十字軸的機(jī)械加工工藝及__畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、十字軸的機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計(jì)*（*學(xué)院 交通運(yùn)輸專業(yè) *）摘 要：通過對十字軸零件進(jìn)行分析，在滿足加工技術(shù)要求的前提下，確定了十字軸的制造形式。參閱有關(guān)技術(shù)手冊，制定了機(jī)械加工工藝路線，確定了各工序尺寸和加工余量。通過計(jì)算確定了切削余量和基本工時(shí)，并制定了機(jī)械加工工藝過程卡片。為了給生產(chǎn)的計(jì)劃、調(diào)度、工人的操作提供依據(jù)，提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，根據(jù)加工需要設(shè)計(jì)了一套工裝夾具。關(guān)鍵詞：十字軸；加工工藝制定;夾具分析Process Planning and Jig Designingfor Cross spider*(*)Abstract: Because of the qu

2、ick development modern in the science technique, the demand to the modern product is exaltated day by day, making the manufacturing technique into a new level, so designing and manufacturing every variety of special jig also seems to be more importance. The text is to aim at process planning and jig

3、 designing for cross spider, first it carried on analyzing to the spare parts of the cross spider, then carried on the draw-up of process route, in contrast, to find out the best process route project, in the end carried on designing jig to a some work preface.Key words：cross spider; process plannin

4、g; jig analy1 引言汽車及械制造工業(yè)正以迅猛的態(tài)勢發(fā)展，加工方法和制造工藝進(jìn)一步完善與開拓，在傳統(tǒng)的切削、磨削技術(shù)不斷發(fā)展，上升到新的高度的同時(shí)，開拓出新的工藝可能性，達(dá)到新的技術(shù)水平，并在生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。因此研究十字軸的加工工藝就顯的非常必要。 國內(nèi)外汽車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀關(guān)于中國汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，從兩個角度來說，宏觀角度與微觀角度。宏觀上，中國在2001年12月11日加入了世界貿(mào)易組織，國外的廠商陸續(xù)進(jìn)入了中國市場，使得競爭進(jìn)一步激烈；微觀上，企業(yè)面臨不得不降價(jià)的處境，處在虧損的邊緣。中國加入世貿(mào)組織，我國的汽車進(jìn)口關(guān)稅就一直在下調(diào)，這是履行WTO的義務(wù)，同時(shí)也是為了進(jìn)一步鼓勵競爭

5、，優(yōu)化中國市場。在2004年底，中國的加權(quán)平均關(guān)稅水平下調(diào)到了8.9%。2006年7月1日，我國汽車進(jìn)口關(guān)稅下調(diào)到25。這都是為了履行WTO的義務(wù)。同時(shí)，中國早在80年代的時(shí)候，就已經(jīng)形成了近百家汽車企業(yè)的混亂局面，所以國家降低關(guān)稅，就會下降國外汽車在國內(nèi)市場的銷售價(jià)，使得其更具競爭力，從而使一些比較落后的國內(nèi)企業(yè)的售價(jià)就會相對較高，使得其不得不退出市場，達(dá)到優(yōu)化市場的效果。伴隨著中國的改革開放，很多的國外企業(yè)進(jìn)入了中國，搞起了合資，本質(zhì)上就是以技術(shù)換市場。這里面有大眾，標(biāo)致，豐田，奔馳，寶馬等公司。根據(jù)2000年的資料顯示，中國汽車市場份額中97%屬于合資企業(yè)，而20多家國內(nèi)企業(yè)僅僅占到了3

6、%的市場份額?？梢哉f，中國的汽車企業(yè)就是在夾縫中生存。在2004年11月22日，東風(fēng)標(biāo)致實(shí)施降價(jià)補(bǔ)償?shù)匿N售策略，引起了中國汽車行業(yè)的軒然大波。從一個側(cè)面反映了近幾年中國汽車市場競爭之激烈。好多的廠商也都不得不推出降價(jià)的策略，這無疑對于企業(yè)來說是一個不幸。2004年統(tǒng)計(jì)資料顯示，中國汽車的虧損面達(dá)到了16%之多。除此之外，加入世貿(mào)組織后，中國先后推出了關(guān)稅下調(diào)預(yù)期，取消進(jìn)口配額、實(shí)施汽車品牌銷售管理辦法、進(jìn)口車自動許可登記辦法，整車特征辦法，落地征稅政策，允許外商進(jìn)入汽車服務(wù)貿(mào)易領(lǐng)域等政策，這無疑對于中國的企業(yè)是一個很大的挑戰(zhàn)2。 國內(nèi)零部件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀我國汽車零部件行業(yè)組織結(jié)構(gòu)模式的發(fā)展，經(jīng)歷

7、了以下幾個階段：首先是零部件企業(yè)作為整車廠商的“附庸”，全部面向各自的整車廠商；其次是逐步獨(dú)立，開始有計(jì)劃地為其他整車廠商提供服務(wù)；然后是與整車廠商平行發(fā)展，有自己獨(dú)立的市場；最后是部分零部件企業(yè)開始過渡到超前整車企業(yè)發(fā)展的階段。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，國內(nèi)汽車零部件行業(yè)已經(jīng)形成一個以與整車企業(yè)的緊密型關(guān)系為核心，形狀近似箭靶的主流行業(yè)組織結(jié)構(gòu)模式。這種模式中，靶心為整車生產(chǎn)企業(yè)，靶心向外依次為：第一環(huán)為核心零部件企業(yè)，核心層零部件企業(yè)一般由整車企業(yè)的直屬專業(yè)廠和全資子公司構(gòu)成，整車廠擁有對核心層零部件企業(yè)的完全控制權(quán)；第二環(huán)為骨干零部件企業(yè)，這些企業(yè)有相對獨(dú)立的法人資格，其生產(chǎn)活動要服從于整車廠

8、的整體部署，整車企業(yè)一般是通過參股、控股的方式控制、管理骨干層零部件企業(yè)；第三環(huán)是協(xié)作企業(yè)，整車企業(yè)與協(xié)作層企業(yè)之間是采購與供貨的契約關(guān)系，一般是每年年初兩者之間確定計(jì)劃，然后按計(jì)劃執(zhí)行。同時(shí)零部件企業(yè)的空間布局也是圍繞整車廠商相對集中分布。如上海及周邊地區(qū)的汽車零部件企業(yè)主要為上海大眾、通用配套，吉林等地區(qū)的零部件企業(yè)主要圍繞一汽配套。在這種箭靶分層次的行業(yè)組織結(jié)構(gòu)模式下，核心層零部件企業(yè)往往都是圍繞某一整車車型進(jìn)行生產(chǎn)，因而產(chǎn)品品種單一、規(guī)模較大，并且可以得到整車廠商的技術(shù)與管理支持，所以在初期，普遍發(fā)展態(tài)勢較好，但這類零部件企業(yè)對整車企業(yè)的依附性很大，因此對市場與技術(shù)開發(fā)、營銷與服務(wù)等方

9、面的重視與投入不足，導(dǎo)致后期發(fā)展乏力；而外面骨干層零部件企業(yè)乃至協(xié)作企業(yè)，由于游離于以汽車整車為核心的汽車集團(tuán)之外，一方面很難與核心層零部件企業(yè)進(jìn)行競爭，同時(shí)在技術(shù)與管理上也無法得到整車企業(yè)的支持，導(dǎo)致初期發(fā)展很困難，一旦這些企業(yè)走出初期的困難時(shí)期，在市場競爭的錘煉下就會逐步脫穎而出4。 研究本課題的目的與意義當(dāng)代機(jī)械制造工業(yè)正以迅猛的步伐邁向21世紀(jì)，加工方法和制造工藝進(jìn)一步完善與開拓，在傳統(tǒng)的切削、磨削技術(shù)不斷發(fā)展，上升到新的高度的同時(shí)，各種特種方法也在不斷出現(xiàn)，開拓出新的工藝可能性，達(dá)到新的技術(shù)水平，并在生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用；加工技術(shù)向高精度發(fā)展，出現(xiàn)了所謂的“精密工程”、“納米技術(shù)” 。

10、制造技術(shù)向自動化方向發(fā)展，正沿著數(shù)控技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的臺階向上攀登題目所給定的傳動裝置的十字軸是個典型實(shí)例，在機(jī)床、汽車、拖拉機(jī)等制造工業(yè)中，軸類零件是一類用量很大，且占有相當(dāng)重要地位的結(jié)構(gòu)件。軸類零件的主要作用是支承傳動零件并傳遞動和動力，它們在工作時(shí)受多種應(yīng)力的作用，因此從選材角度看，材料應(yīng)有較高的綜合機(jī)械性能，要求有一定的硬度，以提高其抗磨損能力。為了降低成本，占領(lǐng)市場，要達(dá)到高質(zhì)量，低成本的要求，進(jìn)而對零部件提高了要求。十字軸零件小，內(nèi)部需加工的地方多，設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格，工序達(dá)幾十多道，它是汽車上的關(guān)鍵零件，起著傳遞動力的作用，是萬向聯(lián)軸器上的重要零件，精度要求高，加

11、工難度大。所以在加工十字軸時(shí)要注意尺寸，精度，結(jié)構(gòu)，鍛造，車削等方面都要進(jìn)行更精密的加工7。2 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 機(jī)械加工工藝概述 工藝規(guī)程的概念工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件的制造工藝過程和操作方法等的工藝文件在規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量下，能以最經(jīng)濟(jì)的方法獲得所要求的生產(chǎn)率和生產(chǎn)綱領(lǐng)，一般要求工藝成本最低，一般具有工序簡圖，并詳細(xì)說明該工序的每個工步的加工內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用設(shè)備裝備等。零件機(jī)械加工工藝規(guī)程包括：工藝路線，各工序的具體加工內(nèi)容、要求及說明，切削，時(shí)間定額及使用的機(jī)床設(shè)備與工藝裝備等8。 工藝規(guī)程的作用（1）工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)管理的基本依據(jù)，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和生

12、產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)性文件。因此，生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行既定的工藝規(guī)程。（2）工藝規(guī)程是新建擴(kuò)建工廠或車間時(shí)的基本資料。（3）工藝規(guī)程是工藝技術(shù)交流的主要文件形式6。 工藝規(guī)程的格式（1）工藝過程卡片它是以工序?yàn)閱挝缓喴f明產(chǎn)品或零部件的加工過程的一種工藝文件。它是編制其他工藝文件的基礎(chǔ)，也是生產(chǎn)準(zhǔn)備、編制作業(yè)計(jì)劃和組織生產(chǎn)的依據(jù)。只有在單件小批生產(chǎn)中才用它來直接指導(dǎo)工人的加工操作。（2）工序卡片它是在工藝過程卡片或工藝卡片的基礎(chǔ)上，按每道工序所編制的一種工藝文件。一般具有工序簡圖，并詳細(xì)說明該工序的每個工步的加工內(nèi)容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用設(shè)備裝備等。多用于大批量生產(chǎn)或重要零件的單件小批生產(chǎn)中2。.4

13、 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則（1）必須可靠地保證零件圖紙上所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)。（2）在規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量下，能以最經(jīng)濟(jì)的方法獲得所要求的生產(chǎn)率和生產(chǎn)綱領(lǐng)，一般要求工藝成本最低。（3）充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，少花錢，多辦事，并要便于組織生產(chǎn)。（4）盡量減輕工人的勞動強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全，創(chuàng)造良好、文明的生產(chǎn)條件1。 制定工藝規(guī)程的步驟（1）確定生產(chǎn)類型。（2）分析加工零件圖(工藝性)。（3）分析結(jié)構(gòu)及參數(shù)，確定毛坯類型。（4）選擇定位基準(zhǔn)、加工方法，擬訂加工路線。（5）選擇加工設(shè)備、工藝裝備。（6）確定工序尺寸及其公差。（7）確定切削用量及工時(shí)定額。（8）給出工藝規(guī)程文件11。2.2 十字軸零件工藝分

14、析（1）審查零件的材料的選擇是否恰當(dāng)：（所示零件見附圖1）零件材料的選擇應(yīng)該立足于國內(nèi)，盡量選擇我國資源豐富的材料，盡量不要選擇貴重金屬材料，該十字軸材料選擇20CrMnTi，為低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，是一種完全滿足十字軸的力學(xué)性能，價(jià)格經(jīng)濟(jì)的常見材料，材料選擇是恰當(dāng)?shù)摹＃?）檢查零件的圖樣是否完整和正確：（所示零件見附圖1）經(jīng)檢查視圖足夠并正確，所標(biāo)注的尺寸、公差、表面粗糙度、和技術(shù)要求合理、齊全并且零件的表面精度、表面質(zhì)量和技術(shù)要求在現(xiàn)有的技術(shù)條件和生產(chǎn)條件下能夠達(dá)到。在加工過程中先以四軸頸為基準(zhǔn)鏜孔+0.20 0mm，再車A面并倒角2mm45，A圓面與鏜孔共圓；鏜孔精度為Ra，A面精度Ra然后以

15、鏜孔為基準(zhǔn)車四軸頸端面和軸頸外圓，端面精度Ra；在以鏜孔 和軸頸外圓為基準(zhǔn)車M、N面,M、N面精度要求Ra最后一四軸頸自身為基準(zhǔn)精磨軸頸，軸頸要求比較高為Ra13。 毛坯的選擇 確定毛坯的制造形式差速器十字軸的材料選擇，根據(jù)零件要求要有一定的強(qiáng)度和耐磨性，一般常選用20CrMnTi等低碳合金結(jié)構(gòu)（滲碳材料），經(jīng)滲碳淬火后表面具有高的硬度而軸心部分保持相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和韌性，并且要求的力學(xué)性能高，質(zhì)量在25Kg以內(nèi)，需要大批量生產(chǎn)，因此選擇鍛模的制造形式15。 毛坯選擇應(yīng)考慮的因素（1）零件的材質(zhì)及其力學(xué)性能。（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小及相關(guān)精度。（3）零件的生產(chǎn)批量16。2.4 工藝路線的擬定.

16、1 確定各表面的加工方法根據(jù)各表面的加工精度和表面粗糙度的要求，對于十字軸的各表面，參照下面表1、表2所給數(shù)值，選定如下加工方法：兩端mm50+0.30 0mm外圓和另一軸線兩端外mm50+0.30 0mm外圓的加工方法為車削；M面和N面的加工方法為車削；mm外圓的加工方法為粗磨；22mm外圓的加工方法為半精磨；22mm外圓的加工方法為精磨；另外+0.20 0mm用的是鏜削的加工方法；162+0.50 0mm四軸頸端面的加工方法是車削13。表1 外圓加工中各種加工方法和表面粗糙度加工方法加工情況加工經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度車粗車1-1310-80半精車10-11-10精車7-8-5外磨粗磨8-9-1

17、0半精磨7-8-在十字軸的設(shè)計(jì)中，要加工B3孔和鏜孔，下表2是本次設(shè)計(jì)中各孔表面加工方法的依據(jù)，參照參考文獻(xiàn)12。表2 孔加工中各種加工方法和表面粗糙度加工方法加工情況加工經(jīng)濟(jì)度粗糙度鉆15mm以下11-135-8015mm以上10-1220-80鏜粗鏜12-135-20半精鏜10-1125-10.2 擬定加工工藝路線零件上的全部加工表面應(yīng)安排在一個合理的加工順序中加工，這對保證零件質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低加工成本都至關(guān)重要。制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的情況下，可以考慮采用普通機(jī)床配以專用工夾具，并使工序

18、集中，使每個工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，因而使總的工序數(shù)目減少，夾具的數(shù)目和工件的裝夾次數(shù)也相應(yīng)減少，工序集中有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，有利于采用高生產(chǎn)率機(jī)床，節(jié)省裝夾工件的時(shí)間，減少工件的搬動次數(shù)。當(dāng)零件的加工精度要求比較高時(shí)，常需要把工藝規(guī)程劃分為不同的加工階段，在這種情況下，工序必然比較分散12。.3 工藝順序的安排原則(1)先加工基準(zhǔn)面，再加工其它表面 這條原則有兩個含義：1）工藝路線開始安排的加工面應(yīng)該是選擇定位基準(zhǔn)的精基準(zhǔn)面，然后再以精基準(zhǔn)定位，加工其它表面。2）為保證一定的定位精度，當(dāng)加工面的精度要求很高時(shí)，精加工前一般應(yīng)先精修一下精基準(zhǔn)。(2)一般情況下，先加工

19、平面，后加工孔 這條原則的含義是：1）當(dāng)零件上有較大的平面可作定位基準(zhǔn)時(shí)，可先加工出來作定位面，以面定位加工孔。這樣保證定位穩(wěn)定、準(zhǔn)確，裝夾工件往往也比較方便。2）在毛坯面上鉆孔，容易使鉆頭引偏，若該平面需要加工，則應(yīng)在鉆孔之前先加工平面。(3)先加工主要表面，后加工次要表面 這里所說的主要表面系指：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面，主要工作面。而次要表面系指鍵槽、螺孔等其他表面。次要表面與主要表面之間往往有相互位置要求。因此，一般要在主要表面達(dá)到一定的精度之后，再以主要表面定位加工次要表面。要注意的是“后加工”的含義并不一定是整個工藝過程的最后。(4)先安排粗加工工序，后安排精加工工序?qū)τ诰群捅砻尜|(zhì)量要求較高的

20、零件，其粗加工應(yīng)該分開16。.4 熱處理工序及表面處理工序的安排為了改善切削性能而進(jìn)行的熱處理工序（如退火、正火、調(diào)質(zhì)），應(yīng)安排在切削加工之前14。.5 十字軸零件工藝過程工藝路線是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的總體布局。其主要任務(wù)是選擇零件表面的加工方法、確定加工順序、劃分加工階段。根據(jù)工藝路線，可以選擇各工序的工藝基準(zhǔn)，確定工序尺寸、設(shè)備、工裝、切削用量和時(shí)間定額等。工藝路線的擬訂，不但影響加工的質(zhì)量和效率，而且影響到工人的勞動強(qiáng)度、設(shè)備投資、車間面積、生產(chǎn)成本等問題，必須周密考慮。而且，關(guān)于工藝路線的擬訂，目前還沒有一套精確的計(jì)算方法，而是采用經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出的一些帶有經(jīng)驗(yàn)性和綜合性的原則。在應(yīng)用這些

21、原則時(shí)，要結(jié)合具體生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件靈活應(yīng)用。初定工藝路線方案：落料鍛模正火車基準(zhǔn)孔和四軸頸端面打中心孔粗、精車外圓車M、N面M、N面去銳棱滲碳中心孔切碳淬火整形或修正中心孔中心孔研磨粗磨軸頸半精磨軸頸精磨軸頸檢驗(yàn)入庫。工序1根據(jù)下料要求鋸料工序2對原料鍛?；拘纬墒州S，然后再對毛胚正火處理工序3以毛胚四軸頸為粗基準(zhǔn)，上V形槽定位車夾具；鏜孔+0.20 0mm工藝基準(zhǔn)孔；車A面并倒角2mm45工序4以+0.20 0mm及A面作定位上夾具；車162+0.50 0mm四軸頸端面工序5以+0.20 0mm及A面作定位，上四等分夾具；鉆四軸端中心孔B3工序6上兩頂尖，裝夾工件；車同一軸線兩端mm50

22、+0.30 0mm外圓；車另一軸線兩端外mm50+0.30 0mm圓。工序7以+0.20 0mm孔及mm孔為基準(zhǔn)車削M面并倒角2mm45，然后車削N面并倒角2mm45。工序8用鉗工將M、N面兩平面修銳棱。工序9以兩頂尖定位裝夾工件，粗磨同一軸線兩端mm外圓，再粗磨另一軸線兩端mm外圓。工序10粗磨后淬火前檢查軸頸位置精度。工序11滲碳：嚴(yán)格控制的深度；淬火：嚴(yán)格控制HRC5864工序12四軸頸中心孔研磨至表面粗糙度。工序13以兩頂尖裝夾工件，磨同一軸線兩端22mm外圓，然后磨另一端軸線22mm外圓。工序14以兩頂尖裝夾工件，磨同一軸線兩端22mm外圓，然后磨另一端軸線 外圓。工序15按零件工作

23、圖要求，檢查加工精度。工序16涂上防銹油入庫13。2.5 定位基準(zhǔn)的選擇在機(jī)械加工中，用作工件定位的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)。它的選擇是制定工藝規(guī)程的一個重要問題。它直接影響到工件的加工精度、各表面的加工順序及夾具設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。在最初工序中，工件只能選用未加工的毛坯表面來定位，這種定位表面稱為粗基準(zhǔn)；在中間工序和最終工序中，則選用已加工表面定位，這種定位表面稱為精基準(zhǔn)。由于粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)作用不同，兩者選擇原則亦不同13。.1 粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇將影響的加工面和不加工面的相互位置，或影響到加工余量的分配，并且第一道加工工序首先要遇到基準(zhǔn)選擇問題，因此正確選擇粗基準(zhǔn)對保證產(chǎn)品質(zhì)量將有重要影響。在選

24、擇粗基準(zhǔn)時(shí)，一般應(yīng)遵循下列原則：（1）保證相互位置要求的原則 如果必須保證工件上加工面與不加工面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工面作為粗基準(zhǔn)。（2）保證加工表面加工余量合理分配的原則 如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面的毛坯面為粗基準(zhǔn)。（3）便于工件裝夾的原則 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，必須考慮定位準(zhǔn)確，夾緊可靠及夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便等的問題。為保證定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，要求選用的粗基準(zhǔn)盡可能平整、光潔和有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其它缺陷。（4）粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則 如果能使用精基準(zhǔn)定位，則粗基準(zhǔn)一般不應(yīng)被重復(fù)使用。這是因?yàn)槿裘鞯亩ㄎ幻婧艽植?，在兩次裝夾中重

25、復(fù)使用同一基準(zhǔn)，就會造成相當(dāng)大的定位誤差。上述選擇粗基準(zhǔn)的四條原則，每一原則都只能說明一個方面的問題。在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)可以兼顧這四條原則，而夾具裝夾則不能同時(shí)兼顧，這就要根據(jù)具體情況抓住主要矛盾，解決主要問題。根據(jù)以上原則，在本課題，即十字軸設(shè)計(jì)的過程中，選擇了毛坯的四個軸頸為粗基準(zhǔn)，因?yàn)樵诠ば虻淖畛蹼A段不對軸頸進(jìn)行加工，并且軸頸方便夾裝，又能使加工表面A的加工余量合理分配，并且可保證加工A的位置精度15。.2 精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)時(shí)要考慮的主要問題是如何保證技術(shù)設(shè)計(jì)要求的實(shí)現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方便。為此，一般應(yīng)遵循以下五條原則：（1）基準(zhǔn)重合原則應(yīng)盡可能選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。

26、這稱之為基準(zhǔn)重合原則。（2）統(tǒng)一基準(zhǔn)原則當(dāng)工件以某一精基準(zhǔn)定位，可以比較方便的加工大多數(shù)其他表面，則應(yīng)盡早地把這個基準(zhǔn)面加工出來，并達(dá)到一定精度，以后工序均以它為精基準(zhǔn)加工其他表面。這稱之為統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。（3）互為基準(zhǔn)原則某些位置度要求很高的表面，常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的辦法來達(dá)到位置度要求。這稱之為互為基準(zhǔn)原則。（4）自為基準(zhǔn)原則旨在減小表面粗糙度，減小加工余量和保證加工余量均勻的工序，常以加工面本身為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，稱為自為基準(zhǔn)原則。（5）便于裝夾原則所選擇的精基準(zhǔn)，應(yīng)保證定位準(zhǔn)確、可靠，夾緊機(jī)構(gòu)簡單，操作方便，這稱為便于裝夾原則。在上述五條原則中，前四條都有它們各自的應(yīng)用條件，唯有最后一條

27、，即便于裝夾原則是始終不能違反的。在考慮工件如何定位的同時(shí)必須認(rèn)真分析工件夾緊，遵守機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則精基準(zhǔn)選擇鏜孔，該孔是工藝基準(zhǔn)孔，在零件設(shè)計(jì)過程中多個表面都可以用他作基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；另外，選擇精基準(zhǔn)時(shí)也應(yīng)考慮要便于工件加工，并能使夾具結(jié)構(gòu)簡單。根據(jù)以上原則車162+0.50 0mm四軸頸端面時(shí)，以+0.20 0mm及A面作精基準(zhǔn)定位上夾具；鉆四軸端中心孔B3，以+0.20 0mm及A面作精基準(zhǔn)定位，上四等分夾具；車同一軸線兩端mm50+0.30 0mm外圓和車另一軸線兩端外mm50+0.30 0mm外圓，以mm50+0.30 0mm外圓軸線為精基準(zhǔn)；以 0mm孔及mm孔為精基準(zhǔn)車削M

28、面并倒角2mm45，然后車削N面并倒角2mm45；粗磨同一軸線兩端mm外圓，再粗磨另一軸線兩端mm外圓，以mm外圓軸線為精基準(zhǔn)；半精磨磨同一軸線兩端22mm外圓，以mm軸線為精基準(zhǔn)；精磨磨同一軸線兩端22mm外圓，以22mm外圓軸線為精基準(zhǔn)13。2.6 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定(1)通過查表和估算的方法確定加工余量和工序尺寸，主要參照參考文獻(xiàn)16.加工余量的大小，對零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)性均有較大的影響。余量過大將增加材料、動力、刀具和勞動量的消耗，并使切削力增大而引起工件的較大變形。反之余量過小則不能保證零件的加工質(zhì)量。下表是本設(shè)計(jì)中所確定的機(jī)械加工余量和工序尺寸表3

29、機(jī)械加工余量及工序尺寸工序工序內(nèi)容單邊余量工序尺寸表面粗糙度3鏜孔+0.20 0mm+0.20 0mm車A面2mm21mm倒角2mm452mm454車162+0.50 0mm四軸頸端面162+0.50 0mm5鉆四軸頸中心孔B36車同一軸線兩mm50+0.30 0mm外圓mm車另一軸線兩端mm50+0.30 0mm外圓mm7車削M面并倒角2mm452mm45車削N面并倒角2mm452mm45 9粗磨同一軸線兩端+ -外圓mm粗磨另一軸線兩端+ - 外圓mm12研磨四軸線中心孔至表面粗糙度13半精磨磨同一軸線兩端22mm外圓22mm半精磨磨另一軸線兩端22mm外圓22mm14精磨磨同一軸線兩端2

30、2mm外圓22mm精磨磨同一軸線兩端22mm外圓22mm（2）十字軸毛胚尺寸如下：毛坯尺寸是通過查表和估算的方法確定的主要參照參考文獻(xiàn)16。表4 十字軸毛胚尺寸加工面等級表面層（mm）機(jī)械加工余量（mm）尺寸偏差（mm）A面F四軸頸端面F四軸頸F鏜孔AF 切削用量的確定選擇切削用量，就是在已經(jīng)選擇好刀具材料和刀具幾何角度的基礎(chǔ)上確定切削深度,進(jìn)給量f和切削速度v，選擇切削用量應(yīng)注意以下原則：(1)在保證加工質(zhì)量，降低成本和提高生產(chǎn)率的前提下，使、f、v的乘積最大，當(dāng)、f、v的乘積最大時(shí)，工序的切削工時(shí)最小。切削工時(shí)的計(jì)算公式如下：式中：每次進(jìn)給的行程長度(mm); n轉(zhuǎn)速(n/min);A每邊

31、加工總余量(mm);d工作直徑(mm)。(2)提高切削用量要受到工藝裝備（機(jī)床、刀具）與技術(shù)要求（加工精度、表面質(zhì)量）的限制，所以粗加工時(shí)，一般是先按刀具耐用度的限制確定切削用量，之后再考慮整個工藝系統(tǒng)的剛度是否允許加以調(diào)整，精加工時(shí)，則主要依據(jù)零件表面粗糙度和加工精度確定加工余量。(3)根據(jù)切削余量和刀具耐用度的關(guān)系可知，影響刀具壽命最小的是，其次是f，最大是v。這是因?yàn)関對切削溫度的影響最大，溫度升高，刀具磨損加快，壽命明顯下降。所以確定切削用量次序時(shí)，應(yīng)首先選擇較大的，其次按工藝裝備與技術(shù)條件的允許選擇最大的f，最后根據(jù)道以確定切削用量次序時(shí)，應(yīng)首先選擇較大的，其次按工藝裝備與技術(shù)條件的

32、允許選擇最具耐用度的允許確定v，這樣可以在保證一定道具耐用度的前提下，使、f、v的乘積最大11。以粗車四軸頸端面為例說明。以下數(shù)據(jù)均參照參考文獻(xiàn)16。加工條件：工件材料20CrMnTi機(jī)床：車床刀具：車刀(1)確定背吃刀量：面總加工余量為一次走刀完成，=2.5mm。(2)確定進(jìn)給量：根據(jù)機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表5-102查得;查5-4表根據(jù)機(jī)床的橫向進(jìn)給量，取。(3)確定切削速度：根據(jù)表5-109和表5-110，查得，修正系數(shù)=1，=0.8，=1，,刀具壽命選，故： =(4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n： 根據(jù)表5-4查得相近較小的機(jī)床轉(zhuǎn)速為，所以實(shí)際的切削速度。(5)計(jì)算基本時(shí)間：切削加工加工長度L

33、=25mm，端面車刀選用主偏角k=，背吃刀量，查表5-138和表5-13得，取=4mm；，批量生產(chǎn)。=（25+4+4+0）mm=33mm(6)輔助時(shí)間:查表5-152得，夾裝工件的時(shí)間為，啟動機(jī)床的時(shí)間為，啟動調(diào)節(jié)切削液的時(shí)間為，取量具并測量尺寸的時(shí)間為，共計(jì)11。3 工藝裝備設(shè)計(jì) 機(jī)床的選擇機(jī)床選擇應(yīng)遵循的原則：(1) 機(jī)床的加工尺寸范圍應(yīng)與加工零件要求的尺寸相適應(yīng)；(2) 機(jī)床的工作精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)；(3) 機(jī)床的選擇還應(yīng)與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)5。3.2 工藝裝備的選擇(1) 夾具的選擇:在單件小批量生產(chǎn)中，應(yīng)選用通用夾具和組合夾具，在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)加工要求設(shè)計(jì)制造專用夾

34、具。(2) 刀具的選擇:主要依據(jù)加工表面的尺寸、加工材料、所要求的加工精度、表面粗糙度及選定的加工方法等選擇刀具。一般應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)采用組合刀具及專用刀具。(3) 量具的選擇:主要依據(jù)生產(chǎn)類型和零件加工所要求的精度等選擇量具。一般在單件小批量生產(chǎn)中，應(yīng)選用通用量具和量儀，在大批量生產(chǎn)中，采用各種量規(guī)、量儀和專用量具等6。3.3 機(jī)床夾具概述3.3.1 機(jī)床夾具概念凡按切削加工工藝規(guī)程的要求，用來正確地確定工件及刀具的相對位置并可靠地將它們夾緊的工藝裝備，稱為機(jī)床夾具，簡稱夾具。夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程中的切削加工、焊接、檢測和裝備等工藝過程10。3.3.

35、2 機(jī)床夾具的組成及作用（1）機(jī)床夾具由下列零部件組成1) 定位元件用來保證工件在夾具中占有正確位置的元件，如心軸支承釘、支承板、V型塊等，都是定位元件。2) 夾緊裝置 因工件在加工時(shí)會受到切削力、慣性力、沖擊力和振動等作用，為了使工件不因受力的作用而使位置發(fā)生變化，需要有將工件夾緊的機(jī)構(gòu)。3) 對刀及導(dǎo)向元件 用于確定工件相對于刀具位置的元件。4) 夾具體 用于連接夾具中各種元件和裝置的基礎(chǔ)件。5) 其他元件及裝置 如定向鍵、操作件、分度裝置等。（2）機(jī)床夾具的作用1) 使得工件與機(jī)床、刀具 之間獲得了穩(wěn)定且正確的相對位置和幾何關(guān)系，因此可以較容易地保證工件的加工精度。 另外，采用夾具裝夾工

36、件后，工件的定位不再受劃線、找正等主客觀因素的影響，減少對 其他生產(chǎn)條件的依賴，所以能穩(wěn)定地保證一批工件的加工質(zhì)量。2) 提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本使用夾具后，工件的定位、夾緊能在很短的時(shí) 間內(nèi)完成，縮短輔助時(shí)間；如果夾具上采用了高效的多件、多工位、快速或聯(lián)動夾緊方式， 則能夠顯著地縮短輔助時(shí)間和基本時(shí)間，從而提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。3) 改善工人的勞動條件，降低對工人的技術(shù)要求用夾具裝夾工件，方便、省力、 安全。4) 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍根據(jù)機(jī)床的成形運(yùn)動，附以不同類型的夾具，即可擴(kuò)大原 有機(jī)床的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床的工作臺上裝上鏜模，即可進(jìn)行箱體 的鏜孔加工3。3.

37、3.3 機(jī)床夾具的分類根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性,機(jī)床夾具可分為通用夾具,專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動線夾具等。按使用機(jī)床可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動機(jī)床夾具、自動線隨行以及其他機(jī)床夾具等。機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)可概括為定位元件、夾緊裝置、夾具體、對刀或?qū)蜓b置,連接元件、其他裝置或元件等7。 夾具設(shè)計(jì)由于能力有限，在夾具的設(shè)計(jì)上必然存在不足，以下是夾具的組裝簡圖：心軸的直徑是，心軸的作用是限制十字軸的4個自由度。擋銷在夾具體上，用來限制十字軸的地5個自由度。A面擋板通過擋板軸固定在夾具體上，用來限制十字軸的第6個自由度。 開口墊圈

38、的作用除了普通墊圈的作用以外，主要是在內(nèi)六角螺釘擰松時(shí)，可以將此開口墊圈拆下，可以將十字軸直接拆下。這是因采用的是M6的內(nèi)六角螺釘，螺釘大頭端的兩點(diǎn)間的最大距離小于孔的直徑。這樣可以節(jié)約加工材料，節(jié)省加工時(shí)間，提高加工效率。工作原理是，將心軸插在的孔內(nèi)，可以限制十字軸沿X軸正負(fù)方向的移動、繞X軸的轉(zhuǎn)動、沿Z軸正負(fù)方向的移動和繞Z軸的轉(zhuǎn)動。心軸的一端用M25的螺母固定在夾具體上，另一端鉆有螺紋，將心軸與十字軸放在一起后固定在夾具體上，放上開口墊圈，這樣開口墊圈可以限制倒檔撥叉沿Y軸正負(fù)方向的移動。再在夾具體上設(shè)置一擋銷，用來限制十字軸繞Y十字軸的六個自由度，保證加工過程中工件與機(jī)床和刀具的相對位

39、置不變，夾具的設(shè)計(jì)目的得以實(shí)現(xiàn)。夾具的尺寸和技術(shù)要求以及公差還未設(shè)計(jì)完全，還存在紕漏。圖1 夾具的組裝簡圖1-鉆套，2-鉆模板，3-擋銷，4-心軸，5-定位板，6-定位板軸，7-夾具體，8-螺母M22，9-墊圈22-140HV，10-螺母M25，11-墊圈25-140HV.1 夾具設(shè)計(jì)的步驟按照傳統(tǒng)，可把整個設(shè)計(jì)工件分成四個具體步驟。（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集原始資料1) 分析產(chǎn)品零件圖及裝配圖，了解零件的作用、形狀、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、材料、技術(shù)要求和整個加工工藝流程。2) 分析夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書，研究任務(wù)書中所提的要求是否合理、可行和經(jīng)濟(jì)。以便發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)與有關(guān)人員進(jìn)行磋商。3) 了解所使用機(jī)床的規(guī)格

40、、性能、精度和與夾具連接部分結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸。4) 了解所使用的刀具、量具的規(guī)格。5）了解夾具制造車間的生產(chǎn)技術(shù)條件。6) 收集有關(guān)設(shè)計(jì)資料，其中包括夾具有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)參數(shù)和相關(guān)設(shè)計(jì)手冊。（2）設(shè)計(jì)夾具總體方案這一階段工作的主要任務(wù)是，根據(jù)工件的加工精度要求和工件的具體結(jié)構(gòu)形狀，以及已加工表面的情況，初步確定下列方案：1) 確定工件的定位方式，選擇合適的定位元件。2) 確定工件的夾緊方案，選擇合適的夾緊裝置。3) 確定刀具的調(diào)整方案，設(shè)計(jì)出合適的對刀元件或引導(dǎo)元件。4) 確定夾具與機(jī)床的連接方式。5) 確定夾具總體布局和夾具體的結(jié)構(gòu)形狀，及時(shí)根據(jù)具體要求考慮夾具的清屑、輸送、防護(hù)等問題。（3

41、）進(jìn)行必要的計(jì)算，審查方案、改進(jìn)設(shè)計(jì)在確定夾具結(jié)構(gòu)方案的過程中，工件定位、夾緊、對刀和夾具在機(jī)床上定位等各部分結(jié)構(gòu)以及總體布局會有幾種不同的方案可供選擇，因而都應(yīng)畫出草圖，進(jìn)行必要的計(jì)算。進(jìn)行定位誤差計(jì)算以確定定位元件的結(jié)構(gòu)尺寸與精度；進(jìn)行夾緊力計(jì)算以確定夾緊裝置的尺寸及結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)對夾緊機(jī)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)度校核以確定加緊元件的結(jié)構(gòu)尺寸。（4）夾具總裝配圖的繪制總體方案確定后，即可著手繪制夾具裝配圖。裝配圖的繪制應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1) 圖樣繪制應(yīng)符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)。2) 盡量采用1：1的比例繪制，以便具有良好的直觀性。3) 盡可能選擇面對操作者的方向作為主視圖，且主視圖位置應(yīng)符合工作狀態(tài)。4)

42、 用細(xì)雙點(diǎn)劃線繪制工件的外廓、定位基準(zhǔn)面、夾緊表面和加工表面。5) 總圖應(yīng)把夾具的工作原理、各元件的裝配關(guān)系表達(dá)清楚。總圖產(chǎn)生的順序一般是：首先用細(xì)雙點(diǎn)劃線畫出工件；然后視工件為透明體依次畫出定位元件、夾緊元件、對刀或引導(dǎo)元件，以及其他輔助結(jié)構(gòu)；最后通過夾具體把各元件組成一整體。圖形完工后，標(biāo)注必要的尺寸、技術(shù)要求、零件序號，填寫標(biāo)題欄和明細(xì)表。（5）夾具零件設(shè)計(jì)及零件圖繪制完成總裝圖后，由裝配圖逐個拆繪各個非標(biāo)零件圖，確定零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、技術(shù)要求，確定零件的材料牌號、熱處理和表面處理要求，注意各零件的形狀、大小，公差要相互協(xié)調(diào)。確定夾具總體布局和夾具體的結(jié)構(gòu)形狀，及時(shí)根據(jù)具體要求考慮夾具的

43、清屑、輸送、防護(hù)等問題9。 專用夾具設(shè)計(jì)過程本夾具主要用來鉆四軸端中心孔B3。（1）定位基準(zhǔn)的選擇工件以鏜孔+0.20 0mm和A面定位，以四軸頸中心線為基準(zhǔn)，通過心軸、擋銷、定位板等加緊工件夾緊。因?yàn)楣ぷ黧w積小，重量不大且切削力不大，只要通過手動夾緊即可滿足夾緊力。（2）夾具設(shè)計(jì)在定位基準(zhǔn)的前提下，設(shè)計(jì)一套鉆床夾具，其目的是保證工件與機(jī)床和刀具在加工過程中保持相對位置不變。夾具中的零件有夾具體、心軸、開口墊圈、螺母、擋銷、A面定位板、鉆套、鉆模板、定位板軸等。心軸的直徑是mm，心軸的作用是限制十字軸的4個自由度。擋銷在夾具體上，用來限制十字軸的地5個自由度。A面擋板通過擋板軸固定在夾具體上，

44、用來限制十字軸的第6個自由度。 開口墊圈的作用除了普通墊圈的作用以外，主要是在內(nèi)六角螺釘擰松時(shí)，可以將此開口墊圈拆下，可以將十字軸直接拆下。這是因采用的是M6的內(nèi)六角螺釘，螺釘大頭端的兩點(diǎn)間的最大距離小于孔的直徑。這樣可以節(jié)約加工材料，節(jié)省加工時(shí)間，提高加工效率。夾具中的零件有夾具體、心軸、開口墊圈、螺母、擋銷、A面定位板、鉆套、鉆模板、定位板軸等。工作原理是，將心軸插在的孔內(nèi)，可以限制十字軸沿X軸正負(fù)方向的移動、繞X軸的轉(zhuǎn)動、沿Z軸正負(fù)方向的移動和繞Z軸的轉(zhuǎn)動。心軸的一端用M25的螺母固定在夾具體上，另一端鉆有螺紋，將心軸與十字軸放在一起后固定在夾具體上，放上開口墊圈，這樣開口墊圈可以限制倒

45、檔撥叉沿Y軸正負(fù)方向的移動。再在夾具體上設(shè)置一擋銷，用來限制十字軸繞Y十字軸的六個自由度，保證加工過程中工件與機(jī)床和刀具的相對位置不變，夾具的設(shè)計(jì)目的得以實(shí)現(xiàn)。（3）定位誤差分析由于工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，故不存在定位誤差（4）鉆削力和與夾緊力的計(jì)算1）鉆削力2）夾緊力由于本夾具是雙邊夾緊，故取單邊夾緊力在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)其中：為基本安全系數(shù)； 為加工性質(zhì)系數(shù)； 為刀具鈍化系數(shù)； 為斷續(xù)切削系數(shù)；所以，單邊夾緊力9。4 設(shè)計(jì)總結(jié)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我從中學(xué)到了很多寶貴的知識，讓我了解了機(jī)械工藝的設(shè)計(jì)過程。首先，我拿到設(shè)計(jì)課題之后開始著手準(zhǔn)備工作，查閱圖書館和網(wǎng)上的資料

46、，為正式設(shè)計(jì)積累素材；在正式設(shè)計(jì)過程中我首先介紹了國內(nèi)外十字軸等車用零件的現(xiàn)狀，然后從機(jī)械加工工藝的原則和步驟入手展開設(shè)計(jì)過程；在設(shè)計(jì)過程中零件的工藝分析是必不可少的，所以我對十字軸進(jìn)行了簡單的工藝分析，然后對毛胚的材料進(jìn)行了選擇，并確定了加工的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)以及加工用量和切削余量。最后是工藝裝備的設(shè)計(jì)過程，首先我論述選擇了機(jī)床、刀具、量具，然后重點(diǎn)介紹了夾具的設(shè)計(jì)過程，選擇定為基準(zhǔn)并計(jì)算鉆削力和壓緊力最后完成零件草圖。通過本次設(shè)計(jì)，使我基本上掌握了機(jī)械制造工藝的基本理論知識及夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟，也使我學(xué)會了如何分析零件的工藝性、如何查閱手冊、選擇加工余量、繪制毛坯圖、制造工藝路線；鞏固、擴(kuò)大和強(qiáng)化自己以前所