K187-差速器十字軸加工工藝及銑四處平面夾具設計參考素材

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機械加工工序卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 十字軸 零（部）件名稱 共（）頁 第（1）頁 車間 工序號 工序名稱 材料 機加工車間 1 粗車四端面 20CrMoTi 毛坯種類 每毛坯可制件數 每臺件數 模鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三抓卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給 次數 工步工時 1 粗車軸108端面1 YT5硬質合金可轉位車刀 游標卡尺 2.0 1.47 0.39 0.3 1 4s 2 粗車軸108端面2 2.0 1.47 0.39 0.3 1 4s 3 粗車軸108端面 3 2.0 1.47 0.39 0.3 1 4s 4 粗車軸108端面 4 2.0 1.47 0.39 0.3 1 4s 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 十字軸 零（部）件名稱 共（）頁 第（1）頁 車間 工序號 工序名稱 材料 機加工車間 1 粗車四端面 20CrMoTi 毛坯種類 每毛坯可制件數 每臺件數 模鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三抓卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給 次數 工步工時 1 粗車外圓軸1 YT5硬質合金可轉位車刀 游標卡尺 2.0 1.47 0.35 0.75 1 10s 2 粗車外圓軸2 1 2.0 1.47 0.35 0.75 1 10s 3 粗車外圓軸3 3 3 2.0 1.47 0.35 0.75 1 10s 4 粗車外圓軸4 4 4 2.0 1.47 0.35 0.75 1 10s 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 十字軸 零（部）件名稱 共（）頁 第（1）頁 車間 工序號 工序名稱 材料 機加工車間 1 粗車四端面 20CrMoTi 毛坯種類 每毛坯可制件數 每臺件數 模鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三抓卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給 次數 工步工時 1 粗鏜孔φ23mm 鏜刀 6.17 1.31 0.15 2 1 14s 1 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 十字軸 零（部）件名稱 共（）頁 第（1）頁 車間 工序號 工序名稱 材料 機加工車間 1 粗車四端面 20CrMoTi 毛坯種類 每毛坯可制件數 每臺件數 模鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 臥式車床 Z3040 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給 次數 工步工時 1 鉆孔Ф6 高速鋼復合鉆頭 18 0.06 0.12 6 1 4.2×60 2 鉆孔Ф6 18 0.06 0.12 6 1 4.2×60 3 鉆孔Ф8 18 0.065 0.1 8 1 1.45×60 4 鉆孔Ф8 18 0.065 0.1 8 1 1.45×60 5 鉆孔Ф8 18 0.065 0.1 8 1 1.45×60 6 鉆孔Ф8 18 0.065 0.1 8 1 1.45×60 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 十字軸 零（部）件名稱 共（）頁 第（1）頁 車間 工序號 工序名稱 材料 機加工車間 1 粗車四端面 20CrMoTi 毛坯種類 每毛坯可制件數 每臺件數 模鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三抓卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給 次數 工步工時 1 半精車外圓 YT5硬質合金可轉位車刀 游標卡尺 6.33 2.08 0.22 0.6 1 50s 2 半精車外圓 6.33 2.08 0.22 0.6 1 50s 3 半精車外圓 6.33 2.08 0.22 0.6 1 50s 4 半精車外圓 6.33 2.08 0.22 0.6 1 50s 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 十字軸 零（部）件名稱 共（）頁 第（1）頁 車間 工序號 工序名稱 材料 機加工車間 1 粗車四端面 20CrMoTi 毛坯種類 每毛坯可制件數 每臺件數 模鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 螺紋車床 通用 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三抓卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給 次數 工步工時 1 鉆螺紋孔M8-H7*4 高速鋼機動絲錐 18 0.12 6.7 1 51s 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 十字軸 零（部）件名稱 共（）頁 第（1）頁 車間 工序號 工序名稱 材料 機加工車間 1 粗車四端面 20CrMoTi 毛坯種類 每毛坯可制件數 每臺件數 模鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 外圓磨床 M1432A 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給 次數 工步工時 1 精磨外圓 平行砂輪 游標卡尺 20 1.57 0.18 0.15 1 70s 2 精磨外圓 20 1.57 0.18 0.15 1 70s 3 精磨外圓 20 1.57 0.18 0.15 1 70s 4 精磨外圓 20 1.57 0.18 0.15 1 70s 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 產品型號 零（部）件圖號 產品名稱 十字軸 零（部）件名稱 共（）頁 第（1）頁 車間 工序號 工序名稱 材料 機加工車間 1 粗車四端面 20CrMoTi 毛坯種類 每毛坯可制件數 每臺件數 模鍛件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 臥軸圓臺平面磨床 M7331 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內容 工藝裝備 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給 次數 工步工時 1 精磨108端面1 筒型砂輪 20 1.57 0.1 0.15 1 62s 2 精磨108端面2 20 1.57 0.1 0.15 1 62s 3 精磨108端面3 20 1.57 0.1 0.15 1 62s 4 精磨108端面4 20 1.57 0.1 0.15 1 62s 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 附錄一 機械加工工藝過程卡片 機械加工工藝過程卡片 零件圖號 1 共　1　頁 零件名稱 十字軸 第　1　頁 材料牌號 20CrMnTi 毛坯種類 模鍛 毛坯外形尺寸 每件毛坯可制件數 1 每臺件數 1 工序號 工序名稱 工序內容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 1 粗車 粗車四端面使長度為109 機加工 車工 CA6140 三抓卡盤、車刀、游標卡尺 4s 2 粗車 粗車左右軸到φ26.5 機加工 車工 CA6140 三抓卡盤、車刀、游標卡尺 10s 3 半精車 半精車左右軸到φ25.3 機加工 車工 CA6140 三抓卡盤、車刀、游標卡尺 50s 4 粗車 粗車上下軸到φ26.5 機加工 車工 CA6140 三抓卡盤、車刀、游標卡尺 10s 5 半精車 半精車上下軸到φ25.3 機加工 車工 CA6140 三抓卡盤、車刀、游標卡尺 50s 6 鉆孔 攻絲 鉆鉸φ8絲孔φ23×60°孔攻螺紋M8 機加工 鉆工 Z3040 專用夾具、鉆頭鉸刀、絲錐 65s 7 鉆孔 鉆φ4、φ8孔 機加工 鉆工 Z3040 專用夾具、鉆頭錐度鉸刀 852s 8 熱處理 滲碳淬火 熱處理 滲碳淬火 熱處理 滲碳淬火 熱處理 9 精磨 精磨四個軸到φ25、軸長108 機加工 磨工 M1432A 三抓卡盤、砂輪、游標卡尺 528s 10 檢查 檢查入庫 11 12 13 14 更改內容 編制 抄寫 校對 審核 批準 徐州工程學院機電工程學院課程設計說明書 設計內容 計算說明 結論 第1章、緒論 汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉彎，圓弧的中心點在左側，在相同的時間里，右側輪子走的弧線比左側輪子長，為了平衡這個差異，就要左邊輪子慢一點，右邊輪子快一點，用不同的轉速來彌補距離的差異。 差速器的這種調整是自動的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進一個碗內，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置（位能），它自動選擇靜止（動能最?。┒粫粩噙\動。同樣的道理，車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀態(tài)，自動地按照轉彎半徑調整左右輪的轉速。 驅動橋兩側的驅動輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角度旋轉。這樣，當汽車轉向行駛時，由于外側車輪要比內側車輪移過的距離大，將使外側車輪在滾動的同時產生滑拖，而內側車輪在滾動的同時產生滑轉。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。[3] 設計內容 計算說明 結論 第2章、工藝規(guī)程設計 2.1差速器十字軸零件介紹 2.2 零件材料分析 該零件形狀相對比較簡單，從圖中可以看到零件有四個軸頸及軸頸上的幾個平面，主要通過銑、車、磨、鉆等加工方法來完成零件的加工 批量：年產30000件產品，單班生產；該零件的尺寸精度要求較高，因此，在設計工藝時要考慮其加工質量和生產效率。 圖2-1 差速器十字軸實物圖 十字軸的毛坯材料一般選用20CrMnTi,毛坯采用模鍛方法制造。 20CrMnTi材料介紹： 20CrMnTi是滲碳鋼,滲碳鋼通常為含碳量為0.17%-0.24%的低碳鋼.汽車上多用其制造傳動齒輪.是中淬透性滲碳鋼中CrMnTi 鋼,其淬透性較高,在保證淬透情況下,具有較高的強度和韌性,特別是具 設計內容 計算說明 結論 2.3十字軸的主要加工表面及技術要求： 有較高的低溫沖擊韌性.20CrMnTi表面滲碳硬化處理用鋼.良好的加工性,特加工變形微小,抗疲勞性能相當好.用途:用于齒輪,軸類,活塞類零配件等.用于汽車,飛機各種特殊零件部位. 特性及適用范圍： 圖2-1 差速器十字軸零件圖 （1） 四個軸頸尺寸為mm，，長度為（81±0.25）mm （2） 各軸頸中心線的不相交度公差為0.06mm,軸頸中心線的垂直度公差為0.075mm/97mm。 （3） 表面滲碳層的深度為0.9～1.3mm。 （4） 表面硬度為58～63HRC。 （5） 鍛件硬度為200～230HB。 （6） 磨后進行磷化處理。[5] 通過分析零件圖可以看出，各軸頸的表面精度要求比較高，在加工時要考慮各軸頸中心線的不相交度公差和垂直度公差。因此，加工軸的中心孔是非常重要的一步，直接影響零件的精度。在設計工藝時，即要保證零件的加工質量，又要考慮提高零件的生產效率。 設計內容 計算說明 結論 2.4 設計依據 2.5 工藝方案的設計 通過分析，在工藝的設計中需要著重解決好以下問題: （1）軸頸表面所要求的精度。 （2）各軸頸中心線的不相交度和垂直度公差所要求的精度。 （3）盡量減少工件的裝夾時間，以提高生產效率。 生產綱領：年產30000件產品，單班生產； 產品圖紙：零件圖如圖2-1所示。 通過查找資料，最終擬定兩套方案： 方案一：銑四軸頸端面→鉆四軸頸端面中心孔→頂中心孔車四軸徑外圓、倒角、車槽→銑平面→頂磨四軸頸→端面靠平→滲碳淬火處理→檢測形位公差和校正→鉆四軸頸中心孔→頂磨四軸徑→磷化處理。[6] 方案二：銑端面→鏜中心孔→中間檢查→車外圓、倒角、車槽→銑平面→中間檢查→熱處理→粗磨軸頸→精磨軸頸→最終檢查→磷化處理；[5] 方案比較：方案一的工序較多，需鉆兩次中心孔，銑兩次端面，工件經過磨削后再進行熱處理，在熱處理過程中，工件會變形，影響零件的精度，方案二工序較少，工件經過熱處理后再進行磨削，零件的精度可以得到保證。方案一有部分工序需重復，生產效率較低，對批量生產不利。方案二工序雖較少，但生產效率較高。從總體看，結合零件的生產要求，方案二更合理。 根據工藝方案，可以發(fā)現： 在加工過程中“銑端面”這一道工序使毛坯的總長度變短，車外圓粗磨及精磨使各軸頸的尺寸變小。因此只要查出這三道工序加工余量就可以知道毛坯的尺寸。 設計內容 計算說明 結論 通過查詢機械加工工藝手冊[7]可知： 精磨加工余量：0.2mm 粗磨加工余量：0.12mm 半精車加工余量：1.3mm 粗車加工余量：2.0mm 精銑加工余量：2.5mm 由此可以得到軸頸的尺寸為：22+0.2+0.12+1.3+2.0=25.62mm 十字軸毛坯的長度為：（81+2.5）×2=167mm 查手冊可知，模鍛件中心尺寸距尺寸偏差在0～30mm為0.3mm，在80～120mm為0.5mm,考慮到加工時的余量，軸頸的基本尺寸定為 因此，零件的毛坯尺寸便可以確定下來 軸頸尺寸為：mm 十字軸Φ46mm中心線到軸端面的毛坯尺寸為：mm 根據各工序的加工方法及加工所能達到的經濟精度[8]，可以定出各工序的加工尺寸： →→→→ 零件的毛坯軸頸尺寸為： mm 設計內容 計算說明 結論 第3章、工藝設計計算 3.1 銑端面的工藝設計計算 由文獻[9,669]表8-94選擇銑刀直徑，可得如下表格： 表3-1 銑刀直徑的選擇 刀具名稱 硬質合金端銑刀 背吃刀/mm ≤4 ~5 ~6 ~7 ~8 ~10 側吃刀/mm ≤60 ~90 ~120 ~180 ~260 ~350 銑刀直徑/mm ~80 100~125 160~200 200~250 320~400 400~500 銑十字軸端面采用端銑刀，根據十字軸的加工余量可知： 背吃刀量2.5≤≤3mm 側吃刀量=32mm 根據背吃刀量和側吃刀量，可知： 銑刀直徑=80mm 由于背吃刀量2.5≤≤3mm，所以銑削時可一次加工完成，根據端面的表面粗糙度=1.25，由文獻[9，670]表8-96可知：銑刀每轉進給量為: f=0.2~0.3mm/r 設計內容 計算說明 結論 由于工件材料為20CrMnTi，為低碳鋼，毛坯的硬度為200∽230HB, 由文獻[9，673]表8-99，可查得硬質合金刀具銑削速度范圍，如下表所示： 表3-2 硬質合金刀具銑削速度推薦范圍 加工材料 硬度(HB) 銑削速度/ 低、中碳鋼 <220 225~290 300~425 1.33~2.5 1.0~1.9 0.67~1.25 這里選擇銑削速度范圍為=1.0~1.9 考慮到背吃刀量和每轉進給量，取=1.6 根據公式 ， 式中，——銑削速度 ——銑刀直徑 n——銑刀轉速 可得銑刀轉速： 根據機床的轉速，取n=340r/min=5.67r/s。所以實際切削速度為 所以確定切削用量為： =3mm，f=0.3mm/r；=1.42m/s；n=5.67r/s。 采用的銑刀為：硬質合金可轉位錐柄面銑刀 =3mm，f=0.3 mm/r；=1.42m/s；n=5.67 r/s。 設計內容 計算說明 結論 3.2 鏜中心孔的工藝設計計算 直徑=80mm，銑刀總長度為157mm，銑刀的國標為GB/T 5342.2-2006。 銑端面這一工序采用雙端面銑削機床，工件只需裝夾兩次便可以完成四個端面的銑削。工件通過三個V形塊以十字軸的外圓來定位。這一工序的定位原理： V1、V2、V3分別表示3個V形塊，V2、V3限制了十字軸沿Z軸和Y軸的轉動和移動，V1限制了十字軸沿X軸的轉動，V1同時還起到了一個定位的作用，即只要確定V1的中心線到端銑刀的距離，同時確定兩端銑刀之間的距離便可保證十字軸兩端面之間的對稱度要求。這樣只要把工件安裝好之后，再把工作臺沿Y軸移動，便可同時加工零件的兩個端面。加工好后，再把工件取下來旋轉90度，便可加工另個兩個端面。 鏜中心這一工序的要求相對較高，這一工序直接影響到零件精度，即各軸線之間的不相交度公差和垂直度公差，考慮到在普通機床上加工中心孔難以保證零件軸線之間的垂直度誤差，同時在普通機床上裝夾工件較費時，這一工序在鏜床上完成，由兩個V型塊，兩個移動壓板和兩個擋銷來保證其中心孔的位置精度。因此，零件各軸線之間的不相交度公差和垂直度公差都可以得到保證。 設計內容 計算說明 結論 在鏜中心孔時，先調整好鏜刀的位置，零件裝夾好之后，鏜刀只需向前移動，當達到規(guī)定的深度后再退刀。 得到如下圖所示的中心孔： 圖3-1 切削用量計算 （1）選擇切削用量 背吃刀量 mm 確定進給量，由文獻[9，647]表8-69，可查得高速鋼刀具鏜孔時的進給量： f=0.15~0.40mm/r 按機床說明書，取f=0.20mm/r。 （3）切削速度 由文獻[9，648]表8-71，可得高速鋼刀具鏜孔時的切削速度： 按公式計算主軸轉速 根據機床說明書，取n=10r/s，故實際切削速度 設計內容 計算說明 結論 3.3 車削的工藝設計計算 3.3.1 確定粗車時的切削用量 上述計算結果與機床值相比，均允許，確定采用切削用量 mm，f=0.20mm/r，，n=10r/s。 這一工序主要車削軸頸的外圓以及車槽，都以中心孔為輔助精基準。第一次走刀為粗車，它能達到的經濟精度為IT11~IT13，第二次走刀為半精車，它能達到的經濟精度為IT8~IT9，第三走刀也為半精車。 為了減少零件裝夾的時間，提高生產效率，不用三爪卡盤，用兩個頂尖定位十字軸，并用一個夾具把十字軸和車床主軸連接起來，使十字軸和機床主軸的轉速一致。夾具簡圖如下圖所示： 圖3-2 車削所用的頂針夾具 車削這一工序在CE7120U半自動液壓仿形車床上完成，車外圓時選用的車刀為：可轉位外圓車刀，刀桿尺寸為16mm25mm，粗、精加工兼顧。 （1）確定背吃刀量 由于粗車時直徑的加工余量為3mm，因此，加工時的單邊余量為1.5mm，即=1.5mm。 （2）確定進給量f 由文獻[9，633]表8-50，可查得硬質合金及高速鋼車刀粗車外圓時的進給量，可知粗車時的進給量為f=0.3~0.4mm/r，根據機床說明書， mm，f=0.20 mm/r，m/s，n=10r/s 設計內容 計算說明 結論 3.3.2 確定半精車時的切削用量 初步選定f=0.3mm/r。 （3）選擇切削速度 由文獻[9，638]表8-57，可查得外圓切削速度參考表，可得切削速度范圍為。取。 （4）確定主軸轉速n 由公式 （r/s） 根據機床說明書，取n=16r/s。此時切削速度為： （5）校核機床功率 由文獻[9，640]表8-59，可查得切削力的公式及相關參數。主切削力： = =693（N） 切削功率： （kW） 由機床說明書查得，機床電機功率(kW)，取機床傳動效率，時 (kW) 所以，機床功率足夠。最后選定粗車的切削用量為： =1.5mm，f=0.3mm/r，，n=16r/s （1）確定背吃刀量 取即=0.55mm。 （2）確定進給量f 由文獻[9，635]表8-51，可查得硬質合金車刀和高速鋼車刀半精車與精車外圓和端面時的進給量。預估切削速度>1.66mm/s時，可查得f=0.35~0.40mm/r。根據機床說明書，取f=0.36mm/r。 =1.5mm，f=0.3 mm/r，m/s ，n=16r/s 設計內容 計算說明 結論 3.3.3 倒角 3.3.4 車槽 （3）確定切削速度與機床主軸轉速 由文獻[9，638]表8-57，可得切削速度范圍=1.667~2.17mm/s?？紤]到進給量取得較大，故取=2m/s。按公式得主軸轉速 按機床說明書，取n=20r/s。按公式算得實際切削速度為 此速度大于預估速度，故可用。由于半精車切削力較小，故一般不需驗算。最后選定半精車的切削用量為： =0.55mm，f=0.36mm/r，，n=20r/s。 差速器在工作時，四個行星齒輪安裝在十字軸的四個軸頸上，倒角一方面便于行星齒輪的安裝，同時也可以減小十字軸在工作時應力過于集中的問題。 由于外圓車刀可以倒的角，因此在半精車過后，機床可以不用停車，只需把刀具退回到軸的端面，由于外圓車刀可以倒的角，可以直接用外圓車刀來倒角。半精車過后，工件的尺寸變?yōu)?，而零件的最終尺寸為，對好刀之后，工件的單邊加工余量： 0.32/2+1=1.16mm。因此，倒角時的切削用量為： ，f=0.36mm/r，，n=20r/s。 （1） 選用刀具 由文獻[9，210]表4-13，可查車刀型號，選用成形切斷車刀，由于槽的寬度為3.5mm,所以，車刀寬度為3.5mm。 （2）確定進給量 由文獻[9，636]表8-52，可查得切斷和切槽的進給量，工件直徑在20~40時的進給量為f=0.10~0.12mm/s，初步選定進給量為f=0.10mm/s。 （3）確定切削速度與機床主軸轉速 由文獻[9，637]表8-55，可查得切斷和切槽時的切削用量。 =0.55mm，f=0.36 mm/r，r/s ，n=20r/s mm，f=0.36 mm/r，r/s，n=20r/s 設計內容 計算說明 結論 3.4 銑平面的工藝設計計算 可得硬質合金車刀在車槽時進給量為f=0.10mm/s時的切削速度為。 切槽時，最終直徑與初始直徑之比不同應乘下面的修正系數。 表3-4 最終直徑與初始直徑不同時所對應的修正系數 最終直徑/初始直徑（） 0.5~0.7 0.8~0.95 修正系數 K 0.96 0.84 軸頸的最終直徑為，初始直徑為。因此 =27.5/33=0.83 所以修正系數K=0.84 所以，切削速度為 根據公式計算主軸轉速 根據機床的主軸轉速范圍，取 所以實際切削速度為 最后選定車槽時的切削用量為： ，f=0.10mm/s，， 銑平面這一工序是在軸頸的外圓上銑平面，每個軸頸銑兩個平面，以軸頸表面為精基準，這樣工藝基準與設計基準重合。 銑平面時是在這段軸上加工，兩平面之間的距離為27mm,假設兩平面以中心軸完全對稱，則每個平面加工的深度為h=(27.5-27)/2=0.25mm。 mm f=0.10 mm/sr/s 設計內容 計算說明 結論 3.5 磨削的工藝設計計算 選擇銑刀 由于是銑平面，這里選用莫氏錐柄立銑刀（高速鋼立銑刀）。這里背吃刀量為，經計算所銑平面的寬度不超過10mm，選用，齒數為4，取側吃刀量。 選擇切削用量 （1）確定背吃刀量 （2）確定進給量 已知側吃刀量，由文獻[9，673]表8-98，可查得高速鋼立銑刀每齒的進給量，可取，取。 （3）確定銑削速度和刀具轉速 由文獻[9，673]表8-99，可查得高速鋼刀具銑削速度范圍，可得，低、中碳鋼在硬度為225~290時的銑削速度為。由于背吃刀量很小，可當作精銑，可以取。根據公式計算刀具轉速： 根據機床的轉速范圍取 所以，進給量為 所以實際切速度為 最后選定銑平面時的切削用量為 ，，， 選擇磨料品種和結合劑 工件為低碳鋼，經過熱處理，由文獻[9，304]表4-64，選擇白剛玉（WA），因為白玉剛適于磨削淬火鋼、合金鋼、高碳鋼、高速鋼以及加工螺紋及薄壁件等。由文獻[9，308]表4-70，可選擇陶瓷結合劑V(A)。 mmr/sm/smm/r 設計內容 計算說明 結論 確定刀具型號 選用平形砂輪，形狀尺寸為，粗磨時磨具粒度為F36~F46，精磨時的磨具粒度F60~100。 由文獻[9，685]表8-120，可得如下表所示的數據 ： 表3-5 工件回轉的圓周速度 工件回轉的圓周速度 工件磨削表面的直徑/mm 20~30 粗磨 11~22 精磨淬火鋼及耐熱鋼 22~35 縱進給量如下表所示： 表3-6 磨外圓時的縱進給量 粗磨 （為砂輪寬度） 精磨 表面粗糙度 表面粗糙度 粗磨時，取，根據公式 式中，——工件直徑（mm）； ——工件主軸轉速（m/min）， ——工件回轉的圓周速度（m/min）。 可得 （r/min） 由此可選擇磨床型號為：MMB1312[10]，此機床工件主軸轉速范圍為120~940r/min，為無級調速。 取r/min，得工件實際轉速為： （m/min） 設計內容 計算說明 結論 由文獻[9，686]表8-120，查得當工件每轉的縱給量為0.5=6mm時，工作臺單行程的橫進給量為。 精磨時，取，根據公式，可得 （r/min） 取r/min，得工件實際轉速為： （m/min） 由文獻[9，687]表8-120，查得工件每轉的縱給量為，工作臺單行程的橫進給量。 計算砂輪切削速度： MMB1312磨床砂輪主速有1550r/min和2200r/min，粗磨時選用1550r/min，精磨時選用2200r/min。根據公式 式中， ——砂輪切削速度（m/s）； ——吵輪直徑（mm）； ——砂輪主軸轉速（r/s）。 可得，粗磨時的砂輪切削速度為： （m/s） 精磨時的砂輪切削速度為： （m/s） 由于、均小于35，故可用。 所以,粗磨時的切削用量為： 粗磨切削用量：m/s，m/min，6 mm； 精磨切削用量：m/s, m/min，mm 設計內容 計算說明 結論 3.6 熱處理 ，m/s，m/min，6mm； 精磨時的切削用量為： ，m/s, m/min，。 十字軸在工作時，四個行星齒輪在十字軸的軸頸處轉動，因此對十字軸四個軸頸有很高的要求：表面硬度要高，有較高的耐磨性和疲勞強度；心部要有較好的塑性和韌性。十字軸的材料為20CrMnTi，是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部。因此，零件經過表面熱處理，可以滿足零件的要求。 由于零件表面滲碳層深度為0.9～1.3mm，考慮到熱處理后還需進行磨削加工，粗磨和精磨總的作余量為0.32mm，因此，零件在熱處理時的表面滲碳層深度應為1.22～1.62mm。 為提高效率，采用感應加熱表面淬火方式。 感應加熱表面淬火原理： 感應線圈中通以交流電時，即在其內部和周圍產生一與電流相同頻率的交變磁場。若把工件置于磁場中，則在工件內部產生感應電流，并由于電阻的作用而被加熱。由于交流電的集膚效應，靠近工件表面的電流密度大，而中心幾乎為零。工件表面溫度快速升高到相變點以上，而心部溫度仍在相變點以下。感應加熱后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液噴射淬火，淬火后進行180-200℃低溫回火，以降低淬火應力，并保持高硬度和高耐磨性。[11] 由于零件的尺寸較小，淬硬深度在0.2～2mm范圍內，因此采用高頻感應加熱方式。高頻感應加熱的頻率為100～1000KHZ。 確應感應加熱加熱的頻率： 設計內容 計算說明 結論 3.8 各機加工工序切削用量及機床和刀具型號 根據高頻感應加熱公式： 式中，f——為頻率，單位KHz； ——加熱深度，單位為mm。 零件表面滲碳層深度為1.22～1.62mm，取 所以， (KHz) 熱處理工藝：淬火前先進行滲碳處理，滲碳溫度為920～940℃。淬火時用專用高頻淬火設備，加熱頻率為237KHz，高頻加熱至830～870℃直接淬火（乳化液淬），淬火后再在180～200℃回火。 (1) 銑端面時的切削用量及機床型號和刀具規(guī)格 機床型號：X364雙端面銑床 刀具規(guī)格：硬質合金端銑刀 d=80mm 切削用量：=3mm，f=0.3mm/r；=1.42m/s；n=5.67r/s (2) 鉆中心孔時的切削用量及機床型號和刀具規(guī)格 機床型號：XA-449 刀具規(guī)格：不帶護錐的A型中心鉆d=4.00mm，D=8.5mm 切削用量：mm，f=0.09mm/r，，n=10r/s (3) 車削時的切削用量及機床型號和刀具規(guī)格 車床型號：CE7120半自動液壓仿形車床 粗車及半精車時車刀型號:可轉位外圓車刀16mm×25mm, ，， f=236.69 KHz 設計內容 計算說明 結論 ，，，， 粗車時切削用量：=1.5mm，f=0.3mm/r，，n=16r/s 半精車時的切削用量：=0.55mm，f=0.36mm/r，，n=20r/s 倒角時車刀型號：可轉位外圓車刀16mm×25mm，，，，，，， 倒角時切削用量：，f=0.36mm/r，，n=20r/s 車槽時車刀型號：成形切槽車刀，刀具寬度3.5mm。 車槽時切削用量：，f=0.10mm/s，， (4) 銑平面時的切削用量及機床型號和刀具規(guī)格 機床型號：X3132 刀具規(guī)格：高速鋼立銑刀d=20mm 切削用量：，，， (5) 磨削時的切削用量及機床型號和刀具規(guī)格 機床型號：MMB1312外圓磨床 刀具規(guī)格：平形砂輪，形狀尺寸為，粗磨時磨具粒度為F36~F46，精磨時的磨具粒度F60~100 粗磨時切削用量：，m/s，m/min，6mm 精磨時切削用量：，m/s, m/min，。 設計內容 計算說明 結論 第4章、 夾具設計 4.1 夾具的概述 4.2 夾具的組成 機床夾具是零件在機床上加工時用以裝夾工件（和引導刀具）的一種工藝裝備，其作用是正確確定工件與刀具之間的相對位置，并將工件牢固地夾緊。使用夾具可以有效地保證工件的加工質量，提高勞動生產率，擴大機床的工藝范圍和減輕勞動強度。因此，夾具在機械制造中占有重要的地位。 通常，夾具的組成如下： （1） 定位裝置 定位裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，常用的定位元件有支承釘、定位銷、V形塊等。 （2） 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據的位置，在加工過程中不因受外力（切削力、重力、慣性力等）作用而產生位移，同時可以減輕或防止振動。它通常由夾緊元件（夾爪、壓板等）、傳動機構（如杠桿、斜楔等）和動力裝置（氣缸、液壓缸等）組成。 （3） 對刀、引導裝置 對刀、引導裝置的作用是確定刀具相對于夾具的位置，或引導刀具進行加工。常用的對刀、引導元件有對刀塊、鉆套等。 （4） 其它元件及裝置 （5） 夾具體 夾具體是用于連接夾具上所有的元件和裝置，使其成為一個整體的基礎件，它還用來與機床的有關部位連接，以確定夾具在機床的位置。 設計內容 計算說明 結論 4.3 機床夾具的作用 1．定位基準的選擇 由零件圖可知，其設計基準為十字軸的四軸端面為定位基準。因此選用工件以加工四處端面和十字軸的中心孔為主定位基準。 2.定位誤差分析 由于十字軸的軸向尺寸的設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具的螺紋孔的制造精度和安裝精度。 3．夾具設計及操作說明 如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。 夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 設計內容 計算說明 結論 4.4 夾具裝配 十字軸銑四處平面夾具的裝配圖如下圖： 圖 4-1 1.夾具板 2.圓柱銷 3.螺釘 4.內六角圓柱頭螺釘M6X30 5.V形塊 6.銷 7. 雙頭螺柱A型M12x112 8.Ⅰ型六角螺母M12 9.平行墊M12 10.移動壓板 11.調節(jié)支釘 12.彈簧 13. Ⅲ型六角薄螺母M12 14.平面對刀塊 設計內容 計算說明 結論 如上圖可知： 1. 采用夾具定位可全部或部分省去找正時間；采用快速定位、夾緊機構，尤其是各種機械化夾緊機構（氣動、液壓、氣液壓傳動、電動等），可以明顯地降低輔助時間；采用夾具可改善工藝系統剛性、穩(wěn)定性和加大切削用量，減小機動時間；采用夾具可降低對工人等級的要求，等等。工序時間的縮短，生產效率的提高及產品質量的穩(wěn)定，必有利于加工成本的降低。 2.定位方案的選擇 根據加工要求，工件在夾具中的定位以4個Φ28軸頸為主要定位基準，限制六個自由度，以活動支撐釘頂住一端面做輔助支撐不限制自由度。夾緊軸頸。 3.定位元件設計 根據定位方案，設計定位元件的結構如圖所示，Φ28軸頸用V形塊定位，采用壓塊夾緊裝置。軸頸端面用活動壓板輔助定位。 4.裝配時，先把工作平臺放平，固定住四個V形塊，然后把十字軸的四軸放在V形塊上，確保放的均勻，穩(wěn)定，最后，安裝壓板，壓住十字軸的兩個軸，確保壓緊，禁止松動。 5.工作時，把裝配夾具放在銑床上，對刀塊與工作臺上的對刀孔對齊，這樣就可以銑平面了。 設計內容 計算說明 結論 6.銑完十字軸拆卸時，先松開壓板，取出 十字軸，檢查是否合格。然后擰開螺母，拿掉壓板，V形塊。 十字軸銑四處平面夾具的裝配圖及夾具體零件圖分別見附圖。 總結 通過對國內外資料的查閱和總結，對汽車零件十字軸的研究有了更深入的認識，對設計課題有了更明確的研究方向。了解了國內外汽車制造技術發(fā)展的現狀并掌握了十字軸的加工工藝。還進行了夾具等設計，更加鞏固了學習知識，以及對十字軸的了解。發(fā)現在實現輕量化所要解決的就是如何做到高強度、高品質和低成本。比如在高強度方面，鋁合金鑄造對零部件的強度和焊接要求很高，追求內部質量。通過仔細研究十字軸的一系列產品，對加工出高品質，內部質量高的成品有了更新的認識和了解，夾具等設計也有了更新的想法。 參考文獻 [1] 周世權. 機械制造工藝基礎. 華中科技大學出版社. 2005.10 [2] 盧秉恒等. 機械制造技術基礎. 機械工業(yè)出版社. 2005.5. [3] 陳家瑞. 汽車構造. 人民交通出版社.2002.3. [4] 柯明揚. 機械制造工藝學. 北京航空航天大學出版社.1996.8. 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