汽车半轴设计与加工工艺

1、半轴机械加工工艺及工装设计 摘要：半轴是汽车的轴类中承受扭矩最大的零件，它是差速器和驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接，该零件在机械设备中具有传动性，在进行半轴的工艺和工装设计时，首先对半轴的工艺性进行了详细的分析，设计出了加工的工艺过程，根据加工要求设计专用夹具设计，一付是用来车削半轴的外圆，一付是用来钻削半轴圆盘上均匀分布的小孔，在设计中注意的夹具的经济性和使用性，尽量降低加工时的成本，减少工人的劳动强度，除此还进行了组合量具的设计，用来检查6个均匀分布的小孔的位置度公差。关键词：工艺工装设计 夹具设计 组合量具设计 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 引言通过对设计零件的分析可知，对该零件进行工艺工装设计，由于半轴加工比较的特殊

6、，我们为了满足加工要求和经济性及减少工人的劳动强度，我们初步决定设计两套夹具和一套组合量具。2 零件的分析2.1零件的生产纲领及生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量，在设计题目中半轴的生产纲领为较小。生产类型为大批量生产，所以在制度工艺路线的时候应充分考虑其生产特点，制度合理的工业路线，选择合理的机床，刀具，量具，检具，以提高生产率，降低成本。2.2零件的作用设计题目给定的零件，将其划定为轴类零件。它是汽车的轴类中承受扭矩最大的零件，半轴是差速器和驱动轮之间传递扭矩的实心轴，其内端一般通过花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接，该零件在机械设备中具有传动性，故应具有足够的强度和刚度。2.

7、3零件的工艺分析半轴共有2个加工表面，他们之间有的有一定的位置关系。现在分述如下：1. 以轴线为中心的加工表面 这一组加工表面包括：半轴的左端面和半轴左端的花键加工，以及、和的外圆表面和和的两个台阶面。2. 以半轴右边圆盘上的台阶面为中心的加工表面 这一组加工表面包括：6个均匀分布的的孔，和一个M6的螺孔以及一个的孔。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要有： 6个孔与表面F和G的位置度公差为； 的外圆表面的跳动公差相对基准A为1.0； 半轴圆盘的跳动公差相对基准A为0.8。 由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一个表面，然后借助于专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间

8、的位置精度要求。3 工艺规程制造的形式3.1确定毛坯制造的形式毛坯材料为40Cr。考虑零件在工作过程中经常受扭交变载荷及冲击性载荷，因此应选用锻件，以使金属钎维尽量不切削，保证零件工作可靠。可以采用模锻成形，可以提高生产率，保证加工精度。3.2基准的选择 粗基准的选择 本零件是轴类零件，以外圆作为粗基准是完全合理的。但是对本零件来说，如果以外圆表面作基准。由于此表面的粗糙度比较大，所以会让加工出来的零件表面尺寸严重不满足要求，由于本零件非常的特殊，我们车削外圆表面的时候可以选择半轴两端的顶尖作为粗基准，钻孔的时候以圆盘的台阶面为基准。 精基准的选择 在这主要考虑基准重合问题，也要考虑经济性等。

9、3.3零件表面加工方法的选择 零件的主要加工表面为外圆表面和孔。考虑到各个表面的技术要求，各种加工方法的经济加工精度范围，各加工表面的形状和尺寸大小，锻件材料的性质及可加工性和生产纲领与生产类型，选择各加工表面的加工方法如下的外圆表面,该外圆表面的粗糙度为6.3,采用粗车进行加工。 花键加工：花键的最大的直径为38.100，采用铣花键加工。 圆盘的台阶面因为它的粗糙度为3.2，所以选择粗车半精车，的台阶面由于粗糙度要求不是很高，所以就只进行粗车。 孔6-，表面粗糙度为3.2，故采用钻铰孔加工。 M6×1.0-6H，先进行钻孔，然后绞孔，即可以满足要求。 键槽加工，由于表面粗糙度为12

10、.5，所以采用铣键槽。3.4制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精确及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。工序00 粗铣左端面并打中心孔；工序10 以半轴两边的顶尖定位：粗车54、52、45以及39.5的外圆面，在粗车96.5和112的台阶面工序20 调直处理； 工序30 以半轴两边的顶尖定位：半精车52、45以及39.5的外圆表面，及96.5台阶面； 工序40 铣花键加工；工序50 以盘的顶部的台阶定位，钻绞6个的

11、孔；工序60 以半轴圆盘的台阶面定位，加工与垂直轴线的的孔；工序70 攻螺纹M6 ； 工序80 车削39.5的左端斜度为的圆柱表面；车削45这段距左边位置的沟槽，和45最右边的沟槽加工，50宽为3的沟槽加工，并对112进行倒角；工序90 感应淬火和低温回火；工序100 磨削半轴的左端面；工序110 以半轴两边的顶尖定位，磨削39.5、45和52外圆面；工序120 钳工去毛刺；工序130 终检。 3.5机械加工余量及毛坯尺寸的确定机械加工余量确定由很多的因素决定的，在此主要考虑的是经济精度及各个工序的加工方法。 左端面的机械加工表3-1 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm

12、)工序间公差等级m表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT7200粗铣1.6IT8200.4 毛坯面IT16202 的机械加工表3-2 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m粗车1IT1254毛坯面 IT165555 的机械加工 粗车：mm 2Z=1.6mm半精车： mm 2Z=1.0mm磨削：mm 2Z=0.4mm具体工序尺寸见表3-3。 的机械加工 粗车： 2Z=8.6半精车： 2Z=1.0磨削： 2Z=0.4具体工序尺寸见表3-4。 表3-3 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(m

13、m)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT752半精车0.6IT852.4粗车1IT1253毛坯面IT1655表3-4 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT745半精车1.0IT845.4粗车6.9IT1246.4毛坯面IT1653.4 的机械加工粗车： 2Z=8.6半精车： 2Z=1.0磨削： 2Z=0.4具体工序尺寸见表3-5。 钻削 六个14孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8IT9之间（参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量

14、为：钻孔13.8mm铰孔：14 2Z=0.15具体工序尺寸见表3-6表3-5 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m磨削0.4IT739半精车1.0IT839.4粗车6.1IT1240.4毛坯面IT1646.5表3-6 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m铰孔0.2IT1014钻孔13.8IT1213.8 车削台阶具体工序尺寸见表3-7。表3-7 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级表面粗糙度m尺寸公差(

15、mm)表面粗糙度m粗车56IT12112毛坯IT16166 车削96.5台阶面具体工序尺寸见表3-8。 钻削 10孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT2IT3之间（参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量为：钻孔10mm。表3-8 工序尺寸表工序名称工序间余量(mm)工序间工序间尺寸(mm)工序间公差等级m表面粗糙度m尺寸公差(mm)表面粗糙度m半精车0.6IT852.4粗车69IT1253毛坯面IT16554 选择加工设备 4.1选择机床 工序00是铣削左端面由于花键的直径和长度都不是很大，所以选择XA6132型花键铣床加工。 工序10、工序30 是粗车

16、和半精车外圆，在这几个个工序中，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选择卧式车床就可以满足要求，本零件外廓尺寸不是很大，精度要求不是很高，选用最常用的C620-1型卧式车床即可。 工序40 铣花键加工，在本工序中，由于花键的直径和长度都不是很大，所以选择XA6132型花键铣床加工。 工序50 以盘的顶部的台阶定位，钻绞6个的孔，由于半轴的长度较长，所以采用多轴立式钻床。 工序100、工序110 磨削39.5、45和52外圆表面，由于磨削的都是外圆表面，粗糙度为0.8，所以选用M1331外圆磨床。4.2选择夹具本零件由粗车、半精车、精车、钻孔和磨削等工序组成，由于零件的长度较长，所

17、以在钻孔这个工序需要专用夹具，所以我们在设计过程中设计两套专用夹具，以满足加工过程中加工的要求，其他工序使用通用夹具。4.3选择刀具 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀，选用YT类硬质合金，粗加工选用YT5,半精加工选用YT15，精加工用YT30，为提高生产效率及经济性，可以选用可转位车刀（GB5313.1-85，GB5343.2-85）。 钻的6个小孔，可以选择麻花钻加工。4.4选用量具 本零件属于成批生产，一般采用通用量具。选择量具的方法有两种：第一，按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择是按一种方法即可。4.4.1选择各外圆加工面的量具 工序磨削39

18、.5、45和52外圆表面时，现在按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用量具：该尺寸公 差为T=0.039，按表5.1-1，计量器具不确定度允许值我们确定U=0.009。根据表5.1-2，分度值 0.02 的游标卡尺，其不确定数值允许值不能选用。必须选择，故应选择分度值0.01 的外径百分尺（U=0.006）。从表5.2-9中选择测量范围为100125 ，分度值为0.01 的外径百分尺。4.4.2 选择加工孔用量具 孔加工量具我们将采用组合量具，在后面设计中具体介绍。5 确定切削用量和基本时间 切削用量一般包括切削深度，进给量及切削速度三项，确定方法是先确定切削深度、进给量在确定切削速度。5.

19、1工序00铣削用量及基本时间的确定5.1.1 选择刀具 根据表3.1，铣削深度4，端面刀直径为80，。但已知铣刀铣削深度为38，故应根据铣削深度，。由于采用标准的镶齿圆柱铣刀，故齿数为6（表3.9）5.1.2 选择切削用量 选择每齿的进给量 根据XA6132型铣床说明书，其功率为7.5，中等刚度。根据表3.3，选择 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表3.7， 铣刀刀齿后刀面最大的磨损量为0.6，刀具寿命。 选择实际切削速度根据XA6132型铣床说明书选择，。因此实际的切削速度和每转进给量为 =9.42 =0.27由于铣削量比较小，功率满足要求 ，所以不进行验算。最后选择，。9.42，。 5.1

20、.3 计算基本的工时 式中，L= ，l=38,根据表3.25，入切量及超切量，则L=38+20=58，故 =0.97min5.2工序10切削用量及基本时间的确定5.2.1 切削用量本工序为粗车。已知加工材料为40Cr，=700MPa，锻件，机床为C620-1型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。5.2.1.1 确定粗车的切削用量 所选用的刀具是硬质合金可转位车刀，根据切削用量简明手册第一部分表，由于C620-1机床的中心高度是200mm（表），故选用刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表，选择车刀的几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，

21、主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆角半径=0.8。 确定切削深度 由于单边余量为0.5，可在一次走刀完成 =0.5 确定进给量f 根据表，在粗车时，刀杆尺寸为16mm×25mm，3mm、工件直径为4060时，=0.40.7确定的进给量要满足机床进给机构的强度的要求，故需要进行校核： 根据表，C620-1机床机构的允许的进给力=3530。根据表，当40Cr的=680810Map，2mm，0.53，切削速度=65（假设），进给力=905N。 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选择的=0.4，可用。 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表，车刀后刀面的最大的磨损量取1mm，可

22、转位车刀耐用度T=30min。 确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可以查表。现在用查表的方法确定切削速度。根据表，当用YT15硬质合金车刀加工=600700MPa，的钢材，切削速度。切削速度的修正系数为 故： 按 机床切削速度（表4.2-8），选择 则实际的切削速度。检验机床功率 由表1.24*，当，故实际的切削的功率为： 由切削手册表1.30中机床说明书可知，C620-1主电动机功率为7.8KW，机床功率足够，可以正常加工。5.1.1.2 确定粗车的刀具加工外圆表面和一样，加工皆可一次走刀完成，0.4，15.1.1.3 确定粗车的切削用量确定粗车的刀具加工外圆表面和一样 确定切削深度

23、由于单边余量为0.5，可在一次走刀完成 =3.5mm 分2次走刀，每次走刀为1.75。 确定进给量f 根据表，在粗车时，刀杆尺寸为16×25，3、工件直径为4060时，=0.40.7由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选择的=0.4，可用。 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表，车刀后刀面的最大的磨损量取1mm，可转位车刀耐用度T=30min。 确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可以查表。现在用查表的方法确定切削速度。根据表，当用YT15硬质合金车刀加工=600700MPa，的钢材，切削速度。切削速度的修正系数为 故： 按机床切削速度（表4.2-8），选择 则实际的

24、切削速度。 检验机床功率当，故实际的切削的功率为： 由切削手册表1.30中机床说明书可知，C620-1主电动机功率为7.8KW，机床功率足够，可以正常加工。确定粗车外圆、和台阶面的切削用量 才用车外圆的刀具加工这些外圆表面和台阶面，车的=3。分2次走刀，每次走刀为1.5，车台阶面采用横向进给，采用2次走刀，每次走刀为1.75，车台阶面采用横向进给， 采用2次走到，每次走刀为1。车外圆的，车台阶面，车外圆台阶面。5.2.2 基本时间5.2.2.1 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 5.2.2.3 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 确定的基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 确定的台阶面基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 5.2.2.6 确定的台阶面基本时间，根据表6-2.1，车外圆的基本时间： 式中 则 5.3工序30切削用量及基本时间的确定5.3.1 切削用量本工序为半精加工（车轴的外表面）。已知条件与粗加工工序一样。5.3.1.1 确定半精车的切削用量 确定切削深度 由于单边余量为0.5，可在一次走刀完成 =0.3mm 确定进给量f 根据表，在粗车时，刀杆尺