傳動軸的加工工藝及夾具設計

摘 要：傳動軸是汽車的關鍵部件，它將汽車的變速器和主減速器有機的連接在一起，在汽車的運轉過程中起到至關重要的作用。傳動軸的夾具設計好壞直接影響其加工精度，加工工藝的高低直接影響工作性能、裝配精度以及使用壽命。

關鍵詞：傳動軸；加工工藝；夾具設計

通常，傳動軸是由軸管、伸縮套以及萬向節構成，是汽車底盤的重要組成部分。隨著人們出行的頻率的提高，極大地促進了汽車行業的快速發展，然而對于大多汽車購買者而言，汽車的壽命往往是購買者需要考慮的首要因素。傳動軸作為汽車的關鍵部件，在汽車的使用壽命中有著舉足輕重的作用，因此對傳動軸的加工工藝分析以及對其夾具的合理化設計研究勢必成為熱點。

1 傳動軸結構工藝的分析

傳動軸軸管硬度大，使得其表面加工難度比較大，同時要求軸管表面加工精度高，因此，我們為減少加工工作量以及減輕加工難度，通常我們在設計傳動軸的過程中都采取簡單、合理并且易加工的機械結構，使得傳動軸有良好的加工工藝性能。萬向節和伸縮套是傳動軸的重要組成零件，也是加工難度較大的部分，其表面和圓弧面都是不易加工的地方。考慮到傳動軸的結構特點以及加工難易程度，因此傳動軸的加工工藝性能通常需要考慮以下幾個方面。

1.1 軸管上軸線平行孔的工藝性

鑒于傳動軸的需求量大，往往加工過程需要大批量生產，但是對于軸管而言，軸上的孔如果他們的軸線平行，我們會在盡可能的減少裝夾次數的前提下，使用多把刀具在一次裝夾過程中完成多道工序，盡量避免裝夾誤差影響孔的加工工藝性。同時在鏜孔的過程中，要求鏜孔小刀可順利通過，減少回刀時間，提高生產效率。

1.2 軸管上孔中心距大小的工藝性

軸管屬于回轉性零件，在鏜孔的過程中，當孔大小不一致時，需要換多把鏜刀，或者使用組合機床，此時孔中心距的大小嚴重影響加工效率，孔中心距若太小，組合機床多把刀同時工作可能發生干涉，可能振動加劇，嚴重影響加工精度。同若孔的形狀公差需要保證，則孔中心距的大小在設計的時候必須予以重視。

1.3 軸管孔的基本布置形式

軸管孔多數為通孔，同時兩端與萬向節連接處偶有階梯孔，因此不同的孔徑比折射出不同的工藝性能。當孔徑比大于1但是小于1.5時，屬于短圓柱孔，該類孔的工藝性能較好；當孔徑比大于1.5時，屬于深孔，深孔的加工難度大，因此工藝性較差。階梯孔的工藝性也受孔徑比的影響，其中孔徑比快接近通孔時，加工難度容易，工藝性能較好，但孔徑比遠離通孔孔徑比時，加工難度較大，工藝性能差。

2 傳動軸零件加工工藝分析

傳動軸的零件包括軸管、伸縮套、萬向節，加工工藝直接影響零件的裝配精度、零件的使用壽命，因此對于加工工藝的分析顯得尤為重要。萬向節在傳動軸中的作用相當于大腦作用，沒有萬向節的連接作用加輔助支撐以及旋轉的作用，傳動軸將無法正常工作。對于萬向節如此重要的作用，因此此處我們將著重討論萬向節的加工工藝。

2.1 萬向節的主要技術要求

萬向節的主要技術要求，包括毛坯的選擇，材料的選擇，同時還對空和平面有較大的加工精度要求。我們可以大致的概括如下：主要的孔我們需要注意形狀公差，尺寸公差，以及表面粗糙度等因素；主要的空與空之間，我們需要考慮位置公差，如平行度、同軸度等因素；主要的平面我們需要考慮粗糙度，平面度等因素。

2.2 萬向節的材料和毛坯選擇

由于萬向節將與汽車底盤連接，因此我們首先考慮減震性能，同時還需要易于加工，因此切削性能也需要考慮。若成本也考慮進來的話，那么材料最好的選擇便是灰鑄鐵，但是灰鑄鐵的強度性能不夠，考慮多到方面的因素，選擇45號鋼才是最優的選擇。材料的選擇主要受工作條件的限制，但是對于萬向節，由于其加工工序比較復雜，因此在大批量的生產中，為了提高生產率，萬向節的模型可通過鑄造首先成模，然后再進行粗加工精加工。

2.3 萬向節加工過程中定位基準的選擇

為保證萬向節在加工過程中的余量均勻，因此定位基準的選擇顯得尤為重要。萬向節直接連接汽車底盤，為減少振動和共振，連接處需要有一定間隙。同時為減小加工誤差，需要減少加工工序，保證萬向節的精度，加工萬向節時盡可能滿足基準統一原則。

2.4 萬向節主要加工表面加工工序安排

首先，滿足先面后孔原則。由于平面的面積通常較大，定位十分方便且可靠，可有效減少零件的變形，從而提高加工精度。而傳動軸的設計基準通常是和萬向節的基準一致，同時加工的過程都保持相同的原則，這樣可使得裝配精度提高。另外，先加工平面以后再去鉆孔，可有效防止孔鉆偏或者鉆斜，有效的保護刀具。其次，粗加工和精加工過程需要分開。由于粗加工時需要的切削余量大，因此切削過程應力較大，可能導致的變形量也會增大。但是精加工過程，加工余量小，相對而言切削應力較小，對于剛性好的零件而言，其變形幾乎不會影響加工精度，因此粗加工過程務必和精加工過程分開。最后，對于將要加工的表面，如果有位置公差的要求，那么加工工序需要盡量集中，不能隨意安裝與拆卸工件。

3 傳動軸夾具的設計準則

夾具是機械加工中重要的助手，可以有效的簡化工作量，達到提高工作效率的目的。因此，在機械加工過程中，方便而有效的夾具會使得加工過程得心應手，順利進行，特別是在大批量的加工廠內，夾具設計的是否高效，嚴重關乎著企業的利潤。

3.1 滿足傳動軸的各項指標要求

設計專用夾具的前提就是所設計的夾具必須能夠保證加工精度，其次再考慮加工效率以及夾具的簡單程度。通常設計夾具是從定位方案的確定、夾緊方案的選擇、對刀裝置的設計以及導向裝置的使用等方面來考慮。

3.2 設計夾具盡量采用標準件

在設計夾具的過程中，能使用標準件的盡量使用標準件，這樣可以縮短夾具的設計周期，簡化設計步驟，同時節約夾具的制造成本。

4 結語

通過分析傳動軸的工作條件，確定傳動軸零件的加工工藝，擬定了合理的加工過程，同時制定了合適的加工路線。最后，在滿足工作條件的情況下，對傳動軸的專用夾具設計準則進行了合理化分析，得出了夾具設計的注意事項。

參考文獻：

[1] 黃如林.切削加工簡明實用手冊[M].北京：化學工業出版社，2009.

作者簡介：張榕賓（1976-），男，漢族，本科，一級指導教師（講師），研究方向：數控機加工。