万向节十字轴机械加工基本工艺说明指导书.doc

机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计课题： 万向节十字轴 姓 名： 学 号： 班 级： 08机电一班 指导老师： 完成时间： .07.06 目 录一 设计目标1二 零件分析12.1零件作用12.2零件加工基准选择分析22.2.1以毛坯四个轴颈为粗基准加工表面22.2.2以轴向中心孔为精基准加工表面22.2.3以轴颈为精加工基准加工表面2三 工艺规程设计23.1确定毛坯制造形式23.2基面选择33.2.1粗基准选择33.2.2精基准选择33.3制订工艺路线。43.4机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸确实定53.4.1四轴外圆加工余量53.4.2四轴端面加工余量53.5确定切削用量及基础工时53.5.1工序一 检验毛坯53.5.2工序二 正火处理63.5.3工序三 检验是否有损伤63.5.4工序四 粗车四轴端面73.5.5工序五 粗加工四轴外圆83.5.6工序六 半精车四轴端面103.5.7工序七 半精车四轴外圆113.5.8工序八 精车四轴外圆133.5.9工序九 钻端面通孔143.5.10工序十 钻油杯螺纹孔153.5.11工序十一 攻油杯螺纹孔螺纹163.5.12工序十二 铣四轴端面槽173.5.13工序十三 渗碳淬火183.5.15工序十五 精磨四轴外圆193.5.16最终检验20四 设计小结21五 参考文件22一 设计目标机械制造工艺学课程设计,是在学习机械制造工艺学理论课程以后，并经过生产实习取得一定感性知识后进行一项教学步骤。在老师指导下，要求在设计中能初步学会综合利用以前所学知识能力，而且独立完成一项工程基础训练。同时，也为以后做好毕业设计打下良好基础。经过课程设计达成以下目标：1) 能熟练利用机械制造工艺学知识，正确地处理一个零件在加工中定位，夹紧和合理制订工艺规程等问题方法，培养学生分析问题和处理问题能力。2) 课程设计过程也是理论联络实际过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生处理工程实际问题独立工作能力。3) 此次课程设计增强了我们对待一个问题中存在多个不确定量而有所取，去正确处理能力。二 零件分析2.1零件作用十字轴是万向节经典结构关键零件，起传输动力作用，承受较大载荷，故毛坯采取强度和韧性全部很好20Gr并采取热模铸造方法取得毛坯。2.2零件加工基准选择分析2.2.1以毛坯四个轴颈为粗基准加工表面以四个轴颈为基准加工轴向中心孔和车轴端面安排，这是因为四个轴颈是关键加工表面，这么做可确保它们加工余量均匀，并预防加工余量不够而造成废品产生，同时这也符合便于装卡标准。2.2.2以轴向中心孔为精基准加工表面轴颈是最关键加工表面，因为十字轴刚性较差，毛坯圆柱度误差很轻易反应到工件上来，要求四轴垂直度要求小于0.015。因为要求较高，故轴颈安排了粗车，半精车，精车，精磨，这么毛坯误差复映到工件误差就显著减小，从而确保了零件加工精度。另外，为了减小磨削力引发变形，选择切削性能很好白刚玉粒度号为46较软砂轮。2.2.3以轴颈为精加工基准加工表面磨四面端面，因为四个轴端面对称度要求比较高，故最终安排一道轴颈为精基准磨削加工。三 工艺规程设计3.1确定毛坯制造形式零件材料为20Gr，考虑到零件在工作过程中承受常常性交变载荷，所以选择锻件，从而使金属纤维尽可能不被切断，确保零件可靠工作。另外考虑到生产性质为大批大量，所以采取效率和精度等级全部比较高模锻成型加工工艺。3.2基面选择基面选择在工艺规程设计中占有很关键位置，关系到能否确保加工质量和生产效率。基面选择合理能够使加工质量得到确保，生产效率得以提升; 不然，最直接后果是无法确保加工质量，造成零件大批报废，浪费原材料和劳动力和能源，降低生产效率。3.2.1粗基准选择考虑到端面对两对轴线位置度要求，而且四个轴颈外圆是关键加工表面，这么做可确保关键加工表面加工余量均匀，并预防加工余量不够而造成废品产生，同时选择外圆面作为粗基准定位比较稳定，符合便于装卡标准，所以选择毛坯外圆为粗基准粗车轴端面比较合理。3.2.2精基准选择以粗加工后四个轴颈作为加工中心孔精基准以中心孔作为加工四个轴颈外圆精基准以四个轴颈外圆作为加工四轴端面精基准。3.3制订工艺路线。工序路线方案工序1 检验毛坯工序2 正火处理工序3检验是否有损伤工序4 粗车四轴端面工序5粗车四轴外圆工序6 半精车四轴端面工序7半精车四轴外圆工序8精车四轴外圆工序9钻端面通孔工序10钻油杯螺纹孔工序11攻油杯螺纹孔螺纹工序12精铣端面槽工序13渗碳调质处理工序14精磨四轴端面工序15精磨四轴外圆工序16最终检验3.4机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸确实定3.4.1四轴外圆加工余量直径考虑其加工长度为24mm，零件直径为16.3mm，和其联络非加工表面尺寸为22.5mm。因为是大批生产而且采取模锻件作为毛坯，为了降低毛坯加工难度，简化工艺路线，且零件图上尺寸要求为，所以直接取外圆毛坯尺寸为22.5mm。3.4.2四轴端面加工余量四面端面相对面间零件尺寸为mm，粗糙度为0.08，四端面对轴线应垂直，不垂直度小于0.015，所以选择加工余量Z=3mm能够满足加工要求,零件复杂度为S2，材质系数为M1，所以毛坯尺寸公差和上下偏差为 mm，所以加工余量为，毛坯尺寸为。终上所述毛坯长短和宽度尺寸在范围内是合理，而轴颈尺寸为是合理。3.5确定切削用量及基础工时3.5.1工序一 检验毛坯1) 工序要求关键是检验毛坯是否尺寸时候符合要求，另外零件表面加工质量也是关键检验对象，不能有大凸凹或裂纹。2) 毛坯图3.5.2工序二 正火处理因为毛坯材料为20Cr，直接加工难度较大。所以在加工前采取正火对毛坯进行处理，降低毛坯硬度，以提升加工质量和加工效率。3.5.3工序三 检验是否有损伤毛坯经过正火处理过程中因为受热不均影响可能使得毛坯变形。原先毛坯内部应力也有可能在受热情况下使得工件产生裂纹，此步骤中检验关键是检验经过正火后零件是否满足所计算出毛坯尺寸要求。3.5.4工序四 粗车四轴端面1) 加工要求、机床和刀具选择加工要求：粗车四轴端面由86mm加工到82.4mm.机床选择：卧式车床C6201-1刀具选择：YT5外圆车刀1) 计算切削用量依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。经过查表法确定切削速度，并依据从车外圆切削速度表，并依据以上得出切削标准，选出对应切削速度为。转换成机床转速为，由机床说明书取转速为。对应实际切削速度为。2) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，机床转速，刀具切入行程，切出行程。计算得到加工一个机动时间。另外，因为此次工序有四个相同装夹，此次工序总机动时间。3) 结果图3.5.5工序五 粗加工四轴外圆A. 钻中心孔1) 加工要求、机床和刀具选择加工表面粗糙度要求为机床选择：卧式车床C6201-1刀具选择：选择A型不带护锥中心钻（GB607885）2) 计算切削用量中心孔表面粗糙度要求为，所以进给速度选择为。主轴转速选择为3) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，机床转速，刀具切入行程，切出行程。计算得到加工一个机动时间。另外，因为此次工序有四个相同装夹，总机动时间。B. 粗车四轴外圆1) 加工要求、机床和刀具选择加工要求：粗车四轴外圆由（由工艺手册查得尺寸公差及上下偏差为公差平均分配(1+0.5)/3=0.5）到。机床选择：卧式车床C6201-1刀具选择：YT5外圆车刀2) 计算切削用量依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。经过查表法确定切削速度，依据从车外圆切削速度表，并依据以上得出切削标准，选出对应切削速度为，由机床说明书取转速为=。应转速为3) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，机床转速，刀具切入行程，切出行程。计算得到加工一个机动时间。另外，因为此次工序有四个相同装夹，总机动时间。此次工序总机动时间为(28+22.24=50.24)s。4) 结果图3.5.6工序六 半精车四轴端面1) 加工要求、机床和刀具选择加工要求：粗车四轴端面由82.4mm加工到80.4mm.机床选择：卧式车床C6201-1刀具选择：YT5外圆车刀2) 计算切削用量依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0.3mm，有工艺手册查表得。经过查表法确定切削速度，依据从车外圆切削速度表，并依据以上得出切削标准，选出对应切削速度为。，由机床说明书取转速为=。对应切削速度为。3) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，机床转速，刀具切入行程，切出行程。计算得到粗车加工一个端面机动时间。另外，因为此次工序有四个相同装夹，所以此次工序总时间。4) 结果图3.5.7工序七 半精车四轴外圆1) 加工要求、机床和刀具选择加工要求：粗车四轴外圆由（由工艺手册查得尺寸公差及上下偏差为公差平均分配(1+0.5)/3=0.5）到。机床选择：卧式车床C6201-1刀具选择：YT5外圆车刀2) 计算切削用量依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0.3mm，有工艺手册查表得。经过查表法确定切削速度，依据从车外圆切削速度表，并依据以上得出切削标准，选出对应切削速度为。，由机床说明书取转速为=。对应切削速度为。3) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，机床转速，刀具切入行程，切出行程。计算得到粗车加工一个端面机动时间。另外，因为此次工序有四个相同装夹，所以此次工序总时间。4) 结果图3.5.8工序八 精车四轴外圆1) 加工要求、机床和刀具选择加工要求：粗车四轴外圆由（由工艺手册查得尺寸公差及上下偏差为公差平均分配(1+0.5)/3=0.5）到。机床选择：卧式车床C6201-1刀具选择：YT5外圆车刀2) 计算切削用量依据加工尺寸确定背吃刀量为，工件直径靠近17mm，刀具材料为硬质合金，背吃刀量0.2mm，有工艺手册查表得。经过查表法确定切削速度，依据从车外圆切削速度表，并依据以上得出切削标准，选出对应切削速度为。机床转速，由机床说明书取转速为=。对应切削速度为。3) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，机床转速，刀具切入行程，切出行程。计算得到粗车加工一个端面机动时间。另外，因为此次工序有四个相同装夹，所以此次工序总时间。4) 结果图3.5.9工序九 钻端面通孔1) 加工要求、机床和刀具选择加工要求：孔表面粗糙度为，且两通孔轴线垂直度要求小于0.0015。钻5mm 孔，深度为80.4mm；机床选择：立式钻床Z518。刀具选择：5mm（108）和9.2mm(180)直柄麻花钻。2) 确定切削用量由材料=1018Mpa0.748Gpa，查表取。依据钻直径和进给量查表确定，计算转速，车床为无极转速所以转速不需修正。3) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，机床转速，刀具切入行程，切出行程。计算得到粗车加工一个端面机动时间。另外，因为此次工序有两个相同装夹，所以此次工序总机动时间。因为加工阶梯孔时间极少，所以这里不予计算，可放在辅助时间内加以补充。4) 完成图3.5.10工序十 钻油杯螺纹孔1) 加工要求、机床和刀具选择加工要求：钻5mm 孔，深度为21mm机床选择：立式钻床Z518刀具选择：5mm直柄麻花钻2) 确定切削用量和钻端面中心通孔要求基础相同，所以取相同值。3) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，机床转速，刀具切入行程，切出行程。计算得到加工机动时间。4) 完成图3.5.11工序十一 攻油杯螺纹孔螺纹1) 加工要求、机床和刀具选择加工要求：攻螺纹M6-7H；机床选择：立式钻床Z518。刀具选择： M6细柄机用和手用丝锥（GB346383）2) 确定切削用量查表取，切削速度计算公式：查表确定各系数：，3) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，机床转速，刀具切入行程，切出行程。计算得到加工机动时间。4) 完成图3.5.12工序十二 铣四轴端面槽1) 加工要求、机床和刀具选择加工要求：要求加工宽为2mm，深度为1.5mm，内表面粗糙度要求。机床选择：卧式铣床刀具选择：直径为2mm削平型直柄立铣刀2) 计算切削用量依据刀具材料和加工类型，依据机械工艺简明手册查表=0.12mm，。，由机床说明书取。刀具每分钟进给量为=110.4mm/min.3) 计算基础时间工件加工行程，切削速度，刀具切入行程，切出行程。计算得到粗车加工一个端面机动时间。另外，因为此次工序有四个相同装夹，所以此次工序总机动时间。4) 完成图3.5.13工序十三 渗碳淬火渗碳深度严格控制为1.21.5，淬火硬度为HRC5864心部硬度HRC2843，喷丸处理。3.5.14工序十四 精磨四轴端面1) 加工要求、机床和磨轮选择加工要求：磨削端面加工至机床选择：平面磨床MM7112。磨轮选择：确定砂轮材料为白刚玉，粒度为46，粘结剂为陶瓷平型砂轮，砂轮直径d=250mm,厚度h=6mm。2) 确定切削用量由加工要求确定。3) 完成图3.5.15工序十五 精磨四轴外圆1) 加工要求、机床和磨轮选择加工要求：磨削外圆加工至机床选择：外圆磨床。磨轮选择：确定砂轮材料为白刚玉，粒度为46，粘结剂为陶瓷平型砂轮，砂轮直径d=250mm,厚度h=6mm。2) 确定切削用量由加工要求确定。3) 完成图3.5.16最终检验检验零件成品各项要求是否符合，零件图尺寸要求。四 设计小结为期两周夹具课程设计已经靠近尾声，回顾整个过程，我在老师指导下，取得了可喜成绩，在此对老师致以衷心谢意！课程设计作为机械制造工艺学课程关键步骤，使理论和实践愈加靠近，加深了理论知识了解，强化了生产实习中感性认识。此次课程设计关键经历了两个阶段：第一阶段是零件分析，第二阶段是机械加工工艺规程设计。第一阶段我们利用了几何尺寸，公差配合等知识；第二阶段我们利用了基准选择、切削用量选择计算、机床选择、时间定额计算等方面知识；夹具设计阶段利用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面知识。经过此次设计，使我们基础掌握了零件加工过程分析、工艺文件编制、专用夹具设计方法和步骤，学会了查相关手册、选择使用工艺装备。总来说，这次设计，使我们在基础理论综合利用及正确处理实际问题等方面得到了一次很好训练。提升了我们思索、处理问题创新设计能力，为以后设计工作打下了很好基础。因为能力所限，设计中还有很多不足之处，恳请批阅老师批评指正！五 参考文件1、机械制造工艺学课程设计指导书，哈尔滨工业大学，主编赵家齐2、机械制造工艺设计简明手册，哈尔滨工业大学，主编李益民3、机械制造工艺学，清华大学出版社，主编王先逵4、交换性和测量技术基础，华中科技大学出版社，主编李军