十字轴零件的加工工艺及夹具设计.docx
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1、摘 要差速器十字轴零件是驱动桥差速器总成中的一个零件,其主要作用为支承四个行星齿轮,从而实现汽车在转弯时的差速转动,减少汽车轮胎的磨损。本说明书主要介绍的是差速器十字轴零件的加工工艺及其夹具设计。根据差速器十字轴零件的结构特征,其主要是由平面与孔组成,根据加工工艺原则,平面的加工精度比孔的加工精度更容易保证,故此零件加工会遵循先面后孔的加工原则,同时遵循粗精加工分开原则。主要以十字轴的各短轴轴线为基准进行加工。差速器十字轴零件从毛坯到合格零件,其中有对零件材料的选择,对零件毛坯制造方式的确定,对零件尺寸的确定,对零件加工序先后的分析调整,拟定出最优的加工方案。在保证加工质量的同时尽量提高生产效
2、率,选择合理的机床及夹具,以生产降低成本。差速器十字轴零件的夹具设计是根据零件的结构特点,设计出操作简便、装夹合理的专用夹具。关键词:差速器十字轴;加工工艺;专用夹具ABSTRACTDifferential cross shaft parts is one of the drive axle differential assembly parts, its main function is supporting four planetary gear, so as to realize auto differential rotation in corners, reduce automobi
3、le tire wear.This manual differential cross shaft parts are mainly introduced the processing technology and fixture design.According to the structure characteristics of differential cross shaft parts, it is mainly composed of the plane and hole, according to the principle of processing technology, t
4、he machining precision of plane easier than hole machining precision to ensure, therefore parts processing will follow after the first plane hole machining principle, follow the principle of separate coarse finishing at the same time.Mainly in the spiders short axis as a benchmark for processing.Dif
5、ferential cross shaft parts from blank to the qualified parts, including the selection of component materials, for the determination of blank parts manufacturing way for the determination of parts size on the analysis of the parts processing sequence has been adjusted, work out the optimal processin
6、g scheme.In at the same time try to improve the efficiency of production, to ensure the quality of processing to choose reasonable machine tool and fixture, to production to reduce costs.Differential cross shaft parts of fixture design is based on the structure characteristics of the parts, design a
7、 simple operation, reasonable special fixture clamping.Keywords: Differential cross shaft;The processing technology;Special fixture目录摘要IABSTRACTII目录III1绪论11.1研究背景11.2研究的目的和意义11.3国内外现状和发展趋势11.4主要研究内容和技术方案22零件分析32.1差速器十字轴的介绍32.2十字轴主要加工表面技术要求的确定32.3零件工艺分析33毛坯的制造44加工工艺制定54.1表面加工方法的确定54.2初定工艺路线54.3定位基准的选
8、择54.3.1粗基准的选择54.3.2精基准的选择54.4机械加工余量、毛坯尺寸及尺寸的确定64.4.1机械加工余量的确定64.4.2毛坯尺寸及公差的确定64.5十字轴零件的加工工艺过程及工序尺寸64.6确定切削用量及基本时间105机床夹具设计和结构计算145.1定位基准的选择145.2夹具设计145.3定位误差分析145.4钻削力和与夹紧力的计算156总结16参考文献17致谢18附录19附录A机械加工工艺过程卡19附录B机械加工工序卡片20附录C十字轴零件图22201绪论1.1研究背景随着汽车工业的发展,对汽车零部件的要求越来越高,差速器十字轴作为汽车零件中的重要的精密部件,对机床、夹具的要
9、求更高,而且我国对这类零件的制造生产还处于落后状态。所以我们需要研究如何提高零件的加工精度,提高生产效率,降低产品成本。1.2研究的目的和意义工作轴零件在各行各业中都占有非常重要的地位,以十字轴为例,在机床、汽车、等制造工业中,轴类零件是用量非常大,且占有相当重要地位的结构件。要求有一定的硬度,以提高其抗磨损能力。十字轴是万向联轴器上的重要零件,精度要求高,加工难度大。所以十字轴在生产时相对应的工艺和夹具设计的要求也越来越高。在零件的加工过程中,零件的加工工艺分析、工艺设计和夹具设计至关重要。在加工前对所加工零件进行工艺分析,制定加工方案,选择加工设备、夹具、刀具、量具、确定切削用量、安排加工
10、顺序、制定走刀路线等是非常关键的。在工艺设计时,还要对一些工艺问题(如工件的装夹、对刀、换刀、刀具补偿等)做相应处理。如果在加工零件之前不做这一系列的准备工作,很难加工出符合标准的零件,因此工艺分析、工艺设计和夹具设计是一项十分重要的工作。为了适应市场快速发展的需求和生产需要,制定出合适的工艺路线和设计出合适的夹具,不仅可以生产出更高强度、更加精密和更高工作效率的工作轴零件,而且提高了生产工作轴零件的效率,减轻了生产单件产品工人的工作量,降低了产品成本。1.3国内外现状和发展趋势随着我国机械制造业的发展,汽车制造业也成为我国的重要行业,对零件各方面的要求也来越高。近几年来,我们经常看到有新闻爆
11、出,某某品牌的汽车有部分零件有问题,然后厂商紧急调回汽车。而十字轴作为传动装置中重要的零部件,在机床、汽车等制造工业中,需求量非常大。为了达到高质量,低成本的要求,进而对零部件提高了要求。但是随着先进制造技术的发展和激烈的市场竞争,传统的加工方式和夹具设计已经遇到瓶颈,企业迫切需要提高提高生产效率。因此利用计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)以及其他三维设计软件来设计夹具已经成为必然的趋势,而在不影响各个零件性能要求的前提下,应该使零件尽可能简化加工、降低重量,材料使更趋合理。同时随着人生活水平的提高,人们对汽车的要求要越来越高。然而,汽车产品质量的高低,主要取决于汽车零部件的加
12、工精度,但这必然对加工机床、夹具有更高的要求。尤其像差速器十字轴这种精密零件,对机床、夹具的要求更高,而且我国对这类零件的制造生产还处于落后状态。以国内外机械制造行业的发展来看,主要是以自动化控制系统为主,一个先进的机械制造系统,主要是以计算机控制为核心,智能控制机床、夹具、刀具的运行。当然要想提高生产效率,降低劳动成本,光靠自动化是远远不够的,我们还需要不断地学习、创新,这样我国的机械制造行业才会发展的越来越好。1.4主要研究内容和技术方案主要内容:对十字轴进行工艺分析,制定工艺路线,设计合适的夹具。技术方案:如图1.1图1.12零件分析2.1差速器十字轴的介绍差速器十字轴不仅是汽车重要的支
13、承传动零件,还需要传递动力,它们在工作时受多种应力的综合作用,因此材料应有较高的综合机械性能,要求具有一定的硬度,以提高其抗磨损能力。为了占领市场,达到高质量,低成本的要求,进而对零部件提高了要求。2.2十字轴主要加工表面技术要求的确定十字轴的主要加工表面及技术要求:(1) 四个轴颈尺寸为25+0.20 0mm,Ra0.4,长度为(82.52.5)mm(2) 各轴颈中心线的垂直度公差为0.07mm/96mm,轴颈中心线的不相交度公差为0.06mm.(3) 表面渗碳层的深度为0.81.4mm。(4) 表面硬度为5863HRC。(5) 锻件硬度为200230HB。12.3零件工艺分析根据零件毛坯是
14、由模锻制造而成的,因此零件整体的尺寸比较精确,需要加工余量较少,所以十字轴零件加工要求如下:(1) 四处25外圆及四个8、4的内孔,(2) 25外圆的同轴度为0.006,两端的对称度均为0.04,位置度为0.021。(3) 尽量减少工件的装夹时间,以提高生产效率。2根据以上分析,零件加工时可以先上四爪卡盘粗车,然后上弯板采用专用夹具压紧、找正进行加工,并且保证形位公差精度要求。并且此零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的铣、车、磨、钻等加工方法来完成零件的加工。3毛坯的制造十字轴的毛坯材料一般选用20CrMnTi,因为根据十字轴零件的作用可知十字轴要求要有一定的强度和耐磨性,所
15、以一般常选用20CrMnTi等低碳合金结构(渗碳材料),经渗碳淬火的热处理以后,零件表面具有高的硬度而零件的轴心部分保持相当的强度和韧性。由于零件质量较轻并且需要大批量生产,所以毛坯采用模锻制造形式。零件形状如图3.1所示,精度等级为IT14,机械加工前应正火消除内应力。图3.1 十字轴毛坯图4加工工艺制定4.1表面加工方法的确定在十字轴加工时,十字轴的各个表面选定如下加工方法:一轴线两端25.50 -0.15mm轴颈外圆和另一轴线两端25.50 -0.15mm轴颈外圆的加工方法为车削;M面和N面的加工方法为铣削;25.3+0.02 -0.02mm轴颈外圆的加工方法为粗磨;25+0.14 +0
16、.06mm轴颈外圆的加工方法为半精磨; 25+0.020 -0.053mm轴颈外圆的加工方法为精磨;另外48.2+0.20 0mm孔用的是镗削的加工方法;160+0.40 0mm的四个轴颈端面采用的加工方法为车削,四轴颈端面4mm孔和8mm孔采用的加工方法是钻削。4.2初定工艺路线为镗 48孔车A面车外圆、端面钻孔4钻孔 8铣M面和N面半精车外圆及倒角去毛刺渗碳、高频淬火各轴颈磨各轴颈检查油封入库4.3定位基准的选择4.3.1粗基准的选择十字轴加工的过程中,因为在工序的最初阶段不需要对十字轴的轴颈进行加工,所以选择零件毛坯的四个轴颈为粗基准。轴颈方便夹装,并且保证加工表面A的加工余量均匀,保证
17、位置精度。4.3.2精基准的选择十字轴加工过程中粗车160+0.50 0mm四轴颈端面时,以48+0.20 0mm及A面作精基准定位上夹具;钻四轴端中心孔4mm孔和8mm孔,以48+0.20 0mm及A面作精基准定位,上四等分夹具;粗车同一轴线两端26mm外圆以及另一轴线两端外26mm外圆,以28mm外圆轴线作为精基准;铣削M面,然后铣削N面,以48+0.20 0mm孔及26mm轴线作为精基准;半精车同一轴线两端25.4mm外圆以及另一轴线两端25.4mm外圆,以26mm外圆轴线作为精基准粗磨同一轴线两端25.2mm外圆和另一轴线两端25.2mm外圆,以25.5mm外圆轴线作为精基准;精磨磨同
18、一轴线两端25-0.02 -0.05mm外圆和另一轴线两端25-0.02 -0.05mm外圆,以25.2mm外圆轴线作为精基准。4.4机械加工余量、毛坯尺寸及尺寸的确定4.4.1机械加工余量的确定(1) 48孔可由镗孔得到,取双边加工余量为2.5.(2) 25-0.02 -0.05mm短轴可由粗车半精车和磨削加工得到,取双边余量为2.0。(3) 25-0.02 -0.05mm短轴端面粗糙度Ra12.5,可由粗车得到,取端面余量3.0mm。(4) 轴内细孔4mm、孔 8mm为实体上加工得来,故加工余量不考虑。(5) M面和N面,可由铣削得到,加工余量为1.5.(6) 中央实体为直接铸出不加工4.
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