摘 要

等速驱动轴是汽车的驱动轴的关键零件之一，其作用是将发动机的动力从变速器（差速器）传递到汽车的驱动轮。其中中间轴作为等速驱动轴的主体零件，对等速驱动轴的质量有着重要作用。本次设计是根据等速驱动轴中间轴的零件图，对其进行工艺分析，并进行加工工艺规程的设计和专用夹具的设计。加工工艺规程的设计决定了零件生产的生产效率、经济性和合格率。而专用夹具的设计对产品制造质量、生产率和成本有着直接影。

本文的主要内容为分析ATV9001等速驱动半轴产品，对中间轴零件加工工艺进行优化设计，并对各工序的夹具进行设计，以满足图纸中的加工精度要求。其中专用夹具的设计包括了各工序中切削力和夹紧力的计算，夹具定位原理的分析及夹具加紧机构的设计。在设计的过程中，使用了AutoCAD、SolidWorks等绘图软件进行装配图、零件图的绘制。

关键词：工艺分析；夹具设计；中间轴；车削；铣削；花键

Abstract

Constant velocity joint drive shaft is one of the most important mechanical parts. As the main part, intermediate shaft is important to the quality of constant velocity joint drive shaft. This paper requires us to present its process analysis, design processing technical regulations and special fixtures according to the parts drawing. The processing technical regulations decide the mechanical parts’ productivity、economic benefits and pass rate, and special fixtures make a difference in products’ quality、productivity and cost.

The main content of this paper is that analyze the ATV9001 constant velocity joint drive shaft products, optimize the machining process of the intermediate shaft parts, and design the fixtures for the process to meet the machining accuracy requirements in the drawings. And the design of the special fixture includes the calculation of the cutting force and clamping force in the process, he analysis of the fixture positioning principle and the design of the fixture tightening mechanism. In the design process, drawing software such as AutoCAD and SolidWorks was used to draw assembly drawings and parts drawings.

Keyword: process analysis；fixture design；intermediate shaft；turning；milling；spline

目录

第一章 绪论 1

1.1选题的背景及意义 1

1.1.1课题研究背景 1

1.1.2研究目的及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

1.3课题的主要研究内容 2

第二章 中间轴的加工工艺规程设计 4

2.1中间轴零件的分析 4

2.1.1中间轴的作用 4

2.1.2中间轴的工艺分析 4

2.2 ATV9001等速驱动半轴中间轴的工艺设计 5

2.2.1确定中间轴毛坯的制造形式 5

2.2.2加工基准面的选择 5

2.2.3确定工艺路线 6

2.2.4等速驱动轴中间轴各工序机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7

2.2.5确定切削用量 9

2.3小结 13

第三章 等速驱动轴中间轴加工专用夹具设计 14

3.1车端面、钻中心孔及修研中心孔夹具设计 14

3.1.1定位基准的选择 14

3.1.2定位元件的设计 15

3.1.3定位误差分析 15

3.1.5夹具设计及操作的简要说明 19

3.2粗车外圆、铣花键夹具设计 20

3.2.1定位基准的选择 20

3.2.2定位元件的设计 20

3.2.3切削力及夹紧力计算 21

3.2.4夹具设计及操作的简要说明 24

3.2.5定位误差分析 25

3.3半精车外圆、车油沟槽夹具设计 26

3.3.1定位基准的选择 26

3.3.2定位元件的设计 26

3.3.3切削力及夹紧力计算 26

3.3.4夹具设计及操作的简要说明 28

3.4专用夹具在工艺过程中的安排说明 28

3.5小结 29

总结 30

参考文献 31

致谢 32

第一章 绪论

1.1选题的背景及意义

1.1.1课题研究背景

今年是纪念改革开放四十周年，也是我国现代汽车工业走过的第65个年头。如今，汽车工业从“缺重少轻”走向了“轿车进入千家万户”，形成了全球最大规模的汽车产能和消费市场。在此过程中，汽车工业不断披荆斩棘，克服了一个又一个难题。作为汽车产业的上游，汽车零部件产业对中国汽车产业的强大至关重要。等速驱动轴中间轴是汽车的重要零部件之一，其核心零件为中间轴。因此如何以最经济、最高效的方式加工中间轴对于汽车行业发展来说至关重要。

1.1.2研究目的及意义

现代经济型轿车大都采用前轮驱动的布置型式，等速驱动轴是其中的关键部件之一，将发动机经变速箱输出的动力输出到车轮，从而驱动整车前进或倒退，其结构强度与工作性能的好坏直接影响到整车的工作可靠性。等速驱动轴一端与变速箱相连接，可以轴向滑动和摆动，称为移动节；另一端与轮毂单元相连接，不能轴向滑动，可以绕中心点摆动，称为固定节。现代经济型轿车大都采用前轮驱动的布置型式，等速驱动轴是其中的关键部件之一，将发动机经变速箱输出的动力输出到车轮，从而驱动整车前进或倒退。等速驱动轴是汽车动力传动的关键部件，其强度决定传动系统主要性能。其中中间轴连接两端的轴承，主要用来传递运动和扭矩。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

等速驱动轴是汽车驱动装置的重要部件之一，来自Afyon Kocatepe University的H. Bayrakceken，S. Tasgetiren和İ. Yavuz对万向节和传动轴进行了研究，并通过案例分析了由万向节和传动轴导致的汽车动力传动系统故障的原因。在这项研究中，他们对汽车动力传动系统的万向节和驱动轴的断裂进行了分析，并对每个部件进行了光谱分析、金相分析和硬度测量。为确定失效部位的应力状态，还通过有限元法进行了应力分析。最终，通过对几项实验数据的进行研究，得出了下数结论：

•两种故障均是由疲劳产生的。

•插槽的裂纹起始于应力最高的点。

•传动轴故障可能由不适当的热处理引起。

针对这几点结论，可以针对热处理方式进行改进，以提升等速驱动轴的疲劳强度，减小传动系统故障发生率。

1.2.2国内研究现状

细长轴由于轴径比较大，因此有较大的柔度。在进行车削加工时，因受其柔度影响，导致轴更容易受切削力的影响而产生弯曲变形，从而对工件的精度产生影响。来自安徽理工大学机械工程学院的马伏波，陈树峰对影响细长轴加工误差的因素进行了研究，从而根据其研究结果来设计出更好的加工工艺路线。在三角卡盘正向走刀加工、后顶尖支承正向走刀加工、三角卡盘反向走刀加工、后顶尖支承反向走刀加工这4种不同的加工方法下，他们通过对切削过程中细长轴的弯曲变形进行研究，发现加工后零件的精度会有变化。最后得出反向走刀法能获得更高加工精度的结论。

1.3课题的主要研究内容

等速驱动轴应用于前轮驱动，四轮驱动及独立悬架的后驱动轿车上。它将发动机的动力均匀的传给驱动轮，使车轮转向和轴向伸缩量的需求得到了满足。中间轴的作用是使偏置发动机可应用等长度的等速万向节半轴，以减少转向力矩。本课题的主要内容是对ATV9001等速驱动半轴产品进行分析，对中间轴零件加工工艺进行优化设计，并对各工序的夹具进行设计，满足图纸中的加工精度要求。这其中主要包括了加工工艺的规程的设计和工序专用夹具的设计两块内容。

加工工艺规程制定主要包括：

1. 中间轴零件的工艺分析；
2. 中间轴毛坯的制造形式；
3. 中间轴加工基准的选择；
4. 中间轴加工工艺路线的确定；
5. 各工序机械加工余量的确定；
6. 各工序工序尺寸的确定；
7. 各工序切削用量的确定。

加工工艺规程的设计大致按照这一步骤进行，这对后面的夹具设计有着重要的影响。

在夹具设计方面，夹具设计必须考虑到其通用性，因为通用性将直接生产效率，并最终对经济度产生影响。

夹具的组成元件可以分为以下几类：

1. 定位元件及定位装置； 
2. 夹紧及定位装置；  
3. 夹具体； 
4. 对刀装置； 
5. 动力装置
6. 分度，对定装置； 
7. 其它的元件及装置。

但并非所有夹具都具有以上元件，有些夹具则可能没有对刀、引导元件，如车床夹具。在另一方面，某些夹具还需要更多的元件及装置。

本课题的任务要求则如下：

（1）结合课题查找有关文献资料与学习工艺设计和夹具设计的相关知识；

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

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