机械制造工艺学课程设计说明书机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：“十字轴”零件的机械加工工艺规程及典型夹具设计（年度生产纲领为8000件）学院专业班级设计指导教师2011年12 月9 日目录一、零件的工艺分析 (2)二、工艺规程设计 (3)1、选定毛坯的制造形式 (3)2、选择基面 (3)2.1粗基准的选择 (3)2.2精基准的选择 (3)三、制定工艺路线 (3)四、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 (4)五、确定切削用量和基本工时 (5)六、专用夹具设计 (11)七、参考文献....................................... 错误！未定义书签。

一、零件的工艺分析1.十字轴是传动轴万向节的关键零件，用于传递转矩和运动。

且十字轴失效的主要方式为轴颈的磨损断裂，和轴颈出现压痕或剥落。

一般情况下当磨损或压痕超过0.15mm时，十字轴即应认为报废。

所以在设计十字轴万向节时，应保证十字轴轴颈有足够的抗弯强度。

2.零件材料为低碳钢材料20CrMnTi，采用模锻，模锻性能优良，工艺较复杂，但尺寸精确，加工余量少，下面是十字轴零件的工艺分析：（1）零件图中的主要技术要求为：渗碳层深度为0.8~1.3mm；轴颈上淬火硬度HRC58~63；未注圆角R2.Φ○E(包容原则），倒角2×45°，表面粗糙度Ra0.63，两（2）四个轴颈尺寸250200.00400.0--轴颈位置度误差Φ0.02.轴颈端面对称误差0.05mm，表面粗糙度Ra1.25。

（3）基准选择：因四个轴颈是重要加工面，所以以毛坯四个轴颈为粗基准加工轴颈外圈，符合互为基准及先加工主要面后加工次要面原则。

以轴颈为基准加工轴向中心孔和轴端面，以保证加工余量均匀及精度要求符合便于夹装的原则。

因为Φ8 Φ6的孔粗糙度Ra20可以一次钻出。

为避免多次夹装，减少加工误差拟采用一次夹装加工Φ8、Φ6的孔。

并且先加工Φ8的孔避免Φ6的孔走刀过长。

然后以轴向中心孔为精基准加工轴颈及径向中心孔。

（4）由于轴颈是重要加工面，且刚性较差，易使毛坯误差反映到零件上为增加其加工精度最后采用磨削加工，并以其轴颈为基准磨削端面，达到其要求的粗糙度。

二、工艺规程设计（一）选定毛坯的制造形式由图纸要求毛坯材料为20CrMnTi，形状规则，常承受交变载荷，生产纲领8000件/年，为大批量生产，故采用模锻加工工艺。

（二）选择基面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。

1.粗基准的选择因轴颈外圆是重要加工面，且轴颈端面对轴线有位置度要求，所以选择毛坯轴颈为粗基准，保证加工余量均匀，定位稳定。

2.精基准的选择以轴向中心为精基准加工四个轴颈外圆，以轴颈外圆面为基准加工四个端面。

三、制定工艺路线1.工序路线方案一工序1：粗车四个轴颈端面，倒2×45°角。

工序2：半精车四个轴颈端面。

工序3：钻径向中心孔，攻螺纹，锪锥面。

工序4：钻四个轴颈轴向输油孔，锪锥面。

工序5：粗车四个轴颈外圆。

工序6：半精车四个轴颈外圆。

工序7：精车四个轴颈外圆。

工序8：渗碳淬火处理。

工序9：精磨四个轴颈外圆。

工序10：精磨四个轴颈端面。

工序11：去毛刺。

工序12：终检。

工序13：入库。

2.工序路线方案二工序1：铣削四个轴颈端面，打中心孔。

工序2：钻轴向输油孔，锪锥面。

工序3：粗车四个轴颈外圆，倒2×45°角。

工序4：半精车四个轴颈外圆。

工序5：钻径向中心孔，锪锥面，攻螺纹。

工序6：渗碳淬火处理。

工序7：精磨四个轴颈外圆。

工序8：精磨四个轴颈端面。

工序9：去毛刺。

工序10：终检。

工序11：入库。

对比两方案，由于四个轴端面有对称度要求，而方案二工序1：铣削四个轴端面无法保证端面相对于轴线的垂直度，故不合理。

方案一中先车削端面不符合先加工主要表面后加工次要表面的原则。

综上，确定加工工艺路线为： 工序1：粗车四个轴颈外圆。

工序2：半精车四个轴颈外圆。

工序3：半精车四个轴颈端面，倒2×45°角。

工序4：钻四个轴颈轴向86φφ、孔，锪60°锥面。

工序5：钻径向7φ中心孔，扩23φ孔，锪锥面，攻螺纹。

工序6：渗碳淬火处理。

工序7：精磨四个轴颈外圆。

工序8：精磨四个轴颈端面。

工序9：去毛刺。

工序10：终检。

工序11：入库。

四、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定1.轴颈外圆的加工余量为增加零件工作的可靠性取四个轴颈外圆为精密级，锻件质量约为1.5kg ，复杂系数：S=M 锻件/M 锻件外轮廓包容体质量≈0.57（查文献【6】表2.2-10）。

属于2S 级，一般复杂等级。

材质系数为1M （查文献【6】表2.2-11）。

由质量2S 、1M （查文献【6】表2.2-14）确定毛坯尺寸偏差为7.03.00.1+-mm 。

考虑其加工长度为30mm ，直径Φ0200.00400.025--mm （查文献【1】表2-15）。

确定粗车余量2.0mm ，半精车余量1.3mm （查文献【1】表2-16）。

确定精磨余量0.1mm 。

加工余量确定为4mm 。

将粗车余量修正为2.6mm ，将公差平均分配，并按入体原则分配，如下表所示。

毛坯尺寸Φmm 297.03.0+-。

余量（mm ）公差（mm ）尺寸（mm ）加工经济精度（查文献【7】表4-7）粗车 2.6 034.0- 7.03.029+-039.013h - 半精车 1.3 034.0- 034.04.26-016.011h - 精磨 0.134.0-034.01.25-0016.06h -2.四个轴端面从上面查表分析知零件复杂度为2S ，材质系数1M 。

所以取四个轴端面为普通级，毛坯尺寸偏差确定为2.16.08.1+-（查文献【6】表2.2-12）。

确定半精车余量0.5mm （查文献【1】表2-15）。

确定精磨余量0.1mm （查文献【1】表2-16）。

所以加工余量为2.0mm 。

单边半精车余量修正为0.4mm 。

毛坯尺寸定为2.16.0110+-mm 。

按入体原则将公差平均分配，如下表：单边余量（mm ）公差（mm ）尺寸（mm ）加工经济精度（查文献【7】表4-7）半精车 0.4 0927.0- 01.0037.055--016.011h - 精磨 0.1927.0-0927.01.54-0022.06h -五、确定切削用量和基本工时工序1：粗车四个轴颈外圆。

工步1：三爪卡盘夹紧A 端，车削B 端（车两刀）附图，见工序卡 工步2：调头夹紧B 端，车削A 端。

工步3：夹紧D 端，车削C 端。

工步4：夹紧C 端，车削D 端。

1.加工条件工件材料：20CrMnTi ，模锻锻件，b σ=1080MPa （查文献【2】表6-12）。

加工要求：粗车四个轴颈外圆由mm 297.03.0+-到mm 4.26034.0-。

机床选择：C6120-1卧式车床。

刀具选择：可转位式车刀，55°菱形刀片，材料YT15，刀杆尺寸16mm ×25mm 。

mm 6.0=εγ（查文献【3】表10-2、10-45、10-33、10-34、10-37） 2.计算切削用量单边加工尺寸取p a =0.65mm 。

（查文献【1】表11-28）当刀杆尺寸为16mm ×25mm ，p a ≤3mm （加工余量为1.6mm ）工件直径接近20mm 时f=0.3～0.4mm/r （查文献【1】表3-9），由CA6140车床技术参数取f=0.36mm/r 。

查文献【5】表1-27，切削速度计算公式为（寿命选为T=60min ）c V =[v C /m T vv y f xp a ]kv式中，v C =242，v x =0.15，v y =0.35，m=0.2（查文献【5】表1.28）。

v K =mv K ·sv K ·kv K ·krv K ·bv K （查文献【5】）。

mv K =1.44，sv K =0.8，kv K =1.04，krv K =0.81，bv K =0.97。

c V =242×0.8×1.44×0.81×1.04×0.97/（35.015.02.051.0360⨯⨯）=108m/min 。

机床主轴转速s n =1000c V /d π=112.6r/min 。

查CA6140技术参数取w n =1120r/min 。

相应的实际切削速度w V =102m/min 3.检验机床功率主切削力c F =9.81×c CF Fc xp a f c F y Fc K N （查表4.2、4.5）；c CF =180，c XF =1.0，KF K =0.89,mF K =0.75,rF K =1.0，F λK =1.0； c F =9.81×180×0.65×75.036.0×0.89×0.75×1.0×1.0=334.2N 。

切削时消耗功率c P =4c c 106⨯V F =0.5kw （查文献【5】）；查机床CCA6140说明书知电动机功率7.5kw ，功率足够，可以正常加工。

4.计算基本工时本工序是四个相同的工步（分两次走刀） t=4×2×wfn l=34.7s ；其辅助工时约为1.23min （查文献【4】）。

工序2：半精车四个轴颈外圆面。

1.加工条件：20CrMnTi ，模锻锻件，b σ=1080MPa ；2.加工要求：半精车四个轴颈由mm 4.26034.0-到mm 1.25034.0-；机床：C6201-1卧式车床；刀具：可转位式外圆车刀，菱形刀片，材料YT15，刀杆尺寸16mm ×25mm 。

3.计算切削用量由加工尺寸取p a =0.25mm ，两次走刀。

（查文献【1】表11-28） 取f=0.3～0.4mm/r 取f=0.3mm/r 。

（查文献【1】表3-9）切削速度（T 取60min ）v yxp m v c ·f a /v v K T C V ）（=;式中C =242，m=0.2，T=60，v x =0.15，v y =0.35，m K =1.44，k K =0.81；C V =159m/min 。

机床主轴转速w n =1746.1r/min ； 由其主轴转速范围取w n =1800y/min ； 对应切削速度w V =1663rn/min 。