two holes, with installs rolls the real bearing and is connected with the cross axle, plays the rotary shaft coupling role.In the components Φ 65mm outer annulus constructs the axis for Φ the 50mm flower key hole and the drive shaft nose flower to coordinate, to use i

10、n transmitting using of the power Keyword ：Joint sliding fork design and production; technological process; allowance for finish; working procedure finish size; cutting II 目 錄 摘要 ………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論…………………………………………

11、…………………………………1 1.1 選題的依據(jù)及意義…………………………………………………………2 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………2 1.3 研究?jī)?nèi)容…………………………………………………………………………5 第2章 零件的分析…………………………………………………………6 2.1零件的作用……………………………………………………………………6 2.2零件的工藝分析…………………………………………………………………6 2.3結(jié)構(gòu)分析……………………………………………………………………6 2.4加工表面的技術(shù)要求分析…………

12、……………………………………………7 2.5表面處理內(nèi)容及作用……………………………………………………………7 2.6本章小結(jié)……………………………………………………………………7 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………………………………9 3.1工藝要求……………………………………………………………………9 3.2技術(shù)依據(jù)……………………………………………………………………9 3.3生產(chǎn)類型的確定…………………………………………………………………9 3.4確定毛坯的制造形式……………………………………………………………9 3.5確定基面…………………………………

13、…………………………………9 3.6制定工藝路線……………………………………………………………………10 3.7機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定……………………………13 3.8確定切削用量及基本工時(shí)……………………………………………………16 3.9本章小結(jié)……………………………………………………………………28 第4章 粗銑Φ39二孔的兩個(gè)端面夾具設(shè)計(jì)……………………………29 4.1問題的指出……………………………………………………………………29 4.2夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………………………29 4.3夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明……………………

14、………………………………31 4.4本章小結(jié)……………………………………………………………………32 第5章 鏜Φ39孔的夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………33 5.1問題的指出……………………………………………………………………33 5.2夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………………………33 5.3家具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明………………………………………………35 5.4本章小結(jié)……………………………………………………………………35 結(jié)論………………………………………………………………………………………36 參考文獻(xiàn) ……………………………………………

15、…………………………………37 致謝………………………………………………………………………………………38 附錄A………………………………………………………………………………………39 附錄B………………………………………………………………………………………45 第1章 緒 論 1.1選題的依據(jù)及意義 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題名稱是萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉加工藝及專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉位于傳動(dòng)軸的端部，主要作用之一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進(jìn)的動(dòng)力；二是當(dāng)汽車后橋鋼板彈簧處在不同狀態(tài)時(shí)，由本零件可以調(diào)整傳動(dòng)軸

16、的長(zhǎng)短及其位置。萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉就是將萬(wàn)向節(jié)叉和滑動(dòng)花鍵副的一部分組合起來，使其成為一個(gè)零件，其特征是該萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉為采用管材制作的萬(wàn)向節(jié)叉與滑動(dòng)套為一體的整體式結(jié)構(gòu)，其端部呈叉形結(jié)構(gòu)，并設(shè)有兩個(gè)十字銷孔，用于安裝十字萬(wàn)向節(jié)；在管內(nèi)設(shè)有內(nèi)花鍵，這種呈整體式結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)叉，不僅加工容易、成本低，而且強(qiáng)度高，故其使用壽命與傳統(tǒng)的萬(wàn)向節(jié)叉滑動(dòng)套合件相比，有了成倍的提高。它的研究和使用可以簡(jiǎn)化萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，也滿足功能要求，因此對(duì)萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉的研究有極大的實(shí)際意義。 在工程機(jī)械和汽車的傳動(dòng)裝置中，由于總體布置上的需要，都要用到萬(wàn)向傳動(dòng)裝置。它的功用主要是在兩軸不同心或有一定夾角的軸間傳遞動(dòng)力，在工作中

17、相對(duì)位置不斷發(fā)生變化的兩軸間傳遞動(dòng)力。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置一般是由萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸組成，有時(shí)還要有中間支承，主要用于以下一些位置：發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車的變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間。當(dāng)變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)將傳動(dòng)軸分成兩段甚至多段，并加設(shè)中間支承。 多軸驅(qū)動(dòng)的汽車的分動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)橋之間或驅(qū)動(dòng)橋與驅(qū)動(dòng)橋之間。由于車架的變形，會(huì)造成軸線間相互位置變化的兩傳動(dòng)部件之間。采用獨(dú)立懸架的汽車的與差速器之間轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)車橋的差速器與車輪之間。 汽車的動(dòng)力輸出裝置和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中，萬(wàn)向節(jié)是實(shí)現(xiàn)變角度動(dòng)力傳遞的機(jī)件，用于需要改變傳動(dòng)軸線方向的地方。傳動(dòng)軸是萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的組成部分之一，這種軸一般長(zhǎng)度較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速高；并

18、且由于所連接的部件（如變速箱與驅(qū)動(dòng)橋）間的相對(duì)位置經(jīng)常變化，因而要求傳動(dòng)軸長(zhǎng)度也要相應(yīng)地有所變化，以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這就要用到滑動(dòng)花鍵副。滑動(dòng)花鍵副由內(nèi)、外花鍵組成，在工作時(shí)滑動(dòng)副之間的伸縮運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)距離變化，用于傳遞長(zhǎng)度的變化。 萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉就是將萬(wàn)向節(jié)叉和滑動(dòng)花鍵副的一部分組合起來，使其成為一個(gè)零件，其特征是該萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉為采用管材制作的萬(wàn)向節(jié)叉與滑動(dòng)套為一體的整體式結(jié)構(gòu)，其端部呈叉形結(jié)構(gòu)，并設(shè)有兩個(gè)十字銷孔，用于安裝十字萬(wàn)向節(jié)；在管內(nèi)設(shè)有內(nèi) 花鍵，這種呈整體式結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)叉，不僅加工容易、成本低，而且強(qiáng)度高，故其使用壽命與傳統(tǒng)的萬(wàn)向節(jié)叉滑動(dòng)套合件相比，有了成倍的提高。它的研究和使用可以

19、簡(jiǎn)化萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，也滿足功能要求，因此對(duì)萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉的研究有極大的實(shí)際意義。 1.2國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì) 十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，但在兩軸夾角α不為零的情況下，不能傳遞等角速轉(zhuǎn)動(dòng)。主要用于傳遞角度的變化，一般由突緣叉、十字軸帶滾針軸承總成、萬(wàn)向節(jié)叉或滑動(dòng)叉或花鍵軸叉、滾針軸承的軸向固定件等組成。萬(wàn)向節(jié)叉是一個(gè)叉形零件，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼的鍛造件，也有采用中碳鋼的精密鑄造件。 汽車工業(yè)的發(fā)展對(duì)高品質(zhì)、低成本鍛件的需求不斷上升。轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉是一個(gè)重要的汽車零件，其形狀復(fù)雜，尺寸精度和形位公差要求高，鍛造工藝性差。目前，國(guó)內(nèi)各主要鍛造廠主要采用開

20、式模鍛工藝進(jìn)行生產(chǎn)，鍛件成形質(zhì)量差，材料利用率低。因此迫切需要一種新的加工工藝，以提高成形質(zhì)量，減少材料浪費(fèi)，降低成本。 滑動(dòng)叉?zhèn)鹘y(tǒng)上采用的開式模鍛工藝生產(chǎn)，飛邊大，材料浪費(fèi)嚴(yán)重且尺寸精度差。為了降低鍛件成本，針對(duì)滑動(dòng)叉的形狀特征，又提出了一些先進(jìn)的工藝方案，比如一種少無(wú)飛邊模鍛的新工藝，使預(yù)制毛坯在封閉的模膛內(nèi)成形，實(shí)現(xiàn)鍛件近凈成形。根據(jù)體積不變?cè)瓌t對(duì)計(jì)算毛坯進(jìn)行處理得到預(yù)制毛坯。 滑動(dòng)叉形狀復(fù)雜，而且叉桿部截面呈圓形，傳統(tǒng)的整體閉式模鍛工藝難以實(shí)現(xiàn)無(wú)飛邊鍛造。在研究傳統(tǒng)無(wú)飛邊鍛造工藝和擠壓工藝的基礎(chǔ)上，開發(fā)了滑動(dòng)叉無(wú)飛邊閉式模鍛新工藝，以滿足滑動(dòng)叉的無(wú)飛邊鍛造的要求。 無(wú)飛邊鍛造工

21、藝是一種先進(jìn)的鍛造工藝，通常用于高品質(zhì)鍛件的生產(chǎn)。與有飛邊鍛造工藝相比，無(wú)飛邊鍛造工藝中鍛件在封閉的模腔內(nèi)成形，不產(chǎn)生飛邊，節(jié)省材料，成形精度高，可實(shí)現(xiàn)鍛件的近凈成形或凈成形。 有限元模擬研究表明，與開式模鍛工藝相比，無(wú)飛邊和小飛邊閉式模鍛新工藝具有鍛件精度高、成形質(zhì)量好、材料利用率高、所需設(shè)備噸位小等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。 隨著科技的發(fā)展，機(jī)械加工工藝及夾具隨著制造技術(shù)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)，夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。

22、 1.高精隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度對(duì)夾具的制造精度要求更高高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。 2.高效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1～2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。 3.模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化

23、夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。 4.通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)

24、濟(jì)性好。 1.3研究?jī)?nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是繪制萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉零件圖并編制其機(jī)械加工工藝規(guī)程,對(duì)典型的工序設(shè)計(jì)專用夾具，并繪制專用夾具裝配圖和專用夾具的主要零件圖。 在說明書中詳細(xì)地說明了成批大量生產(chǎn)汽車底盤傳動(dòng)軸上的萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉的工藝規(guī)程的制定過程及夾具設(shè)計(jì)方案。 1.查閱資料，英文資料翻譯，開題報(bào)告； 2.繪制萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉零件圖并編制其機(jī)械加工工藝規(guī)程一份； 3.設(shè)計(jì)并繪制典型工序的專用夾具裝配圖2套； 4.繪制夾具主要零件圖若干張； 5.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（畢業(yè)論文）一份。 第2章 零件的分析 2.1零件的作用 題目所給定的零件是

25、汽車底盤傳動(dòng)軸上的萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉，它位于傳動(dòng)軸的端部。主要作用一是傳遞扭距,使汽車獲得前進(jìn)的動(dòng)力；二是當(dāng)汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時(shí)，由本零件可以調(diào)整傳動(dòng)軸的長(zhǎng)短及其位置。零件的兩個(gè)叉頭部位上有兩個(gè)Φ39mm的孔，用以安裝滾真軸承并與十字軸相連，起萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的作用。零件Φ65mm外圓內(nèi)為Φ50mm花鍵孔與傳動(dòng)軸端部的花建軸相配合，用于傳遞動(dòng)力之用。 2.2零件的工藝分析 萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉共有兩組加工表面，它們之間有一定的位置要求，現(xiàn)分述如下。 1.以Φ39mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：兩個(gè)Φ mm孔及其倒角，尺寸為mm的與兩個(gè)孔Φ mm相垂直的平面，還有在平面上的四

26、個(gè)M8螺孔。 其中，主要加工表面為Φ mm的兩個(gè)孔。 2.以Φ50mm花鍵孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Φmm十六齒方齒花鍵孔，Φ55mm階梯孔，以及Φ65mm的外圓表面和M601mm的外螺紋表面。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： (1)Φmm花鍵孔與Φ mm二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為100：0.2； (2)Φ39mm二孔外端面對(duì)Φ39mm孔垂直度公差為0.1mm； (3)Φmm花鍵槽寬中心線與Φ39mm中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為2。 由以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精度

27、要求。 2.3結(jié)構(gòu)分析 該零件由兩個(gè)叉頭和一個(gè)圓套筒內(nèi)有的花鍵孔組成，類似套筒類零件，各部分作用如下： 1.零件的兩個(gè)叉頭部位上有兩個(gè)直徑為39mm的孔，用以安裝滾針軸承和十字軸相聯(lián)，起萬(wàn)向連軸節(jié)的作用； 2.在叉頭和花鍵孔套筒相聯(lián)結(jié)的筋條起過渡聯(lián)結(jié)和加強(qiáng)零件剛性作用，防止零件受阻變形； 3.外圓為Φ65mm，內(nèi)圓Φ50mm花鍵孔與傳動(dòng)軸端部的花鍵軸相配合，用以傳遞動(dòng)力。 2.4加工表面的技術(shù)要求分析 萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉共有兩組加工表面，他們相互間 有一定的位置要求,現(xiàn)分述如下. 1.以Φ39mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：兩個(gè)Φmm的孔及其倒角，尺寸為的與兩個(gè)孔

28、Φmm相垂直的平面，還有在平面上的四個(gè)M8螺孔。其中，主要加工表面為Φ的兩個(gè)孔。 2.以Φ50mm花鍵孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Φmm十六齒方齒花鍵孔，Φ55mm階梯孔，以及Φ65mm的外圓表面和M601mm的外螺紋表面。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： (1) Φmm花鍵孔與Φmm二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為100：0.2； (2) Φ39mm二孔外端面對(duì)Φ39mm孔垂直度公差為0.1mm； (3) Φmm花鍵槽寬中心線與Φ39mm中心線偏轉(zhuǎn)角度公差為2。 由以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組

29、表面，并且保證它們之間的位置精確要求。 2.5表面處理內(nèi)容及作用 由于零件受正反向沖擊性載荷，容易疲勞破壞，所以采用表面噴砂處理，提高表面硬度，還可以在零件表面造成殘余壓應(yīng)力，以抵消部分工作時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而提高疲勞極限。 2.6 本章小結(jié) 本章對(duì)萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉零件進(jìn)行了分析，首先,分析了零件的作用:一是傳遞扭距,使汽車獲得前進(jìn)的動(dòng)力,二是當(dāng)汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時(shí)，由本零件可以調(diào)整傳動(dòng)軸的長(zhǎng)短及其位置;其次,對(duì)零件的工藝進(jìn)行了分析，確定要加工的表面及花鍵孔等;然后,對(duì)零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，該零件由兩個(gè)叉頭和一個(gè)圓套筒內(nèi)有的花鍵孔組成，類似套筒類零件;再后，對(duì)零件的加工表

30、面的技術(shù)要求進(jìn)行了分析；最后，研究了萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉表面處理內(nèi)容及作用，通過加工手段最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 工藝要求 制定零件機(jī)械加工工藝過程是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的一個(gè)重要組成部分。一個(gè)零件可以采用不同的工藝過程制造出來，但正確與合理的工藝過程應(yīng)滿足以下基本要求： 1.保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合圖紙和技術(shù)要求條件所規(guī)定的要求; 2.保證提高生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件; 3.保證經(jīng)濟(jì)性的合理。 3.2 技術(shù)依據(jù) 1.產(chǎn)品零件圖和裝配圖； 2.毛坯生產(chǎn)；

31、 3.假設(shè)年生產(chǎn)綱領(lǐng)； 4.工藝技術(shù)條件，手冊(cè)等。 3.3生產(chǎn)類型的確定 計(jì)算零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的公式： N=Q*n(1+&%)(1+β%) 式中 假設(shè)，Q=5000輛/年（產(chǎn)品的年產(chǎn)量）； n=1件/輛（每輛汽車該零件的數(shù)量）； &=4（零件的備品率）； β=1（零件的廢品率）。 則 N=5000x1x(1+4%)x(1+1%)=5252（件） 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定該零件為成批生產(chǎn)。 3.4確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼。考慮到汽車在運(yùn)行中要經(jīng)常加速及正、反向行駛，零件在工作過程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工

32、作可靠。由于零件未批量生產(chǎn)，已達(dá)到大批量生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。 3.5定位基準(zhǔn)的選擇 基面選擇是工藝設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝工程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 1.粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。但對(duì)本零件來說，如果以Φ65mm外圓(或Φ62mm外圓)表面作基準(zhǔn)(四點(diǎn)定位)，則可能造成這一組內(nèi)外圓柱表面與零件的叉部外形不對(duì)稱。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不

33、加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)），現(xiàn)選取叉部?jī)蓚€(gè)Φmm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩個(gè)短V形塊支承這兩個(gè)Φmm的外輪廓作主要定位面，以消除 四個(gè)自由度．再用一對(duì)自動(dòng)定心的窄口卡爪，夾持在Φ65mm外圓柱面上，用以消除 兩個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。 2.精基準(zhǔn)的選擇 主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。 3.6制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)適時(shí)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置

34、精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和技術(shù)要求，現(xiàn)初步制定三種工藝路線方案： 1.工藝路線方案一 工序I:車外圓Φ62mm，Φ60mm，車螺紋M601mm。 工序II:兩次鉆孔并擴(kuò)鉆花鍵底孔Φ43mm，锪沉頭孔Φ55mm。 工序III:倒角530。 工序Ⅳ:鉆Rc1/8底孔。 工序Ⅴ:拉花鍵孔。 工序Ⅵ:粗銑Φ39mm二孔端面。 工序Ⅶ:精銑Φ39mm二孔端面。 工序Ⅷ:鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸兩個(gè)Φ39mm孔至圖樣尺寸并锪

35、倒角245。 工序Ⅸ:鉆M8mm底孔Φ6.7mm，倒角120。 工序Ⅹ:攻螺紋M8mm底孔Φ6.7mm，倒角120。 工序Ⅺ:沖箭頭。 工序XII:檢查。 2.工藝路線方案二 工序I:粗銑Φ39mm二孔端面。 工序II:精銑Φ39mm二孔端面。 工序III:鉆Φ39mm二孔（不到尺寸）。 工序Ⅳ:鏜Φ39mm二孔（不到尺寸）。 工序Ⅴ:精鏜Φ39mm二孔，倒角245。 工序Ⅵ:車外圓Φ62mm，Φ60mm，車螺紋M601mm 工序Ⅶ:鉆、鏜孔Φ43mm，并锪沉頭孔Φ55mm。 工序Ⅷ:倒角530。 工序Ⅸ:鉆Rc1/8底孔。 工序Ⅹ:拉花鍵孔。 工序Ⅺ:鉆M8m

36、m螺紋底孔Φ6.7mm孔，倒角120。 工序XII:攻螺紋M8mm底孔Φ6.7mm，倒角120。 工序XIII:沖箭頭。 工序XIV:檢查。 3.工藝路線方案三 工序I:車端面及外圓Φ62mm，Φ60mm，車螺紋M601mm。 工序II:鉆、擴(kuò)花鍵底孔Φ43mm，并锪沉頭孔Φ55mm。 工序III:內(nèi)花鍵孔530倒角。 工序Ⅳ:鉆錐螺紋Rc1/8底孔。 工序Ⅴ:拉花鍵。 工序Ⅵ:粗銑Φ39mm二孔端面。 工序Ⅶ:鉆、擴(kuò)Φ39mm二孔及倒角。 工序Ⅷ:精、細(xì)鏜Φ39mm二孔。 工序Ⅸ:磨Φ39mm二孔端面，保證尺寸1180-0.07mm。 工序Ⅹ:鉆叉部四個(gè)M8m

37、m螺紋底孔并倒角。 工序Ⅺ:攻螺紋4-M8mm，Rc1/8。 工序XII:沖箭頭。 工序XIII:終檢。 工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工以花鍵孔為中心的一組表面，然后以此為基面加工Φ39mm二孔；而方案二則與此相反，先是加工Φ39mm孔，然后再以此二孔為基準(zhǔn)加工花鍵孔及其外表面。兩相比較可以看出，先加工花鍵孔后再以花鍵孔定位加工Φ39mm二孔，這時(shí)的位置精度較易保證，并且定位及裝夾等比較方便。但方案一中的工序35雖然代替了方案二中的工序10、15、20，減少了裝夾次數(shù)，但在一道工序中要完成這么多工作，除了選用專門設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（但在成批生產(chǎn)時(shí)，在能保

38、證加工精度的情況下，應(yīng)盡量不選用專用組合機(jī)床）外，只能選用轉(zhuǎn)塔機(jī)床。而轉(zhuǎn)塔車床目前大多適用于粗加工，用來在此處加工Φ39mm二孔是不合適的。 通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)方案二還有其他問題，主要表現(xiàn)在Φ39mm兩個(gè)孔及其端面加工要求上。圖樣規(guī)定：Φ39mm二孔中心線應(yīng)與Φ55mm花鍵孔垂直，垂直公差為100：0.2；Φ39mm二孔與其外端面應(yīng)垂直，垂直度公差為0.1mm。由此可以看出：因?yàn)棣?9mm二孔的中心線要求與Φ55mm花鍵孔中心線相垂直，因此，加工及測(cè)量Φ39mm孔時(shí)應(yīng)以花鍵孔為基準(zhǔn)。這樣做，能保證設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)相重合。在上述工藝路線制訂中也是這

39、樣做了的。同理，Φ39mm二孔與其外端面的垂直度（0.1mm）的技術(shù)要求在加工與測(cè)量時(shí)也應(yīng)遵循上述原則。但在已制訂的工藝路線中卻沒有這樣做：Φ39mm孔加工時(shí)，以Φ55mm花鍵孔定位（這是正確的）；而Φ39mm孔的外端面加工時(shí)，也是以Φ55mm花鍵孔定位。這樣做，從裝夾上看似乎比較方便，但卻違反了基準(zhǔn)重合的原則，造成了不必要的基準(zhǔn)不重合誤差。具體來說，當(dāng)Φ39mm二孔的外端面以花鍵孔為基準(zhǔn)加工時(shí)，如果兩個(gè)端面與花鍵孔中心線已保證絕對(duì)平行的話（這是很難得），那么由于Φ39mm二孔中心線與花鍵孔仍有100：0.2的垂直公差，則Φ39mm 孔與其外端面的垂直度誤差就會(huì)很大，甚至?xí)斐沙疃鴪?bào)廢。這就

40、是由于基準(zhǔn)不重合而造成的惡果。因此綜合上述三個(gè)方案，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后的加工路線確定如下： 工序I:車端面及外圓Φ62mm，Φ60mm并車螺紋M601mm。以兩個(gè)叉耳外輪廓及Φ65mm外圓為粗基準(zhǔn)，選用C620-1臥式車床并加專用夾具。 工序II:鉆、擴(kuò)花鍵底孔Φ43mm，并锪沉頭孔Φ55mm。以Φ62mm外圓為基準(zhǔn)，選用C365L轉(zhuǎn)塔車床。 工序III:內(nèi)花鍵孔530倒角。選用C620-1車床加專用夾具。 工序Ⅳ:鉆錐螺紋Rc1/8底孔。選用Z 525立式鉆床及專用鉆模。這里安排Rc1/8底孔主要是為了下道工序拉花鍵孔時(shí)為消除回轉(zhuǎn)自由度而設(shè)置的一個(gè)定位基準(zhǔn)。本工序以花鍵內(nèi)底孔定位，并

41、利用叉部外輪廓消除回轉(zhuǎn)自由度。 工序Ⅴ:拉花鍵孔.利用花鍵內(nèi)底孔、Φ5mm端面及Rc1/8錐螺紋底孔定位，選用L6120臥式拉床加工。 工序Ⅵ:粗銑Φ39mm二孔端面，以花鍵孔定位，選用X 63臥式銑床加工。 工序Ⅶ:鉆、擴(kuò)Φ39mm二孔及倒角。以花鍵孔及端面定位，選用Z 550立式鉆床加工。 工序Ⅷ:精、細(xì)鏜Φ39mm二孔，選用T740臥式金剛鏜床及專用夾具加工，以花鍵內(nèi)孔及其端面定位。 工序Ⅸ:磨Φ39mm二孔端面，保證尺寸118mm，以Φ39mm孔及花鍵孔定位，選用M7130平面磨床及專用夾具加工。 工序Ⅹ:鉆叉部四個(gè)M8mm螺紋底孔并倒角。選用Z4012立式鉆床幾專用夾具加

42、工，以花鍵孔及Φ39mm孔定位。 工序Ⅺ:鉆螺紋4-M8mm及Rc1/8。 工序XII:沖箭頭。 工序XIII:終檢。 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.7機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉”零件材料為45鋼，硬度207～241HBS，毛坯重量約為6kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加

43、工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下. 1.外圓表面（Φ62mm及M60 1mm） 考慮其加工長(zhǎng)度為90mm，與其聯(lián)結(jié)的非加工外圓表面直徑為Φ65mm，為簡(jiǎn)化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為Φ65mm。Φ62mm表面為自由尺寸公差，表面粗糙度值要求為Rz200μm，只要求粗加工，此時(shí)直徑余量2Z=3mm已能滿足加工要求。 2.外圓表面沿軸線長(zhǎng)度方向的加工余量及公差（M601mm端面） 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，其中鍛件重量為6kg，鍛件復(fù)雜形狀系數(shù)為S1，鍛件材質(zhì)系數(shù)M1，鍛件輪廓尺寸（長(zhǎng)度方向）>180-- 315mm,故長(zhǎng)度方向偏差為180。 長(zhǎng)度方向的余量

44、查《工藝手冊(cè)》，其余量值規(guī)定為2.0 --2.5mm，現(xiàn)取2.0mm。 3.兩內(nèi)孔Φ（叉部） 毛坯為實(shí)心，不沖出孔。兩內(nèi)孔精度要求界于IT7 --IT8之間，參照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Φ25mm；; 鉆孔：Φ37mm,2Z=12mm； 擴(kuò)鉆：Φ38.7mm,2Z=1.7mm； 精鏜：Φ38.9mm,2Z=0.2mm； 細(xì)鏜：Φ39mm,2Z=0.1mm。 4.花鍵孔（16-Φmm Φmm mm） 要求花鍵孔為外徑定心，故采用拉削加工。 內(nèi)孔尺寸為Φmm，參照《工藝手冊(cè)》確定孔的加工余量分配： 鉆孔：Φ25mm； 鉆孔：Φ41mm； 擴(kuò)

45、鉆：Φ42mm。 拉花鍵孔（16-Φmm Φmm mm）： 花鍵孔要求外徑定心，拉削時(shí)的加工余量參照《工藝手冊(cè)》取2Z=1mm。 5.Φ mm二孔外端面的加工余量（技工余量的計(jì)算長(zhǎng)度為mm） (1)按照《工藝手冊(cè)》，取加工精度F2 ，鍛件復(fù)雜系數(shù)S3，鍛件重6kg，則二孔外端面的單邊加工余量2.0--3.0mm，取 Z=2mm。鍛件的公差按照《工藝手冊(cè)》，材質(zhì)系數(shù)取M1 ，復(fù)雜系數(shù)S3 ，則鍛件的偏差為。 (2)磨削余量：?jiǎn)芜?.2mm（見《工藝手冊(cè)》），磨削公差即零件公差-0.07mm。 (3)銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為：Z = 2.0--0.2=1.8 (mm)

46、。 銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本工序（粗銑）的加工精度為IT11級(jí)，因此可知本程序的加工公差為-0.22mm（人體方向）。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量。實(shí)際上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)，應(yīng)該調(diào)整法家方式予以確定。 所以毛坯名義尺寸：118+22=122(mm)； 毛坯最大尺寸：122+1.32=124.6(mm)； 毛坯最小尺寸：122-0.72=120.6(mm)； 粗銑后最大尺寸：118+0.22=118.4(mm)； 粗銑后最小尺寸：118.4–0.22=118.18(mm)； 磨后尺寸與零件圖尺寸應(yīng)相符,即mm。 最后，將上述計(jì)算的工序間尺寸及公差整理成表3.1。 表3.1加工余量計(jì)算表 16