传动轴突缘叉(CA10B解放牌汽车)

传动轴突缘叉机械加工工艺规程制订及传动轴突缘叉工序专用夹具的设计
所在学院：机电学院
专业年级：机制115
学号：**********
姓名：***
完成日期：2014/03/17
目录
一、零件的分析 (1)
1、零件的结构分析 (1)
1.1、零件的功用 (1)
1.2、结构特点 (1)
1.3、设计基准 (1)
1.4、主要加工表面 (2)
1.5、主要技术要求和技术关键 (2)
2、设计条件 (4)
3、毛坯的确定 (4)
3.1、毛坯的选材和类型确定 (4)
3.2、确定毛培的制造方法 (4)
二、拟定工艺路线 (4)
2.1、工艺基准的选择 (4)
2.2、确定各个表面的加工方案 (5)
2.2.1、表面2和凸台加工方案 (5)
2.2.2、表面1、3、4和5的加工方案 (6)
2.2.3、孔∅39−0.010+0.0270的加工方案 (6)
2.3、拟定工艺路线 (6)
2.3.1、方案一 (6)
2.3.2、方案二 (7)
2.3.3、方案比较选择 (8)
三、选择加工设备 (8)
3.1、机床设备选择 (8)
3.2、工装的选择 (8)
3.2.1、夹具的选择 (8)
3.2.2、刀具的选择 (9)
3.2.3、量具的选择 (10)
四、加工工序设计 (10)
4.1、确定加工余量公差及毛坯尺寸 (10)
4.2、确定工序尺寸 (12)
4.3、确定切削用量 (13)
4.3.1、硬质合金车刀切削用量选择 (13)
4.3.2、硬质合金钻头、扩孔钻和铰刀切削用量选择 (13)
4.3.3、铣刀切削用量选择 (14)
4.4、所选机床的校核 (14)
4.4.1、车床的校核 (14)
4.4.2、钻床的校核 (14)
4.4.3、铣床的校核 (14)
4.4、毛坯尺寸的确定 (15)
五、填写工艺文件 (15)
六、夹具设计 (15)
6.1、专用夹具设计要求 (15)
6.2、工件分析 (16)
6.3、夹具设计图 (17)
6.4、定位误差分析 (18)
6.5、切削力的计算与夹紧力分析 (19)
设计的题目：传动轴突缘叉（CA10B解放牌汽车）的机械加工工艺规程制订及传动轴突缘叉工序专用夹具的设计。

一、零件的分析
1、零件的结构分析
1.1、零件的功用
轴突缘叉（CA10B解放牌汽车）位于汽车的底盘后端与十字轴相连，起联轴节的作用。

主要作用是传递扭矩，使汽车获得前进或者后退的动力。

1.2、结构特点
零件的外形大致可描述为：由底部平面和中间圆柱以及上面的突缘叉组合而成。

结构简单，但是在汽车的传动系统中起到很大作用。

1.3、设计基准
由图可知，有A、B和C三个基准面。

A基准面为上部叉口的两个孔的中心轴线；B基准为底部的圆孔的中心轴线；C基准面为底部圆孔的一条中心线，如图示。

1.4、主要加工表面
+0.027、面1、2、3、4和主要加工表面为：基准面A、B、C、孔∅39−0.010
5如上图。

1.5、主要技术要求和技术关键
1.5.1、加工表面的尺寸精度和形状精度分析
+0.027加工精度较高，达7~8级（查[1]表3.2）并要求
1、孔∅39−0.010
了圆度误差为0.01。

因为在装配时，两个孔通过连接销与十字轴相连传递扭矩。

如果精度达不到要求或者圆度不够，在安装时会出现安装困难，或者安装误差过大，达不到要求。

同时在传递扭矩时，对孔的磨损过大，且不能准确的传递扭矩。

2、面3要求不是很高，为9~10级（查[1]表3.2）只要满足安装要求即可。

1.5.2、加工表面之间的位置关系
1、面5要求与A基准面平行，平行度误差为0.2突缘叉通过连接销与后面的十字轴连接，如果不平行就不能保证前后零件的同轴度，安装误差加大，影响传动。

+0.027要求与A同心度误差∅0.01，目的与上述一样，如
2、∅39−0.010
果不同心，无法保证连接销连接的前后轴同轴。

3、面2要求与A垂直，垂直度误差为0.1，同时与B对称。

如果不对称，在传动时增加了不必要的扭矩，零件的刚度和强度要求加大。

4、以B和C为位置基准确定四个孔位置度误差要求0.1。

如果没有此要求则安装时与前面的零件不能很好的配套，影响传动效果。

1.5.3、加工表面的粗糙度分析
1、面1、凸台和底面孔，其粗糙度要求均为：50。

突缘叉通过螺栓与前面的零件配合链接，为了达到装配标准，突缘和底面孔都要求有一定的安装精度。

凸台部分也需要较高的粗糙度以保证安装精度。

2、面2的粗糙度和面3的粗糙度相对较高，为：6.3 。

因为面2外部还要连接垫片与螺钉，面3要与上一个零件配合，为了保证一定的同心度，必须对表面有一定粗糙度要求
3、面2上的螺纹孔的要求精度为12.5 。

因为其起到固定作用。

2、设计条件
大批大量生产
3、毛坯的确定
3.1、毛坯的选材和类型确定
根据零件的工作条件以及工作状态分析和硬度要求，零件材料为45钢(查[2]和图纸)。

因为汽车在运行中要经常加速及正、反行驶，零件在汽车行驶过程中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，增强零件的刚度和强度，保证零件工作可靠。

3.2、确定毛培的制造方法
零件的生产条件为大批大量生产，且零件为小型零件，故可采用模锻成型，查[3]的表10-1，设备选为有砧座模锻锤。

这有利提高生产率、保证加工精度。

二、拟定工艺路线
2.1、工艺基准的选择
空间自由度位置坐标
z
以1为加工基准和定位基准加工孔∅39，达到与平面1的平行度要求；加工时限制其5个自由度，分别为x,y,ℎ,w,s 。

以A 为定位基准和加工基准，在车床上加工面1、3、4和5，在钻床上加工螺纹孔4-M8，在铣床上加工凸台；以A 为定位基准，以面2为加工基准加工面2；加工面1时需要限制3个自由度，分别为x,w,ℎ ；加工面5时，需要限制4个自由度，分别为：x,z,w,ℎ ； 加工面3和4时，需要限制5个自由度，分别为x,y,z,w,ℎ ；加工螺纹孔时需要限制6个自由度，分别为：x,y,z,w,ℎ,s ；加工面2时需要限制3个自由度分别为：z,ℎ,s 。

以B 和C 为定位基准和加工基准加工底面孔，需要限制5个自由度，分别为：x,y,w,ℎ,s ；加工凸台时需要限制6个自由度分别为：x,y,z,w,ℎ,s 。

2.2、确定各个表面的加工方案
2.2.1、表面2和凸台加工方案
查[4]的表5.9可知，使用铣床先进行粗铣，粗糙度≥50，凸台粗糙度达到要求，然后再对表面2进行精铣加工粗糙度达6.3；
x y ℎ
w
s
2.2.2、表面1、3、4和5的加工方案
表面1和5属于圆柱断面，故可以使用断面车刀进行加工。

断面粗糙度要求50，查[4]的表5.7可知， 粗车即可达到要求；
表面3属于外圆，由前面的分析可知，精度要求为9~10级。

先进行粗车达10~13级，然后半精车达8~9级，使用外圆车刀进行加工，因为外圆粗糙度要求为6.3查[4]的表5.7 先进行粗车，粗糙度达到50，再进行半精车即可达到6.3。

面4时车外圆面3的时候顺便车出来的，粗糙度要求为50，因此粗车即可达到要求。

2.2.3、孔∅39−0.010+0.0270
的加工方案
由前面的尺寸精度分析可知孔∅39−0.010+0.0270精度要求为7~8级。

查
[4]的表5.7和表5.8可知，方案可安排为：；对于孔∅39−0.010+0.0270先进行钻孔，然后扩孔，再进铰孔拉，达到7~8级。

2.3、拟定工艺路线
2.3.1、方案一
工序10、以面1为基准钻孔∅39−0.010+0.0270。

工序20、以∅39−0.010+0.0270为基准车面1；
工序30、扩孔∅39−0.010+0.0270，然后铰孔∅39−0.010+0.0270。

工序40、以A 为基准钻4-M8螺纹孔，以C 为基准钻底面孔，
然后攻螺纹；
工序50、以A为基准用断面车刀粗车面5；用外圆车刀粗车面3和4；
精车面3；加底面孔倒角
工序60、以面1为基准铣凸台；
工序70、以面B为基准铣面2；
工序80、去毛刺
工序90、清洗
工序100、最终检查是否合格
2.3.2、方案二
工序10、以面1和基准B为粗基准粗车面3和4，面4达到要求；工序20、以3和基准B为基准，粗车面1，面1达到要求；
工序30、以面1为基准使用外圆车刀精车面3；以止口为基准用断面车刀粗车面5，面5达到要求；
工序40、以止口为基准，粗铣面2然后精铣；
工序50、以止口为基准铣凸台；
+0.0270、扩孔最后铰孔。

工序60、以面1和止口为基准钻孔∅39−0.010
工序70、以A为基准钻螺纹孔4-M8，然后攻螺纹；
工序80、以基准C和B为基准，钻底面孔；
工序90、加底面孔倒角
工序100、去毛刺
工序110、清洗
工序120、最终检查是否合格
2.3.3、方案比较选择
方案一种先加工孔，然后加工表面，采用互为基准的原则保证了加工精度。

之后都是以孔为基准加工的，因此可以提高加工精度，而且工序相对于方案二较少。

但是违背了先，面后孔的原则，方案二严格的遵循了先面后孔的原则，同时采用互为基准原则，加工精度相对于方案一较好。

因此选择方案二作为工艺路线。

三、选择加工设备
3.1、机床设备选择
铣床选择：查[6]选型号为X5025的铣床；功率：4KW;主轴转速⁄
40~1800r min
车床选择：查[5]表8.1-1，选型号为CW61100B的卧式车床；功率22
⁄表面粗糙度1.6~3.2
主轴转速2~200r min
钻床选择：查[5]表10.1-2，选型号为Z5140A的立式钻床。

功率3.1
⁄
扭矩350主轴转速31.5~1400r min
3.2、工装的选择
3.2.1、夹具的选择
零件不规则，选择专用夹具。

3.2.2、刀具的选择
3.2.2.1、麻花钻的选择
查[3]表14-61
1.钻M8时：d=7mm，l=69mm，L=150mm；GB1436-85
2.钻∅12时：d=12mm，l=94mm，L=175mm；
3.钻∅39时：d=22.5mm，l=198mm，L=296mm
3.2.2.2、扩孔钻的选择
查[3]表14-63
d=38.75, d z=38L/l=349/200，GB 1141-84;
3.2.2.3、铰刀的选择:
查[5]表10.2-55d=39，d j=39GB1133-84锥柄机用铰刀
3.3.3.4、车刀的选择
选择硬质合金外圆车刀YT15加工外圆。

3.3.35、铣刀的选择
查[3]表14-73
铣平面用GB1115-85；
铣凸台用立式铣刀GB 1110-85 D=12mm。

d的大小均由后面计算知道。

3.2.3、量具的选择
由图知，最小的量程为0.001，千分尺即可达到测量要求，选择千分尺作为测量工具。

四、加工工序设计
4.1、确定加工余量公差及毛坯尺寸
1、叉口两侧面的加工余量确定
查[5]表3.2-23，表面加工采用粗铣，加工余量为1.5~2.5mm。

再精铣，查[5]表3.2-25加工余量为1。

毛坯最大尺寸118+2×2+2×1=124mm
毛坯最大尺寸118+2×1.5+2×1=123mm
2、表面1和凸台加工余量确定
粗车一次成型，查[5]，表3.2-21加工余量为1.3mm。

0表面1的厚度为5.8mm。

凸台厚度为：14.3
∅95−0.107
0加工余量确定
3、柱面∅95−0.107
查[5]表 3.2-2，L<200,d=95粗车的加工余量为 2.5，公差为：-0.35~-0.54mm。

查表3.2-5精车加工余量为0.3
因此，柱面的最小尺寸为：95+2.5+0.35+0.3=98.15mm
柱面的最小尺寸为：95+2.5+0.54+0.3=98.34mm
+0.0270加工余量确定
4、孔∅39−0.010
+0.0270的公差等级为7~8级，采用基轴制，查[3]查[1]表3.2确定∅39−0.010
的表14-8：（单位均为mm）
d=38 zk1=20zk2=36 kk=37.75 cj=37.93 jj=38
d=40 zk1=25 zk2=38 kk=39.75 cj=39.93 jj=40
使用线性差值，可知
d=39 zk1=22.5 zk2=37 kk=38.75 cj=38.93 jj=39
加工余量为：zk=14.5 zk2=1.75 kk=0.22 cj=0.07
d：直径zk：钻孔kk：扩孔cj粗铰jj：精铰
5、螺纹攻丝前的孔径
查[3]的表14-25，M8孔直径为：d= 7mm ∅12孔直径为;d=12mm。

4.2、确定工序尺寸
由加工余量可以确定加工尺寸以及公差等级
工序10、以面1和基准B为粗基准粗车面3和4，面4达到要求；
面3尺寸为：97.85~98.04mm；
工序20、以3和基准B为基准，粗车面，面1达到要求；
工序30、以面1为基准使用外圆车刀精车面3，半精车即可达到95mm；
以止口为基准用断面车刀粗车面5，面5达到要求；
工序40、以止口为基准，粗铣面2，尺寸达到119.5~120.5mm。

然后精铣达到118mm，加工公差等级为7~8级，；
工序50、以止口为基准铣凸台，粗铣即可达到加工要求；
+0.0270、第一次钻孔尺寸为：工序60、以面1和止口为基准钻孔∅39−0.010
+0.0270扩孔，尺寸达
22.5mm，第二次为：37mm；扩孔∅39−0.010
到：38.75mm；最后铰孔粗铰尺寸达到：38.93mm，精铰尺
寸达到：39mm。

工序70、以A为基准钻螺纹孔4-M8，尺寸为：7mm；然后攻螺纹；工序80、以基准C和B为基准，钻底面孔∅12，孔的尺寸为：12mm；工序90、加底面孔倒角
工序100、去毛刺
工序110、清洗
工序120、最终检查是否合格
4.3、确定切削用量
4.3.1、硬质合金车刀切削用量选择
切削材料为45钢，硬度为163~196HBS 查[5] 8.4-15 背吃刀量
⁄查[5]表8.4-24速选择1，进给量选择0.18切削速度为260~290r min
⁄轴向力350N功率为：1KW。

度为：185r min
4.3.2、硬质合金钻头、扩孔钻和铰刀切削用量选择
切削材料为45钢，硬度为163~196HBS，∅39孔钻头直径d=22.5mm。

查[5] 10.4-2表孔深118>3d=117修正系数为K lf=0.95进
⁄
给量0.22~0.28，取0.25查表10.4-16切削速度为：v=20r min
轴向力F=5465扭矩57.78功率1.59
扩孔钻头直径d=38mm，查[5]表10.4-6进给量取1mm查[5] 10.4-33
⁄
v=14r min
铰刀直径39mm，进给量为0.4mm 查[5] 10.4-38
⁄
v=12.1 r min
螺纹孔钻孔钻头直径d=7mm，查[5]表10.4-2选择进给量为0.14查[5] ⁄轴向力1600扭矩4.02功率0.34
10.4-16 v=14 r min
∅12孔钻孔钻头直径d=12mm，，查[5]表10.4-2选择进给量为0.18
⁄轴向力2865扭矩11.06功率0.54
查[5] 10.4-16 v=17 r min
4.3.3、铣刀切削用量选择
切削材料为45钢，硬度为163~196HBS，查[5],表9.4-1
面2粗铣每齿进给量a f=0.04~0.06；精铣时每转进给量1.2~2.7查[5],
⁄；表9.4-7刀具耐用度T=180。

查[5]表9.4-12，主轴速度为170r min 功率：2.48KW，切削速度：
铣凸台时，查[5]表9.4-3凸台进给量0.09~0.18
4.4、所选机床的校核
4.4.1、车床的校核
⁄;轴向力：350N; 功率为：1KW。

所选车刀：主轴转速：185r min
⁄; 功率22KW ；符合要求。

所选机床主轴转速:2~200r min
4.4.2、钻床的校核
⁄轴向力F=5465扭矩57.78功所选钻头：切削速度为：v=20r min
率1.59
⁄
扩孔钻：v=14r min
⁄
铰刀：v=12.1 r min
所选机床：功率3.1扭矩350主轴转速31.5~1400
符合要求。

4.4.3、铣床的校核
铣刀：速度为170；功率：2.48KW
⁄
铣床：4KW;主轴转速40~1800r min
条件合格。

4.4、毛坯尺寸的确定
查[5]P3-28 3.3.1估算得锻件复杂系数为S2，材质系数取M1，
+1.7，由之前的加工余量可求出毛坯表3.1-42，长宽高的偏差余量为−0.8
的尺寸。

五、填写工艺文件
如附表
六、夹具设计
6.1、专用夹具设计要求
夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。

制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。

夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。

(1) 保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分
析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

(2) 提高生产效率专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。

(3) 工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。

专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。

(4) 使用性能好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。

在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。

专用夹具还应排屑方便。

必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。

(5) 经济性好专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。

因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生，产中的经济效益。

加工工件的分析
6.2、工件分析
本夹具主要用来钻四个底面孔。

这四个底面孔孔均有位置度要求为∅0.1，无表面粗糙度要求。

6.3、夹具设计图
由零件图可知，四个底面孔位于零件底面，为了保证所钻孔的位置精度要求。

根据基准重合原则。

因此加工孔的定位基准应选择底面的端面和和底面的圆柱面以此来限制工件的五个自由度，用一个定位销限制工件的另一个自由度。

采用V块加紧，使用液压为动力源。

6.4、定位误差分析
本工序定位是以上部的定位板上的圆为定位基准，同时限制五个自由度，另外一个基准由下面的定位销定位，并使用V块进行加紧。

动力源由V块的下面的杆件接入液压动力，进行加紧。

定位销的孔有一定的轴向间隙，会增加误差。

但是加紧V块可以解决一定的此问题。

见下图。

∆YX=∆xy=ϵ+T D+T d+=0.025+0.037+0.025=0.087
式中 ——定位副间的最小配合间隙（mm）；
T——工件圆孔直径公差（mm）；
D
Td——心轴外圆直径公差（mm）。

6.5、切削力的计算与夹紧力分析
由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。

因此切削力应以钻削力为准。

3 、切削力及夹紧力的计算
钻削力F=26Df0.8HB0.6
钻削力矩T=10D1.9f0.8HB0.6
式中： D=12mm
HB=HB max−1
3
(HB max−HB min)=187−
1
3
(187−149)=174 1
0.32
f mm r-
=⋅
F=26×12×0.180.8×1740.6=1748.65N
T=10×121.9×0.180.8×1740.6=6294.95本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。

因此进行夹紧立计算无太大意义。

只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。

在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数
K二KtKzKsKi
式中: Kt一基本安全系数， 2. 5
Kz一加工性质系数， 1. 1
Ks一刀具钝化系数， 1. 1
Ki一断续切削系数， 1. 1
则，F′=二2.5 X1.1X1.1X1.1X 1748.65=5818.63N
夹紧力为：F′=5818.63N
注：[1]《机械精度与设计检测基础》第七版.哈尔滨工业大学出版社.
刘品陈军主编.
[2]《机械设计课程设计手册》.第三版.高等教育出版社.吴宗泽罗
圣国主编.2006.12.
[3]《机械设计与制造工艺简明手册》
[4]《机械设计制造基础》
[5]《机械加工工艺手册》。

机械工艺出版社。

孟少龙主编。

1991.9
[6] /offer/565489871.html
[7]《机械制造技术基础课程设计指导书》冯涛主编。