1404416282汽車半軸加工工藝與編程設計

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1、 畢 業(yè) 論 文 論文題目 汽車半軸加工工藝與編程設計 系 別 電子信息工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號 學生姓名 指導教師（簽名）_____________________ 完成時間 年 月 55 摘要 半軸是汽車的軸類中承受扭矩最大的零件，它是差速器和驅動輪之間傳遞扭矩的實心軸，其內端一般通過花鍵與半軸齒輪連接，外端

2、與輪轂連接。該零件在機械設備中具有傳動性，在進行汽車半軸的加工工藝分析和編程設計時，以機械制造工藝設計為依據，采用收集研究、分析提取研究及實例研究的方法，對半軸的工藝性進行詳細的分析，設計出加工的工藝過程。半軸零件的工藝設計，應盡量降低加工時的成本，減少工人的勞動強度。根據半軸加工要求設計專用夾具，主要是用來鉆削半軸圓盤上均勻分布的小孔，在設計中注意夾具的經濟性和使用性。 汽車半軸的機械加工工藝分析對從事汽車半軸生產的企業(yè)單位來說是很重要的，工藝路線的好壞直接影響到加工效率、加工精度及加工質量。合理的加工工藝路線不但可以保證零件的質量而且可以充分的利用企業(yè)現有的設備，使工序的傳接更加合理，從

3、而使企業(yè)的管理更加的規(guī)范化，降低生產成本。 關鍵詞：半軸　工藝分析　夾具設計 Automobile rear axle processing craft and programming design Abstract The semi-axle is the parts of automotive axle with the largest bearing torque. It is the solid axis that transmits torque between the differential mechanism and the driving wheel. Its

4、 inner end generally connects by integral-key and semi-axis, outside end connects with hub. The parts have transmission in machinery and equipment. When performing the machining process analysis and programming design of automobile semi-axes, it bases on mechanical manufacturing process design. Use

5、the method of collect research, analysis of extraction and case study with analyzing manufacturability of semi-axis in detail to design manufacturing process. The process design of semi-axis parts should try its best to reduce the cost of processing and the intensity of workers. According to the req

6、uirements of the processing of half axle design special jig, mainly used for drilling half axle disk evenly distributed in the design of holes, the economy and practicability attention fixture. Automobile semi-axes machining process analysis for enterprises engaged in production of automobile half

7、shaft is very important and technology will have a direct impact on the efficiency and quality of machining precision and processing. Reasonable processing route will not only ensure the quality of parts and enterprises can make full use of existing equipment and make the process more reasonable, so

8、 as to make the management of enterprises more standardized and cut production costs. Keyword: Semi-axle 　Process analysis 　 The tongs design 目錄 第一章 前言 1 1.1汽車半軸簡介 1 1.2國內外汽車半軸的加工工藝 1 1.3課題研究意義 2 1.4課題需解決的主要問題 2 1.5本章小結 2 第二章 汽車半軸工藝分析及生產類型的確定 3 2.1半軸的功用 3 2.2半軸精度分析 3 2.3毛坯余量分析 4 2.

9、4熱處理分析 4 2.5確定半軸的生產類型 4 2.6本章小結 4 第三章 零件工藝規(guī)程的設計 5 3.1選擇毛坯 5 3.2確定毛坯機械加工余量及尺寸公差 5 3.3設計毛坯圖 6 3.4選擇零件表面加工方法 7 3.5選擇定位基準 8 3.6劃分加工階段 9 3.7工序集中與分散 9 3.8工序順序安排 9 3.9擬訂汽車半軸零件機械加工工藝路線 10 3.10確定半軸工藝路線 11 3.11本章小結 12 第四章 工序設計 13 4.1選擇加工設備與工藝裝備 13 4.2確定加工余量、工序尺寸和公差 14 4.3本章小結 15 第五章 確定切削用量及

10、基本時間 16 5.1切削用量選用原則 16 5.2確定汽車半軸各工序切削用量 17 5.3確定半軸各工序的基本時間 27 5.4本章小結 31 第六章 編程設計 32 6.1確定裝夾方案 32 6.2確定加工順序與走刀路線 32 6.3本章小結 35 第七章 鉆床專用夾具設計 36 7.1概述 36 7.2夾具設計 39 7.3計算定位誤差 44 7.4夾緊力的計算 44 7.5繪制夾具裝配圖 45 7.6本章小結 46 第八章 結論 47 8.1總結 47 8.2研究成果 48 參考文獻 49 附錄 50 致謝 56 第一章 前言 1.

11、1汽車半軸簡介 半軸是汽車傳動系統(tǒng)的一個重要組成部分，半軸是用來將差速器半軸齒輪輸出的動力傳給驅動輪或輪邊減速器。對于采用非獨立式懸架的驅動橋，根據其半軸內端與外端的受力狀況，一般又分為全浮式半軸、四分之三浮式半軸與半浮式半軸三種。 半軸內端以花鍵連接著半軸齒輪，半軸齒輪在工作時只將扭矩傳給半軸，幾個行星齒輪對半軸齒輪施加的徑向力是互相平衡的，因而并不傳給半軸內端。主減速器從動齒輪所受徑向力則由差速器殼的兩軸承直接傳給主減速器殼。因而，半軸內端只受扭矩而不受彎曲力矩。 半軸是連接差速器與驅動輪之間傳遞扭矩的實心軸，將動力由差速器傳給驅動輪離合器。 半軸對離合器的功用有以下幾點 1.使

12、發(fā)動機與傳動系逐漸接合，保證汽車平穩(wěn)起步。 2.暫時切斷發(fā)動機與傳動系的聯系，便于發(fā)動機的起動和變速器的換檔，保證傳動系換檔時工作平順。 3.限制所傳遞轉矩，防止傳動系過載 1.2國內外汽車半軸的加工工藝 1.2.1 美國克萊斯勒公司萬脫小客車半軸制造工藝 棒料切斷—法蘭熱軋成型—正火—噴砂—清洗—表面磷化—水平擠壓成型—法蘭和軸承部分切削加工—軸端花鍵滾扎加工—感應加熱淬火、回火—磨削安裝軸頸—法蘭部分加工。 1.2.2 國內后橋半軸先進的機械加工工藝 校直（單柱校直液壓機）—銑端面打中心孔（銑端面打中心孔機床）—車削桿部（液壓半自動仿形車床）—磁力探傷（磁力探傷機）—校直（單

13、柱校直液壓機）—車削法蘭端（普通車床）—銑削花鍵（半自動花鍵軸銑床）—校直（單柱校直液壓機）—磨削安裝軸頸（半自動萬能外圓磨床）—法蘭端部孔加工（立式鉆床）—銑削螺紋（半自動螺紋銑床）—磁力探傷（磁力探傷機）—清洗（通用通過式三箱清洗機）。 以上兩方案加工工序比較少，降低了生產成本、提高了生產效率、綜合效益比較明顯，適合大型企業(yè)的生產。然而先進的加工工藝對設備要求比較高，工人的技術水平要求高，不適合一般企業(yè)的發(fā)展。為了滿足一般企業(yè)的發(fā)展，在制訂半軸生產工藝時，我覺得應該偏向以傳統(tǒng)工藝為指導，盡量在保證產品質量的基礎上，降低設備的要求，同時對員工的技術水平要求相對比較適中，使更多的人可以從事生

14、產。 1.3課題研究意義 汽車半軸的機械加工工藝分析對從事汽車半軸生產的企業(yè)單位來說是很重要的，工藝路線的好壞直接影響到加工效率、加工精度及加工質量。合理的加工工藝路線不但可以保證零件的質量而且可以充分的利用企業(yè)現有的設備，使工序的傳接更加合理，降低加工成本，減少工人的勞動強度，從而使企業(yè)的管理更加的規(guī)范化，提高企業(yè)的經濟效益。 1.4課題需解決的主要問題 工件在進行機械加工時，用以確定工件對機床及刀具相對位置的表面稱為定位基準。定位基準的選擇是定位設計的一個關鍵問題，工件的定位基準一旦被確定，則其定位方案也基本確定。選擇工件那些表面作為定位基準，是加工工藝過程設計時的一個十分重要的問

15、題。定位基準選擇是否合理，將直接影響零件加工質量和機床夾具結構的復雜程度，同時它不僅影響零件表面間的位置尺寸和位置精度，而且還影響整個工藝過程的安排。 工藝路線的制訂是機械加工中很重要的一環(huán)，工藝路線的好壞直接影響到加工效率、加工精度及加工質量。合理的加工工藝路線不但可以保證零件的質量而且可以充分的利用企業(yè)現有的設備，使工序的傳接更加合理，縮短零件的生產周期，從而使企業(yè)的管理更加的規(guī)范化，降低生產成本。 1.5本章小結 本章主要說明了課題的來源、目的、意義、應解決的問題以及應該達到的目標，闡述了國內外的發(fā)展現狀，對課題進行深入分析，為設計的展開做好準備。 第二章 汽車半軸工

16、藝分析及生產類型的確定 2.1半軸的功用 半軸是汽車傳動系統(tǒng)的一個重要組成部分，是用來將差速器半軸齒輪輸出的動力傳給驅動輪或輪邊減速器的，是汽車軸類零件中承受扭矩最大的零件。由于零件成形輪廓的形狀結構復雜，所以不僅加工難度大，而且軌跡精度要求較高，零件既要求準確的加工精度，又要求保證正確的幾何精度。在數控車削加工中，該零件屬于軸類零件（詳見附錄零件圖）。從零件的總體結構和有利于加工考慮，該零件的加工需在普通車床、數控車床、花鍵軸銑床、立式鉆床、鋸床及萬能磨床等上加工才能完成加工要求。 2.2半軸精度分析 參考機械制圖，確定汽車半軸的加工表面的精度如表2-1所示。零件小端的中心孔，是

17、實現上述加工部位的基準，因此必須予以保證（詳見附錄零件圖）。 表2-1 汽車半軸零件的精度分析 加工表面 尺寸及偏差 公差及精度等級 表面粗糙度Ra(μm) 形位公差/mm 零件重要的徑向加工表面 φ58h7() IT7 6.3 φ42 () IT12 6.3 φ33m5() IT5 0.8 零件重要的軸向加工部位 4.20.15 IT12 3.2 8.30.1 IT12 3.2-6.3 470.15 IT12 3.2-0.8 503 IT17 花鍵部分的重要加工尺寸 φ28() IT6 6.

18、3 30.4() IT11 6.3 孔 6xφ14() IT9 3.2 其它加工外圓柱段 φ137 IT11 6.3 φ32 IT11 6.3 φ45 IT11 6.3 R17.5大圓弧 IT11 6.3 工藝孔 φ50 自由精度等級 無要求 2.3毛坯余量分析 由于半軸為批量加工，零件毛坯采用鍛造成形，所以輪廓外的車削余量不均勻，在切削過程中會產生變形。考慮到鍛造毛坯余量的不均勻性，因此應該先進行常規(guī)粗車加工，然后進行精加工。 2.4熱處理分析 半軸的正火硬度為HB133-201，在長度B范圍內感應加

19、熱表面淬火，其表面硬度不低于HRC52，花鍵處允許降低三個硬度單位。 2.5確定半軸的生產類型 該產品年產量為9600件/年，結合生產實際，其設備品率10%，機械加工廢品率為1%，根據零件生產綱領計算公式 （2-1） 汽車半軸零件的年產量為10656件，現已知該產品屬于輕型機械，根據機械制造工藝設計簡明手冊生產類型與生產綱領的關系表，可確定其生產類型為大批量生產。 2.6本章小結 本章主要說明了汽車半軸的功用，并且對零件進行初步的分析，明確半軸的生產類型、毛坯余量分析、熱處理分析及對汽車半軸各加工表面進行精度分析，為后續(xù)

20、設計零件工藝規(guī)程奠定基礎。 第三章 零件工藝規(guī)程的設計 3.1選擇毛坯 從結構確定零件為軸類零件。根據其受力特點可知，它受扭轉—彎曲復合作用力，由于其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力較大，所以可采用合金鋼—40Cr。該零件為批量生產，為了提高其生產率與經濟性，毛坯的形狀、尺寸越接近成品，切削加工余量就越少，從而可以提高材料的利用率和生產效率，因此，宜采用自由鍛造及模鍛方法制造毛坯。 3.2確定毛坯機械加工余量及尺寸公差 3.2.1 鍛件的質量 根據零件成品的質量為1.8㎏，估算為2.5㎏。 3.2.2 加工精度 零件模鍛部分各表面為一般加工精度F，自由鍛造

21、部分為較高精度等級。 3.2.3 鍛件形狀復雜系數S （3-1） 假設鍛件的最大直徑為φ141mm，長為53mm 根據機械制造工藝設計簡明手冊鍛件形狀復雜系數S分級表，可確定其形狀復雜系數為S，屬一般級別。 3.2.4 機械加工余量 根據鍛件重量m，F ，S查機械制造工藝設計簡明手冊模鍛件內外表面加工余量表。由于表中形狀復雜系數只有S、S，則S參考S，S參考S定，由此查得直徑方向為1.7-2.2mm，水平方向亦為1.7-2.2mm。即鍛件各外徑的單面余量為1.7-2.2mm，各軸向尺寸的單面余量亦為1.7-2.2mm。 3.3設計毛坯圖 3.3.1 確定毛坯尺寸

22、公差 確定毛坯尺寸，如表3-1所示： 表3-1 半軸毛坯（模鍛部分尺寸） 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 Φ58h7 2 Φ62 Φ137 2.2 Φ141.4 R17.5 2 R19.5 Φ45 1.75 Φ48.5 8.3 2及1.7 12 51.2 2及1.7 53 毛坯尺寸公差根據鍛件質量m、形狀復雜系數S，40含碳量為0.38%—0.43%，其最高含量為0.43%，根據機械制造工藝設計簡明手冊鍛件材質系數表，可確定其鍛件材質系數為M，采取平直分模線，鍛件為普通精度等級，則毛坯公差可從模鍛件的長度、寬度、高度及錯差、殘留飛邊（普通級）

23、表、模鍛件的厚度偏差（普通級）表查得，如表3-2所示： 表3-2 半軸毛坯（模鍛部分）尺寸允許偏差 鍛件尺寸 偏差 根據 Φ62 +1.4 -0.6 機械制造工藝設計簡明手冊表2.2-13 Φ141 +1.7 -0.8 R19.5 +1.2 -0.6 Φ48.5 +1.4 -0.6 12 +0.9 -0.3 機械制造工藝設計簡明手冊表表2.2-16 53 +1.4 -0.4 3.3.2 確定分模具位置 由于毛坯是H

24、 3.3.3 確定毛坯的熱處理 鋼質半軸毛坯經鍛造后安排正火，以消除殘留的鍛造應力，并使不均勻的金相組織通過重新結晶而得到細化、均勻組織，從而改善了加工性能。 根據上述諸因素，自由鍛造部分查機械制造技術基礎課程設計指導教程確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果如表3-3所示： 表3-3 半軸鍛造毛坯尺寸公差及機械加工余量 鍛造類型 鍛件重量/㎏ 形狀復雜系數 材質系數 公差等級 模鍛 2.5 S2 M1 普通級 項目 機械加工余量/mm 尺寸公差 備注 φ137圓柱段 2.2 2.2（） 機械制造工藝設計簡手冊表2.2-13 R17.5大圓弧

25、 2.0 2.0（） φ58h7圓柱段 2.0 2.0（） φ45圓柱段 1.75 1.75（） 12 1.75 1.75（） 51 2.0 2.0（） 自由鍛 φ30圓柱段 2.5 2.5（） 機械制造技術基礎課程設計指導教程表2-6 φ33圓柱段 2.5 2.5（） 76 2.0 761.0 609 2.0 6131.0 綜上所述，繪制汽車半軸毛坯圖，如圖3-1所示： 圖3-1 汽車半軸毛坯圖 3.4選擇零件表面加工方法 根據汽車半軸零件圖（詳見附錄）上各表面的尺寸精度和表面粗糙度，查機械制造工藝與機床夾具課程設計指導

26、外圓表面加工方案表、內孔加工方案表、平面加工方案表，確定加工工件各表面的加工方法如表3-4所示： 表3-4 半軸零件面加工方案 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 φ50工藝孔 自由精度等級 無 鉆—車 φ58h7圓柱 IT7 6.3 粗車—精車 φ137圓柱 IT11 3.2 粗車—精車 φ45圓柱 IT11 6.3 粗車—精車 φ42圓柱段 IT12 6.3 粗車—精車 φ33m5圓柱段、R0.5圓角 IT5 0.8 粗車—精車—磨 φ32圓柱段 IT12 6.3 粗車—精車 φ30圓柱段 IT12

27、 6.3 粗車—精車 6xφ14孔 IT9 3.2 鉆—倒角—鉸 花鍵 IT11 3.2 粗車—精車—滾齒 3.5選擇定位基準 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后在確定粗基準。 3.5.1 選擇精基準 1.根據汽車半軸零件的技術要求和裝配要求，如零件圖（詳見附錄）所示選擇零件右小端的中心孔和φ137外圓作為精基準加工法蘭內表面、R17.5圓弧及法蘭右端桿部各臺階軸，零件上的很多表面都可以采用它們做基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。φ137外圓柱的軸線是設計基準，選用其作精基準定位加工零件法蘭右端的各加工表面，實現了設計基準和工藝基準的重合，保

28、證了被加工表面的圓跳動的要求。選φ33m5外圓表面做精基準，加工法蘭左端部分及內孔。為了保證加工精度，數控加工法蘭φ137內表面及右端各輪廓軌跡的工件坐標系原點應設定相同。 2.磨削加工的基準選擇 工件熱處理后，以零件圖（詳見附錄）中兩端的中心孔作為定位基準在萬能磨床上，利用兩頂尖裝夾，一次磨出φ33m5外圓及其端面圓角R0.5。 3.5.2 選擇粗基準 1.鋸右小端端面的粗基準是以φ33、φ30毛坯外圓及φ58外圓左端面作為定位基準。 2.車φ137法蘭內表面、R17.5大圓弧及法蘭右端各臺階軸圓柱段的粗基準是以φ137圓柱段，零件右端中心孔作為定位基準。 3.車φ137圓柱段及

29、法蘭外表面、φ58h7圓柱段、工藝孔φ50的粗基準是以φ33圓柱段作為定位基準。 4. 鉆零件右小端中心孔是以φ33、φ30毛坯外圓作為定位基準。 3.6劃分加工階段 該零件加工質量要求高，可將其加工階段劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。 在粗加工階段，首先將精基準（零件兩端面中心孔及φ137外圓）準備好，使后續(xù)工序都可采用精基準進行定位加工，從而保證其他加工表面的精度要求；然后車法蘭左端各外圓。 在半精加工階段，完成花鍵、各外圓表面及孔的加工要求，對于要精加工的表面留精車余量。 在精加工階段，對φ33外圓及R0.5圓角進行磨削加工。 3.7工序集中與分散 零件的加工選用

30、工序集中原則。該零件的生產類型為批量生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產效率；運用工序集中原則可以減少工件的裝夾次數，縮短輔助時間，而且在一次裝夾中可以加工出許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度要求。由于汽車半軸的零件比較長，部分工序要使用工序分散原則，便于裝夾，從而保證加工精度。 3.8工序順序安排 3.8.1 機械加工工序的安排 1.遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準—鋸平右小端端面、鉆小端中心孔。 2.遵循“先粗后精”原則—先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 3.遵循“先主后次”原則—先加工零件中φ137 法蘭內表面、R17.5大圓弧及法蘭右端各臺

31、階軸圓柱段，后調頭加工零件中法蘭左端各圓柱端及端面（詳見附錄零件圖）。 4.遵循“先面后孔”原則—先加工φ137圓柱段，再加工6xφ14孔（詳見附錄零件圖）。 3.8.2 熱處理 鍛造毛坯后安排正火工序，目的是使零件獲得合適的硬度，便于切削加工。在半精加工后及精加工階段前安排中頻淬火和退火。淬火的目的是為了提高零件的硬度和耐磨性；退火的目的是為了消除鍛件淬火后的殘余內應力。 3.8.3 輔助工序 毛坯鍛造、粗加工臺階軸和熱處理后，均安排校直工序；在半精加工后，安排中間檢驗工序；精加工后，安排清洗和終檢工序。 綜上所述，確定汽車半軸工序的安排順序為：基準加工—法蘭右端臺階軸各圓柱段的

32、粗加工及法蘭左端各圓柱段粗加工—主要表面的半精加工和次要表面的半精加工—熱處理—主要表面的精加工。 3.9擬訂汽車半軸零件機械加工工藝路線 3.9.1 擬訂加工小端面及鉆中心孔的加工方案 1.方案一：鋸端面—鉆中心孔—粗車臺階軸、R17.5大圓弧及φ137法蘭內表面—鉆φ50孔及車合R15過渡圓弧—鉆左端中心孔，平端面粗車φ58外圓柱段、φ137法蘭圓柱段及法蘭外表面—平小端端面，再加工一次加工中心孔。 2.方案二：車端面—鉆中心孔，采用一臺設備進行加工。 3.方案優(yōu)缺點對比，如表3-5所示： 表3-5 加工方案對比 加工方案 優(yōu) 點 缺 點 方案一 便于裝夾，能很好地

33、保證加工精度 工序長，需要設備多，操作時間長，生產效率低 方案二 工序集中，一次裝夾就可以完成加工，從而節(jié)省操作時間和生產設備，生產效率高。 加工時零件擺動幅度較大，無法保證基準中心孔的加工精度，廢品率高。 4.方案對比及選用 方案一：雖然工序長，占用設備多，生產效率低，但是廢品率低，經濟效益好，適合于大批量生產；方案二：雖然工序集中，生產效率高，但是由于零件結構復雜，毛坯是鍛造而成，直線度和垂直度較差，加工時零件擺動幅度較大，無法保證基準中心孔的加工精度，廢品率高，經濟效益低，不適合于大批量生產。因此制訂零件加工工藝路線時選擇方案一。 3.9.2 確定汽車半軸加工工藝流程 通

34、過以上方案對比，確定汽車半軸加工工藝流程，如圖3-2所示： 鍛造（自由鍛、模鍛） 熱處理（正火） 校直 鋸右小端面 粗車臺階軸、R17.5大圓弧及φ137法蘭內表面 調頭鉆φ50工藝孔及車合R15過渡圓弧 機械加工（粗加工） 鉆左端中心孔，平端面粗車φ58外圓柱段及法蘭外表面、φ137法蘭外圓柱段 平小端端面、再加工一次中心孔 精車臺階軸各圓柱段、R17.5大圓弧及φ137法蘭的內表面 銑花鍵 熱處理（中頻淬火、退火） 修研桿頭中心孔—校直 精車φ58外圓及φ137外圓柱及法蘭外表面、取總長 鉆6xφ14孔；孔倒角C0.5、鉸6xφ14孔 校直 機械加

35、工（半精加工） 磨φ33m5外圓、R0.5圓角 入庫清洗 磁力探傷 鉆右小端中心孔 圖3-2 汽車半軸加工工藝流程圖 3.10確定半軸工藝路線 根據擬訂的工藝方案，在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，列出汽車半軸的機械加工工藝路線，如表3-6所示： 表3-6 汽車半軸機械加工工藝路線 工序號 工序名稱 工序內容 05 鍛造 鍛造（自由鍛、模鍛） 10 熱處理 熱處理（正火） 15 輔助工序 校直 20 鋸 鋸右小端面 25 鉆削 鉆右小端中心孔 30 車削 粗車臺階軸、R17.5大圓弧及φ137法蘭內表面 35 鉆、

36、車削 調頭鉆φ50工藝孔及車合R15過渡圓弧 40 鉆、車削 鉆左端中心孔，平端面粗車φ58外圓柱段及法蘭外表面、φ137法蘭外圓柱段 45 鉆、車削 平小端端面、再加工一次中心孔 50 輔助工序 校直 55 車削 精車臺階軸各圓柱段、R17.5大圓弧及φ137法蘭的內表面 60 銑削 銑花鍵 65 熱處理 熱處理（中頻淬火、退火） 70 修研桿頭中心孔 75 輔助工序 校直 80 車削 精車φ58外圓及φ137外圓柱及法蘭外表面、取總長 85 鉆削 鉆6xφ14孔 90 鉸削 孔倒角C0.5、鉸6xφ14孔 95 磨削

37、 磨φ33m5外圓、R0.5圓角 100 磁力探傷 105 入庫清洗 3.11本章小結 本章主要說明了零件的毛坯選取及其制造工藝，同時對零件的作用及結構進行了整體的分析擬訂工藝路線的兩個初步方案。經過分析比較兩個工藝路線的優(yōu)劣，確定最后的加工工藝路線，為下面工序設計和夾具設計奠定了基礎。 第四章 工序設計 4.1選擇加工設備與工藝裝備 4.1.1 選擇機床 根據機械制造工藝設計簡明手冊，查相關表可確定表3-6各加工工序選擇的機床設備。 1.工序35、40、45、80都是粗車和半精車。各工序的工步數不多，成批生產部要求很高的生產率，故選用臥式車床就

38、能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，選用常用的CA6140型臥式普通車床即可。 2.工序30只安排了粗車。工序相對比較集中，半軸形狀較為復雜，故選擇臥式仿形車床CE7112進行加工方能滿足要求。 3.工序60為銑花鍵。從加工要求及尺寸大小考慮，選Y6110型花鍵軸銑床較合適。 4.工序85、90為鉆、鉸6個φ14孔，可采用專用夾具在立式鉆床上加工，從加工要求及尺寸大小考慮，故選Z535型立式鉆床。 5.工序55為精車半軸桿部及法蘭內表面。由于已安排有粗加工，余量不是很大，零件為大批量生產且工序集中，為了提高生產效率，故可選GSK980DA的數控車床。 6.工序95為磨外圓。從加工要求及

39、尺寸精度考慮，故選MGB1420型萬能磨床進行半軸的精加工。 7.工序20為鋸右小端端面。根據零件規(guī)格，選擇鋸床。 8.工序25為鉆右小端中心孔從加工要求及尺寸大小考慮，選擇臥式中心鉆機床Z8210A。 4.1.2 選擇夾具 本零件除鉆孔工序需要專用夾具外，其它各工序使用通用夾具即可。銑花鍵及磨外圓工序采用兩頂尖；車φ137法蘭外圓柱段及其外表面、鉆φ50工藝孔左端面中心孔，車R15圓弧φ58圓柱段均采用三爪卡盤；車桿部及φ137法蘭內表面及R17.5圓弧采用三爪卡盤+頂尖，其他工序均用V型塊。 4.1.3 選擇刀具 1.在車床上加工的工序，一般都選用硬質合金車刀。加工鋼質零件采用

40、YT類硬質合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。由于汽車半軸的生產為大批量，為了提高生產效率及經濟性，選用可轉位車刀。 2.鉆定位中心孔選用B型帶護錐中心（根據GB6078-85）, 鉆φ50工藝孔用高速鋼麻花鉆頭。 3.花鍵的加工根據加工材料，可選擇45度壓力角漸開線花鍵滾刀。 4.其他工序的加工用到的刀具有：高速鋼機用鉸刀、鋸條、高速鋼麻花鉆頭等。 4.1.4 選擇量具 汽車半軸零件屬成批生產，一般均采用通用量具。選擇量具的方法有二種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。根據機械制造工藝設計簡明手冊，確定半軸機械加工所用的量具

41、有游標卡尺、外徑千分尺、百分表、內徑千分尺等。 4.2確定加工余量、工序尺寸和公差 確定工序尺寸一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的尺寸按零件圖樣的要求標注，當無基準轉換時，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關，當準備不重合時，工序尺寸應用工藝尺寸鏈解算。 圓柱面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關。前面根據有關資料已查出本零件各外圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應將總加工余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經濟精度確定。 本零件生產為大批量生產，以工廠生產實踐和實驗研究積累的經驗為基礎，參考機械制造工藝設

42、計簡明手冊，機械制造工藝與機床夾具課程設計設計指導教程，確定汽車半軸零件的各加工面的工序加工余量、工序尺寸及公差如表4-1所示： 表4-1 半軸各加工表面加工余量、工序尺寸和公差 加工表面 工序名稱 工序余 量 工序精度 工序基本尺寸 工序尺寸及偏差 φ33外圓 磨削 0.4 IT5(0.011) φ33.0 φ33() 精車 1.3 IT9（0.062） φ33.4 φ33.4() 粗車 3.3 IT11(0.16) φ34.7 φ34.7() 毛坯 5.0 φ38.0 φ30外圓 精車 1.3 IT9(0.052) φ

43、30.0 φ30.0() 粗車 3.7 IT11(0.13) φ31.3 φ31.3() 毛坯 5.0 φ35.0 φ32外圓 精車 1.3 IT9(0.062) φ32.0 φ32.0() 粗車 3.7 IT11(0.16) φ33.3 φ33.3() 毛坯 6.0 φ38.0 φ42外圓 精車 1.3 IT9(0.062) φ42.0 φ42.0() 粗車 5.2 IT11(0.16) φ43.3 φ43.3() 毛坯 6.5 φ48.5 φ45外圓 精車 1.3 IT9(0.062)

44、 φ45.0 φ45.0() 粗車 2.2 IT11(0.16) φ46.3 φ46.3() 毛坯 3.5 φ48.5 φ137外圓 精車 1.3 IT9(0.1) φ137.0 φ137() 粗車 3.1 IT11(0.25) φ138.3 φ138.3() 毛坯 4.4 φ141.4 R17.5圓弧 精車 1.3 IT9(0.062) R17.5 R17.5() 粗車 2.7 IT11(0.16) R18.8 R18.8 () 毛坯 4.0 R19.5 φ58h7外圓 精車 1.3

45、IT7(0.03) φ58.0 φ58.0() 粗車 2.7 IT11(0.19) φ59.3 φ59.3() 毛坯 4.0 φ62.0 軸向尺寸 粗加工后均預留0.5mm作為半精加工所用 4.3本章小結 本章主要是確定了零件加工所需要用到的機床設備、刀具、量具以及零件加工各工序的加工余量。為了方便參閱、管理、安排生產計劃以及指導工人進行零件加工所用。 第五章 確定切削用量及基本時間 切削用量是切削加工時可以控制的參數，具體是指切削速度 (m/min) ，進給量( mm/r)和背吃刀量（mm）三個參數。 5.1切削用量選用原則 選擇切削用

46、量主要應根據工件的材料、精度要求以及刀具的材料、機床的功率和剛度等情況，在保證工序質量的前提下，充分利用刀具的切削性能和機床的功率、轉矩等特性，獲得高生產率和低加工成本。 從刀具耐用度角度出發(fā)，首先應選定背吃刀量，其次選定進給量，最后選定切削速度。 粗加工時，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡量能保證較高的金屬切除率，以提高生產率；精加工時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量小且均勻。因此，選擇切削用量時應著重保證加工質量，并在此基礎上盡量提高生產率。 5.1.1 選擇背吃刀量 粗加工時，背吃刀量應根據加工余量和工藝系統(tǒng)剛度來確定。由于

47、粗加工時是以提高生產率為主要目標，所以在留出半精加工、精加工余量后，應盡量將粗加工余量一次切除。一般可達8～10mm。當遇到斷續(xù)切削、加工余量太大或不均勻時，則應考慮多次走刀，而此時的背吃刀量應依次遞減，即a>a>a……。 精加工時，應根據粗加工留下的余量確定背吃刀量，使精加工余量小而均勻。 5.1.2 選擇進給量 粗加工時對表面粗糙度要求不高，在工藝系統(tǒng)剛度和強度好的情況下，可以選用大一些的進給量；精加工時，應主要考慮工件表面粗糙度要求，一般表面粗糙度數值越小，進給量也要相應減小。 5.1.3 選擇切削速度 切削速度主要應根據工件和刀具的材料來確定。粗加工時，v主要受刀具壽命和機

48、床功率的限制。如超出了機床許用功率，則應適當降低切削速度；精加工時，ap和f選用得都較小，在保證合理刀具壽命的情況下，切削速度應選取的盡可能高，以保證加工精度和表面質量，同時滿足生產率的要求。 切削用量選定后，應根據已選定的機床，將進給量f和轉速n，并計算出實際的切削速度v。工序卡上填寫的切削用量應是修定后的進給量f、轉速n，并計算實際的切削速度v。 5.2確定汽車半軸各工序切削用量 5.2.1 確定表3-6工序30的切削用量 1.確定切削深度a 根據表4-1由于半軸毛坯單邊余量最大僅為2.5mm，粗車最大雙邊加工余量為3.7mm，可在一次走刀完成。 a=1.85mm 2.確定進

49、給量f 根據機械加工工藝手冊硬質合金外圓車刀粗車外圓的進給量表可知 f=0.4-0.5mm/r 按CE7112進給量，選擇 f=0.4mm/r 3.確定切削速度v 切削速度可根據公式計算，也可直接從表中查出。現采用計算法確定切削速度。 根據半軸的材料、加工形式、刀具材料及進給量，查機械加工工藝手冊車削速度計算公式表、車刀的磨鈍標準及壽命表可知 C=242,X=0.15,Y=0.35,m=0.20，T=60min 根據車削速度計算公式 （5-1） 按CE7112的轉速，選擇 n=900r/min=15r/s 4.校驗機床功率。根據零件的工件材

50、料、刀具材料及加工形式，查機械加工工藝手冊車削力和車削功率的計算公式表可知 （5-2） （5-3） 其中，，，，， 則有：； 查機械加工工藝手冊臥式車床的型號與技術參數表CE7112車床的參數可知CE7112主電機功率為P=10kw。 因，故上述切削用量可用，最后確定切削用量為 mm, ,, 5.2.2 確定表3-6工序40的切削用量 1.確定切削深度a 根據表4-1由于半軸毛坯單邊余量最大僅為2.5mm，粗車最大雙邊加工余量為3.1mm，可在一次走刀完成。 a=1.55mm 2.確定進給量。根據機械加工工藝手冊硬質合金外圓車刀粗車外圓的進給

51、量表可知 f=0.4-0.5mm/r 按CA6140進給量，選擇 f=0.4mm/r 3.確定切削速度v 切削速度可根據公式計算，也可直接從表中查出?，F采用計算法確定切削速度。 根據半軸的材料、加工形式、刀具材料及進給量，查機械加工工藝手冊車削速度計算公式表、車刀的磨鈍標準及壽命表可知 C=242,X=0.15,Y=0.35,m=0.20，T=60min 根據車削速度計算公式 按CA6140的轉速，選擇 n=320r/min=5.3r/s 4.校驗機床功率。根據零件的工件材料、刀具材料及加工形式，查機械加工工藝手冊車削力和車削

52、功率的計算公式表可知 其中，，，， 則有； 查機械加工工藝手冊臥式車床的型號與技術參數表CA6140車床的參數可知CA6140主電機功率為P=7.5kw。 因故上述切削用量可用。最后的切削用量為 mm, ,, 5.2.3 確定表3-6工序55的切削用量 1.確定切削深度a 根據表4-1由于半軸毛坯單邊余量最大僅為2.5mm，粗車最大雙邊加工余量為1.3mm，可在一次走刀完成。 a=0.65mm 2.確定進給量，根據機械加工工藝手冊硬質合金外圓車刀半精車的進給量表可知 f=0.15-0.25mm/r 按GSK980DA進給量，選擇 f=0.15mm/r

53、 3.確定切削速度v 切削速度可根據公式計算，也可直接從表中查出。現采用計算法確定切削速度。 根據半軸的材料、加工形式、刀具材料及進給量，查機械加工工藝手冊車削速度計算公式表、車刀的磨鈍標準及壽命表可知 C=291,X=0.15,Y=0.20,m=0.20，T=60min 根據車削速度計算公式 按GSK980DA的轉速，選擇 n=1500r/min=25r/s 5.2.4 確定表3-6工序80的切削用量 1.確定切削深度a 根據表4-2由于半軸毛坯單邊余量最大僅為2.5mm，粗車最大雙邊加工余量為1.3mm，可在一次走刀完成

54、。 a=0.65mm 2.確定進給量。根據機械加工工藝手冊硬質合金外圓車刀粗車外圓的進給量表可知 f=0.15-0.25mm/r 按CA6140進給量，選擇 f=0.18mm/r 3.確定切削速度v 切削速度可根據公式計算，也可直接從表中查出。現采用計算法確定切削速度。 根據半軸的材料、加工形式、刀具材料及進給量，查機械加工工藝手冊車削速度計算公式表、車刀的磨鈍標準及壽命表可知 C=291,X=0.15,Y=0.20,m=0.20，T=60min 根據車削速度計算公式 按CA6140的轉速，選擇 n=500r/min=8.3

55、r/s 5.2.5 確定表3-6工序25的切削用量 1.確定切削深度a 根據公式a=d/2=4.0/2=2.0mm 2.確定進給量。根據機械加工工藝手冊高速鋼鉆頭鉆孔的進給量表可知 f=0.06-0.08mm/r 按Z8210A進給量，選擇 f=0.08m/r 3.確定切削速度v 切削速度可根據公式計算，也可直接從表中查出?，F采用計算法確定切削速度。 根據半軸的材料、加工形式、刀具材料及進給量，查機械加工工藝手冊鉆、擴、鉸切削速度的計算公式表、單刀加工刀具壽命T表可知 C=4.4,Z=0.4,Y=0.70, X=0.0,m=0.20，T=20min 根據機械

56、加工工藝手冊鉆孔切削速度的修正系數表可知 k=1.0, k=0.95, k=1.0, k=0.6 k=0.87, k=0.64 K=1.00.951.00.60.870.64=0.317 根據鉆削速度計算公式 （5-4） 按Z8210A的轉速，選擇 n=600r/min=10r/s 5.2.6 確定表3-6工序35的切削用量 1.確定切削深度a 根據公式a=d/2=50/2=25mm 2.確定進給量。根據機械加工工藝手冊高速鋼鉆頭鉆孔的進給量表可知 f=0.4-0.5mm/r 按CA614

57、0進給量，選擇 f=0.4m/r 3.確定切削速度v 切削速度可根據公式計算，也可直接從表中查出?，F采用計算法確定切削速度。 根據半軸的材料、加工形式、刀具材料及進給量，查機械加工工藝手冊鉆、擴、鉸切削速度的計算公式表，單刀加工刀具壽命T表可知 C=6.1,Z=0.4,Y=0.50, X=0.0,m=0.20，T=90min 根據機械加工工藝手冊鉆孔切削速度的修正系數表可知 k=1.0, k=0.95, k=1.0, k=1.0 k=0.87, k=0.64 K=1.00.951.01.00.870.64=0.53 根據鉆削速度計算公式

58、 按CA6140的轉速，選擇 n=65r/min=1.08r/s 5.2.7 確定表3-6工序60的切削用量 1.確定工件每轉滾刀進給量f。根據機械加工工藝手冊查用花鍵滾刀滾切花鍵軸的進給量表可知 f=1.5～5mm/r 按Y6110進給量，選擇 f=2.5mm/r=15mm/min 2.確定切削速度v 切削速度可根據公式計算，也可直接從表中查出?，F采用計算法確定切削速度。 根據半軸的材料、加工形式、刀具材料及進給量，查機械加工工藝手冊用花鍵滾刀滾切花鍵軸的切削用量表知 查機械加工工藝手冊用花鍵滾刀滾切花鍵軸表可知滾花鍵切削速度的修正

59、系數為 故實際的切削速度 按Y6110的轉速，選擇 n=200r/min=3.3r/s 5.2.8 確定表3-6工序85的切削用量 1.確定切削深度a 根據公式a=d/2=14/2=7.0mm 2.確定進給量。根據機械加工工藝手冊高速鋼鉆頭鉆孔的進給量表可知 f=0.22-0.28mm/r 按Z535進給量，選擇 f=0.26m/r 3.確定切削速度v 切削速度可根據公式計算，也可直接從表中查出?，F采用計算法確定切削速度。 根據半軸的材料，加工形式，刀具材料及進給量，查機械加工工藝手冊鉆、擴、鉸切削速度的計算公式

60、表、單刀加工刀具壽命T表可知 C=6.1,Z=0.4,Y=0.50, X=0.0,m=0.20，T=45min 根據機械加工工藝手冊鉆孔切削速度的修正系數表可知 k=1.0, k=0.95, k=1.0, k=1.0 k=0.87, k=0.64 K=1.00.951.01.00.870.64=0.53 根據鉆削速度計算公式 按Z535的轉速，選擇 n=265r/min=4.4r/s 4.確定扭矩。查機械加工工藝手冊[9]鉆孔轉矩及功率的計算公式表可知 （5-5） 式中 ，，， 經計算 5.確定功率。查機械加

61、工工藝手冊[9]鉆孔轉矩及功率的計算公式表可知 （5-6） 即有 查機械制造工藝設計簡明手冊[1]立式鉆床主要技術參數表中Z535的參數可知Z535主電機功率為P=4.5kw。 因，故上述切削用量可用。 5.2.9 確定表3-6工序90的切削用量 1.確定進給量f 根據機械加工工藝手冊高速鋼機鉸刀鉸孔時的進給量表可知 f=0.15-0.35mm/r 按Z535進給量，選擇 f=0.15m/r 2.確定切削速度v及n 根據機械加工工藝手冊高速鋼機鉸刀鉸削結構鋼、合金鋼的切削速度表量表，取v=24.

62、0m/min 切削速度的修正系數查鉆、擴、鉸孔條件改變時切削速度的修正系數表可知 k=0.53,k=1.0 故v=240.531.0=12.72m/min 按Z535的轉速，選擇 n=335r/min=5.58r/s 實際的鉸孔速度v 5.2.10 確定表3-6工序95的切削用量 根據機械加工工藝手冊，現采用查表法確定磨工序的切削用量 1.確定砂輪速度 根據機械加工工藝手冊外圓磨削砂輪速度表可知 V=45m/s 2. 確定進給量f 根據公式f=（0.5-0.8）b b=100mm f=0.5mm 3.確定背吃刀量a，工件

63、速度v 根據工件磨削表面直徑、工件縱向進給量f查機械加工工藝手冊縱向進給外圓的磨削用量表可知 a=0.03mm v=16m/min 5.2.11 確定工序20切削用量 確定工序20鋸小端面的切削用量。根據機械加工工藝手冊查圓鋸鋸削用量可知 鋸削速度v=18.3m/min 進給量f=76mm/min 材料切除率為226cm/min 5.3確定半軸各工序的基本時間 5.3.1 確定表3-6工序25的基本時間 根據機械制造工藝設計簡明手冊鉆削機動時間的計算公式表可知 (5-7) —切削加工長度（mm） —刀具切入長度（mm） (5-8) —刀具切出長度（mm

64、）=1～4(鉆中心孔和盲孔時=0) 由零件圖（詳見附錄）及上述工序切削用量的計算可知 =12.5，=2，=0，f=0.08mm/r，n=10r/s 則 5.3.2 確定表3-6工序85的基本時間 根據機械制造工藝設計簡明手冊鉆削機動時間的計算公式 由零件圖（詳見附錄）及上述工序切削用量的計算可知 =10.3mm，=2mm，=3mm，f=0.26mm/r，n=4.4r/s 5.3.3 確定表3-6工序90的基本時間 根據機械制造工藝設計簡明手冊鉸圓柱孔的超出長度表可知 =13mm 根據公式 式中 =10.3mm， =

65、2mm，=13mm，f=0.15mm/r，n=5.58r/s 5.3.4 確定表3-6工序30的基本時間 根據機械制造工藝設計簡明手冊車削機動時間的計算公式表可知 (5-9) —切削加工長度（mm） —刀具切入長度（mm） (5-10) —刀具切出長度（mm） l=3～5(加工臺階時=0) 為切削次數 由零件圖（詳見附錄）及上述工序切削用量的計算可知 =650.7， =2，=5，f=0.4mm/r，n=15r/s，=1 則 5.3.5 確定表3-6工序40的基本時間 1.車削φ58外圓柱段的基本時間T 由零件圖（詳見

66、附錄）及上述工序切削用量的計算可知 =4.7mm， =2mm， =5mm，f=0.4mm/r，n=5.8r/s 2.車削φ137外圓柱段的基本時間T 由零件圖（詳見附錄）及上述工序切削用量的計算可知 =10.8mm， =2mm， =5mm，f=0.4mm/r，n=5.8r/s 由（1）（2）可知工序85的基本時間 5.3.6 確定表3-6工序55的基本時間 根據公式 由零件圖（詳見附錄）及上述工序切削用量的計算可知 =650.7mm，=2mm， =5mm，f=0.15mm/r，n=25r/s，i=1 5.3.7 確定表3-8工序80的基本時間 1.車削φ58外圓柱段的基本時間T 由零件圖（詳見附錄）及上述工序切削用量的計算可知 =4.2mm， =2mm， =5mm，f=0.18mm/r，n=8.3r/s，=1 2.車削φ137外圓柱段的基本時間T 由零件圖（詳見附錄）及上述工序切削用量的計算可知 =10.3mm， =2mm，=5mm，f=0.18mm/r，n=8.3r/s，=1