1、沈阳理工大学学士学位论文沈阳理工大学摘 要本毕业设计题目是汽车半轴工艺规程及工装夹具设计。本毕业设计内容主要包括零件图的工艺分析，包括零件的结构分析，技术条件分析，材料及切削特性的分析，零件的工艺性分析等；毛坯的设计，包括毛坯种类的确定，毛坯的工艺要求，毛坯的余量和公差以及毛坯零件图绘制；工艺规程设计，包括工艺路线的制定，工序尺寸的制定，主要表面的加工方法及表面质量和尺寸精度的保证方法，热处理工序和辅助工序的安排，工时计算以及绘制工艺流程图。关键字：机械加工、汽车半轴、夹具设计、加工工艺、误差、沈阳理工大学学士学位论文沈阳理工大学AbstractThe topic of this gradua
2、tion 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),the design of blank( decision of class bla
3、nk, 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 of surface quality and dimensional accuracy, t
4、he 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; process procedure；error沈阳理工大学学士学位论文沈阳理工大学目录前 言 .4一、汽车半轴的半轴零件分析 .51.1 零件图工艺分析 .51.1.1
5、零件的工作状态及工作条件 .51.1.2 零件的作用 .51.1.3 零件的技术条件分析 .61.1.4 半轴材料及切削加工性 .61.1.5 热处理检验 .7沈阳理工大学学士学位论文沈阳理工大学前 言对典型零件的工艺及夹具结构设计，在加深我们对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。使我们能够将大学所学知识融会贯通，也使我们在设计过程中不断学习一些新知识。通过毕业设计环节，培养我们广泛查找资料、分析问题、解决问题的能力，使我们养成认真仔细，精益求精的科学工作习惯。选择汽车半轴的夹具设计能很好的综合考查我们大学四年来所学的知识。本次所选设计内容主要包括：工
6、艺路线的确定，夹具方案的优选，各种图纸的绘制，设计说明书的编写等。机械加工工艺规程是规定产品或零件的机械加工工艺过程、操作方法及指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程编制的好坏将直接影响到该产品的质量。利用合理、方便的夹具可以保证加工质量，提高生产率。机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面以及加工表面相互之间的位置精度。提高生产率，降低成本，使用专用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多工位加工，扩大机床工艺
7、范围。在机床上使用专用夹具后可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围，减轻工人劳动强度，保证生产安全。此次毕业设计有着其特殊的重要性，这是对自己大学学习的一次综合检验，是一次大型的将自己所学与现实应用的一次结合，对以后的工作学习都有重要的指导意义。同学们也认真对待，积极查阅有关资料，作好每周必须完成的任务。在老师和学生的共同努力下，将学院布置的毕业设计圆满完成。沈阳理工大学学士学位论文沈阳理工大学一、汽车半轴的零件分析1.1 零件图工艺分析1.1.1 零件的工作状态及工作条件半 轴 （ Driver Shaft）半轴也叫驱动轴（CVJ） 。半轴是变速箱减速器与驱动轮之间传递扭矩的轴（以前实心居多
8、，但由于空心轴转动不平衡控制更容易，因此，很多轿车上都采用空心轴） ，其内外端各有一个万向节（U/JOINT)分别通过万向节上的花键与减速器齿轮及轮毂轴承内圈连接。现代汽车常用的半轴，根据其支承型式不同，有全浮式和半浮式两种。 全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，与独立悬挂配合有利于提高车辆的舒适性，因而广泛应用于各类汽车上。全浮式半轴易于拆装，维修保养时只需拧下半轴的固定螺栓即可抽出半轴，而车轮与桥壳照样能支持汽车，从而给汽车维护带来方便。半浮式半轴既传递扭矩又承受全部反力和弯矩。它的支承结构简单、成本低，主要适用在对舒适型要求不高的皮卡及 SUV 车辆上。但这种半轴支承拆取麻烦，且
9、汽车行驶中若半轴折断则易造成车轮飞脱的危险，属于即将淘汰的形式。 对于全浮式半轴系统，半轴仅仅用于将转动扭矩从差速器传输到车轮，并不负担车辆的重量，这和半浮式半轴有所不同。在全浮式半轴上，半轴外端延伸至轮毂盖的外端，然后外端上的法兰盘再与轮毂罩连接，半轴在圆锥滚子轴承上运动。正是此类装配方式只让车桥负担了车辆重量。因此，全浮式车轴系统比同样大小的半浮式系统要坚固得多。但是半浮式半轴的整车重量更轻巧。全浮式车轴更大的优势还包括能拆除断裂的半轴，但同时仍可使车辆出现故障的那个轮胎保证正常运转。之所以能如此，是因为车轮实际上通过螺栓连接到轮毂，该轮毂再连接到半轴的外端的法兰盘上运动。如果车轴具有手动
10、锁定的自由轮毂，可打开轮毂的锁定，以牵引出现故障的车辆。1.1.2 零件的作用汽车驱动轮的旋转扭力是由联接差速器半轴齿轮和轮毅中的半轴所传递的。半轴在工作中除承受扭矩外, 随着安装形式的不同还可能承受各种方向的弯曲力矩。其内沈阳理工大学学士学位论文沈阳理工大学端通过花键与主减差速器半轴齿轮链接， 外端与轮毂太阳轮链接， 传递动力， 使车辆运行。如今的工程车辆多种多样， 所传递的扭矩有大有小， 所以设计人员在半轴设计时会根据所传递的扭矩要求设计半轴的结构和规格， 并选择半轴的材料， 但这样往往会造成半轴的规格品种繁多、批量小、成本高， 质量还很难保证。对半轴材料、规格、结构、热处理实施标准化是对
11、减少规格与品种、形成批量生产、降低成本、保证质量最有效的途径。1.1.3 零件的技术条件分析由半轴零件图可知，它的外表面上有多个表面需要进行加工，此外各表面上还需加工一系列螺纹孔和通孔。现分析如下：主视图：半轴左侧齿面，表面粗糙度为 Ra=3.2；半轴左侧 90倒角，表面粗糙度为 Ra=50；法兰盘右表面，表面粗糙度为 Ra=3.2；圆角 R10，表面粗糙度为 Ra=12.5；其余倒角 45，表面粗糙度为 Ra=12.5；杆部，表面粗糙度为 Ra=0.8；花键，螺纹大径表面粗糙度为 Ra=6.3，螺纹小径表面粗糙度为 Ra=50；左视图：15 的通孔和 M10 孔，表面粗糙度为 Ra=50；表
12、面间的位置精如下:中间杆部与轴线 A-B 圆跳度： 1.0 A-B 法兰盘右端杆与轴线 A-B 圆跳度： 0.1 A-B法兰盘上通孔位置度：0.2 M A-B沈阳理工大学学士学位论文沈阳理工大学1.1.4 半轴材料及切削加工性材料牌号: 40cr-gb3077-88 这种材料主要用于汽车半轴锻造件的加工与制造，汽车半轴载荷较大,有时会受到较大的冲击,这种材料比较适合作为半轴的材料。40Cr 是我国 GB 的标准钢号，40Cr 钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到 2860mm, 油淬时可淬透到 1
13、540mm。这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。切削性能较好，当硬度为 HB174229 时，相对切削加工性为 60%。该钢适于制作中型塑料模具。临界点温度：（近似值）780正火规范：温度 850870，硬度 179229HBS。冷压毛坯软化处理规范：温度 740760，保温时间 46h，再以 510/h 的冷速，降温到600，出炉空冷。处理前硬度217HBS，软化后硬度163HBS。生铁屑保护摆动回火规范：（67010）2h，随炉升温， （71010）2h，随炉降温， （67010）2h，随炉升温， （71010）2h，再随炉降温，（67010）2h，随炉升温, （71010）2h，
14、随炉降温,共 3 个循环，再降温至 550，出炉空冷。处理后硬度 153HBS。调质处理规范：淬火温度 850 10，油冷；回火温度 52010，水、油空冷。1.1.5 热处理检验热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。热处理的目的：提高工件的机械性能，改善材料的可加工性，消除前一工序的残余内应力。半轴的热处理过去采用调质方法,调质后要求杆部硬度为 388444HB.近些年来采用高频、中频等感应淬火的日益增多,这种处理方法能保证半轴表面有适当的硬化层,由于硬化层本身的强度较高,加之在半轴表面形成大的残余压应力,
15、因此使半轴的静强度合疲劳强度大为提高.尤其是疲劳强度提高得更为显著。这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面沈阳理工大学学士学位论文沈阳理工大学上实体厚度在 25mm 以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、 螺钉、螺帽、进气阀
16、等。此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴. 1.2 毛坯的设计1.2.1 毛坯种类的确定毛坯采用自由锻造，该毛坯具有有一定形状、组织和性能的金属件。使半轴满足小批量生产的要求。1.2.2 毛坯余量和公差锤上自由锻造分为 F 和 E 两个精度等级。F 级用于一般精度；E 级用于较高的精度等级，需要特殊模具和附加量具生产。由于 F 级精度以满足工件生产要求，因此我选择 F 级精度要求 。花键轴部分大径为 54mm，由台阶轴类加工余量和公差表可选择该加工余量为 1125：中间轴径部分轴径为 50 mm，由台阶轴类加工余量和公差表可选择该加工余量 2为 125：零件轴径 D大于 0 80 120 160 200 250 315至 50 120 160 200 250 315 400零件总长LF0 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 1982500 4000 - 135 146 156 167 177 198 208
