設(shè)計(jì)十字軸的機(jī)械加工工藝規(guī)程 及工藝裝備(大批量生產(chǎn))說明書

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)十字軸的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（大批量生產(chǎn)）設(shè)計(jì)者學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師 機(jī)械電子專業(yè) 目錄一、設(shè)計(jì)的目的：1二、零件的分析1三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3四、夾具設(shè)計(jì)12五、小結(jié)13六、參考文獻(xiàn)1413一、設(shè)計(jì)的目的：機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì),是在學(xué)完機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)原理課程，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識(shí)后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)；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)，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(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

2、合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。2、通過對(duì)零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方法。通過學(xué)生親手設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。3、課程設(shè)計(jì)過程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過程，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)際問題的獨(dú)立工作能力。二、零件的分析（一）、零件作用十字軸是萬向節(jié)典型結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵零件，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20GrMnTi。（二）、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

3、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。為了避免多次裝卡，引起誤差以及造成工時(shí)的損耗，故采用一次裝卡同時(shí)加工Ø8和Ø6，為了減小鉆孔走刀長(zhǎng)度，先加工Ø8的孔鉆中心孔注意盡量保證處于同一軸線的中心孔有較好的同軸度，這樣便于四軸頸加工，而且夾緊力不宜過大，防止產(chǎn)生變形。以軸向中心孔為精基準(zhǔn)的加工表面這一組加工表面包括：軸頸，徑向中心孔（鉆孔，攻絲，），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，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

4、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，四個(gè)軸端面的對(duì)稱度要求比較高故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)（一）、確定毛坯的制造形式零件材料為20GrMnTi，考慮到零件在工作過程中承受經(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。（二）、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。基面選擇

5、合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高; 否則，最直接的后果是無法保證加工質(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)的選擇考慮到端面對(duì)兩對(duì)軸線的位置度要求，而且四個(gè)軸頸外圓是重要加工表面，這樣做可保證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，同時(shí)選擇外圓面作為粗基準(zhǔn)定位比較穩(wěn)定，符合便于裝卡的原則，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)。（三）、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，攻螺紋，锪錐面

6、工序4鉆端面中心孔，锪錐面工序5粗車四軸外圓工序6 半精車四軸外圓工序7精車四軸外圓工序8 滲碳淬火處理工序9 磨四軸外圓工序10 最終檢查2、工序路線方案二工序1 銑四軸端面工序2鉆四軸軸向中心孔，锪錐面工序3車四軸外圓工序4 半精車四軸外圓工序5 鉆端面中心孔，攻螺紋，锪錐面工序6 滲碳淬火處理工序7磨四軸外圓工序8磨四軸端面工序9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，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

7、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十字軸加工工藝路線。方案二通過對(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（四）機(jī)械加工余量，工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 1、四軸外圓加工余量直徑考慮其加工長(zhǎng)度為30mm，零件直徑為25mm，與其聯(lián)系的非加工表面的尺寸為28mm，由于是大批生產(chǎn)并且采用模鍛件作為毛坯，為了降低毛坯加工難度，簡(jiǎn)化工藝路線，現(xiàn)直接取外圓的毛皮尺寸為28

8、mm，外圓的表面粗糙度及圓柱度要求很高，2 Z=3mm的加工余量可以滿足要求，但為了增加零件加工的可靠性，現(xiàn)取模鍛件四軸外圓部分為精密級(jí)，鍛件質(zhì)量約為1.5KG，復(fù)雜系數(shù)s=, 屬于S2級(jí)，一般復(fù)雜等級(jí)，材質(zhì)系數(shù)為M1，查表（機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)）得尺寸公差和偏差為mm ，因此毛坯的尺寸為mm，實(shí)際加工余量為2Z=。2、四軸端面四周端面的相對(duì)面間的零件尺寸為mm，粗糙度為1.25，相對(duì)于中心軸的對(duì)稱度為0.05，因此選加工余量Z=3mm可以滿足加工要求,零件復(fù)雜度為S2，材質(zhì)系數(shù)為M1，因此毛坯尺寸的公差和上下偏差為 mm，因此加工余量為，毛坯尺寸為。3.兩側(cè)面加工余量為0mm，毛坯尺寸為mm

9、。鉆孔余量攻螺紋余量锪錐面余量四軸中心孔非重要表面，既無尺寸偏差，又無位置度要求，加工余量8mm孔為4 mm, 6mm孔為3mm（五）、確定切削用量及基本工時(shí)工序1銑四軸端面1、工件材料:20CrMnTi，=1018Mpa，模鍛。加工要求：銑四軸端面兩向?qū)γ娉叽缬蒻m至兩端面尺寸為（公差平均分配(2+0.054)/2*2=1.027/2） mm,各端面距中心平面距離為 mm按入體原則標(biāo)注機(jī)床：臥式銑床刀具：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（不經(jīng)粗銑的半精銑），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=0.12mm，。采用硬質(zhì)合

10、金圓柱銑刀，=50mm，Z=6，則，由機(jī)床說明書取，于是。刀具每分鐘進(jìn)給量為=662.4mm/min.3、計(jì)算基本時(shí)間本工序?yàn)橄嗤乃膫€(gè)工步工序2鉆四軸軸向中心孔，锪錐面為了盡量保證6mm和8mm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8mm的孔，后加工6mm的孔，這樣可以減小加工6mm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：機(jī)床：臥式鉆床刀具：中心鉆8mm, ；

11、 6mm，。 2、計(jì)算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)=1018Mpa<0.748Gpa, ，由機(jī)械工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)查表得加工8mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為，計(jì)算得，查表的機(jī)床恰有此轉(zhuǎn)速。加工6mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為，轉(zhuǎn)速計(jì)算結(jié)果與8mm為了簡(jiǎn)化加工過程采用與加工8mm孔一樣的轉(zhuǎn)速。3、計(jì)算基本時(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（由工藝手冊(cè)查的毛坯尺寸公差及上下偏差為公差平均分配(1+0.02)/3=0.34）, 機(jī)床：臥式車床C6201-1刀具：YT5外圓車刀，由于=1018Mpa，加工材料為結(jié)

12、構(gòu)鋼，選用前角25°，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10°15°，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工件直徑靠近20mm，刀具材料為硬質(zhì)合金，背吃刀量0.6mm，有工藝手冊(cè)查表得，通過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，由機(jī)床說明書取轉(zhuǎn)速為=相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為3、計(jì)算基本時(shí)間本工序?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

13、要求：粗車四軸外圓由至兩端面尺寸為（由工藝手冊(cè)查的毛坯尺寸公差及上下偏差為公差平均分配(1+0.02)/3=0.34）, 機(jī)床：臥式車床C6201-1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12°15°，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。 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。用查表法確定切削速度，依據(jù)表加工工藝手冊(cè)表14-13（硬質(zhì)合金外圓縱車削的切削速度）。，根據(jù)機(jī)

14、床說明書，取，計(jì)算切削速度3、計(jì)算基本時(shí)間本工序?yàn)樗膫€(gè)相同工步工序5鉆孔，攻螺紋，锪錐面1、加工條件及加工要求2、加工要求：鉆7mm 的孔，深度為15mm；攻螺紋M8-7H；锪錐面深度4mm，小端直徑23mm，角度為60°。機(jī)床：立式鉆床Z518。刀具：6mm中心鉆；M8絲錐；60°锪鉆。確定切削用量鉆孔由材料=1018Mpa<0.748Gpa，查表取。依據(jù)鉆直徑以及進(jìn)給量查表確定，計(jì)算轉(zhuǎn)速，車床為無極轉(zhuǎn)速因此轉(zhuǎn)速不需修正。攻螺紋查表取，切削速度計(jì)算公式：查表確定各系數(shù)：，3、計(jì)算基本時(shí)間加工各步的走刀長(zhǎng)度、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速分別為工序6滲碳淬火滲碳深度嚴(yán)格控制為1.72.

15、2，淬火硬度為HRC5860工序7精磨四軸外圓1、加工條件及加工要求加工要求：磨削外圓由至機(jī)床：外圓磨床。磨輪：由表14-22（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=250mm,厚度h=6mm。2、確定切削用量由加工要求。由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為工序8精磨四軸端面四、夾具設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì)三維視圖（一）問題的提出為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具，我小組任務(wù)：設(shè)計(jì)工序2鉆四軸軸向中心孔，锪錐面的夾具。（二）夾具設(shè)計(jì)1定位基準(zhǔn)的選擇孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為四軸端面，為了使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，選擇四軸端面作為定位基準(zhǔn)。2.定位

16、誤差分析由于孔的軸向尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差，即不必考慮定位誤差，只需保證夾具和四軸端面的制造精度和安裝精度。3夾具設(shè)計(jì)及操作說明如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高生產(chǎn)效率，在最短的工時(shí)內(nèi)生產(chǎn)出最多的合格零件。為此,動(dòng)力采用快速可靠的氣動(dòng)系統(tǒng)，通過斜楔與圓柱體的圓形滑道來傳遞夾緊力。兩個(gè)V型塊限制，平面限制，另外設(shè)有兩個(gè)支撐限制，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置,以利于鉆削加工。夾具上裝有對(duì)刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同

17、時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。五、小結(jié)為期三周的夾具課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過程，我在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績(jī)，在此對(duì)老師致以衷心的謝意！課程設(shè)計(jì)作為機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段是零件分析，第二階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第三階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了幾何尺寸，公差配合等知識(shí)；第二階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。通過此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用