毕业设计（论文）十字轴的机械加工工艺及

十字轴的机械加工工艺及工装设计（学院交通运输专业）摘要通过对十字轴零件进行分析，在满足加工技术要求的前提下，确定了十字轴的制造形式。参阅有关技术手册，制定了机械加工工艺路线，确定了各工序尺寸和加工余量。通过计算确定了切削余量和基本工时，并制定了机械加工工艺过程卡片。为了给生产的计划、调度、工人的操作提供依据，提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，根据加工需要设计了一套工装夹具。关键词十字轴；加工工艺制定夹具分析PROCESSPLANNINGANDJIGDESIGNINGFORCROSSSPIDERABSTRACTBECAUSEOFTHEQUICKDEVELOPMENTMODERNINTHESCIENCETECHNIQUE,THEDEMANDTOTHEMODERNPRODUCTISEXALTATEDDAYBYDAY,MAKINGTHEMANUFACTURINGTECHNIQUEINTOANEWLEVEL,SODESIGNINGANDMANUFACTURINGEVERYVARIETYOFSPECIALJIGALSOSEEMSTOBEMOREIMPORTANCETHETEXTISTOAIMATPROCESSPLANNINGANDJIGDESIGNINGFORCROSSSPIDER,FIRSTITCARRIEDONANALYZINGTOTHESPAREPARTSOFTHECROSSSPIDER,THENCARRIEDONTHEDRAWUPOFPROCESSROUTE,INCONTRAST,TOFINDOUTTHEBESTPROCESSROUTEPROJECT,INTHEENDCARRIEDONDESIGNINGJIGTOASOMEWORKPREFACEKEYWORDSCROSSSPIDERPROCESSPLANNINGJIGANALY1引言汽车及械制造工业正以迅猛的态势发展，加工方法和制造工艺进一步完善与开拓，在传统的切削、磨削技术不断发展，上升到新的高度的同时，开拓出新的工艺可能性，达到新的技术水平，并在生产中发挥重要作用。因此研究十字轴的加工工艺就显的非常必要。11国内外汽车行业发展现状关于中国汽车产业的现状，从两个角度来说，宏观角度与微观角度。宏观上，中国在2001年12月11日加入了世界贸易组织，国外的厂商陆续进入了中国市场，使得竞争进一步激烈；微观上，企业面临不得不降价的处境，处在亏损的边缘。中国加入世贸组织，我国的汽车进口关税就一直在下调，这是履行WTO的义务，同时也是为了进一步鼓励竞争，优化中国市场。在2004年底，中国的加权平均关税水平下调到了89。2006年7月1日，我国汽车进口关税下调到25。这都是为了履行WTO的义务。同时，中国早在80年代的时候，就已经形成了近百家汽车企业的混乱局面，所以国家降低关税，就会下降国外汽车在国内市场的销售价，使得其更具竞争力，从而使一些比较落后的国内企业的售价就会相对较高，使得其不得不退出市场，达到优化市场的效果。伴随着中国的改革开放，很多的国外企业进入了中国，搞起了合资，本质上就是以技术换市场。这里面有大众，标致，丰田，奔驰，宝马等公司。根据2000年的资料显示，中国汽车市场份额中97属于合资企业，而20多家国内企业仅仅占到了3的市场份额。可以说，中国的汽车企业就是在夹缝中生存。在2004年11月22日，东风标致实施降价补偿的销售策略，引起了中国汽车行业的轩然大波。从一个侧面反映了近几年中国汽车市场竞争之激烈。好多的厂商也都不得不推出降价的策略，这无疑对于企业来说是一个不幸。2004年统计资料显示，中国汽车的亏损面达到了16之多。除此之外，加入世贸组织后，中国先后推出了关税下调预期，取消进口配额、实施汽车品牌销售管理办法、进口车自动许可登记办法，整车特征办法，落地征税政策，允许外商进入汽车服务贸易领域等政策，这无疑对于中国的企业是一个很大的挑战2。12国内零部件行业发展现状我国汽车零部件行业组织结构模式的发展，经历了以下几个阶段首先是零部件企业作为整车厂商的“附庸”，全部面向各自的整车厂商；其次是逐步独立，开始有计划地为其他整车厂商提供服务；然后是与整车厂商平行发展，有自己独立的市场；最后是部分零部件企业开始过渡到超前整车企业发展的阶段。经过近几十年的发展，国内汽车零部件行业已经形成一个以与整车企业的紧密型关系为核心，形状近似箭靶的主流行业组织结构模式。这种模式中，靶心为整车生产企业，靶心向外依次为第一环为核心零部件企业，核心层零部件企业一般由整车企业的直属专业厂和全资子公司构成，整车厂拥有对核心层零部件企业的完全控制权；第二环为骨干零部件企业，这些企业有相对独立的法人资格，其生产活动要服从于整车厂的整体部署，整车企业一般是通过参股、控股的方式控制、管理骨干层零部件企业；第三环是协作企业，整车企业与协作层企业之间是采购与供货的契约关系，一般是每年年初两者之间确定计划，然后按计划执行。同时零部件企业的空间布局也是围绕整车厂商相对集中分布。如上海及周边地区的汽车零部件企业主要为上海大众、通用配套，吉林等地区的零部件企业主要围绕一汽配套。在这种箭靶分层次的行业组织结构模式下，核心层零部件企业往往都是围绕某一整车车型进行生产，因而产品品种单一、规模较大，并且可以得到整车厂商的技术与管理支持，所以在初期，普遍发展态势较好，但这类零部件企业对整车企业的依附性很大，因此对市场与技术开发、营销与服务等方面的重视与投入不足，导致后期发展乏力；而外面骨干层零部件企业乃至协作企业，由于游离于以汽车整车为核心的汽车集团之外，一方面很难与核心层零部件企业进行竞争，同时在技术与管理上也无法得到整车企业的支持，导致初期发展很困难，一旦这些企业走出初期的困难时期，在市场竞争的锤炼下就会逐步脱颖而出4。13研究本课题的目的与意义当代机械制造工业正以迅猛的步伐迈向21世纪，加工方法和制造工艺进一步完善与开拓，在传统的切削、磨削技术不断发展，上升到新的高度的同时，各种特种方法也在不断出现，开拓出新的工艺可能性，达到新的技术水平，并在生产中发挥重要作用；加工技术向高精度发展，出现了所谓的“精密工程”、“纳米技术”。制造技术向自动化方向发展，正沿着数控技术、柔性制造系统及计算机集成制造系统的台阶向上攀登题目所给定的传动装置的十字轴是个典型实例，在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。轴类零件的主要作用是支承传动零件并传递动和动力，它们在工作时受多种应力的作用，因此从选材角度看，材料应有较高的综合机械性能，要求有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。为了降低成本，占领市场，要达到高质量，低成本的要求，进而对零部件提高了要求。十字轴零件小，内部需加工的地方多，设计要求严格，工序达几十多道，它是汽车上的关键零件，起着传递动力的作用，是万向联轴器上的重要零件，精度要求高，加工难度大。所以在加工十字轴时要注意尺寸，精度，结构，锻造，车削等方面都要进行更精密的加工7。2机械加工工艺规程设计21机械加工工艺概述211工艺规程的概念工艺规程是规定产品或零部件的制造工艺过程和操作方法等的工艺文件在规定的生产纲领和生产批量下，能以最经济的方法获得所要求的生产率和生产纲领，一般要求工艺成本最低，一般具有工序简图，并详细说明该工序的每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备装备等。零件机械加工工艺规程包括工艺路线，各工序的具体加工内容、要求及说明，切削，时间定额及使用的机床设备与工艺装备等8。212工艺规程的作用（1）工艺规程是生产准备和生产管理的基本依据，是保证产品质量和生产经济的指导性文件。因此，生产中应严格执行既定的工艺规程。（2）工艺规程是新建扩建工厂或车间时的基本资料。（3）工艺规程是工艺技术交流的主要文件形式6。213工艺规程的格式（1）工艺过程卡片它是以工序为单位简要说明产品或零部件的加工过程的一种工艺文件。它是编制其他工艺文件的基础，也是生产准备、编制作业计划和组织生产的依据。只有在单件小批生产中才用它来直接指导工人的加工操作。（2）工序卡片它是在工艺过程卡片或工艺卡片的基础上，按每道工序所编制的一种工艺文件。一般具有工序简图，并详细说明该工序的每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备装备等。多用于大批量生产或重要零件的单件小批生产中2。214工艺规程的设计原则（1）必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。（2）在规定的生产纲领和生产批量下，能以最经济的方法获得所要求的生产率和生产纲领，一般要求工艺成本最低。（3）充分利用现有生产条件，少花钱，多办事，并要便于组织生产。（4）尽量减轻工人的劳动强度，保证生产安全，创造良好、文明的生产条件1。215制定工艺规程的步骤（1）确定生产类型。（2）分析加工零件图工艺性。（3）分析结构及参数，确定毛坯类型。（4）选择定位基准、加工方法，拟订加工路线。（5）选择加工设备、工艺装备。（6）确定工序尺寸及其公差。（7）确定切削用量及工时定额。（8）给出工艺规程文件11。22十字轴零件工艺分析（1）审查零件的材料的选择是否恰当（所示零件见附图1）零件材料的选择应该立足于国内，尽量选择我国资源丰富的材料，尽量不要选择贵重金属材料，该十字轴材料选择20CRMNTI，为低碳合金结构钢，是一种完全满足十字轴的力学性能，价格经济的常见材料，材料选择是恰当的。（2）检查零件的图样是否完整和正确（所示零件见附图1）经检查视图足够并正确，所标注的尺寸、公差、表面粗糙度、和技术要求合理、齐全并且零件的表面精度、表面质量和技术要求在现有的技术条件和生产条件下能够达到。在加工过程中先以四轴颈为基准镗孔4620200MM，再车A面并倒角2MM45，A圆面与镗孔共圆；镗孔精度为RA16，A面精度RA125然后以镗孔为基准车四轴颈端面和轴颈外圆，端面精度RA125；在以镗孔和轴颈外圆为基准车M、N面,M、N面精度要求RA125最后一四轴颈自身为基准精磨轴颈，轴颈要求比较高为RA0413。23毛坯的选择231确定毛坯的制造形式差速器十字轴的材料选择，根据零件要求要有一定的强度和耐磨性，一般常选用20CRMNTI等低碳合金结构（渗碳材料），经渗碳淬火后表面具有高的硬度而轴心部分保持相当的强度和韧性，并且要求的力学性能高，质量在25KG以内，需要大批量生产，因此选择锻模的制造形式15。232毛坯选择应考虑的因素（1）零件的材质及其力学性能。（2）零件的结构形状和尺寸大小及相关精度。（3）零件的生产批量16。24工艺路线的拟定241确定各表面的加工方法根据各表面的加工精度和表面粗糙度的要求，对于十字轴的各表面，参照下面表1、表2所给数值，选定如下加工方法两端2250015MM500300MM外圆和另一轴线两端外2250015MM500300MM外圆的加工方法为车削；M面和N面的加工方法为车削；223MM外圆的加工方法为粗磨；22014006MM外圆的加工方法为半精磨；02200140060MM外圆的加工方法为精磨；另外4620200MM用的是镗削的加工方法；1620500MM四轴颈端面的加工方法是车削13。表1外圆加工中各种加工方法和表面粗糙度加工方法加工情况加工经济精度表面粗糙度粗车1131080半精车10112510车精车781255粗磨8912510外磨半精磨7806325在十字轴的设计中，要加工B3孔和镗孔，下表2是本次设计中各孔表面加工方法的依据，参照参考文献12。表2孔加工中各种加工方法和表面粗糙度加工方法加工情况加工经济度粗糙度15MM以下1113580钻15MM以上10122080粗镗1213520镗半精镗10112510242拟定加工工艺路线零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量、提高生产率、降低加工成本都至关重要。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的情况下，可以考虑采用普通机床配以专用工夹具，并使工序集中，使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的装夹次数也相应减少，工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产率机床，节省装夹工件的时间，减少工件的搬动次数。当零件的加工精度要求比较高时，常需要把工艺规程划分为不同的加工阶段，在这种情况下，工序必然比较分散12。243工艺顺序的安排原则1先加工基准面，再加工其它表面这条原则有两个含义1）工艺路线开始安排的加工面应该是选择定位基准的精基准面，然后再以精基准定位，加工其它表面。2）为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前一般应先精修一下精基准。2一般情况下，先加工平面，后加工孔这条原则的含义是1）当零件上有较大的平面可作定位基准时，可先加工出来作定位面，以面定位加工孔。这样保证定位稳定、准确，装夹工件往往也比较方便。2）在毛坯面上钻孔，容易使钻头引偏，若该平面需要加工，则应在钻孔之前先加工平面。3先加工主要表面，后加工次要表面这里所说的主要表面系指设计基准面，主要工作面。而次要表面系指键槽、螺孔等其他表面。次要表面与主要表面之间往往有相互位置要求。因此，一般要在主要表面达到一定的精度之后，再以主要表面定位加工次要表面。要注意的是“后加工”的含义并不一定是整个工艺过程的最后。4先安排粗加工工序，后安排精加工工序对于精度和表面质量要求较高的零件，其粗加工应该分开16。244热处理工序及表面处理工序的安排为了改善切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火、调质），应安排在切削加工之前14。245十字轴零件工艺过程工艺路线是工艺规程设计的总体布局。其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分加工阶段。根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。工艺路线的拟订，不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等问题，必须周密考虑。而且，关于工艺路线的拟订，目前还没有一套精确的计算方法，而是采用经过生产实践总结出的一些带有经验性和综合性的原则。在应用这些原则时，要结合具体生产类型和生产条件灵活应用。初定工艺路线方案落料锻模正火车基准孔和四轴颈端面打中心孔粗、精车外圆车M、N面M、N面去锐棱渗碳中心孔切碳淬火整形或修正中心孔中心孔研磨粗磨轴颈半精磨轴颈精磨轴颈检验入库。工序1根据下料要求锯料工序2对原料锻模基本形成十字轴，然后再对毛胚正火处理工序3以毛胚四轴颈为粗基准，上V形槽定位车夹具；镗孔4620200MM工艺基准孔；车A面并倒角2MM45工序4以4620200MM及A面作定位上夹具；车1620500MM四轴颈端面工序5以4620200MM及A面作定位，上四等分夹具；钻四轴端中心孔B3工序6上两顶尖，装夹工件；车同一轴线两端2250015MM500300MM外圆；车另一轴线两端外2250015MM500300MM圆。工序7以4620200MM孔及2250015MM孔为基准车削M面并倒角2MM45，然后车削N面并倒角2MM45。工序8用钳工将M、N面126MM075MM两平面修锐棱。工序9以两顶尖定位装夹工件，粗磨同一轴线两端223MM外圆，再粗磨02另一轴线两端223MM外圆。02工序10粗磨后淬火前检查轴颈位置精度。工序11渗碳严格控制11MM16MM的深度；淬火严格控制HRC5864工序12四轴颈中心孔研磨至表面粗糙度RA16M。工序13以两顶尖装夹工件，磨同一轴线两端22014006MM外圆，然后磨另一端轴线22014006MM外圆。工序14以两顶尖装夹工件，磨同一轴线两端2200200053MM外圆RA04M，然后磨另一端轴线RA04M外圆。工序15按零件工作图要求，检查加工精度。工序16涂上防锈油入库13。25定位基准的选择在机械加工中，用作工件定位的基准称为定位基准。它的选择是制定工艺规程的一个重要问题。它直接影响到工件的加工精度、各表面的加工顺序及夹具设计的复杂程度。在最初工序中，工件只能选用未加工的毛坯表面来定位，这种定位表面称为粗基准；在中间工序和最终工序中，则选用已加工表面定位，这种定位表面称为精基准。由于粗基准与精基准作用不同，两者选择原则亦不同13。251粗基准的选择粗基准的选择将影响的加工面和不加工面的相互位置，或影响到加工余量的分配，并且第一道加工工序首先要遇到基准选择问题，因此正确选择粗基准对保证产品质量将有重要影响。在选择粗基准时，一般应遵循下列原则（1）保证相互位置要求的原则如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面的毛坯面为粗基准。（3）便于工件装夹的原则选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠及夹具结构简单、操作方便等的问题。为保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。（4）粗基准一般不得重复使用的原则如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应被重复使用。这是因为若毛坯的定位面很粗糙，在两次装夹中重复使用同一基准，就会造成相当大的定位误差。上述选择粗基准的四条原则，每一原则都只能说明一个方面的问题。在实际应用中有时可以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同时兼顾，这就要根据具体情况抓住主要矛盾，解决主要问题。根据以上原则，在本课题，即十字轴设计的过程中，选择了毛坯的四个轴颈为粗基准，因为在工序的最初阶段不对轴颈进行加工，并且轴颈方便夹装，又能使加工表面A的加工余量合理分配，并且可保证加工A的位置精度15。252精基准的选择选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证技术设计要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。为此，一般应遵循以下五条原则（1）基准重合原则应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。这称之为基准重合原则。（2）统一基准原则当工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数其他表面，则应尽早地把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其他表面。这称之为统一基准原则。（3）互为基准原则某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。这称之为互为基准原则。（4）自为基准原则旨在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工，称为自为基准原则。（5）便于装夹原则所选择的精基准，应保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便，这称为便于装夹原则。在上述五条原则中，前四条都有它们各自的应用条件，唯有最后一条，即便于装夹原则是始终不能违反的。在考虑工件如何定位的同时必须认真分析工件夹紧，遵守机构的设计原则精基准选择镗孔，该孔是工艺基准孔，在零件设计过程中多个表面都可以用他作基准，符合基准统一原则；另外，选择精基准时也应考虑要便于工件加工，并能使夹具结构简单。根据以上原则车1620500MM四轴颈端面时，以4620200MM及A面作精基准定位上夹具；钻四轴端中心孔B3，以4620200MM及A面作精基准定位，上四等分夹具；车同一轴线两端2250015MM500300MM外圆和车另一轴线两端外2250015MM500300MM外圆，以2250015MM500300MM外圆轴线为精基准；以4620200MM孔及2250015MM孔为精基准车削M面并倒角2MM45，然后车削N面并倒角2MM45；粗磨同一轴线两端223MM外圆，再粗磨另一轴线两端223MMMM0202外圆，以225MMMM外圆轴线为精基准；半精磨磨同一轴线两端22014006MM外圆，以223MMMM轴线为精基准；精磨磨同一轴线两端2200200053MM外圆，以2200140060MM外圆轴线为精基准13。26机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1通过查表和估算的方法确定加工余量和工序尺寸，主要参照参考文献16加工余量的大小，对零件的加工质量和生产率以及经济性均有较大的影响。余量过大将增加材料、动力、刀具和劳动量的消耗，并使切削力增大而引起工件的较大变形。反之余量过小则不能保证零件的加工质量。下表是本设计中所确定的机械加工余量和工序尺寸表3机械加工余量及工序尺寸工序工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度镗孔4620200MM25MM4620200MM16车A面2MM21005MM1253倒角2MM452MM451254车1620500MM四轴颈端面25MM1620500MM1255钻四轴颈中心孔B316车同一轴线两2250015MM500300MM外圆15MM2250015MM636车另一轴线两端2250015MM500300MM外圆15MM2250015MM63车削M面并倒角2MM452MM451257车削N面并倒角2MM452MM451259粗磨同一轴线两端223002MM外圆01MM223002MM08粗磨另一轴线两端223002MM外圆01MM223002MM0812研磨四轴线中心孔至表面粗糙度RA16M0007MM001MM02半精磨磨同一轴线两端22014006MM外圆015MM22014006MM0813半精磨磨另一轴线两端22014006MM外圆015MM22014006MM08精磨磨同一轴线两端2200200053MM外圆RA04M004MM2200200053MM0414精磨磨同一轴线两端2200200053MM外圆RA04M004MM2200200053MM04（2）十字轴毛胚尺寸如下毛坯尺寸是通过查表和估算的方法确定的主要参照参考文献16。表4十字轴毛胚尺寸加工面等级表面层（MM）机械加工余量（MM）尺寸偏差（MM）A面F104001四轴颈端面F105001四轴颈F103501镗孔AF10500127切削用量的确定选择切削用量，就是在已经选择好刀具材料和刀具几何角度的基础上确定切削深度,进给量F和切削速度V，选择切削用量应注意以下原则PA1在保证加工质量，降低成本和提高生产率的前提下，使、F、V的乘积最大，PA当、F、V的乘积最大时，工序的切削工时最小。切削工时的计算公式如下PPPMVFADLANFLT10式中每次进给的行程长度MMLN转速N/MINA每边加工总余量MMD工作直径MM。2提高切削用量要受到工艺装备（机床、刀具）与技术要求（加工精度、表面质量）的限制，所以粗加工时，一般是先按刀具耐用度的限制确定切削用量，之后再考虑整个工艺系统的刚度是否允许加以调整，精加工时，则主要依据零件表面粗糙度和加工精度确定加工余量。3根据切削余量和刀具耐用度的关系可知，影响刀具寿命最小的是，其次是PAF，最大是V。这是因为V对切削温度的影响最大，温度升高，刀具磨损加快，寿命明显下降。所以确定切削用量次序时，应首先选择较大的，其次按工艺装备与技术条PA件的允许选择最大的F，最后根据道以确定切削用量次序时，应首先选择较大的，其P次按工艺装备与技术条件的允许选择最具耐用度的允许确定V，这样可以在保证一定道具耐用度的前提下，使、F、V的乘积最大11。PA以粗车四轴颈端面为例说明。以下数据均参照参考文献16。05162M加工条件工件材料20CRMNTI机床车床刀具车刀1确定背吃刀量面总加工余量为25MM一次走刀完成，25MM。PAPA2确定进给量根据机械制造技术课程设计指导表5102查得0304查FF54表根据机床的横向进给量，取039。F3确定切削速度根据表5109和表5110，查得，24VCM02，035，修正系数1，08，1，,015VXVYKMHKTV124HVK081RVK刀具寿命选，故6MINTVCCXYMPTAFMIN021503541240816939IN4确定机床主轴转速NMININ101039615CRRWVD根据表54查得相近较小的机床转速为，所以实际的切削速度。MIN40R5计算基本时间切削加工加工长度L25MM，端面车刀选用主偏角K，背吃刀JT9量25，查表5138和表513得，取4MM；，批量生产。PA1L235L3L1DL（25440）MM33MM6辅助时间查表5152得，夹装工件的时间为08MIN，启动机床的时间为JT002MIN，启动调节切削液的时间为005MIN，取量具并测量尺寸的时间为05MIN，共计137MIN11。J3工艺装备设计31机床的选择机床选择应遵循的原则1机床的加工尺寸范围应与加工零件要求的尺寸相适应；2机床的工作精度应与工序要求的精度相适应；3机床的选择还应与零件的生产类型相适应5。32工艺装备的选择1夹具的选择在单件小批量生产中，应选用通用夹具和组合夹具，在大批量生产中，应根据加工要求设计制造专用夹具。2刀具的选择主要依据加工表面的尺寸、加工材料、所要求的加工精度、表面粗糙度及选定的加工方法等选择刀具。一般应采用标准刀具，必要时采用组合刀具及专用刀具。3量具的选择主要依据生产类型和零件加工所要求的精度等选择量具。一般在单件小批量生产中，应选用通用量具和量仪，在大批量生产中，采用各种量规、量仪和专用量具等6。33机床夹具概述331机床夹具概念凡按切削加工工艺规程的要求，用来正确地确定工件及刀具的相对位置并可靠地将它们夹紧的工艺装备，称为机床夹具，简称夹具。夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程中的切削加工、焊接、检测和装备等工艺过程10。332机床夹具的组成及作用（1）机床夹具由下列零部件组成1定位元件用来保证工件在夹具中占有正确位置的元件，如心轴支承钉、支承板、V型块等，都是定位元件。2夹紧装置因工件在加工时会受到切削力、惯性力、冲击力和振动等作用，为了使工件不因受力的作用而使位置发生变化，需要有将工件夹紧的机构。3对刀及导向元件用于确定工件相对于刀具位置的元件。4夹具体用于连接夹具中各种元件和装置的基础件。5其他元件及装置如定向键、操作件、分度装置等。（2）机床夹具的作用1使得工件与机床、刀具之间获得了稳定且正确的相对位置和几何关系，因此可以较容易地保证工件的加工精度。另外，采用夹具装夹工件后，工件的定位不再受划线、找正等主客观因素的影响，减少对其他生产条件的依赖，所以能稳定地保证一批工件的加工质量。2提高劳动生产率，降低生产成本使用夹具后，工件的定位、夹紧能在很短的时间内完成，缩短辅助时间；如果夹具上采用了高效的多件、多工位、快速或联动夹紧方式，则能够显著地缩短辅助时间和基本时间，从而提高劳动生产率，降低生产成本。3改善工人的劳动条件，降低对工人的技术要求用夹具装夹工件，方便、省力、安全。4扩大机床的工艺范围根据机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大原有机床的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床的工作台上装上镗模，即可进行箱体的镗孔加工3。333机床夹具的分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性,机床夹具可分为通用夹具,专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等。按使用机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行以及其他机床夹具等。机床夹具的结构可概括为定位元件、夹紧装置、夹具体、对刀或导向装置,连接元件、其他装置或元件等7。34夹具设计由于能力有限，在夹具的设计上必然存在不足，以下是夹具的组装简图心轴的直径是462MM，心轴的作用是限制十字轴的4个自由度。挡销在夹具体上，用来限制十字轴的地5个自由度。A面挡板通过挡板轴固定在夹具体上，用来限制十字轴的第6个自由度。开口垫圈的作用除了普通垫圈的作用以外，主要是在内六角螺钉拧松时，可以将此开口垫圈拆下，可以将十字轴直接拆下。这是因采用的是M6的内六角螺钉，螺钉大头端的两点间的最大距离小于462MM孔的直径。这样可以节约加工材料，节省加工时间，提高加工效率。工作原理是，将心轴插在462MM的孔内，可以限制十字轴沿X轴正负方向的移动、绕X轴的转动、沿Z轴正负方向的移动和绕Z轴的转动。心轴的一端用M25的螺母固定在夹具体上，另一端钻有螺纹，将心轴与十字轴放在一起后固定在夹具体上，放上开口垫圈，这样开口垫圈可以限制倒档拨叉沿Y轴正负方向的移动。再在夹具体上设置一挡销，用来限制十字轴绕Y轴的转动即限定十字轴的六个自由度，保证加工过程中工件与机床和刀具的相对位置不变，夹具的设计目的得以实现。夹具的尺寸和技术要求以及公差还未设计完全，还存在纰漏。图1夹具的组装简图1钻套，2钻模板，3挡销，4心轴，5定位板，6定位板轴，7夹具体，8螺母M22，9垫圈22140HV，10螺母M25，11垫圈25140HV341夹具设计的步骤按照传统，可把整个设计工件分成四个具体步骤。（1）明确设计任务，收集原始资料1分析产品零件图及装配图，了解零件的作用、形状、结构、特点、材料、技术要求和整个加工工艺流程。2分析夹具设计任务书，研究任务书中所提的要求是否合理、可行和经济。以便发现问题，及时与有关人员进行磋商。3了解所使用机床的规格、性能、精度和与夹具连接部分结构的相关尺寸。4了解所使用的刀具、量具的规格。5）了解夹具制造车间的生产技术条件。6收集有关设计资料，其中包括夹具有关技术标准、设计参数和相关设计手册。（2）设计夹具总体方案这一阶段工作的主要任务是，根据工件的加工精度要求和工件的具体结构形状，以及已加工表面的情况，初步确定下列方案1确定工件的定位方式，选择合适的定位元件。2确定工件的夹紧方案，选择合适的夹紧装置。3确定刀具的调整方案，设计出合适的对刀元件或引导元件。4确定夹具与机床的连接方式。5确定夹具总体布局和夹具体的结构形状，及时根据具体要求考虑夹具的清屑、输送、防护等问题。（3）进行必要的计算，审查方案、改进设计在确定夹具结构方案的过程中，工件定位、夹紧、对刀和夹具在机床上定位等各部分结构以及总体布局会有几种不同的方案可供选择，因而都应画出草图，进行必要的计算。进行定位误差计算以确定定位元件的结构尺寸与精度；进行夹紧力计算以确定夹紧装置的尺寸及结构形式，同时对夹紧机构的薄弱环节进行强度校核以确定加紧元件的结构尺寸。（4）夹具总装配图的绘制总体方案确定后，即可着手绘制夹具装配图。装配图的绘制应注意以下几点1图样绘制应符合国家制图标准。2尽量采用11的比例绘制，以便具有良好的直观性。3尽可能选择面对操作者的方向作为主视图，且主视图位置应符合工作状态。4用细双点划线绘制工件的外廓、定位基准面、夹紧表面和加工表面。5总图应把夹具的工作原理、各元件的装配关系表达清楚。总图产生的顺序一般是首先用细双点划线画出工件；然后视工件为透明体依次画出定位元件、夹紧元件、对刀或引导元件，以及其他辅助结构；最后通过夹具体把各元件组成一整体。图形完工后，标注必要的尺寸、技术要求、零件序号，填写标题栏和明细表。（5）夹具零件设计及零件图绘制完成总装图后，由装配图逐个拆绘各个非标零件图，确定零件的结构、尺寸、技术要求，确定零件的材料牌号、热处理和表面处理要求，注意各零件的形状、大小，公差要相互协调。确定夹具总体布局和夹具体的结构形状，及时根据具体要求考虑夹具的清屑、输送、防护等问题9。342专用夹具设计过程本夹具主要用来钻四轴端中心孔B3。（1）定位基准的选择工件以镗孔4620200MM和A面定位，以四轴颈中心线为基准，通过心轴、挡销、定位板等加紧工件夹紧。因为工作体积小，重量不大且切削力不大，只要通过手动夹紧即可满足夹紧力。（2）夹具设计在定位基准的前提下，设计一套钻床夹具，其目的是保证工件与机床和刀具在加工过程中保持相对位置不变。夹具中的零件有夹具体、心轴、开口垫圈、螺母、挡销、A面定位板、钻套、钻模板、定位板轴等。心轴的直径是462MM，心轴的作用是限制十字轴的4个自由度。挡销在夹具体上，用来限制十字轴的地5个自由度。A面挡板通过挡板轴固定在夹具体上，用来限制十字轴的第6个自由度。开口垫圈的作用除了普通垫圈的作用以外，主要是在内六角螺钉拧松时，可以将此开口垫圈拆下，可以将十字轴直接拆下。这是因采用的是M6的内六角螺钉，螺钉大头端的两点间的最大距离小于462MM孔的直径。这样可以节约加工材料，节省加工时间，提高加工效率。夹具中的零件有夹具体、心轴、开口垫圈、螺母、挡销、A面定位板、钻套、钻模板、定位板轴等。工作原理是，将心轴插在462MM的孔内，可以限制十字轴沿X轴正负方向的移动、绕X轴的转动、沿Z轴正负方向的移动和绕Z轴的转动。心轴的一端用M25的螺母固定在夹具体上，另一端钻有螺纹，将心轴与十字轴放在一起后固定在夹具体上，放上开口垫圈，这样开口垫圈可以限制倒档拨叉沿Y轴正负方向的移动。再在夹具体上设置一挡销，用来限制十字轴绕Y轴的转动即限定十字轴的六个自由度，保证加工过程中工件与机床和刀具的相对位置不变，夹具的设计目的得以实现。（3）定位误差分析由于工艺基准与设计基准重合，故不存在定位误差（4）钻削力和与夹紧力的计算1）钻削力1408753FBDF3142N2）夹紧力由于本夹具是双边夹紧，故取单边夹紧力15712FFN在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数34K其中为基本安全系数15；1K为加工性质系数11；2为刀具钝化系数11；3为断续切削系数11；4所以，单边夹紧力9。15157268FKN4设计总结这次的毕业设计，使我从中学到了很多宝贵的知识，让我了解了机械工艺的设计过程。首先，我拿到设计课题之后开始着手准备工作，查阅图书馆和网上的资料，为正式设计积累素材；在正式设计过程中我首先介绍了国内外十字轴等车用零件的现状，然后从机械加工工艺的原则和步骤入手展开设计过程；在设计过程中零件的工艺分析是必不可少的，所以我对十字轴进行了简单的工艺分析，然后对毛胚的材料进行了选择，并确定了加工的粗基准和精基准以及加工用量和切削余量。最后是工艺装备的设计过程，首先我论述选择了机床、刀具、量具，然后重点介绍了夹具的设计过程，选择定为基准并计算钻削力和压紧力最后完成零件草图。通过本次设计，使我基本上掌握了机械制造工艺的