汽车半轴加工工艺分析与设计

汽车半轴加工工艺分析与设计目录中文摘要英文摘要1.前言1.1国外汽车半轴的加工工艺1.2国内后桥半轴先进的机械加工工艺技术2.材料的选择3.汽车半轴加工工艺流程及主要加工工序3.1剪料3.2摔杆3.3摆帽3.4喷丸3.5杆部校直3.6钻小端中心孔A3/7.53.7粗车大外圆3.8粗车小端3.9车大孔3.10钻中心孔B4/12.53.11粗车大端、精车大端3.12精车小端3.13冷滚轧花键3.13.1冷滚轧花键的优点3.13.2冷滚轧花键的加工方法3.13.33.13.4典型的冷滚轧机技术参数3.13.5冷滚轧花键加工实例3.14半轴的热处理3.14.1热处理的具体工序3.15磁力探伤检验4.夹具设计4.1原夹具存在的问题4.2可微调新型夹具摘要汽车自19世纪末诞生至今100余年期间,汽车工业从无到有,以惊人的速度发展,写下了人类近代文明的重要篇章。汽车是数量最多、最普及、活动范围最广泛、运输量最大的现代化交通工具。没有哪种机械产品像汽车这样对社会产生如此广泛而深远的影响。半轴是汽车传动系统的一个重要组成部分，半轴是用来将差速器半轴齿轮输出的动力传给驱动轮或轮边减速器，对于采用非独立式悬架的驱动桥，根据其半轴内端与外端的受力状况，一般又分为全浮式半轴、四分之三浮式半轴与半浮式半轴三种。半轴内端以花键连接着半轴齿轮，半轴齿轮在工作时只将扭矩传给半轴，几个行星齿轮对半轴齿轮施加的径向力是互相平衡的，因而并不传给半轴内端。主减速器从动齿轮所受径向力则由差速器壳的两轴承直接传给主减速器壳。因而，半轴内端只受扭矩而不受弯曲力矩。半轴是汽车的轴类零件中承受扭矩最大的零件，为了满足半轴的强度要求．多年来，世界备国除了用各种各样的计算方法外，还在材料选择、毛坯成型、机械加工和热处理等方面进行着不懈的努力。本文主要是对半轴在锻造车间、机加车间、热处理车间的各步工艺进行分析和改进以及半轴的热处理和半轴齿轮的夹具改进。半轴齿轮广泛用于汽车、拖拉机等一切行走机械的差速器中，应用面广。需求量大。半轴已普遍采用精密模锻工艺生产。其工艺流程是：下料——加热——粗锻——切飞边——精锻——切飞边——表面清理——钻孔、车大端面——车孔、齐端面——拉花键——热处理——磨大端面和内孔。感应加热表面淬火亦称感应淬火，由于它的加热速度和冷却速度都很快，使零件的表面至心部有着巨大的温度梯度，而且淬火后零件由表及里存在着激烈的组织变化，这些特点决定它有着特殊的残余应力形态。一般说，轴类零件感应淬火后，表面层存在残余压应力，次表层和淬火区域边缘存在残余拉应力。残余应力的合理分布，能够大大提高零件强度，特别是疲劳强度。载货车半轴的合理用料，合理选择淬火层的深度及其分布，将大大提高半轴的使用寿命。在车孔、齐端面工序中，由于夹具调整不便，更换供状时工件找正极其困难，耗工费时，齿轮装夹定位精度低，生产效率低。为此，我根据所学知识,再通过一些先进资料研究了半轴齿轮车孔齐端面的可微调夹具，解决了原夹具存在的问题。关键词:半轴；热处理；夹具设计；花键设计AbstractThecarbearstheuntilnowfromtheendof19centuries100periodinremainingyearsoflife，CarindustryfromhavenotohaveDevelopingwiththeastonishingspeed,Wrotedownthecivilizedandimportantliterarypieceinhumanmodernage.Thecarisaquantityatmost,universal,themovablescopeisthemostextensiveandtransportbiggestandmodernpileupindeal.Havenowhichkindofmachinesproductresemblethecarislikethistothesocialcreationlikethisextensivebutprofoundinfluence.Thehalfstalkisanimportancethatcarspreadtomovethesystemtoconstitutethepart，tobeusedtowilldiffersoonthemachinehalfstalkwheelgearoutput'smotivepasstodriveroundorasidesdeceleratethemachine,Carryaccordingtothehalfstalkinsidewithcarryoutsideofsufferthedintcondition,generallydividedintoWholefloattypehalfstalk、threequarterfloattypehalfstalk、Halffloattypehalfstalk.1.前言1.1国外汽车半轴的加工工艺1.1.1美国克莱斯勒公司万伦脱小客车半轴制造工艺SAE1039(相当于40Mn)棒料切断——法兰热轧成型——正火——喷砂——清洗——表面磷化——水平挤压成型(三段，用175t压力机)——法兰和轴承部分切削加工——轴端花键滚轧加工——感应加热淬火、回火——磨削安装轴承颈——法兰部分加工。1.1.2日本五十铃公司中型载重汽车半轴锻造工艺SCM4(相当于42CrMo)棒料切断——法兰、花键部分热轧成型(感应加热、镦锻机)——正火——淬火、回火——喷砂——打中心孔——校直——法兰和花键部分切削加工——感应加热淬火、回火——校直——磁力探伤——法兰部分加工。1.2国内后桥半轴先进的机械加工工艺技术校直(单柱校直液压机Y41—10Bl0t)——铣端面打中心孔(铣端面打中心孔机床z82lO)——车削杆部(液压半自动仿型车床CE7112∮125×71O)——磁力探伤(磁力探伤机CEW一2000)——校直(单柱校直液压机Y41—10B10t)——车削法兰端(普通车床C616∮320×750)——铣削花键(半自动花键轴铣床YB6212∮125×900)——校直(单柱校直液压机Y41—10B1Ot)——磨削安装轴承颈(高精度半自动万能外圆磨床MGB1420A∮200×1000)——法兰端部孔加工(立式钻床Z5125A∮25)——铣削螺纹(半自动螺纹铣床SB6110A∮100×80)——磁力探伤(磁力探伤机CEW一2O00)——清洗(通用通过式三箱清洗机SQX一400II)。2.材料的选择2.1材料牌号:40cr-gb3077-88这种材料主要用于汽车半轴锻造件的加工与制造，汽车半轴载荷较大,有时会受到较大的冲击,这种材料比较适合作为半轴的材料。3.主要加工工序3.1在G72-3锯床上剪料；3.2用560KG空气锤摔杆；3.3用DW99-160摆碾机摆帽；3.4用QBD30强化喷丸机进行喷丸处理；3.5用YH240-25校直机进行毛坯杆部校直，保证垂直度。一般情况下，在整个半轴生产过程中需校直两次．一次是毛坯校直，另一次是热处理后校直。这两次校直的作用、原理是一样的，都是保证汽车半轴的垂直度，热处理后的校直要保证跳动不大于0.08，0.2和0.4。美国通用汽车公司旁蒂克部毛坯校直的方法是：用两个固定校直滚子装置支承半轴，由一个传动连接装置与半轴法兰端上的两个突出部位相吻合，并带动半轴旋转，尾座顶尖顶住半轴的杆部，校直机上的压头下落，半轴在滚子和压头的作用下校直。压头是固定工作的，生产率为195件／h，是以前手工校直生产率的4倍。英国福特汽车公司热处理后校直是在8t密尔斯(Mills)液压机上进行的。半轴支承在夹具两端，夹具能够很容易地从一端移到另一端，这样压头就能在花键端与法兰端之间的任何高出部位加载。在校直过程中，用两个千分表进行测量，其中一个表垂直安装，测轴的摆动；另一个表水平安装，测法兰摆动。近年来，已研制生产出带有自动装置的半轴校直装置。但是，值得一提的是，迄今为止，尚无人认为自动校直比人工控制的校直效果更好。3.6在Z525J钻床钻小端中心孔A3/7.5；3.7在CA6140车床粗车大外圆；3.8在CK7150车床粗车小端；有的生产厂家采用六角转塔车床进行粗车和精车加工，但大多数生产厂家则采用仿型车床进行粗车和精车加工。美国雪佛莱汽车部，采用六角转塔车床铣端面打中心孔并完成全部粗精车工序。转塔可自动分度(转位)，当转塔上6把刀全部用过后，指标灯亮，机床停车，操作者换上预先调整好刀具的整个转塔后，车床又开始加工。前苏联在陶里亚蒂城生产意大利菲亚特124型轿车半轴自动线，由2台锯床(杆部端头切断)、2台平端面打中心孔机床(杆部两端外圆、法兰肩面定位夹紧)、3台KDM9／80型仿型车床(中心孔定位，法兰内部撑紧，车削法兰端)和4台KDM9／80型仿型车床(中心孔定位，法兰外圆夹紧，车削杆部)共l1台机床组成。在仿型车床上用两个靠模滑座分别对大小头进行仿型车削。精车后对花键端和法兰端外圆进行自动测量。负荷在70％时．生产率为180件／h。3.9在CA6140车床车大孔；对于不同长度和直径的半轴，平端面是提高半轴生产线生产率的一个关键工序。采用切入法铣端面的优点是：可适应半轴长度的变化，其缺点是：生产率低，且刀具一旦磨钝后，端面会产生硬化现象，不利于下一道打中心孔工序。若采用贯通法铣削，同时采用特殊形式的机夹铣刀(该铣刀每个刀片有8个刀刃)，比用每个刀片仅有4个刀刃(且用楔式夹紧)的机夹铣刀不仅提高寿命15倍，而且也提高了效率。为了保证打中心孔后孔面光洁且无毛刺，已发展了对钻后的两端中心孔进行挤压的机床。3.10在Z8210B车床铣两端面钻孔中心孔B4/12.5，如下图3—1；3.11粗车大端、精车大端所需设备为CK7150车床；3.12精车小端∮31.82±0.015，∮48.5，∮40.5，∮39.5，∮37入下图3—2；3.13冷滚轧花键滚扎花键以两端中心孔定位,滚扎渐开线花键。齿数为30,模数为1.0583，渐开线起始圆直径为∮31.008，大径∮32.809,小径∮30.691，压力角α=45°分度圆直径∮31.75,基圆直径∮22.451,弧齿厚s=1.791。滚扎花键所需仪器是花键滚扎机。所需的量具是千分尺和综合花键量规。为了提高半轴花键的生产效率和疲劳强度，目前已广泛采用花键冷滚轧成型工艺。该工艺是一种动力传动件及齿类工件的无屑冷成型加工工艺。这种工艺极大地提高了冷成型齿类工件的精度，在北美和欧洲的许多条生产线上得到广泛应用。滚轧花键和滚花工艺不同，在滚轧过程中，对所有相关参数均定位控制，故可以保证得到确定的齿数和准确的齿形。实际上，整个加工过程非常简单。以滚搓为例，将一根钢质轴定位在两根成型齿条之间的起始位置，该端的齿牙是浅层的，仅仅在工件上压出花键的最初形状，两齿条朝相反方向快速移动，带动工件旋转，一步步将工件表面的金属挤压进去，这时可明显看到一个个凹痕。完成上述整个过程只需不到4s时间(机动时间)，此时，齿形零件只要再自转几周，就可保证得到质量控制所要求的齿形几何尺寸和精度。大多数齿形工件是可以滚搓的，包括：a．薄壁金属件；b.油槽；c.螺纹；d.大螺矩花键；e.正齿花键；f.冠齿；g.滚花、螺旋齿；h.安全自锁花键；i.锥齿；j.齿形；k.螺杆。3.13.1冷滚轧花键的优点a．设计灵活。例如，一套Marand齿条可以滚轧20种不同齿数的零件．而且可以使齿牙和轴肩之间不留间隙。b.生产效率高。与传统滚齿相比，滚轧机动时间约为4s，滚齿机动时间约为130s。c.节省材料.而且省去了收集处理切屑的麻烦。d.加工精度高.滚轧具有极小的啮合间隙(强迫塑性变形)，使工件在使用过程中，可保持极优的啮合性能。e.提高轴的强度。由于是冷成型,可提高零件的物理性能，如增加扭矩力,减少疲劳应力灵敏度和无裂缝扩展。f.提高负载能力.滚轧后，其晶格结构和滚齿、铣切不同，金属流线未被破坏，疲劳强度相当于滚切、铣切花键的三倍多。国外某个生产载重汽车后桥半轴的公司，曾进行过铣削花键和冷滚轧花键后的半轴淬火前后对比测试分析。结论是：两种花键加工方法加工的半轴在其直径方向的变形量大体相同.均在10μm左右，但在外形变形量方面，滚轧花键要比铣削花键小，而且，在疲劳强度方面，滚轧花键是铣削花键的三倍多。详见表1、表2和表3。表3—1铣削半轴花键的直径测量值(单位:mm)轴号淬火前淬火后最大值最小值最大值最小值130.03630.03430.04530.040230.03230.01330.04330.024330.04530.04030.05730.048430.02730.00430.03830.017530.03530.01530.04330.031平均值30.03530.02130.04530.032表3—2滚扎半轴花键的直径测量值(单位:mm)轴号淬火前淬火后最大值最小值最大值最小值130.02730.02730.04330.039230.02830.02730.03930.036330.02330.02330.01830.018430.01330.01230.03130.027530.01630.01630.02830.024630.01430.01430.02830.024730.01430.01330.02830.010830.02230.01930.03430.030930.03030.02630.03030.0221030.02330.01430.03830.033平均值30.02130.01930.03230.027表3—3两种半轴交变载荷试验值轴号热处理方法加工方法断裂前的交变载荷次数1表面感应淬火,回火温度约为230℃铣削花键549002789003115100平均值829674表面感应淬火,回火温度约为230℃冷滚扎花键306000525800062140007表面感应淬火,回火温度约为180℃3420008273000平均值2786003.13.2冷滚轧花键的加工方法a.用滚轮冷滚轧花键。在滚压头上安装的滚轮个数和花键轴的齿数相同，沿径向分布，全部齿形均在压力机一次工作过程中全部轧出。滚轧过程是压力机推动工件，通过滚压成形，滚轮在工件表面上自由滚动。这种滚轧加工方法适用于齿数Z<20的花键。b.用齿条形工具冷滚轧花键。齿条形工具上下对称分布，分别由油缸驱动，作相互平行的交错运动，毛坯(工件)为自由驱动，在齿条工具间滚动过程中产生塑性变形。滚动的圈数大约为8圈。采用这种滚轧加工方法滚轧直径较小的花键时，生产率高。表面质量好。这种滚轧加工方法一般用于滚轧工件的最大直径为D=∮50mm，最大模数为m=4mm。c.用小齿轮形工具冷滚轧花键。毛坯(工件)轴线和工具轴线平行分布，工具向工件中心移动进给。这种滚轧加工方法适用于渐开线花键。3.13.3冷滚轧花键的工艺要求a.工件材料。硬度在200～230HBS以下的碳素钢以及表面渗碳钢适用于冷滚轧，对于合金钢或碳素钢的深齿工件，冷滚轧前需进行一次退火处理。b.工件的尺寸和形状。可按照滚轧前后体积不变的原则计算毛坯尺寸。c.润滑。为了延长工具寿命和防止因工件的热膨胀而降低尺寸精度，需采用能起减摩作用的耐高压润滑剂，如采用二硫化钼和机油的混合剂。3.13.4典型的冷滚轧机技术参数a.前苏联某公司生产的DG一7型冷滚轧机。工件直径D=∮20～160mm，最大工件长度L=800mm，最长滚轧长度l=180mm，最大当量模数m=3mm，齿数z=12～60，滚轧头电机功率2×41kW，液压电机功率5.5kW，润滑冷却电机功率3kw。b.瑞士GROB公司生产的ZLMeg型冷滚轧机。最大工件长度L=1650mm，最大滚轧长度l=ll00mm，连续分度齿数Z=l2～96，间歇分度齿数Z=10～30，总功率18.5kW，机床外形尺寸：长x高=3500mm×1440mm，机床净质量8.5t。c.日本津上制作所生产的T—GR8型冷滚轧机。软钢工件最大模数m=5.5mm，合金钢工件最大模数m=4.5mm．滚轧驱动电机功率2×2.24kW，快速进给电机功率0.37kW，无级变速电机功率0.37kW，机床净质量9.5t。d.青岛生建机械厂冷滚轧技术研究开发中心生产的DY170型小模数渐开线花键和三角花健冷滚轧机。最大滚压力F=315kN，转速n=16～96r／min(6级)，中心距160～300mm。主轴直径D=∮85nan，最大滚轧长度l=22mm，滚压时间1～60s，停歇时间1～30s，主电机功率16kW，液压电机功率4kW，机床外形尺寸：长×宽×高：2110mm×2170mm×1740mm，机床净质量6t。3.13.5冷滚轧花键加工实例a.美国某公司使用Lees—BranderTHD长立柱式六轴回转冷滚轧机滚轧半轴花键(矩形花键)。齿高H=2.78～3.04mm，齿厚B=3.83～3.9mm，外径D=∮5.829—5.840mm。当负荷为100％时，生产率为180件／h。b.英国福特汽车厂使用美国罗托一弗洛(RDto—Flo)Ex—Cell—O冷滚轧机滚轧半轴花键(渐开线花键)。齿数z=24，半轴由输送带自动输送至冷轧机，用顶尖水平顶住，两个齿条式工具在高压作用下作相对运动，进行滚轧。生产率为330件／h。c．某公司冷滚轧汽车传动轴(矩形花键轴)。工件技术要求：材料为40cr，齿数z=l6，外径D=(∮49.915～49.950mm。内径d=∮4075～40.85mm，齿厚B=4.935～4.975mm，键长l=90mm，齿向误差0.05mm，齿侧及外圆粗糙度Ra0.8μm。加工规范：滚轧方法为顺轧拉轧，间歇分度，毛坯直径D=∮46.30mm。滚轧转速n=800r／min，工件进给速度v=80r／min，工件进给速度V=1850mm／min。加工结果：机动时间1.5min／件，工件外径D=∮50.26mm(滚轧后留磨削余量)，内径d=∮40.80mm，齿厚B=4．95mm，齿向误差0.04mm。d．某公司使用立式油压机(160t)并采用滚轮滚轧方法冷滚轧矩形花键轴。工件技术要求：材料为45号钢，正火后硬度为163～197HBS，齿数Z=10，外径D=∮37.0～37.2m，内径d=∮27mm，齿厚B=5.76～5.86mm，键长l=35mm。工件长度L=200mm，底廓半径R=15.3mm,定心方式为齿侧。加工结果：机动时间5s/件，齿侧表面粗糙度Ra0.4μm，齿向误差0.02mm，周向累积误差0.14mm，相邻周节误差0.10mm。半轴花键滚轧工艺如下图3—1:3.14半轴的热处理半轴的热处理过去采用调质方法,调质后要求杆部硬度为388～444HB.近些年来采用高频、中频等感应淬火的日益增多,这种处理方法能保证半轴表面有适当的硬化层,由于硬化层本身的强度较高,加之在半轴表面形成大的残余压应力,因此使半轴的静强度合疲劳强度大为提高.尤其是疲劳强度提高得更为显著。当半轴采用高应淬火时,杆部表面硬度推荐在48～56HRC范围内,心部硬度可控制在20～28HRC,花键部分的表面硬度可控制在48～56HRC,不淬火区硬度可定在248～277HB范围内,采用感应淬火时,通常推荐半轴杆部表面硬化层的深度为其半径的1/4～1/3左右.3.14.1热处理工艺步骤如下:开启加热致电炉设定温度(840℃～860℃)—通氯气扫炉(约30分钟)—通保护气氛—到达保温时间(60分)—半淬(油温30～80℃)清洗—回火(550～650℃)—到达回火保温时间(120分)—冷却—卸料低温回火工艺要求如图3—2所示图3—2低温回火中频淬火,自回火如下图3—3；调质处理,如图3—4；3.15磁力探伤检验完成热处理工艺步骤之后还要进行探伤,要100％磁粉探伤检验,要确保无裂痕,无折痕，以免汽车半轴在恶劣的环境下工作会断裂或扭断。最后要100％退磁。这些步骤要在CEW4000探伤机上完成。4.夹具设计半轴齿轮广泛用于汽车、拖拉机等一切行走机械的差速器中，应用面广。需求量大。半轴齿轮已普遍采用精密模锻工艺生产。其工艺流程是：下料——加热——粗锻——切飞边——精锻——切飞边——表面清理——钻孔、车大端面——车孔、齐端面——拉花键——热处理——磨大端面和内孔。在车孔、齐端面工序中，由于夹具调整不便，更换工装时工件找正极其困难，耗工费时，齿轮装夹定位精度低，生产效率低。为此，我们研制了半轴齿轮车孔齐端面的可微调夹具，解决了原夹具存在的问题。4.1半轴齿轮弹簧参数的设计计算加工半轴齿轮端面时所需的磨削力:Fc=Kc×ap×f=1118×3×0.5=1677(N)ap——背吃刀量f——进给量对半轴齿轮进行受力分析,计算出夹具对半轴齿轮的夹紧力P。计算如下:P·L=M——⑴M=Fc·l——⑵由⑴和⑵联立解出P=(Fc·l)/L=(1167×42)/21=2334(N)再对连杆进行受力分析,计算出弹簧的最大工作负荷F2由F2·l1=P×48得：弹簧最大工作负荷F2=3112(N)弹簧的旋绕比C取5弹簧直径d≥1.6·sqrt{(K·F2·C)/[τ]}=1.6×sqrt[(1.34125×3112×5)/950]=7.5(mm)弹簧的曲度系数K=(4C-1)/(4C-4)+0.615/C=(4×5-1)/(4×5-4)+0.615/5=1.34125弹簧的强度条件τ=(8·K·F2·D2)/(π·d3)=(8·K·F2·C)/(π·d3)=(8×1.34125×3112×5)/(π×7.53)=945(MPa)<[τ]=950(MPa)弹簧中径D2=C·d=5×7.5=37.5(mm)弹簧外径D=D2+d=37.5+7.5=43(mm)弹簧内径D1=D2-d=37.5-7.5=30(mm)弹簧的螺旋升角α取6°节距p=π·D2·tgα=π×37.5×tg6°=12.4(mm)两圈的间隙δ=p-d=12.4-7.5=4.9(mm)由图可知:弹簧的最大的轴向变形量λ2=40mm∴n=(G·d·λ)/(·F2·C3)=(80000×7.5×10-3×40×103)/(8×3112×53)=7.7∴n取8弹簧总圈数n1=n+2=8+2=10弹簧刚度k=(G·D2)/(8·C4·n)=(80000×37.5)/(8×54×8)=75(n/m)4.2原夹具存在的问题齿模通过齿模座与车床主轴(图中的双点划线空心轴)相固连，机床主轴与套过盈配合。3个压爪沿齿轮周向均匀分布。拉杆右接于液压缸的活塞杆，在活塞杆和弹簧的作用下往复运动，并通过连杆座和连杆，实现压爪对齿轮的压紧和张开。这种夹具的最大缺陷是更换工装(夹具或齿模)时调整困难，费工费时，难以保证工件定位精度。从模具结构原理上看，齿模座确定了齿模与车床主轴的相对位置，齿模的模齿节锥与机床主轴同轴，但事实上．由于制造及安装误差，导致模齿节锥与机床主轴的同轴度误差较大。齿轮工件是由工件齿面与齿模齿面吻合定位的，齿模相对于机床主轴的位置误差导致车削后的齿轮内孔与齿轮节锥的同轴度、以及齿轮大端面与齿轮节锥轴线的垂直度误差较大，不能满足精度要求。因此实际设计和使用的夹具，是在齿模与齿模座之间应留有径向调整的间隙。为保证模齿节锥与机床主轴的同轴度，在每一种齿轮工件加工前，即更换工装(夹具或齿模)时，要用样板齿轮和千分表调整齿模位置，使固定在齿模上的专门用于调整齿模的样板齿轮的内孔和大端面分别与机床主轴同轴和垂直。由于夹具结构存在的缺陷，以往调整夹具的做法是，通过在齿模与齿模座之间加垫片，调整样板齿轮大端面与机床主轴的垂直度(以下简称齿模端面调整)，并旋紧螺钉，使之满足精度要求。然后旋松螺钉，使之松紧程度便于径向调整齿模。通过径向敲打齿模，调整样板齿轮内孔轴线(即模齿节锥轴线)与机床主轴的同轴度(简称齿模径向调整)，符合精度要求后旋紧螺钉，齿模调整完毕。实际操作中，受垫片厚度的限制，齿模端面调整极其困难，垫片不是过厚就是过薄，往往需要十几次甚至几十次试验才能选择3个互相搭配的合适垫片。特别是径向调整时敲击齿模的力度很难掌握，往往不是过大(齿模径向位移过大)就是过小(齿模不移动)，很难使敲击力恰好克服齿模位移的阻力(齿模与齿模座之间的摩擦力和齿模惯性力)产生需要的微小位移。因此，一个中等技术水平的工人更换一次工装，至少需用4至5个小时。此外，该夹具不能实现3个压爪的压紧力自动均衡。3个压爪、3个连杆和连杆座组成的压紧机构的尺寸误差，使得夹具夹紧齿轮工件时，3个压爪不是同时与被压齿轮接触，或3个压爪的压力不相等，从而引起连杆座2偏转，使弹簧一侧加大受压，另一侧相对放松。弹簧的不均衡张力产生的阻力矩使连杆座不能自由转动，而必须克服该阻力矩才可转动，因此3个压爪的最终压力不均衡。3爪压力不均衡量必然影响工件的定位精度，即降低加工精度。4.3可微调新型夹具针对原夹具存在的问题，根据所学的理论知识和导师的帮助把原夹具进行了一下改进。齿模座12与车床主轴(图中的双点划线空心轴)相固连。齿模6由连接螺钉16和紧定螺钉14和13固连于齿模座12，从而实现齿模座上的齿轮样板，相对于机床主轴进行径向和端面微调。与原夹具相比其结构原理有以下特点：①齿模座12上有4只周向均布的紧定螺钉13，其作用相当于普通车床四爪夹盘的4个爪，用以调节样板齿轮内孔(相当于模齿节锥)与车床主轴的同轴度。②齿模6上有3只周向均匀布置的连接螺钉16和与之相间均匀布置的紧定螺钉14，用以调整固定在齿模上的样板齿轮大端面与车床主轴的垂直度。③连杆座8的2个同心的凸、凹球面，分别与弹簧座9的凹球面和球面垫圈1的凸球面相配合。因为连杆座能在一定范围内自由转动，从而可自动补偿压紧机构制造安装误差，调节3个压爪的压紧力，使之均衡。参考文献[1]王之康．真空电子束焊接设备及工艺[M]．北京，原子能出版社．1990．[2]才庆魁．金属疲劳断裂理论[M]．沈阳：东北工学院出版社，1989．[3[3]林信智，扬连第．汽车零部件感应热处理工艺与设备[M]．北京：北京理工大学出版社，1998．[4]陈守介．汽车全浮式支承半轴感应热处理技术条件[J]．汽车科技，2001，(3)．[5]李健．汽车半轴锻件生产新工艺．锻压技术．1997(6)[6[6]胡正寰，张康生，王宝雨，束学道等．楔横轧零件成形技术与模拟仿真．冶金工业出版社，2004，5[7]杨长顺．冷挤压模具设计[M]．北京：国防工业出版社,86—l44.[8]罗迎社．材料力学[M]．武汉：武汉理工大学出版社,244—246．[9]赵宽荣．变截面压杆临界力的加权残数解法[J]．机械设计，1996(10)：7—9[10]熊晓明，张连洪．快速成形技术的现状及进展[J]．金属成形工艺，2001，19(6)：1—4[11]王秀峰，罗洪杰．快速原型制造技术[M]．北京：中国轻工业出版社．2001[12]刘文剑．夹具工程师手册哈尔滨：黑龙江科技出版社，1991，4[13]拉米特(Lamit，L．G)．Pm／ENGINEER2000i实用教程．北京：机械工业出版社，2001，l1[14]王小华．机床夹具图册．北京：机械工业出版社，1991，5[15]罗学科．计算机辅助制造．北京：化学工业出版社，2001．1[16]CawleyJD．Computer—aidedmanufacturingoflaminateengineeringmaterials[J]．TheAmericanCeramicSocietyBulletin，1996，75(5)：60—65[17]DolencA，MakelaI．Slicingproceduresforlayeredmanufacturingtechniques[J]．Computer．AidedDesign，1994，26：119—126．[18]KruthJP．Materialincreasemanufacturingbyprototypingtechniques[J]．Ann-alsoftheCIRapidPrototyping．1991，40(2)：603—614.[19]SunZ，eta1．rI1}leApplicationofElectronBeamWeldingfortheJoiningofDissilarMetals：AnOverview[J]．MaterialsProcessingTechnology，1996，59：257—267

附录资料：不需要的可以自行删除生产作业笔记一生产与作业管理导论1、生产战略：是企业根据所选定的目标市场和产品特点来构造其生产系统时所遵循的指导思想，以及在这种指导思想下的一系列决策规划、内容和程序。2、生产管理的任务：运用组织、计划、控制的职能，把投入生产过程的各种要素组织起来，形成有机整体，按最经济的方式，生产出满足社会需要的廉价、优质的产品。3、生产管理的内容：1.生产准备和组织2.生产计划3.生产控制4、生产管理的原则：1.讲求经济效益2.坚持以销定产3.实行科学管理4.组织均衡生产5.实施可持续发展战略5、生产按工艺特性分类：1.加工装配型2.流程型6、生产按组织生产的特点分类：1.备货型2.订货型：订货组装型、订货制造型、订货工程型7、备货型生产（MTS）：是指在没有接到用户订单时，按已有的标准产品或产品系列进行生产，生产目的是为了完成产品库存。8、订货型生产（MTO)：是指按用户的订单进行生产。9、生产按专业化程度分类：1.大量生产2.单件生产3.成批生产4.多品种小批量生产10、多品种小批量生产组织工作的特征：1.生产品种多样性2.生产过程复杂性3.生产能力的适应性4.环境条件的多变性5.生产计划的变动性6.生产管理的动态性11、生产过程的组成：1.生产技术准备过程2.基本生产过程3.辅助生产过程4.生产服务过程12、工序：是指一个工人或一组工人在同一工作上对同一劳动对象进行加工的生产环节。13、合理组织生产过程的基本要求：1.生产过程的连续性2.生产过程的比例性3.生产过程的节奏性4.生产过程的柔性14、生产时间计算：*P25--2815、文明生产：是指在生产现场管理中，要按照现代工业生产的客观要求，为生产现场保持良好的生产环境和生产秩序。16、“5S”活动的内容：1.整理2.整顿3.清扫4.清洁5.素养17、安全生产：是指在保持领导者生命安全和健康的前提下进行生产活动。二工作研究1、工作研究：是指在既定的工作条件下，运用系统分析的方法，研究资源的更合理利用，排除作业中不合理、不经济和混乱的因素，寻求一种更佳、更经济的工作方法，以提高系统的生产率，降低系统的运营成本。2、工作研究的内容：1.方法研究：过程分析、动作分析2.时间研究：定额制订、工作抽样3、工作研究的步骤：1.发掘问题，选择研究项目2.确定目标3.记录4.分析研究记录的事实，寻求新的方法5.评价新的工作方法6.实施新的方法7.追检与再评价4、过程分析：是指对现行作业方法予以系统的记录，这种记录采用的是一种以简明符号为基础绘制的程序图。5、过程分析基本符号：1.加工：2.搬运：3.储存：4.延误：5.检验：6、过程分析的内容：1.产品工序分析2.零件加工分析3.平面流程分析4.搬运分析5.人—机联合分析7、动作分析：是把某项作业的动作分解为最小的分析单位，对作业进行定性、定量分析，省去不必要和不合理的动作，制定出最合理的动作和动作的顺序，使作业达到标准化的一种科学分析方法和技术。8、动作的基本类型：1.必要动作2.辅助动作3.延迟动作9、工作研究中动作经济合理的要求：1.动作应同时进行2.动作应对称3.动作应自如4.动作应有节奏5.动作应考虑惯性6.能用脚完成的动作，应避免用手10、工作环境：是指人、机共处的特定条件，如温度、湿度、噪声等物理环境；有害气体等化学环境和人际关系等社会环境。11、工作环境的三类因素：1.气候状况2.照明和色彩状况3.噪声与振动状况三生产计划和控制1、生产计划系统：是一个包括需要预测、中期生产计划、生产作业计划、材料计划、能力计划、设备计划、新产品开发计划等相关计划和职能，并以生产控制信息的迅速反馈连接构成的复杂系统。2、生产计划的层次：1.长期生产计划。属于战略计划，任务是进行产品决策、生产能力决策以及确立何种竞争优势的决策。2.中期生产计划。属于战术性计划，任务是对企业在计划年度内的生产任务作出统筹安排，规定企业的品种、质量、数量和进度。3.短期生产计划。任务是直接依据用户的订单，合理的安排生产活动的每个细节。3、年生产计划的主要指标：1.品种2.产量3.质量4.产值5.出产期4、生产计划的产值指标分为：1.商品产值2.总产值3.净产值5、生产计划编制的原则：以销定产的原则，即以产品销路来决定生产什么样的产品。6、生产计划编制的步骤：1.调查、掌握编制生产计划的依据。2.统筹安排，初步提出生产计划指标。3.综合平衡，确定生产计划指标。7、滚动式计划方法的优点：1.计划是动态型的，计划的应变性和严肃性得到保证。2.提高了计划的连续性。8、生产计划主要考虑的成本项目：1.正常生产成本2.加班成本3.外协成本4.库存成本9、生产计划图表法的使用原则：一行内各单元记入量的总和等于该行的总生产能力，一列内各单元记入的总和应等于该列的需求。10、生产计划的线形规划模型的四个组成部分：1.变量2.目标函数3.约束成本4.变量非负限制11、建立线形规划模型：*P78—7912、期量标准：是为制造对象在生产期限和生产数量方面所规定的标准数据。13、期量标准的内容：大量流水生产的期量标准有：节拍、流水线工作指示图表、在制品定额。成批生产的期量标准有：批量、生产间隔期、生产周期、提前期、在制品定额。单件生产的期量标准有：产品生产周期、提前期。批量＝生产间隔期*平均日产量生产间隔期＝批量/平均日产量14、生产作业计划编制方法：1.在制品定额法2.提前期法3.生产周期法4.MRP法15、生产控制：是指对日常生产活动及时监督和检查，发现偏差，进行调节和校正。16、生产控制的基本内容：1.作业安排2.测定偏差3.纠正偏差4.提供信息17、生产均衡性控制：是指不仅要求企业按时完成任务，而且要求企业每个生产环节和每种产品都能按日按月完成生产任务，即实现均衡生产。18、在制品：企业从原料、外购件等投入生产起经检验合格办完入库手续之前，存在于生产过程中各个环节的零部件都称为在制品。四新产品开发1、新产品：是指在一定的地域内、第一次生产和销售的，在原理、用途、性能、结构、材料、技术指标等某一方面或几个方面比老产品有显著改进、提高或独创的产品。2、新产品的特点：1.具有新的原理、构思或设计。2.采用了新材料，使产品性能有大幅度的提高。3.产品结构有明显改进。4.扩大了产品的使用范围。3、新产品的分类：1.按其具备的新质程度分：全新产品、改进新产品、换代新产品、仿制新产品2.按开发的方式分：企业自主开发的新产品、用户订货开发的新产品4、新产品的特征：1.创新性2.先进性3.继承性4.模糊性和相对性5、产品生命周期：是指产品从完成试制到投放市场，到最后被淘汰退出市场所经历的周期性规律。6、产品生命周期各阶段的特点：1.投入期：销量低，销售额增长缓慢。2.成长期：销售量迅速增长，竞争者纷纷介入。3.成熟期：市场基本饱和，虽然普及率继续有所提高，但销售量趋于稳定。4.衰退期：产品普及率迅速降低，成本上升，分销环节转向营销新品。7、产品成长期企业的营销策略：1.建立良好的分销渠道2.促销重点从产品转向品质8、产品构思（创意）的来源：1.用户2.销售者3.科技人员9、新产品开发的可行性研究：是指用科学的方法，对产品进行市场分析和预测，进行财务分析和经济论证，以确定产品方案在技术上是否可行，经济上是否合理，在多种方案中选择最佳方案。10、新产品开发方案评价的分类：1.定性分析：主要用于产品构思的筛选阶段2.定量分析：包括综合平分法和经济评价法11、经济评价方法计算：*P122—12312、新产品开发的组织形式：1.设立独立的开发部门2.在技术部门内设立新产品开发机构3.建立专门的研究开发小组4.成立新产品开发委员会13、新产品开发规划的内容：1.目标2.依据3.措施4.方式5.进度6.责任制14、新产品开发规划的依据：1.企业的发展方向2.用户市场的需求3.产品及零部件标准化程度4.企业现有的生产技术条件5.国家或地区的总体规划和某些指令性任务6.国家有关的政策和法规五项目计划与控制1、工程项目：是一种一次性的、为实现某种目的性、相互关联的各项活动的整体，这些活动在完成整项工程中必须按一定的程序执行。2、工程项目的特点：1.一次性2.时限性3.程序性4.新颖性3、工程项目管理的目标：是将完成项目所需的有限资源，在必要的时间，按需要的数量进行合理分配并求得资源的最佳利用。其具体目标涉及三个方面：1.工程项目的成本：为实施该工程项目而发生的所有直接费用和间接费用的总和2.工程项目的进度：完工期限是进度管理的目标3.工程项目的质量：项目完成后是否能达到预先确定的技术要求和服务水平要求4、工程项目管理的内容：1.工程项目的前期管理（立项）2.工程项目计划3.工程项目控制5、工程项目管理：就是自项目立项开始，为确保项目的整体目标，并依据明确的可利用资源约束条件而进行的一系列计划、组织与控制活动。6、工程项目计划的内容：1.项目规划2.工作分解结构3.工作说明书4.任务和责任分派5.项目预算和成本估算6.进度和网络计划7.工作授权8.报告和检查制度7、工作分解结构：就是将整个工程项目按工作内容分解为各自独立的结构要素，再将各结构要素进一步分解，一直分解成独立的、可衡量的作业。8、工程项目控制：是指在工程实施过程中监督每项作业的进度、成本和质量。9、甘特图法（横道图法、条形图法）：是一种计划和控制生产的有效工具，是把工程项目中的各项作业时间，在标有日期的图表上用横线表示出其起止时间。10、编制工程项目进度计划要考虑的因素：1.项目的规模和复杂性2.对项目细节的掌握程度3.项目的时限性4.项目的总进度是否由少数几项关键作业所决定11、网络图：是一种表示一项工程或任务中，各个工作环节或各项作业的先后顺序、衔接关系和所需作业时间的图解模型。12、网络图的绘制：*P138-14913、作业时间：是指在一定的技术组织条件下，为完成一项作业或一道工序所需要的时间。用titj表示。14、估计确定作业时间的两种方法：1.单一时间估计法：在估计作业时间时只确定一个时间值2.三种时间估计法：在估计作业时间时，先预估三种时间值，然后据以计算完成作业时间的平均值。三种时间值是：乐观时间a，最大可能时间m，悲观时间b，titj=(a+4m+b)/615、网络时间参数的计算：*P150—16116、确定网络关键路线的方法：1.作业路线累计时间比较法2.时差法3.破圈法17、网络计划的优化：运用网络计划技术求得一个时间短、资源耗费少、成本低的计划方案。六库存控制1、库存的作用：防止缺货，提高服务水平节省开支，降低成本保证生产销售过程顺利进行提高生产均衡性，调节季节性需求2、周转库存：因生产（对内）或订货（对内）以每次一批而不是一次一件的方式进行时，所形成的周期性库存，成为周转库存。3、运输库存：处于相邻两工作地或相邻两级销售组织之间的库存，成为运输库存。4、库存控制：是指根据企业生产、经营的需要，在库存动态变化的基础上，按照经济合理的原则，采用适当方法对库存进行调节、控制的活动。5、库存过小的问题：1.会造成服务水平的下降，影响销售利润和企业信誉。2.会造成生产系统原材料或其他物料供应不足，影响生产过程的正常进行。3.会使订货间隔期缩短，订货次数增加，使订货成本提高。4.会影响生产过程的均衡性和装配时的成套性。6、独立需求（市场需求）：是指对一种物料的需求在数量上和时间上与对其他物料的需求无关，只取决与市场和顾客的需求。从库存控制的角度理解，其本质含义是指那些具有不确定性、企业自身不能控制的要求。7、从属需求（相关需求、非独立需求）：是指对一种物料的需求，在数量上和时间上直接依赖于对其他物料的需求。从库存控制的角度，其本质含义是指那些具有确定性、企业能够控制的需求。8、独立需求和从属需求的特征：独立需求的特征是需求趋向于连续或由于随机因素的影响而波动，需求量可以通过预测进行估算。从属需求的特征是可以根据对最终项目的独立需求精确的计算出来。9、定量订货模型：以库存余量为基础。当库存余量降低到预先设定的重新订货点时，库存控制系统便开始订货。10、定量订货模型的特点：每次订货的订货量相同，订货点相同，订货提前期固定不变，对库存的需求率不变，瞬间补充库存。11、定量订货模型计算：*P18412、时变需求下库存控制的三种对策：1.直接按期间需求订货2.按经济批量订货3.部分期间费用比较法七物资管理1、物资管理的内容;1.制定合理先进的物资消耗定额2.确定正常的物资储备定额3.编制物资采购计划4.搞好仓库管理和物资节约工作5.建立和健全各项规章制度2、物资按在生产中的作用分类：1.主要原材料2.辅助材料3.燃料4.动力5.工具3、物资管理的组织形式：1.职能式组织2.区域式组织3.产品式组织4.内外分工式组织4、物资供应计划的任务：1.确定企业计划期各项任务所需物资，作出部署和安排，搞好物资供需平衡。2.按计划组织进货，根据生产进度和时间要求，按质按量按时向车间班组发料。3.充分利用企业的物资资源，减少和杜绝积压浪费，降低费用，加速周转，以提高效益。5、物资消耗定额的制订方法：1.技术计算法2.统计分析法3.经验估计法6、机械制造企业主要原材料消耗的构成：构成产品或零件净重所消耗的原材料2.工艺性损耗3.非工艺性损耗7、工艺性损耗：是指在加工过程或准备加工过程中，由于工艺技术上的原因而必然产生的原材料损耗。8、非工艺性损耗：是指由于运输保管不善，供应材料不合规格，以及其他非工艺技术上的原因所造成的损耗。9、企业物资需用量的确定方法：1.直接计算法：根据计划任务和物资消耗定额来确定物资需用量2.间接计算法：按一定比例、系数来估算物资需用量10、物资计划检查分析的主要内容：1.物资申请计划的批准程度2.物资采购计划的落实和订货合同的完成情况3.物资供应对企业生产进度的保证制度4.主要物资的库存周转状况5.主要物资的消耗定额的执行情况11、仓库管理制度：1.安全管理制度2.岗位责任制度12、企业物资节约的主要途径：1.改革产品设计，减轻产品自重2.采取先进工艺，减少工艺性物资消耗3.采用新材料和代用材料4.实行先进的下料方法5.充分挖掘物资潜力，做好废旧物资的回收利用工作八设备综合管理1、设备综合管理：是指从设备的选择、规划、设计、制造或购置、安装、使用、维修、改造、更新，直到报废，这一全过程的决策、计划、组织、协调与控制等一系列活动的统称。2、设备管理经历的两个阶段和三个时期：传统设备管理阶段（事后维修时期、预防维修时期）；现代设备管理阶段（设备综合管理时期）3、传统设备管理的特点和局限性：1.阶段性2.片面性3.封闭式4.局部式4、设备前期管理：是指从设备规划、决策开始直到投入生产使用为止的期间，对设备进行技术和经济的全面管理。5、设备租赁：是指企业（承租方）根据生产的需要选定设备，然后委托租赁公司（出租方）代为融资购进设备。出租方与承租方订立租赁合同，承租方通过支付租金取得一定时间内的设备使用权。6、设备的技术性评价的内容：1.生产性2.可靠性3.维修性4.安全性5.节约性6.环保性7.成套性8.适应性9.耐用性7、设备投资回收期：即为设备投资总额与采用该设备后的年净收入（节约额）之比。8、设备后期管理：是指设备运行过程中的综合管理，包括设备的合理使用、维护、检查、修理以及设备故障管理等技术性内容和降低运行过程中各环节费用的经济性内容。9、设备分类的比例：A类（重点）设备约占设备总数的10％；B类（一般）设备约占设备总数的75％；C类（次要）设备约占设备总数的15％。10、有形磨损：又称物理磨损，是指设备在使用过程中由于机械摩擦而形成的磨损。11、无形磨损：是指由于经济或技术的原因而使设备贬值所产生的损失。12、设备寿命的分类：1.设备的物质寿命2.设备的技术寿命3.设备的经济寿命13、设备改造与设备更新相比的优点：1.设备改造的针对性强，对生产的适应性好。2.设备改造的经济性好。3.设备改造有利于企业引进先进而适用的技术，提高企业的科学技术水平，设计、制造能力，管理水平和人员素质。4.设备改造有利于改变企业设备的构成，减少陈旧、落后的设备，增加具有现代技术水平的设备。九全面质量管理与ISO9000系列标准1、全面质量管理：一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的在于通过让顾客满意和本组织全体成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。2、全面质量管理的基本要求：1.全员的质量管理2.全过程的质量管理3.全企业的质量管理4.多方法的质量管理3、全面质量管理的基础工作：1.标准化工作2.理化计量工作3.质量信息工作4.质量责任制5.质量教育工作4、ISO9001质量体系标准适用于：1.设计/开发全过程的质量保证2.生产全过程的质量保证3.安装全过程的质量保证4.服务全过程的质量保证5、质量体系认证：是指依据国际通用的《质量管理和质量保证》系列标准，经过认证机构对