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1、沈陽理工大學(xué) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是汽車半軸工藝規(guī)程及工裝夾具設(shè)計(jì)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括零件圖的工藝分析，包括零件的結(jié)構(gòu)分析，技術(shù)條件分析，材料及切削特性的分析，零件的工藝性分析等；毛坯的設(shè)計(jì)，包括毛坯種類的確定，毛坯的工藝要求，毛坯的余量和公差以及毛坯零件圖繪制；工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，包括工藝路線的制定，工序尺寸的制定，主要表面的加工方法及表面質(zhì)量和尺寸精度的保證方法，熱處理工序和輔助工序的安排，工時(shí)計(jì)算以及繪制工藝流程圖。 關(guān)鍵字：機(jī)械加工、汽車半軸、夾具設(shè)計(jì)、加工工藝、誤差、

2、 Abstract The topic of this graduation is the left behind Driver Shaft process and fixture design, including the analysis of processing in parts drawing (structure analysis of parts, analysis of technical condition, materials and cutting characteristics, and technological analysis of parts

3、),the design of blank( decision of class blank, technological requirement of blank, the allowance and Tolerance of blank, and drawing of parts), and the design of process schedule( the formulation of technological line and Process Dimension, production method of main surface, the assurance method o

4、f surface quality and dimensional accuracy, the arrangement of heat treatment between working procedures and auxiliary process, the calculation of working hours, and the drawing of process flow diagram). Key words: machining ；Driver Shaft; design of fixture;

5、 process procedure；error 目錄 前 言 4 一、汽車半軸的半軸零件分析 5 1.1 零件圖工藝分析 5 1.1.1零件的工作狀態(tài)及工作條件 5 1.1.2零件的作用 5 1.1.3零件的技術(shù)條件分析 6 1.1.4半軸材料及切削加工性 6 1.1.5熱處理檢驗(yàn) 7 前 言 對典型零件的工藝及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在加深我們對課程基本理論的理解和加強(qiáng)對解決工程實(shí)際問題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮著極其重要的作用。使我們能夠?qū)?/p>

6、大學(xué)所學(xué)知識融會貫通，也使我們在設(shè)計(jì)過程中不斷學(xué)習(xí)一些新知識。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)我們廣泛查找資料、分析問題、解決問題的能力，使我們養(yǎng)成認(rèn)真仔細(xì)，精益求精的科學(xué)工作習(xí)慣。 選擇汽車半軸的夾具設(shè)計(jì)能很好的綜合考查我們大學(xué)四年來所學(xué)的知識。本次所選設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：工藝路線的確定，夾具方案的優(yōu)選，各種圖紙的繪制，設(shè)計(jì)說明書的編寫等。機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零件的機(jī)械加工工藝過程、操作方法及指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程編制的好壞將直接影響

7、到該產(chǎn)品的質(zhì)量。 利用合理、方便的夾具可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面與定位面以及加工表面相互之間的位置精度。提高生產(chǎn)率，降低成本，使用專用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時(shí)間，且易于實(shí)現(xiàn)多工位加工，擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。在機(jī)床上使用專用夾具后可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)有著其特殊的重要性，這是對自己大學(xué)學(xué)習(xí)的一次綜合檢驗(yàn)，是一次大型的將自己所學(xué)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的一次結(jié)合，對以后的工作學(xué)習(xí)都有重要的指導(dǎo)意義。同學(xué)們也認(rèn)真對待，積極查閱有關(guān)資料，作好每周必須完成的任務(wù)。在老師和學(xué)生的共同

8、努力下，將學(xué)院布置的畢業(yè)設(shè)計(jì)圓滿完成。 一、汽車半軸的零件分析 1.1 零件圖工藝分析 1.1.1零件的工作狀態(tài)及工作條件 半軸（Driver Shaft） 半軸也叫驅(qū)動(dòng)軸（CVJ）。半軸是變速箱減速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞扭矩的軸（以前實(shí)心居多，但由于空心軸轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡控制更容易，因此，很多轎車上都采用空心軸），其內(nèi)外端各有一個(gè)萬向節(jié)（U/JOINT)分別通過萬向節(jié)上的花鍵與減速器齒輪及輪轂軸承內(nèi)圈連接?，F(xiàn)代汽車常用的半軸，根據(jù)其支承型式不同，有全浮式和半浮式兩種。 全浮式半軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受任何反力和彎矩，與獨(dú)立懸掛配合有利于提高

9、車輛的舒適性，因而廣泛應(yīng)用于各類汽車上。全浮式半軸易于拆裝，維修保養(yǎng)時(shí)只需擰下半軸的固定螺栓即可抽出半軸，而車輪與橋殼照樣能支持汽車，從而給汽車維護(hù)帶來方便。 半浮式半軸既傳遞扭矩又承受全部反力和彎矩。它的支承結(jié)構(gòu)簡單、成本低，主要適用在對舒適型要求不高的皮卡及SUV車輛上。但這種半軸支承拆取麻煩，且汽車行駛中若半軸折斷則易造成車輪飛脫的危險(xiǎn)，屬于即將淘汰的形式。 對于全浮式半軸系統(tǒng)，半軸僅僅用于將轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩從差速器傳輸?shù)杰囕?，并不?fù)擔(dān)車輛的重量，這和半浮式半軸有所不同。在全浮式半軸上，半軸外端延伸至輪轂蓋的外端，然后外端上

10、的法蘭盤再與輪轂罩連接，半軸在圓錐滾子軸承上運(yùn)動(dòng)。正是此類裝配方式只讓車橋負(fù)擔(dān)了車輛重量。因此，全浮式車軸系統(tǒng)比同樣大小的半浮式系統(tǒng)要堅(jiān)固得多。但是半浮式半軸的整車重量更輕巧。 全浮式車軸更大的優(yōu)勢還包括能拆除斷裂的半軸，但同時(shí)仍可使車輛出現(xiàn)故障的那個(gè)輪胎保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。之所以能如此，是因?yàn)檐囕唽?shí)際上通過螺栓連接到輪轂，該輪轂再連接到半軸的外端的法蘭盤上運(yùn)動(dòng)。如果車軸具有手動(dòng)鎖定的自由輪轂，可打開輪轂的鎖定，以牽引出現(xiàn)故障的車輛。 1.1.2 零件的作用 汽車驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)扭力是由聯(lián)接差速器半軸齒輪和輪毅中的半軸所傳遞的。半軸在工作中除承受扭矩外, 隨著安裝形式的不同還可能承受各種方向

11、的彎曲力矩。其內(nèi)端通過花鍵與主減差速器半軸齒輪鏈接， 外端與輪轂太陽輪鏈接， 傳遞動(dòng)力， 使車輛運(yùn)行。如今的工程車輛多種多樣， 所傳遞的扭矩有大有小， 所以設(shè)計(jì)人員在半軸設(shè)計(jì)時(shí)會根據(jù)所傳遞的扭矩要求設(shè)計(jì)半軸的結(jié)構(gòu)和規(guī)格， 并選擇半軸的材料， 但這樣往往會造成半軸的規(guī)格品種繁多、批量小、成本高， 質(zhì)量還很難保證。對半軸材料、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、熱處理實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化是對減少規(guī)格與品種、形成批量生產(chǎn)、降低成本、保證質(zhì)量最有效的途徑。 1.1.3 零件的技術(shù)條件分析 由半軸零件圖可知，它的外表面上有多個(gè)表面需要進(jìn)行加工，此外各表面上還需加工一系列螺紋孔和通孔?，F(xiàn)分析如下： 主視圖：半軸左側(cè)齒面，表面粗

12、糙度為Ra=3.2； 半軸左側(cè)90倒角，表面粗糙度為Ra=50； 法蘭盤右表面，表面粗糙度為Ra=3.2； 圓角R10，表面粗糙度為Ra=12.5； 其余倒角45，表面粗糙度為Ra=12.5； 桿部，表面粗糙度為Ra=0.8； 花鍵，螺紋大徑表面粗糙度為Ra=6.3，螺紋小徑表面粗糙度為Ra=50； 左視圖：Φ15的通孔和M10孔，表面粗糙度為Ra=50； 表面間的位置精如下: 中間桿部與軸線A-B圓跳度： ↗ 1.0 A-B 法蘭盤右端桿與軸線A-B圓跳度： ↗ 0.1 A-B 法蘭盤上通孔位置度： Φ0.2 A-B

13、 1.1.4 半軸材料及切削加工性 材料牌號: 40cr-gb3077-88 這種材料主要用于汽車半軸鍛造件的加工與制造，汽車半軸載荷較大,有時(shí)會受到較大的沖擊,這種材料比較適合作為半軸的材料。 40Cr是我國GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號，40Cr鋼是機(jī)械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一。調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。鋼的淬透性良好，水淬時(shí)可淬透到Ф28～60mm, 油淬時(shí)可淬透到Ф15～40mm。這種鋼除調(diào)質(zhì)處理外還適于氰化和高頻淬火處理。切削性能較好，當(dāng)硬度為HB174～229時(shí)，相對切削加工性為60%。該鋼適于制作中型塑料模具。 臨界點(diǎn)溫度：（近似值）7

14、80℃ 正火規(guī)范：溫度850~870℃，硬度179~229HBS。 冷壓毛坯軟化處理規(guī)范：溫度740~760℃，保溫時(shí)間4~6h，再以5~10℃/h的冷速，降溫到≤600℃，出爐空冷。處理前硬度≤217HBS，軟化后硬度≤163HBS。 生鐵屑保護(hù)擺動(dòng)回火規(guī)范：（67010）℃2h，隨爐升溫，（71010）℃2h，隨爐降溫，（67010）℃2h，隨爐升溫，（71010）℃2h，再隨爐降溫，（67010）℃2h，隨爐升溫, （71010）℃2h，隨爐降溫,共3個(gè)循環(huán)，再降溫至550℃，出爐空冷。處理后硬度153HBS。 調(diào)質(zhì)處理規(guī)范：淬火溫度850℃ 10℃，油冷；回火溫度520℃10℃

15、，水、油空冷。 1.1.5 熱處理檢驗(yàn) 熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。 熱處理的目的：提高工件的機(jī)械性能，改善材料的可加工性，消除前一工序的殘余內(nèi)應(yīng)力。 半軸的熱處理過去采用調(diào)質(zhì)方法,調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為388～444HB.近些年來采用高頻、中頻等感應(yīng)淬火的日益增多,這種處理方法能保證半軸表面有適當(dāng)?shù)挠不瘜?由于硬化層本身的強(qiáng)度較高,加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力,因此使半軸的靜強(qiáng)度合疲勞強(qiáng)度大為提高.尤其是疲勞強(qiáng)度提高得更為顯著。 這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后用于制造承受中等負(fù)荷及中等速度工作的機(jī)械

16、零件，如汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)、后半軸以及機(jī)床上的齒輪、軸、蝸桿、花鍵軸、頂尖套等；經(jīng)淬火及中溫回火后用于制造承受高負(fù)荷、沖擊及中等速度工作的零件，如齒輪、主軸、油泵轉(zhuǎn)子、滑塊、套環(huán)等；經(jīng)淬火及低溫回火后用于制造承受重負(fù)荷、低沖擊及具有耐磨性、截面上實(shí)體厚度在25mm以下的零件，如蝸桿、主軸、軸、套環(huán)等；經(jīng)調(diào)質(zhì)并高頻表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而無很大沖擊的零件，如齒輪、套筒、軸、主軸、曲軸、心軸、銷子、連桿、 螺釘、螺帽、進(jìn)氣閥等。此外，這種鋼又適于制造進(jìn)行碳氮共滲處理的各種傳動(dòng)零件，如直徑較大和低溫韌性好的齒輪和軸. 1.2毛坯的設(shè)計(jì) 1.2.1毛坯種類的確定 毛坯采用自由鍛造

17、，該毛坯具有有一定形狀、組織和性能的金屬件。使半軸滿足小批量生產(chǎn)的要求。 1.2.2 毛坯余量和公差 錘上自由鍛造分為F和E兩個(gè)精度等級。F級用于一般精度；E級用于較高的精度等級，需要特殊模具和附加量具生產(chǎn)。由于F級精度以滿足工件生產(chǎn)要求，因此我選擇F級精度要求 。 花鍵軸部分大徑為54mm，由臺階軸類加工余量和公差表可選擇該加工余量為125： 中間軸徑部分軸徑為50 mm，由臺階軸類加工余量和公差表可選擇該加工余量為125： 零件總長 L 零件軸徑D 大于 0 80 120 160 200 250 315 至 50 120 160 200 250 315 400 F 0 315 72 83 93 104 - - - - 315 630 83 93 104 114 125 135 - - 630 1000 93 104 114 125 135 146 167 - 1000 2500 104 125 135 146 156 167 188 198 2500 4000 - 135 146 156 167 177 198 208