机械制造技术课程设计-十字轴加工工艺及铣φ25轴颈轴端面夹具设计

1、长春理工大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：十字轴零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容：1、零件图 1张 2、毛坯图 1张 3、机械加工过程卡 1张 机械加工工序卡 6张 4、夹具结构设计装配图 1张 5、夹具结构设计零件图 1张 6、课程设计说明书 1份班 级： 学 生： 指导教师： 2020年6月11日目录前言3（一、）零件的分析3（一）、零件作用3（二）、零件的工艺分析3（二 ）工艺规程设计4（一）、确定毛坯的制造形式4（二）、基面的选择4（一）粗基准的选择4（二）.精基准的选择4（三）制定工艺路线41、工序路线方案一42、工序路线方案二53、最终方案5（四）机械加工余量，工艺尺寸及

2、毛坯尺寸的确定51、四轴外圆加工余量52、四轴端面53.两侧面6（五）、确定切削用量及基本工时6工序1铣四轴端面6工序2粗车四轴外圆7工序3钻四轴轴向中心孔，锪锥面8工序5钻孔，攻螺纹，锪锥面9工序6渗碳淬火9工序7精磨四轴外圆9工序8精磨四轴端面10（三） 夹具设计10 1.定位基准的选择10 2.定位误差的分析10 3.夹具设计及操作说明10（四） 参考文献1111前言 机械制造工艺学课程设计,是在学完机械制造技术基础原理课程，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好

3、毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的： 1、能熟练的运用机械制造技术基础的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。 2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。 3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。全套图纸加扣 3346389411或3012250582（一、）零件的分析（一）、零件作用 十字轴是万向节典型结构的关键零件，起传递动力的作用，承受较大载荷，故毛坯采用

4、强度和韧性都较好的20GrMnTi。（二）、零件的工艺分析 以毛坯四个轴颈为粗基准的加工表面以四个轴颈为基准的加工轴向中心孔和铣轴端面的安排，这是因为四个轴颈是重要加工表面，这样做可保证它们的加工余量均匀，并防止加工余量不够而导致废品产生，同时这也符合便于装卡的原则。 为了避免多次装卡，引起误差以及造成工时的损耗，故采用一次装卡同时加工8和6，为了减小钻孔走刀长度，先加工8的孔钻中心孔注意尽量保证处于同一轴线的中心孔有较好的同轴度，这样便于四轴颈加工，而且夹紧力不宜过大，防止产生变形。 以轴向中心孔为精基准的加工表面这一组加工表面包括：轴颈，径向中心孔（钻孔，攻丝，），轴颈是最重要的加工表面，

5、由于十字轴的刚性较差，毛坯的圆柱度误差很容易反映到工件上来，造成工件的圆柱度误差，四轴的圆柱度误差允许值为0.007，要求较高，故轴颈安排了粗车，半精车，磨削，这样毛坯误差复映到工件的误差就明显减小，从而保证了零件的加工精度。此外，为了减小磨削力引起的变形，选用切削性能较好的白刚玉粒度号为46的较软砂轮。以轴颈为精加工基准的加工表面磨四周端面，四个轴端面的对称度要求比较高故最终安排一道轴颈为精基准的磨削加工。（二 ）工艺规程设计（一）、确定毛坯的制造形式 零件材料为20GrMnTi，考虑到零件在工作过程中承受经常性的交变载荷，因此选用锻件，从而使金属纤维尽量不被切断，保证零件可靠工作。此外考虑

6、到生产性质为大批大量，所以采用效率和精度等级都比较高的模锻成型加工工艺。（二）、基面的选择 基面选择在工艺规程设计中占有很重要的位置，关系到能否保证加工质量和生产效率。基面选择合理可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高; 否则，最直接的后果是无法保证加工质量，造成零件大批报废，浪费原材料和劳动力以及能源，降低生产效率。（一）粗基准的选择 考虑到端面对两对轴线的位置度要求，而且四个轴颈外圆是重要加工表面，这样做可保证重要加工表面的加工余量均匀，并防止加工余量不够而导致废品产生，同时选择外圆面作为粗基准定位比较稳定，符合便于装卡的原则，所以选择毛坯外圆为粗基准铣轴端面比较合理。（二）.精基准的选

7、择 以中心孔作为加工外圆的精基准，以外圆作为加工四轴端面的精基准。（三）制定工艺路线1、工序路线方案一工序1 粗车四轴端面工序2半精车四轴端面工序3 钻四轴径向中心孔，攻螺纹，锪锥面工序4钻端面中心孔，锪锥面工序5粗车四轴外圆工序6 半精车四轴外圆工序7精车四轴外圆工序8 渗碳淬火处理工序9 磨四轴外圆2、工序路线方案二 工序1 铣四轴端面工序2车四轴外圆工序3半精车四轴外圆工序4钻四轴轴向中心孔，锪锥面工序5 钻端面中心孔，攻螺纹，锪锥面工序6 渗碳淬火处理工序7磨四轴外圆序工8最终检查3、最终方案 方案一车削两次浪费工时，增加了工人的劳动量，不利于提高效率，缩减成本；此外端面的中心孔以及螺

8、纹孔为非工作表面，因此安排在粗加工之后，热处理之前加工进行，这样可以提高重要加工表面的加工精度，减小不重要表面对它们的影响；方案一还有一个不足就是，四轴外圆也属于重要加工表面，热处理以后，它的尺寸和形状都要发生改变从而影响精度，方案二中去掉了方案一中的精加工四轴外圆，而是在热处理之后加了一道磨削外圆的工序，这样就可以很好地保证四轴外圆的加工精度，减小废品率，提高生产效率，根据上述原因，选择方案二作为最终十字轴加工工艺路线。方案二通过对外圆以四轴中心孔为基准的粗车和半精车，以及磨削使外圆达到精度要求（四）机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 1、四轴外圆加工余量 直径考虑其加工长度为30mm，

9、零件直径为25mm，与其联系的非加工表面的尺寸为28mm，由于是大批生产并且采用模锻件作为毛坯，为了降低毛坯加工难度，简化工艺路线，现直接取外圆的毛皮尺寸为28mm，外圆的表面粗糙度及圆柱度要求很高，2 Z=3mm的加工余量可以满足要求，但为了增加零件加工的可靠性，现取模锻件四轴外圆部分为精密级，锻件质量约为1.5KG，复杂系数, 属于S2级，一般复杂等级，材质系数为M1，查表（机械制造技术指导教程）得尺寸公差和偏差为.mm ，因此毛坯的尺寸为，实际加工余量为。2、四轴端面 四周端面的相对面间的零件尺寸为mm，粗糙度为1.25，相对于中心轴的对称度为0.05，因此选加工余量Z=3mm可以满足加

10、工要求,零件复杂度为S2，材质系数为M1，因此毛坯尺寸的公差和上下偏差为mm，因此加工余量为，毛坯尺寸为。3.两侧面 加工余量为0mm，毛坯尺寸为mm。钻孔余量，攻螺纹余量，锪锥面余量，四轴中心孔。非重要表面，既无尺寸偏差，又无位置度要求，加工余量8mm孔为4 mm, 6mm孔为3mm。（五）、确定切削用量及基本工时工序1铣四轴端面1、工件材料:20CrMnTi，=1018Mpa，模锻。加工要求：铣四轴端面两向对面尺寸由mm至两端面尺寸为（公差平均分配(2+0.054)/2*2=1.027/2）mm,各端面距中心平面距离为mm按入体原则标注。机床：卧式铣床X550刀具：YT15圆柱铣刀，齿数Z

11、=6，依据手册，由切削深度，以及加工类型（不经粗铣的半精铣），选用粗齿。2、计算切削用量根据刀具材料以及加工类型，依据机械工艺简明手册查表=0.12mm，。采用硬质合金圆柱铣刀，=50mm，Z=6，则，由机床说明书取，于是。刀具每分钟进给量为=662.4mm/min.3、计算基本时间本工序为相同的四个工步工序2粗车四轴外圆1、加工条件及加工要求 加工要求：粗车四轴外圆由（由工艺手册查的毛坯尺寸公差及上下偏差为公差平均分配(1+0.02)/3=0.34）mm, 机床：卧式车床CA6140 刀具：YT5外圆车刀，由于=1018Mpa，加工材料为结构钢，选用前角25，系统刚性足够，切削深度不大应选用

12、较小主偏角，依据手册主偏角范围1015，由于取较小主偏角可以提高刀具寿命，因此选择10，根据前角大小，以及加工类型（粗车），查的相应的=8，刀杆尺寸为。2、计算切削用量根据加工尺寸确定背吃刀量为工件直径靠近20mm，刀具材料为硬质合金，背吃刀量0.6mm，有工艺手册查表得，通过查表法确定切削速速，根据纵车外圆的切削速度表，并根据以上得出的切削标准，选出对应的切削速度为，由机床说明书取转速为=相应的转速为3、计算基本时间本工序为四个相同工步工序3半精车四轴外圆1、加工条件及加工要求加工要求：粗车四轴外圆由mm至两端面尺寸为（由工艺手册查的毛坯尺寸公差及上下偏差为公差平均分配(1+0.02)/3=

13、0.34）mm, 机床：卧式车床CA6140刀具： ，由于=1018Mpa，加工材料为结构钢，查表得前角范围1215，由于工件硬度低，前角需大一点，因此选用前角=15，刀杆尺寸为，刀尖半径取。2、计算切削用量根据切削尺寸及加工要求。 按表面粗糙度选取切削用量：根据刀具的相关参数，并选择有利于下步磨削最终达到最终的加工要求的表面粗糙度，查的进给量为。用查表法确定切削速度，依据表加工工艺手册表14-13（硬质合金外圆纵车削的切削速度）。，根据机床说明书，取，计算切削速度3、计算基本时间本工序为四个相同工步工序3钻四轴轴向中心孔，锪锥面为了尽量保证6mm和8mm同轴，采用一次装卡，连续加工的方法，这

14、也有利于节约工时，提高生产效率，减小工人劳动强度。先加工8mm的孔，后加工6mm的孔，这样可以减小加工6mm孔的走刀距离和加工时受的阻力，从而减小加工误差。由于这些孔的加工精度较低，因此只进行粗加工就可以满足要求，以下就对切削用量作具体的阐述。1、加工条件及加工要求工件材料:20CrMnTi，=1018Mpa，模锻。加工要求：机床：卧式钻床刀具：中心钻8mm, ； 6mm，。 2、计算切削用量根据刀具材料以及加工类型，依据=1018Mpa0.748Gpa, ，由机械工艺简明手册查表得加工8mm孔的进给量以及切削速度分别为，计算得，查表的机床恰有此转速。加工6mm孔的进给量以及切削速度分别为，转

15、速计算结果与8mm为了简化加工过程采用与加工8mm孔一样的转速。3、计算基本时间加工各轴两孔的走刀长度、进给量、转速分别为工序5钻孔，攻螺纹，锪锥面1、加工条件及加工要求2、加工要求：钻7mm 的孔，深度为15mm；攻螺纹M8-7H；锪锥面深度4mm，小端直径23mm，角度为60。机床：立式钻床Z518。刀具：6mm中心钻；M8丝锥；60锪钻。确定切削用量钻孔由材料=1018Mpa0.748Gpa，查表取。依据钻直径以及进给量查表确定，计算转速，车床为无极转速因此转速不需修正。攻螺纹查表取，切削速度计算公式：查表确定各系数：，3、计算基本时间加工各步的走刀长度、进给量、转速分别为工序6渗碳淬火

16、渗碳深度严格控制为1.72.2，淬火硬度为HRC5860工序7精磨四轴外圆1、加工条件及加工要求加工要求：磨削外圆由至机床：外圆磨床。磨轮：由表14-22（磨轮的选择）确定砂轮材料为白刚玉，粒度为46，粘结剂为陶瓷的平型砂轮，砂轮直径d=250mm,厚度h=6mm。2、确定切削用量由加工要求。由于加工类型是直接精磨，且粗糙度为工序8精磨四轴端面（3） 夹具设计 1.定位基准的选择由零件图可知，同轴的25mm轴颈轴端面有对称度要求，其设计基准为十字轴的轴线，为了消除基准不重合误差，选择轴颈轴线为定位基准。为了缩短辅助时间，提高加工效率，准备采用气动夹紧。 2.定位误差的分析（1） 、定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为三个V型块，该三个V型所确定的两条轴线间的位置度，与零件两轴的位置度要求相同。（2） 、三个V型块所确定的两条轴线间的对称度，与零件两轴的端面的对称度要求相同。 3.夹具设计及操作说明 在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首选机动夹紧而不是手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的磨床夹具就选择了气动夹紧方式。 由于本工序是对端面的最终加工工序，故要求精度及表面光洁度较高，而切削深度较小，由此产生的磨削力也相对较小。所以要夹紧