*大学本科毕业设计1十字轴的机械加工工艺及工装设计十字轴的机械加工工艺及工装设计*（*学院 交通运输专业 *）摘摘 要：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：关键词：十字轴；加工工艺制定;夹具分析Process Planning and Jig Designingfor Cross spider*(*)Abstract: Because of the quick 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 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 planning; jig analy1 1 引言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*大学本科毕业设计2常必要。1.1 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 8.9%。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。1.2 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*大学本科毕业设计3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。1.3 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2.1 机械加工工艺概述2.1.1 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*大学本科毕业设计4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。2.1.2 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。2.1.3 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。2.1.4 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。2.1.5 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。*大学本科毕业设计5（7）确定切削用量及工时定额。 （8）给出工艺规程文件11。2.22.2 十字轴零件工艺分析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 46.2+0.20 0mm，再车 A 面并倒角 2mm45， A 圆面与镗孔共圆；镗孔精度为 Ra1.6，A 面精度 Ra12.5 然后以镗孔为基准车四轴颈端面和轴颈外圆，端面精度 Ra12.5； 在以镗孔 和轴颈外圆为基准车 M、N 面,M、N 面精度要求 Ra12.5 最后一四轴颈自身为基准精磨轴颈，轴颈要求比较高为 Ra0.413。2.3 毛坯的选择2.3.1 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。2.3.2 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。2.4 工艺路线的拟定2.4.1 确定各表面的加工方法根据各表面的加工精