端面齒凸緣叉加工裝夾裝備設計方案論證報告1.1論文選題的目的和意義傳動軸端面齒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，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，對產品的最終質量具有十分重要的意義。

傳動軸端面齒凸緣叉承受高速傳動的零件。該零件國內外一般都用鋼質模鍛件，而CA1091傳動軸總成凸緣叉卻為鑄鋼件，為適應市場需要，經過長期設計及生產線的試生產，早就在2噸蒸汽空氣模鍛錘上成功地鍛出合格的凸緣叉鋼質模鍛件，深受好評。

傳動軸端面齒凸緣叉改為鋼質模鍛件的主要優(yōu)點:

1.鑄件的內部組織和機械性能是不能與模鍛件相提并論的，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(yōu)勢。另外金屬經過加熱、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，其根本優(yōu)點也就在于此。

2.鑄件在鑄造生產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，因而鑄件內部常出現(xiàn)縮松、氣孔等缺陷。經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。1.2國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢傳動軸和凸緣叉組成的傳動結構在機械領域應用的非常廣泛。通常傳動軸的平衡量和以下幾方面有關1、傳動軸徑向跳動量過大；2、因配件尺寸沒有達到精度要求，造成凸緣叉定位止口過緊或過松，使兩個凸緣在安裝時軸線不易重合；3、傳動軸軸管彎曲變形，有凹陷；傳動軸兩端的萬向節(jié)十字軸中心線不在同一平面上，不能勻速地旋轉。由此可知，凸緣叉結構性能的好壞對整個傳動軸-凸緣叉組合有著較大的影響，現(xiàn)有的凸緣叉像中國專利ZL94230241“雙凸緣叉式汽車傳動軸”就公開的那樣，它主要包括叉體、固定腳和兩個叉腳，叉腳設置在叉體上，叉腳上設有連接孔，固定腳設置在叉體底部，固定腳上設有安裝孔。由于叉腳間、固定腳間沒有相應的加強結構，因此，現(xiàn)有的凸緣叉強度較差，受力性能較差，使用過程中容易變形，尤其不適用于大力矩的傳輸，從而影響傳動效果。

發(fā)明內容本實用新型的目的是為了解決上述技術的不足而提供的一種強度高、受力性能好、不易變形的凸緣叉。為了達到上述目的，本實用新型所設計的凸緣叉，它主要包括叉體、固定腳和兩個叉腳，叉腳設置在叉體上，叉腳上設有連接孔，固定腳設置在叉體底部，固定腳上設有安裝孔，所述叉體上、兩叉腳間的位置設有上端面為圓弧形的加強筋；所述固定腳共四個，兩兩對稱設置在叉體的兩側，每一側的兩個固定腳之間設有開口為U字形的加強板。本實用新型得到的凸緣叉，在叉腳間和固定腳間設有相應的加強結構，從而有效提高了整體強度，受力性能更佳，另外，固定腳共四個，兩兩對稱設置在叉體的兩側，固定時受力更為均勻，不易變形，從而在使用過程中有效提高了凸緣叉的使用壽命，減小因凸緣叉的損壞而引起傳動軸或其他相關傳動部件的損壞的機率，降低了維修成本，又可確保傳動效果，滿足大力矩工況的使用要求。

本實用新型公開的凸緣叉，它主要包括叉體、固定腳和兩個叉腳，叉腳設置在叉體上，叉腳上設有連接孔，固定腳設置在叉體底部，固定腳上設有安裝孔，所述叉體上、兩叉腳間的位置設有上端面為圓弧形的加強筋；所述固定腳共四個，兩兩對稱設置在叉體的兩側，每一側的兩個固定腳之間設有開口為U字形的加強板。本實用新型得到的凸緣叉，在叉腳間和固定腳間設有相應的加強結構，從而有效提高了整體強度，受力性能更佳，另外，固定腳共四個，兩兩對稱設置在叉體的兩側，固定時受力更為均勻，不易變形，從而在使用過程中有效提高了凸緣叉的使用壽命，減小因凸緣叉的損壞而引起傳動軸或其他相關傳動部件的損壞的機率，又可確保傳動效果。1.3研究的主要內容在產品的機械制造過程中，大部分工作是機械加工。機械加工主要是指通過金屬切削的方法改變毛坯的形狀，尺寸的過程。雖然隨著加工技術的發(fā)展，電火花加工，激光加工，電解加工及快速成型法等新的特種加工方法開始被用來進行金屬的加工，但目前仍然主要是應用金屬切削刀具來進行切削加工。圖是一個典型的金屬切削的示例。由圖可知，機床通過夾具裝夾工件，同時也夾持切削刀具。加工時，機床根據(jù)選好的切削參數(shù)提供工件與刀具的相對運動，即產生切削加工。這里，機床（卡具）——刀具——工件組成了機械加工工藝系統(tǒng)。運用相關計算機軟件對于產品進行分析，同時繪制總裝配圖、部件圖和零件圖隨著機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，社會對生產率的要求也越來越高，因此，大批量生產成為時代的要求，機械制造畢業(yè)設計涉及的內容比較多，它是基礎課，技術基礎課以及專業(yè)課的綜合，是在學完機械制造技術基礎和全部專業(yè)課，并進行了專業(yè)實習實習的基礎上進行的，是我們對所有課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。本次畢業(yè)設計使我們能綜合運用機械制造的基本理論，并結合生產實踐中學到的技能知識，獨立的分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計的能力，也是熟悉和運用有關手冊，圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐機會。工藝規(guī)程：1.確定毛坯的制造形式、2.基面的選擇、3.制定工藝路線、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定、5.確定切削用量及基本工時2零件的工藝分析零件的材料為45，以下是端面齒凸緣叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1.端面齒凸緣叉左端面，粗糙度Ra6.32.端面齒凸緣叉Φ68孔端面，粗糙度Ra12.53.端面齒凸緣叉4×Φ32沉孔粗糙度Ra12.5；4×Φ15孔粗糙度Ra12.54.端面齒凸緣叉Φ68孔（即基準B），粗糙度Ra1.65.端面齒凸緣叉123.4兩端面，粗糙度Ra6.36.端面齒凸緣叉X局部（即基準D），粗糙度Ra3.27.端面齒凸緣叉標記處（即基準A）端面齒凸緣叉Φ68孔（即基準B），直線度Φ0.02，與基準A位置度公差Φ0.20；端面齒凸緣叉123.4兩端面與基準A對稱度公差0.2，與基準B的垂直度公差0.10；端面齒凸緣叉標記處（即基準A）平面度公差0.1；端面齒凸緣叉4×Φ15孔與基準D的位置度公差Φ0.1。3.工藝規(guī)程設計3.1確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼，特性為優(yōu)質碳素結構鋼,考慮到優(yōu)質碳素結構鋼的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點,因此應該選用鍛件,以便使開合螺母在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠，已達到成批生產的水平，而且模鍛，免除了砂模和制模的設備，以及減少了鍛工車間的面積，生產成本就有了降低，這樣得來的鍛件具有緊密與微細的顆粒結構及較好的機械性能。因此采用模鍛,這從提高生產率、保證加工精度來考慮也是應該的。3.2基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以保證質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。1.粗基準的選擇選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。對零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準，而對有若干不加工表面的工件，則應該以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為基準。根據(jù)選擇原則，選擇下表面為粗加工基準。2.精基準選擇的原則選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求的實現(xiàn)以及裝夾準確、可靠、方便。此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置出發(fā)，進而保證端面齒凸緣叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從端面齒凸緣叉零件圖分析可知，該零件的底平面與小孔，適于作精基準使用。但用一個平面和一個孔定位限制工件的自由度是不夠的，它只限制了五個自由度，如果采用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。3.3制訂工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。再生產綱領已確定為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用的夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。處此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。

根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產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率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。查《機械制造工藝及設備設計指導手冊》346頁表15-32、15-33、15-34，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：工藝路線方案一：工序01：備料工序02：調質處理，硬度HRC20-25.5工序03：粗銑左端面工序04：銑Φ68孔端面工序05：精銑左端面工序06：锪平Φ32；鉆4×Φ15孔；倒角0.5×45o工序07：銑Φ200外圓工序08：銑123.4兩端面工序09：粗鏜、半精鏜、精鏜Φ68孔工序10：拉齒工序11：鉗工去毛刺工序12：檢驗至圖紙要求并入庫工藝路線方案二：工序01：備料工序02：調質處理，硬度HRC20-25.5工序03：粗銑左端面工序04：銑Φ68孔端面工序05：精銑左端面工序06：锪平Φ32工序07：鉆4×Φ15孔；倒角0.5×45o工序08：銑Φ180外圓工序09：粗鏜Φ68孔工序10：半精鏜Φ68孔，孔口倒角0.5×45o工序11：銑123.4兩端面工序12：精鏜Φ68孔工序13：拉齒工序14：鉗工去毛刺工序15：檢驗至圖紙要求并入庫3.4方案論證報告結果確定工藝路線以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：工序集中與工序分散各有特點，由于生產類型為大批量生產，所以決定選擇方案二。工藝路線方案一：工序01：備料工序02：調質處理，硬度HRC20-25.5工序03：粗銑左端面工序04：銑Φ68孔端面工序05：精銑左端面工序06：锪平Φ32工序07：鉆4×Φ15孔；倒角0.5×45o工序08：銑Φ180外圓工序09：粗鏜Φ68孔工序10：半精鏜Φ68孔，孔口倒角0.5×45o工序11：銑123.4兩端面工序12：精鏜Φ68孔工序13：拉齒工序14：鉗工去毛刺工序15：檢驗至圖紙要求并入庫4專用夾具設計4.1定位分析端面齒凸緣叉夾具設計選擇粗鏜Φ68孔那道工序加工，采用經典的“一面兩銷”定位，對應的定位元件為支承板、A型固定式定位銷和B型固定式定位銷。定位分析如下：1.端面齒凸緣叉左端面與支承板相配合，限制三個自由度，即X軸轉動、Y軸轉動和Z軸移動。2.端面齒凸緣叉Φ15孔與A型固定式定位銷相配合，限制兩個自由度，即X軸移動和Y軸移動。3.端面齒凸緣叉另一Φ15孔與B型固定式定位銷相配合，限制一個自由度，即Z軸轉動。工作被限制六個自由度，屬于完全定位，故設計合理。4.2鏜削力的計算查《簡明機床夾具設計手冊》表3-3得切削力計算公式：由粗鏜Ф68孔的工時計算知，，=0.27mm，由《簡明機床夾具設計手冊》表3-3知即=29431.50.3750.5270.75N≈654N所需夾緊力，查表5得，，安全系數(shù)K=式中為各種因素的安全系數(shù)，查表得：K==1.872，當計算K<2.5時，取K=2.5孔軸部分由M6螺母鎖緊，查表得夾緊力為2550N==6375N由上計算得》，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。4.3定位誤差分析

1、移動時基準位移誤差（式4-1）式中：————A型固定式定位銷孔的最大偏差————A型固定式定位銷孔的最小偏差————A型固定式定位銷孔與A型固定式定位銷最小配合間隙代入（式4-1）得：=0.02mm+0+0.01mm=0.03mm2、轉角誤差（式4-2）式中：————A型固定式定位銷孔的最大偏差————A型固定式定位銷孔的最小偏差————A型固定式定位銷孔與A型固定式定位銷最小配合間隙————B型固定式定位銷孔的最大偏差————B型固定式定位銷孔的最小偏差————B型固定式定位銷孔與B型固定式定位銷最小配合間隙其中：則代入（式4-2）得：則：≈0.0104°4.4夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鏜床夾具選擇由六角螺母、圓墊圈、可調支承釘、螺桿、彈簧、移動壓板和六角法蘭面螺母等組成的夾緊機構夾緊工件。本工序為粗鏜Φ68孔，鏜削余量小，鏜削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。5總結本次設計綜合了大學里所學的專業(yè)知識，是理論與實際相結合的一次考驗。通過這次設計，我的綜合運用知識的能力有了很大的提高，尤其是看圖，繪圖，設計能力為我今后的工作打下了良好的基礎。在此過程中，我進一步加深了對課本知識的理解，進一步了解了零件的工藝以及夾具設計過程。收獲頗豐。首先，我要感謝老師對設計的指導。本次設計是在老師的悉心指導和幫助下完成的，我的機械工藝知識有限，在設計中常常碰到問題，是老師不厭其煩的指導，不斷的點撥迷津，提供相關資料，才使設計順利完成。老師的耐心講解，使我如沐春風，不僅如此，老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動了我，在此，我向老師表示最真誠的感謝。同時，感謝同班同學的支持和幫助，使我更好的完成了畢業(yè)設計。我也非常感謝我的父母。在學習和生活上，