万向节滑动叉夹具设计

1、万向节滑动叉夹具设计作者：_日期:一.零件的分析（一）零件的作用题目所给的零件是解放牌汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉（见附图1）,它位于传动轴的端部。主要作用一是传递扭矩；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同的状态时，由于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39_000：mm的孔，用以安装滚针轴承并与十字轴相连，起万向联节的作用。零件65mm外圆内为50mm花键孔与传动轴端部的花键轴相配合，用于传递动力之用。（二）零件的工艺分析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390.020mm的孔及其倒

2、角，尺寸为11800.07mm的与两个390：27mm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390.020mm的两个孔。0.0102.以50mm花键孔为中心的加工表面（1）这一组加工表面包括：5O00.039mm十六齿方齿花键孔，55mm阶梯孔，以及65mm的外圆表面和的外螺纹表面。花键孔与二孔中心联线的垂直度公差为100:0.2;（2） 39mm二孔外端面对孔垂直度公差为0.1mm;（3） 50000s9mm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

3、的位置精度要求二.工艺规程设计（一）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。（二）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。1 1）粗基准的选择。对于一般的轴

4、类零件而言，以外圆作为粗基准完全合理的。但对本零件来说，如果以65mm外圆（或62mm外圆）表面作基准面（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），现选取叉部两个390.027mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，禾I0O/0.010用一组共两个短V形块支承这两个390.027mm的外轮廓作0J00.010主要定位面，以消除xxyy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zz

5、两个自由度，达到完全定位。2 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，应该进行尺寸转算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三）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，可以考虑采用数控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。3 .工艺路线方案一工序I车外圆62mm,60mm,车螺纹M60X1mm.工序H两次钻孔并扩钻花键底孔43mm,钩沉头孔55mm。工序出倒角5X30。工序IV钻Rel/8底孔

6、。工序V拉花键孔。工序VI粗铳39mm二孔端面2W5 。工序VH精铳39mm二孔端面工序U钻、扩、粗较、精较两个39mm孔至图样尺寸并物倒角工序IX钻M8mmK孔6.7mm,倒角120。工序X攻螺纹M8mmRel/8。工序XI冲箭头。工序刈检查。4 .工艺路线方案二工序I粗铳39mm二孔端面。工序II精铳39mm二孔端面。工序出钻39mm二孔（不倒尺寸）。工序IV链39mm二孔（不倒尺寸）。工序V精链39mm二孔，倒角2W5.工序VI车外圆62mm,60mm,车螺纹M60X1mm.工序VH钻，链孔43mm,并钩沉头孔55mm。工序Vffl倒角5X30。工序IX钻Rel/8底孔。工序X拉花键孔。

7、工序XI钻M8mmK孔6.7mm,倒角120。工序刈攻螺纹M8mmRel/8。工序XIII冲箭头。工序XIV检查。5 .工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工一花键孔为中心的一组面，让后以此为基面加工39mm二孔；而方案二则与此相反，先是加工39mm孔，然后在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，先加工花键孔定位加工39mm二孔，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等都比较方便。但方案一中的工序Vffl虽然代替了方案二中的工序m，IV,V,减少装夹次数，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

8、，应尽量不选用专用组合机床）外，只能选用转塔机床，利用转塔头进行加工。而转塔机床目前大多使用于粗加工，用来在此处加工39mm二孔是不合适的，因此决定将方案耳中的工ffm,IV,V移入方案一，改为两道工序加工。具体工艺过程如下：工序I车外圆62mm,60mm,车螺纹M60X1mm粗基准的选择如前所述。工序H两次钻孔并扩钻花键底孔43mm,钩沉头孔55mm,以62mm外圆为定位基准工序出倒角5X30。工序IV钻Rel/8底孔。工序V拉花键孔。工序VI粗铳39mm二孔端面，以花键孔及其端面为基准。工序VH精铳39mm二孔端面。工序U钻孔两次并扩孔39mm。工序IX精链39mm二孔，倒角2W5.工序V

9、H,*IX的定位基准均与工序VI相同。工序X钻M8mmt纹底孔，倒角120。工序XI攻螺纹M8mmRel/8。工序刈冲箭头。工序XIII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及可能采用的加工手段之后，就会发现仍存在问题，主要表现在39mm两个孔及其端面加工要求上。图样规定：39mm二孔中心线应与55mm垂直，垂直度公差为100:0.2,39mm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39mm二孔的中心线要求与55mm花键孔中心线相垂直，因此，加工及测量39mm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

10、这样做了的。同理39mm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却没有这样做：39mm孔加工时，以55mm花键孔定位（这是正确的）；而39mm孔的外端面加工时，也是以55mm花键孔定位。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39mm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39mm二孔中心线与花键孔仍有100:0.2的垂直度公差，则39mm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

11、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39mm二孔加工完了以后，再增加一道工序：以39mm孔为基准，磨39mm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中装夹较方便的特点。因此，最后的加工路线确定如下：工序I车外圆62mm,60mm,车螺纹M60X1mm以两个叉耳外轮廓及65mm外圆粗基准，选用CKA615CFANUC（统卧式车床并加专用夹具。工序II钻扩花键底孔43mm,钩沉头孔55mm,以62mm外圆为基准，选用CKA615CE卜式车床。工序田内花键孔5X30倒角。选用CKA615CM式车床加专用夹具。工序IV钻Rel

12、/8底孔。选用xxxxxxxxxx及专用钻模。这里安排钻Rel/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V拉花键孔。利用花键内底孔，55mm端面及Rel/8锥螺纹底孔定位，选用L6120卧式拉床加工。工序VI粗铳39mm二孔端面，以花键孔定位，选用XXXXXXXXXXXX您用夹具加工。XffVU钻扩39mm二孔及倒角。以花键孔及端面定位，选用xxxxxxxxx加工。工序U精细链39mm二孔。选用xxxxxxxxxxx及专用夹具加工，以花键内孔及其端面定位工序IX磨39mm二孔端面，保证尺寸1180007

13、mm,以39mm孔及花键孔定位，选用M7130T面磨床及专用夹具加工。工序X钻叉部四个M8mml纹底孔并傕J角。选用xxxxxxxxxxx及专用夹具加工，以花键孔及39mm孔定位。工序XI攻螺纹4-M8mnRRel/8。工序刈冲箭头。工序XIII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”。车60mm外圆柱面,Ra =6.3 m,刀夹圆弧ap1mmf=0.5mm/r（见机械加工工艺师手册半径rs=1.0mm)切削速度Vc_Cv.Vc=Tmx,ryvkvTapf其中：Cv=242,m=0.2,T=60,xv=0.15,yv=0.35,kM=1.18,kk=0.81（见工艺手册表2.7

14、-17）242Vc=-020750351.180.816010.5=130.3(m/min)=691.2(r/min)1000V1000130.360n=按机床说明书取n=700r/min则此时v = 132 m/min切削工时,l l1 l 2t =nf所以其中：l = 20, li = 4, l2 = 0.20 4,、t = = 0.069 (min)700 0.5（4）车削螺纹 M60 1mm1）切削速度计算 见工艺手册，刀具寿命 T= 60min,采用告诉钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时 ap 0.08mm,走刀次数i = 2CvVc =cm-xVyVT ap fkv其中：Cv = 11.8

15、, m = 0.11,xV=0.70, yV=0.30,螺距 卜二1/0.637、1.75kM=(飞)=11，kk=0.75所以粗车螺纹时：_11.8Vc = -0Tl0T-0y 1.11 0.75600.1707 1=21.57(m/min)粗车螺纹时：Vc =011 R0T 1.11 0.75600.081=36.8(m/min)2）确定主轴转速1000Vc1000 21.57租车螺纹时：ci =vc = 114.4 (r/min)n1d60按机床说明书取n=96r/min则此时vc=48m/min1000Vc100036.8精车螺纹时：作=v=6=195(r/min)按机床说明书取n=1

16、84r/min则此时vc=34m/min3)切削工时取切入长度11=3mm粗车螺纹工时卜二-一l-115340.75(min)t1nf961精车螺纹工时f2=1一111320.18(min)t2nf961所以车削螺纹的总工时为tt1+t2=0.93(min)xxxxxxxxxxx工序H:钻扩花键底孔43mm及钩沉头孔55mm,选用加工中心(1)钻孔25mmf0.40mm/rv17.2m/min1000V100017.2n=217.63(r/min)sdw25按机床选取nw=200r/min实际切削速度dwnw25200=15.7(m/min)10001000切削工时,lli12150104t=

17、!=2.05(min)nnf2000.4其中：1=150,切入11=10,切出12=4(2)钻孔41mm根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，具进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔用的进给量与切削速度之关系为f(1.21.8)f钻v(1.21.8)v钻式中电、钻一加工实孔时的切削用量现已知3=0.6mm/r(表2810)-：=16m/min(表2815)并令f=1.35占=0.81mm/r按机床选取f=0.8mm/rv=0.4v：=6.4m/minn产=49(r/min)按机床选取.1=50r/min所以实际切削速度为V=喘i(m/min)切削工件时,=7mm=2mml=150mmt=150+

18、7 + 20.5x49=4.06(min)3 .扩花键底孔043mm根据工艺手册表2830规定，查得扩孔钻孔043111m孔时的进给量，并根据机床规格选f=1.2mm/r扩孔钻孔时的切削速度，根据有关资料，确定为v=0.4其中卡站为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度。故v=0.4x16=6.4(m/min)1000Xa4/,.、ns=47.38(r/min)按机床选取t，.产48r/min切削加工时切入i.i=3mmi, 切出=1.5mmt=150+3+1.5.、4SX1.2=2.68(min)4 .钢圆柱式沉头孔055DUU根据有关资料介绍，物沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的f=1/3&

19、=1/3x0.6=0.2(mm/r)按机床取0.21mm/rv=l/3峰占=1/3x25=8.33(m/min)二产ttDlonoxfi3a=48(r/min )按机床选取nw=50r/min,所以实际切削速度v=j =1DDOttS 三1000=8.29(m/min)切削工件时切入k=2mml2=0mml=8mmt=1+h+L _ 3+wnf -44XD.21=1.08(min)在本工步中，加工。55m】口沉头孔的测量长度，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45mm尺寸链如图所示，尺寸45mm%终结环，给定尺寸185mnmi45mm由于基准不重

20、合，加工适应保证尺寸AA=185-45=140(mim规定公差值。因终结环公差等于各组成环公差之和，即=.=(廿；-L：.5。)现由于本尺寸链较简单，故分配公差采用等公差法。尺寸45mm5自由尺寸取公差等级IT16,其公差T4s=1.6mm并令“呵=%iM)=0.8mm工序HI:043IHII】内孔5*30%到角，选用数控车床CK6150由于最后的切削宽度很大，故按成形车削制定进给量。根据手册及机床f=0.06mm/r（见工艺手册P88当采用高速钢车刀时，根据一般资料，确定切削速度v=16m/min则二二:=118 (r/min )按机床说明书取.=120 r/min,此时的切削速度为irll

21、TlwV= 1 =moa=16.2 (m/min)10007切削工件时l=5mm I =3mm,IHi+b 5+3 c cc /.、t=T =1S =0.83(min)工序IV工钻锥螺纹RH/8底孔（08.8mm）f=0.11mm/r （工艺手册表 2810）v=25m/min （工艺手册表 2810）所以1O0DV 100016 n=irD=579 (r/min )按机床选取实际切削速度n =600r/minv=itdhw _=HXB.SX6QQ1000=16.6(m/min)切削工件时l=11mm_=4mm _ =3mmt=11+4+3=0.272(min)nwfCOCXD.ll工序V：拉

22、花键孔单面齿深：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿深为0.07mm（工艺手册表323）,拉肖速度v=0.06m/s（4m/min）（工艺手册表322）切削加工时t=ZJkb1000vfzz式中Zb单面余量3.5mm（由43mm拉削到50mm）;l拉削表面长度140mm一考虑校准部分的长度系数，取1.2;k一考虑机床返回行程系数，取1.4；v一拉削速度（m/min）；fz一拉刀单面齿深；z一拉刀同时工作齿数，z=-l-Pp拉倒齿距。p=(1.25-1.5)Vl=1.35V140=16mm所以拉刀同时工作齿数z=占噜。9所以t=3.5 140 1.2 1.41000 4 0.07 9=0

23、.324 (min)工序VI:粗铳39mm二孔端面，保证尺寸118.4002mmfz=0.102mm/&(工艺手册表3039)切削速度：参考有关手册，确定v=0.4m/s即24m/min采用高速钢镶齿三面刃铳刀，dw=225mm齿数z=20。则1000V10002433.8(r/min)nsd225w现采用加工中心，根据机床使用说明书(表7-9),取nw34r/min,当nw34r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为fm=fzznw0.102203469.36(mm/min)查机床说明书，fm75m/min。切削工件时：由于是粗铳，故整个铳刀刀盘不必铳过整个工件，利用作图法可得出铳刀的行程

24、ll1l2105mm,则机动工件为1051.4(min)75工序叩：钻、扩39mm二孔及倒角1 .钻孔25mm确定进给量f :根据切削手册表2.7 ,当钢的 b 800M Pa,15.7( m/min)d025mm时，f=0.390.47mm/r。由于本零件在加工25mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75,则f=(0.390.47)X0.75=0.290.35(mm/r)根据加工中心说明书，现取f=0.30mm/r。切削速度根据工艺手册表2815,查得切削速度v=20m/min。所以1000V ns d w1000 20 255( r/min)25根据机床说明书，取nw200r/min,故实际切削速度为dw nw25 20010001000切削工件时l=19mmii9mm,/3mmtmi1 11 12nwf19 9 3200 0.30.517( min)l=19mm, 12=3mm, 13=4mm以上为钻一个孔的机动时间。故本工序的机动时间