传动轴凸缘叉加工工艺及夹具设计_学士学位论文(编辑修改稿)

传动轴凸缘叉加工工艺及夹具设计_学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

，这一发明使得凸缘叉两“墙体”能够更好的接收和传递力，从而使传动轴有效的运行 [3]。 同年 12 月， Jonathan Burnard 设计了凸缘叉与花键轴的连接体，凸缘叉内部装有频率接收器，其效果是在知道中，无论各个组件尺寸怎样变化，连接在花键轴上的凸缘叉都能够精确定位 [4]。 研究内容 本课题研究的主要内容包括传动轴凸缘叉的工艺规程编制、典型工序夹具设计及夹具的绘制。 具体内容和主要问题归纳如下： 研究的主要内容： ，了解传动轴及凸缘叉的结构特点并确定技术要求。 加工工艺设计及结构工艺性。 选取定位基准，安排加工工序并对工艺性方法进行讨论。 工艺规程 进行 设计。 首先 确定毛坯的制造 形式，选取 基面 ， 制定 合理的 工艺路线。 并确定 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸定切削用量及基本工时 等信息。 先研究加工工件图样，明确其毛坯的种类、形状、加工余量及其精度，掌握本工序已加工表面的精度、表面粗糙度、基准面情况，明确使用机床、刀具及其他辅助工具的规格以及采用的切削用量。 确定夹具结构方案，零件及夹具工艺流程设计。 解决的主要问题 ： 哈尔滨理工大学学士学位论文 4 传动轴凸缘叉数据参数分析、工艺材料选取、确定工艺路线及方案、工序设计、夹具方案设计。 哈尔滨理工大学学士学位论文 5 第 2章 凸缘叉结构分析 凸缘叉的结构特点及功用分析 凸缘叉 是 一种常见的 拔叉类零件， 如图 21 是它的基本形态。 它的应用范围很广 ， 凸缘叉是汽车底盘传动轴总成的重要零件，一般与变速箱、传动轴或驱动桥连接，是承受高速传动的零件。 凸缘叉是一个带法兰的叉形零件，一般结构的传动轴伸缩套是将花键套与凸缘叉焊接在一起，将花键轴焊在传动轴管上或将花键套与传动轴管焊接成一体，将花键轴与凸缘叉制成一体。 凸缘叉被精确定位在配对凸缘上 ， 所 述配对凸缘被支承在具有同轴突出的导向器的凸花键轴上。 配对凸缘包括与凸花键轴相互配合的阴花键套筒部分以及其上具有多个通孔的法兰部分。 凸缘叉包括其上具有多个通孔的法兰部分和叉部分 ， 所述多个通孔在尺寸和位置上与形成在配对凸缘的法兰部分上的多个通孔对应。 当凸缘叉的法兰部分被设置的邻近配对凸缘的法兰部分时 ， 形成在配对凸缘的法兰部分上的通孔与形成在凸缘叉的法兰部分上的通孔轴向对齐。 凸缘叉具有导向器接收器 ,其接收从凸花键轴突出的导向器。 从而 ， 不管在制造每个元件时的尺寸波动情况 ， 凸缘叉相对于键轴的转动轴线被准确地定位。 其位 置特点与连接如图 22 传动轴结构图所示。 凸缘叉一端通过十字轴与驱动桥相连接，另一端与花键旱死连接在传动轴上。 图 21 凸缘叉 哈尔滨理工大学学士学位论文 6 图 22 传动轴结构图 该件国内外一般都采用中碳钢或中碳合金钢质模锻件，也有采用 40Cr合金结构钢材料或中碳优质合金钢的精密铸造件。 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。 由于它们功用的不同，该类零件的结构和尺寸有着很大的差异，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为精度要求较高的孔及其平面，零件由内孔、外圆、端面等表面构成。 凸缘叉结构分析 如图 23 所示， 该零件形状较为复杂、外形尺寸不大，可以采用铸造也可采用锻造形式制造 毛坯。 但是现阶段一般采用的是锻造的形式，因为相对于铸造来说，锻造的热处理等环节可以提升零件的刚度等条件。 特别适合凸缘叉这类在传动系中受重在的零件。 所以本文中的毛坯的制造形式也采用锻造的方法。 由于该零件的 两个 Φ39 孔要求较高，它的表面质量直接影响工作状态，通常对其尺寸要求较高。 一般为 IT7IT9，处于中等加工精度的位置。 加工时两 Φ39 孔的与其平面的垂直度要求较高 ， 应该控制在 以内。 也因为其精度较高，所以在加工过程中一般选取其为精基准，粗基准则为在其之前加工的两端面。 这样配合进行，提高零件的整体加工精度。 其顶端的四个通孔的平行度也有一定的要求，因为这四个通孔是与凸缘叉相对应的凸缘的法兰部分一一对应，所以加工过程中，这一部分的加工也很重要。 其两端面的加工一般可以在数控机床上完成，通常可以采取铣削的方 式进行加工。 但加工过程也要分为粗铣、半精铣、精铣平面的过程。 哈尔滨理工大学学士学位论文 7 （ a） （ b） 图 23 凸缘叉 结构图 凸缘叉的主要技术要求。 因为分为粗加工与精加工，所以切削余量要明确，并完整的设计粗精加工的各个工艺步骤，保证零件质量。 ：两 Φ39 孔的孔径的尺寸误差和形状误差会影响到工作状态，因此对孔的要求较高，其孔的尺寸公差为 IT7。 ：由于 Φ39 端面加工过程中常作为定位基面， 而且它通常为第 一加工表面， 则会影响孔的加工精度，因此须规定其加工要求。 只有作为粗基准的加工表面的精度提高，其他作为精基准的面或孔才能有较高的精度，才能提升零件的总体的精度。 减少报废率。 4.164 四孔对 B， C 面均有位置度要求。 因为它有相对的行平度，两端面之间要有一定的对称度。 所以要精确的找到四个孔的位置进行加工。 凸缘叉的工艺分析 工件毛坯为锻件，加工余量为顶面 ，底和侧面为 ，锻孔2Φ39。 凸缘叉毛坯锻造形成具有以下 优点： ，特别是经过热处理后的模锻件，无论是冲击韧性还是断面收缩率、疲劳强度等机械性能均占优势。 另外金属经过加热、模锻后，夹杂物得到细化，组织致密， 哈尔滨理工大学学士学位论文 8 沿着外力方向被拉长，形成流线，使锻件的质量提高，使用稳定可靠，寿命长。 凸缘叉零件选用模锻方法生产，其根本优点也就在于此。 ，有些工艺过程难以控制，使铸件的质量不稳定，因而铸件内部常出现缩松、气孔等缺陷。 经机械加工后其缺陷反映不稳定，影响了零件的质量，造成废品，增加了零件的成 本。 钢质模锻件就无上述缺陷，内部质量好，成品率高，降低了零件的成本。 ，难以清理，不易加工，刀具损坏较多。 而钢质模锻件容易切削。 在锻造后，机械加工前，一般要经过清理和退货，以消除铸造过程中产生的应力。 粗加工后，会引起工件内应力的重新分布，为使内应力分布均匀，也应经适当的时效处理。 3050 ㎜ 的孔一般不锻出，可采用钻 — 扩 — 铰的工艺。 本设计结构中所有的孔直径都在 3050mm 以内，所以都可以采取钻孔 — 扩孔 — 铰孔的方式来进行加工，不需事先进行锻造。 有特殊 螺纹的螺纹孔可以先扩孔，在进行螺纹的攻制过程。 ，可放在最后加工。 这样可以防止由于主要面或孔在加工过程中出现的问题时，浪费这一部分的工时。 本设计中，在两耳孔两侧有两个较小的螺纹孔，其设计目的是因为凸缘叉是连接传动轴与驱动桥的重要工件，受重载荷作用，在两耳孔两侧分别加两个螺纹孔，在与其他零件装配的过程中，能够起到更好的定位的作用，不会因为长期的交载荷与变载荷的作用使零件间的连接产生变化。 也避免了焊接等工序，拆装和维修达到了更加方便的效果。 ，避免 加工时由于切血量较大引起工件变形或可能划伤已加工表面，故整个工艺过程分为精加工和粗加工。 所以在接下来的设计中也考虑粗加工与精加工两个步骤，并充分考虑粗基准和精基准的选用准则，尽量的减少夹具的拆装和更换，简化加工环节的步骤，使加工更快捷，更方便。 并且使工件在各环节中能够达到最高的合格率，降低整体的成本。 ，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应该遵循先面后孔的加工原则。 因为本设计中的凸缘叉的结构为一个顶面，两个端面，两个耳孔以及顶面的四个通孔。 所以在加工过程中也在遵循先加工端面在进行 孔的加工。 所以可以选定端面为先加工的粗基准，然后对孔进行加工，在以孔为精基准，进行精加工，这样也能够提高零件总体的质量。 本章小结 本章主要研究了传动轴凸缘叉结构特点、 结构进行了详细的分析。 并明确其毛坯的锻造形式。 明确其在整个系统中所处的位置以及功用。 对传 哈尔滨理工大学学士学位论文 9 动轴凸缘叉加工的主要技术条件 以及 加工工艺 进行的简单的分析想象与设计、 安排。 并对 凸缘叉加工 的重点面以及孔做的简单的介绍， 原则 的总结 ，通过对其结构体质的进一步分析，明确了第三章的设计思路。 哈尔滨理工大学学士学位论文 10 第 3章 传动轴凸缘叉的加工工艺 概述 本论文中，我们 针对 CA1091 传动 轴凸缘叉进行工艺及夹具设计，在传统凸缘叉结构和生产工艺基础上进一步完善以达到其实用简洁、加工精度提高、消耗材料降低、生产效率上升、降低工业成本。 汽车用传动轴凸缘叉是一种形状较复杂的零件，有法兰和通孔等复杂结构组成，本设计根据当前普遍工艺手段设计出一个切实可行的凸缘叉工艺及夹具方案，而传统结构的凸缘叉热挤压成型工艺及模具设计主要依赖经验方法，往往需要反复试模才能获得所需的锻件。 根据已有 CA1091 凸缘结构设计出合理的凸缘叉夹具，不断改进夹具的结构、优化夹具，从而消除种种成形缺陷，确定合理的成形工艺。 开发出结构 合理凸缘叉的夹具，极大的降低了生产成本，缩短了开发周期对现行工艺水平的提升产生一定影响。 确定毛坯的制造形式 ：零件材料为 45 钢，故采用锻造形成。 ：考虑到汽车在运行中要经常加速及挣向、反向行驶，零件在工作中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的很重要的工作之一。 基面选择的合理，可以使加工质量得到保证。 生产率得以提高；否则。