十字軸零件機械制造工藝規(guī)程及工藝裝備設計

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1、廣東工業(yè)大學華立學院 廣東工業(yè)大學華立學院 課程設計（論文）任務書 題目名稱 十字軸零件機械制造工藝規(guī)程及工藝裝備設計 學生學部（系） 機電與信息工程學部 專業(yè)班級 11材料1班 課程名稱_機械制造技術基礎課程設計—一 題目名稱 十字軸件機械制造工藝規(guī)程及工藝裝備設計 學生學部（系） 機電與信息工程學部. 目錄 一、 零件工藝分析 1零件圖 2 2、 十字軸用途 2 3、 技術要求 3 4、 審查工藝性 3 5、 確定生產類型 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 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原則 5 5、 工序先后順序安排 5 6、 確定工藝路線 5 7、 機床設備與工藝裝備選擇 5 四、 工序內容設計 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、 夾具設計 1定位基準選擇 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 9 八、 參考文獻 10 序言 機械制造工藝學課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè) 課之后進行的?這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習 ，也

3、是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學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(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作 進行一次適應性訓練，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，并且為后續(xù)課程的學習大好基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導。 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 ，是實現(xiàn)變角度動力傳遞的 機件，用于需要改變傳動軸線方向的位置，它是汽車驅動系統(tǒng)的萬向傳動裝置的“關節(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。因為起傳遞動力的作用，承受較大載荷，故毛坯采用強度和韌性都較好的20GrMnTi。 十字軸零件主要用于各種機械的多向傳動連接，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等力矩，所以在軸頸上進行一定的熱處理用以提高零件強度。 3、技術要求 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均勻，

6、并防止加工余量不夠而導致廢品產生，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，防止產生變形。 （2） 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

7、樣毛坯誤差復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。 （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鉆一擴一鉸 25mnt勺孔，表面粗糙度Ra值1.6卩n@ 銑側面，保證尺寸23mn及表面粗糙度Ra值3.2卩n銑側面16mnt勺槽，保證尺寸11mn和8mm 槽兩側表面粗糙度R

8、a值3.2卩m底面粗糙度Ra值6.3卩m 5、確定生產類型 結合生產實際和現(xiàn)實經驗，確定十字軸的生產類型為大批生產 、確定毛坯，繪制毛坯簡圖 考慮到零件在工作過程中承受經常性的交變載荷，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。此外考慮到生產性質為大批大量，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、定位基準的選擇 定位基準是影響撥叉零件加工精度的關鍵因素?；鶞蔬x擇得合理可以使加工質量得到保證， 生產率得以提高。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 無法正常進行。 1） 粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，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。采用左端面作粗基準加工右端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準。 2） 精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則， 以粗加工后 25的軸線為主要的定位精基準，采用小彎板為輔助的定位精基準。 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。首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其 他加工表面的精度要求；首先 25圓面作為粗基準粗車右端面及 25,然后以此圓軸線及 端面為精基準加工其他面和孔。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。該零件的生產類型為大批生產，可以采用萬 能型

11、機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則 使工件的裝夾次數少，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“先基準后其他”原則，首先加工基準一一 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23的孔；中檢; 熱處理；清洗；終檢。

12、7、機床設備和工藝裝備的選擇 機床的選擇：采用CA6140普通車床、鉆床。 選擇夾具：該零件的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具 選擇量具：采用塞規(guī)?雙用游標卡尺。 四、工序內容設計 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， 鍛件質量約為1.5KG，復雜系數s=一- =0.57,屬于S2級，一般復雜等級，材質系數為 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，零件復雜度為S2,材質系數為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 根據刀具材料以及加工類型，依據《機械工藝簡明手冊》查表 fz=0.12mm Vc=144r/min 采用硬質合金圓柱銑刀，dw=50mm Z=6,則ns 1000Vc 917.2 r .，由機床說明書 ns取 920 rmin，于是 % 廿仏。 刀具每分鐘進給量為 f二fzZnw =662.4mm/min. 3、時間定額的計算 鉆孔工步 根據表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、夾具設計 夾具裝配圖： 301 圖5.1 1、定位基準的選擇 由零件圖可知，4X 6孔，沒有技術要求，為使定位誤差為零，應該選擇軸線為定位 基準保證該角度。 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 由實際加工的經驗可知，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,取0.94 ; kxF與刀具刃磨形狀有關,取1.33 ; khF與刀具磨鈍 標準有關,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，我附上我設計零件圖: 圖6.1 圖6.2  B 圖6.4 七、總結 通過這次課程設計我學會了更多專業(yè)知識，培養(yǎng)了實際

19、操作和創(chuàng)新的能力。在過去的課 程中，我們只是學習了一些重要的理論知識，而沒有切合實際的練習與測試。在這次課程設 計中我遇到了許多難題和問題，通過指導老師的耐心講解和指導，我又重新學習了以往遺漏 和沒有完全掌握的知識。六點定位原理，看似很簡單的幾行字，但是如果結合實際的工件就 要認真的分析，如何完全限制它的六個自由度不要產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，以便于在設計中靈活的運用 這次課程設計也是在為我們將來的課程設計打基礎，為我們以后的工作積累更多的經驗。在 今后的學習中，我會更加努力，不僅努力學好專業(yè)知識而且要積累更多的設計經驗。

20、 八、參考文獻 應收集的資料及主要參考文獻 ［1］ 王宛山、邢敏主編，［機械制造手冊］，遼寧科學技術出版社，2002。 ［2］ 陳宏鈞主編，［實用機械加工工藝手冊］，機械工業(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, ［機械設計手冊（第3版）］，高等教育出版社，2006。 ［機床夾具設計手冊］，上?？茖W技術出版社2000。 心 得 體 會 也,有 然 只 教 通 了 ； 當匸八 , 1、 請 了圖了 白煩總己程力中決茁於 識踐

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23、財正，、基扎有精的傳計，，對很能體完才，我真中程 硏了律準計期要求楚在己中題面?的具拔上的厲認程過 引立規(guī)標設曲員益清；自程問們果去于程用設rn要過圖 肝樹般術械紈人精我力了過的我結過置聊運開譏只個繪助 5B, 払機故計有讓能驗圖許^當的們身個踐實小又，這>幫 苗踐的用的剌設要，的考繪些現(xiàn)們我己應實必俯詢在以的 r實計運面<具個，中習但的了發(fā)我看自扌在有ir查。程大 11計設對全O一心計學不后到才響是把彳放很業(yè)網豐過很 、1設械及個右為細設主，最遇。影不樣現(xiàn)有是 上頗計了 M1機以一 作的體自中祀也了會帀這 只課 或獲設有 教 師 評 語 日 月 年 成績及簽名 日 月 年 13