端面齒凸緣叉加工裝夾裝備設(shè)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(qū)動橋的主要零件也是承受高速傳動的零件。其結(jié)構(gòu)和加工工藝直接影響零件的性能，進(jìn)而影響整車動力傳遞的效果，其結(jié)構(gòu)相對簡單，但是加工工藝復(fù)雜，在選材中，了解其加工工藝，并在工藝設(shè)計中，合理安排加工工序，設(shè)計合理的夾具，對產(chǎn)品的最終質(zhì)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(nèi)外一般都用鋼質(zhì)模鍛件，而CA1091傳動軸總成凸緣叉卻為鑄鋼件，為適應(yīng)市場需要，經(jīng)過長期設(shè)計及生產(chǎn)線的試生產(chǎn)，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(zhì)模鍛件，深受好評。

傳動軸端面齒凸緣叉改為鋼質(zhì)模鍛件的主要優(yōu)點:

1.鑄件的內(nèi)部組織和機械性能是不能與模鍛件相提并論的，特別是經(jīng)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(jīng)過加熱、模鍛后，夾雜物得到細(xì)化，組織致密，沿著外力方向被拉長，形成流線，使鍛件的質(zhì)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(chǎn)，其根本優(yōu)點也就在于此。

2.鑄件在鑄造生產(chǎn)過程中的工序比較多，有些工藝過程難以控制，使鑄件的質(zhì)量不穩(wěn)定，因而鑄件內(nèi)部常出現(xiàn)縮松、氣孔等缺陷。經(jīng)機械加工后其缺陷反映不穩(wěn)定，影響了零件的質(zhì)量，造成廢品，增加了零件的成本。鋼質(zhì)模鍛件就無上述缺陷，內(nèi)部質(zhì)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(zhì)模鍛件容易切削。1.2國內(nèi)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(jié)構(gòu)在機械領(lǐng)域應(yīng)用的非常廣泛。通常傳動軸的平衡量和以下幾方面有關(guān)1、傳動軸徑向跳動量過大；2、因配件尺寸沒有達(dá)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(zhuǎn)。由此可知，凸緣叉結(jié)構(gòu)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(shè)置在叉體上，叉腳上設(shè)有連接孔，固定腳設(shè)置在叉體底部，固定腳上設(shè)有安裝孔。由于叉腳間、固定腳間沒有相應(yīng)的加強結(jié)構(gòu)，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(nèi)容本實用新型的目的是為了解決上述技術(shù)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(dá)到上述目的，本實用新型所設(shè)計的凸緣叉，它主要包括叉體、固定腳和兩個叉腳，叉腳設(shè)置在叉體上，叉腳上設(shè)有連接孔，固定腳設(shè)置在叉體底部，固定腳上設(shè)有安裝孔，所述叉體上、兩叉腳間的位置設(shè)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(shè)置在叉體的兩側(cè)，每一側(cè)的兩個固定腳之間設(shè)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(shè)有相應(yīng)的加強結(jié)構(gòu)，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(shè)置在叉體的兩側(cè)，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(guān)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(shè)置在叉體上，叉腳上設(shè)有連接孔，固定腳設(shè)置在叉體底部，固定腳上設(shè)有安裝孔，所述叉體上、兩叉腳間的位置設(shè)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(shè)置在叉體的兩側(cè)，每一側(cè)的兩個固定腳之間設(shè)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(shè)有相應(yīng)的加強結(jié)構(gòu)，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(shè)置在叉體的兩側(cè)，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(guān)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(nèi)容在產(chǎn)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(shù)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(jìn)行金屬的加工，但目前仍然主要是應(yīng)用金屬切削刀具來進(jìn)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(chǎn)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(guān)計算機軟件對于產(chǎn)品進(jìn)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(chǎn)率的要求也越來越高，因此，大批量生產(chǎn)成為時代的要求，機械制造畢業(yè)設(shè)計涉及的內(nèi)容比較多，它是基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課的綜合，是在學(xué)完機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和全部專業(yè)課，并進(jìn)行了專業(yè)實習(xí)實習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是我們對所有課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。本次畢業(yè)設(shè)計使我們能綜合運用機械制造的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實踐中學(xué)到的技能知識，獨立的分析和解決工藝問題，初步具備設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊，圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)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(zhǔn)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(zhǔn)D），粗糙度Ra3.27.端面齒凸緣叉標(biāo)記處（即基準(zhǔn)A）端面齒凸緣叉Φ68孔（即基準(zhǔn)B），直線度Φ0.02，與基準(zhǔn)A位置度公差Φ0.20；端面齒凸緣叉123.4兩端面與基準(zhǔn)A對稱度公差0.2，與基準(zhǔn)B的垂直度公差0.10；端面齒凸緣叉標(biāo)記處（即基準(zhǔn)A）平面度公差0.1；端面齒凸緣叉4×Φ15孔與基準(zhǔn)D的位置度公差Φ0.1。3.工藝規(guī)程設(shè)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(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,考慮到優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的抗缺口敏感性，減震性和耐優(yōu)良等特點,因此應(yīng)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(dá)到成批生產(chǎn)的水平，而且模鍛，免除了砂模和制模的設(shè)備，以及減少了鍛工車間的面積，生產(chǎn)成本就有了降低，這樣得來的鍛件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機械性能。因此采用模鍛,這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度來考慮也是應(yīng)該的。3.2基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。1.粗基準(zhǔn)的選擇選擇粗基準(zhǔn)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(zhǔn)，而對有若干不加工表面的工件，則應(yīng)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(zhǔn)。根據(jù)選擇原則，選擇下表面為粗加工基準(zhǔn)。2.精基準(zhǔn)選擇的原則選擇精基準(zhǔn)時要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計技術(shù)要求的實現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方便。此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，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(shè)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(jìn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。再生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批生產(chǎn)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(chǎn)率。處此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)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(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)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(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)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(diào)質(zhì)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(diào)質(zhì)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(jié)果確定工藝路線以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設(shè)備等具體生產(chǎn)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(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，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(diào)質(zhì)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(shè)計4.1定位分析端面齒凸緣叉夾具設(shè)計選擇粗鏜Φ68孔那道工序加工，采用經(jīng)典的“一面兩銷”定位，對應(yīng)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(zhuǎn)動、Y軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。工作被限制六個自由度，屬于完全定位，故設(shè)計合理。4.2鏜削力的計算查《簡明機床夾具設(shè)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(shè)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(dāng)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(gòu)工作是可靠的。4.3定位誤差分析

1、移動時基準(zhǔn)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(zhuǎn)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(shè)計及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)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(diào)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(gòu)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(dá)到本工序的要求。5總結(jié)本次設(shè)計綜合了大學(xué)里所學(xué)的專業(yè)知識，是理論與實際相結(jié)合的一次考驗。通過這次設(shè)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(shè)計能力為我今后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。在此過程中，我進(jìn)一步加深了對課本知識的理解，進(jìn)一步了解了零件的工藝以及夾具設(shè)計過程。收獲頗豐。首先，我要感謝老師對設(shè)計的指導(dǎo)。本次設(shè)計是在老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的，我的機械工藝知識有限，在設(shè)計中常常碰到問題，是老師不厭其煩的指導(dǎo)，不斷的點撥迷津，提供相關(guān)資料，才使設(shè)計順利完成。老師的耐心講解，使我如沐春風(fēng)，不僅如此，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)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(xué)的支持和幫助，使我更好的完成了畢業(yè)設(shè)計。我也非常感謝我的父母。在學(xué)習(xí)和生活上，