汽车万向节滑动叉结构与工艺设计毕业设计论文

汽车万向节滑动叉结构与工艺设计毕业设计论文内容摘要：

加工∮ 39mm 二孔不合适。 故决定将方案中的工序 5 移入方案一，改为两道 工序。 具体工艺过程如下： 工序 1：车外圆∮ 62mm，∮ 60mm，车螺纹 M60 1mm（粗基准的选择如前所述） 工序 2：两次钻孔并扩钻花键底孔∮ 43mm，锪沉头孔∮ 55mm，以∮ 62mm 外圆定位 工序 3：倒角 5 30176。 工序 4：钻 Rc1/8 底孔 工序 5：拉花键孔 工序 6：粗铣∮ 39mm 二孔端面，以花键孔及其端面为基准 工序 7：精铣∮ 39mm 二孔端面 工序 8：钻孔两次并扩孔∮ 39mm 工序 9：精镗并细镗∮ 39mm 二孔，倒角 2 45176。 （工序 9的定位均与工序 6相同） 汽车万向节滑动叉结构与工艺设计 第 16 页 共 49 页 工序 10：钻 M8mm 螺纹底孔，倒角 120176。 工序 11：攻螺纹 M8mm， Rc1/8 工序 12：冲箭头 工序 13：终检 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以后，发现仍有问题，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 花键孔垂直，垂直度公差为 100： ；∮ 39mm 二孔与其外端面应垂直，垂直度公差为。 由此可见，因为∮ 39mm 二孔的中心线要求与∮ 55mm 花键孔中心线向垂直，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。 在上述工艺路线中也是这样拟定的。 同理，∮ 39mm 二孔与其外端面的垂直度（ ）的技术要求在加工与测量时也应遵循上述原则。 但再以制定的工艺路线中却没有这样做：加工∮39mm 孔时，以∮ 55mm 花键孔定位（这是正确的）；而加工∮ 39mm 孔的外端面时，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原则，产生了基准不重合误差。 具体来说，当∮ 39mm 二孔的外端面已花键孔为基准加工时，如果两个端面与花键孔中心线以保证绝对平行的话（这是不可能的），那么由于∮ 39mm 二孔中心 线与花键孔仍有 100： 的垂直度公差，则∮ 39mm 孔与其外端面的垂直度误差会很大，甚至会超差而报废。 这就是基准不重合而造成的结果。 而乐解决这个问题，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撞夹角方便的特点。 另外， 采用直边花键拉刀加工汽车转向轴的万向节滑动叉花键时，常常出现切削热过大、积屑瘤残留严重、烧刀等现象，且刀具稍有磨损，切削力即急剧增大， 使刀具拉断，严重影响正常生产。 为解决这一问题，我对直边花键拉刀进行了分析及改进。 ① 原拉刀问题分析 原拉刀的拉削方式为成型拉削，拉削面积较大，导致拉削力较大。 由于拉削孔径较小，为保证拉刀强度，原拉刀设计时选用了较小的齿升量，但齿升量过 小易造成切屑层较薄，当拉刀稍磨损 (即刀尖钝化 )时 ，就可能在工件拉削表面形成挤压 (而非剪切 )，使前部刀齿的齿槽中无切屑产生。 当接近精拉刀齿时，工件拉削表面受毕业设计（论文） 第 17 页 共 49 页 挤压后弹性恢复，使刀齿齿升量瞬时增大，拉削力也急剧增大，造成打齿现象，进而使刀具拉断。 此时，刀齿后刀面也处于严重挤压磨 损状态下，大量产生的切削热进一步加剧了刀具的破坏程度。 ② 拉刀结构的改进 由上述分析可知，原拉刀齿升量过小是造成拉削问题的主要原因，但单纯增大齿升量则必然会使切削力增大。 通常有两种方法可减小切削力：一是增大齿距，即减少同时拉削齿数；二是减小切削面积。 增大齿距会增加拉刀长度，使拉刀形状细长，不可取，所以一般采用减小切削面积的方法。 对于拉刀，则可采用同廓轮切方式来减少每个刀齿的切削面积。 如 上所述， 刀齿采用异侧倒角，这样既有利于磨制加工，又可在拉削时消除切削扭矩，保证花键齿形加工精度。 在倒角边磨制出后 角，可减小侧刃加工时后刀面的挤压摩擦，从而减小拉削力，降低切削热。 拉刀经改进设计后 ， 可使刀齿齿数相对减少，拉 刀长度缩短。 此外，由于拉削前工序为预孔扩孔加工，这样可使拉刀的危险断面直径增大，拉刀强度相应提高。 ③ 改进后的加工效果 经过改进设计，拉刀的拉削形式发生变化，拉刀刃前区切削层的切削状况改善，由原来的挤压硬化变为剪切剥离，进而改善了切削条件。 因此，在拉削力允许情况下尽量加大齿升量有助于提高拉削加工质量。 齿升量提高后，刀齿切入性好，加工表面弹性变形小，可有效减小挤压摩擦阻力，使切削热显著下降，烧齿现象消 失。 改进后的拉刀使用效果良好，拉削轻快，刀具寿命提高一倍。 拉削后刀齿各齿槽的切屑大小均匀，且易于清除。 由于刀齿刃前区不产生挤压，因此已加工表面回弹量小，加工尺寸稳定，加工精度提高。 加工路线的确定 工序 1：车外圆∮ 62mm，∮ 60mm，并车螺纹 M60 1mm。 以两个叉耳外轮廓及∮ 65mm外圆为粗基准，选用 C6201卧式车床和专用夹具。 工序 2：钻孔并扩钻花键底孔∮ 43mm，锪沉头孔∮ 55mm，以∮ 62mm 外圆为基准，选用 C365L 转塔车床。 工序 3：内花键孔倒角 5 30176。 选用 C6201 车床 和专用夹具。 工序 4：钻锥 Rc1/8 底孔。 选用 Z525 立式钻床及专用钻模。 这里安排钻 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。 本工序汽车万向节滑动叉结构与工艺设计 第 18 页 共 49 页 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 5：拉花键孔。 利用花键内底孔、∮ 55mm 端面及 Rc1/8 锥螺纹底孔定位，选用L6120 卧式拉床加工。 工序 6：粗铣∮ 39mm 二孔端面，以花键孔及其端面为基准，选用 X63 卧式铣床加工。 工序 7：钻、扩∮ 39mm 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 8：精镗并细镗 ∮ 39mm 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 9：磨∮ 39mm 二孔端面，保证尺寸  mm，以∮ 39mm 孔及花键孔定位，选用 M7130 平面磨床及专用夹具。 工序 10：钻叉部四个 M8mm 螺纹底孔并倒角。 选用 Z525 立式钻床及专用夹具，以花键孔及∮ 39mm 孔定位。 工序 11：攻螺纹 4M8mm 及 Rc1/8。 工序 12：冲箭头 工序 13：终检 以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工艺卡片 机械加工余量、工序尺 寸及毛坯尺寸的确定 “万向节滑动叉滑动叉”零件材料为 45 钢，硬度 HBS 为 207~241 毛坯重量约为 6kg，生产类型为大批量生产，采用在锻锤上合模锻毛坯。 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： 外圆表面（∮ 62mm 及 M60 1mm）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定外圆表面（∮ 62mm 及 M60 1mm）。 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，现直接区旗外圆表面直径为∮ 65mm。 ∮ 62mm 表面为自 由尺寸公差，表面粗糙度值要求为 RZ 200μ m，只要求粗加工，此时直径余量 2Z=3mm 已能满足加工要求。 外圆表面沿轴线长度方向的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差（ M60 1mm 断面）。 查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表 ，其中锻件重量为 6kg，锻件复毕业设计（论文） 第 19 页 共 49 页 杂形状系数为 S1 ，锻件材质系数取 M1 ，锻件 轮廓尺寸（长度方向）＞ 180~315mm，故长度方向偏差为  mm。 长度方向的余量查《工艺手册》表 ~，其余量值规定为 ~，现取。 俩内孔∮ 39  mm（叉部）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 俩内孔∮ 39  mm（叉部）。 毛坯为实心，不冲孔。 俩内孔精度要求介于 IT7~IT8之间，参照《工艺手册》表 及表 确定工序 尺寸及余量为： 钻孔：∮ 25mm 钻孔：∮ 37mm， 2Z=12mm 扩孔：∮ ， 2Z= 精镗：∮ ， 2Z= 细镗：∮ 39  mm， 2Z= 花键孔机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 花键孔（ 16－∮ 50  mm∮ 43  mm 5 mm）。 要求花键孔为外径定心，故采用拉削加工。 内孔尺寸为∮ 43  mm，见图样。 参照《工艺手册》表 确定空的加工余量分配： 钻孔：∮ 25mm 钻孔：∮ 41mm 扩孔：∮ 42mm 拉花键孔（ 16－∮ 50  mm∮ 43  mm 5 mm） 花键孔要求外径定心，拉削时的加工余量参照《工艺手册》表 取 2Z=1mm ∮ 39  mm 二孔 外端面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ∮ 39  mm 二孔外端面的加工余量（计算长度为  mm）： ①按照《工艺手册》表 ，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 ~，取 Z=2mm。 锻件的公差按《工艺手册》汽车万向节滑动叉结构与工艺设计 第 20 页 共 49 页 表 ，材质系数取 M1，复杂系数 S3，则锻件的偏差为  mm ②磨削余量：单边 （见《工艺 手册》表 ），磨削公差即零件公差。 ③铣削余量：铣削的公差余量（单边）为： Z=－ =（ mm） 铣削公差：按规定本工序（粗铣）的加工精度为 IT11 级，因此可知本工序的加工尺寸偏差 （入体方向）。 由于毛坯及以后各道工序（粗铣）的加工精度都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。 实际上，加工余量有最大及最小之分。 由于本设计规定的零件为大批生产，应该采取调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按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。 ∮ 39 孔外端面工序间尺寸公差分布图（调整法） 由图可知： 毛坯名义尺寸： 118+2x2=122(mm) 毛坯最大尺寸： 122+=（ mm） 毛坯最小尺寸： =（ mm） 粗铣后最大尺寸： 118+=（ mm） 粗铣后最小尺寸： =（ mm） 毕业设计（论文） 第 21 页 共 49 页 磨后尺寸与零件图尺寸相同，即  mm 最后，将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表 11。 万向节滑动叉滑动叉的锻件毛坯图见附图 2。 工序 加工尺寸及公差 锻件毛坯 （∮ 39 二端面，零件尺寸 ） 粗铣二端面 磨二端面 加工前尺寸 最大 最小 加工寸 最大 118 最小 加工余量 （单边） 2 最大 最小 加工公差 （单边） + 确定切削用量及基本工时 工序 1：车削断面、外圆及螺纹。 本工序采用计算法确定切削用量。 加工条件 汽车万向节滑动叉结构与工艺设计 第 22 页 共 49 页 工件材料： 45 钢正火，σ b =，模锻。 加工要求：粗车∮ 60mm 端面及∮ 60mm、∮ 62mm 外圆，表面粗糙值 Rz 为 200um 车螺纹 M60x1mm。 机床： C6201 卧式车床。 刀具：刀片材料为 YT15，刀杆尺寸为 16mmX25mm， kr =90176。 ，γ 0 =15176。 ， a0 =12176。 ，rR =。 60176。 螺纹车刀：刀片材料为 W18Cr4V。 计算切削用量 ① 粗车 M69x1mm 端面： 确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向的加工余量为 2  mm，考虑 7176。 的模锻拔模斜度，则毛坯长度方向的最大加工余量 Zmax =。 但实际上，由于以后还要钻花键底孔，因此端面不必全部加工，而可以留出一个∮ 40mm 心部待以后钻孔时加工掉，故此是实际端面最大加工余量可按 Zmax =，分两次加工， aP =3mm计。 长度加工公差按 IT12 级，取 （入体方向）。 确定进给量ƒ：根据《切削用量简明手册 》（第 3 版）（以下简称《切削手册》）表 ，当刀杆尺寸为 16mmX25mm， aP ≤ 3mm 以及工件直径为 60mm 时 ƒ=—— 按 C6201车床说明书 (见《切削手册》表 )取 ƒ=计算切削速度：按《切削手册》表 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）： vC =vyvfxpmVaT C kv。