毕业设计（论文）汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉机械加工工艺规程.doc

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1、摘 要本次毕业设计在明确设计要求的前提下，对零件的作用以及工艺进行了认真分析；分析确定了毛坯的制造形式，分析各工序定位基准并对定位基面进行选择，制定工艺路线方案并进行分析比较确定最优工艺路线，对各工序机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸进行计算和确定，计算确定各工序的切削用量以及基本工时；在这些工作的基础上完成了机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片等机械加工工艺规程文件，同时完成了零件图和毛坯图的设计。关键词：工艺规程 工艺路线 切削用量 第1章 零件的分析1.1 零件的作用 题目所给定的零件是汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉(见零件图)，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

2、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。零件外圆内为花键孔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这个零件从零件图上可以看出，它一共有两组加工表面，而这两组加工表面之间有一定的位置要求。现将这两组加工表面分析如下：1.以孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个的孔及其倒角，尺寸为的与两个孔相垂直的平面，还有在平面上的四个螺孔。其中，主要加工表面为的两个孔，这是用来装配滚针轴承以便安装十字轴的。2.以花键孔为中心的加工表面这一组

3、加工表面包括：十六齿方齿花键孔，阶梯孔，以及外圆表面和的外螺纹表面。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：(1)花键孔与二孔中心联线的垂直度公差为0.2:100；(2)二孔外端面对孔垂直度公差为0.1mm；(3)花键槽宽中心线与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，然后借助于专用加具加工另一组表面，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

4、工作可靠。由于零件年产量为5000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规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，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。2.2.1 粗基准的选择对万向节滑动叉这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的。对于一般的轴类零件而言，以外圆作为基准是完全合理的。但对本零件来说，如果以外圆(或外圆)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

5、有关粗基准的选择原则(即当零件有不同加工表面时，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)，现选取叉部两个孔的不加工外轮廓表面作为基准，利用一组共两个短V形块支承这两个外圆轮廓作主要定位面，以消除四个自由度，再用一对自动定心的窄口卡爪，夹持在外圆柱面上，用以消除两个自由度，达到完全定位。2.2.2 精基准的选择对于精基准而言，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

6、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。2.3.1 工艺路线方案一工序 车外圆，车螺纹。工序 两次钻孔并扩钻花键底孔，锪沉头孔。工序 倒角。工序 钻底孔。工序 拉花键孔。工序 粗铣二孔端面。工序 精铣二孔端面。工序 钻、扩、粗铰、精铰两个孔至图样尺寸并锪倒角。工序 钻底孔，倒角120。工序 攻螺纹，。工序 冲箭头。2.3.2 工艺路线方案二工序 粗铣二孔端面。工序 精铣二孔端面。工序 钻二孔。(不到尺寸)工序 镗二孔。(不到尺寸)工序 精镗二孔，倒角

7、245。工序 车外圆，车螺纹。工序 钻、镗孔，并锪沉头孔。工序 倒角 560。工序 钻底孔。工序 拉花键孔。工序 钻底孔，倒角120。工序 攻螺纹，。工序 冲箭头。工序 检查。2.3.3 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二孔；而方案二则与此相反，先是加工孔，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二孔，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹都比较方便。但方案一中的工序虽然代替了方案二中的工序、，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(

8、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，只能选用转塔车床，利用转塔头进行加工。而转塔车床目前大多选、用于粗加工，用来在此处加工二孔是不合适的，因此决定将方案二中的工序、移入方案一，改为两道工序加工。具体工艺过程如下：工序 车外圆，车螺纹，粗基准的选择如前所述。工序 两次钻孔并扩钻花键底孔，锪沉头孔，以外圆为定位基准。工序 倒角560。工序 钻锥螺纹底孔。工序 拉花键孔。工序 粗铣二孔端面，以花键孔及其端面为基准。工序 精铣二孔端面。工序 钻孔两次并扩孔，孔至图样尺寸并锪倒角245。工序 精镗并细镗二孔，倒角245，工序、的定位基准均与工序相同。工序 钻底孔，倒角

9、120。工序 攻螺纹，。工序 冲箭头。工序 检查。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，就会发现仍有问题，主要表现在两个孔其端面加工要求上。图样规定：二孔中心线应与花键孔垂直，垂直度公差为0.2:100；二孔与其外端面应垂直，垂直度公差为0.1mm。由此可以看出：因为二孔的中心线要求与花键孔中心线相垂直，因此，加工及测量孔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，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。但在已制订的工艺路线中没有这样做：孔加工时，以

10、花键孔定位(这是正确的)；而孔的外端面加工时，也是以定位的。这样做，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(这是很难的)。那么由于种种原因二孔中心线与花键孔仍有0.2:100的垂直度公差，则孔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。为了解决这个问题，原有的加工路线可仍大致保持不变，只是在二孔加工完了以后，再增加一道工序：以孔为基准，磨二孔外端面。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

11、中装夹较方便的特点。因此，最后的加工路线确定如下 ：工序 车端面及外圆，并车螺纹，以两个叉耳外轮廓及外圆为粗基准，选用C620-1普通车床并加专用夹具。工序 钻、扩花键孔，并锪沉头孔，以外圆为基准，选用C365L转塔车床。工序 内花键孔530倒角，选用C620-1车床加专用夹具。工序 钻锥螺纹底孔，选用Z525立式钻床及专用钻模。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 拉花键孔，利用花键内底孔、端面及Rc1/8锥螺纹底孔定位，选用L6120卧式拉床加工。工序 粗铣二孔端面，以花键孔定位，选用X

12、62铣床加工。工序 钻、扩二孔及倒角，以花键孔及端面定位，选用Z535立式钻床加工。工序 粗、精镗二孔，选用T740型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 磨二孔端面，保证尺寸，以孔及花键孔定位，选用M7130平面磨床及专用夹具加工。工序 钻叉部四个螺纹底孔并倒角。选用Z4112-2台式钻床及专用夹具加工，以花键孔及孔定位。工序 攻螺纹及。工序 冲箭头。工序 检查。以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程卡片”。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HB207241，毛坯重量约，生产类型为成批生产。采用在锻锤上合模模锻毛坯，3级精度组

13、(成批生产)。根据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：1.外圆表面(及)考虑其加工长度为，与其联结的非加工外圆表面直径为，为简化模锻毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为。表面为自由尺寸公差，表面粗糙度要求为(相当于)，只要求粗加工，此时直径余量已能满足加工要求。2.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量(端面)长度余量及公差取为见“机械制造工艺手册”表1-52。模锻斜度为7(图纸要求)。3.两内孔(叉部)毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于之间，参照“机械制造工艺手册”表1-29及表1-34确定工序尺寸及余量为：钻孔：二次钻孔： 扩孔： 精镗： 细镗：

14、4.花键孔()要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。内孔：(参照“机械制造工艺手册”表1-29)。钻孔：二次钻孔： 扩孔： 拉花键孔：花键孔要求外径定心，花键内径拉削时的加工余量为孔的公差。5.二孔的外端面(加工余量的计算长度为)按计算法确定加工余量，参考“机械制造工艺手册”表1-54实例进行计算。(1)模锻毛坯余量不平度：(“机械制造工艺手册”表1-5)缺陷层：(“机械制造工艺手册”表1-5)空间偏差：(“机械制造工艺手册”表1-6)模锻毛坯公差：(“机械制造工艺手册”表1-52，按锻件宽度查得的宽度公差)模锻斜度：7(图纸要求)(2)粗铣余量加工精度：、公差(“机械制造工艺手册”表1-12

15、杠杆类零件)加工表面粗糙度：()(“机械制造工艺手册”表1-12杠杆类零件)剩余空间偏差：(“机械制造工艺手册”表1-6注5)式中：精度提高系数0.06(“机械制造工艺手册”表1-22)模锻毛坯的空间偏差，见前。定位误差：按零件允许的角度2公差计算：粗糙度：(“机械制造工艺手册”表1-12)缺陷层：(“机械制造工艺手册”表1-12)(3)磨两端面余量加工精度及表面粗糙度：要求达到(相当于旧表面光洁度标准)，公差，见图纸要求不平度：(“机械制造工艺手册”表1-12)缺陷层：(“机械制造工艺手册”表1-12)剩余空间偏差：式中：精度提高系数0.04(“机械制造工艺手册”表1-22)粗铣后的空间偏差

16、。安装误差：取尺寸公差1/3，最后，将手册中所查得的各项数据分别填入下表。同时，按照“机械制造工艺设计手册”第4页上所规定的步骤，计算出这个表面的各道工序的极限尺寸及余量值，也一并填入表2-1中。表2-1 加工余量计算表孔端面加工工序及工步余量组成(mm)计算余量Zmin(mm)计算尺寸(mm)公差T(mm)极限尺寸(mm)余量极限值(mm)RzT缺re安最大最小最大最小磨端面(计算尺寸)模锻毛坯2402501700126.4182200128.7126.5粗铣两端面3050102184924039118.34350118.69118.3410.018.16磨两端面10204.08232205

17、117.9370118117.930.690.41模锻斜度：7模锻毛坯尺寸：模锻分型面，毛坯制造尺寸及技术要求，见毛坯图。2.5 确定切削用量及基本工时工序 车削端面、外圆及螺纹本工序采用计算法。1.加工条件工件材料：45钢正火，模锻。加工要求：车端面、()；粗车外圆、()；车螺纹。机床：C620-1普通车床。刀具：端面车刀：刀片材料YT15，刀杆尺寸，。螺纹车刀：刀片材料。2.计算切削用量(1)粗车端面1)若要考虑模锻斜度，轴线长度方向的加工余量(端面处)为，。但实际上，由于以后还要钻花键底孔，因此不必要全部加工，此时可只按考虑，分二次加工，吃刀深度。2)进给量。3)计算切削速度，耐用度4)

18、机床主轴转速按机床选取()。所以实际切削速度()。5)切削工时，(试切长度)(2)粗车外圆，要求校验机床功率及进给机构强度。1)切削深度：单边余量，可一次切除。2)进给量：考虑刀杆尺寸，工件直径及规定的切削深度，从“手册”中选用。3)计算切削速度：4)确定机床主轴转速按机床选取()。所以实际切削速度()。5)校验机床功率由表查得单位切削功率：当时，故切削功率：由机床说明书可知，C620-1车床的电机功率为，当主轴转速为时，主轴传递最大功率为，所以机床功率足够。6)核试验机床进给机构强度查得单位切削力，故主切削力为：在一般切削加工中，刀尖圆弧半径对、的影响较大，对影响较小。同“手册”查得时，。又

19、查得当时，故径向切削力和轴向切削力分别为：取机床导轨与溜板之间的摩擦系数，则机床进给机构沿纵进给方向所承受的力为：从机床说明书中可知，C620-1车床纵向进给机构允许承受的最大力为。因此，机床进给机构能够正常工作。7)切削工时切入长度，切出长度，试切长度(3)车螺纹1)切削速度的计算，刀具耐用度，螺距，取。2)确定机床主轴转速按机床选取()。所以实际切削速度。3)切削工时，取粗行程次数3次，精行程2次，切入长度。工序 钻、扩、镗内孔及止口1.钻孔，按机床选取()。所以实际切削速度切削工时：切入长度，切出长度，2.二次钻孔，按机床选取()。所以实际切削速度切削工时：切入长度，切出长度，3.扩孔，

20、按机床选取()。所以实际切削速度切削工时：切入长度，切出长度，4.镗止口取刀杆直径，刀杆伸出量。加工余量，分二次加工，令，选用90硬质合金YT5镗刀。，按机床选取()。所以实际切削速度切削工时：，(90偏刀考虑顺利切入的增加量)本工步中，加工止口的测量长度，由于工艺基准与设计基准不重合，故需进行尺寸换算。按图纸要求，加工完毕后应保证尺寸。尺寸链如上图所示，尺寸为终结环，给定尺寸及，由于基准不重合，加工时应保证尺寸A：规定公差值：即终结环公差等于各组成环公差之和，现由于尺寸链比较简单，故分配公差采用等公差法。尺寸按自由尺寸公差取公差等级IT16，其公差。并令。工序 倒角560，按机床选取。切削工

21、时：，工序 钻底孔()，按机床选取。所以实际切削速度切削工时：，工序 拉花键孔单面齿升切削工时式中单面余量()；拉削表面长度；考虑校准部分的长度系数，取1.2；考虑机床返回行程的系数，取1.4；切削速度；拉刀齿升(每齿进给量)；拉刀同时工作齿数，；拉刀齿距所以因此工序 粗铣二孔端面，保证尺寸(“机械制造工艺手册”表3-28)()(“机械制造工艺手册”表3-30)采用高速钢镶齿三面刃铣刀，齿数按机床选取()(“机械制造工艺手册”表4-17)所以实际切削速度：切削工时：工序 钻、扩二孔及倒角1)钻孔(“机械制造工艺手册”表3-38)取(“机械制造工艺手册”表4-5)()(“机械制造工艺手册”表3-

22、42)所以()按机床选取()(“机械制造工艺手册”表4-5)所以实际切削速度切削工时(一个孔)：2)扩钻取()所以()按机床选取()所以实际切削速度切削工时(一个孔)：3)扩孔按机床选取()所以()按机床选取()所以实际切削速度切削工时(一个孔)：4)倒角双面为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同。()手动进给。工序 粗、精镗二孔1)粗镗孔至()()切削工时(一个孔)：2)精镗孔至。选用一个刀杆，利用金刚石镗床同时对工件进行粗、精镗孔，故切削用量及工时与前相同。即：()工序 磨二孔端面，保证尺寸1)选择砂轮2)切削用量选择，轴向进给量(双行程)工件速度径向进给量(双行程)3)切削工时(一

23、个面)，同时加工三个零件。式中加工长度，；加工宽度，；单面加工余量，；系数，1.14；同时加工零件数。工序 钻螺纹底孔()()按机床选取()所以实际切削速度切削工时(一个孔)：工序 攻螺纹及由于公制基本螺纹及60圆锥螺纹外径相差无几，故切削用量均呀螺纹选取。()按机床选取()所以实际切削速度。设计小结本次毕业设计虽然经历短暂，但是它浓缩了大学三年学习的全过程，体现了我们对所学知识的掌握和领悟程度。由于我们是第一次进行整体性地设计，不可避免地碰到了许多困难，有时甚至会感到无法下手。无论碰到什么样的困难，我都没有退缩，凭借着一股求知的热情，再加上周玉丰指导老师的帮助，通过指导老师的耐心指导和查阅资

24、料解决了一个又一个的难题，最终圆满地完成了本次设计。通过本次毕业设计，使我在各个方面都有了很大的提高，具体地表现在以下几个方面：1.对大学三年所学到的东西进行了归纳总结，找到了各种学科之间的交叉点，同时构成了一个知识网络，形成了一个整体的知识体系，进一步完善了自己的知识结构。2.对所学习知识点进行查漏补缺，并了解学习了新的知识，开阔了视野，拓宽了自己的知识面。养成了勤学好问的习惯，同时具有了一定的创新思维。3.利用理论知识解决实际问题的能力得到了提高，为以后正确解决工作和学习中的问题打下了坚实的基础。4.学会了充分地利用网络资源查阅相关资料，以及借助前人的研究成果寻求解决问题的思维方法，对新信

25、息和新知识及时做笔记。5.敢于面对困难，同时也懂得了互助合作的重要性。6.利用计算机（AutoCAD2004，Word2000）的能力得到很大的提高，学会了利用计算机设计软件进行相关的设计与计算。但是，设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：1.缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。2.与机械加工过程中使用的相关刀具和量具的了解还不太清楚。3.系统的工艺分析不太完善，在数据的计算与控制上还有一些不足。4.在设计过程中有一定的局限：工艺分析的基础上缺乏加工的经验判断，零部件在实际的机械中装配关系尚不明确，缺乏一定的经验数据。致谢本次毕

26、业设计是在导师周玉丰老师耐心指导下完成的。导师严谨的治学态度和一丝不苟的工作作风，孜孜不倦的求索精神和工作态度，使我获益非浅，为我树立了学习的好榜样，将成为我学习和工作的动力。在此谨向恩师致以最崇高的敬意和最诚挚的感谢！在整个论文期间，自始自终得到了周玉丰老师无私的大力支持和热情帮助。在此谨向名位老师表示衷心的谢意！本文从选题、方案论证到课题的研究都是在周玉丰老师的全面、悉心指导下完成的。老师师严谨的治学态度、渊博的知识、丰富的创造力、高瞻远瞩的学术思想，以及敏锐的洞察力，始终令学生敬佩，并将影响我的一生。值此成文之际，谨向导师表达我深深的敬意和衷心的感谢!在三年的学习和生活期间，始终得到四川

27、信息职业技术学院中各位老师的无私帮助，在此深表感谢!特别要感谢的是我的父母和家人!感谢父母在我成长的道路上给予的无私的爱，他们的理解和全力支持使我的论文得以顺利完成。最后，在本文结束之际，向所有为我的论文提出宝贵意见的评阅专家们表示衷心的感谢和崇高的敬意!谢谢! 参考文献1邹青主编.机械制造技术基础课程设计.北京：机械工业出版社.2004年9月2李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社.1998年9月3谢家瀛主编.机械制造技术概论.北京：机械工业出版社.2001年7月4刘友和主编.金工工艺设计.广州：华南理工大学出版社.1991年8月5周增文主编.机械加工工艺基础.长沙：中南大学出版社.2003年7月6张木青、宋小春主编.制造技术基础实践，北京：机械工业出版社.2002年27马正元文主编.几何量精度设计与检测.北京：机械工业出版社.2001年6月8李华志主编.数控加工工艺与装备.北京：清华大学出版社.1990年29陆剑中主编、孙家宁.金属切削原理与刀具.北京：机械工业出版社.2001年6月10孙学强主编.机械加工技术.北京：机械工业出版社.2001年6月