“十字轴”零件的机械加工工艺规程及典型夹具设计

--机械造工学课程设计说明书设计题目字轴零件的机械加工工艺规程及典型夹具设计（年度生产纲领8000）学专

机械学院机械设计造及其自动班xxxxxxxxxx设xxxxx学xxxxxxxxxxx指导教师xxxxxxxxx

年

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日--

--机械制造工学课程设任务书题目：“十字轴”件的机械加工工艺规程及工艺装配设计生产纲领为中批或大生产内容：1.零件图2.毛坯图3.机械加工工艺过程合卡片4.工艺装备设计

11张1张1套5.工艺装备主要零件1张6.课程设计说明书

1份--

--目录摘要·3一零件的分析1.1零件的作用···1.2零件的工艺分析······二工艺规程设计52.1确定毛坯的制造形式······52.2基面的选择·······2.3制定工艺路线·52.4机械加工余量·2.5确定切削用量及基本工时····8三专用夹具设计设计主旨··10夹具设计······10夹具设计及操作的主要说明····参考文献···11--

--摘

要这设计字工工及卡它的工出图。而，通这次计，了认术析题的的下良础，续的打好--

--一、零件的分析1.1十字轴是万向联轴器的重要而基本零件，通过滚动轴承与两个叉形头连接起到换向和传递扭矩和运动的作用。按虎克铰链原理工作，传递转矩可达10000•。十字轴的四个轴颈安装滚动轴承，中间孔为油路通道，便于润滑滚动轴承。十字轴的主要失效形式是轴颈根部处的断裂，所以在设计十字轴万向节时，应保证十字轴轴颈有足够的抗弯强度。1.21从图纸分析十字轴的主要技术要求为：保证φ25轴颈的尺寸精度、同轴度以及表面粗糙度，在四个轴颈上淬火硬度H58~63，渗碳层深0.81.3加工表面及其要求为：

轴颈：

轴颈尺25

0.04

eq\o\ac(○,E)，两端倒角C2，表面粗糙Ra0.63。两垂直轴颈位置度误差φ0.02eq\o\ac(○,M)。轴端面：保证尺寸，表面粗糙度为1.25。

6孔：孔

6表面粗糙度Ra20--

：孔表面粗糙度Ra20M8-7H：为螺距为的单线粗齿普通螺纹二、工艺规程设计2.12.1.1确定零件材料零件材料为低合金钢材料20CrMnTi，成份均匀稳定、淬透带窄、晶粒细小、纯净度高、表面质量良好、热顶锻性能优良等优点。是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。2.1.2确定毛坯的制造方法十字轴在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为，已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.22.2.1粗基准的选择由于附图1所示的十字轴零件图上多数尺寸及形位公差以φ轴颈以及端面为设计基准，因此必须首先将φ25轴颈及其端面加工好，为后续工作准备基准。按照粗基准的选用原则互为基准结合本零件的具体情况选用三个轴颈为粗基准加工端面。利用V形块支25轴颈作为定位面以消除、、四个自由度，再用一对弯板压紧毛坯用以消除、两个自由度，达到完全定位。2.2.2精基准的选择轴颈：双顶尖孔孔、M8-7H螺纹孔都选轴颈外圆及其端面作为精基准。2.32.3.1工艺路线方案一工序1：模锻及热处理工序2：粗铣四轴颈端面并打中心孔工序3：粗四轴颈并倒角工序4：半精四轴颈并倒角工序5：精铣端面--

--工序:6：粗四轴颈工序7：钻孔、钻

6通孔、及

孔工序8：钻侧面M8—7H底孔、攻M8—7H螺纹工序9：中间检查工序10：热处理—渗碳、淬火、回火工序11：精四轴颈工序12：终检工序13：涂油、封装2.3.2工艺路线方案二工序1：模锻工序2：热处理工序3：粗铣端面工序4：打中心孔工序5：粗四轴颈并倒角工序6：半精四轴颈并倒角工序7：精铣端面工序8：粗四轴颈工序9：孔工序10：

孔工序11：孔工序12：钻侧面M8—7H底孔工序13：攻M8—7H螺纹工序工序14：中间检查工序15：热处理—渗碳、淬火、回火工序16：精四轴颈工序17：终检工序18：涂油、封装2.3.3工艺方案的比较与分析方案一属于工序集中原则，每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数就减少。有利于保证各个加工面的相互位置精度要求，有利于采用高效率机床，节省装夹工件的时间，减少工件的搬动次数。方案二属于工序分散原则，将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中完成。可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也容易，对操作个人的技术水平要求较低。十字轴属于大批量生产，加工精度要求比较高，综合考虑，采用方案一。考虑经济精度，方案1面达不到粗糙度要求，必须对端面磨削。所以方案一工序调整为：工序1：模锻及热处理工序2：粗铣四轴颈端面并打中心孔

选用模锻设备及热处理设备选用X6025铣床及专用夹具--

--工序3：粗四轴颈并倒角工序4：半精四轴颈并倒角工序5：精铣端面工序6：钻孔、钻孔、及60孔工序7：打中心孔工序8：钻侧面M8—7H底孔工序9：攻M8—7H螺纹工序:10：粗四轴颈工序11：热处理—渗碳、淬火、回火工序12：精四轴颈工序13：半精磨端面工序14：终检工序15：涂油、封装

选用CA6140车床及专用夹具选用CA6140车床及专用夹具选用X6025铣床及专用夹具选用CL6140转塔车床及三爪卡盘选用Z525钻床及专用夹具选用Z525钻床及专用夹具选用Z525钻床及专用夹具选用M1412磨床及专用夹具选用渗碳炉、高频淬火机等热处理设备选用M10100无心专用夹具选用M1412磨床及专用夹具以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡片”2.42.4.1外圆表面查参考资料[1]表2-15、2-16、2-13定各工序的加工余量及经济精度，按入体原则计算各尺寸的公差。最后确定外圆表面的加工余量如下表（表）所示：工序名余工序

工序基本尺寸标注工序尺称量/经济精度表糙/度

寸公差/精磨0.1

6(

)

Ra

25

0.04粗磨

0.3

8(

)

Ra

25+0.1=25.1

25.1

0.02半精车粗车

1.11.5

h11(h13(

0.16

))

Ra5Ra16

25.1+0.3=25.425.4+1.1=26.5

26.5

0.02毛坯

26.5+1.5=28

282.4.2十字轴端面查参考资料[3]9-19确定各工序的加工余量及经济精度体原则计算各尺寸的公差。最后确定端面的加工余量如下表（表2-2）所示：工序名余工序

工序基本尺寸

标注工序尺--

--称

量/

经济精度

表面粗糙/

寸公差/度半精磨

0.6

8(

)

Ra1.25108

0.074精铣

1

)

Ra

108+0.6=108.6

108.6

0.020.109粗铣

1.4

h

0.35

)

Ra10

108.6+1=109.6

0.37毛坯

109.6+1.4=1111112.4.3确定毛坯尺寸根据十字轴端面和外圆面的加工余量确定毛坯尺寸图如下图（图—1）所示：2.52.5.1工序3：粗四轴颈并倒角2.5.1.1加工条件工件材料：20CrMnTi,

0.6GPa,模锻。b加工要求：粗外圆，表面粗糙度机床：CA6140卧式车床刀具片材料YT15杆尺寸为

r

o

o

2.5.1.2计算切削用量1）确定背吃刀量粗加工余量为1.5，一次性加工，被吃刀量0.75mm--

c--c2）确定进给量f：根据参考资[3]11-28当刀杆尺寸为16mm，0.75，以及工件直径mm时f0.5~0.7/r按CA6140车床说明书取0.51mm/r3）计算切削速度：按[2]P83，切削速度的计算公式为（寿命T60

m

ax

f

式中C2420.150.35mkvvv

Mv

0.8sv

，kk0.81所以krv242v0.80.97132.75/min600.20.150.510.354)确定机床主轴转速：s

vw

c

132.75

1691/说明加工此工件对主轴转速没要求，通常取机床主轴转速为960rmin，所以实际切削速v84.4m/min2.5.2工序8：钻侧面M8底孔2.5.2.1加工条件加工要求：钻侧面M8—7H底孔，表面粗糙度机床：Z525钻床刀具：攻螺纹前用莫氏锥柄阶梯麻花钻mml18mm、l、L2.5.2.2确定切削用量根据参考资料[3]表11-266，选切削速度v/min，进给量fr钻头螺旋角钻尖角为s

vw

c

21

r/选机床主轴转速976rmin，所以实际切削速v20m/minc2.5.2.3计算切削工时机动工时为t

lnfw

其中，进给路程lmm停顿时间2，快速1移动时ts--

ZCZC则机动时间t

409760.260

--20辅助时间t

'

30最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入“机械加工工艺过程卡片”和“机械加工工序卡片”中。三、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段设计主旨本夹具主要用来钻侧面—7H底孔，后面还需要攻螺纹。此孔主要用来连接油路管道，精度要求不是太高，没要。因此，在本工时主降公差度不是主要问题。3.2.1定位基准的选择由零件图可面M8—7H底孔技要定，应十字轴的两个轴为位置因，选用标准V来定位。再用定位销来辅助支撑。为了装夹零件方便决采夹紧件快装置。3.2.2切削力及夹紧力计切削刀具：高速钢莫氏锥柄阶梯麻花钻，d6.8由实际加工的经验可,时削力的切方,即于工作,切削表削力算式为：FfF0

f

y

k

其中：

F

410，y0.75，6.8f0.22，，FFFhFk

MF

与加工材料有关,取0.94；

k

与刀具刃磨形状有关,取1.33；

hF

与刀具磨钝标准有关,取1.0，则：F

0.22

1642.56在切削力时，必须虑安全系数，安全系数一般为1.5~2.5--

--夹紧力FKF21642.5603.2.3定位误差分析3.2.3.1元件尺寸及差的确定夹具的主要定位元件为个V，两个V尺与公差规与本零件在工作与其相匹配轴的尺寸与公差相同。此外，这两个V共同保证加孔中心的位置。3.2.3.2钻套中心线工作台的垂直度误差钻套外径与衬套孔的最间隙为：

max

则中心与工作台平的垂直度误差为