機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書萬(wàn)向節(jié)十字軸課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：萬(wàn)向節(jié)十字軸工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)電（一）班 屆 別： 2008 指導(dǎo)老師： 2011 年 07月 前言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計(jì)中能初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用以前所學(xué)過(guò)的全部課程，并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時(shí)，也為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的：1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制

2、造技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問(wèn)題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。2、復(fù)習(xí)課程設(shè)計(jì)過(guò)程相關(guān)知識(shí)：cad、proe、機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械制圖等等，加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解。3、課程設(shè)計(jì)過(guò)程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的獨(dú)立工作能力。就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程，鞏固和加深已學(xué)過(guò)的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的

3、學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。一、設(shè)計(jì)的任務(wù)本次機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)我拿到的題目是“萬(wàn)向節(jié)十字軸工藝規(guī)程設(shè)計(jì)”。材料為18crmnti，生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，其他要求及零件參數(shù)見(jiàn)十字軸二維零件圖，要求設(shè)計(jì)該十字軸的機(jī)械加工工藝規(guī)程，具體要求內(nèi)容為：（1）分析、了解產(chǎn)品性能、用途；（2）了解制造規(guī)模、方式，生產(chǎn)條件（3）制訂制造方案；（4）編寫工藝（主要任務(wù)）；（5）設(shè)計(jì)工裝（可以在其他課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行）。（6）寫機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。（7）所有設(shè)計(jì)資料文擋拷貝電子版一份上交。二、零件的分析（1）、零件作用萬(wàn)向節(jié)十字軸是萬(wàn)向節(jié)典型結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵零件，

4、起傳遞動(dòng)力的作用，承受較大載荷，故毛坯采用強(qiáng)度和韌性都較好的18grmnti。（2）、零件的工藝分析以毛坯四個(gè)軸頸為粗基準(zhǔn)的加工表面以四個(gè)軸頸為基準(zhǔn)的加工軸向中心孔和銑軸端面的安排，這是因?yàn)樗膫€(gè)軸頸是重要加工表面，這樣做可保證它們的加工余量均勻，并防止加工余量不夠而導(dǎo)致廢品產(chǎn)生，同時(shí)這也符合便于裝卡的原則。以軸向中心孔為精基準(zhǔn)的加工表面加工表面：四軸外圓，軸頸是最重要的加工表面，由于十字軸的剛性較差，毛坯的圓柱度誤差很容易反映到工件上來(lái)，造成工件的圓柱度誤差，四軸的圓柱度誤差允許值為0.007，要求較高，故軸頸安排了粗車，半精車，磨削，這樣毛坯誤差復(fù)映到工件的誤差就明顯減小，從而保證了零件的加

5、工精度。此外，為了減小磨削力引起的變形，選用切削性能較好的白剛玉粒度號(hào)為46的較軟砂輪。以軸頸為精加工基準(zhǔn)的加工表面磨四周端面，因?yàn)樗膫€(gè)軸端面的對(duì)稱度要求比較高，所以最終安排一道軸頸為精基準(zhǔn)的磨削加工。三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1、確定毛坯的制造形式零件材料為20grmnti，考慮到零件在工作過(guò)程中承受經(jīng)常性的交變載荷，因此選用鍛件，從而使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件可靠工作。此外考慮到生產(chǎn)性質(zhì)為大批大量，所以采用效率和精度等級(jí)都比較高的模鍛成型加工工藝。3.2、基面的選擇基面選擇在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中占有很重要的位置，關(guān)系到能否保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率?；孢x擇合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提

6、高; 否則，最直接的后果是無(wú)法保證加工質(zhì)量，造成零件大批報(bào)廢，浪費(fèi)原材料和勞動(dòng)力以及能源，降低生產(chǎn)效率。1.粗基準(zhǔn)的選擇考慮到四個(gè)軸頸外圓是重要加工表面，一方面因?yàn)橐ＷC重要加工表面的加工余量均勻，并防止加工余量不夠而導(dǎo)致廢品產(chǎn)生，因一方面選擇外圓面作為粗基準(zhǔn)定位可以比較穩(wěn)定，符合便于裝卡的原則，保證加工表面余量合理分配的原則，所以選擇毛坯外圓為粗基準(zhǔn)銑軸端面比較合理。2.精基準(zhǔn)的選擇以中心孔作為加工外圓的精基準(zhǔn)，以外圓作為加工四軸端面的精基準(zhǔn)。符合互為基準(zhǔn)的原則。3.3、制定工藝路線1、工序路線方案一工序1 粗車四軸端面工序2 半精車四軸端面工序3 鉆四軸徑向中心孔 工序4 粗銑側(cè)面工序5

7、鉆側(cè)面孔，攻螺紋，锪錐面工序6 粗車四軸外圓工序7 半精車四軸外圓工序8 精車四軸外圓工序9 鉆四軸軸向孔工序10 滲碳淬火處理工序11 磨四軸外圓工序12 最終檢查2、工序路線方案二工序1 粗銑四軸端面工序2 鉆四軸軸向中心孔工序3 粗車四軸外圓工序4 半精車四軸外圓工序5 半精銑四軸端面工序6 鉆四軸軸向孔工序7 粗銑側(cè)面工序8 鉆側(cè)面孔，攻螺紋，锪錐面工序9 滲碳淬火處理工序10 磨四軸外圓工序11 磨四軸端面工序12 最終檢查3、最終方案方案一車削兩次浪費(fèi)工時(shí)，增加了工人的勞動(dòng)量，不利于提高效率，縮減成本；此外端面的中心孔以及螺紋孔為非工作表面，因此安排在粗加工之后，熱處理之前加工進(jìn)行

8、，這樣可以提高重要加工表面的加工精度，減小不重要表面對(duì)它們的影響；方案一還有一個(gè)不足就是，四軸外圓也屬于重要加工表面，熱處理以后，它的尺寸和形狀都要發(fā)生改變從而影響精度，方案二中去掉了方案一中的精加工四軸外圓，而是在熱處理之后加了一道磨削外圓的工序，這樣就可以很好地保證四軸外圓的加工精度，減小廢品率，提高生產(chǎn)效率，根據(jù)上述原因，選擇方案二作為最終萬(wàn)向節(jié)十字軸加工工藝路線。方案二通過(guò)對(duì)外圓以四軸中心孔為基準(zhǔn)的粗車和半精車，以及磨削使外圓達(dá)到所需的精度。3.4、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定結(jié)合萬(wàn)向節(jié)十字軸尺寸及查閱機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)員手冊(cè)等資料得到相關(guān)數(shù)據(jù)可計(jì)算得到加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸

9、如表1：表1 萬(wàn)向節(jié)十字軸加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸等參數(shù)表加工面最終尺寸粗糙度單邊、直徑余量工序尺寸毛坯尺寸108ra1.253粗銑109.7112.71.5半精銑108.20.2精磨10825ra0.632粗車26.528.51.3半精車25.120.12精磨2525.5ra6.32粗車26.528.5據(jù)此可得到毛坯尺寸，故可得毛坯圖形如下圖3.5、確定切削用量根據(jù)工件尺寸和相關(guān)要求，并參考實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)等資料，可得工件尺寸和切屑深度的選擇為：粗銑每齒進(jìn)給量為af=0.12mm，半精銑每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=0.6mm/r；精磨四軸外圓時(shí)，進(jìn)給量為0.0035mm/r，精磨四軸端面時(shí)，進(jìn)給

10、量為0.0045mm/r。鉆孔進(jìn)給量和速度：4為進(jìn)給量為0.12mm/r；;13進(jìn)給量為0.25mm/r; 锪錐面進(jìn)給量為0.2 mm/r。攻絲進(jìn)給量為1.26 mm/r，3.6、基本工時(shí)的確定工序1 粗銑四軸端面1、工件材料:20crmnti，=1018mpa，模鍛。加工要求：粗銑銑四軸端面兩向?qū)γ娉叽缬?12.7至兩端面尺寸為109.7mm,各端面距中心平面距離為54.85mm。機(jī)床：臥式銑床x5025as刀具：yt15圓柱形銑刀，齒數(shù)z=6，依據(jù)手冊(cè)，由切削深度，以及加工類型，選用粗齒。2、計(jì)算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)機(jī)械工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)查表， 粗銑時(shí)每齒的進(jìn)給量af=0.12

11、mm刀具每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=af *z=0.12*6=0.72mm切削速度為：查手冊(cè)cv=134，qv=0.65，xv=0.18，yv=0.28，uv=0.32，pv=0.23，m=0.5，刀具壽命t=180min代入數(shù)據(jù)得：=144m/min采用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，d =50mm，z=6，則轉(zhuǎn)速： 由機(jī)床說(shuō)明書n= 切削速度3、計(jì)算基本時(shí)間查手冊(cè)得到切入切出行程 總行程為 本工序?yàn)橄嗤乃膫€(gè)工步工序2 鉆四軸中心孔工序3 粗車四軸外圓1、加工條件及加工要求加工要求：粗車四軸外圓由28.5到26.5，機(jī)床：臥式車床c620-1刀具：yt5外圓車刀，由于=1018mpa，加工材料為結(jié)構(gòu)鋼，選用前角25

12、，系統(tǒng)剛性足夠，切削深度不大應(yīng)選用較小主偏角，依據(jù)手冊(cè)主偏角范圍1015，由于取較小主偏角可以提高刀具壽命，因此選擇10，根據(jù)前角大小，以及加工類型（粗車），查的相應(yīng)的=8，刀桿尺寸為。2、計(jì)算切削用量根據(jù)加工尺寸確定背吃刀量為1mm工件直徑靠近20mm，刀具材料為硬質(zhì)合金，背吃刀量1.58mm，有工藝手冊(cè)查表得，通過(guò)查表法確定切削速速，根據(jù)縱車外圓的切削速度表，并根據(jù)以上得出的切削標(biāo)準(zhǔn)，選出對(duì)應(yīng)的切削速度為vc=轉(zhuǎn)速為 ，由機(jī)床說(shuō)明書取轉(zhuǎn)速為n=1800r/min切削速度3、計(jì)算基本時(shí)間查手冊(cè)得切入量、切出量 總切削量 本工序?yàn)樗膫€(gè)相同工步工序4 半精車四軸外圓1、加工條件及加工要求加工要求

13、：半精車四軸外圓由26.5mm至25.12mm機(jī)床：臥式車床c620-1刀具：yt15外圓車刀，由于=1018mpa，加工材料為結(jié)構(gòu)鋼，查表得前角范圍1215，由于工件硬度低，前角需大一點(diǎn)，因此選用前角=15，刀桿尺寸為，刀尖半徑取。2、計(jì)算切削用量根據(jù)切削尺寸及加工要求0.69mm。 按表面粗糙度選取切削用量：根據(jù)刀具的相關(guān)參數(shù)，并選擇有利于下步磨削最終達(dá)到最終的加工要求的表面粗糙度，查的進(jìn)給量為 f=0.25mm/r 用查表法確定切削速度，依據(jù)表加工工藝手冊(cè)（硬質(zhì)合金外圓縱車削的切削速度）vc=258m/min根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取n=3200r/min，切削速度3、計(jì)算基本時(shí)間查手冊(cè)得切入量

14、、切出量 總切削量 本工序?yàn)樗膫€(gè)相同工步工序5 半精銑四軸端面工件材料:20crmnti，=1018mpa，模鍛。加工要求：半精銑端面兩向?qū)γ娉叽缬?09.7mm至兩端面尺寸為108.2mm,各端面距中心平面距離為54.1mm.機(jī)床：臥式銑床x5025as刀具：yt15圓柱銑刀，齒數(shù)z=6，依據(jù)手冊(cè)，由切削深度，以及加工類型，選用粗齒。刀具每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f= 0.6mm/r切削速度為：查手冊(cè)cv=134，qv=0.65，xv=0.18，yv=0.28，uv=0.32，pv=0.23，m=0.5，刀具壽命t=180min代入數(shù)據(jù)得：=164m/min采用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，d =50mm，z=6，則

15、轉(zhuǎn)速： 由機(jī)床說(shuō)明書，取 n=1180r/min切削速度3、計(jì)算基本時(shí)間查手冊(cè)得到切入切出行程 總行程為 本工序?yàn)橄嗤乃膫€(gè)工步工序6 鉆四軸軸向孔為了盡量保證4mm和13mm同軸，采用一次裝卡，連續(xù)加工的方法，這也有利于節(jié)約工時(shí)，提高生產(chǎn)效率，減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度。先加工13mm的孔，后加工4mm的孔，這樣可以減小加工4mm孔的走刀距離和加工時(shí)受的阻力，從而減小加工誤差。由于這些孔的加工精度較低，因此只進(jìn)行粗加工就可以滿足要求，以下就對(duì)切削用量作具體的闡述。1、加工條件及加工要求工件材料:20crmnti，=1018mpa，模鍛。加工要求：鉆軸向中心孔，孔13mm，深孔4mm。機(jī)床：搖臂鉆床刀具

16、：中心鉆 ，直柄長(zhǎng)麻花鉆 4mm，l=119mm,l1=78mm，直柄短麻花鉆13mm l=102mm,l1=51mm。2、計(jì)算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型,依據(jù)=1018mpa0.748gpa ,d=13mm ,d=4mm ，由機(jī)械工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)查表得加工13mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為 f=0.25mm/r vc=21.4m/min計(jì)算得 n=513r/min查表的機(jī)床取 n=530r/min切削速度加工4mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為f=0.12mm/r vc=19.8m/min，轉(zhuǎn)速計(jì)算結(jié)果與4mm為了簡(jiǎn)化加工過(guò)程采用與加工13mm孔一樣的轉(zhuǎn)速 n=530r/min3、計(jì)算基本

17、時(shí)間加工各軸兩孔的走刀長(zhǎng)度、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速分別為l1=1.2mm l2=55mm,f1=0.25mm/r f2=0.12mm/r基本時(shí)間工序7 粗銑側(cè)面1、工件材料:20crmnti，=1018mpa，模鍛。加工要求：粗銑側(cè)面，側(cè)面距離中心的尺寸24mm加工到23.6mm機(jī)床：臥式銑床x5025as刀具：直柄立銑刀，d=16mm，齒數(shù)為3，粗齒。 2、計(jì)算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)機(jī)械工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)查表， 粗銑時(shí)每齒的進(jìn)給量af=0.08mm刀具每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=af *z=0.08*3=0.24mm切削速度為：查手冊(cè)cv=134，qv=0.65，xv=0.18，yv=0.28，uv=0

18、.32，pv=0.23，m=0.5，刀具壽命t=90min代入數(shù)據(jù)得：=76.8m/min轉(zhuǎn)速： 由機(jī)床說(shuō)明書n=1500r/min切削速度3、計(jì)算基本時(shí)間查手冊(cè)得到切入切出行程 總行程為 本工序?yàn)橄嗤乃膫€(gè)工步工序8 鉆側(cè)面孔，攻螺紋，锪錐面1、 加工條件及加工要求:鉆7mm 的孔，深度為32mm；攻螺紋m8-7h。機(jī)床：立式鉆床z518。刀具：7mm麻花鉆l=74mm，l1=34mm，m8絲錐；。確定切削用量:鉆孔由材料=1018mpa0.748gpa，查手冊(cè)f=0.15mm/r依據(jù)鉆直徑以及進(jìn)給量查表確定vc=20.2m/min計(jì)算轉(zhuǎn)速車床為無(wú)極轉(zhuǎn)速因此轉(zhuǎn)速不需修正。攻螺紋查表取 f=1

19、.26mm/r切削速度計(jì)算公式：查表確定各系數(shù)：，推薦耐用度t=90min計(jì)算轉(zhuǎn)速 2、 計(jì)算基本時(shí)間加工各步的走刀長(zhǎng)度、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速分別為l1=32mm l2=10mmf1=0.15mm/r f2=1.26mm/r計(jì)算時(shí)間工序9 滲碳淬火滲碳深度嚴(yán)格控制為0.81.3，淬火硬度為hrc5864，軸頸端部硬度不低于hrc55，心部硬度hrc2845。工序10 精磨四軸外圓1、加工條件及加工要求加工要求：磨削外圓由25.12mm至25。機(jī)床：外圓磨床mq1320。磨輪：由手冊(cè)（磨輪的選擇）確定砂輪材料為白剛玉，粒度為46，粘結(jié)劑為陶瓷的平型砂輪，砂輪直徑d=400mm,寬度b=50mm。2、確定

20、切削用量由加工要求 0.06mm。由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為，查手冊(cè)，進(jìn)給量 =0.0035mm/r工件回轉(zhuǎn)圓周速度 vc=32m/min計(jì)算轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床 n=400r/min計(jì)算速度3、計(jì)算基本時(shí)間工序11 精磨四軸端面1、 加工條件及加工要求加工要求：磨削端面由108.2mm到108mm。機(jī)床：平面磨床mq1320磨輪：由手冊(cè)（磨輪的選擇）確定砂輪材料為白剛玉，粒度為46，粘結(jié)劑為陶瓷的平型砂輪，砂輪直徑d=400mm,寬度b=50mm。2、確定切削用量由加工要求 0.1mm由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為1.25，查手冊(cè)，進(jìn)給量 =0.0045mm/r工件的回轉(zhuǎn)速度 vc=1

21、6m/min計(jì)算轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床 n=210r/min計(jì)算速度3、計(jì)算基本時(shí)間 工序12 最終檢查3.7、計(jì)算工序時(shí)間和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡(jiǎn)介確定工序時(shí)間，把基本加工時(shí)間適當(dāng)寬放，得到工序時(shí)間。通常較大批量加工可以把基本加工時(shí)間寬放20%，即乘以1.2，可以看做工序時(shí)間。為了提高生產(chǎn)率，必須盡量減少時(shí)間定額，由于此處加工工藝已確定，故不能再減少基本時(shí)間，應(yīng)從以下三方面著手來(lái)減少時(shí)間定額以提高生產(chǎn)效率：（1）減少輔助時(shí)間和輔助時(shí)間與基本時(shí)間重疊；（2）減少布置工作地點(diǎn)時(shí)間；（3）減少準(zhǔn)備于終結(jié)時(shí)間。3.8、工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)最后一般還應(yīng)該對(duì)所設(shè)計(jì)工藝方案進(jìn)行比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為零件（或工序）的全年工藝成本和單個(gè)零件（或單個(gè)工序）的工藝成本，其計(jì)算公式分別如下：vnv式中v為每件零件的可變費(fèi)用（元/件），n為零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件），為全年不變費(fèi)用（元）。本文未就對(duì)所設(shè)計(jì)工藝方案進(jìn)行工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 總結(jié) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步地了解了所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)及具體運(yùn)用了這些知識(shí)。此次課程設(shè)