机电一体化毕业设计万向节滑动叉设计说明书

1、济源职业技术学院济源职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 题目 万向节滑动叉的改进 系别 机 电 系 专业 机电一体化技术 班级 姓名 学号 指导教师 日期 济源职业技术学院毕业设计 i 设计任务书 设计题目设计题目 万向节滑动叉 设计要求设计要求 1分析万向滑动叉的工艺规格及夹具设计。 2阐述万向节滑动叉的设计与制造的全过程。 3在万向滑动叉工艺规程设计中要运用大量的科学的加工理论及计算公式，确 定毛坯的制造形式，选择基面，工艺路线确定机械加工余量、工序尺寸和毛 坯尺寸，最后确定切削用量及基本工时。 设计进度要求设计进度要求 第一周：确定设计题目万向滑动叉的改进 第二周：收集万向滑动叉的相关

2、材料 第三周：开始万向滑动叉改进的设计 第四周：进一步查找相关资料 第五周：检查万向滑动叉改进的设计缺陷及完善 第六周：设计完成 第七周：准备答辩 指导教师（签名）：指导教师（签名）： 济源职业技术学院毕业设计 ii 摘要 万向节滑动叉是汽车后桥上的一个重要的确零件，它具有传递扭矩，调整传动 轴的作用，从而使汽车站在前进中获得动力学，并使零件之间达到更好的配合。 本文从零件的分析，工艺规格设计，及加工过程中部分夹具的设计三个方面， 阐述了万向节滑动叉的设计与制造的全过程，尤其在工艺规程设计中，我们运用了 大量的科学的加工理论及计算公式，确定了毛坯的制造形式，选择了基面，制定了 工艺路线确定了机

3、械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸，最后确定了切削用量及基本 工时。 关键词：万向节滑动叉，工艺路线，加工余量，工序尺寸，切削 济源职业技术学院毕业设计 iii 目录 1 万向滑动叉的分析 .1 1.1 万向滑动叉的作用.1 1.2 万向滑动叉的工艺分折.1 2 万向滑动叉的工艺规程设计 .2 2.1 确定万向滑动叉的毛坯的制造形式.2 2.2 万向滑动叉基面的选择.2 2.3 制订万向滑动叉的工艺路线.2 2.4 万向滑动叉机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.3 2.5 确定万向滑动叉的切削用量及基本工时. .7 3 万向滑动叉的夹具设计 .23 3.1 万向滑动叉的问题的提出 .23 3.

4、2 万向滑动叉的夹具设计 .23 万向滑动叉的机械加工过程卡片 .27 结 论 .36 致 谢 .37 参考文献 .38 济源职业技术学院毕业设计 1 1 万向滑动叉的分析 1.11.1 万向滑动叉的作用万向滑动叉的作用 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 027 . 0 010 . 0 39 的作用。零件65mm 外圆内为50mm 花键孔与传

5、动轴端部的花建轴相配合，用于 传递动力之用。 1.21.2 万向滑动叉的工艺分折万向滑动叉的工艺分折 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 027 . 0 010 . 0 39 0 07 . 0 118 与两个孔 mm 相垂直的平面，还有在平面上的四个 m8 螺孔。 027 . 0 010 . 0 39 其中，主要加工表面为 mm 的两个孔。 027 . 0 010 . 0 39 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，55

6、mm 阶梯孔，以及 039 . 0 0 50 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； 039 . 0 0 50 027 . 0 010 . 0 39 (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。 039 . 0 0 50 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。 济源职业技术学院毕业设

7、计 2 2 万向滑动叉的工艺规程设计万向滑动叉的工艺规程设计 2.12.1 确定万向滑动叉的毛坯的制造形式确定万向滑动叉的毛坯的制造形式 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。 2.22.2 万向滑动叉基面的选择万向滑动叉基面的选择 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

8、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，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 027 . 0 010 . 0 39 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 027 . 0 010 . 0 39 x x y 四个自由度再用一对自动定心的窄口卡

9、爪，夹持在65mm 外圆柱面上，用以y 消除 两个自由度，达到完全定位。z z (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。 2.32.3 制订万向滑动叉的工艺路线制订万向滑动叉的工艺路线 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件夹具，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。 济源职业技术学院毕业设计 3 工序 i 车端面及外圆62mm

10、，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 ii 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 iii 内花键孔 530 倒角。选用 c620-1 车床加专用夹具。 工序 钻锥螺纹 rc1/8 底孔。选用 z 525 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 拉花键孔.利用花键内底孔、55mm 端面及 rc1/8 锥

11、螺纹底孔定位，选用 l6120 卧式拉床加工。 工序 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 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 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 磨39mm 二孔端面，保证尺寸 118mm，以39mm 孔及花键孔定位，选 0 07 . 0 用 m7130 平面磨床及专用夹具加工。 工序 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 钻螺纹 4-m8mm

12、 及 rc1/8。 工序 xii 冲箭头。 工序 xiii 终检。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片” 。 2.42.4 万向滑动叉机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定万向滑动叉机械加工余量、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。 济源职业技术学院毕业设计 4 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： 2.4.12.4.1 万向滑动叉的外圆表面（万向滑动叉的外圆表面（62mm62mm 及及 m60m60 1mm1m

13、m） 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。 2.4.22.4.2 万向滑动叉的外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差（万向滑动叉的外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差（m601mmm601mm 端面）端面） 查机械制造工艺设计简明手册 （以下简称工艺手册 ）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

14、 315mm,故长度方向偏差为。mm 5 . 1 7 . 0 长度方向的余量查工艺手册表 2.2 2.5，其余量值规定为 2.0 2.5mm，现 取 2.0mm。 2.4.32.4.3 万向滑动叉的两内孔万向滑动叉的两内孔（叉部）（叉部） 027 . 0 010 . 0 39 毛坯为实心，不冲出孔。两内孔精度要求界于 it7 it8 之间，参照工艺手 册表 2.3-9 及表 2.3-13 确定工序尺寸及余量为： 钻孔：25mm 钻孔：37mm 2z = 12mm 扩钻：38.7mm 2z = 1.7mm 精镗：38.9mm 2z = 0.2mm 细镗：39mm 2z = 0.1mm 027 .

15、 0 010 . 0 39 2.4.42.4.4 花键孔花键孔（16-16-mmmm mmmm mmmm） 39 . 0 0 50 16. 0 0 43 048 . 0 0 5 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。参照工艺手册表 2.3-9 确定孔的加工余 16 . 0 0 43 量分配： 济源职业技术学院毕业设计 5 钻孔：25mm 钻孔：41mm 扩钻：42mm 拉花键孔（16-mm mm mm） 39 . 0 0 50 16. 0 0 43 048 . 0 0 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 2.3-19 取 2z=1mm。 2.4.5

16、2.4.5 mmmm 二孔外端面的加工余量（技工余量的计算长度为二孔外端面的加工余量（技工余量的计算长度为mmmm） 027 . 0 010 . 0 39 0 07 . 0 118 （1）按照工艺手册表 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 工艺手册表 2.2-14，材质系数取 m1 ，复杂系数 s3 ，则锻件的偏差为。mm 3 . 1 7 . 0 （2）磨削余量：单边 0.2mm（见工艺手册表 2.3-21） ，磨削公差即零件公 差 0.07mm。 （3）铣削余量：铣削的公称

17、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，应该调整法加工方式予以确定。 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 21。 济源职业技术学院毕业设计 6 最大余量 最小余量 磨 粗铣 最小余量 最大余量 加工方向 毛坯名义尺寸118+22=122 0.07/20.22/20.71.3 图 21 39mm 孔外端面工序间尺寸公差分布图（调整法） 由图可知

18、： 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。 0 07 . 0 118 表 21 工序间尺寸及公差 济源职业技术学院毕业设计 7 万向节滑动叉的锻件毛坯图见(万向滑动叉加工过程卡片) 2.52.5 确定万向滑动叉的切削用量及基本工时确定万向滑动叉的切削用量及基本工时. . 工序工序

19、：车削端面、外圆及螺纹。本工序采用计算法确定切削用量：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 a60mm、a62mm 外圆，;车螺纹 m60 mrz200 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， = 0.5mmmm 。 r 60 螺纹车刀：刀片材料：w18cr4v。 2、计算切削用量 (1)粗车 m60 1mm 端面 工 序 加工尺寸及公差 锻 件 毛 坯 （39 二端面，零 件尺

20、寸） 0 07 . 0 118 粗铣二端面 磨二端 面 最 大124.6118.4 加工前尺寸最 小120.6118.18 最 大124.6118.4118 加工后尺寸最 小120.6118.18117.93 最 大3.10.2 加工余量（单边）2 最 小1.210.125 加工公差（单边） +1.3 - 0.7 -0.22/2-0.07/2 济源职业技术学院毕业设计 8 1）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 5 . 1 7 . 0 2 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 max z 端面不必全部加工，而可以留出一个4

21、0mm 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。 max z p a 长度技工公差按 it12 级，取 0.46mm（人体方向） 。 2）进给量 根据切削用量简明手册 （第三版） （以下简称切削手册 ） 表 1.4，当刀杆尺寸为 16mm 25mm，以及工件直径为 60mm 时mmap3 = 0.5 0.7mm/r 按 c620-1 车床说明书（见切削手册表 1.30）取 = 0.5 mm/r 3)计算切削速度 按切削手册表 1.27，切削速度的计算公式为（寿命选 t = 60min） 。 ）（min/mk fat c v v

22、 yx p m v c v v 其中：cv = 242，xv =0.15，yv = 0.35，m = 0.2 。修正系数 kv见切削手册 表 1.28，即 kmv = 1044，ksv = 0.8，kkv = 1.04，kkrv = 0.81，kbv = 0.97 。 所以 97 . 0 81 . 0 04 . 1 8 . 044 . 1 5 . 0360 242 35 . 0 15 . 0 2 . 0 c v = 108.6（m/min） 4）确定机床主轴转速 （r/min）532 65 6 . 1081000 1000 w c s d v n 按机床说明书（见工艺手册表 4.2-8） ，与

23、 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。min/600rnw w n 所以实际切削速度 v = 122m/min。 济源职业技术学院毕业设计 9 5）切削工时，按工艺手册表 6.2-1。 （mm） ， 5 . 12 2 4065 l002 321 llmml， （min）096 . 0 2 5 . 0600 2 5 . 12 321 i fn llll t w m （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 据切削手册表

24、 1.4，选用 = 0.5mm/r。 3）计算切削速度 见 切削手册表 1.27 v yx p m v c k fat c v v v 97 . 0 81 . 0 8 . 044 . 1 5 . 05 . 160 242 35 . 0 15. 02 . 0 （m/min）116 4）确定主轴转速 4)确定主轴转速 min/568 65 11610001000 r d v n w c s 按机床选取 n=600r/min 所以实际切削速度 min/122 1000 60065 1000 m dn 5）检验机床功率 主切削力按切削手册表.所示公式计算 c f c c f c ff c f c f

25、n c yx pfc kfacf 其实： ,15.0,75.0,0.1,2797 cccc ffff nyxc 89.0 94.0 650 600 650 75.0 kr n b m k k f p 所以 nfc 5 . 101289 . 0 94 . 0 1225 . 05 . 12795 15 . 0 75 . 0 济源职业技术学院毕业设计 10 切削时消耗功率为 c p kw f p cc c 06 . 2 106 122 5 . 1012 106 44 由切削手册表.中 c620-1 机床说明书可知，c620-1 主电动机功率为 7.8kw，当主轴转速为 600r/min 时，主轴传递

26、的最大功率为 5.5kw，所以机床功率 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，径向切削力按nfc 5 . 1012 p f 切削手册表 1.29 所示公式计算 p p f p f p f p f n c yx pfp kfacf 其中： 3 . 0, 6 . 0, 9 . 0,1940 pppp ffff nyxc 5.0 897.0 650 600 650 35.1 kr n b m k k f p 所以 nfp1955 . 0897 . 0 1225 . 05 . 11940 3 . 06 . 09 . 0 而轴向切削力 f f f f f f f f f n c

27、yx fff kfacf 其中：4.0, 5.0,0.1,2880 ffff ffff nyxc 17.1 923.0 650 600 650 0.1 k n b m k k f 轴向切削力 nff48017 . 1 923 . 0 1225 . 05 . 12880 4 . 05 . 0 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数，则切削力在纵向进给方向对进给机1 . 0 构的作用力为 nffff pcf 600195 5 . 10121 . 0480 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 1.30） ， 故机床进给系统可正常工作。 7） 切削工时 济源职业技术学院毕业设计

28、11 nf lll t 21 其中 0, 4,90 21 lll 所以 min31 . 0 5 . 0600 490 t （3）车60mm 外圆柱面 （切削手册表 1.6，刀夹圆弧半径mmap1rmmf/5 . 0mra3 . 6 ）mmrs0 . 1 切削速度 c k fat c yx p m c v 其中： 81 . 0 ,44 . 1 ,35 . 0 ,15 . 0 ,60, 2 . 0,242 km kkyxtmc min/843 60min/15981 . 0 44 . 1 5 . 0160 242 35 . 0 15 . 0 2 . 0 r d n m c

29、 按机床说明书取min/770rn 则此时 min/145m 切削工时 nf lll t 21 其中： 20l4 1 l0 2 l 所以 min062 . 0 5 . 0770 420 t （4） 车螺纹 mmm160 1）切削速度的计算 见切削用量手册 （艾米、肖诗纲编，机械工业出版 社，1985）表 21，刀具寿命 t =60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时 ，走刀次数；精车螺纹时，走刀次数 17. 0 p a4i08. 0 p a2i 济源职业技术学院毕业设计 12 min/ 1 mk tat c yx p m c 其中：，螺距 3 . 0,70 . 0 ,11 . 0 , 8

30、 .11 yxmc1 1 t 75 . 0 ,11 . 1 6 . 0 637 . 0 75 . 1 km kk 所以粗车螺纹时： min/57.2175 . 0 11 . 1 117 . 0 60 8 . 11 3 . 07 . 011 . 0 m c 精车螺纹时： min/ 8 . 3675 . 0 11 . 1 108 . 0 60 8 . 11 3 . 07 . 011 . 0 m c 2）确定主轴转速 粗车螺纹时 min/ 4 . 114 60 57.2110001000 1 r d n c 按机床说明书取 min/18 min/96 m rn c 实际切削速度 精挑螺纹时 min/

31、195 60 8 . 3610001000 2 r d n c 按机床说明书取 n =184r/min 实际切削速度 min/34m 3）切削工时 取切入长度mml3 1 粗车螺纹工时 min75 . 0 4 196 315 1 1 i nf ll t 济源职业技术学院毕业设计 13 精车螺纹 min18 . 0 2 1195 315 1 2 i nf ll t 所以车螺纹的总工时为min93 . 0 21 ttt 工序工序：钻、扩花键底孔：钻、扩花键底孔43mm43mm 及锪沉孔及锪沉孔55mm55mm，选用车床，选用车床 c365lc365l 1.钻孔25mm （见切削手册表 2.7）rm

32、mf/41 . 0 （见切削手册表 2.13 及 2.14，min/25.12m 按 5 类加工性考虑） min/155 25 25.1210001000 r d n w s 按机床选取（按工艺手册表 4.2-2）min/136rnw 所以实际切削速度 min/68.10 1000 13625 1000 m nd ww 切削工时 min3 41 . 0 136 410150 21 fn lll t w 其中：切入，切出 mml10 1 mml4 2 mml150 2.钻孔41mm 根据有关资料介绍，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 （1.

33、21.8）f 钻 f 钻 3 1 2 1 式中、加工实心孔时的切削用量。 钻 f 钻 现已知 济源职业技术学院毕业设计 14 （切削手册表 2.7）rmmf/56 . 0 钻 （切削手册表 2.13）min/25.19m 钻 并令 按机床选取rmmff/76 . 0 35 . 1 钻 rmmf/76 . 0 min/7 . 74 . 0m 钻 min/59 41 7 . 710001000 r d ns 按机床选取min/58rnw 所以实际切削速度为 min/47 . 7 1000 5841 m 切削工时 mml7 1 mml2 2 mml150 min55 . 3 5976. 0 2715

34、0 t 3.扩花键底孔43mm 根据切削手册表 2.10 规定，查得扩孔钻扩43mm 孔时的进给量，并根据机 床规格选 rmmf/24 . 1 扩孔钻扩时的切削速度，根据其他有关资料，确定为 钻 4 . 0 其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度。故 钻 min/57 43 7 . 71000 min/7 . 725.194 . 0 rn m s 按机床选取 min/58rnw 切削工时怯入，切出mml3 1 mml5 . 1 2 济源职业技术学院毕业设计 15 min14 . 2 24 . 1 58 5 . 13150 t 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

35、度约为钻孔时的 1/21/3，故 按机床取 0.21mm/rrmmff/2 . 06 . 03/13/1 钻 min/33 . 8 253/13/1mf 钻 min/48 55 33 . 8 10001000 r d ns 按机床选取所以实际切削速度min/44rnw min/29 . 8 1000 4855 1000 m dnw 切削工时 切入mmllmml8, 0,2 22 t = = = 1.08 (min) nf lll 21 21 . 0 44 28 在本工步中,加工55mm 沉头孔的测量长度,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

36、mm.。图.2 为55 孔深 的尺寸换算 图 2 2 55 孔深的尺寸换算 尺寸链如图 23 所示,尺寸 45mm 为 终结环,给定尺寸 185mm 及 45mm,由于基 准不重合,加工时应保证尺寸 a a = 185 45 = 140 (min) 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) 济源职业技术学院毕业设计 16 现由于本尺寸链较简单,故分配公差采用等公差法.尺寸 45mm 按自由尺寸取公差 等级 it10,其公差 t(45) = 1.6mm,并令 t= t= 0.8mm )185()140( 工序工序 ：43mm43mm 内孔内孔 53

37、0530倒角倒角, ,选用卧式车床选用卧式车床 c620-1.c620-1.由于最后的切削宽度很大由于最后的切削宽度很大 故按成行车削制订进给量.根据手册及车床取 = 0.08mm/r (见切削手册表 1.8)f 当采用高速钢车刀时,根据一般资料,确定切削速度 v=16m/min 则 n = = = 118(r/min) s d 1000 43 161000 按机床说明书取 n = 120r/min,则此时切削速度为 v = = 16.2(m/min) 1000 dn 切削工时 t = = = 0.83 (min) fn ll 1 08 . 0 120 35 工序工序：钻锥螺纹：钻锥螺纹 rc

38、1/8rc1/8 底孔底孔(8.8mm)(8.8mm) f = 0.11mm/r ( 切削手册表 2.7 ) v = 25m/min (切削手册表 2.13 ) 所以 n = = = 904 (r/min) d 1000 8 . 8 251000 按机床选取 n = 680r/min (切削手册表 2.35) 实际切削速度 v = = = 18.8 (m/min) 1000 dn 1000 6808 . 8 切削工时 = 11mm, = 4mm, = 3mml 1 l 2 l 济源职业技术学院毕业设计 17 t = 0.24 (min) fn lll 21 11 . 0 680 3411 工序

39、工序：拉花键孔：拉花键孔 单面齿升:根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉力的单面齿升为 0.06mm,拉切速 度 v = 0.06m/s (3.6m/min) 切削工时 t = zf klz z b 1000 式中 z - 单面余量 3.5mm(由43mm 拉削到50mm); b l - 拉削表面长度, 140mm; - 考虑校准部分的长度系数, 取 1.2; k - 考虑机床返回行程系数,取 1.4; v - 拉削速度(m/min); - 拉刀单面齿升; z f z - 拉刀同时工作齿数,z=; p l p - 拉刀齿距. p = 1.35= 16mml5 . 125 . 1 140 所以 拉

40、刀同时工作齿数 z =9 p l 16 140 所以 t = 0.42 (min) 906 . 0 6 . 31000 4 . 12 . 11405 . 3 工序工序：粗铣：粗铣39mm39mm 二孔端面二孔端面, ,保证尺寸保证尺寸 118.4_118.4_mm 0 22 . 0 = 0.08mm/齿 ( 切削手册 表 3-3) z f 切削速度:参考有关手册,确定 v = 0.45m/s 即 27m/min。 采用高速刚镶齿三面刃铣刀,d = 225mm, 齿数 z = 20。则 济源职业技术学院毕业设计 18 现采用 x63 卧式铣床,根据机床使用说明书(见 工艺手册表 4.2-39),

41、取 n=37.5r/min,故实际切削速度为 min)/( 5 . 26 1000 5 . 37225 1000 m nd 当 n =37.5r/min 时,工作台的每分钟进给量应为 m f min/60 5 . 372008 . 0 mmznff zm 查机床说明书,刚好有,故直接选用该值。min/60mfm 切削工时:由于是粗铣,故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件,利用作图法,可得出铣 刀的行程,则机动工时为mmlll105 21 min75 . 1 60 105 21 m m f lll t 工序工序：钻、扩：钻、扩39mm39mm 二孔及倒角二孔及倒角 1. 钻孔25mm 确定进给量 f:

42、根据 切削手册表 2.7，当刚的d = 25mm 时，,800mpa b 0 = 0.390.47mm/r 由于本零件在加工25mm 孔时属于低刚度零件,故进给量应乘系f 0 数 0.75,则 )/(35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 rmmf 根据 z535 机床说明书,现取= 0.25mm/r。f 切削速度：根据切削手册 表 2.13 及表 2.14，查得切削速度 =18m/min。 所以 min/229 25 1810001000 r d n w s 根据机床说明书，取故实际切削速度为 ： min,/195rnw min)/( 3 . 15 1000 1

43、9525 1000 m nd ww 切削工时 济源职业技术学院毕业设计 19 mml19mml9 1 mml3 2 (min)635 . 0 25 . 0 195 3919 21 1 fn lll t w m 以上为钻一个孔时的机动时间。故本工序的机动工时： (min)27 . 1 2635 . 0 2 11 mm tt 2. 扩钻37mm 孔 利用37mm 的钻头对25mm 的孔进行扩钻。根据有关手册规定，扩钻的切削 用量可根据钻孔的切削用量选取 rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 钻 根据机床说明书，选取 rm

44、mf/57 . 0 min)/(4612 3 1 2 1 3 1 2 1 m 钻 则主轴转速为并按机床说明书取。min/346 .51rn min/68rn 实际切削速度为 min)/(9 . 7 1000 6837 1000 m nd ww 切削工时（一个孔）： ,19mml ,6 1 mml mml3 2 (min)72 . 0 57 . 0 68 283619 1 fn t w 当扩钻两个孔时，机动工时为 (min)44 . 1 272 . 0 t 3扩孔38.7mm 采用刀具：38.7 专用扩孔钻。 进给量： （切削手册表 2.10）7 . 0)2 . 19 . 0(f =0.63(m

45、m/r) 84 . 0 济源职业技术学院毕业设计 20 查机床说明书，取。rmmf/72 . 0 机床主轴转速：取，则其切削速度。min/68rn min/26 . 8 m 机动工时 ,19mml ,3 1 mml mml3 2 min51 . 0 72 . 0 68 253319 1 nf t 当加工两个孔时 (min)02 . 1 251 . 0 m t 4倒角 2双面 45 采用 90 锪钻。 为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同： min/68rn 手动进给。 工序工序：精、细镗：精、细镗3939mmmm 二孔，选用机床：二孔，选用机床：t740t740 金刚镗床。金刚镗床。

46、 027 . 0 010 . 0 （1） 镗孔至38.9mm，单边余量 z=0.1mm,一次镗去全部余量，。mmap1 . 0 进给量 rmmf/1 . 0 根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为，则min/10m min/816 39 10010001000 r d nw 由于 t74 金刚镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可以作为加工时使用的转 速。 切削工时：当加工 1 个孔时 ,19mml ,3 2 mml mml4 3 min32 . 0 1 . 0816 4319 21 1 fn lll t w 所以加工两个孔的机动时间为 min64 . 0 232 . 0 t 济源职业技术学院毕

47、业设计 21 (2) 细镗孔至39mm。由于细镗与精镗孔共用一个镗杆，利用金刚镗床同 027 . 0 010 . 0 时对工件精、细镗孔，故切削用量及工时均与精镗相同 min64 . 0 min;/100min,/816 ;/1 . 0 ;05 . 0 t mrn rmmf mmap 工序工序：磨：磨39mm39mm 二孔端面，保证尺寸二孔端面，保证尺寸 118118mmmm 0 07 . 0 （1） 选择砂轮。见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为 12740350646pkvwa 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46 ，硬度为中软 1 级，陶瓷结合剂， # 6 号组织，平型砂轮，其尺寸

48、为。dbd12740350 （2） 切削用量的选择。砂轮转速（见机车说明书） ，min/1500rn 砂 。sm/ 5 . 27 砂 轴向进给量（双行程）mmbfa205 . 0 工件转速min/10m w 径向进给量双行程/015 . 0 mmfr （3） 切削工时。当加工 1 个表面时 （见工艺手册表 6.2-8） ra b ff klbz t 1000 2 1 式中 l加工长度 73mm; b 加工宽度 68mm; z 单向加工余量，0.2mm; b k 系数，1.10； ；工作台移动速度 工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm） ； a f 济源职业技术学院毕业设计 22 工作台往返一次砂

49、轮径向进给量（mm） 。 r f min64.3 3000 10920 015.020101000 1.168732 1 t 当加工两端面时 min28 . 7 264 . 3 m t 工序工序：钻螺纹底孔：钻螺纹底孔 4-4-6.7mm6.7mm 并倒角并倒角 120120 （切削手册表 2.7）rmmf/1 . 050 . 0 2 . 0 （切削手册表 2.13 及表 2.14）min/20m min/950 7 . 6 2010001000 r d ns 按机车取故。min,/960rnwmin/ 2 . 20 m 切削工时（4 个孔） mmlmmlmml1,3,19 21 (min)9

50、6 . 0 4 1 . 0960 1319 4 21 fn lll tm 倒角仍取。手动进给。min/960rn 工序工序：攻螺纹：攻螺纹 4-m8mm4-m8mm 及及 rc1/8rc1/8 由于公制螺纹 m8mm 与锥螺纹 rc1/8 外径相差无几，故切削用量一律按加工 m8 选取 min/6/1 . 0msm min/238rns 按机车选取。min/9 . 4min,/195mrnw则 机动工时 mmlmmlmml3,3,19 21 攻 m8 孔 (min)02 . 1 4 1195 2)3319( 4 2 21 1 nf lll tm 攻 rc1/4 孔 0,3,11 21 lmml

51、mml 济源职业技术学院毕业设计 23 (min)15. 02 94 . 0 195 311 2 21 2 nf lll tm 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一 并填入机械加工工艺过程综合卡片。 3 万向滑动叉的夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 经过查阅资料与老师协商，决定设计第道工序粗铣39mm 二孔端面的 铣床夹具。本夹具将用于 x63 卧式铣床。刀具为两把高速钢镶齿三面刃铣刀，对工 件的两个端面同时进行加工。 3.13.1 万向滑动叉的问题的提出万向滑动叉的问题的提出 本夹具主要用来粗铣39mm 二孔的两个端

52、面，这两个端面对39mm 孔及花键 孔都有一定的技术要求。但加工本道工序时，39mm 孔尚未加工，而且这两个端 济源职业技术学院毕业设计 24 面在还要进行磨加工。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产 率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。 3.23.2 万向滑动叉的夹具设计万向滑动叉的夹具设计 3.1.13.1.1 万向滑动叉的定位基准的选择万向滑动叉的定位基准的选择 由零件图可知，39mm 二孔端面应对花键孔中心线有平行度及对称度要求， 其设计基准为花键孔中心线。为了使定位误差为零，应该选择以花键孔定位的自动 定心夹具。但这种自动定心夹具在结构上将过于复杂，因此这里只选用以

53、花键孔为 主要定位基面。 为了提高加工效率，现决定用两把镶齿三面刃铣刀对两个39mm 孔端面同时 进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。 3.1.23.1.2 万向滑动叉的切削力及夹紧力计算万向滑动叉的切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，225mm,z = 20 （见切削手册表 3.28） f z f f wq y e y z x pf fnd fafac f 0 其中：（在加工面mmayfxmmac efzfpf 40,72 . 0 ,08 . 0 , 0 . 1,1 . 3,650 上测量的近似值）20, 0,86 . 0 ,225,86 . 0 0 zwqmmd

54、u fff 所以 )(1456 225 204008 . 0 1 . 3650 86 . 0 86 . 0 72 . 0 nf 当用两把铣刀时， ）（ 实 nff29122 水平分力： nffh32031 . 1 实 垂直分力： nf fv 8733 . 0 实 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 4321 kkkkk 其中：为基本安全系数 1.5； 1 k 为加工性质系数 1.1； 2 k 为刀具钝化系数 1.1； 3 k 济源职业技术学院毕业设计 25 为断续切削系数 1.1； 4 k 所以 nkff h 639532031 . 11 . 11 . 15 . 1 / 选用气缸

55、斜锲夹紧机构，锲角，其结构形式选用型，则扩力比 10 =3.42。i 为克服水平切削力，实际夹紧力 n 应为 h kfffn 21 所以 21 ff kf n h 其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，= 0.25。则 1 f 2 f 1 f 2 f nn12790 5 . 0 6395 气缸选用100mm。当压缩空气单位压力 p = 0.5mpa 时，气缸推力为 3900n。 由于已知斜锲机构的扩力比 i=3.42,故由气缸产生的实际加紧力为 nin1333842. 339003900 气 此时已大于所需的 12790n 的加紧力，故本夹具可安全工作。 气 n 3.1.33.1.3 万向滑

56、动叉的定位误差分析万向滑动叉的定位误差分析 （1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为-花键轴，该定位花 键轴的尺寸与公差现规定为与本零件在工作时与其相配花键轴的尺寸与公差相同， 即 16。mmhhh1058501143 （2）零件图样规定50mm 花键孔键槽宽中心线与39mm 两孔中心 048 . 0 0 027 . 0 010 . 0 线转角公差为 2 。由于 39mm 孔中心线应用外端垂直，故要求39mm 二孔端面 之垂线应与50mm 花键孔键槽宽中心线转角公差为 2 。此项技术要求应由花键槽 宽配合中的侧向间隙保证。 已知花键孔键槽宽为 5，夹具中定位花键轴键宽为 5，因此当

57、mm 048. 0 0 mm 025 . 0 065 . 0 零件安装在夹具中时，键槽中的最大侧向间隙为 mmb113 . 0 )065 . 0 (048 . 0 max 济源职业技术学院毕业设计 26 由此而引起的零件最大转角 为 00452 . 0 25 113 . 0 tan max r b 所以 258 . 0 即最大侧隙能满足零件的精度要求。 （3）计算39mm 二孔外端面铣加工 零件花键孔与定位心轴外径的最大间隙为： mm131 . 0 )083 . 0 (048 . 0 max 当后与花键孔中心线的最大平行度误差。定位花键轴的长度取 100mm 时，则由 上述间隙引起的最大倾角为

58、 0.131/100。此即为由于定位问题而引起的39mm 孔端 面对花键孔中心线的最大平行度误差。由于39mm 孔外端面以后还要进行磨削加 工，故上述平行度误差值可以允许。 3.1.43.1.4 万向滑动叉夹具的设计及操作的简要说明万向滑动叉夹具的设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹 紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具 就选择了气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必 要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应首先设法降低切削力。 目前采取的方式有三：一是提高毛坯的制造

59、精度，使最大切削精度降低，以降低切 削力；二是选择一种比较理想的斜锲夹紧机构，尽量夹紧机构的扩张力比；三是在 可能的情况下，适量提高压缩空气的工作压力（由 0.4mpa 增至 0.5mpa）,以增加气 缸推力。结果，本夹具总的感觉还比较紧凑。 夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合 使用） ；同时，夹具体底面上的一块定位键可使整个夹具在机床工作台上有一个正确 的安装位置，以利于铣削加工。 济源职业技术学院毕业设计 27 万向滑动叉的机械加工过程卡片万向滑动叉的机械加工过程卡片 济源职业技术学院零件号 零件名称万向节滑动叉 机械加工工艺过程综合卡片 生产类型大批生产

60、 工 序 安 装 工 位 工 步 工序说明工序简图机床 1 1 2 3 4 5 粗车端面至 30mm，保证尺 寸 185mm 粗车62mm 外圆 车60mm 外圆 粗车螺纹 精车螺纹 卧式 车床 c620 -1 1 1 2 3 4 钻扩花键底孔 43mm 及唿沉头 孔55mm 钻孔25mm 钻孔41mm 扩花键底43mm 唿圆柱式沉头孔 55mm 转塔 车床 c365 l 11 43mm 内孔倒角 5x30 c620 -1 济源职业技术学院毕业设计 28 材料45 钢编制 （日期） 毛坯重量 6kg 指导 毛坯种类模锻件审核 工时定额（min） 夹具 或辅 助工 具 刀具 量 具 走 刀 次