万向节滑动叉加工工艺及钻扩花键底孔Φ43mm及锪沉头孔Φ55mm车床夹具设计【4张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

目      录
1引言.............................................................................................................................2 
2零件的分析 3
2.1 零件的作用 3
2.2 零件的材料  3
  2.3 零件的工艺分析........................................................................................................3
2.3.1. 结构分析 3
2.3.2  加工表面的技术要求分析  4
2.3.3. 表面处理内容及作用 4
3 工艺规程设计 5
3.1 制定零件工艺规程的原则和技术要求 5
3.1.1 工艺要求 5
3.1.2 技术依据 5
3.2 生产类型的确定 5
3.3 确定毛坯的制造形式 6
3.4 制定工艺路线及方法 6
3.4.1加工方法的选择 6
3.4.2 基准的选择 6
3.4.3 制定工艺路线....................................................................................................7
3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定............................................10
  3.6 确定切削用量及基本工时...............................................................................13
3.6.1 加工条件............... ..............................................................................................13                                        
3.6.2 计算切削用量...................................................................................................13
4夹具设计.......................................................................................................................25
4.1 问题的提出...........................................................................................................25
4.2 夹具设计..................................................................................................................25
  4.2.1 定位基准的选择............................................................................................ 25
4.2.2切削力及夹紧力计算.......................................................................................25
4.2.3 定位误差分析...................................................................................................26
  4.2.4 铣床夹具操作的简要说明......................................................................... 27
4.2.5 车床夹具操作的简要说明............................................................................27
总  结.................................................................................................................................29
参考文献.................................................................................................................................30
致  谢...........................................................................................................................31
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。

2  零件的分析
2.1 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Φmm的孔，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Φ65mm外圆内为Φ50mm花键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。
2.2 零件的材料
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
σ=550MN/m σb=750 MN/m δs=20% HB=235

2.3 零件的工艺分析
2.3.1.  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mm的孔，用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Φ65mm，内圆Φ50mm花键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用以传递动力。
2.3.2  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Φ39mm孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：两个Φmm的孔及其倒角，尺寸为的与两个孔Φmm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Φmm的两个孔。
b.   以Φ50mm花键孔为中心的加工表面
    这一组加工表面包括：Φmm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，主要是：
(1)Φmm花键孔与Φmm二孔中心联线的垂直度公差为100：0.2；
(2)Φ39mm二孔外端面对Φ39mm孔垂直度公差为0.1mm；
(3)Φmm花键槽宽中心线与Φ39mm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确要求。
2.3.3. 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。

3工艺规程设计
3.1 制定零件工艺规程的原则和技术要求
3.1.1 工艺要求
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。
3.1.2 技术依据
      （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。
3.2 生产类型的确定
计算零件生产纲领的公式：
               N=Q*n(1+&%)(1+β%)
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）
       β=1（零件的废品率）
则   N=5000x1x(1+4%)x(1+1%)=5252（件）
根据生产纲领确定该零件为成批生产。
3.3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。
3.4制定工艺路线及方法
3.4.1加工方法的选择
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Φmm孔及其倒角可选用加工方案如下：
a)该零件的批量不是很大，考虑到经济性，不适用于钻-拉方案
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-镗方案。
（2）尺寸为mm的两个与孔Φmm相垂直的平面根据零件外形及尺寸的要求，选用粗铣-磨得方案
（3）Φ50mm花键孔因孔径不大，所以不采用先车后拉，而采用钻-扩-拉方案。
（4）Φ65mm外圆和M60x1外螺纹表面均采用车削即可达到零件图纸的要求
3.4.2 基准的选择
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，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

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Φmm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Φmm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Φ65mm外圆柱面上，用以消除  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。
3.4.3. 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Φ62mm，Φ60mm，车螺纹M60×1mm。
工序05         两次钻孔并扩钻花键底孔Φ43mm，锪沉头孔Φ55mm。
工序10         倒角5×60°。
工序15         钻Rc1/8底孔。
工序20         拉花键孔。
工序25         粗铣Φ39mm二孔端面。
工序30         精铣Φ39mm二孔端面。
工序35         钻、扩、粗铰、精铰两个Φ39mm孔至图样尺寸并锪倒角2×45°。
工序40         钻M8mm底孔Φ6.7mm，倒角120°。
工序45         攻螺纹M8mm底孔Φ6.7mm，倒角120°。
工序50         冲箭头。
工序55         检查。
    工艺路线方案二
工序00         粗铣Φ39mm二孔端面。
工序05         精铣Φ39mm二孔端面。
工序10         钻Φ39mm二孔（不到尺寸）。
工序15         镗Φ39mm二孔（不到尺寸）。
工序20         精镗Φ39mm二孔，倒角2×45°。
工序25         车外圆Φ62mm，Φ60mm，车螺纹M60×1mm
工序30         钻、镗孔Φ43mm，并锪沉头孔Φ55mm。
工序35         倒角5×60°。
工序40         钻Rc1/8底孔。
工序45         拉花键孔。
工序50         钻M8mm螺纹底孔Φ6.7mm孔，倒角120°。
工序55         攻螺纹M8mm底孔Φ6.7mm，倒角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Φ62mm，Φ60mm，车螺纹M60×1mm。
工序05         钻、扩花键底孔Φ43mm，并锪沉头孔Φ55mm。
工序10         内花键孔5×60°倒角。
工序15         钻锥螺纹Rc1/8底孔。
工序20         拉花键。
工序25         粗铣Φ39mm二孔端面。
工序30         钻、扩Φ39mm二孔及倒角。
工序35         精、细镗Φ39mm二孔。
工序40         磨Φ39mm二孔端面，保证尺寸1180-0.07mm。
工序45         钻叉部四个M8mm螺纹底孔并倒角。
工序50         攻螺纹4-M8mm，Rc1/8。
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Φ39mm二孔；而方案二则与此相反，先是加工Φ39mm孔，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Φ39mm二孔，这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Φ39mm二孔是不合适的。