机电及自动化学院《机械制造工艺学》课程设计说明书设计题目：万向节十字轴工艺规程设计姓名：学号：专业：机电（一）班届别：2008指导老师：2011 年07月前言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
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《机械制造技术基础》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、复习课程设计过程相关知识：CAD、Proe、机械制造工艺学、机械制图等等，加深对专业知识的理解。
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。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
一、设计的任务本次《机械制造工艺学》课程设计我拿到的题目是“万向节十字轴工艺规程设计”。
材料为18CrMnTi，生产批量为大批量生产，其他要求及零件参数见十字轴二维零件图，要求设计该十字轴的机械加工工艺规程，具体要求内容为：（1）分析、了解产品性能、用途；（2）了解制造规模、方式，生产条件（3）制订制造方案；（4）编写工艺（主要任务）；（5）设计工装（可以在其他课程设计中进行）。
（6）写机械制造技术基础课程设计报告。
（7）所有设计资料文挡拷贝电子版一份上交。
二、零件的分析（1）、零件作用万向节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18GrMnTi。
（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铣轴端面的安排，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。
以轴向中心孔为精基准的加工表面加工表面：四轴外圆，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，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，因为四个轴端面的对称度要求比较高，所以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。
1.粗基准的选择考虑到四个轴颈外圆是重要加工表面，一方面因为要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，因一方面选择外圆面作为粗基准定位可以比较稳定，符合便于装卡的原则，保证加工表面余量合理分配的原则，所以选择毛坯外圆为粗基准铣轴端面比较合理。
2.精基准的选择以中心孔作为加工外圆的精基准，以外圆作为加工四轴端面的精基准。
符合互为基准的原则。
3.3、制定工艺路线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 钻四轴径向中心孔工序4 粗铣侧面工序5 钻侧面孔，攻螺纹，锪锥面工序6 粗车四轴外圆工序7 半精车四轴外圆工序8 精车四轴外圆工序9 钻四轴轴向孔工序10 渗碳淬火处理工序11 磨四轴外圆工序12 最终检查2、工序路线方案二工序1 粗铣四轴端面工序2 钻四轴轴向中心孔工序3 粗车四轴外圆工序4 半精车四轴外圆工序5 半精铣四轴端面工序6 钻四轴轴向孔工序7 粗铣侧面工序8 钻侧面孔，攻螺纹，锪锥面工序9 渗碳淬火处理工序10 磨四轴外圆工序11 磨四轴端面工序12 最终检查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万向节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所需的精度。
3.4、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定结合万向节十字轴尺寸及查阅《机械加工工艺设计员手册》等资料得到相关数据可计算得到加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如表1：表1 万向节十字轴加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸等参数表据此可得到毛坯尺寸，故可得毛坯图形如下图3.5、确定切削用量根据工件尺寸和相关要求，并参考《实用机械加工工艺手册》等资料，可得工件尺寸和切屑深度的选择为：粗铣每齿进给量为af=0.12mm，半精铣每转进给量为f=0.6mm/r；精磨四轴外圆时，进给量为0.0035mm/r，精磨四轴端面时，进给量为0.0045mm/r。
钻孔进给量和速度：Φ4为进给量为0.12mm/r；;Φ13进给量为0.25mm/r;锪锥面进给量为0.2 mm/r。
攻丝进给量为1.26 mm/r，3.6、基本工时的确定工序1 粗铣四轴端面1、工件材料:20CrMnTi，σ=1018Mpa，模锻。
加工要求：粗铣铣四轴端面两向对面尺寸由112.7至两端面尺寸为109.7035.0-mm,各端面距中心平面距离为54.850175.0-mm。
机床：卧式铣床X5025AS刀具：YT15圆柱形铣刀，齿数Z=6，依据手册，由切削深度，以及加工类型，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，粗铣时每齿的进给量af=0.12mm刀具每转进给量为f=af *z=0.12*6=0.72mm切削速度为：查手册Cv=134，qv=0.65，Xv=0.18，yv=0.28，uv=0.32，Pv=0.23，m=0.5，刀具寿命T=180minvpvuve yvz xvp mqvv K Za f a T do C =c V代入数据得：c V =144m/min采用硬质合金圆柱铣刀，d =50mm ，Z=6，则 转速：r/min 2.917144×5010001000===ππd v n 由机床说明书n= 920minr切削速度r/min 5.1441000509201000=⨯==ππd n Vc 3、计算基本时间查手册得到切入切出行程 mml l 2421=+总行程为mml l l l w 54302421=+=++=本工序为相同的四个工步s fn l t 57.194×92072.0544=⨯== 工序2 钻四轴中心孔 工序3 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Φ28.5到Φ26.5， 机床：卧式车床C620-1刀具：YT5外圆车刀，由于σ=1018Mpa ，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，依据手册主偏角范围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α=8°，刀杆尺寸为21625cm ⨯。
2、计算切削用量根据加工尺寸确定背吃刀量为错误!未找到引用源。
1mm工件直径靠近20mm ，刀具材料为硬质合金，背吃刀量 1.58mm ，有工艺手册查表得0.3mm f r=，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Vc=152minm转速为 r/min 8.18611000==d v n π，由机床说明书取转速为n=1800r/min切削速度/min 1471000m dn Vc ==π 3、计算基本时间查手册得切入量、切出量mm l 3.111= mm l 22=总切削量mm l l l l w 3.4321=++=本工序为四个相同工步s fn l t 24.194×18003.03.434=⨯==工序4 半精车四轴外圆 1、加工条件及加工要求加工要求：半精车四轴外圆由Φ26.5mm 至Φ25.12012.0-mm 机床：卧式车床C620-1刀具：YT15外圆车刀，由于σ=1018Mpa ，加工材料为结构钢，查表得前角范围12°～15°，由于工件硬度低，前角需大一点，因此选用前角α=15°，15r k =，'5r k =，刀杆尺寸为21625cm ⨯，刀尖半径取1mm 。
2、计算切削用量根据切削尺寸及加工要求错误!未找到引用源。
0.69mm 。
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=0.25mm/r用查表法确定切削速度，依据表加工工艺手册（硬质合金外圆纵车削的切削速度）Vc=258m/minr/min 32091000==dv n π根据机床说明书，取n=3200r/min ，切削速度/min 2571000m d n Vc ==π3、计算基本时间查手册得切入量、切出量mm l 3.111= mm l 22=总切削量mml l l l w 3.3521=++=本工序为四个相同工步s fn l t 59.104×320025.03.354=⨯==工序5 半精铣四轴端面工件材料:20CrMnTi ，σ=1018Mpa ，模锻。