設(shè)計十字軸的機械加工工藝規(guī)程 及工藝裝備(大批量生產(chǎn))說明書

1、機械制造工藝學課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 設(shè)計十字軸的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（大批量生產(chǎn)）設(shè)計者學 號指導(dǎo)教師 機械電子專業(yè) 目錄一、設(shè)計的目的：1二、零件的分析1三、工藝規(guī)程設(shè)計3四、夾具設(shè)計12五、小結(jié)13六、參考文獻1413一、設(shè)計的目的：機械制造工藝學課程設(shè)計,是在學完機械制造技術(shù)基礎(chǔ)原理課程，經(jīng)過生產(chǎn)實習取得感性知識后進行的一項教學環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計中能初步學會綜合運用以前所學過的全部課程，并且獨立完成的一項工程基本訓練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計達到以下目的：1、能熟練的運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)的知識，正確地解決一個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)學生分析問題和解決問題的能力。2、通過對零件某道工序的夾具設(shè)計，學會工藝裝備設(shè)計的一般方法。通過學生親手設(shè)計夾具（或量具）的訓練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。3、課程設(shè)計過程也是理論聯(lián)系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關(guān)資料等，增強學生解決工程實際問題的獨立工作能力。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，起傳遞動力的作用，承受較大載荷，故毛坯采用強度和韌性都較好的20GrMnTi。（二）、零件的工藝分析以毛坯四個軸頸為粗基準的加工表面以四個軸頸為基準的加工軸向中心孔和銑軸端面的安排，這是因為四個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的損耗，故采用一次裝卡同時加工Ø8和Ø6，為了減小鉆孔走刀長度，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為46的較軟砂輪。以軸頸為精加工基準的加工表面磨四周端面，四個軸端面的對稱度要求比較高故最終安排一道軸頸為精基準的磨削加工。三、工藝規(guī)程設(shè)計（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

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，造成零件大批報廢，浪費原材料和勞動力以及能源，降低生產(chǎn)效率。1.粗基準的選擇考慮到端面對兩對軸線的位置度要求，而且四個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，同時選擇外圓面作為粗基準定位比較穩(wěn)定，符合便于裝卡的原則，所以選擇毛坯外圓為粗基準銑軸端面比較合理。2.精基準的選擇以中心孔作為加工外圓的精基準，以外圓作為加工四軸端面的精基準。（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工時，增加了工人的勞動量，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，減小不重要表面對它們的影響；方案一還有一個不足就是，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。方案二通過對外圓以四軸中心孔為基準的粗車和半精車，以及磨削使外圓達到（四）機械加工余量，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，鍛件質(zhì)量約為1.5KG，復(fù)雜系數(shù)s=, 屬于S2級，一般復(fù)雜等級，材質(zhì)系數(shù)為M1，查表（機械制造工藝簡明手冊）得尺寸公差和偏差為mm ，因此毛坯的尺寸為mm，實際加工余量為2Z=。2、四軸端面四周端面的相對面間的零件尺寸為mm，粗糙度為1.25，相對于中心軸的對稱度為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按入體原則標注機床：臥式銑床刀具：YT15圓柱銑刀，齒數(shù)Z=6，依據(jù)手冊，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、計算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)機械工藝簡明手冊查表=0.12mm，。采用硬質(zhì)合

10、金圓柱銑刀，=50mm，Z=6，則，由機床說明書取，于是。刀具每分鐘進給量為=662.4mm/min.3、計算基本時間本工序為相同的四個工步工序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，提高生產(chǎn)效率，減小工人勞動強度。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，因此只進行粗加工就可以滿足要求，以下就對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：機床：臥式鉆床刀具：中心鉆8mm, ；

11、 6mm，。 2、計算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)=1018Mpa<0.748Gpa, ，由機械工藝簡明手冊查表得加工8mm孔的進給量以及切削速度分別為，計算得，查表的機床恰有此轉(zhuǎn)速。加工6mm孔的進給量以及切削速度分別為，轉(zhuǎn)速計算結(jié)果與8mm為了簡化加工過程采用與加工8mm孔一樣的轉(zhuǎn)速。3、計算基本時間加工各軸兩孔的走刀長度、進給量、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)以上得出的切削標準，選出對應(yīng)的切削速度為，由機床說明書取轉(zhuǎn)速為=相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為3、計算基本時間本工序為四個相同工步工序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，因此選用前角=15°，刀桿尺寸為，刀尖半徑取。2、計算切削用量根據(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到最終的加工要求的表面粗糙度，查的進給量為。用查表法確定切削速度，依據(jù)表加工工藝手冊表14-13（硬質(zhì)合金外圓縱車削的切削速度）。，根據(jù)機

14、床說明書，取，計算切削速度3、計算基本時間本工序為四個相同工步工序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)鉆直徑以及進給量查表確定，計算轉(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，切削速度計算公式：查表確定各系數(shù)：，3、計算基本時間加工各步的走刀長度、進給量、轉(zhuǎn)速分別為工序6滲碳淬火滲碳深度嚴格控制為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)計夾具設(shè)計三維視圖（一）問題的提出為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具，我小組任務(wù)：設(shè)計工序2鉆四軸軸向中心孔，锪錐面的夾具。（二）夾具設(shè)計1定位基準的選擇孔的設(shè)計基準為四軸端面，為了使設(shè)計基準與定位基準重合，選擇四軸端面作為定位基準。2.定位

16、誤差分析由于孔的軸向尺寸的設(shè)計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。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)計及操作說明如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高生產(chǎn)效率，在最短的工時內(nèi)生產(chǎn)出最多的合格零件。為此,動力采用快速可靠的氣動系統(tǒng)，通過斜楔與圓柱體的圓形滑道來傳遞夾緊力。兩個V型塊限制，平面限制，另外設(shè)有兩個支撐限制，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于鉆削加工。夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同

17、時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺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)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績，在此對老師致以衷心的謝意！課程設(shè)計作為機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷了三個階段：第一階段是零件分析，第二階段是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計，第三階段是專用夾具設(shè)計。第一階段我們運用了幾何尺寸，公差配合等知識；第二階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設(shè)計的階段運用了工件定位、夾緊機構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的知識。通過此次設(shè)計，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