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第1章 绪 论
1.1 选题背景
传动轴凸缘叉是汽车上的重要部件，它是连接变速器和驱动桥的主要零件也是承受高速传动的零件。其结构和加工工艺直接影响零件的性能，进而影响整车动力传递的效果，其结构相对简单，但是加工工艺复杂，在选材中，了解其加工工艺，并在工艺设计中，合理安排加工工序，设计合理的夹具，对产品的最终质量具有十分重要的意义。
夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。
除根据CA1091汽车的实际工作状态，确定参数，并完成传动轴凸缘的工艺设计外，根据传动轴的工作条件和结构设计中的确定的材料性能，进行该凸缘毛坯和机械加工的工艺路线和加工方法的设计及专用夹具设计。同时，该设计还培养了我综合运用所学知识，独立完成产品设计的能力，以及分析和解决问题的能力。
1.2 零件的先进制造技术
1.2.1先进制造技术
凸缘叉是汽车传动轴总成的重要零件，也是承受高速传动的零件。该零件国内外一般都用钢质模锻件，而CA1091传动轴总成凸缘叉却为铸钢件，为适应市场需要，经过长期设计及生产线的试生产，早就在2吨蒸汽空气模锻锤上成功地锻出合格的凸缘叉钢质模锻件，深受好评。
1.2.2凸缘叉改为钢质模锻件的主要优点
1）铸件的内部组织和机械性能是不能与模锻件相提并论的，特别是经过热处理后的模锻件，无论是冲击韧性还是断面收缩率、疲劳强度等机械性能均占优势。另外金属经过加热、模锻后，夹杂物得到细化，组织致密，沿着外力方向被拉长，形成流线，使锻件的质量提高，使用稳定可靠，寿命长。凸缘叉零件选用模锻方法生产，其根本优点也就在于此。
2）铸件在铸造生产过程中的工序比较多，有些工艺过程难以控制，使铸件的质量
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不稳定，因而铸件内部常出现缩松、气孔等缺陷。经机械加工后其缺陷反映不稳定，影响了零件的质量，造成废品，增加了零件的成本。钢质模锻件就无上述缺陷，内部质量好，成品率高，降低了零件的成本。
3）铸件表面粘砂粗糙，难以清理，不易加工，刀具损坏较多。而钢质模锻件容易切削。
1.3先进加工技术
进入21世纪，切削加工依然是制造技术最基础的工艺，而高速切削则是切削加工工艺最重要的发展方向。多年的研究证明，在很高的切速区，随着切速的增高，切削力减小，切削温度虽增至很高，但达到一定值后增势趋缓保持不变。
高速切削，就是指切削温度随切速的增加不再显著增长的切削阶段，其切速一般比普通切削高出5-10倍之多，所以又常被称为超高速切削。高速切削的速度范围是一个相对概念，会随不同的加工方式和不同的工件材料而异。目前实际生产中高速铣削铝、铝合金 (含硅量小于12%)以及铸铁的速度范围，大约分别为1500-4000m/min和750-2000m/min。
实际上在机床上进行高速切削加工时，则不仅有高的切削速度，而且要有高的进给速度(含快移速度)以及能在最短时间和行程内达到指定速度的高加(减)速度与之相配合。所以高速切削加工概念的内涵又有所延伸，它即包含高的切削速度，也包含高的进给速度 (含快移速度)和高的加 (减)速度。很明显，高速切削加工是一项系统工程，它涉及机床、刀具、工件和若干外围技术，比如CAM技术、加工状态监控技术等. 高速切削加工试验 (高的切速、小的切深、快的进给)表明，它可以提高加工效率和降低加工能耗 (单位功率的材料切除率)，又能获得高的加工精度和表面质量 (表面完整性和粗糙度)，尤其适合加工薄壁零件。实验还表明，某些难加工材料比如镍基合金、钦合金和纤维增强塑料，在高速切削条件下也变得易于切削，刀具磨损过快问题获得缓解。
最近十年，高速切削加工在汽车工业、航空航天业和模具工业获得较广泛的应用，而且成效显著。在汽车工业，高速加工中心的加工效率已足以取代组合机床，成为柔性生产线的主力加工设备，从而有力地推动了大批量生产的柔性化;在航空航天业，高速数控铣床和加工中心不仅使薄壁、窄筋工件的加工变得容易，而且促进了机翼、机身等构件采用整体制造法 (既构件由大型铝合金坯料切除80%的多余材料整体制成)。
从技术角度看，高速切削加工己经正在与精密和超精密加工、硬切削加工、干和准干切削加工相结合。
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1.4选题的目的和意义
传动轴是汽车上的重要部件，它是连接变速器和驱动桥的主要零件。其结构和加工工艺直接影响零件的性能，进而影响整车动力传递的效果。根据CA1091汽车的实际工作状态，确定参数，并完成传动轴凸缘的工艺设计。另外，根据传动轴的工作条件和结构设计中的确定的材料性能，进行该凸缘毛坯和机械加工的工艺路线和加工方法的设计及专用夹具设计。传动轴是连接变速器和驱动桥的主要零件，其结构相对简单，但是加工工艺复杂，在选材中，了解其加工工艺，并在工艺设计中，合理安排加工工序，设计合理的夹具，对产品的最终质量具有十分重要的意义。同时，该设计还能培养我综合运用所学知识，独立完成产品设计的能力，以及分析和解决问题的能力。
1.5课题研究的主要内容
本课题研究的主要内容包括传动轴凸缘叉的工艺规程编制、典型工序夹具设计及夹具的绘制。具体内容和主要问题归纳如下： 研究的主要内容：
1）CA1091传动轴凸缘加工工艺设计。 2）凸缘叉结构特点及结构工艺性分析。 3）专用夹具工艺设计 4）零件及夹具工艺流程设计 5）CAD出图 解决的主要问题：
1）CA1091传动轴凸缘叉数据参数分析 2）工艺材料选取 3）确定工艺路线及方案 4）工序设计 5）夹具方案设计
1.6 课题研究的主要方法
调研、收集有关国内外传动轴凸缘叉及CA1091相关资料。计算机辅助设计Autocad2004以上版本，来编制工艺规程及设计图。课题研究的线路图如图1.1技术路线（研究方法）所示。
从设计方法、结构原理、材料及应用等方面分析CA1091传动轴凸缘叉的加工技术，提出自己的设计思想、加工方法及改进方法。通过各种途径收集资料，广泛阅读有关工艺编制和夹具设计方面的书籍，广泛了解夹具设计方面的信息。对夹具设计的
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一些原理及方法，设计的基本要求及步骤，夹具体等设计进行系统的研究，设计一个重要工序上的夹具设计图纸一份。
图1.1 技术路线
CAD出图、编写说明书 夹具及主要零件设确定工艺方案 明确夹具设计要求规范 确定总体方案 CA1091数据采集、分析、处理 零件结构及功用分析 工艺分析 零件及夹具草图绘制 总装草图绘制 4
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第2章 零件分析
2.1零件结构特点及功用分析
题目所给的零件是常见零件的一种——拔叉类零件，它的应用范围很广。凸缘叉是汽车底盘传动轴总成的重要零件，一般与变速箱、传动轴或驱动桥连接，是承受高速传动的零件。凸缘叉是一个带法兰的叉形零件，一般结构的传动轴伸缩套是将花键套与凸缘叉焊接在一起 ，将花键轴焊在传动轴管上或将花键套与传动轴管焊接成一体 ，将花键轴与凸缘叉制成一体 。凸缘叉被精确定位在配对凸缘上,所述配对凸缘被支承在具有同轴突出的导向器的凸花键轴上。配对凸缘包括与凸花键轴相互配合的阴花键套筒部分以及其上具有多个通孔的法兰部分。凸缘叉包括其上具有多个通孔的法兰部分和叉部分,所述多个通孔在尺寸和位置上与形成在配对凸缘的法兰部分上的多个通孔对应。当凸缘叉的法兰部分被设置的邻近配对凸缘的法兰部分时,形成在配对凸缘的法兰部分上的通孔与形成在凸缘叉的法兰部分上的通孔轴向对齐。凸缘叉具有导向器接收器,其接收从凸花键轴突出的导向器。从而,不管在制造每个元件时的尺寸波动情况,凸缘叉相对于花键轴的转动轴线被准确地定位。
该件国内外一般都采用中碳钢或中碳合金钢质模锻件，也有采用40Cr合金结构钢材料或中碳优质合金钢的精密铸造件。夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。由于它们功用的不同，该类零件的结构和尺寸有着很大的差异，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为精度要求较高的孔及其平面，零件由内孔、外圆、端面等表面构成。
2.2零件图纸分析
由零件图可知，该零件形状较为复杂、外形尺寸不大，可以采用铸造毛坯。由于该零件的两个φ39孔要求较高，它的表面质量直接影响工作状态，通常对其尺寸要求较高。一般为IT7-IT9。加工时两φ39孔的与其平面的垂直度要求较高.应该控制在0.05mm以内。
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