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1、 哈爾濱理工大學學士學位論文 傳動軸凸緣叉加工工藝及夾具設計 摘要 傳動軸是汽車傳動系統(tǒng)中的重要部件，凸緣叉又是連接變速器和驅動橋的主要零件也是承受高速傳動的零件。其結構和加工工藝直接影響零件的性能，進而影響整車動力傳遞的效果，其結構相對簡單，但是加工工藝復雜。 本文通過搜集資料了解傳動軸凸緣叉結構特點，并對凸緣叉進行了參數(shù)分析以及加工的技術要求分析，并通過其在傳動系統(tǒng)中的作用選取適當?shù)牟牧喜⒋_定其工藝流程。 繪制工藝卡片，并查找資料分析相對應的加工機床以及所需要的刀具，明確每一步的加工余量，完成工序的編制過程。在確定工藝過程的前

2、提下，根據(jù)傳動軸凸緣叉的結構特點進行對應夾具的設計，根據(jù)零件圖及加工端面設計其夾緊機構和定位元件、一起其他輔助零件及聯(lián)合整體的零件，確定夾具機構方案，并明確如何拆裝加工工件可以提高總體的效率問題。選取加工粗糙度，設計鉆孔和銑端面的夾具裝置以及鉆孔夾具夾緊力的計算和夾具精度的的校核。 希望制造出精度更高的凸緣叉，使傳動軸更好的運行，提高功率，減少資源浪費，改善工人的勞動條件，降低生產(chǎn)成本以及擴大機床的工藝范圍。 關鍵詞　 凸緣叉；工藝流程；加工工藝；夾具設計 Processing Technology and Design of the Jig of the Flang

3、e Yoke for Shaft Abstract Drive shaft is an important part in automobile transmission system, the flange yoke is connected to the transmission and drive axle of the main parts and it is under high speed driving . The structure and the processing technology impact on the performance of parts direct

4、ly, in turn, influencing the effect of the vehicle power transmission, its structure is relatively simple, but complicated processing technology. Based on the collected data to understand the shaft flange fork structure characteristics, and the flange fork parameter analysis and processing technic

5、al requirements analysis, and through its role in the transmission system to select the appropriate materials and its technological process were determined. Card drawing process, and find the corresponding machine tool to analyze the data and tools needed to clear every step of the machining allowan

6、ce, and complete the process of the compilation process. In determining the processes under the premise of according to the structural characteristics of the drive shaft flange fork corresponding fixture design, according to the detail drawing and processing end design of the fastening device and po

7、sitioning device, other auxiliary parts together and united as a whole parts, jig institutions scheme is determined, and define how to tear open outfit machining can improve the efficiency of the overall problem. Selecting machining roughness, end of the design of drilling and milling fixture device

8、 and drilling clamp clamping force calculation and the precision of the check. That hopes to make the precision higher flange fork, make the shaft running better, improve power and reduce waste of resources, improve the working conditions of workers, reduce production costs and expanding process of

9、 machine tool. Keywords　Flange yoke; The process; Processing technology; The design of jig III - 目錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 論文研究背景 1 1.2 論文研究的目的和意義 2 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.4 研究內(nèi)容 3 第2章 凸緣叉結構分析 5 2.1 凸緣叉的結構特點及功用分析 5 2.2 凸緣叉結構分析 6 2.3 凸緣叉的主要技術要求 7 2.4 凸緣叉的工藝分析 7 2

10、.5 本章小結 9 第3章 傳動軸凸緣叉的加工工藝 10 3.1 概述 10 3.2 確定毛坯的制造形式 10 3.3 基面的選擇 10 3.4 加工工序安排 12 3.5 制定工藝過程 12 3.6 工藝過程方案論證 12 3.7 機械加工余量的確定 14 3.8 保證加工精度的方法 15 3.9 本章小結 17 第4章 凸緣叉夾具設計 18 4.1 論述 18 4.2 夾具設計中應注意的問題 19 4.3 專用夾具設計與原則 21 4.4 夾具設計程序 22 4.5 鉆孔夾具 25 4.6 本章小結 28 結論 29 致謝 30 參考文獻 31 附

11、錄A 32 附錄B 55 - IV - 第1章 緒論 1.1 論文研究背景 傳動軸凸緣叉是汽車上的重要部件，它是連接變速器和驅動橋的主要零件也是承受高速傳動的形狀復雜的零件。其結構和加工工藝直接影響零件的性能，進而影響整車動力傳遞的效果，傳統(tǒng)熱擠壓成形工藝及模具設計主要依賴經(jīng)驗方法，往往需要反復試模才能獲得所需的鍛件。采用數(shù)值模擬仿真技術對傳動軸凸緣叉的成形過程進行模擬分析，根據(jù)坯料在模具中的填充情況，不斷改進模具的結構、優(yōu)化毛坯尺寸，從而消除種種成形缺陷，確定合理的成形工藝?；谀M優(yōu)化的結果，開發(fā)出結構合理的模具，從而極大地降低了生產(chǎn)成本，縮短了開發(fā)周期。

12、其結構相對簡單，但是加工工藝復雜，在選材中，了解其加工工藝，并在工藝設計中，合理安排加工工序，設計合理的夾具，對產(chǎn)品的最終質量具有十分重要的意義。因其是能夠承受重在的工件，所以一般選取45鋼為加工材料，選取鍛造毛坯來進行加工。萬向節(jié)是保證變速器輸出軸與驅動橋輸人軸兩軸線夾角的變化，并實現(xiàn)兩軸的等角速傳動。一般萬向節(jié)十字軸、十字軸承和凸緣叉等組成。 機械制造離不開金屬切削機床，而機床夾具則是保證機械加工質量，提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、家底對工人技術的過高要求、實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。機床夾具被廣泛用于制造工業(yè)，大量專用機床夾具的使用為大批量生產(chǎn)提供了必要條件。 在機床

13、制造或修理中，常常遇到在圓柱上橫穿孔的工件，這些工件的孔或螺紋孔的中心線不相交，需在車好圓柱后裝配，畫好孔的位置線，在按線加工孔或螺紋。以前當工件畫好線后，用四爪卡盤按線進行安裝，在加工內(nèi)孔。在校正的過程中，調整夾在圓柱面上的兩爪時，工件產(chǎn)生滾動，使劃線孔的中心線產(chǎn)生角度唯一，很難將工件校正，而產(chǎn)生加工廢品。為此人們設計制造了夾具，通過30年的使用，效果很好。 夾具不同于其他環(huán)節(jié)，它在工藝系統(tǒng)中有著特殊的地位，夾具的整體剛度對工件加工的動態(tài)誤差產(chǎn)生著非常特殊的影響。當夾具的整體剛度遠大于其他化解，工件加工的動態(tài)誤差基本上只取決于夾具的制造精度和安裝精度。因此，設計夾具時，對夾具的整體剛度應給

14、予足夠重視。如因工藝系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)的剛度不足引起較大的系統(tǒng)動態(tài)誤差是，也可以采取修正夾具定位元件的方法進行補償。這就是夾具的能動功能。 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(xiàn)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(wěn)定地保證工件的加工質量，生產(chǎn)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。 除根據(jù)汽車的實際工作狀態(tài)，確定參數(shù)，并完成傳動軸凸緣的工藝設計外，根據(jù)傳動軸的工作條件和結構設計中的確定的材料性能，進行該凸緣毛坯和機械加工的工藝路線和加

15、工方法的設計及專用夾具設計。同時，該設計還培養(yǎng)了我綜合運用所學知識，獨立完成產(chǎn)品設計的能力，以及分析和解決問題的能力。 1.2 論文研究的目的和意義 傳動軸是汽車上的重要部件，它是連接變速器和驅動橋的主要零件。其結構和加工工藝直接影響零件的性能，進而影響整車動力傳遞的效果。根據(jù)汽車的實際工作狀態(tài)，確定參數(shù)，并完成傳動軸凸緣的工藝設計。另外，根據(jù)傳動軸的工作條件和結構設計中的確定的材料性能，進行該凸緣毛坯和機械加工的工藝路線和加工方法的設計及專用夾具設計。傳動軸是連接變速器和驅動橋的主要零件，其結構相對簡單，但是加工工藝復雜，在選材中，了解其加工工藝，并在工藝設計中，合理安排加工工序，設計合

16、理的夾具，對產(chǎn)品的最終質量具有十分重要的意義。 而夾具設計的目的和意義可以從兩個方面考慮。第一是在機械加工有重要的意義。它可以縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低加工成本；保證加工精度及穩(wěn)定加工質量；降低對工人的技術要求，提高工人的工作質量，保證安全；擴大機床的工藝范圍，實現(xiàn)一機多能；在自動化生產(chǎn)和流水線中便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍。第二方面是在工藝系統(tǒng)中有著重要的地位。因為夾具的能動作用，使夾具的整體剛度對工件加工的動態(tài)誤差產(chǎn)生著非常特殊的影響。 與此同時，該設計還能培養(yǎng)我綜合運用所學知識，獨立完成產(chǎn)品設計的能力，以及分析和解決問題的能力。并且熟悉熱處理及夾具規(guī)范標注，為自己以后的相關設計打下良好的

17、前提，并希望對現(xiàn)階段的傳動的高效化、經(jīng)濟化有一定的幫助。 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 汽車用傳動軸凸緣叉是一種形狀較復雜的零件，傳統(tǒng)熱擠壓成形工藝及模具設計主要依賴經(jīng)驗方法，往往需要反復試模才能獲得所需的鍛件。國內(nèi)外對于汽車傳動的高效性已有很久的研究。為保證更為高效的傳動，現(xiàn)階段，常采用數(shù)值模擬仿真技術對傳動軸凸緣叉的成形過程進行模擬分析，根據(jù)坯料在模具中的填充情況，不斷改進模具的結構、優(yōu)化毛坯尺寸，從而消除種種成形缺陷，確定合理的成形工藝?；谀M優(yōu)化的結果，開發(fā)出結構合理的模具，便可以極大地降低了生產(chǎn)成本，縮短了開發(fā)周期。國內(nèi)外為提高凸緣叉的加工精度，保證傳動軸高效的運行，針對這一

18、領域進行研究。2009年9月，潘峰；胡全明；藍盈照研制一種重型汽車傳動軸端面齒凸緣叉切槽夾具，實現(xiàn)了一次裝夾完成兩個卡簧槽的加工，有效地保證工件兩個卡簧槽的加工精度，提高生產(chǎn)效率,降低工人的工作量[1]。2010年4月，胡全明；潘峰等人研制出一種重型汽車傳動軸端面齒凸緣叉全自動端齒拉削夾具，該夾具使用時,通過控制器控制電磁閥，從而控制各液壓缸驅動進行壓緊、定位和旋轉變位配合機床動作，實現(xiàn)自動化加工，有效降低工人的勞動強度、提高生產(chǎn)效率和批量加工產(chǎn)品的質量穩(wěn)定性。2011年1月，周純濤；趙明偉等人公開了一種傳動軸端面齒凸緣叉鍛造模具，包括上模和下模，上模上設有凸模和豎向定位筋，下模上設有與凸模對

19、應的型腔和凹槽，所述豎向定位筋外端設有相連的橫向加強筋。豎向定位筋與其外端相連的橫向加強筋形成“工”字形定位凸筋，大大提高了模具強度,能有效保證上模與下模配合時定位準確，提高工件質。與此同時，國外對于凸緣叉設計，也有著自己的特點和理念。1985年6月，Robert G. Joyner 研制了一款講凸緣叉分為兩部分，并分別連接有萬向節(jié)，這一設計避免了傳動過程中的相對運動，對精確定位起了很大的輔助作用[2]。2005年11月29日，Erlmann研制了一種萬向節(jié)凸緣叉，這一發(fā)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

20、計了凸緣叉與花鍵軸的連接體，凸緣叉內(nèi)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]。 1.4 研究內(nèi)容 本課題研究的主要內(nèi)容包括傳動軸凸緣叉的工藝規(guī)程編制、典型工序夾具設計及夾具的繪制。具體內(nèi)容和主要問題歸納如下： 研究的主要內(nèi)容： 1.分析凸緣叉零件，了解傳動軸及凸緣叉的結構特點并確定技術要求。 2.分析傳動軸凸緣叉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。 3.凸緣叉工藝規(guī)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

21、尺寸定切削用量及基本工時等信息。 4.對于專用夾具的工藝設計。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(guī)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： 傳動軸凸緣叉數(shù)據(jù)參數(shù)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。 第2章 凸緣叉結構分析 2.1 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2-1是它的基本形態(tài)。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，

22、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

23、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2-2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2-1凸緣叉 圖2-2傳動軸結構圖 該件國內(nèi)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(yōu)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(xiàn)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

24、見。夾具的設計質量的高低，應以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質量，生產(chǎn)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(nèi)孔、外圓、端面等表面構成。 2.2 凸緣叉結構分析 如圖2-3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(xiàn)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(huán)節(jié)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

25、件的兩個Φ39孔要求較高，它的表面質量直接影響工作狀態(tài)，通常對其尺寸要求較高。一般為IT7-IT9，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0.05mm以內(nèi)。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(shù)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。 （a）

26、 （b） 圖2-3凸緣叉結構圖 2.3 凸緣叉的主要技術要求 1.加工兩端面及孔時尺寸誤差及形狀誤差要求明確。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。 2.孔徑精度：兩Φ39孔的孔徑的尺寸誤差和形狀誤差會影響到工作狀態(tài)，因此對孔的要求較高，其孔的尺寸公差為IT7。 3.主要平面的精度：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(guī)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

27、件的總體的精度。減少報廢率。 4.四孔對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。 2.4 凸緣叉的工藝分析 工件毛坯為鍛件，加工余量為頂面5.0-6.0，底和側面為4.0-5.0，鍛孔2-Φ39。凸緣叉毛坯鍛造形成具有以下優(yōu)點： 1.鑄件的內(nèi)部組織和機械性能是不能與模鍛件相提并論的，特別是經(jīng)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(yōu)勢。另外金屬經(jīng)過加熱、模鍛后，夾雜物得到細化，組織致密，沿著外力方向被拉長，形成流線，使鍛件的質量提高，使用穩(wěn)定可靠，壽命長。凸緣叉零件選用模鍛方法生產(chǎn)，

28、其根本優(yōu)點也就在于此。 2.鑄件在鑄造生產(chǎn)過程中的工序比較多，有些工藝過程難以控制，使鑄件的質量不穩(wěn)定，因而鑄件內(nèi)部常出現(xiàn)縮松、氣孔等缺陷。經(jīng)機械加工后其缺陷反映不穩(wěn)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(nèi)部質量好，成品率高，降低了零件的成本。 3.鑄件表面粘砂粗糙，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(jīng)過清理和退貨，以消除鑄造過程中產(chǎn)生的應力。粗加工后，會引起工件內(nèi)應力的重新分布，為使內(nèi)應力分布均勻，也應經(jīng)適當?shù)臅r效處理。 1.在單件生產(chǎn)中直徑小于30-50㎜的孔一般不鍛出，可采用鉆—

29、擴—鉸的工藝。本設計結構中所有的孔直徑都在30-50mm以內(nèi)，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。 2.要求不高的螺紋孔，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(xiàn)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(chǎn)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

30、果。 3.為了保證零件主要表現(xiàn)粗糙度的要求，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(huán)節(jié)的步驟，使加工更快捷，更方便。并且使工件在各環(huán)節(jié)中能夠達到最高的合格率，降低整體的成本。 4.整個加工過程中，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

31、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。 2.5 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(tǒng)中所處的位置以及功用。對傳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。 第3章 傳動軸凸緣叉的加工工藝 3.1 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(tǒng)凸緣叉結構和生產(chǎn)工藝基礎上進一步完善以達到其實用

32、簡潔、加工精度提高、消耗材料降低、生產(chǎn)效率上升、降低工業(yè)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(jù)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(tǒng)結構的凸緣叉熱擠壓成型工藝及模具設計主要依賴經(jīng)驗方法，往往需要反復試模才能獲得所需的鍛件。根據(jù)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(yōu)化夾具，從而消除種種成形缺陷，確定合理的成形工藝。開發(fā)出結構合理凸緣叉的夾具，極大的降低了生產(chǎn)成本，縮短了開發(fā)周期對現(xiàn)行工藝水平的提升產(chǎn)生一定影響。 3.2 確定毛坯的制造形式 1.選用材料：零件材料為45鋼，故采用鍛造形成。

33、 2.生產(chǎn)類型：考慮到汽車在運行中要經(jīng)常加速及掙向、反向行駛，零件在工作中則經(jīng)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。 3.3 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的很重要的工作之一?；孢x擇的合理，可以使加工質量得到保證。生產(chǎn)率得以提高；否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，會造成零件成批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 1.基準的概念 在構成零件形狀的點、線、面中，總有這樣的一些點、線、面是用以確定其他點、線、面相對位置或方向的，這樣的一些點、線、面稱作基準。選擇基準是加工的第一步。 2.粗基準的選擇 在零

34、件加工過程中的第一道工序，定位基準必然是毛坯尺寸，即為粗基準，選擇時應注意以下幾點： 1）如果必須首先保證工件上各表面加工余量均勻，則應選擇此種表面為粗基準。 2）若在設計上要求保證加工面與不加工面間的相互位置精度，則應選不加工面為粗基準。 3）作為粗基準的表面，應盡量平整光潔，有一定面積，不能有飛邊、澆口、冒口或其他缺陷，以使工件定位可靠、夾緊方便。 4）粗基準一般只在第一工序中使用一次，以盡量避免重復使用。因為毛坯面粗糙且精度低，重復使用將產(chǎn)生較大的誤差。 3.精基準的選擇 精基準就是以加工過的表面進行定位的基準。選擇精基準的時候，主要考慮保證加工精度并且使工件裝夾的方便、

35、精準、可靠。因此要遵循以下原則： 1）基準重合原則：應盡量選用零件的設計基準作為定位基準，以避免定位基準與設計基準不重合而引起的定位誤差。 2）基準統(tǒng)一原則：應盡可能采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一的原則。 3）互為基準原則：當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要用兩個表面互相作為基準，反復加工，以保證位置精度要求。 4）自為基準原則：某些加工工序，加工余量小而不均勻，常選擇加工表面本身作為定位基準。 5）應能使工件裝夾方便、穩(wěn)定、可靠，夾具簡單。 4.粗、精加工階段要分開 箱體均勻鍛件，加工余量較大，而在粗加工中

36、切除的金屬較多，因而夾緊力、切削力都較大，切削熱也較多。加之粗加工后，工件內(nèi)應力重新分布也會引起工件變形，因此，對加工精度影響較大。為此，把粗精加工分開進行，有利于把已加工后由于各種原因引起的工件變形充分暴露出來，然后在精加工中將其消除。 為了保證各主要表面位置精度的要求，粗加工和精加工時都應采用統(tǒng)一的定位基準，此外，個縱向主要孔的加工應在一次安裝中完成，并可采用鏜模夾具，這樣可以保證位置精度的要求。 5.加工原則 1）盡可能選用設計基準作為工藝定位基準，以保證基準統(tǒng)一，減少定位誤差。 2）在工件的各個主要加工工序中，盡可能使各加工表面選用同一基準，尤其是有相互位置精度要求的

37、表面更應如此。 3）粗加工后定位基準應盡量選用不加工或加工余量小的平整面，可提高精度。 4）精加工工序定位基準應是已加工表面。 5）所選用的定位基準應保證必須使工件定位、夾緊方便、加工時穩(wěn)定可靠。主要定位基準面應盡量選用工件上較大的表面。 6）所選用的定位基準面應保證工件在一次安裝中能加工出盡可能多的表面，以保證各加工表面間的位置精度和提高加工效率。 3.4 加工工序安排 1.加工順序的安排 先粗后精：先安排粗加工，后安排精加工。本文的傳動軸凸緣叉是先粗加工兩端面以及兩端面上的孔，然后安排精加工。 先主后次：先安排主要表面的加工，后安排次要表面的加工。對傳動軸凸緣叉來說

38、就是先加工兩端面，然后再加工其他端面。 先基面后其他面：加工開始，首先應該把精基準加工出來。如果精基準不只一個，應該按照基準轉換的順序逐個進行加工。傳動軸凸緣叉的工藝基準就是兩端面和兩個定位銷孔，要保證兩個定位銷孔以及兩端面的加工精度要求。要先加工兩定位端面，并且在加工兩定位端面的同時還要一起加工兩個定位銷孔，待半精加工完兩定位端面之后，兩定位銷孔也同時加工到作為定位基準的精度要求。 2.熱處理及輔助工序的安排 毛坯探傷放在粗加工之前，物理探傷主要用來檢查零件的細微裂紋和其他缺陷。物理探傷一般安排在精加工之后。檢查分中間檢查和最終檢查，中間檢查放在重要工序之后。零件全部加

39、工完畢后，進行最終檢驗。 3.5 制定工藝過程 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的 集合形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工序目錄表如表3-1工序目錄表所示。 傳動軸凸緣叉的材料為45鋼，經(jīng)鍛造處理。而后對其以機加工的方式成成品。其加工工藝過程如表3-1所示。加工工藝過程中要繪制工序圖，在工序圖中對各個注意事項要表示清楚，如加工部位的定位尺寸、定形尺寸以及公差要求等。表3-2為工廠常用工序的工序表。 3.6 工藝過程方案

40、論證 在工藝流程方案的選擇上有的采用先加工兩端面，等兩端面加工完成后再以其為參照加工各定位孔，加工完成后以定位孔和兩端面為基準加工其他結構。 這種加工工藝流程方案的好處是：流程路線清晰，方便工人熟悉設計流程思路，對以后的工藝改進也比較方便。缺點是：以粗基準定位加工兩 表3-1 工序目錄表 工序號 工序名稱 設備名稱 10 20a 20b 30 40 50 60 粗加工端面及孔 粗加工另一端面及孔 精加工端面及孔 精加工另一端面及孔 車端面 加工安裝孔 去毛刺 立式加工中心 立式加工中心 立式加工中心 立式加工中心 數(shù)控車床 臥式加工中心

41、 彎頭刮刀 表3-2 工序表 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 設 備 工 藝 裝 備 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 鍛造 熱處理 銑 銑 銑 銑 鉆 鉆 鏜 去毛刺 終檢 鍛造，清理 時效 粗，精銑底平面 粗，精銑Φ95端上頂面 粗，精銑Φ39孔端兩平面 銑三角槽 鉆孔,攻絲4M８安裝孔 鉆4Φ16孔 粗鏜、精鏜側面Φ39內(nèi)孔 去各部分銳邊毛刺 終檢 X62W X62W X62W X62W Z4012 Z4012 T618 鉗工臺 檢驗臺上 游

42、標卡尺、硬質合金銑刀 游標卡尺、硬質合金銑刀 游標卡尺、硬質合金銑刀 游標卡尺、硬質合金銑刀 專用夾具、Φ7鉆頭、M8絲攻 專用夾具、Φ16鉆頭 游標卡尺、開式自鎖夾緊鏜刀 平板銼 定位孔時加工精度比較低，在將兩定位孔一次加工到位是很難達到精度要求。再者，在加工完兩端面后一次完成兩定位孔的加工，很容易引起已經(jīng)加工到位的兩端面變形，對以后的各種工藝步驟都會產(chǎn)生嚴重影響。 本文結合以上所述采用的流程方案如下：在用粗基準定位時首先粗銑兩端面，與此同時鉆相應端面上的定位孔，這時要留有一定的余量等下一步加工。等粗銑完兩端面后進行精銑，同時對已經(jīng)鉆好的定位孔進行精加工，此時可以加工兩定位

43、孔到加工精度要求，后續(xù)工序就可以作為精基準使用。這樣就有效地降低了加工誤差，使加工精度更接近理論加工精度要求。這種方案的優(yōu)點如下： 1.加工工序的一致性 將加工兩端面和加工兩定位孔放在一道工序中進行滿足工序一致性原則，在機床上一次裝夾，一次安裝，既方便又簡單，便于工人操作。同時也優(yōu)化了工序流程。 2.提高了定位孔的精度 這種工藝流程設計方案有效地降低了加工誤差，使加工精度更接近理論加工精度要求。在經(jīng)過粗加工和精加工兩個階段后兩定位孔能很好地達到加工精度的要求，確保后續(xù)工序的精確定位。兩端面經(jīng)過粗銑和半精銑兩個階段后也基本達到表面光潔度要求、平行度要求以及平面度要求，兩端面在經(jīng)過半精銑加

44、工后留有的加工余量已經(jīng)很小，到流程最后在對其進行精銑。 3.7 機械加工余量的確定 此類凸緣叉材料45鋼，生產(chǎn)類型大批量，模鍛毛坯。根據(jù)以上原始數(shù)據(jù)及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸： 1.Φ95止口平面的加工余量及公差 1）查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-10中公式只，估算的鍛件復雜系數(shù)S2，且零件表面粗糙度Ra為6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-25，可得止口的加工余量為1.7-2.2，現(xiàn)取。則得Φ95端面的加工余量為，Φ95止口臺肩的加工余量為。 2）查《機械加工余量手冊》表5-25，可得端面精加工余量

45、為1.6mm。 3）Φ95止口臺肩粗車加工余量為，Φ95端面粗車加工余量為3.5mm。如表3-3所示。 2.兩內(nèi)孔Ф39mm（耳孔） 毛坯為實心，補充出孔，孔公差為0.027，，兩內(nèi)孔精度要求查《機械加工余量手冊》表5-17，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Φ37mm， 。 擴孔：Φ38.7mm，。 精鏜：Φ38.9mm，。 細鏜：Φ39mm，。 如表3-4所示。 表3-3參數(shù)表 加工表面 加工內(nèi)容 加工余量 精度等級 工序尺寸 表面粗糙度Ra，um 工序公差 φ95端面 φ95止口 臺肩 粗車 粗車 精車 3.5 5.

46、4 1.6 IT11 IT11 IT8 31.5 Φ96.6 Φ95 12.5 12.5 6.3 0.22 0.22 0.054 表3-4參數(shù)表 加工表面 加工內(nèi)容 加工余量 精度等級 工序尺寸 表面粗糙度Ra，um 工序公差 Φ39 鉆孔 鉆孔 擴孔 精鏜 細鏜 25 12 1.7 0.2 0.1 IT11 IT11 IT10 IT8 IT7 Φ25 Φ37 Φ38.7 Φ38.9 Φ39 12.5 6.3 6.3 6.3 0.16 0.16 0.10 0.062 0.039

47、 3.Φ39耳孔外端面加工余量及公差（Φ20，Φ50端面）。 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-10中公式知，估算的鍛件復雜系數(shù)S2，材質系數(shù)取M1，按《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-25，則二孔外端面的單邊加工余量為1.7-2.2，現(xiàn)取。 2.查《機械加工余量手冊》表5-27，可的磨削余量：單邊，磨削公差0.039mm. 4.銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為：。銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本工序（粗銑）的加工精度為IT11級，因此克制本工序的加工公差為0.22mm。 所以Φ39二孔外端面加工余量及公差如下表3-5： 表3-5公差表 加工表面 加工內(nèi)容 加工

48、余量 精度等級 工序尺寸 表面粗糙度Ra，um 工序公差 118㎜ 毛坯 粗銑 磨削 2 1.8 0.2 IT11 IT8 122 118.4 118 6.3 6.3 2.0 0.22 0.039 3.8 保證加工精度的方法 1.加工精度的定義 由于種種原因，機械加工后所獲得的零件各表面的尺寸、形狀、以及各表面間的相互位置不可能絕對準確，總會存在一定的誤差，這就是加工誤差。而機器零件經(jīng)過機械加工后，各表面的實際尺寸、實際形狀和實際相互位置與其理想值的接近程度稱為加工精度。實際值愈接近理想值，則加工精度愈高，即加工精度誤差愈小。

49、 2.影響加工精度的因素及分析 在機械加工中，零件的誤差、幾何尺寸和表面間相互位置的形成，取決于工件和刀具在切削運動過程中的相互位置關系，而工件和刀具又安裝在夾具和機床上。因此，在機械加工中，機床、夾具、刀具和工件就構成一個完整的系統(tǒng)及工藝系統(tǒng)。加工精度的問題涉及到整個工藝系統(tǒng)的精度問題。工藝系統(tǒng)中的誤差是產(chǎn)生零件加工誤差的根源，因此把工藝系統(tǒng)的誤差叫做原始誤差。 1）加工原理誤差 原理誤差即是在加工中采用了近似的加工運動、近似的刀具輪廓和近似的加工方法而產(chǎn)生的原始誤差。采用近似的加工原理一定會產(chǎn)生加工誤差，但是它使得加工成為可能并且可以簡化加工過程，使機床結構及刀具形狀簡化，刀具

50、數(shù)量減少，降低成本，提高生產(chǎn)率。因此，只要能將誤差合理地限制在規(guī)定的精度范圍之內(nèi)，他完全是一種行之有效的方法。 2）機床、刀具、夾具的制造誤差與磨損 機床誤差包括機床本身各部件的制造誤差、安裝誤差和使用過程中的磨損。刀具的制造誤差是根據(jù)刀具的種類不同而異的。而刀具的磨損誤差即刀具在加工表面法向的磨損量，它直接反映出刀具磨損對加工精度的影響。減少刀具制造誤差和磨損對加工精度的影響，除合理規(guī)定尺寸刀具和成形刀具的制造公差外，還應該根據(jù)工件的材料和加工要求，準備選擇刀具材料、切削用量、冷卻潤滑、并準確刃磨，以減少磨損。必要時還可以對刀具的尺寸磨損進行補償。夾具誤差首先影響工件被加工表面的位置精度

51、，其次才影響尺寸精度和形狀精度。為減少夾具誤差所造成的加工誤差。夾具的制造誤差必須小于工件的公差，對于容易磨損的定位元件、導向元件等，除應采用耐磨的材料外，應做成可拆卸的，應便更換。 3）工藝系統(tǒng)受力變形及其對加工精度的影響 工藝系統(tǒng)受力變形主要包括工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響其次是慣性力、重力和夾緊力所引起的加工誤差。 4）其他方面的影響 工藝系統(tǒng)熱變形及工件的內(nèi)應力引起的變形都不同程度的影響著工件的加工精度。 3.提高加工精度的工藝措施 1）直接消除和減少原始誤差 在加工剛性不足的圓環(huán)零件或磨削精密薄片零件時，為消除或減少夾緊變形而產(chǎn)生的誤差，可采用彈性夾緊機

52、構或采用臨時性加強工件剛性的方法。在磨削精密的薄片時還可以采用環(huán)氧樹脂粘合劑或厚油脂，利用其流動性，在工件處于自由狀態(tài)下，填充在工件與平板或電磁工作臺之間的間隙，從而增強工件的剛性。 2）補償或抵押原始誤差 補償誤差的方法就是造出一種新的誤差去抵消工藝系統(tǒng)中出現(xiàn)的關鍵性的原始誤差。誤差抵消的方法是利用原有的一種誤差去抵消另一種差。無論何種方法，力求使兩者大小相等，方向相反，從而使其抵消而減少，甚至完全消失。這種誤差消除的方法使用的不多。 3）轉移變形或轉移誤差 工件系統(tǒng)調整時，如機床進給機構的精度或定程機構的定位精度較低，不能保證加工的精度，可以采用精確的量具來控制刀架的位移，

53、以提高精度，這也是生產(chǎn)中常用的誤差轉移的方法。 4）“就地加工”保證精度 在機械加工和裝配中，有些精度問題牽涉到很多零件的相互關系，如果僅僅從提高零部件本身的精度著手，有些精度指標不但不能達到，即使達到，成本也很高。采用此方法，不但能保證裝配后的最終精度，而且，在零件的機械加工中也常常用來保證加工精度。 5）加工過程的積極控制 積極控制主要有三種形式：主動測量、偶見配合加工、積極控制起決定作用的加工條件。 3.9 本章小結 本章完成了凸緣叉加工工藝及工藝流程的設計，加工過程為了保證零件的高精度化，應先選取外加工表面為加工粗基準。與此同時鉆相應端面上的定位孔，之后再以

54、兩耳孔為加工的精基準加工。粗加工與精加工分開進行，避免了加工過程中有損傷情況浪費的工時。 第4章 凸緣叉夾具設計 4.1 論述 1.夾具的定義和作用 夾具的定義：機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機床夾具等。其中機床夾具最為常見，常簡稱為夾具 。在機床上加工工件時，為使工件的表面能達到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術要求 ，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位

55、元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對刀引導元件(確定刀具與工件的相對位置或導引刀具方向)、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。 夾具的作用：保證加工精度；減少安裝工件的輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；改善勞動條件，減少勞動量和勞動強度；降低加工成本，擴大機床的使用范圍；保證安全生產(chǎn)等。 2.夾具的分類 按使用機床分類可分為： 1） 機床夾具：是機床上用以裝夾工件（和引導刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 2） 車

56、床夾具：在車床上用來加工工件內(nèi)、外回轉面及端面的夾具稱為車床夾具。車床夾具多數(shù)安裝在主軸上，少數(shù)安裝在床鞍或床身上。 3） 三坐標夾具：使用在測量機上，利用其模塊化的支持和參考裝置，完成對所測工件的柔性固定。該裝置，能夠進行自動編程，實現(xiàn)對工件的支撐，并可建立無限的工件配置參考點。先進的專用軟件，能夠直接通過工件的幾何數(shù)據(jù)，在幾秒鐘之內(nèi)產(chǎn)生工件的裝夾程序。 4） 銑床夾具：均安裝在銑床工作臺上，隨機床工作臺作進給運動。主要由定位裝置、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對刀元件組成。銑削加工時，切削力較大，又是斷續(xù)切削，振動較大，因此銑床夾具的夾緊力要求較大，夾具剛度、強度要求都比較高。 5）

57、軸承座夾具：為了保證軸承座的生產(chǎn)質量，提高軸承座的生產(chǎn)質量，吃了使用機床等機械設備之外，還會使用大量的工藝裝備，在這其中包括了軸承座夾具、模具、刀具以及相關輔助工具。 對于機床夾具一般按適用對象、使用特點、使用機床和動力源分類。具體說來，有：①通用夾具：用以加工兩種或兩種以上工件的同一夾具。②專用夾具：專為某一工件的某一工序而設計的夾具。③可調夾具：通過調整或更換個別零、部件，能適用多種工件加工的夾具。④成組夾具：根據(jù)成組技術原理設計的用于成組加工的夾具。設計成組夾具的前提是成組工藝。⑤組合夾具：由可循環(huán)使用的標準夾具零、部件組裝成易于聯(lián)接和拆卸的夾具。⑥隨行夾具：用以裝夾工件，并由工件輸送

58、帶送至自動線各工位的裝置。 3.夾具設計的目的與意義 目的： 1）保證加工精度 2）提高勞動生產(chǎn)率 3）改善工人的勞動條件 4）降低生產(chǎn)成本 5）擴大機場工藝范圍 意義：夾具是機械制造廠里使用的一種工藝裝備。對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動，即準確的定位和夾緊。為此，在進行機械加工之前，先要對其進行夾具設計。 4.CAD軟件介紹 傳動軸凸緣叉的夾具設計過程中主要的二維繪圖工具就是CAD軟件如夾具的各零件圖以及裝配圖都是利用CAD軟件設計， AutoCAD是美

59、國Autodesk公司推出的深受廣大工程技術人員喜愛的通用計算機輔助繪圖和設計軟件包，它具有易于掌握、使用方便的特點。Autodesk公司自1982年12月推出第一代AutoCAD產(chǎn)品以來，經(jīng)過AutoCAD V1.0、AutoCAD V2.6、R9、R10、R11、R12、R13、R14、AutoCAD 2000等版本，進行了十幾次升級。如今，AutoCAD已廣泛應用于建筑、機械、電子、航天、造船、氣象、紡織、廣告、學校等部門和工程設計領域。AutoCAD的問世，使數(shù)以萬計的工程技術人員從繁重的手工制圖中解脫出來，工程設計率先實現(xiàn)了現(xiàn)代化作業(yè)。最新一代的AutoCAD2000是最豐富的繪圖軟件，與R14相比，增加和改進了400多項功能。 4.2 夾具設計中應注意的問題 在夾具設計過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題，設計人員一般都會考慮的比較周全，但是，夾具設計還經(jīng)常會遇到一些小問題，這些小問題如果處理不好，也會給夾具的使用造成許多不便，甚至會影響到工件的 - 20 -