万向节滑动叉的机械加工工艺规程及工装设计模板.doc
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1、太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名:任 毅专业:机电一体化学号:指导老师:荆忠亮所属系(部):机械电子工程系二一三年五月太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目: 万向节滑动叉机械加工工艺规程及工装设计 机电 系 一体化 专业 姓名 任 毅 设计时间: 年3月 11 日 年5月 12 日 评阅意见:成绩: 指导老师: (签字) 职务:201 年月日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩统计卡 机电 系一体化专业 姓名 任 毅答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 统计员: (署名)成 绩 评 定指导老师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注:评定成绩为100分制,指导老师为30%,答辩组为70
2、%。专业答辩组组长:(署名) 201 年月日摘 要汽车底盘传动轴上万向节滑动叉它在传动轴端部。关键作用一是传输扭矩,使汽车取得前进动力;二是当汽车后桥钢板弹簧处于不一样状态时,由本零件能够调整传动轴长短及其位置。零件两个叉头部位上有两个孔,是用来安装滚针轴承而且和十字轴相连,起万向节轴节作用。而零件外圆内花键孔和传动轴端部花键轴相配合,用于传输动力之用。而这次夹具也是用于装夹此零件,而夹具作用也是为了提升零件劳动生产率、确保加工质量、降低劳动强度。而夹具另一个目标也是为了固定零件位置,使其得到最高效率。关键字:万向节滑动叉;传输扭矩;调整位置;夹具;提升效率目 录第一章 概述1第二章 零件分析
3、22.1 零件作用22.2 零件材料22.3 零件工艺分析22.3.1 结构分析22.3.2 零件技术要求分析32.3.3 毛坯选择32.3.4 加工表面技术要求分析62.3.5 表面处理内容及作用7第三章 工艺规程设计83.1 生产过程和工艺过程83.1.1 生产过程83.1.2 工艺过程83.2 机械加工工艺过程组成83.2.1 工序93.2.2 安装和工位93.2.3 工步和走刀93.3 制订零件工艺规程标准和技术要求103.3.1 工艺规程设计标准103.3.2 工艺规程作用103.3.3 工艺规程设计所需原始材料103.3.4 工艺规程设计步骤及内容103.3.5 工艺要求113.3
4、.6 技术依据113.4 生产类型确实定113.5 确定毛坯制造形式123.6 制订工艺路线及方法123.6.1加工方法选择123.6.2 基准选择123.6.3. 制订工艺路线133.6.4 工艺方案比较和分析153.7 机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸确实定163.8确定切削用量及基础工时203.8.1加工条件203.8.2计算切削用量21第四章 夹具设计334.1 问题提出334.2 夹具设计334.2.1定位基准选择334.2.2切削力及夹紧力计算334.2.3 定位误差分析344.2.4.铣床夹具设计及操作简明说明354.2.5 车床夹具操作简明说明35总 结37参考文件38致 谢3
5、9 第一章 概述此次毕业设计课题名称是万向节滑动叉机加工艺及工装设计。万向节滑动叉在传动轴端部,关键作用之一是传输扭矩,使汽车取得前进动力;二是当汽车后桥钢板弹簧处于不一样状态时,由本零件能够调整传动轴长短及其位置。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取管材制作万向节叉和滑动套为一体整体式结构,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,这种呈整体式结构滑动叉,不仅加工轻易、成本低,而且强度高,故其使用寿命和传统万向节叉滑动套合件相比,有了成倍提升。它研究和使用能够简化万向传动装置结构,也满足功效要求
6、,所以对万向节滑动叉研究有极大实际意义。本课题研究及论文撰写是在荆老师悉心指导下完成。荆老师在百忙中给我们讲解论文中细节和论文中所包含工艺分析,还有她严谨治学态度也是我学习楷模。经过此次毕业设计,使我对本专业有了愈加深刻了解,在以后工作中也含相关键意义。第二章 零件分析2.1 零件作用题目所给定零件是解放牌汽车底盘传动轴上万向节滑动叉,它在传动轴端部。关键作用一是传输扭矩,使汽车取得前进动力;二是当汽车后桥钢板弹簧处于不一样状态时,由本零件能够调整传动轴长短及其位置。零件两个叉头部位上有两个mm孔,用以安装滚针轴承并和十字轴相连,起万向联轴节作用。零件65mm外圆内为50mm花键孔和传动轴端部
7、花键轴相配合,用于传输动力之用。2.2 零件材料万向节滑动叉材料选择45钢,属于优等碳素结构钢,经调质处理后有良好综合机械性能和加工工艺性能,零件材料选择关键是考虑到满足使用要求,同时兼顾材料工艺性和经济性,45钢满足以上要求,所以选择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=550MN/mb=750 MN/ms=20%HB=2352.3 零件工艺分析2.3.1 结构分析零件结构分析关键包含以下三方面: (1)零件表面组成和基础类型 尽管组成零件结构多个多样,但从形体上加以分析,全部是由部分基础表面和特形表面组成。基础表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等;特形表面关键有螺旋
8、面、渐开线齿形表面、圆弧面(如球面)等。在零件结构分析时,依据机械零件不一样表面组合形成零件结构上特点,就可选择和其相适应加工方法和加工路线,比如外圆表面通常由车削或磨削加工;内孔表面则经过钻、扩、铰、镗和磨削等加工方法取得。 机械零件不一样表面组合形成零件结构上特点。在机械制造中,通常按零件结构和工艺过程相同性,将各类零件大致分为轴类零件、套类零件、箱体类零件、齿轮类零件和叉架类零件等。 (2)关键表面和次要表面区分 依据零件各加工表面要求不一样,能够将零件加工表面划分为关键加工表面和次要加工表面;这么,就能在工艺路线确定时,做到主次分开以确保关键表面加工精度。 (3)零件结构工艺性 所谓零
9、件结构工艺性是指零件在满足使用要求前提下,制造该零件可行性和经济性。功效相同零件,其结构工艺性能够有很大差异。所谓结构工艺性好,是指在现有工艺条件下,既能方便制造又有较低制造成本。2.3.2 零件技术要求分析零件图样上技术要求,既要满足设计要求,又要便于加工,而且齐全和合理。其技术要求包含下列多个方面: (1)加工表面尺寸精度、形状精度和表面质量; (2)各加工表面之间相互位置精度; (3)工件热处理和其它要求,如动平衡、镀铬处理、去磁等。 零件尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度要求,对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大。所以,必需认真审查,以避免过高要求使加工工艺复杂化和增加无须要
10、费用。 在认真分析了零件技术要求后,结合零件结构特点,对零件加工工艺过程便有一个初步轮廓。加工表面尺寸精度、表面粗糙度和有没有热处理要求,决定了该表面最终加工方法,进而得出中间工序和粗加工工序所采取加工方法。如,轴类零件上 IT7 级精度、表面粗糙度 R a 1.6 m 轴颈表面,若不淬火,可用粗车、半精车、精车最终完成;若淬火,则最终加工方法选磨削,磨削前可采取粗车、半精车(或精车)等加工方法加工。表面间相互位置精度,基础上决定了各表面加工次序。 2.3.3 毛坯选择 毛坯确实定,不仅影响毛坯制造经济性,而且影响机械加工经济性。所以在确定毛坯时,既要考虑热加工方面原因,也要兼顾冷加工方面要求
11、,方便从确定毛坯这一步骤中,降低零件制造成本。 机械加工中常见毛坯种类 毛坯种类很多,同一个毛坯又有多个制造方法,机械制造中常见毛坯有以下多个: (1)铸件 形状复杂零件毛坯,宜采取铸造方法制造。现在铸件大多用砂型铸造,它又分为木模手工造型和金属模机器造型。木模手工造型铸件精度低,加工表面余量大,生产率低,适适用于单件小批生产或大型零件铸造。金属模机器造型生产率高,铸件精度高,但设备费用高,铸件重量也受到限制,适适用于大批量生产中小铸件。其次,少许质量要求较高小型铸件可采取特种铸造(如压力铸造、离心制造和熔模铸造等)。 (2)锻件 机械强度要求高钢制件,通常要用锻件毛坯。锻件有自由铸造锻件和模
12、锻件两种。自由铸造锻件可用手工锻打(小型毛坯) 、 机械锤锻(中型毛坯)或压力机压锻(大型毛坯)等方法取得。这种锻件精度低,生产率不高,加工余量较大,而且零件结构必需简单;适适用于单件和小批生产,和制造大型锻件。 模锻件精度和表面质量全部比自由锻件好,而且锻件形状也可较为复杂,所以能降低机械加工余量。模锻生产率比自由锻高得多,但需要特殊设备和锻模,故适适用于批量较大中小型锻件。 (3)型材 型材按截面形状可分为:圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢及其它特殊截面型材。型材有热轧和冷拉两类。热轧型材精度低,但价格廉价,用于通常零件毛坯;冷拉型材尺寸较小、精度高,易于实现自动送料,但价格较高,多用
13、于批量较大生产,适适用于自动机床加工。 (4)焊接件 焊接件是用焊接方法而取得结合件,焊接件优点是制造简单、周期短、节省材料,缺点是抗振性差,变形大,需经时效处理后才能进行机械加工。 除此之外,还有冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其它毛坯。 毛坯种类选择中应注意问题 (1) 零件材料及其力学性能 零件材料大致确定了毛坯种类。比如材料为铸铁和青铜零件应选择铸件毛坯;钢质零件形状不复杂,力学性能要求不太高时可选型材;关键钢质零件,为确保其力学性能,应选择锻件毛坯。 (2)零件结构形状和外形尺寸 形状复杂毛坯,通常见铸造方法制造。薄壁零件不宜用砂型铸造;中小型零件可考虑用优异铸造方法;大型零件可用砂型铸
14、造。通常见途阶梯轴,如各阶梯直径相差不大,可用圆棒料;如各阶梯直径相差较大,为降低材料消耗和机械加工劳动量,则宜选择锻件毛坯。尺寸大零件通常选择自由铸造;中小型零件可选择模锻件;部分小型零件可做成整体毛坯。 (3)生产类型 大量生产零件应选择精度和生产率全部比较高毛坯制造方法,如铸件采取金属模机器造型或精密铸造;锻件采取模锻、精锻;型材采取冷轧或冷拉型材;零件产量较小时应选择精度和生产率较低毛坯制造方法。 (4)现有生产条件 确定毛坯种类及制造方法,必需考虑具体生产条件,如毛坯制造工艺水平,设备情况和对外协作可能性等。 (5)充足考虑利用新工艺、新技术和新材料 伴随机械制造技术发展,毛坯制造方
15、面新工艺、新技术和新材料应用也发展很快。 如精铸、精锻、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中应用日益增加。采取这些方法大大降低了机械加工量,有时甚至能够不再进行机械加工就能达成加工要求,其经济效益很显著。我们在选择毛坯时应给充足考虑,在可能条件下,尽可能采取。毛坯形状和尺寸确实定 毛坯形状和尺寸,基础上取决于零件形状和尺寸。零件和毛坯关键差异,在于在零件需要加工表面上,加上一定机械加工余量,即毛坯加工余量。毛坯制造时,一样会产生误差,毛坯制造尺寸公差称为毛坯公差。毛坯加工余量和公差大小,直接影响机械加工劳动量和原材料消耗,从而影响产品制造成本。所以现代机械制造发展趋势之一,便是经过毛坯精化,使
16、毛坯形状和尺寸尽可能和零件一致,努力争取作到少、无切削加工。毛坯加工余量和公差大小,和毛坯制造方法相关,生产中可参考相关工艺手册或相关企业、行业标准来确定。 在确定了毛坯加工余量以后,毛坯形状和尺寸,除了将毛坯加工余量附加在零件对应加工表面上外,还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺原因影响。下面仅从机械加工工艺角度,分析确定毛坯形状和尺寸时应考虑问题。 (1)工艺搭子设置 有些零件,因为结构原因,加工时不易装夹稳定,为了装夹方便快速,可在毛坯上制出凸台,即所谓工艺搭子。工艺搭子只在装夹工件时用,零件加工完成后,通常全部要切掉,但假如不影响零件使用性能和外观质量时,能够保留。 (2)整
17、体毛坯采取 在机械加工中,有时会碰到如磨床主轴部件中三瓦轴承、发动机连杆和车床开合螺母等类零件。为了确保这类零件加工质量和加工时方便,常做成整体毛坯,加工到一定阶段后再切开。 (3)合件毛坯采取 为了便于加工过程中装夹,对于部分形状比较规则小形零件,如 T 形键、扁螺母、小隔套等,应将多件合成一个毛坯,待加工到一定阶段后或大多数表面加工完成后,再加工成单件。 图 5.3a 为 T815 汽车上一个扁螺母。毛坯取一长六方钢, 图 5.3b 表示在车床上先车槽、倒角;图 5.3c 表示在车槽及倒角后,用 ? 24.5mm 钻头钻孔。钻孔同时也就切成若干个单件。合件毛坯,在确定其长度尺寸时,既要考虑
18、切割刀具宽度和零件个数,还应考虑切成单件后,切割端面是否需要深入加工,若要加工,还应留有一定加工余量。 在确定了毛坯种类、形状和尺寸后,还应绘制一张毛坯图,作为毛坯生产单位产品图样。绘制毛坯图,是在零件图基础上,在对应加工表面上加上毛坯余量。但绘制时还要考虑毛坯具体制造条件,如铸件上孔、锻件上孔和空档、法兰等最小铸出和锻出条件;铸件和锻件表面起模斜度(拔模斜度)和圆角;分型面和分模面位置等。并用双点划线在毛坯图中表示出零件表面,以区分加工表面和非加工表面。 2.3.4 加工表面技术要求分析万向节滑动叉共有两组加工表面,她们相互间 有一定位置要求。现分述以下:a. 以39mm孔为中心加工表面这一
19、组加工表面包含:两个mm孔及其倒角,尺寸为和两个孔mm相垂直平面,还有在平面上四个M8螺孔。其中,关键加工表面为mm两个孔。b. 以50mm花键孔为中心加工表面 这一组加工表面包含:mm十六齿方齿花键孔,55mm阶梯孔,和65mm外圆表面和M601mm外螺纹表面。 这两组加工表面之间有着一定位置要求,关键是:(1) mm花键孔和mm二孔中心联线垂直度公差为100:0.2;(2) 39mm二孔外端面对39mm孔垂直度公差为0.1mm;(3) mm花键槽宽中心线和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,能够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,而且确
20、保它们之间位置正确要求。2.3.5 表面处理内容及作用因为零件受正反向冲击性载荷,轻易疲惫破坏,所以采取表面喷砂处理,提升表面硬度,还能够在零件表面造成残余压应力,以抵消部分工作时产生拉应力,从而提升疲惫极限。第三章 工艺规程设计将工件在各个机加工工序中所采取加工方法、应达成加工要求、所需要工装设备、具体操作规范等用文件形式具体地要求下来,即形成了零件机加工工艺规程。它既是指导零件生产技术文件,也是新建或扩建零件机加工厂房关键依据,同时也是现有生产方法和技术总结。加工工艺规程是机械制造厂最关键技术文件之一。将工艺规程内容填入一定格式卡片即成为生产准备和施工依据工艺文件。常见有机械加工工艺过程卡
21、片、机械加工工艺卡片、机械加工工序卡片。3.1 生产过程和工艺过程3.1.1 生产过程 生产过程是指把原材料(半成品)转变为成品全过程。机械产品生产过程,通常包含: 生产和技术准备,如工艺设计和专用工艺装备设计和制造、生产计划编制,生产资料准备;毛坯制造,如铸造、铸造、冲压等;零件加工,如切削加工、热处理、表面处理等;产品装配,如总装,部装、调试检验和油漆等;生产服务,如原材料、外购件和工具供给、运输、保管等。 机械产品生产过程通常比较复杂,现在很多产品往往不是在一个工厂内单独生产,而是由很多专业工厂共同完成。比如:飞机制造工厂就需要用到很多其它工厂产品(如发动机、电器设备、仪表等),相互协作
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