十字軸零件機(jī)械制造工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計

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1、廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院 廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院 課程設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目名稱 十字軸零件機(jī)械制造工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計 學(xué)生學(xué)部（系） 機(jī)電與信息工程學(xué)部 專業(yè)班級 11材料1班 課程名稱_機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計—一 題目名稱 十字軸件機(jī)械制造工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計 學(xué)生學(xué)部（系） 機(jī)電與信息工程學(xué)部. 目錄 一、 零件工藝分析 1零件圖 2 2、 十字軸用途 2 3、 技術(shù)要求 3 4、 審查工藝性 3 5、 確定生產(chǎn)類型 4 二、 確定毛坯，繪制毛坯簡圖 4 三、 擬訂工藝路線 1選定位基準(zhǔn) 4 2、 表面加工方法的選擇 5 3、 加

2、工階段劃分 5 4、 確定加工過程工序數(shù)原則 5 5、 工序先后順序安排 5 6、 確定工藝路線 5 7、 機(jī)床設(shè)備與工藝裝備選擇 5 四、 工序內(nèi)容設(shè)計 1加工余量確定與尺寸及公差計算 6 2、 切削用量計算 6 3、 工時定額計算 6 五、 夾具設(shè)計 1定位基準(zhǔn)選擇 7 2、 切削力與夾緊力計算 7 3、 定位誤差分析 8 六、 附圖 8 七、 總結(jié) 9 八、 參考文獻(xiàn) 10 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們學(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?這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí) ，也

3、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。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認(rèn)識一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程， 鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實(shí)際，對自己未來將從事的工作 進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良 好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導(dǎo)。 一、零件的工藝分析 1、零件圖 1 II 1 i UH 二 t 壬 1 I Bl mi 卄* |一M ma 圖

4、1.1 2、十字軸的用途 十字軸又稱十字節(jié)，即萬向接頭，英文名稱 uni versal joi nt ，是實(shí)現(xiàn)變角度動力傳遞的 機(jī)件，用于需要改變傳動軸線方向的位置，它是汽車驅(qū)動系統(tǒng)的萬向傳動裝置的“關(guān)節(jié)”部 件。十字軸式剛性萬向節(jié)為汽車上廣泛使用的不等速萬向節(jié)，允許相鄰兩軸的最大交角為 15 。?20。因?yàn)槠饌鬟f動力的作用，承受較大載荷，故毛坯采用強(qiáng)度和韌性都較好的20GrMnTi。 十字軸零件主要用于各種機(jī)械的多向傳動連接，常與聯(lián)軸器配套使用，如：十字軸式萬向器 等。由于其主要承受扭轉(zhuǎn)等力矩，所以在軸頸上進(jìn)行一定的熱處理用以提高零件強(qiáng)度。 3、技術(shù)要求 加工表面 尺寸與偏差（

5、nan） 公差及精度等級 表面粗糙度 形往公差（誠 圓柱表面 30 ITS 6,3 圜柱度公差為0. 007 圓柱端面 2E IT10 12.5 圓心度公差為0. 02 直徑呂run孔槽 8 IT12 2.5 直徑Gum孔槽 & IT12 12.5 直徑 23 IT12 直徑血鉆孔 8 IT12 十字軸的技術(shù)要求 表1.3 4、審查十字軸的工藝性 （1） 以毛坯四個軸頸為粗基準(zhǔn)的加工表面 以四個軸頸為基準(zhǔn)的加工軸向中心孔和銑軸端面的安排，這是因?yàn)樗膫€軸頸是重要加工 表面，這樣做可保證它們的加工余量均勻，

6、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 ？8和？6, 為了減小鉆孔走刀長度，先加工?8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。 （2） 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

7、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。 （3） 以軸頸為精加工基準(zhǔn)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(zhǔn)的磨削加工。 （4） CA6140車床撥叉零件主要加工表面為： ①車 75mm兩端面，表面粗糙度Ra值3.2卩m② 車 55mmi,表面粗糙度Ra值3.2卩m③鉆一擴(kuò)一鉸 25mnt勺孔，表面粗糙度Ra值1.6卩n@ 銑側(cè)面，保證尺寸23mn及表面粗糙度Ra值3.2卩n銑側(cè)面16mnt勺槽，保證尺寸11mn和8mm 槽兩側(cè)表面粗糙度R

8、a值3.2卩m底面粗糙度Ra值6.3卩m 5、確定生產(chǎn)類型 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際和現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)，確定十字軸的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn) 、確定毛坯，繪制毛坯簡圖 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。 毛坯簡圖: 圖2.1 毛坯如圖所視，是紅色虛線段，剛好包住整個工件，尺寸為 108x108x28mm 三、擬訂工藝路線 1、定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)是影響撥叉零件加工精度的關(guān)鍵因素?；鶞?zhǔn)選擇得合理可以使加工質(zhì)量得到保證， 生產(chǎn)率得以提高。否

9、則，加工過程中將問題百出，更有甚者，造成零件的大批報廢，使生產(chǎn) 無法正常進(jìn)行。 1） 粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。該工件選擇 25外圓面和左端 面作為粗基準(zhǔn)。采用左端面作粗基準(zhǔn)加工右端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 2） 精基準(zhǔn)的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則， 以粗加工后 25的軸線為主要的定位精基準(zhǔn)，采用小彎板為輔助的定位精基準(zhǔn)。 2、表面加工方法的選擇 扣工表面 松差及精度等級 表面粗糙度 扣工力萊 圓柱表面 IT8 6.3 粗車一半精車 圓柱端面 IT10

10、 12. 5 粗車 直徑槽 IT12 理5 鉆 直徑6nm孔槽 1Z 5 鉆 直徑23mm?L IT12 6.3 鉆T廣 直徑險肛鉆孔 IT12 各表面加工方案 表3.1 3、加工階段的劃分 在粗加工階段。首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其 他加工表面的精度要求；首先 25圓面作為粗基準(zhǔn)粗車右端面及 25,然后以此圓軸線及 端面為精基準(zhǔn)加工其他面和孔。在采用小彎板加工 另一部分，以保證其形位公差之要求。 4、工序的集中和分散 選用工序集中原則安排十字軸的加工工序。該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬 能型

11、機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則 使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有 利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。 5、工序順序的安排 1） 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)一一 25外圓軸線及端面 2） 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 3） 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面。 4） 遵循“先面后孔”原則，先加工外圓面、端面，再加工孔，確定工藝路。 6、確定工藝路線 粗車，半精車25外圓表面；粗車圓柱端面；鉆 3和6孔槽；先鉆后擴(kuò)23的孔；中檢; 熱處理；清洗；終檢。

12、7、機(jī)床設(shè)備和工藝裝備的選擇 機(jī)床的選擇：采用CA6140普通車床、鉆床。 選擇夾具：該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具 選擇量具：采用塞規(guī)?雙用游標(biāo)卡尺。 四、工序內(nèi)容設(shè)計 1、加工余量確定和工序尺寸及公差的計算 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①25mm,與其聯(lián)系的非加工表面的尺寸為 ① 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 ①28mm,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

13、密級， 鍛件質(zhì)量約為1.5KG，復(fù)雜系數(shù)s=一- =0.57,屬于S2級，一般復(fù)雜等級，材質(zhì)系數(shù)為 M1， 查表得尺寸公差和偏差為1；；mm 因此毛坯的尺寸為28；； mm,實(shí)際加工余量為2Z=3》3。 2）四軸端面 0 02。 四周端面的相對面間的零件尺寸為108^0.074 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 *4 -41.4 *4 此毛坯尺寸的公差和上下偏差為 2 -0.6 mm,因此加工余量為3-0.6，毛坯尺寸為114-0.6。 3）兩側(cè)面 加工余量為0mm,毛坯尺寸為2

14、8；；mm 4）鉆孔余量，攻螺紋余量，錐面余量，四軸中心孔是非重要表面，既無尺寸偏差，又無位置 度要求，加工余量 ①8mm孔為4 mm,①6mn孔為3mm 2、計算切削用量 根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)《機(jī)械工藝簡明手冊》查表 fz=0.12mm Vc=144r/min 采用硬質(zhì)合金圓柱銑刀，dw=50mm Z=6,則ns 1000Vc 917.2 r .，由機(jī)床說明書 ns取 920 rmin，于是 % 廿仏。 刀具每分鐘進(jìn)給量為 f二fzZnw =662.4mm/min. 3、時間定額的計算 鉆孔工步 根據(jù)表5-51 ,鉆孔的基本時間可由公式t二L/ fn =(l T

15、1 l2)/ fn求得。丨=54mm , 11 = D cot kr/2 (1 ~ 2) = 2mm , l2=(1~4)mm , f=0.1mm/r , n=1100r/min。則該工步的基本 時間 t=(54+2+2)mm/ (0.1mm/r x 1100r/min ) =31.6s 粗絞工步 根據(jù)表5-41，鉸孔基本時間可由公式 t二L / fn =(l T1 T2)/ fn ,求得。a p=0.16mm,由表5-42 , kr=15 , 11 =0.37mm , 12 =15mm , f=0.4mm/r , n=110r/min，則該工步的基本時間 t= (54+0.37+

16、15) mm/( 0.4mm/r x 110r/min ) =94.6s。 精絞工步 粗鉸輔助時間 tf=0.15 x 94.6s=14.19s 精絞輔助時間 tf=0.15 x 61.1s=9.17s 五、夾具設(shè)計 夾具裝配圖： 301 圖5.1 1、定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，4X 6孔，沒有技術(shù)要求，為使定位誤差為零，應(yīng)該選擇軸線為定位 基準(zhǔn)保證該角度。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置。 2、切削力與夾緊力計算 由實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知，鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向，即垂直于 工作臺,查《切削手冊》，表2.3，切削力計算公式為： Ff

17、 二CFd。 f kF 其中：Cf=410, Zf=「2 , yF=0.75 , , d=5.8mm。f =?22 , kF = kMF kxF khF , kMF與加工材料有關(guān),取0.94 ; kxF與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33 ; khF與刀具磨鈍 標(biāo)準(zhǔn)有關(guān),取1.0 ,則： F =410漢4.81.2>< 0.220.75燈.25=1 08N 3、定位誤差分析 (1) 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為六個定位銷，這六個定位銷的尺寸 與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相匹配軸的尺寸與公差相同，。此外，這六定位銷共同 保證加工孔， (2) 計算鉆套中心線與工作臺的垂

18、直度誤差。 鉆套外徑36與襯套孔25的最大間隙為： max =0.015 一(—0.011) =0.026 :則鉆套中心與工作臺平面的垂直度誤差為： 0.026-0.005=0.021。 (3) 計算定位銷軸與工作臺的平行度誤差。 定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為： max =0.035 一 0.001 =0.034 夾具體孔的長度為14mm則上述間隙引起的最大平行度誤差為： 0.034/14，即0.24/100 六、附上零件圖和工程圖： 最后，我附上我設(shè)計零件圖: 圖6.1 圖6.2  B 圖6.4 七、總結(jié) 通過這次課程設(shè)計我學(xué)會了更多專業(yè)知識，培養(yǎng)了實(shí)際

19、操作和創(chuàng)新的能力。在過去的課 程中，我們只是學(xué)習(xí)了一些重要的理論知識，而沒有切合實(shí)際的練習(xí)與測試。在這次課程設(shè) 計中我遇到了許多難題和問題，通過指導(dǎo)老師的耐心講解和指導(dǎo)，我又重新學(xué)習(xí)了以往遺漏 和沒有完全掌握的知識。六點(diǎn)定位原理，看似很簡單的幾行字，但是如果結(jié)合實(shí)際的工件就 要認(rèn)真的分析，如何完全限制它的六個自由度不要產(chǎn)生過定位和欠定位的情況。而夾緊裝置 的選擇就要我們平時多留心和積累，掌握更多的典型夾緊裝置，以便于在設(shè)計中靈活的運(yùn)用 這次課程設(shè)計也是在為我們將來的課程設(shè)計打基礎(chǔ)，為我們以后的工作積累更多的經(jīng)驗(yàn)。在 今后的學(xué)習(xí)中，我會更加努力，不僅努力學(xué)好專業(yè)知識而且要積累更多的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。

20、 八、參考文獻(xiàn) 應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) ［1］ 王宛山、邢敏主編，［機(jī)械制造手冊］，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002。 ［2］ 陳宏鈞主編，［實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊］，機(jī)械工業(yè)出版社，2003。 ［3］陳錫渠、彭曉南主編, ［金屬切削原理與刀具］，北京出版社，2006。 11 # ［4］吳宗澤、羅圣國主編, ⑸王光斗、王春福主編, ［機(jī)械設(shè)計手冊（第3版）］，高等教育出版社，2006。 ［機(jī)床夾具設(shè)計手冊］，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社2000。 心 得 體 會 也,有 然 只 教 通 了 ； 當(dāng)匸八 , 1、 請 了圖了 白煩總己程力中決茁於 識踐

21、用收個行 日 口(握繪行M其的自過能程解,,猶確 知實(shí)RB，整進(jìn) 血掌、進(jìn) 哥厭定了擇種過是 曲明 爲(wèi)門 要識對的 恢恣算己 步不擬煉選一個還 恢的 酗這 方知我圖 月 學(xué)熟計自 ■和的鍛的的這后的小的。理以ft的讓繪 兀，計對 進(jìn)>案的終料在最同做目?啲所 的懂下和 寬識設(shè)，r態(tài)丁好最資。是不+1和題:ff,白不解計 年 心意過閱O的動很和速力但是刑正f問更受 明弄講設(shè) 耐爭通查 讓謹(jǐn)傳也算快能，也端處打接 不有的的 符競；的 n的，計己的慮動是的跖有家 帝沒師體 皿和力料S,有始務(wù)的自圖焦行]W度怖 占“兄。和就占整 47 田b 開壬量 了 越曰 kb 子識 3固意的ri到，從的大高工己具

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23、財正，、基扎有精的傳計，，對很能體完才，我真中程 硏了律準(zhǔn)計期要求楚在己中題面?的具拔上的厲認(rèn)程過 引立規(guī)標(biāo)設(shè)曲員益清；自程問們果去于程用設(shè)rn要過圖 肝樹般術(shù)械紈人精我力了過的我結(jié)過置聊運(yùn)開譏只個繪助 5B, 払機(jī)故計有讓能驗(yàn)圖許^當(dāng)?shù)膫兩韨€踐實(shí)小又，這>幫 苗踐的用的剌設(shè)要，的考繪些現(xiàn)們我己應(yīng)實(shí)必俯詢在以的 r實(shí)計運(yùn)面<具個，中習(xí)但的了發(fā)我看自扌在有ir查。程大 11計設(shè)對全O一心計學(xué)不后到才響是把彳放很業(yè)網(wǎng)豐過很 、1設(shè)械及個右為細(xì)設(shè)主，最遇。影不樣現(xiàn)有是 上頗計了 M1機(jī)以一 作的體自中祀也了會帀這 只課 或獲設(shè)有 教 師 評 語 日 月 年 成績及簽名 日 月 年 13