机械制造工艺与装备
课 程 设 计 说 明 书
设计题目 汽车零件“万向节滑动叉”机械加工工艺规程及工艺装备设计（年产量为8000件）设 计 者×××
指导教师×××
×××大学 ×××教研室 年 月 日
× × × 大 学
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机械制造工艺与装备课程设计任务书
题目：汽车“万向节滑动叉”机械加工工艺规程及工艺
装备设计（年产量50000）
内容：1. 零件图 2. 毛坯图 3. 机械加工工艺过程综合卡片 4. 结构设计装配图 5. 结构设计零件图 6. 课程设计说明书
班 级 × × × 学 生 × × ×
指 导教 师 × × × ×教研室主任 × × × ×
× × × ×年 × × 月
张 张
1张
1张 1张 1份
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序 言
机械制造工艺与装备课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。
由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
1 零件的分析
1.1 零件的作用
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（见附图1），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Φ39+0.027 -0.010mm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。零件上Φ65mm的外圆内为Φ50mm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
万向节滑动叉共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： 1.2.1 以φ39mm孔为加工中心的加工表面
0
这一组加工表面包括：两个Φ39+0.027 -0.010mm的孔及其倒角， 尺寸为118-0.07mm与两个孔
+0.027
Φ39+0.027 -0.010相垂直的平面，还有在平面上的四个M8螺孔。其中，主要加工表面为Φ39-0.010mm的两个孔。
1.2.2 以Φ50mm花键孔为中心的加工表面。
这一组加工表面包括：φ50+0.039 mm十六齿方齿花键孔，φ55mm阶梯孔，以及φ65mm0
的外圆表面和M60×1mm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. Φ50mm花键孔与Φ39+0.027 -0.010mm二孔中心连线的垂直度公差为100：0.2； 2. φ39mm二孔外端面对φ39mm孔垂直度公差为0.1mm； 3. φ50+0.039 mm花键槽宽中心线与φ39mm中心线偏转角度公差为2°。 0
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。
2 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，因此应该选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件产量为8000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。
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2.2.1 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φ65mm外圆（或φ62mm外圆）表面作为基准（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 （即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；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 φ39+0.027 -0.010mm孔的不加工外轮廓表面作为粗基准， 利用一组共两个短V形块支承这两个
xxyyΦ39+0.027 -0.010的外轮廓作主要定位面，以消除 四个自由度，再用一对自动定心的窄口卡爪，夹持在Φ65mm外圆柱面上，用以消除 z z 两个自由度，实现完全定位。 2.2.2 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夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，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1 车外圆φ62mm，φ60mm，车螺纹M60×1mm。
工序2 两次钻孔并扩钻花键底孔φ43mm，锪沉头孔φ55mm。 工序3 倒角5×30°。 工序4 钻Rc1/8底孔。 工序5 拉花键孔。
工序6 粗铣φ39mm二孔端面。 工序7 精铣φ39mm二孔端面。
工序8 钻、扩、粗铰、精铰两个φ39mm孔至图样尺寸并锪倒角2×45°。 工序9 钻M8mm底孔φ6.7mm，倒角120°。 工序10 攻螺纹M8mm，Rc1/8。 工序11 冲箭头。 工序12 检查。
2.3.2 工艺路线方案二
工序1 粗铣φ39mm二孔端面。 工序2 精铣φ39mm二孔端面。 工序3 钻φ39mm二孔（不到尺寸）。 工序4 镗φ39mm二孔（不到尺寸）。
工序5 精镗φ39mm二孔，倒角2×45°。
工序6 车外圆φ62mm，φ60mm，车螺纹M60×1mm。 工序7 钻、镗孔φ43mm，并锪沉头φ55mm。 工序8 倒角5×30°。 工序9 钻Rc1/8底孔。 工序10 拉花键孔。
工序11 钻M8mm螺纹的底孔φ6.7mm孔，倒角120°。 工序12 攻螺纹M8mm，Rc1/8。 工序13 冲箭头。 工序14 检查。
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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，然后以此为基准面加工φ39mm二孔；而方案二则与此相反，先是加工φ39mm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φ39mm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8虽然代替了方案二中的工序3、4、5，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（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，利用转头进行加工。而转塔车床目前大多适用于粗加工，用来在此处加工φ39mm二孔是不合适的，因此决定将方案二中的工序3、4、5移入方案一，改为两道工序加工。具体工艺过程如下：
工序1 车外圆φ62mm，φ60mm，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φ43mm，锪沉头孔φ55mm，以φ62mm外圆为定位基准。
工序3 倒角5×30°
工序4 钻Rc1/8锥螺纹底孔。 工序5 拉花键孔。
工序6 粗铣φ39mm二孔端面，以花键孔及其端面为基准。 工序7 精铣φ39mm二孔。
工序8 钻孔两次并扩孔φ39mm。
工序9 精镗并细镗φ39mm二孔，倒角2×45°。工序7、8、9的定位基准与工序6相同。
工序10 钻M8mm螺纹底孔，倒角120°。 工序11 攻螺纹M8mm，Rc1/8。 工序12 冲箭头。 工序13 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以采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，主要表现在φ39mm两个孔及其端面加工要求上。图样规定：φ39mm二孔中心线应与φ55mm花键孔垂直，垂直公差为100：0.2；φ39mm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φ39mm二孔的中心线要求与φ55mm花键孔中心线相垂直，因此，加工及测量φ39mm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，φ39mm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：φ39mm孔加工时，以φ55mm花键孔定位（这是正确的）；而φ39mm孔的外端面加工时，也是以φ55mm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φ39mm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φ39mm二孔中心线与花键孔仍有100:0.2的垂直度公差，则φ39mm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φ39mm二孔加工完了之后，再增加一道工序：以φ39mm孔为基准， 磨φ39mm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1 车端面及外圆φ62mm，φ60mm并车螺纹M60×1mm。以两个叉耳外轮廓及
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