传动轴凸缘叉加工工艺.pdf

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
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。
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