减速器箱体、转向节机械加工工艺与夹具设计

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1、 设计（论文）题目： 减速器箱体、转向节机械加工工艺 与夹具设计 填表时间： 年 月摘要本设计是减速器箱体与转向节的机械加工工艺设计，以及对转向节的某个工序的夹具设计。减速器箱体零件主要加工表面是平面和孔系。一般来说，保证平面的加工精度要容易。因此，在设计过程中遵循先面后孔的原则，并将孔与平面的加工明确划分粗加工和精加工阶段，以保证孔系的加工精度。减速器箱体加工的基准选择以零件的输入和输出轴的支承孔作为粗基准，以上表面作为精基准。转向节的机械加工，主要表面是轴颈的外圆与叉部主销孔。加工轴颈时，以轴颈的中心线作为定位基准，加工主销孔时，以轴颈的中心线和主销孔的轴心线的交点作为定位基准。夹具设计是

2、设计工序铣叉部两耳内侧表面，表面与主销孔有较高的位置精度要求，因此，以主销孔做为该工序的定位基面，采用定位元件为两个销，一个固定销与一个活动销限制4个自由度。为了保证加工的稳定性和加工的精度要求，在轴颈处加一V形块做为定位元件。使工件达到完全定位，有足够的稳定性。工件在加工过程中受力不是很大，采用普通压板夹紧即可，这样使的夹具的设计更为的简单和更经济。关键词：工艺 夹具 定位元件abstractThis design is reducer with steering knuckle of the body, and machining process design of steering kn

3、uckle of the fixture design a process. Reducer case accessories main processing surface is flat and pore department. Generally speaking, guarantee the processing precision to easy plane. Therefore, in the design process follows the principle of after make face first, and hole hole and flat processin

4、g to differentiate clearly rough and finishing phase to ensure hole machining precision of the department. The benchmark selection box processing gear reducer with parts of input and output shaft bearing hole as thick as a benchmark, above the surface of pure benchmarks. Steering knuckle mechanical

5、processing, mainly surface is a circular shaft neck with a fork department dowel holes. Processing shaft neck when, with shaft centerline as the locating datum of the crankshaft, processing precision to axis holes carotid centerline and precision of the intersection of the hole axis line as the loca

6、ting datum. Fixture design is the design process and milling fork department two ears inside surface, the surface and dowel hole a higher position precision requirements, therefore, as the process of sales hole, the yankees face positioning for two pins, positioning components of a fixed cradles and

7、 a activities four cf. Sales restrictions In order to guarantee the stability and processing of machining accuracy requirement, and in the shaft neck with a v-shaped blocks as positioning components. To make the work be completely positioning, have enough stability. Workpiece in the machining proces

8、s stress is not very big, use common pressure can, so make powder tight of fixture design more simple and more economical. Key words: process fixture locating components 第一章 绪论1.1 机械加工的作用与意义机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件处于的温度状态分为冷加工和热加工。一般在常温下加工,并且不引起工件的化学或物相变化称冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工会引起工件的化学或物相

9、变化称热加工。冷加工按加工方式的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理煅造铸造和焊接。生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统。能使企业的管理科学化，使企业更具应变力和竞争力。 在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处

10、理1；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。 1.2 数控加工在制造业中的地位随着科学技术的飞速发展，社会对产品多样化的要求日益强烈。产品更新越来越快了，多品种、中小批量生产的比重明显增加；同时，随着航空工业、汽车工业和轻工业消费品生产的速度增长，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高；此外，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已经难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状的高效高质量加工要求。因此，在近几十年来，能有效解决复杂，精密、小批量多变零件加工问题的数控加工技术得到了迅速的发展和广泛运用，使制造技术发生了根本性

11、的变化。努力数控加工技术，并向更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化和数字化制造技术推进，是当前机械制造业发展的方向。第二章 减速器箱体的机械加工工艺加工减速器箱体，材料：HT200,批量：小批量生产。2.1 零件图纸的审查1.零件图纸基本正确，有些尺寸没有标注明确，在图纸中少了一些尺寸。并完善这些尺寸。2.在工件图纸中，平面的表面粗糙度的要求不是很高，最高的要求为3.2um。孔的内表面的要求很高，其表面粗糙度的要求为1.6um。三组孔的位置精度有相互的平行度要求，其平行度要求为0.021mm。尺寸精度要求最高的为7级精度，其余的为9级精度。3.尺寸标注的合理，有自己的基准。2.2 毛坯的选

12、择1.该工件的材料为HT200,且工件是箱体类零件，所以工件的毛坯选择为铸件，因为工件的结构较复杂，属孔系类零件，选用铸件，更逼近工件的形状，切除材料较少，可以提高生产效率。2.毛坯的余量，表面需加工部分，余量为2mm。对于孔，留有预制孔，用于镗削加工，孔的预制孔的大小为25，这样也可以最为粗基准，对精基准的切削加工。毛坯的公差在。见【13】表1-42.3 定位基准的选择在制订工艺过程中，定位基准的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大的影响。选择定位基准时，是保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。

13、1. 精基准选择原则（1） 基准重合原则（2） 基准统一原则（3） 自为基准原则（4） 互为基准原则（5） 便于装夹原则在减速器箱体工件中，孔45H7，25H7， 35H7的设计基准左面P,和上面M。在机械加工过程中，加工着些孔，以面M作为定位面，达到了基准重合原则，在加工中，就消去了基准不重合误差。在此以面M作为精基准。2 粗基准的选择原则（1） 选择重要表面为粗基准（2） 选不加工面为粗基准（3） 选择加工余量最小的面为粗基准（4） 选择较为平整光洁，加工面积较大的表面为粗基准（5） 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次在减速器箱体工件中，以孔前后面上的孔作为粗基准，加工面M，因为在这工件中

14、，孔是重要尺寸。2.4 工艺路线的制订零件机械加工的工艺路线时指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过工序的先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的过程，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排问题。（1） 所需加工的表面的加工方法平面M：表面粗糙度值3.2um,采用加工方法，粗铣精铣前面凸起面：表面粗糙度值6.4um，采用加工方法，铣左面凸起面：表面粗糙度值6.4um，采用加工方法，铣大孔：表面粗糙度值1.6um，采用加工方法，粗镗半精镗精镗沉头大孔：表面粗糙度值3.2um，采用加工方法，粗镗半精镗小孔内表壁面：表面粗糙度值3.2um，

15、采用加工方法，钻扩（2） 加工阶段的划分对于那些加工质量要求较高或复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为几个阶段：粗加工阶段主要任务是切除各表面上的大部分余量，其关键问题就是提高生产效率。半精加工阶段完成次要表面的加工，并为主要表面的加工做准备。精加工阶段保证各主要表面达到图样要求，其主要问题是如何保证加工质量。光整加工对于表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面，还需要进行光整加工阶段。提高工件的表面质量。在工件减速器箱体加工中，采用的是粗加工半精加工精加工。因表面的要求不是很高，没有光整加工这项，就以上三个加工阶段，就能够达到图样的要求。（3） 加工顺序的安排切削加工顺序的安排1. 先粗后

16、精2. 先主后次3. 先面后孔4. 基面先行在工件减速器箱体中，采用的加工顺序为，先加工精基准定位面，再加工主要的尺寸孔。按先粗后精的方法加工，把主要的孔加工后，在做次要的孔加工。（ 4）工艺路线的拟定1. 铸造2. 上防锈漆3. 时效去除应力4. 铣平面M5. 铣25凸台面6. 铣Q面上的凸台面7. 铣90凸台面8. 镗孔（在数控机床）9. 加工平底孔2510. 加工M8EQS的螺纹11. 加工M16*1.5螺纹12.去毛刺13.清洗14.终检2.5 工艺过程分析2.5.1 铸造因为该工件的结构较复杂，采用铸件，更逼近工件的形状，加工时，去除余料要更少。毛坯的余料2mm。45mm的预制孔的大

17、小为25mm.2.5.2 上防锈漆为了防止工件生锈在露天，加上防锈漆可以起保护作用。2.5.3 时效去除应力由于工件在铸造时，会在工件内部产生内应力，如果铸造完成就拿去加工，由于内应力的存在，会使工件变形，因此在机械加工前要去除应力。采用自然时效去除铸造应力。2.5.4 铣平面M平面M是作为精基准，在减速器机械加工过程中。M面得余料为2mm，分层切除。加工M面以工件上的预制孔作为基准，因为M面是作为精基准，以主要的面定位来加工，才能保证工件加工后的尺寸。加工到170mm,选用铣床X5040。主轴运动速度为300r/min，进给量为0.25mm/r，则进给速度为75mm/min。见【4】表1-9

18、2.5.5 铣削35mm凸台平面该平面的表面粗糙度要求6.4um，尺寸为自由公差，以M面作为定位基准，采用立式铣床X5040加工，要求不是很高，一次加工到位。去除预料2mm。2.5.6 铣削Q面上的凸台面该表面所在位置在前面，与90mm凸台面正对，表面粗糙度值要求为6.3um，设计尺寸公差为自由公差，要求不高，采用端面铣削加工，以90mm凸台面为定位基准。一次加工到102mm。2.5.7 铣削90mm凸台面该表面的要求较高，表面粗糙度值要求为3.2um，分两次切除余料，加工该表面时以Q面上的凸台平面作为定位基准，采用端面铣削方式加工。第一次加工到22.5mm，留余料0.5mm，在半精加工过程中

19、切除，第二次加工到位22mm。分两次加工，容易达到要求，不论尺寸精度还是表面粗糙度。2.5.8 数控镗孔2.5.8.1 工件工艺分析该工件由平面、型腔以及孔系组成，工件结构复杂，尺寸精度要求较高。工件需要加工的孔较多。虽然绝大部分配合孔的尺寸精度要求在IT7级，但孔系内各孔之间的位置精度要求较高，两处平行度的要求为0.021mm，孔的内表壁表面粗糙度要求也较高，孔内表面粗糙度为1.6um，还有就是孔与孔之间的连心线的尺寸精度要求为0.07mm。2.5.8.2 设备的选择为保证孔加工精度的实现，提高生产率，本次加工选择日本一家公司的卧式加工中心，机床配有MAZTALCAM-2数控系统，具有三坐标

20、联动，双工作台自动交换，由机械手制动换刀，刀库容量60把，工作台面积630mm*630mm，工作台横向（X轴）行程910mm。纵向（Z轴）行程635mm，主轴行程710mm。一次装夹完成不同工作的钻、扩、较、镗、铣、攻螺纹等工序。2.5.8.3 确定工件的定位基准和装夹方式选择工件的上表面作为本次数控加工的精基准，选择毛坯的预制孔作为粗基准，加工上平面，因为在这个减速器箱体工件中，孔的尺寸很重要。采用夹具，选择 平口钳。并采用可旋转的工作台，以便对孔系的旋转加工，保证孔的位置精度。2.5.8.4 加工阶段的划分为了使切屑过程中切削力和加工变形不过大，前一次加工所产生的误差（变形）能在后续加工中

21、基本消除，可把加工阶段划分细一些，全部配合孔均经过：粗加工半精加工精加工三个加工阶段。（1） 大于30孔的加工：粗镗半精镗精镗（2） 对于25H7的孔加工：钻扩铰。2.5.8.5 工艺设计说明1） ：对同轴孔系采用”调头镗“的加工方法，先以孔粗加工M面，再精加工M面。M面作为孔系加工的精基准，2） ：在B0时，粗镗前面的一系列孔（2-45H7孔），钻孔（25H7）。调头，B180时，粗镗后面的一系列的孔(2-45H7，2-58H9,35H7)。B0半精镗前面的一系列孔（2-45H7孔），扩孔（25H7），B180半精镗后面一系列孔(2-45H7，2-58H9,35H7)。B0精镗前面的一系列孔

22、（2-45H7孔），铰孔（25H7），B180精镗后面的一系列孔(2-45H7，2-58H9,35H7)。3） ：因为2*45H7与孔25H7平行，有平行度的要求，先镗大孔，在加工小孔。2.5.8.6 刀具卡片产品名称及代号xxx零件名称槽型凸轮零件图号xxx序号刀具号刀具规格名称/mm数量加工表面备注1T015硬质合金中心钻1打25H7的中心孔，螺纹的中心孔2T0224硬质合金麻花钻1初钻25H7的孔3T0324.85硬质合金扩孔刀1扩25H7的孔，4T0425硬质合金铰刀1铰25H7的孔，到要求尺寸50534硬质合金镗刀1初镗35H7的孔，到346T0634.85硬质合金镗刀1办精镗35H

23、7的孔到34.857T0735H7硬质合金镗刀1精镗35H7孔，到要求尺寸8T0844硬质合金镗刀1初镗45H7的孔，到44尺寸9T0944.85硬质合金镗刀1半精镗45H7的孔到尺寸44.8510T1045H7硬质合金镗刀1精镗45H7的孔到要求尺寸11T1157硬质合金镗刀1初镗58H9的孔到57尺寸12T1258H9硬质合金镗刀1半精镗58H9的孔道要求尺寸2.5.8.7 工序卡片单位名称产品名称和代号零件名称零件图纸减速器箱体工序号程序编程号夹具名称使用设备车间8平口钳卧式加工中心数控中心 工步号加工内容 刀具号刀具规格 (mm) 主轴转速 (r/min)进给速度（mm/min） 被吃

24、刀量（mm）备注0B 0度2打25H7的中心孔T01中心钻51000804钻25H7的孔到24T02麻花钻24500606扩孔25H7的孔到24.85T03扩孔钻24.85800608初镗左45H7的孔到44T08镗刀441803010初镗右45H7的孔到44T08镗刀441803012半精镗左45H7的孔到44.85T09镗刀44.852002014半精镗右45H7的孔到44.85T09镗刀44.852002015B18016初镗左45H7的孔到44T08镗刀441803018初镗右45H7的孔到44T08镗刀441803020初镗中35H7的孔到34T05镗道341803022初镗左58H

25、9的孔到57T11镗刀571803024初镗右58H9的孔到57T11镗刀571803026半精镗左45H7的孔到44.85T09镗刀44.852002028半精镗右45H7的孔到44.85T09镗刀44.852002030半精镗35H7的孔到34.85T05镗刀342002032半精镗左58H9的孔到58T12镗刀582002034半精镗右58H9的孔到58T12镗刀582002036B038铰孔25H7到指定尺寸T04铰刀251005040精镗左45H7的孔到要求尺寸T10镗刀452002042精镗右45H7的孔到要求尺寸T10镗刀452002044B18046精镗左45H7的孔到尺寸T1

26、0镗刀452002048精镗右45H7的孔到要求尺寸T10镗刀452002050精镗35H7的 孔到要求尺寸T07镗刀35200202.5.9 加工孔18该孔有两个，一个在工件的左面底部一个在工件的右面底部，孔的内壁面粗糙度值为3.2，要求较高，对于该孔所采用的加工方法是：钻中心孔钻孔到17mm扩孔到18mm。加工该孔式，以M面作为定位基准，采用卧式钻床加工，加工完左面的孔后，工件旋转180加工右面的孔。2.5.10 加工M8EQS的螺纹孔螺纹孔分布在90mm的凸台面上，一个凸台面上分布的有四个螺纹孔，成均布分布，该螺纹孔的加工方法：钻中心孔5mm，钻螺纹底孔6.8mm。倒角，攻螺纹。在这个面

27、上的8个中心孔同时打出，底孔同时钻出，螺纹同时攻出。2.5.11 加工M16x1.5的螺纹孔该孔分布在工件上的左下部，只有一个孔，加工方法是，画线，打佯冲，钻螺纹底孔到13.6mm，攻丝。以M面作为定位基准，采用卧式钻床钻螺纹底孔，手动攻丝，因为该工件为小批量生产。2.5.12 去毛刺该过程是机械加工完成后，去除机械加工过程留下的边沿毛刺。用锉刀，手动去除即可。2.5.13 清洗该过程是工件机械加工完成后进行的，对工件表面的遗留铁屑进行清除，采用气枪进行吹洗，吹除工件表面的铁屑以及加工冷却液。2.5.14 终检做最后的检查，看机械加工后的尺寸是否达到图纸要求的。如达到要求，则产品合格，如没有达

28、到要求，是否有可能进行返修，如可以返修，则返修，如不能，则只有报废。工艺卡片见附录：减速器箱体的工艺卡片第三章 转向节的机械加工工艺3.1 零件图纸分析该转向节视图表达清楚，但是尺寸标注不完全，图纸中有很多铸造尺寸没有标注，有许多不够重要的尺寸标注遗漏。在此，在绘制零件图时，应适当的添加上。其它的重要尺寸标注明确。转向节的尺寸精度要求不是很高，一般在11级左右，或有的是自由公差。但是其表面加工的粗糙度要求很高，有0.8um的外圆表面，或0.8um的内孔表面，1.6um的内圆表面,3.2um的表面。还有相当高的位置公差，0.03um的同轴度，0.05um、0.01um的垂直度，0.20um的对称

29、度。技术要求分析：1：轴颈部分转向节轴颈部位精度要求较高的有：与轴承相配合的两个支承轴颈，分别是25和40以及端面。两个支承轴颈对轴线的同轴度不大于0.01mm，端面对轴线的垂直度不大于0.03mm。圆角R5处是应力集中部位，74轴颈端面易磨损，因此要求有较高的强度和硬度。在此区域采用淬火，淬火深度3-6mm，硬度为HRC53-58。2：法兰面部分法兰面上又均匀分布的4-13的孔，法兰面背后有因锻造拔模角为斜面，为使孔端面与法兰面很好贴合，每个孔锪有15的沉孔。3叉架部位转向节的上下耳环和法兰面构成叉架体，精度要求高的部分有：主销孔为断续长孔，尺寸要求30，最大实体同轴度不大于0.03mm，与

30、轴线的垂直度不大于0.05mm。锥孔大径为28，锥度为1:8。该工件转向节由40Cr材料做成，并有相应的热处理过程，调质处理。由于是合金材料，具有较高的硬度，在机械加工过程中，对于较硬的材料加工，是一件不容易的事。由于材料过硬，在机械加工中，应选择较硬的刀具来进行机械加工，所以得选择硬质合金刀具或者陶瓷刀具。在工件结构材料组成中，不许有气泡、内裂纹等缺陷，在处理过程中有磁力探伤过程，因此对材料的要求更高。该工件图纸尺寸基本标注合理，相应的基准都有显示出来。3.2 毛坯的确定在制订机械加工工艺规程中，正确选择合适的工件毛坯，对零件的加工质量，材料消耗和加工时都有很大的影响。显然毛坯的尺寸和形状越

31、接近近工件的成品尺寸，机械加工的劳动量就越少，但是毛坯的制造成本越高。所以应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯，以求得最好的经济效益。工件转向节是用于汽车上的零部件，由于目前汽车的产量有空前的规模，一般一个品种的车型在生产过程中，都有相当大的规模，一般在几万、十几万更是上百万的规模。所以此工件的批量为大批量。又该工件所用材料为40Cr，是合金材料，且工件的结构复杂，可视为三个部分组成，即：轴颈部、法兰盘部、叉架部。结构不对称工件各部位有相对的角度倾斜。综上，该工件的毛坯应又铸造或锻造而成，这样可以逼近工件的形状，减少加工劳动量和加工时间以及加工余料。转向节的材料选取的为4

32、0Cr，并经调质淬火处理，以提高强度及冲击能力，使其具有较高的综合性能。由于汽车在行驶过程中要经常转弯，故转向节在工作过程中要频繁的承受正反两个方向的冲击载荷，转向节的毛坯一般采用锻造，锻造后的毛坯要求金属纤维的方向沿着轴颈线方向并与外形轮廓相适应，并且有较高的抗拉、抗扭和抗弯的强度，以提高零件的强度。根据生产类型不同，采用不同的锻造方法。由于转向节形状复杂，强度要求高，大批量生产毛坯，所以在毛坯的选择时采用模锻，模锻的毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高。毛坯的尺寸：厚度方向单边余量为1.72.2mm。水平方向的单边余量为1.72.2mm。锻件尺寸公差部位公差、极限偏差、余量依据长度149

33、2【14】表3-37直径442.0【14】表3-37292.0【14】表3-37262.0【14】表3-37厚度442【14】表3-39482【14】表3-3939.51.7【14】表3-39对工件的质量估算，工件的总的质量大约为5kg，工件安放在夹具上，可以分为两个部分，即轴颈部位，叉部，轴颈占的质量，重2kg。叉部重3kg。叉部又分为两部，即长耳部短耳部。长耳部的质量为2kg，短耳部的质量为1kg。3.3 定位基准的选择 在制订工艺过程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大的影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还

34、会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。 选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发，因此，定位基准的选择应先选择精基准，在选择粗基准。1. 精基准的选择原则选择精基准时，准要考虑保证加工精度和工件安装方便可靠，选择的原则如下：1）：基准重合原则即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。工件转向节的设计基准为轴颈部的中心线与主销孔的中心线，及两中心线的交点。在加工轴颈部时，须以轴颈部的中心线定位，可以避免基准不重合误差，在实际加工过程中，是可以做到以轴颈部的中心线定位加工轴颈部的。就避免了轴颈部的基准不重合误差，更能够保

35、证工件本生的高精度要求。铣削叉架部位时，以垂直主销孔的中心线定位，叉架的两边耳环的设计基准为轴颈部的中心线与主销孔的中心线的交点。也可以实现基准重合。2）：基准统一原则采用同一组基准，定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制定工作，减少夹具设计、制造工量的成本。缩短生产准备周期。由于减少了基准转换，便于保证加工表面的相互位置精度。在工件转向节加工中，采用轴颈部的中心线定位，加工轴颈部上的所有形状尺寸和外形，因此在轴颈部可以实现基准统一原则。对于整个工件而言，要想实现基准统一原则很难，因为此工件的形状复杂，要加工的孔较多，要根据个形状的不同而选择定位基准。3)

36、：自为基准原则某些要求加工余量较小且均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。4)：互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面相互做为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。5)：便于装夹原则所选精基准应保证工件安装可靠，设计简单、操作方便。2.粗基准的选择选择粗基准时，主要要求保证各加工面又足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精几基面。具体的选择原则如下：1） ：选择重要的表面为粗基准。为保证工件上重要的加工余量小而均匀，应选择该表面作为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高

37、的表面。如工件转向节的轴颈部的端面。 2）：选择不加工表面作为粗基准。为了保证加工面与部加工面间的位置要求，一般应选择不加工面作为粗基准。如果工件上有多个部加工面，则应选择其中与加工面位置要求较高的不加工面做为粗基准，以保证精度要求，使外形对称等。3） ：选择加工余量最小的表面为粗基准。在没有要求保证重要的表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量小的表面做为粗基准，以免该表面在加工时因余量不足而留下部分坯面，造成废品。4） ：选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准。以便工件定位可靠、夹紧方便。5）：粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。因为粗基准本生都未经

38、机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。实际上，无论精基准还是粗基准的选择上述原则都不可能同时满足，有时还是互相矛盾。因此，在选择时应根据具体的情况进行分析，权衡利弊，保证其主要的要求。3.4 加工工艺路线的制定零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经工序的先后顺序，在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中于分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排问题。目前还没有一套通用而完整的工艺路线拟定方法，只有一些综合性的原则，要根据具体的条件综合分析。3.4.1.表面加工方法的选择表面加工方法的选择，就是

39、为零件上每个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。在选择时，一般先根据表面得精度和粗糙度按要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即加工方案，由于获得同一精度的加工方法往往有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因数。1） ：工件材料的性质2） ：工件结构和尺寸3） ：生产类型：选择加工方法要与生产类型相适应。大批大量生产应选用生产效率高和质量稳定的加工方法。4） ：具体生产条件：应充分利用现在设备和工艺手段，不断的引进新技术，对老设备进行技术改造，挖掘企业潜力，提高工艺水平。3.4.2.加工阶段的划分对于那些加工质量要求较高或较复杂的零件，通过整个工

40、艺路线划分为几个阶段：（1） ：粗加工阶段主要任务是切除各表面上大部分余量，起关键问题是提高生产率。（2） ：半精加工阶段完成次要表面的加工，并为主要表面加工作准备。（3） ：精加工阶段保证各主要表面达到图样要求，其主要问题是如何保证加工质量。（4） 光整加工阶段对于表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面，还需要进行光整加工阶段。这个阶段的主要目的是提高表面质量，一般不能用于提高形状精度和位置精度。根据表面粗糙度得要求来划分：粗加工的表面有轴颈、上下内外耳环端面、主销孔、锥孔、键槽、轴头扁柄等。精加工的表面有上下耳环内端面，轴颈等。3.4.3.加工顺序的安排切削加工顺序的安排：（1） ：先

41、精后粗（2） ：先主后次（3） ：先面后孔（4） ：基面先行主要表面的加工顺序：端面的加工顺序：粗铣精铣轴颈的加工顺序：车削粗磨精磨主销孔的加工顺序：钻扩拉3.4.4.主要表面的加工（1） ：铣上下耳环外端的加工在立式铣床上同时加工两耳内外端面，有刀具保证加工尺寸，因此容易保证工序尺寸和有较高的生产率。（2） ：车削轴颈的加工转向节尺寸精度和位置精度要求均较高，因此轴颈的车削加工分为车轴颈锥体车轴颈，在仿形车床上加工。为磨削加工达到图纸要求做好准备。（3） ：磨削加工对转向节三处轴颈端面磨削，可以对转向节轴颈磨削加工采用双砂轮端面外圆磨床，一次装夹定位。同时磨出各轴颈外圆及端面，以及外圆与端面

42、的连接角。（4） ：主销孔的加工转向节的主销孔，为断续长孔，首先在毛坯上进行钻孔和扩孔加工，为后面的加工做好准备。拉主销孔，采用专用同轴孔拉夹具。生产效率高，适应大量生产。3.4.5.转向节各表面加工方法（1） 25外圆，表面粗糙度0.8um，车粗磨精磨（2） 40外圆，表面粗糙度0.8um，车粗磨精磨（3） 台肩面，表面粗糙度1.6um，车磨（4） 注销孔30H7，表面粗糙度1.6um，钻扩铰精铰（5） 锥孔1:8，表面粗糙度0.8um，钻扩铰精铰（6） 法兰面上的孔8H7，表面粗糙度1.6um，钻扩铰精铰（7） 法兰面上孔13，钻扩铰（8） 法兰面上的其他部分，表面粗糙度6.3um，铣（）

43、键槽，表面粗糙度，插削精插（）叉部的其他部位，表面粗糙度，铣（）轴颈扁柄，表面粗糙度，铣（）轴颈其他部位，表面粗糙度，车（）轴颈外螺纹的加工，车（）其他内螺纹的加工，攻丝3.4.6.转向节加工工艺过程方案工序方案（一）1：锻造2：铣端面钻中心孔3：车轴颈，台肩面4：钻扩法兰面上的孔5：滚压R56: 清洗7：中频淬火8：铣平面9：铣上下耳前后端面10：铣上下耳外侧面11：粗铣上下耳内侧面12：钻扩主销孔13：铰主销孔14：锪上耳沉孔15：锪下耳沉孔16：精铰主销孔17：钻扩锥孔18：铰锥孔19：插键槽20：精铣上下耳内侧面21：锪法兰面上的沉孔22：中间检测23：清洗中心孔24：粗磨轴颈及端面2

44、5：精磨轴颈及端面26：钻轴上孔27：攻螺纹M10128：铣端扁柄29：车螺纹30：去毛刺修螺纹30：清洗32：最终检查工序方案（二）1：锻造2：铣上下耳环内外端面3：钻扩主销孔4：拉主销孔5：铣端面钻中心孔6：车轴颈，台肩及端面7：粗磨轴颈及端面8：钻扩法兰面上的孔9：锪沉孔攻螺纹10：清洗11：淬火12：铣耳环侧面13：钻铰锥孔14：拉键槽15：精铣上耳内侧面16：中间检查17：清洗中心孔18：精磨轴颈及端面19：钻轴上孔攻螺纹20：铣端扁柄21：车螺纹22：去毛刺23：清洗24：最终检查3.4.7.加工方案的选择转向节形状比较复杂，加工过程中不易定位。同时其尺寸精度、形状精度以及表面粗糙

45、度都要求很高，因此给机械加工带来很多困难。定位基准的选择对保证精度和技术要求都是很重要的。由于转向节轴颈线和主销孔轴线及两轴线的交点是零件的设计基准，在加工过程中应以轴线和支承轴颈及主销孔作为定位基准。比较上述两种加工方案：1. 以转向节上下耳侧面、法兰面为粗基准加工上下耳内外端面；以上下耳侧面与顶面为粗基准加工主销孔；以主销孔及上下耳外端面为基准加工中心孔，在以中心孔定位加工各轴颈及端面，其他各部位加工均以轴颈和主销孔作为定位基准。，工艺方案（二）中，设计到拉削加工，涉及到的加工成本较高。2. 以转向节支承轴颈的毛坯表面作为粗基准铣端面打中心孔：以中心孔为精基准加工轴颈，然后以经过加工的轴颈

46、作为定位基准加工主销孔，其他各部位的加工均以轴颈和主销孔作为定位基准。如工艺方案所述（一） 这个定位基准的选择，符合基准统一原则和互为基准原则，很容易保证有关的位置精度要求，所以在加工过程中，选择工艺过程方案（一）3.5.工艺过程分析1 锻造因为该工件的结构形状很复杂，如采用棒料块料，去除的余料太多，会造成材料的浪费，不够经济。因此采用锻造的毛坯，同时可以满足工件的力学性能要求。毛坯余量，轴颈部分从左至右分别为，2mm，2mm，4mm，75mm。轴向尺寸14mm。叉部，上耳环的厚度为42.7mm，下耳环的厚度46.7mm，两耳环之间的距离为72.6mm。2 铣端面钻中心孔以轴颈的中心线作为定位

47、基准，加工轴颈的最左端面，查表得，端面余量为1mm，铣至尺寸143mm,采用立铣刀20mm，转速600r/min，被吃刀量24mm,侧吃刀量1mm，一次切除余料。 以轴颈的中心线作为定位基准，钻中心孔，在刚铣过的端面上钻6mm中心孔，选用硬质合金中心钻，转速1000r/min，进给速度30mm/min。3 车轴颈，台肩面以轴颈中心线车削轴颈即台肩面，选用硬质合金外圆车刀，从左至右三段圆柱，分别车到尺寸为，22mm，25.3mm，40.3mm，车削台肩面到142.3mm。倒角两处C1。在此车削过程中，主运动速度400r/min,进给速度50r/min，刀柄规格2020。4 滚压R5在轴颈部，滚压

48、40与台肩面的R5。以轴颈的中心线作为定位基准。5 钻扩法兰面上的孔 以轴颈的中心线作为定位基准，钻法兰面上的孔413mm，和8H7孔。钻中心孔5mm。选用钻头12mm钻孔12mm,钻头的转速为600r/min，进给速度为30mm/min。扩孔到130+0.058。选用13的硬质合金扩孔钻，转速800r/min，进给速度50mm/min。查表得，钻孔7.8mm，选用硬质合金砖头，转速600r/min,进给速率50mm/min，采用专用夹具ZJ-01。铰孔到7.96mm，选用硬质合金铰刀7.96mm，铰刀的转速800r/min，进给速率为60mm/min。最后加工到图纸要求的尺寸，选用铰刀8mm

49、，此孔的深度为5mm。6 清洗去除工件表面的切屑，并打去毛刺，等待下一步的加工。7 中频淬火8 铣平面以轴颈的中心线作为基准，铣法兰面。因其表面粗糙度为6.3um，加工方法铣削一次就可以。加工余料通过查表得到为1mm。选用15mm的立式铣刀，对表面的余料作一次切除，选用立式铣床X5036B，主轴转速400r/min，进给速度20mm/min。9 铣削上下耳前后端面以轴颈的中心线和主销孔的中心线相交处作为基准，铣削转向节叉部上下耳前后端面，查表得，加工余料为1mm，上耳加工到mm，下耳加工到mm。选用15mm的立式铣刀，选用立式铣床X5036B，主轴转速450r/min,进给速度选用40mm/m

50、in。加工顺序是，先铣削上耳前后端面，前后端面各一次加工到位，后旋转180，加工下耳的前后端面，前后端面各一次切除余料。10 铣上下耳外侧面以轴颈的中心线和主销孔的中心线相交处作为基准，铣削转向节叉部上下耳环外侧面。查表的，切削余料为1mm。加工顺序，先铣上耳外侧面，铣到尺寸mm，因其表面要求不是很高，一次加工就可以到位；再就是加工下耳外侧面，铣到尺寸44mm，只需一次铣削加工就可以达到要求。在这个工序中，选用的铣床X5036B，主轴转速460r/min，切削进给速度60mm/min。选用刀具为立式铣刀15mm。11 粗铣上下耳内侧面 以主销孔中心线和轴颈中心线的交点作为基准，加工上下耳内侧面

51、。查表得，上耳内侧面的余料为1mm，下耳的内侧面加工余料为1mm；两内侧面的最后距离为76mm，毛坯时的距离为74mm；该内侧面的表面粗糙度要求为3.2um，要求较高，查表可得，采用加工方法是：粗铣半精铣，这样可以很好的达到加工要求。此工序为粗铣，两耳中的去除余料为1.4mm，加工到75.4mm；选用刀具为74.4mm的立式铣刀 。选用铣床为X5036B ，采用专用铣夹具装夹。主运动的速度为500r/min，进给速度为60mm/min。12 钻扩主销孔以主销孔中心线和轴颈中心线的交点作为基准，钻扩主销孔。再次需要分三步进行，即三个工步加工，1.钻中心孔。钻上耳中心孔，采用5mm的中心钻，主运动

52、300r/min,进给速度40mm/min。采用钻孔的专用夹具对工件进行装夹。使工件旋转180，对下耳进行中心孔的钻削。2.钻主销孔。钻上耳的主销孔，查表得，加工到尺寸为28mm，因此选用麻花钻头的尺寸为28mm。主运动的速度即钻头的转速为400r/min，进给速度为30mm/min。让工件转动180，对下耳主销孔进行钻削加工。3.扩主销孔。扩上耳主销孔，查表得，加工到尺寸29.8mm，因此选用扩孔钻29.8mm。主轴转速为600r/min，进给速度为30mm/min。然后使工件旋转180，对下耳主销孔进行扩孔加工。13 铰削主销孔以主销孔中心线和轴颈中心线的交点作为基准，铰削主销孔。根据标准

53、，此次加工到29.93mm,切削余料为0.13mm。选用专用钻床，选用专用铰刀29.93mm，对工件进行加工。14 锪上耳沉孔以主销孔的中心线做为基准，锪上耳的沉头孔。根据查表可知，加工到尺寸32H11(),一次加工到位。因沉头孔的精度要求为11级精度，要求不高，可以实现一次到位的加工。选用专用钻削夹具，就可以实现对工件的装夹。 选用主轴转速为300r/min，进给速度40mm/min。15 锪下耳沉孔以主销孔的中心线做为基准，锪下耳的沉头孔。根据查表可知，加工到尺寸32H11(),一次加工到位。因沉头孔的精度要求为11级精度，要求不高，可以实现一次到位的加工。选用专用钻削夹具，就可以实现对工

54、件的装夹。 选用主轴转速为300r/min，进给速度40mm/min。16 精铰主销孔以主销孔中心线和轴颈中心线的交点作为基准，精铰削主销孔。根据标准查表得到，去除余料为0.07mm。一次加工到位30H7，选用。17 钻铰锥孔 以主销孔的中心线作为基准，钻铰锥孔。因锥孔的内表面要求精度较高，表面粗糙度为0.8um。折磨搞的精度要求，选用的加工方法为：钻扩铰精铰。 1.钻锥孔。选用锥孔钻23mm，加工锥孔23mm（锥孔的大端），选用专用夹具对工件进行装夹。根据标准查表可得，选用主轴转速为300r/min，进给速度为20mm/min。 2.扩锥孔。选用锥孔扩孔钻24.7mm，加工到24.7mm(大

55、端此尺寸)，主轴转速400r/min,进给速度为40mm/min。 3.铰锥孔。根据标准查表可得，此次加工到24.92mm(大端此尺寸)，因此选用锥孔铰刀为24.92mm，对锥孔进行加工。选用主轴转速500r/min，进给速度40mm/min。 4.精铰锥孔。根据标准查表可得，去除余料为0.08mm，加工到尺寸25mm，选用25mm的锥孔铰刀，对锥孔最最后的加工。主轴转速选用500r/min，进给速度选用30mm/min。18 拉键槽 根据图纸要求，键槽的要求为3.2um,并有对称度得要求。以主销孔的中心线作为定位基准，加工键槽。此键槽的加工分两步进行，第一，粗拉键槽，第二，半精拉键槽。选用卧

56、式拉床YL6120A。粗拉键槽，加工到29mm（锥孔大端尺寸），去除余料4.0mm。半精拉键槽，加工到29.2mm（大端尺寸）。19 精铣上下耳内侧面 以主销孔中心线作为基准，加工上下耳内侧面。查表得，上耳内侧面的余料为1mm，下耳的内侧面加工余料为1mm；两内侧面的最后距离为76mm，毛坯时的距离为74mm；该内侧面的表面粗糙度要求为3.2um，要求较高，查表可得，采用加工方法是：粗铣半精铣，这样可以很好的达到加工要求。此工序为精铣，两耳中的去除余料为0.6mm，加工到76mm；选用刀具为76mm的立式铣刀 。选用铣床为X5036B ，采用专用铣夹具装夹。主运动的速度为500r/min，进给

57、速度为60mm/min。20 锪法兰面上的沉孔以轴颈的中心线作为定位基准，锪法兰面上的沉孔。加工到14mm。21 中间检测22 清洗中心孔 清洗轴颈部的中心孔，作为磨削轴颈的基准。23 粗磨轴颈及端面 以轴颈的中心线作为定位基准，磨削轴颈及端面。根据标准查表可得，去除轴颈余料0.2mm，加工到25.1mm，和40.1mm。端面尺寸加工到142.1mm。24 精磨轴颈及端面 以轴颈的中心线作为定位基准，磨削轴颈及端面。根据标准查表可得，去除余料为0.1mm，加工到25mm，和40mm，端面尺寸到mm。25 钻轴颈上孔 以轴颈的中心线作为定位基准，钻轴颈上的孔5mm。倒角1x45。26 攻叉部上的

58、螺纹以主销孔的中心线作为定位基准，攻叉部螺纹M101。27 铣端扁柄 以轴颈的中心线作为定位基准，铣削轴颈的端扁柄。铣削到20mm。28 车轴颈端外螺纹 以轴颈的中心线作为定位基准，车削轴颈端得外螺纹。选用60的外螺纹车刀，主轴转速为300r/min,进给速度为1.5mm/r。29 去毛刺修螺纹 除去加工过程中留下的毛刺，用锉除去毛刺，并对螺纹进行修理。30 清洗31 终检 对工件的所有尺寸进行最后的检测。第二部分 夹具设计第四章 概述4.1 机床夹具在机械加工中的作用 在机械制造的机械加工，焊接、热处理、检验、装配等工艺过程中，为了安装加工工件，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率，所采用的装备称为夹具。在机床上加工工件时，必须用夹具装配好夹牢工件。将工件装好，就是机床上确定工件相对与刀具的位置，着已过程称为定位。将工件夹牢，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置将工件可靠夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。工件的装夹方法有找正法和夹具装夹法。找正装夹方法是以工件的有关表面或专门的线痕迹作为找正的依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹紧，进行加工。这种方法安装简单，不需专门设备，但精度不高，生产效率低，因此多