汽車半軸設(shè)計(jì)與加工工藝

1、半軸機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計(jì) 摘要：半軸是汽車的軸類中承受扭矩最大的零件，它是差速器和驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞扭矩的實(shí)心軸，其內(nèi)端一般通過(guò)花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂連接，該零件在機(jī)械設(shè)備中具有傳動(dòng)性，在進(jìn)行半軸的工藝和工裝設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)半軸的工藝性進(jìn)行了詳細(xì)的分析，設(shè)計(jì)出了加工的工藝過(guò)程，根據(jù)加工要求設(shè)計(jì)專用夾具設(shè)計(jì)，一付是用來(lái)車削半軸的外圓，一付是用來(lái)鉆削半軸圓盤上均勻分布的小孔，在設(shè)計(jì)中注意的夾具的經(jīng)濟(jì)性和使用性，盡量降低加工時(shí)的成本，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，除此還進(jìn)行了組合量具的設(shè)計(jì)，用來(lái)檢查6個(gè)均勻分布的小孔的位置度公差。關(guān)鍵詞：工藝工裝設(shè)計(jì) 夾具設(shè)計(jì) 組合量具設(shè)計(jì) Abstract：The ha

2、lf stalk is in automotive stalk the acceptance twist the biggest spare parts of sqire , it is bad soon machine and drive the round of delivers to twist the of solid stalk, it inside carry generally pass to spend the key and half stalk wheel gears to connect, carry outside with a conjunction, that sp

3、are parts is in the machine equipments have to spread to move sex, at carry on the half stalk of craft and work equip to account, the half axial craft carried on the detailed analysis first, designing processed craft process, according to process to request to design the appropriation tongs design,

4、a pay is to use to come to car to pare the outside circle of the half stalk, on pay is use to drill to pare a dish of the half stalk up even distribute of eyelet, in the design the economy of the advertent tongs and usage, as far as possible lower to process of cost, reduce the worker of labor stren

5、gth, in addition to this still carried on the design that the combination quantity have, use to check 6 even distribute of a business trip of position of the eyelet.Key Words：The craft work packs the design The tongs design Combine the quantity has the design1 引言通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)零件的分析可知，對(duì)該零件進(jìn)行工藝工裝設(shè)計(jì)，由于半軸加工比較的特殊

6、，我們?yōu)榱藵M足加工要求和經(jīng)濟(jì)性及減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，我們初步?jīng)Q定設(shè)計(jì)兩套夾具和一套組合量具。2 零件的分析2.1零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)是企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)量，在設(shè)計(jì)題目中半軸的生產(chǎn)綱領(lǐng)為較小。生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以在制度工藝路線的時(shí)候應(yīng)充分考慮其生產(chǎn)特點(diǎn)，制度合理的工業(yè)路線，選擇合理的機(jī)床，刀具，量具，檢具，以提高生產(chǎn)率，降低成本。2.2零件的作用設(shè)計(jì)題目給定的零件，將其劃定為軸類零件。它是汽車的軸類中承受扭矩最大的零件，半軸是差速器和驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞扭矩的實(shí)心軸，其內(nèi)端一般通過(guò)花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂連接，該零件在機(jī)械設(shè)備中具有傳動(dòng)性，故應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。2.

7、3零件的工藝分析半軸共有2個(gè)加工表面，他們之間有的有一定的位置關(guān)系。現(xiàn)在分述如下：1. 以軸線為中心的加工表面 這一組加工表面包括：半軸的左端面和半軸左端的花鍵加工，以及、和的外圓表面和和的兩個(gè)臺(tái)階面。2. 以半軸右邊圓盤上的臺(tái)階面為中心的加工表面 這一組加工表面包括：6個(gè)均勻分布的的孔，和一個(gè)M6的螺孔以及一個(gè)的孔。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要有： 6個(gè)孔與表面F和G的位置度公差為； 的外圓表面的跳動(dòng)公差相對(duì)基準(zhǔn)A為1.0； 半軸圓盤的跳動(dòng)公差相對(duì)基準(zhǔn)A為0.8。 由以上分析可知，對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一個(gè)表面，然后借助于專用夾具加工另一表面，并且保證它們之間

8、的位置精度要求。3 工藝規(guī)程制造的形式3.1確定毛坯制造的形式毛坯材料為40Cr。考慮零件在工作過(guò)程中經(jīng)常受扭交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)選用鍛件，以使金屬釬維盡量不切削，保證零件工作可靠?？梢圆捎媚ｅ懗尚?，可以提高生產(chǎn)率，保證加工精度。3.2基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇 本零件是軸類零件，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。但是對(duì)本零件來(lái)說(shuō)，如果以外圓表面作基準(zhǔn)。由于此表面的粗糙度比較大，所以會(huì)讓加工出來(lái)的零件表面尺寸嚴(yán)重不滿足要求，由于本零件非常的特殊，我們車削外圓表面的時(shí)候可以選擇半軸兩端的頂尖作為粗基準(zhǔn)，鉆孔的時(shí)候以圓盤的臺(tái)階面為基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇 在這主要考慮基準(zhǔn)重合問(wèn)題，也要考慮經(jīng)濟(jì)性等。

9、3.3零件表面加工方法的選擇 零件的主要加工表面為外圓表面和孔?？紤]到各個(gè)表面的技術(shù)要求，各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度范圍，各加工表面的形狀和尺寸大小，鍛件材料的性質(zhì)及可加工性和生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型，選擇各加工表面的加工方法如下的外圓表面,該外圓表面的粗糙度為6.3,采用粗車進(jìn)行加工。 花鍵加工：花鍵的最大的直徑為38.100，采用銑花鍵加工。 圓盤的臺(tái)階面因?yàn)樗拇植诙葹?.2，所以選擇粗車半精車，的臺(tái)階面由于粗糙度要求不是很高，所以就只進(jìn)行粗車。 孔6-，表面粗糙度為3.2，故采用鉆鉸孔加工。 M6×1.0-6H，先進(jìn)行鉆孔，然后絞孔，即可以滿足要求。 鍵槽加工，由于表面粗糙度為12

10、.5，所以采用銑鍵槽。3.4制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精確及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。工序00 粗銑左端面并打中心孔；工序10 以半軸兩邊的頂尖定位：粗車54、52、45以及39.5的外圓面，在粗車96.5和112的臺(tái)階面工序20 調(diào)直處理； 工序30 以半軸兩邊的頂尖定位：半精車52、45以及39.5的外圓表面，及96.5臺(tái)階面； 工序40 銑花鍵加工；工序50 以盤的頂部的臺(tái)階定位，鉆絞6個(gè)的

11、孔；工序60 以半軸圓盤的臺(tái)階面定位，加工與垂直軸線的的孔；工序70 攻螺紋M6 ； 工序80 車削39.5的左端斜度為的圓柱表面；車削45這段距左邊位置的溝槽，和45最右邊的溝槽加工，50寬為3的溝槽加工，并對(duì)112進(jìn)行倒角；工序90 感應(yīng)淬火和低溫回火；工序100 磨削半軸的左端面；工序110 以半軸兩邊的頂尖定位，磨削39.5、45和52外圓面；工序120 鉗工去毛刺；工序130 終檢。 3.5機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定機(jī)械加工余量確定由很多的因素決定的，在此主要考慮的是經(jīng)濟(jì)精度及各個(gè)工序的加工方法。 左端面的機(jī)械加工表3-1 工序尺寸表工序名稱工序間余量(mm)工序間工序間尺寸(mm

12、)工序間公差等級(jí)m表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT7200粗銑1.6IT8200.4 毛坯面IT16202 的機(jī)械加工表3-2 工序尺寸表工序名稱工序間余量(mm)工序間工序間尺寸(mm)工序間公差等級(jí)表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m粗車1IT1254毛坯面 IT165555 的機(jī)械加工 粗車：mm 2Z=1.6mm半精車： mm 2Z=1.0mm磨削：mm 2Z=0.4mm具體工序尺寸見(jiàn)表3-3。 的機(jī)械加工 粗車： 2Z=8.6半精車： 2Z=1.0磨削： 2Z=0.4具體工序尺寸見(jiàn)表3-4。 表3-3 工序尺寸表工序名稱工序間余量(mm)工序間工序間尺寸(m

13、m)工序間公差等級(jí)表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT752半精車0.6IT852.4粗車1IT1253毛坯面IT1655表3-4 工序尺寸表工序名稱工序間余量(mm)工序間工序間尺寸(mm)工序間公差等級(jí)表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT745半精車1.0IT845.4粗車6.9IT1246.4毛坯面IT1653.4 的機(jī)械加工粗車： 2Z=8.6半精車： 2Z=1.0磨削： 2Z=0.4具體工序尺寸見(jiàn)表3-5。 鉆削 六個(gè)14孔毛坯為實(shí)心，而孔的精度要求界于IT8IT9之間（參照機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.3-9及表2.3-12），確定工序尺寸及余量

14、為：鉆孔13.8mm鉸孔：14 2Z=0.15具體工序尺寸見(jiàn)表3-6表3-5 工序尺寸表工序名稱工序間余量(mm)工序間工序間尺寸(mm)工序間公差等級(jí)表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT739半精車1.0IT839.4粗車6.1IT1240.4毛坯面IT1646.5表3-6 工序尺寸表工序名稱工序間余量(mm)工序間工序間尺寸(mm)工序間公差等級(jí)表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m鉸孔0.2IT1014鉆孔13.8IT1213.8 車削臺(tái)階具體工序尺寸見(jiàn)表3-7。表3-7 工序尺寸表工序名稱工序間余量(mm)工序間工序間尺寸(mm)工序間公差等級(jí)表面粗糙度m尺寸公差(

15、mm)表面粗糙度m粗車56IT12112毛坯IT16166 車削96.5臺(tái)階面具體工序尺寸見(jiàn)表3-8。 鉆削 10孔毛坯為實(shí)心，而孔的精度要求界于IT2IT3之間（參照機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.3-9及表2.3-12），確定工序尺寸及余量為：鉆孔10mm。表3-8 工序尺寸表工序名稱工序間余量(mm)工序間工序間尺寸(mm)工序間公差等級(jí)m表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m半精車0.6IT852.4粗車69IT1253毛坯面IT16554 選擇加工設(shè)備 4.1選擇機(jī)床 工序00是銑削左端面由于花鍵的直徑和長(zhǎng)度都不是很大，所以選擇XA6132型花鍵銑床加工。 工序10、工序30 是粗車

16、和半精車外圓，在這幾個(gè)個(gè)工序中，各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選擇臥式車床就可以滿足要求，本零件外廓尺寸不是很大，精度要求不是很高，選用最常用的C620-1型臥式車床即可。 工序40 銑花鍵加工，在本工序中，由于花鍵的直徑和長(zhǎng)度都不是很大，所以選擇XA6132型花鍵銑床加工。 工序50 以盤的頂部的臺(tái)階定位，鉆絞6個(gè)的孔，由于半軸的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，所以采用多軸立式鉆床。 工序100、工序110 磨削39.5、45和52外圓表面，由于磨削的都是外圓表面，粗糙度為0.8，所以選用M1331外圓磨床。4.2選擇夾具本零件由粗車、半精車、精車、鉆孔和磨削等工序組成，由于零件的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，所

17、以在鉆孔這個(gè)工序需要專用夾具，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)兩套專用夾具，以滿足加工過(guò)程中加工的要求，其他工序使用通用夾具。4.3選擇刀具 在車床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車刀，選用YT類硬質(zhì)合金，粗加工選用YT5,半精加工選用YT15，精加工用YT30，為提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)性，可以選用可轉(zhuǎn)位車刀（GB5313.1-85，GB5343.2-85）。 鉆的6個(gè)小孔，可以選擇麻花鉆加工。4.4選用量具 本零件屬于成批生產(chǎn)，一般采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：第一，按計(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器具的測(cè)量方法極限誤差選擇。選擇是按一種方法即可。4.4.1選擇各外圓加工面的量具 工序磨削39

18、.5、45和52外圓表面時(shí)，現(xiàn)在按計(jì)量器具的不確定度選擇該表面加工時(shí)所用量具：該尺寸公 差為T=0.039，按表5.1-1，計(jì)量器具不確定度允許值我們確定U=0.009。根據(jù)表5.1-2，分度值 0.02 的游標(biāo)卡尺，其不確定數(shù)值允許值不能選用。必須選擇，故應(yīng)選擇分度值0.01 的外徑百分尺（U=0.006）。從表5.2-9中選擇測(cè)量范圍為100125 ，分度值為0.01 的外徑百分尺。4.4.2 選擇加工孔用量具 孔加工量具我們將采用組合量具，在后面設(shè)計(jì)中具體介紹。5 確定切削用量和基本時(shí)間 切削用量一般包括切削深度，進(jìn)給量及切削速度三項(xiàng)，確定方法是先確定切削深度、進(jìn)給量在確定切削速度。5.

19、1工序00銑削用量及基本時(shí)間的確定5.1.1 選擇刀具 根據(jù)表3.1，銑削深度4，端面刀直徑為80，。但已知銑刀銑削深度為38，故應(yīng)根據(jù)銑削深度，。由于采用標(biāo)準(zhǔn)的鑲齒圓柱銑刀，故齒數(shù)為6（表3.9）5.1.2 選擇切削用量 選擇每齒的進(jìn)給量 根據(jù)XA6132型銑床說(shuō)明書(shū)，其功率為7.5，中等剛度。根據(jù)表3.3，選擇 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命 根據(jù)表3.7， 銑刀刀齒后刀面最大的磨損量為0.6，刀具壽命。 選擇實(shí)際切削速度根據(jù)XA6132型銑床說(shuō)明書(shū)選擇，。因此實(shí)際的切削速度和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 =9.42 =0.27由于銑削量比較小，功率滿足要求 ，所以不進(jìn)行驗(yàn)算。最后選擇，。9.42，。 5.1

20、.3 計(jì)算基本的工時(shí) 式中，L= ，l=38,根據(jù)表3.25，入切量及超切量，則L=38+20=58，故 =0.97min5.2工序10切削用量及基本時(shí)間的確定5.2.1 切削用量本工序?yàn)榇周?。已知加工材料?0Cr，=700MPa，鍛件，機(jī)床為C620-1型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤中。5.2.1.1 確定粗車的切削用量 所選用的刀具是硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀，根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)第一部分表，由于C620-1機(jī)床的中心高度是200mm（表），故選用刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表，選擇車刀的幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，

21、主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓角半徑=0.8。 確定切削深度 由于單邊余量為0.5，可在一次走刀完成 =0.5 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表，在粗車時(shí)，刀桿尺寸為16mm×25mm，3mm、工件直徑為4060時(shí)，=0.40.7確定的進(jìn)給量要滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度的要求，故需要進(jìn)行校核： 根據(jù)表，C620-1機(jī)床機(jī)構(gòu)的允許的進(jìn)給力=3530。根據(jù)表，當(dāng)40Cr的=680810Map，2mm，0.53，切削速度=65（假設(shè)），進(jìn)給力=905N。 由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選擇的=0.4，可用。 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表，車刀后刀面的最大的磨損量取1mm，可

22、轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。 確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可以查表?，F(xiàn)在用查表的方法確定切削速度。根據(jù)表，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工=600700MPa，的鋼材，切削速度。切削速度的修正系數(shù)為 故： 按 機(jī)床切削速度（表4.2-8），選擇 則實(shí)際的切削速度。檢驗(yàn)機(jī)床功率 由表1.24*，當(dāng)，故實(shí)際的切削的功率為： 由切削手冊(cè)表1.30中機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知，C620-1主電動(dòng)機(jī)功率為7.8KW，機(jī)床功率足夠，可以正常加工。5.1.1.2 確定粗車的刀具加工外圓表面和一樣，加工皆可一次走刀完成，0.4，15.1.1.3 確定粗車的切削用量確定粗車的刀具加工外圓表面和一樣 確定切削深度

23、由于單邊余量為0.5，可在一次走刀完成 =3.5mm 分2次走刀，每次走刀為1.75。 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表，在粗車時(shí)，刀桿尺寸為16×25，3、工件直徑為4060時(shí)，=0.40.7由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力，故所選擇的=0.4，可用。 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表，車刀后刀面的最大的磨損量取1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。 確定切削速度 切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可以查表?，F(xiàn)在用查表的方法確定切削速度。根據(jù)表，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工=600700MPa，的鋼材，切削速度。切削速度的修正系數(shù)為 故： 按機(jī)床切削速度（表4.2-8），選擇 則實(shí)際的

24、切削速度。 檢驗(yàn)機(jī)床功率當(dāng)，故實(shí)際的切削的功率為： 由切削手冊(cè)表1.30中機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知，C620-1主電動(dòng)機(jī)功率為7.8KW，機(jī)床功率足夠，可以正常加工。確定粗車外圓、和臺(tái)階面的切削用量 才用車外圓的刀具加工這些外圓表面和臺(tái)階面，車的=3。分2次走刀，每次走刀為1.5，車臺(tái)階面采用橫向進(jìn)給，采用2次走刀，每次走刀為1.75，車臺(tái)階面采用橫向進(jìn)給， 采用2次走到，每次走刀為1。車外圓的，車臺(tái)階面，車外圓臺(tái)階面。5.2.2 基本時(shí)間5.2.2.1 確定的基本時(shí)間，根據(jù)表6-2.1，車外圓的基本時(shí)間： 式中 則 確定的基本時(shí)間，根據(jù)表6-2.1，車外圓的基本時(shí)間： 式中 則 5.2.2.3 確定的基本時(shí)間，根據(jù)表6-2.1，車外圓的基本時(shí)間： 式中 則 確定的基本時(shí)間，根據(jù)表6-2.1，車外圓的基本時(shí)間： 式中 則 確定的臺(tái)階面基本時(shí)間，根據(jù)表6-2.1，車外圓的基本時(shí)間： 式中 則 5.2.2.6 確定的臺(tái)階面基本時(shí)間，根據(jù)表6-2.1，車外圓的基本時(shí)間： 式中 則 5.3工序30切削用量及基本時(shí)間的確定5.3.1 切削用量本工序?yàn)榘刖庸ぃㄜ囕S的外表面）。已知條件與粗加工工序一樣。5.3.1.1 確定半精車的切削用量 確定切削深度 由于單邊余量為0.5，可在一次走刀完成 =0.3mm 確定進(jìn)給量f 根據(jù)表，在粗車時(shí)，刀桿尺