傳動軸凸緣叉加工工藝及夾具設計_學士學位論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，這一發明使得凸緣叉兩“墻體”能夠更好的接收和傳遞力，從而使傳動軸有效的運行 [3]。同年 12 月， Jonathan Burnard 設計了凸緣叉與花鍵軸的連接體，凸緣叉內部裝有頻率接收器，其效果是在知道中，無論各個組件尺寸怎樣變化，連接在花鍵軸上的凸緣叉都能夠精確定位 [4]。 研究內容 本課題研究的主要內容包括傳動軸凸緣叉的工藝規程編制、典型工序夾具設計及夾具的繪制。具體內容和主要問題歸納如下： 研究的主要內容： ，了解傳動軸及凸緣叉的結構特點并確定技術要求。 加工工藝設計及結構工藝性。選取定位基準，安排加工工序并對工藝性方法進行討論。 工藝規程 進行 設計 。首先 確定毛坯的制造 形式，選取 基面 ， 制定 合理的 工藝路線 。并確定 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸定切削用量及基本工時 等信息。 。先研究加工工件圖樣，明確其毛坯的種類、形狀、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、基準面情況，明確使用機床、刀具及其他輔助工具的規格以及采用的切削用量。確定夾具結構方案，零件及夾具工藝流程設計。 解決的主要問題 ： 哈爾濱理工大學學士學位論文 4 傳動軸凸緣叉數據參數分析、工藝材料選取、確定工藝路線及方案、工序設計、夾具方案設計。 哈爾濱理工大學學士學位論文 5 第 2章 凸緣叉結構分析 凸緣叉的結構特點及功用分析 凸緣叉 是 一種常見的 拔叉類零件， 如圖 21 是它的基本形態。 它的應用范圍很廣 ， 凸緣叉是汽車底盤傳動軸總成的重要零件，一般與變速箱、傳動軸或驅動橋連接，是承受高速傳動的零件。凸緣叉是一個帶法蘭的叉形零件，一般結構的傳動軸伸縮套是將花鍵套與凸緣叉焊接在一起，將花鍵軸焊在傳動軸管上或將花鍵套與傳動軸管焊接成一體，將花鍵軸與凸緣叉制成一體。凸緣叉被精確定位在配對凸緣上 ， 所 述配對凸緣被支承在具有同軸突出的導向器的凸花鍵軸上。配對凸緣包括與凸花鍵軸相互配合的陰花鍵套筒部分以及其上具有多個通孔的法蘭部分。凸緣叉包括其上具有多個通孔的法蘭部分和叉部分 ， 所述多個通孔在尺寸和位置上與形成在配對凸緣的法蘭部分上的多個通孔對應。當凸緣叉的法蘭部分被設置的鄰近配對凸緣的法蘭部分時 ， 形成在配對凸緣的法蘭部分上的通孔與形成在凸緣叉的法蘭部分上的通孔軸向對齊。凸緣叉具有導向器接收器 ,其接收從凸花鍵軸突出的導向器。從而 ， 不管在制造每個元件時的尺寸波動情況 ， 凸緣叉相對于鍵軸的轉動軸線被準確地定位。 其位 置特點與連接如圖 22 傳動軸結構圖所示。凸緣叉一端通過十字軸與驅動橋相連接，另一端與花鍵旱死連接在傳動軸上。 圖 21 凸緣叉 哈爾濱理工大學學士學位論文 6 圖 22 傳動軸結構圖 該件國內外一般都采用中碳鋼或中碳合金鋼質模鍛件，也有采用 40Cr合金結構鋼材料或中碳優質合金鋼的精密鑄造件。夾具設計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。制訂工藝過程，應充分考慮夾具實現的可能性，而設計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設計質量的高低，應以能否穩定地保證工件的加工質量，生產效率高，成本低， 排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標。由于它們功用的不同，該類零件的結構和尺寸有著很大的差異，但結構上仍有共同特點：零件的主要表面為精度要求較高的孔及其平面，零件由內孔、外圓、端面等表面構成。 凸緣叉結構分析 如圖 23 所示， 該零件形狀較為復雜、外形尺寸不大，可以采用鑄造也可采用鍛造形式制造 毛坯。 但是現階段一般采用的是鍛造的形式，因為相對于鑄造來說，鍛造的熱處理等環節可以提升零件的剛度等條件。特別適合凸緣叉這類在傳動系中受重在的零件。所以本文中的毛坯的制造形式也采用鍛造的方法。 由于該零件的 兩個 Φ39 孔要求較高，它的表面質量直接影響工作狀態，通常對其尺寸要求較高。一般為 IT7IT9，處于中等加工精度的位置 。加工時兩 Φ39 孔的與其平面的垂直度要求較高 ， 應該控制在 以內。 也因為其精度較高，所以在加工過程中一般選取其為精基準，粗基準則為在其之前加工的兩端面。這樣配合進行，提高零件的整體加工精度。其頂端的四個通孔的平行度也有一定的要求，因為這四個通孔是與凸緣叉相對應的凸緣的法蘭部分一一對應，所以加工過程中，這一部分的加工也很重要。其兩端面的加工一般可以在數控機床上完成，通常可以采取銑削的方 式進行加工。但加工過程也要分為粗銑、半精銑、精銑平面的過程。 哈爾濱理工大學學士學位論文 7 （ a） （ b） 圖 23 凸緣叉 結構圖 凸緣叉的主要技術要求 。 因為分為粗加工與精加工，所以切削余量要明確，并完整的設計粗精加工的各個工藝步驟，保證零件質量。 ：兩 Φ39 孔的孔徑的尺寸誤差和形狀誤差會影響到工作狀態，因此對孔的要求較高，其孔的尺寸公差為 IT7。 ：由于 Φ39 端面加工過程中常作為定位基面， 而且它通常為第 一加工表面， 則會影響孔的加工精度，因此須規定其加工要求。只有作為粗基準的加工表面的精度提高，其他作為精基準的面或孔才能有較高的精度，才能提升零件的總體的精度。減少報廢率。 4.164 ??四孔對 B， C 面均有位置度要求。 因為它有相對的行平度，兩端面之間要有一定的對稱度。所以要精確的找到四個孔的位置進行加工。 凸緣叉的工藝分析 工件毛坯為鍛件，加工余量為頂面 ，底和側面為 ，鍛孔2Φ39。凸緣叉毛坯鍛造形成具有以下 優點： ，特別是經過熱處理后的模鍛件，無論是沖擊韌性還是斷面收縮率、疲勞強度等機械性能均占優勢。另外金屬經過加熱、模鍛后，夾雜物得到細化，組織致密， 哈爾濱理工大學學士學位論文 8 沿著外力方向被拉長，形成流線，使鍛件的質量提高，使用穩定可靠，壽命長。凸緣叉零件選用模鍛方法生產，其根本優點也就在于此。 ，有些工藝過程難以控制，使鑄件的質量不穩定，因而鑄件內部常出現縮松、氣孔等缺陷。經機械加工后其缺陷反映不穩定，影響了零件的質量，造成廢品，增加了零件的成 本。鋼質模鍛件就無上述缺陷，內部質量好，成品率高，降低了零件的成本。 ，難以清理，不易加工，刀具損壞較多。而鋼質模鍛件容易切削。 在鍛造后，機械加工前，一般要經過清理和退貨，以消除鑄造過程中產生的應力。粗加工后，會引起工件內應力的重新分布，為使內應力分布均勻，也應經適當的時效處理。 3050 ㎜ 的孔一般不鍛出，可采用鉆 — 擴 — 鉸的工藝。本設計結構中所有的孔直徑都在 3050mm 以內，所以都可以采取鉆孔 — 擴孔 — 鉸孔的方式來進行加工，不需事先進行鍛造。有特殊 螺紋的螺紋孔可以先擴孔，在進行螺紋的攻制過程。 ，可放在最后加工。這樣可以防止由于主要面或孔在加工過程中出現的問題時，浪費這一部分的工時。本設計中，在兩耳孔兩側有兩個較小的螺紋孔，其設計目的是因為凸緣叉是連接傳動軸與驅動橋的重要工件，受重載荷作用，在兩耳孔兩側分別加兩個螺紋孔，在與其他零件裝配的過程中，能夠起到更好的定位的作用，不會因為長期的交載荷與變載荷的作用使零件間的連接產生變化。也避免了焊接等工序，拆裝和維修達到了更加方便的效果。 ，避免 加工時由于切血量較大引起工件變形或可能劃傷已加工表面，故整個工藝過程分為精加工和粗加工。 所以在接下來的設計中也考慮粗加工與精加工兩個步驟，并充分考慮粗基準和精基準的選用準則，盡量的減少夾具的拆裝和更換，簡化加工環節的步驟，使加工更快捷，更方便。并且使工件在各環節中能夠達到最高的合格率，降低整體的成本。 ，無論是粗加工階段還是精加工階段，都應該遵循先面后孔的加工原則。因為本設計中的凸緣叉的結構為一個頂面，兩個端面，兩個耳孔以及頂面的四個通孔。所以在加工過程中也在遵循先加工端面在進行 孔的加工。所以可以選定端面為先加工的粗基準，然后對孔進行加工，在以孔為精基準，進行精加工，這樣也能夠提高零件總體的質量。 本章小結 本章主要研究了傳動軸凸緣叉結構特點、 結構進行了詳細的分析 。 并明確其毛坯的鍛造形式。明確其在整個系統中所處的位置以及功用。 對傳 哈爾濱理工大學學士學位論文 9 動軸凸緣叉加工的主要技術條件 以及 加工工藝 進行的簡單的分析想象與設計、 安排 。并對 凸緣叉加工 的重點面以及孔做的簡單的介紹， 原則 的總結 ，通過對其結構體質的進一步分析，明確了第三章的設計思路 。 哈爾濱理工大學學士學位論文 10 第 3章 傳動軸凸緣叉的加工工藝 概述 本論文中，我們 針對 CA1091 傳動 軸凸緣叉進行工藝及夾具設計，在傳統凸緣叉結構和生產工藝基礎上進一步完善以達到其實用簡潔、加工精度提高、消耗材料降低、生產效率上升、降低工業成本。汽車用傳動軸凸緣叉是一種形狀較復雜的零件，有法蘭和通孔等復雜結構組成，本設計根據當前普遍工藝手段設計出一個切實可行的凸緣叉工藝及夾具方案，而傳統結構的凸緣叉熱擠壓成型工藝及模具設計主要依賴經驗方法，往往需要反復試模才能獲得所需的鍛件。根據已有 CA1091 凸緣結構設計出合理的凸緣叉夾具，不斷改進夾具的結構、優化夾具，從而消除種種成形缺陷，確定合理的成形工藝。開發出結構 合理凸緣叉的夾具，極大的降低了生產成本，縮短了開發周期對現行工藝水平的提升產生一定影響。 確定毛坯的制造形式 ：零件材料為 45 鋼，故采用鍛造形成。 ：考慮到汽車在運行中要經常加速及掙向、反向行駛，零件在工作中則經常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。 基面的選擇 基面的選擇是工藝規程設計中的很重要的工作之一。基面選擇的合理，可以使加工質量得到保證。生產率得以提高；否則