十字轴课程设计说明书

1、成绩齐鲁理工学院课程设计说明书题 目十字轴机械零件加工工艺规程课程名称机械制造工艺学 二级学院机电工程学院 专 业 机械设计制造及其 自动化 班 级14级机械 学生姓名志明设计起止时间:年 月曰至年 月曰指导教师文波目录摘要:1关键词：11. 十字轴的测绘21.1测绘的目的和意思 21.2测绘的方法和注意事项22 零件的分析22.1零件作用22.2零件的工艺分析22.2.1十字轴三维建模和工程图的制造33 工艺规程设计43.1确定毛坯的制造形式43.2基面的选择54 制定工艺路线74.1工序路线方案一 74.2工序路线方案二84.3最终方案85 机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸的确定95.1四

2、轴外圆加工余量95.2四轴端面95.3两侧面96 确定切削用量及基本工时 107 体会与展望178 参考文献 19十字轴机械零件加工工艺规程扌商要：机械制造工艺学课程设计，是在学完机械制造工艺学原理课程，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工艺学的知识，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

3、计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲 身设计，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。关键词：十字轴；加工工艺，加工路线1十字轴的测绘1.1测绘的目的和意义通过对十字轴的测绘，掌握一般测绘的程序和步骤；今儿掌握各类零件草图和工作图 的绘制方法；掌握常用测绘工具的测量方法；掌握尺寸的分类及尺寸协调和完整的原则 和方法；理解零件、部件中的公差、配合、粗糙度及其它技术天剑的基本鉴别方法；了解 零件常用材料及其加工方法；1.2测绘的方法和注意事项现场测绘，根据测绘部件的大小、要求的精确度代号测绘工具，小

4、部件、要求高的游 标卡尺、深度尺等等。在得到这些测绘数据后，你就要根据机械设计手册里面的相关公式 惊醒计算核对，然后再得到正确的数据，因为你测得的数据大部分都是零件磨损后的尺 寸，不得为准，还要计算设计才行，切记，否则你画出的零件就可能不符合要求2零件的分析2.1零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 用强度和韧性都较好的20GrMnTi。2.2零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铳轴端面的安排，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

5、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，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

6、，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。2.2.1十字轴三维建模和工程图的制造我是先画中心的部分，然后以中心部分为基准再画四根轴。中心部分要画一球体，然后进行拉伸得到。最后画其中的一根轴，进行阵列所得。图一是从不同角度对十字轴的观察先画主视图，然后画左视图。十字轴的主视图和俯视图是一样的，所以画两个视图就可以表达出十字轴的结构。图二是十字轴的二维图3 工艺规程设计3.1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

7、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。零件结构比较简单，生产类型为中批生产，故选择锻模锻造毛坯。查机械制造工 艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸锻件尺寸公差等级为CT-10o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。此外考虑到生产性质为中批量，所以采用效率 和精度等级都比较高的模锻成型加工工艺。毛坯尺寸31X114X114;毛坯图如下:3.2基面的选择基面选择在工艺规程设计中占有很

8、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。粗基准的选择粗基准将影响的加工面和不加工面的相互位置，或影响到加工余量的分配，并且第一 道加工工序首先要遇到基准选择问题，因此正确选择粗基准对保证产品质量将有重要影 响。在选择粗基准时，一般应遵循下列原则：(1) 保证相互位置要求的原则如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面 作为粗基 准。(2) 保证加工表面加工余量合理分配的原则如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀

9、，应选择该表面的毛坯面为 粗基准(3) 便于工件装夹的原则选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠及夹具结构 简单、操作方便等的问题。为保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整、 光洁和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。(4) 粗基准一般不得重复使用的原则如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应被重复使用。这是因为若毛坯的定位面 很粗糙，在两次装夹中重复使用同一基准，就会造成相当大的定位误差。上述选择粗基准的四条原则，每一原则都只能说明一个方面的问题。在实际应用中有时可以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同时兼顾，这就 要根据 具体情况抓住主要矛盾，解决主要问题。

10、根据以上原则，在本课题，即十字轴设计的过程中，选择了毛坯的四个轴颈为粗基 准，因为在工序的最初阶段不对轴颈进行加工，并且轴颈方便夹装，又能使加工表面A的 加工余量合理分配，并且可保证加工A的位置精度。精基准的选择选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证技术设计要求的实现以及装 夹 准确、可靠、方便。为此，一般应遵循以下五条原则：(1) 基准重合原则应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。这称之为基准重 合原则。(2) 统一基准原则当工件以某一精基准定位，可以比较方便的加工大多数其他表 面，则应尽早地把这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加 工其他表面。这称之为统一基准原则

11、。(3) 互为基准原则某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度 要求。 这称之为互为基准原则。(4) 自为基准原则旨在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工 序，常以加 工面本身为基准进行加工，称为自为基准原则。5)便于装夹原则所选择的精基准，应保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便，这称为便于装 夹原则。在上述五条原则中，前四条都有它们各自的应用条件，唯有 最后一条，即便于 装夹原则是始终不能违反的。在考虑工件如何定位的同时必须认真分析工件夹紧，遵守机 构的设计原则精基准选择铠孔，该孔是工艺基准孔，在零件设计过程中多个表面都可以用 他作基准，符合基准

12、统一原则；4 制定工艺路线生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、运输和保存， 生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产 品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其 成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机 械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接 有关的过程，称为 直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准 备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助

13、生产。由于零件加工表面的多样 性、生产设备和加工手段的加工围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加 工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序 又可括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定。4.1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，總锥面工序4钻端面中心孔，翅锥面工序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磨四轴外圆工序10最终检查工序1粗车四轴端面4.2工序路线方案二工序1粗车四轴端面工序2钻四轴通孔，工序3粗车四轴外圆工序4半精车四轴端

14、面工序5半精车四轴外圆工序6钻端面中心孔，攻螺纹，工序7去毛刺工序8渗碳淬火工序9精车四轴端面工序10粗磨四轴外圆工序10半精磨四轴外圆工序11最终检查工序12清洗4.3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

15、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5机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸的确定5.1四轴外圆加工余量直径考虑其加工长度为30mm,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28m m,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

16、杂Mf系数0.5乙属于S2级，一般复杂等级，材质系数为查表（机械Mn制造工艺简明手册）得尺寸公差和偏差为1 os mm,因此毛坯的尺寸为28o.3mm实际加工余量为2Z=3 0： 75.2四轴端面四周端面的相对面间的零件尺寸为0800.074mm，粗糙度为125湘对于中心轴的对称度为 0.05,因此选加工余量 Z=3mm可以满足加工要求，零件复杂度为1 4S2,材质系数为M1,因此毛坯尺寸的公差和上下偏差为2 0.6mm,因此加工余量为3 0.6,毛坯尺寸为1 1 4 0.45.3两侧面i 1 1加工余量为0mm,毛坯尺寸为205mmo钻孔余量攻螺纹余量翅锥面余量8mn孔为4 mm,四轴中心孔

17、非重要表面，既无尺寸偏差，又无位置度要求，加工余量6mn孔为3mm6确定切削用量及基本工时工序1粗车四轴端面1、工件材料：20CrMnTi =1018Mpa 模锻。加工要求：粗车四轴端面两向对面尺寸由114： : mm至两端面尺寸为（公1 027mm,各端面距中心平面距离为差平均分配（2+0.054） 72*2=1.027/2） 1 08&0 505454.3/ mm按入体原则标注机床：卧式铳床X 5020AS刀具：YT15圆柱铢刀，齿数Z=6,依据手册，由切削深度，以及加工类型（不 经粗铢的半精铳）,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fz=0.12m

18、m, Vc 144r / min。米用硬质合金圆柱铁刀，dw=50mm, Z=6,则ns 叫 917.2 rmin,由机床说明书ru取920r min d于是 vc144r mine刀具每分钟进给量为ffzZ nw =662.4mm/mi n.3、计算基本时间本工序为相同的四个工步t 4-fnw112486.4s0.12 920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28。： 7mm （由工艺手册查的毛坯尺寸公差及上下偏差 为 1 03mm 公差平均分配（1+0.02） /3=0.34）26 gAmm,机床：卧式车床C6201-1刀具：YT5外圆车刀，由于c=1018M

19、pa,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较小主偏角，依据手册主偏角围10。15。，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a =8 ,刀杆尺寸为16 25cm2o2、计算切削用量根据加工尺寸确定背吃刀量为aP0.6mm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f 0.3 口听，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152,压叫竽1861.8rmjn,由机床说明书取转速为nw=1800min 相应的转速为Vw

20、 nA-d 147m .1 000 倒 n3、计算基本时间本工序为四个相同工步t 4 一3 1800 13.32sfnwn. I工序3半精车四轴端面1加工条件及加工要求1 027加工要求：粗车四轴外圆由1086/至两端面尺寸为108.1机床:卧式铳床X 5020AS刀具：YT15圆柱铳刀，齿数Z=6,依据手册，由切削深度，以及加工类型（不经粗 铳的半精铳），选用粗齿。IM.I工序4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260 34mm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1 o.smrri公差平均分配（1+0.02） /3=0.34） 25.6； 34mm

21、,机床：卧式车床C6201-1刀具：YT15外圆车刀，由于c=1018Mpa,加工材料为结构钢，查表得前角围1215。,由于工件硬度低，前角需大一点，因此选用前角=15, kr15,kr5,刀杆尺寸为16 25cm2,刀尖半径取1 mmo2、计算切削用量根据切削尺寸及加工要求如0.6mm。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f 0.25mATo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）U258mminns10OOvcd3209rmin,根据机床说明书，取nw3200 rmi

22、n,计算切削速度 v nwd257 叱. w 1000 min3、计算基本时间本工序为四个相同工步4丄fnw0.25 3200 9s工序5钻四轴轴向中心孔为了尽量保证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8mn!勺孔，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M：20CrMnTi =1018Mpa 模锻。加工要求：机床：卧式钻床刀具：中心钻 8mm, I 7

23、9, h 37 ;6mm, I 68,h28o2、计算切削用量根据刀具材料以及加工类型，依据c =1018Mpa0.748Gpa,d 8mm,d 6mm，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f 0.18, Vc20.6r/min,计算得n 820r/min,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f 0.15,Vc20.2r/min,转速计算结果与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h 25mm, I2 29mm, 0.18mm, f20.15 mm,门耐 nW2 820 r minh I2t4 (12) 97.

24、2snw1 f1 nw2f-4工序6钻孔，攻螺纹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M87H注忽锥面深度 4mm,小端直径23m m,角度为60 。机床：立式钻床Z51&刀具：6mm中心钻；M8丝锥；60性忽钻。确定切削用量钻孔由材料 c=1018Mpa0.748Gpa 查表取 f 0.15 口听。依据钻直径以及进给量查表确定v 20.2in,加工各步的走刀长h 19mm,l2 9mm, f 0.15mm, f2度、进给量、转速分别为9mm, nwi1072, riw24500 r mjn计算转速nsIOOOVc 1072rmin ,车床为无极转速因此转速不

25、需修正攻螺纹at7.11s切削速度计算公式:V 6咛eP查表确定各系数：m5y0，x1C/37, vfd。； =H3mmin3、计算基本时间工序7去毛刺 工序8渗碳淬火渗碳深度严格控制为1.7-2.2,淬火硬度为HRC5860工序9精车四轴外圆端面1、加工条件及加工要求加工要求：磨削外圆由108.1mm5至108mm机床：卧式车床C6201-12、确定切削用量由加工要求aP0.3mm由于加工类型是精车，且粗糙度为Ra 0.63工序10粗磨四轴外圆1、加工条件及加工要求加工要求：磨削外圆由25.2mm25.05mm机床：夕卜圆磨床M120。磨轮：由表1422 （磨轮的选择）确定砂轮材料为白刚玉，

26、粒度为46,粘结 剂为 瓷的平型砂轮，砂轮直径d=250mm,厚度h=6mmo2、确定切削用量由加工要求aP 0.3mmo由于加工类型是直接精磨，且粗糙度为Ra 0.63Ji 05工序11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25.005mm至25mm机床：外圆磨床M120。46,粘结磨轮：由表1422 （磨轮的选择）确定砂轮材料为白刚玉，粒度为剂为瓷的平型砂轮，砂轮直径d=250mm,厚度h=6mmo2、确定切削用量由加工要求ap 0.3mm。由于加工类型是直接精磨，且粗糙度为0.4工序12最终检查工序13清洗7体会与展望通过这次课程设计，让我更加深刻了解课本知识，和以往对知

27、识的疏忽得以补充， 在设计过程中遇到一些模糊的公式和专业用语，比如说主轴转速。切削速度的选择上在使 用手册时，有的数据很难查出，但是这些问题经过这次设计，都一一得以解决，我相信这 本书中还有很多我为搞清楚的问题，但是这次的课程设计给我相当的基础知识，为我以 后工作打下了严实的基础。虽然这次课程是那么短暂的1周时间，我感觉到这些天我的所学胜过我这一学期所学，这次任务原则上是设计，其实就是一次大的作业，是让我对课本知识的巩固和对基本公式的熟悉和应 用，计算加工余量和加工精度及预选机床过程中的那些繁琐的数据，使我做事的耐心和仔细程度得以提高。课程设计是培训学生运用本专业所学的理论知识和 专业知识来分析解决实际问题的重要教学环节，是对三年所学知识的复习和巩固。同样， 也