十字軸的機械加工工藝設計

1、十字軸的機械加工工藝及工裝設計*（*學院 交通運輸專業(yè) *）摘 要：通過對十字軸零件進行分析，在滿足加工技術要求的前提下，確定了十字軸的制造形式。參閱有關技術手冊，制定了機械加工工藝路線，確定了各工序尺寸和加工余量。通過計算確定了切削余量和基本工時，并制定了機械加工工藝過程卡片。為了給生產的計劃、調度、工人的操作提供依據(jù)，提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，根據(jù)加工需要設計了一套工裝夾具。關鍵詞：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一步完善與開拓，在傳統(tǒng)的切削、磨削技術不斷發(fā)展，上升到新的高度的同時，開拓出新的工藝可能性，達到新的技術水平，并在生產中發(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。 國內外汽車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀關于中國汽車產業(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日加入了世界貿易組織，國外的廠商陸續(xù)進入了中國市場，使得競爭進一步激烈；微觀上，企業(yè)面臨不得不降價的處境，處在虧損的邊緣。中國加入世貿組織，我國的汽車進口關稅就一直在下調，這是履行WTO的義務，同時也是為了進一步鼓勵競爭

5、，優(yōu)化中國市場。在2004年底，中國的加權平均關稅水平下調到了8.9%。2006年7月1日，我國汽車進口關稅下調到25。這都是為了履行WTO的義務。同時，中國早在80年代的時候，就已經(jīng)形成了近百家汽車企業(yè)的混亂局面，所以國家降低關稅，就會下降國外汽車在國內市場的銷售價，使得其更具競爭力，從而使一些比較落后的國內企業(yè)的售價就會相對較高，使得其不得不退出市場，達到優(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)進入了中國，搞起了合資，本質上就是以技術換市場。這里面有大眾，標致，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，東風標致實施降價補償?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的策略，這無疑對于企業(yè)來說是一個不幸。2004年統(tǒng)計資料顯示，中國汽車的虧損面達到了16%之多。除此之外，加入世貿組織后，中國先后推出了關稅下調預期，取消進口配額、實施汽車品牌銷售管理辦法、進口車自動許可登記辦法，整車特征辦法，落地征稅政策，允許外商進入汽車服務貿易領域等政策，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)組織結構模式的發(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；其次是逐步獨立，開始有計劃地為其他整車廠商提供服務；然后是與整車廠商平行發(fā)展，有自己獨立的市場；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)的緊密型關系為核心，形狀近似箭靶的主流行業(yè)組織結構模式。這種模式中，靶心為整車生產企業(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)廠和全資子公司構成，整車廠擁有對核心層零部件企業(yè)的完全控制權；第二環(huán)為骨干零部件企業(yè)，這些企業(yè)有相對獨立的法人資格，其生產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系，一般是每年年初兩者之間確定計劃，然后按計劃執(zhí)行。同時零部件企業(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)組織結構模式下，核心層零部件企業(yè)往往都是圍繞某一整車車型進行生產，因而產品品種單一、規(guī)模較大，并且可以得到整車廠商的技術與管理支持，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，因此對市場與技術開發(fā)、營銷與服務等方

9、面的重視與投入不足，導致后期發(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之外，一方面很難與核心層零部件企業(yè)進行競爭，同時在技術與管理上也無法得到整車企業(yè)的支持，導致初期發(fā)展很困難，一旦這些企業(yè)走出初期的困難時期，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代機械制造工業(yè)正以迅猛的步伐邁向21世紀，加工方法和制造工藝進一步完善與開拓，在傳統(tǒng)的切削、磨削技術不斷發(fā)展，上升到新的高度的同時，各種特種方法也在不斷出現(xiàn)，開拓出新的工藝可能性，達到新的技術水平，并在生產中發(fā)揮重要作用；加工技術向高精度發(fā)展，出現(xiàn)了所謂的“精密工程”、“納米技術” 。

10、制造技術向自動化方向發(fā)展，正沿著數(shù)控技術、柔性制造系統(tǒng)及計算機集成制造系統(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例，在機床、汽車、拖拉機等制造工業(yè)中，軸類零件是一類用量很大，且占有相當重要地位的結構件。軸類零件的主要作用是支承傳動零件并傳遞動和動力，它們在工作時受多種應力的作用，因此從選材角度看，材料應有較高的綜合機械性能，要求有一定的硬度，以提高其抗磨損能力。為了降低成本，占領市場，要達到高質量，低成本的要求，進而對零部件提高了要求。十字軸零件小，內部需加工的地方多，設計要求嚴格，工序達幾十多道，它是汽車上的關鍵零件，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要注意尺寸，精度，結構，鍛造，車削等方面都要進行更精密的加工7。2 機械加工工藝規(guī)程設計 機械加工工藝概述 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)定的生產綱領和生產批量下，能以最經(jīng)濟的方法獲得所要求的生產率和生產綱領，一般要求工藝成本最低，一般具有工序簡圖，并詳細說明該工序的每個工步的加工內容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用設備裝備等。零件機械加工工藝規(guī)程包括：工藝路線，各工序的具體加工內容、要求及說明，切削，時間定額及使用的機床設備與工藝裝備等8。 工藝規(guī)程的作用（1）工藝規(guī)程是生產準備和生產管理的基本依據(jù)，是保證產品質量和生

12、產經(jīng)濟的指導性文件。因此，生產中應嚴格執(zhí)行既定的工藝規(guī)程。（2）工藝規(guī)程是新建擴建工廠或車間時的基本資料。（3）工藝規(guī)程是工藝技術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為單位簡要說明產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，也是生產準備、編制作業(yè)計劃和組織生產的依據(jù)。只有在單件小批生產中才用它來直接指導工人的加工操作。（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，并詳細說明該工序的每個工步的加工內容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用設備裝備等。多用于大批量生產或重要零件的單件小批生產中2。.4

13、 工藝規(guī)程的設計原則（1）必須可靠地保證零件圖紙上所有技術要求的實現(xiàn)。（2）在規(guī)定的生產綱領和生產批量下，能以最經(jīng)濟的方法獲得所要求的生產率和生產綱領，一般要求工藝成本最低。（3）充分利用現(xiàn)有生產條件，少花錢，多辦事，并要便于組織生產。（4）盡量減輕工人的勞動強度，保證生產安全，創(chuàng)造良好、文明的生產條件1。 制定工藝規(guī)程的步驟（1）確定生產類型。（2）分析加工零件圖(工藝性)。（3）分析結構及參數(shù)，確定毛坯類型。（4）選擇定位基準、加工方法，擬訂加工路線。（5）選擇加工設備、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：（所示零件見附圖1）零件材料的選擇應該立足于國內，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，為低碳合金結構鋼，是一種完全滿足十字軸的力學性能，價格經(jīng)濟的常見材料，材料選擇是恰當?shù)?。?）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，所標注的尺寸、公差、表面粗糙度、和技術要求合理、齊全并且零件的表面精度、表面質量和技術要求在現(xiàn)有的技術條件和生產條件下能夠達到。在加工過程中先以四軸頸為基準鏜孔0 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然后以鏜孔為基

15、準車四軸頸端面和軸頸外圓，端面精度Ra；在以鏜孔 和軸頸外圓為基準車M、N面,M、N面精度要求Ra最后一四軸頸自身為基準精磨軸頸，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度和耐磨性，一般常選用20CrMnTi等低碳合金結構（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?shù)膹姸群晚g性，并且要求的力學性能高，質量在25Kg以內，需要大批量生產，因此選擇鍛模的制造形式15。 毛坯選擇應考慮的因素（1）零件的材質及其力學性能。（2）零件的結構形狀和尺寸大小及相關精度。（3）零件的生產批量16。2.4 工藝路線的擬定.1 確定

16、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8-9-10半精磨

17、7-8-在十字軸的設計中，要加工B3孔和鏜孔，下表2是本次設計中各孔表面加工方法的依據(jù)，參照參考文獻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安排在一個合理的加工順序中加工，這對保證零件質量、提高生產率、降低加工成本都至關重要。制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的情況下，可以考慮采用普通機床配以專用工夾具，并使工序集中，使

18、每個工序中包括盡可能多的工步內容，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，有利于采用高生產率機床，節(jié)省裝夾工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)。當零件的加工精度要求比較高時，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該是選擇定位基準的精基準面，然后再以精基準定位，加工其它表面。2）為保證一定的定位精度，當加工面的精度要求很高時，精加工前一般應先精修一下精基準。(2)一般情況下，先加工平面，后

19、加工孔 這條原則的含義是：1）當零件上有較大的平面可作定位基準時，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：設計基準面，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，后安排精加工工序對于精度和表面質量要求較高的零件，其

20、粗加工應該分開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行的熱處理工序（如退火、正火、調質），應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)程設計的總體布局。其主要任務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，確定工序尺寸、設備、工裝、切削用量和時間定額等。工藝路線的擬訂，不但影響加工的質量和效率，而且影響到工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產成本等問題，必須周密考慮。而且，關于工藝路線的擬訂，目前還沒有一套精確的計算方法，而是采用經(jīng)過生產實踐總結出的一些帶有經(jīng)驗性和綜合性的原則。在應用這些原則時，

21、要結合具體生產類型和生產條件靈活應用。初定工藝路線方案：落料鍛模正火車基準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，上V形槽定位車夾具；鏜孔+0.20 0mm工藝基準孔；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+0.3

22、0 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：嚴格控制的深度；淬火：嚴格控制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按零件工作圖要求，

23、檢查加工精度。工序16涂上防銹油入庫13。2.5 定位基準的選擇在機械加工中，用作工件定位的基準稱為定位基準。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計的復雜程度。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；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。由于粗基準與精基準作用不同，兩者選擇原則亦不同13。.1 粗基準的選擇粗基準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選擇問題，因此正確選擇粗基準對保證產品質量將有重要影響。在選擇粗基準

24、時，一般應遵循下列原則：（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，則應以不加工面作為粗基準。（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，應選擇該表面的毛坯面為粗基準。（3）便于工件裝夾的原則 選擇粗基準時，必須考慮定位準確，夾緊可靠及夾具結構簡單、操作方便等的問題。為保證定位準確，夾緊可靠，要求選用的粗基準盡可能平整、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）粗基準一般不得重復使用的原則 如果能使用精基準定位，則粗基準一般不應被重復使用。這是因為若毛坯的定位面很粗糙，在兩次裝夾中重復使用同

25、一基準，就會造成相當大的定位誤差。上述選擇粗基準的四條原則，每一原則都只能說明一個方面的問題。在實際應用中有時可以兼顧這四條原則，而夾具裝夾則不能同時兼顧，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，即十字軸設計的過程中，選擇了毛坯的四個軸頸為粗基準，因為在工序的最初階段不對軸頸進行加工，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 精基準的選擇選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證技術設計要求的實現(xiàn)以及裝夾準確、可靠、方便。為此，一般應遵循以下五條原則：（1）基準重合原則應盡可能選擇被加工表面的設計基準為精基準。這稱之為

26、基準重合原則。（2）統(tǒng)一基準原則當工件以某一精基準定位，可以比較方便的加工大多數(shù)其他表面，則應盡早地把這個基準面加工出來，并達到一定精度，以后工序均以它為精基準加工其他表面。這稱之為統(tǒng)一基準原則。（3）互為基準原則某些位置度要求很高的表面，常采用互為基準反復加工的辦法來達到位置度要求。這稱之為互為基準原則。（4）自為基準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進行加工，稱為自為基準原則。（5）便于裝夾原則所選擇的精基準，應保證定位準確、可靠，夾緊機構簡單，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用條件，唯有最后一條，即便于

27、裝夾原則是始終不能違反的。在考慮工件如何定位的同時必須認真分析工件夾緊，遵守機構的設計原則精基準選擇鏜孔，該孔是工藝基準孔，在零件設計過程中多個表面都可以用他作基準，符合基準統(tǒng)一原則；另外，選擇精基準時也應考慮要便于工件加工，并能使夾具結構簡單。根據(jù)以上原則車162+0.50 0mm四軸頸端面時，以+0.20 0mm及A面作精基準定位上夾具；鉆四軸端中心孔B3，以+0.20 0mm及A面作精基準定位，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；以+0.20 0mm孔及mm孔為精基準車削

28、M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；半精磨磨同一軸線兩端22mm外圓，以mm軸線為精基準；精磨磨同一軸線兩端22mm外圓，以22mm外圓軸線為精基準13。2.6 機械加工余量、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16.加工余量的大小，對零件的加工質量和生產率以及經(jīng)濟性均有較大的影響。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量。下表是本設計中所確定的機械加工余量和工序尺寸表3

29、 機械加工余量及工序尺寸工序工序內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

30、22mm外圓22mm精磨磨同一軸線兩端22-0.020 mm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16。表4 十字軸毛胚尺寸加工面等級表面層（mm）機械加工余量（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上確定切削深度,進給量f和切削速度v，選擇切削用量應注意以下原則：(1)在保證加工質量，降低成本和提高生產率的前提下，使、f、v的乘積最大，當、f、v的乘積最大時，工序的切削工時最小。切削工時的計算公式如下：式中：每次進給的行程長度(mm); n轉速(n/

31、min);A每邊加工總余量(mm);d工作直徑(mm)。(2)提高切削用量要受到工藝裝備（機床、刀具）與技術要求（加工精度、表面質量）的限制，所以粗加工時，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整，精加工時，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系可知，影響刀具壽命最小的是，其次是f，最大是v。這是因為v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，應首先選擇較大的，其次按工藝裝備與技術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，應首先選擇較大的，其次按工藝

32、裝備與技術條件的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16。加工條件：工件材料20CrMnTi機床：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)確定進給量：根據(jù)機械制造技術課程設計指導表5-102查得;查5-4表根據(jù)機床的橫向進給量，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)確定機床主軸轉速n： 根據(jù)表5-4查得相近較小的機床轉速為，所以實際的切削速度。(5)計算基本時間：切

33、削加工加工長度L=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。=（25+4+4+0）mm=33mm(6)輔助時間:查表5-152得，夾裝工件的時間為，啟動機床的時間為，啟動調節(jié)切削液的時間為，取量具并測量尺寸的時間為，共計11。3 工藝裝備設計 機床的選擇機床選擇應遵循的原則：(1) 機床的加工尺寸范圍應與加工零件要求的尺寸相適應；(2) 機床的工作精度應與工序要求的精度相適應；(3) 機床的選擇還應與零件的生產類型相適應5。3.2 工藝裝備的選擇(1) 夾具的選擇:在單件小批量生產中，應選用通用夾具和組合夾具，在大批量生產中，應根據(jù)加工要

34、求設計制造專用夾具。(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。一般應采用標準刀具，必要時采用組合刀具及專用刀具。(3) 量具的選擇:主要依據(jù)生產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中，應選用通用量具和量儀，在大批量生產中，采用各種量規(guī)、量儀和專用量具等6。3.3 機床夾具概述3.3.1 機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，它廣泛地應用于機械制造過程中的切削加工、焊接、檢測和裝備等工藝過

35、程10。3.3.2 機床夾具的組成及作用（1）機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構。3) 對刀及導向元件 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件。5) 其他元件及裝置 如定向鍵、操作件、分度裝置等。（2）機床夾具的作用1) 使得工件與機床、刀具 之間獲得了穩(wěn)定且正確的相對位置和幾何關系，因此可以較容易地保證工件的加工精度。 另外

36、，采用夾具裝夾工件后，工件的定位不再受劃線、找正等主客觀因素的影響，減少對 其他生產條件的依賴，所以能穩(wěn)定地保證一批工件的加工質量。2) 提高勞動生產率，降低生產成本使用夾具后，工件的定位、夾緊能在很短的時 間內完成，縮短輔助時間；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間和基本時間，從而提高勞動生產率，降低生產成本。3) 改善工人的勞動條件，降低對工人的技術要求用夾具裝夾工件，方便、省力、 安全。4) 擴大機床的工藝范圍根據(jù)機床的成形運動，附以不同類型的夾具，即可擴大原 有機床的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床的工作臺上裝上鏜模，即可進行箱體 的

37、鏜孔加工3。3.3.3 機床夾具的分類根據(jù)夾具在不同生產類型中的通用特性,機床夾具可分為通用夾具,專用夾具、可調夾具、組合夾具和自動線夾具等。按使用機床可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具、自動機床夾具、自動線隨行以及其他機床夾具等。機床夾具的結構可概括為定位元件、夾緊裝置、夾具體、對刀或導向裝置,連接元件、其他裝置或元件等7。 夾具設計由于能力有限，在夾具的設計上必然存在不足，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

38、由度。 開口墊圈的作用除了普通墊圈的作用以外，主要是在內六角螺釘擰松時，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的內六角螺釘，螺釘大頭端的兩點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)省加工時間，提高加工效率。工作原理是，將心軸插在的孔內，可以限制十字軸沿X軸正負方向的移動、繞X軸的轉動、沿Z軸正負方向的移動和繞Z軸的轉動。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軸正負方向的移動。再在夾具體上設置一擋銷，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

39、床和刀具的相對位置不變，夾具的設計目的得以實現(xiàn)。夾具的尺寸和技術要求以及公差還未設計完全，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 夾具設計的步驟按照傳統(tǒng)，可把整個設計工件分成四個具體步驟。（1）明確設計任務，收集原始資料1) 分析產品零件圖及裝配圖，了解零件的作用、形狀、結構、特點、材料、技術要求和整個加工工藝流程。2) 分析夾具設計任務書，研究任務書中所提的要求是否合理、可行和經(jīng)濟。以便發(fā)現(xiàn)問題，及時與有關人員進行磋商。3) 了解

40、所使用機床的規(guī)格、性能、精度和與夾具連接部分結構的相關尺寸。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技術條件。6) 收集有關設計資料，其中包括夾具有關技術標準、設計參數(shù)和相關設計手冊。（2）設計夾具總體方案這一階段工作的主要任務是，根據(jù)工件的加工精度要求和工件的具體結構形狀，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) 確定刀具的調整方案，設計出合適的對刀元件或引導元件。4) 確定夾具與機床的連接方式。5) 確定夾具總體布局和夾具體的結構形狀，及時根據(jù)具體要求考慮夾具的清屑、輸送、

41、防護等問題。（3）進行必要的計算，審查方案、改進設計在確定夾具結構方案的過程中，工件定位、夾緊、對刀和夾具在機床上定位等各部分結構以及總體布局會有幾種不同的方案可供選擇，因而都應畫出草圖，進行必要的計算。進行定位誤差計算以確定定位元件的結構尺寸與精度；進行夾緊力計算以確定夾緊裝置的尺寸及結構形式，同時對夾緊機構的薄弱環(huán)節(jié)進行強度校核以確定加緊元件的結構尺寸。（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。裝配圖的繪制應注意以下幾點：1) 圖樣繪制應符合國家制圖標準。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，且主視圖位置應符

42、合工作狀態(tài)。4) 用細雙點劃線繪制工件的外廓、定位基準面、夾緊表面和加工表面。5) 總圖應把夾具的工作原理、各元件的裝配關系表達清楚?？倛D產生的順序一般是：首先用細雙點劃線畫出工件；然后視工件為透明體依次畫出定位元件、夾緊元件、對刀或引導元件，以及其他輔助結構；最后通過夾具體把各元件組成一整體。圖形完工后，標注必要的尺寸、技術要求、零件序號，填寫標題欄和明細表。（5）夾具零件設計及零件圖繪制完成總裝圖后，由裝配圖逐個拆繪各個非標零件圖，確定零件的結構、尺寸、技術要求，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。確定夾具總體布局和夾具體的結構形狀，及時根據(jù)具

43、體要求考慮夾具的清屑、輸送、防護等問題9。 專用夾具設計過程本夾具主要用來鉆四軸端中心孔B3。（1）定位基準的選擇工件以鏜孔+0.20 0mm和A面定位，以四軸頸中心線為基準，通過心軸、擋銷、定位板等加緊工件夾緊。因為工作體積小，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）夾具設計在定位基準的前提下，設計一套鉆床夾具，其目的是保證工件與機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

44、固定在夾具體上，用來限制十字軸的第6個自由度。 開口墊圈的作用除了普通墊圈的作用以外，主要是在內六角螺釘擰松時，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的內六角螺釘，螺釘大頭端的兩點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，可以限制十字軸沿X軸正負方向的移動、繞X軸的轉動、沿Z軸正負方向的移動和繞Z軸的轉動。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

45、口墊圈可以限制倒檔撥叉沿Y軸正負方向的移動。再在夾具體上設置一擋銷，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床和刀具的相對位置不變，夾具的設計目的得以實現(xiàn)。（3）定位誤差分析由于工藝基準與設計基準重合，故不存在定位誤差（4）鉆削力和與夾緊力的計算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算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內，安全系數(shù)其中：為基本安全系數(shù)； 為加工性質系數(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 設計總結這次的畢業(yè)設計，使我從中學到了很多寶貴的知識，讓我了解了機械工藝的設計過程。首先，我拿到設計課題之后開始著手準備工作，查閱圖

46、書館和網(wǎng)上的資料，為正式設計積累素材；在正式設計過程中我首先介紹了國內外十字軸等車用零件的現(xiàn)狀，然后從機械加工工藝的原則和步驟入手展開設計過程；在設計過程中零件的工藝分析是必不可少的，所以我對十字軸進行了簡單的工藝分析，然后對毛胚的材料進行了選擇，并確定了加工的粗基準和精基準以及加工用量和切削余量。最后是工藝裝備的設計過程，首先我論述選擇了機床、刀具、量具，然后重點介紹了夾具的設計過程，選擇定為基準并計算鉆削力和壓緊力最后完成零件草圖。通過本次設計，使我基本上掌握了機械制造工藝的基本理論知識及夾具設計的方法和步驟，也使我學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

47、藝路線；鞏固、擴大和強化自己以前所學的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識，；培養(yǎng)了自己獨立工作、獨立思考和綜合運用已學知識解決實際問題的能力。同時也使我深刻體會到，在工作中要有嚴謹、負責、實事求是、刻苦鉆研和勇于探索工作態(tài)度。任何設計都不可能是設計者獨出心裁、憑空設想、不依靠任何資料所能實現(xiàn)的。設計時，必須認真閱讀參考資料，繼承或借鑒前人的設計經(jīng)驗和成果，但也不能盲目地全盤抄襲，應根據(jù)具體的設計條件和要求，獨立思考，大膽地進行改進和創(chuàng)新。設計的內容要針對機器完成的工作，保證設計出的工件工作可靠、操作方便和維修方便。與此同時，也一定要考慮到經(jīng)濟性，既要保證制造成本低，也要考慮到盡可能降低維護和使用成本

48、。同時設計者要力求設計的產品有最優(yōu)的性能價格比。參考文獻：1 張樹森.機械制造工程學M.沈陽:東北大學出版社，2006.2 王啟平.機械制造工藝學M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1995.3 李慶壽.機床夾具設計M.北京：機械工業(yè)出版社，1984. 4 忘光斗.M.上海：上海科學技術出版社，1980.5 顧崇銜.機械制造工藝學M.西安：陜西科學技術出版社，1981.6 蔡光旗. 機械制造工藝學M.沈陽:東北大學出版社，1994.7 周澤光.金屬切削原理M.上海:上海技術出版社，1994.8 袁哲俊. 金屬切削工具M. 上海:上海技術出版社，1994.9 王先逵.機械制造工程學M.北京：機械

49、工業(yè)出版社，1995.10 M.上海：上?？茖W技術出版社，1990.11 M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1998.12 劉力.機械制圖M.北京：高等教育出版社，2002.13 M.北京：高等教育出版社，2004.14 黃華梁.機械設計基礎M.北京：高等教育出版社，2000.15 程軍.畫法幾何及機械制圖M.上海：國防工業(yè)出版社，2005.16 劉長青.機械制造技術課程設計指導M.武漢：華中科技,2007致 謝致謝詞 本課題的設計是在*老師的指導下完成的，由衷地感謝老師對我的指導與幫助。通過本次畢業(yè)設計學習了老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，嚴肅的工作作風，感受到老師淵博的專業(yè)知識，扎實的基本功，培養(yǎng)自己

50、理論聯(lián)系實際，嚴肅認真的工作態(tài)度和獨立工作能力，并為以后學習和從事技術工作打下一個良好的基礎。同時感謝幫助過我的同學，從他們那里我也學會了很多東西，為本次畢業(yè)設計及知識的積累作了不少貢獻。衷心地感謝他們！四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。四年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好

51、的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導,經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領悟,常常讓我有“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！ 同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及

52、在設計中被我引用或參考的論著的作者。 總之，本次畢業(yè)設計受益匪淺，為大學里的最后一堂課畫上圓滿的句號。09/20 11:46 102機體齒飛面孔雙臥多軸組合機床及CAD設計09/08 20:02 3kN微型裝載機設計09/20 15:09 45T旋挖鉆機變幅機構液壓缸設計08/30 15:32 5噸卷揚機設計10/30 17:12 C620軸撥桿的工藝規(guī)程及鉆2-16孔的鉆床夾具設計09/21 13:39 CA6140車床撥叉零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計83100308/30 15:37 CPU風扇后蓋的注塑模具設計09/20 16:19 GDC956160工業(yè)對輥成型機設計08/30 1

53、5:45 LS型螺旋輸送機的設計10/07 23:43 LS型螺旋輸送機設計09/20 16:23 P-90B型耙斗式裝載機設計09/08 20:17 PE10自行車無級變速器設計10/07 09:23 話機機座下殼模具的設計與制造09/08 20:20 T108噸自卸車拐軸的斷裂原因分析及優(yōu)化設計09/21 13:39 X-Y型數(shù)控銑床工作臺的設計09/08 20:25 YD5141SYZ后壓縮式垃圾車的上裝箱體設計10/07 09:20 ZH1115W柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床總體及左主軸箱設計09/21 15:34 ZXT-06型多臂機凸輪軸加工工藝及工裝設計10/30 16:04 三孔連桿零件的工藝規(guī)程及鉆35H6孔的夾具設計08/30 17:57 三層貨運電梯曳引機及傳動系統(tǒng)設計10/04 13:45 五噸單頭液壓放料機的設計10