“十字軸”零件的機械加工工藝規程及典型夾具設計

1、機械制造工藝學課 程 設 計 說 明 書設計題目：“十字軸”零件的機械加工工藝規程及典型夾具設計（年度生產綱領為8000件）學 院 機械學院 專 業 機械設計制造及其自動化 班 級 xxxxxxxxxx 設 計 xxxxx 學 號 xxxxxxxxxxx 指導教師 xxxxxxxxx 20 年 月 日機械制造工藝學課程設計任務書題目： “十字軸”零件的機械加工工藝規程及工藝裝配設計 生產綱領為中批或大批生產內容：1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程綜合卡片 1張4.工藝裝備設計 12套5.工藝裝備主要零件圖 1張6.課程設計說明書 1份目錄摘要··

2、83;···········································3一、零件的分析·····&

3、#183;·······························41.1零件的作用················

4、3;························41.2零件的工藝分析························

5、;·············4二、工藝規程設計···································52

6、.1確定毛坯的制造形式·································52.2基面的選擇·············

7、3;···························52.3制定工藝路線·····················

8、··················52.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定··············72.5確定切削用量及基本工時···········

9、3;·················8三、專用夾具設計·······························&

10、#183;··103.1 設計主旨········································103.1 夾具設計····

11、;····································103.1 夾具設計及操作的主要說明···········

12、;·············11參考文獻····································

13、;·····11 摘要這次設計的是十字軸機械加工工藝規程及工藝裝備設計，包括零件圖、裝配圖各一張，機械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用，它位于車床變速機構中，主要起換檔作用。然后，根據零件的性質和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工余量。最后擬定工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計，了解并認識一般機器零件的生產工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業課的知識，理論聯系實際，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，并且

14、為后續課程的學習打好基礎。一、零件的分析1.1零件的作用 十字軸是萬向聯軸器的重要而基本零件，通過滾動軸承與兩個叉形頭連接起到換向和傳遞扭矩和運動的作用。按虎克鉸鏈原理工作，傳遞轉矩可達。十字軸的四個軸頸安裝滾動軸承，中間孔為油路通道，便于潤滑滾動軸承。十字軸的主要失效形式是軸頸根部處的斷裂，所以在設計十字軸萬向節時，應保證十字軸軸頸有足夠的抗彎強度。1.2零件的工藝分析附圖1從圖紙分析十字軸的主要技術要求為：保證25軸頸的尺寸精度、同軸度以及表面粗糙度，在四個軸頸上淬火硬度，滲碳層深度。加工表面及其要求為：軸頸： 軸頸尺寸，兩端倒角C2，表面粗糙度。兩垂直軸頸位置度誤差0.02。軸端面：保證

15、尺寸，表面粗糙度為。孔：孔徑,表面粗糙度 孔：孔徑，表面粗糙度 M8-7H：為螺距為的單線粗齒普通螺紋二、工藝規程設計2.1確定毛坯的制造形式2.1.1確定零件材料 零件材料為低合金鋼材料20CrMnTi，成份均勻穩定、淬透帶窄、晶粒細小、純凈度高、表面質量良好、熱頂鍛性能優良等優點。是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面的承受高速、中等或重載荷、沖擊及摩擦的重要零件，如齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等。2.1.2確定毛坯的制造方法 十字軸在工作過程中經常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應該選用鍛

16、件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產量為8000件，已達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這對于提高生產率、保證加工質量也是有利的。2.2基面的選擇2.2.1粗基準的選擇由于附圖1所示的十字軸零件圖上多數尺寸及形位公差以25軸頸以及端面為設計基準，因此必須首先將25軸頸及其端面加工好，為后續工作準備基準。按照粗基準的選用原則互為基準結合本零件的具體情況選用三個軸頸為粗基準加工端面。利用V形塊支承軸頸作為定位面以消除、四個自由度，再用一對彎板壓緊毛坯用以消除、兩個自由度，達到完全定位。2.2.2精基準的選擇軸頸：雙頂尖孔孔、通孔、M8-7H螺紋孔

17、都選用軸頸外圓及其端面作為精基準。2.3制定工藝路線2.3.1工藝路線方案一工序1：模鍛及熱處理工序2：粗銑四軸頸端面并打中心孔工序3：粗車四軸頸并倒角工序4：半精車四軸頸并倒角工序5：精銑端面工序:6：粗磨四軸頸工序7：鉆 孔、鉆 通孔、及锪孔工序8：鉆側面M87H底孔、攻M87H螺紋工序9：中間檢查工序10：熱處理滲碳、淬火、回火工序11：精磨四軸頸工序12：終檢工序13：涂油、封裝2.3.2工藝路線方案二工序1：模鍛工序2：熱處理工序3：粗銑端面工序4：打中心孔工序5：粗車四軸頸并倒角工序6：半精車四軸頸并倒角工序7：精銑端面工序8：粗磨四軸頸工序9：鉆孔工序10：鉆孔工序11：锪孔工序

18、12：鉆側面M87H底孔工序13：攻M87H螺紋工序 工序14：中間檢查工序15：熱處理滲碳、淬火、回火工序16：精磨四軸頸工序17：終檢工序18：涂油、封裝2.3.3工藝方案的比較與分析方案一屬于工序集中原則，每個工序中包括盡可能多的工步內容，因而總的工序數目減少，夾具的數目和工件的安裝次數就減少。有利于保證各個加工面的相互位置精度要求，有利于采用高效率機床，節省裝夾工件的時間，減少工件的搬動次數。方案二屬于工序分散原則，將工藝路線中的工步內容分散在更多的工序中完成。可使每個工序使用的設備和夾具比較簡單，調整、對刀也容易，對操作個人的技術水平要求較低。十字軸屬于大批量生產，加工精度要求比較高

19、，綜合考慮，采用方案一。考慮經濟精度，方案1端面達不到粗糙度要求，必須對端面磨削。所以方案一工序調整為：工序1：模鍛及熱處理 選用模鍛設備及熱處理設備工序2：粗銑四軸頸端面并打中心孔 選用X6025銑床及專用夾具工序3：粗車四軸頸并倒角 選用CA6140車床及專用夾具工序4：半精車四軸頸并倒角 選用CA6140車床及專用夾具工序5：精銑端面 選用X6025銑床及專用夾具工序6：鉆 孔、鉆 通孔、及锪孔 選用CL6140轉塔車床及三爪卡盤工序7：打中心孔 選用Z525鉆床及專用夾具工序8：鉆側面M87H底孔 選用Z525鉆床及專用夾具工序9：攻M87H螺紋 選用Z525鉆床及專用夾具工序:10：

20、粗磨四軸頸 選用M1412磨床及專用夾具工序11：熱處理滲碳、淬火、回火 選用滲碳爐、高頻淬火機等熱處理設備 工序12：精磨四軸頸 選用M10100無心專用夾具工序13：半精磨端面 選用M1412磨床及專用夾具工序14：終檢工序15：涂油、封裝以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程卡片”2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定2.4.1外圓表面查參考資料1表2-15、2-16、2-13確定各工序的加工余量及經濟精度，按入體原則計算各尺寸的公差。最后確定外圓表面的加工余量如下表（表2-1）所示：工序名稱工序間余量/工序工序基本尺寸/標注工序尺寸公差/經濟精度表面粗糙度精磨0.125粗磨0.325

21、+0.1=25.1半精車1.125.1+0.3=25.4粗車1.525.4+1.1=26.5毛坯26.5+1.5=282.4.2十字軸端面查參考資料3表9-19確定各工序的加工余量及經濟精度，按入體原則計算各尺寸的公差。最后確定端面的加工余量如下表（表2-2）所示：工序名稱工序間余量/工序工序基本尺寸/標注工序尺寸公差/經濟精度表面粗糙度半精磨0.6108精銑1108+0.6=108.6粗銑1.4108.6+1=109.6毛坯109.6+1.4=1112.4.3確定毛坯尺寸根據十字軸端面和外圓面的加工余量確定毛坯尺寸圖如下圖（圖21）所示：2.5確定切削用量及基本工時2.5.1工序3：粗車四軸

22、頸并倒角 2.5.1.1加工條件工件材料：20CrMnTi, ,模鍛。加工要求：粗車外圓，表面粗糙度機床： CA6140臥式車床刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸為，2.5.1.2計算切削用量1）確定背吃刀量粗加工余量為，一次性加工，被吃刀量2）確定進給量：根據參考資料3表11-28，當刀桿尺寸為，以及工件直徑為時按CA6140車床說明書取3）計算切削速度：按2P83，切削速度的計算公式為（壽命選）式中，所以4)確定機床主軸轉速：說明加工此工件對主軸轉速沒要求，通常取機床主軸轉速為，所以實際切削速度2.5.2工序8：鉆側面M87H底孔 2.5.2.1加工條件加工要求：鉆側面M87H底孔，表面粗糙

23、度機床： Z525鉆床刀具： 攻螺紋前用莫氏錐柄階梯麻花鉆、2.5.2.2確定切削用量根據參考資料3表11-266，選切削速度 ，進給量，鉆頭螺旋角為鉆尖角為選機床主軸轉速為，所以實際切削速度2.5.2.3計算切削工時機動工時為其中，進給路程，停頓時間，快速移動時間則機動時間為輔助時間為最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，連同其他加工數據，一并填入“機械加工工藝過程卡片”和“機械加工工序卡片”中。三、專用夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個

24、工藝過程中。在現代化的機械和儀器的制造業中，提高加工精度和生產率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產率，從而降低生產成本的重要技術環節之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段3.1 設計主旨本夾具主要用來鉆側面M87H底孔，后面還需要攻螺紋。此孔主要用來連接油路管道，精度要求不是太高，沒有技術要求。因此，在本工序加工時主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而其位置尺寸為自由公差，精度不是主要問題。3.2 夾具設計3.2.1定位基準的選擇由零件圖可知，側面M87H底孔沒有技術要求，為使定位誤差為零，應該選擇十字軸的兩個軸線為定位基準保證