万向节十字轴机械加工实用工艺说明书

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：0811113059 班级：08机电一班指导老师：完成时间：2011.07.06目录一设计目的 (1)二零件的分析 (1)2.1零件作用 (1)2.2零件加工的基准选择分析 (2)2.2.1以毛坯四个轴颈为粗基准的加工表面 (2)2.2.2以轴向中心孔为精基准的加工表面 (2)2.2.3以轴颈为精加工基准的加工表面 (2)三工艺规程设计 (2)3.1确定毛坯的制造形式 (2)3.2基面的选择 (3)3.2.1粗基准的选择 (3)3.2.2精基准的选择 (3)3.3制定工艺路线。

(4)3.4机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 (5)3.4.1四轴外圆加工余量 (5)3.4.2四轴端面加工余量 (5)3.5确定切削用量及基本工时 (5)3.5.1工序一检验毛坯 (5)3.5.2工序二正火处理 (6)3.5.3工序三检验是否有损伤 (6)3.5.4工序四粗车四轴端面 (7)3.5.5工序五粗加工四轴外圆 (8)3.5.6工序六半精车四轴端面 (10)3.5.7工序七半精车四轴的外圆 (11)3.5.8工序八精车四轴外圆 (13)3.5.9工序九钻端面通孔 (14)3.5.10工序十钻油杯螺纹孔 (15)3.5.11工序十一攻油杯螺纹孔螺纹 (16)3.5.12工序十二铣四轴端面槽 (17)3.5.13工序十三渗碳淬火 (18)3.5.15工序十五精磨四轴外圆 (19)3.5.16最终检验 (20)四设计小结 (21)五参考文献 (22)一设计目的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的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知识的能力，并且独立完成的一项工程基本训练。

同时，也为以后做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)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。

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，去正确处理的能力。

二零件的分析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20Gr并采用热模锻造的方法获得毛坯。

2.2零件加工的基准选择分析2.2.1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车轴端面的安排，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。

2.2.2以轴向中心孔为精基准的加工表面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，要求四轴的垂直度要求不大于0.015。

由于要求较高，故轴颈安排了粗车，半精车，精车，精磨，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。

2.2.3以轴颈为精加工基准的加工表面磨四周端面，由于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。

三工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为20Gr，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。

3.2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。

3.2.1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粗车轴端面比较合理。

3.2.2精基准的选择以粗加工后的四个轴颈作为加工中心孔的精基准以中心孔作为加工四个轴颈的外圆的精基准以四个轴颈的外圆作为加工四轴端面的精基准。

3.3制定工艺路线。

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最终检查3.4机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸的确定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Φ16.3mm ，与其联系的非加工表面的尺寸为Φ22.5mm 。

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，且零件图上的尺寸要求为Φ10.522.5mm --，所以直接取外圆的毛坯的尺寸为Φ22.5mm 。

3.4.2四轴端面加工余量四周端面的相对面间的零件尺寸为00.0380-mm ，粗糙度为0.08，四端面对轴线应垂直，不垂直度不大于0.015，因此选择加工余量Z=3mm 可以满足加工要求,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 1.40.63+- mm ，因此加工余量为 1.40.63mm +-，毛坯尺寸为 1.40.686mm +-。

终上所述毛坯的长短和宽度尺寸在 1.40.686mm +-围是合理的，而轴颈的尺寸为Φ10.522.5mm --是合理的。

3.5确定切削用量及基本工时3.5.1工序一 检验毛坯1) 工序要求主要是检验毛坯是否的尺寸时候符合要求，另外零件的表面加工质量也是主要的检验对象，不能有大的凸凹或者裂纹。

2)毛坯图3.5.2工序二正火处理由于毛坯的材料为20Cr，直接加工的难度较大。

所以在加工前采用正火对毛坯进行处理，降低毛坯的硬度，以提高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的过程中由于受热不均的影响可能使得毛坯变形。

原先毛坯部的应力也有可能在受热的情况下使得工件产生裂纹，此步骤中的检验主要是检验经过正火后的零件是否满足所计算出的毛坯的尺寸要求。

3.5.4工序四 粗车四轴端面 1) 加工要求、机床和刀具的选择加工要求：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) 计算切削用量根据加工尺寸确定背吃刀量为0.6p a mm =，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0.3/f mm r =。

通过查表法确定切削速度，并根据从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/min m 。

转换成机床的转速为10001861.8/min cs v n r dπ==，由机床说明书取转速为=1800/min w n r 。

相应的实际切削速度为147/min 1000w w n dv m π==。

2) 计算基本时间工件加工行程11.25l mm =，切削速度0.3/f mm r =，机床转速=1800/min w n r ，刀具切入行程20a l mm =，切出行程20b l mm =。

计算得到加工一个的机动时间060(11.252020)5.70.31800a b w l l l t s fn ++⨯++===⨯。

此外，由于本次工序有四个相同的装夹，本次工序的总机动时间044 5.722.8t t s =⨯=⨯=。

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、机床和刀具的选择加工表面的粗糙度要求为 3.2a R = 机床选择：卧式车床C6201-1刀具选择：选择A 型不带护锥的中心钻（GB6078—85） 2) 计算切削用量中心孔的表面粗糙度要求为 3.2a R =，所以进给速度选择为0.3/f mm r =。

主轴转速选择为1800/min w n r =3) 计算基本时间工件加工行程10l mm =，切削速度0.3/f mm r =，机床转速=1800/min w n r ，刀具切入行程20a l mm =，切出行程20b l mm =。

计算得到加工一个的机动时间060(102020)5.560.31800a b w l l l t s fn ++⨯++===⨯。

此外，由于本次工序有四个相同的装夹，总机动时间044 5.5622.24t t s =⨯=⨯=。

B. 粗车四轴外圆1) 加工要求、机床和刀具的选择加工要求：粗车四轴外圆由Φ10.522.5mm --（由工艺手册查得尺寸公差及上下偏差为0.70.31mm +-公差平均分配(1+0.5)/3=0.5）到Φ00.3419.5mm -。

机床选择：卧式车床C6201-1 刀具选择：YT5外圆车刀 2) 计算切削用量根据加工尺寸确定背吃刀量为0.6p a mm =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0.3/f mm r =。

通过查表法确定切削速度，根据从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/min m ，10001861.8/min cs v n r dπ==，由机床说明书取转速为w n =1800/min r 。

应的转速为147/min 1000w w n dv m π==3) 计算基本时间工件加工行程23.3l mm =，切削速度0.3/f mm r =，机床转速=1800/min w n r ，刀具切入行程20a l mm =，切出行程20b l mm =。

计算得到加工一个的机动时间060(23.32020)70.31800a b w l l l t s fn ++⨯++===⨯。

此外，由于本次工序有四个相同的装夹，总机动时间044728t t s =⨯=⨯=。

本次工序的总机动时间为(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、机床和刀具的选择加工要求：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) 计算切削用量根据加工尺寸确定背吃刀量为0.3p a mm =，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0.15/f mm r =。