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徐州工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 第1章、緒論 汽車在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異。 差速器的這種調(diào)整是自動(dòng)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(jìn)一個(gè)碗內(nèi)，豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽?，它自?dòng)選擇靜止（動(dòng)能最小）而不會(huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣的道理，車輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài)，自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。 驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角度旋轉(zhuǎn)。這樣，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過(guò)的距離大，將使外側(cè)車輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑拖，而內(nèi)側(cè)車輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。即使是汽車直線行駛，也會(huì)因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動(dòng)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(dòng)。[3] 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 第2章、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 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(duì)比較簡(jiǎn)單，從圖中可以看到零件有四個(gè)軸頸及軸頸上的幾個(gè)平面，主要通過(guò)銑、車、磨、鉆等加工方法來(lái)完成零件的加工 批量：年產(chǎn)30000件產(chǎn)品，單班生產(chǎn)；該零件的尺寸精度要求較高，因此，在設(shè)計(jì)工藝時(shí)要考慮其加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 圖2-1 差速器十字軸實(shí)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(dòng)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(qiáng)度和韌性,特別是具 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 2.3十字軸的主要加工表面及技術(shù)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(dāng)好.用途:用于齒輪,軸類,活塞類零配件等.用于汽車,飛機(jī)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(gè)軸頸尺寸為mm，，長(zhǎng)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(jìn)行磷化處理。[5] 通過(guò)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(shí)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(shè)計(jì)工藝時(shí)，即要保證零件的加工質(zhì)量，又要考慮提高零件的生產(chǎn)效率。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 2.4 設(shè)計(jì)依據(jù) 2.5 工藝方案的設(shè)計(jì) 通過(guò)分析，在工藝的設(shè)計(jì)中需要著重解決好以下問(wèn)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(shí)間，以提高生產(chǎn)效率。 生產(chǎn)綱領(lǐng)：年產(chǎn)30000件產(chǎn)品，單班生產(chǎn)； 產(chǎn)品圖紙：零件圖如圖2-1所示。 通過(guò)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(cè)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(jīng)過(guò)磨削后再進(jìn)行熱處理，在熱處理過(guò)程中，工件會(huì)變形，影響零件的精度，方案二工序較少，工件經(jīng)過(guò)熱處理后再進(jìn)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(fù)，生產(chǎn)效率較低，對(duì)批量生產(chǎn)不利。方案二工序雖較少，但生產(chǎn)效率較高。從總體看，結(jié)合零件的生產(chǎn)要求，方案二更合理。 根據(jù)工藝方案，可以發(fā)現(xiàn)： 在加工過(guò)程中“銑端面”這一道工序使毛坯的總長(zhǎng)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(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 通過(guò)查詢機(jī)械加工工藝手冊(cè)[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(zhǎng)度為：（81+2.5）×2=167mm 查手冊(cè)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(shí)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(lái) 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(jù)各工序的加工方法及加工所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 第3章、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 銑端面的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 由文獻(xiàn)[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(zhì)合金端銑刀 背吃刀/mm ≤4 ~5 ~6 ~7 ~8 ~10 側(cè)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(jù)十字軸的加工余量可知： 背吃刀量2.5≤≤3mm 側(cè)吃刀量=32mm 根據(jù)背吃刀量和側(cè)吃刀量，可知： 銑刀直徑=80mm 由于背吃刀量2.5≤≤3mm，所以銑削時(shí)可一次加工完成，根據(jù)端面的表面粗糙度=1.25，由文獻(xiàn)[9，670]表8-96可知：銑刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為: f=0.2~0.3mm/r 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 由于工件材料為20CrMnTi，為低碳鋼，毛坯的硬度為200∽230HB, 由文獻(xiàn)[9，673]表8-99，可查得硬質(zhì)合金刀具銑削速度范圍，如下表所示： 表3-2 硬質(zhì)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(zhuǎn)進(jìn)給量，取=1.6 根據(jù)公式 ， 式中，——銑削速度 ——銑刀直徑 n——銑刀轉(zhuǎn)速 可得銑刀轉(zhuǎn)速： 根據(jù)機(jī)床的轉(zhuǎn)速，取n=340r/min=5.67r/s。所以實(shí)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(zhì)合金可轉(zhuǎn)位錐柄面銑刀 =3mm，f=0.3 mm/r；=1.42m/s；n=5.67 r/s。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 3.2 鏜中心孔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 直徑=80mm，銑刀總長(zhǎng)度為157mm，銑刀的國(guó)標(biāo)為GB/T 5342.2-2006。 銑端面這一工序采用雙端面銑削機(jī)床，工件只需裝夾兩次便可以完成四個(gè)端面的銑削。工件通過(guò)三個(gè)V形塊以十字軸的外圓來(lái)定位。這一工序的定位原理： V1、V2、V3分別表示3個(gè)V形塊，V2、V3限制了十字軸沿Z軸和Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，V1限制了十字軸沿X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，V1同時(shí)還起到了一個(gè)定位的作用，即只要確定V1的中心線到端銑刀的距離，同時(shí)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(duì)稱度要求。這樣只要把工件安裝好之后，再把工作臺(tái)沿Y軸移動(dòng)，便可同時(shí)加工零件的兩個(gè)端面。加工好后，再把工件取下來(lái)旋轉(zhuǎn)90度，便可加工另個(gè)兩個(gè)端面。 鏜中心這一工序的要求相對(duì)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(jī)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(shí)在普通機(jī)床上裝夾工件較費(fèi)時(shí)，這一工序在鏜床上完成，由兩個(gè)V型塊，兩個(gè)移動(dòng)壓板和兩個(gè)擋銷來(lái)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(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 在鏜中心孔時(shí)，先調(diào)整好鏜刀的位置，零件裝夾好之后，鏜刀只需向前移動(dòng)，當(dāng)達(dá)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(jì)算 （1）選擇切削用量 背吃刀量 mm 確定進(jìn)給量，由文獻(xiàn)[9，647]表8-69，可查得高速鋼刀具鏜孔時(shí)的進(jìn)給量： f=0.15~0.40mm/r 按機(jī)床說(shuō)明書，取f=0.20mm/r。 （3）切削速度 由文獻(xiàn)[9，648]表8-71，可得高速鋼刀具鏜孔時(shí)的切削速度： 按公式計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取n=10r/s，故實(shí)際切削速度 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 3.3 車削的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 3.3.1 確定粗車時(shí)的切削用量 上述計(jì)算結(jié)果與機(jī)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(zhǔn)。第一次走刀為粗車，它能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11~IT13，第二次走刀為半精車，它能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT8~IT9，第三走刀也為半精車。 為了減少零件裝夾的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，不用三爪卡盤，用兩個(gè)頂尖定位十字軸，并用一個(gè)夾具把十字軸和車床主軸連接起來(lái)，使十字軸和機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速一致。夾具簡(jiǎn)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(dòng)液壓仿形車床上完成，車外圓時(shí)選用的車刀為：可轉(zhuǎn)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(shí)直徑的加工余量為3mm，因此，加工時(shí)的單邊余量為1.5mm，即=1.5mm。 （2）確定進(jìn)給量f 由文獻(xiàn)[9，633]表8-50，可查得硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓時(shí)的進(jìn)給量，可知粗車時(shí)的進(jìn)給量為f=0.3~0.4mm/r，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書， mm，f=0.20 mm/r，m/s，n=10r/s 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 3.3.2 確定半精車時(shí)的切削用量 初步選定f=0.3mm/r。 （3）選擇切削速度 由文獻(xiàn)[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(zhuǎn)速n 由公式 （r/s） 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取n=16r/s。此時(shí)切削速度為： （5）校核機(jī)床功率 由文獻(xiàn)[9，640]表8-59，可查得切削力的公式及相關(guān)參數(shù)。主切削力： = =693（N） 切削功率： （kW） 由機(jī)床說(shuō)明書查得，機(jī)床電機(jī)功率(kW)，取機(jī)床傳動(dòng)效率，時(shí) (kW) 所以，機(jī)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(jìn)給量f 由文獻(xiàn)[9，635]表8-51，可查得硬質(zhì)合金車刀和高速鋼車刀半精車與精車外圓和端面時(shí)的進(jìn)給量。預(yù)估切削速度>1.66mm/s時(shí)，可查得f=0.35~0.40mm/r。根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取f=0.36mm/r。 =1.5mm，f=0.3 mm/r，m/s ，n=16r/s 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 3.3.3 倒角 3.3.4 車槽 （3）確定切削速度與機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 由文獻(xiàn)[9，638]表8-57，可得切削速度范圍=1.667~2.17mm/s?？紤]到進(jìn)給量取得較大，故取=2m/s。按公式得主軸轉(zhuǎn)速 按機(jī)床說(shuō)明書，取n=20r/s。按公式算得實(shí)際切削速度為 此速度大于預(yù)估速度，故可用。由于半精車切削力較小，故一般不需驗(yàn)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(shí)，四個(gè)行星齒輪安裝在十字軸的四個(gè)軸頸上，倒角一方面便于行星齒輪的安裝，同時(shí)也可以減小十字軸在工作時(shí)應(yīng)力過(guò)于集中的問(wèn)題。 由于外圓車刀可以倒的角，因此在半精車過(guò)后，機(jī)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(lái)倒角。半精車過(guò)后，工件的尺寸變?yōu)?，而零件的最終尺寸為，對(duì)好刀之后，工件的單邊加工余量： 0.32/2+1=1.16mm。因此，倒角時(shí)的切削用量為： ，f=0.36mm/r，，n=20r/s。 （1） 選用刀具 由文獻(xiàn)[9，210]表4-13，可查車刀型號(hào)，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(jìn)給量 由文獻(xiàn)[9，636]表8-52，可查得切斷和切槽的進(jìn)給量，工件直徑在20~40時(shí)的進(jìn)給量為f=0.10~0.12mm/s，初步選定進(jìn)給量為f=0.10mm/s。 （3）確定切削速度與機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 由文獻(xiàn)[9，637]表8-55，可查得切斷和切槽時(shí)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(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 3.4 銑平面的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 可得硬質(zhì)合金車刀在車槽時(shí)進(jìn)給量為f=0.10mm/s時(shí)的切削速度為。 切槽時(shí)，最終直徑與初始直徑之比不同應(yīng)乘下面的修正系數(shù)。 表3-4 最終直徑與初始直徑不同時(shí)所對(duì)應(yīng)的修正系數(shù) 最終直徑/初始直徑（） 0.5~0.7 0.8~0.95 修正系數(shù) 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(shù)K=0.84 所以，切削速度為 根據(jù)公式計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速范圍，取 所以實(shí)際切削速度為 最后選定車槽時(shí)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(gè)軸頸銑兩個(gè)平面，以軸頸表面為精基準(zhǔn)，這樣工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。 銑平面時(shí)是在這段軸上加工，兩平面之間的距離為27mm,假設(shè)兩平面以中心軸完全對(duì)稱，則每個(gè)平面加工的深度為h=(27.5-27)/2=0.25mm。 mm f=0.10 mm/sr/s 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 3.5 磨削的工藝設(shè)計(jì)計(jì)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(jīng)計(jì)算所銑平面的寬度不超過(guò)10mm，選用，齒數(shù)為4，取側(cè)吃刀量。 選擇切削用量 （1）確定背吃刀量 （2）確定進(jìn)給量 已知側(cè)吃刀量，由文獻(xiàn)[9，673]表8-98，可查得高速鋼立銑刀每齒的進(jìn)給量，可取，取。 （3）確定銑削速度和刀具轉(zhuǎn)速 由文獻(xiàn)[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(shí)的銑削速度為。由于背吃刀量很小，可當(dāng)作精銑，可以取。根據(jù)公式計(jì)算刀具轉(zhuǎn)速： 根據(jù)機(jī)床的轉(zhuǎn)速范圍取 所以，進(jìn)給量為 所以實(shí)際切速度為 最后選定銑平面時(shí)的切削用量為 ，，， 選擇磨料品種和結(jié)合劑 工件為低碳鋼，經(jīng)過(guò)熱處理，由文獻(xiàn)[9，304]表4-64，選擇白剛玉（WA），因?yàn)榘子駝傔m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(xiàn)[9，308]表4-70，可選擇陶瓷結(jié)合劑V(A)。 mmr/sm/smm/r 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 確定刀具型號(hào) 選用平形砂輪，形狀尺寸為，粗磨時(shí)磨具粒度為F36~F46，精磨時(shí)的磨具粒度F60~100。 由文獻(xiàn)[9，685]表8-120，可得如下表所示的數(shù)據(jù) ： 表3-5 工件回轉(zhuǎn)的圓周速度 工件回轉(zhuǎn)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(jìn)給量如下表所示： 表3-6 磨外圓時(shí)的縱進(jìn)給量 粗磨 （為砂輪寬度） 精磨 表面粗糙度 表面粗糙度 粗磨時(shí)，取，根據(jù)公式 式中，——工件直徑（mm）； ——工件主軸轉(zhuǎn)速（m/min）， ——工件回轉(zhuǎn)的圓周速度（m/min）。 可得 （r/min） 由此可選擇磨床型號(hào)為：MMB1312[10]，此機(jī)床工件主軸轉(zhuǎn)速范圍為120~940r/min，為無(wú)級(jí)調(diào)速。 取r/min，得工件實(shí)際轉(zhuǎn)速為： （m/min） 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 由文獻(xiàn)[9，686]表8-120，查得當(dāng)工件每轉(zhuǎn)的縱給量為0.5=6mm時(shí)，工作臺(tái)單行程的橫進(jìn)給量為。 精磨時(shí)，取，根據(jù)公式，可得 （r/min） 取r/min，得工件實(shí)際轉(zhuǎn)速為： （m/min） 由文獻(xiàn)[9，687]表8-120，查得工件每轉(zhuǎn)的縱給量為，工作臺(tái)單行程的橫進(jìn)給量。 計(jì)算砂輪切削速度： MMB1312磨床砂輪主速有1550r/min和2200r/min，粗磨時(shí)選用1550r/min，精磨時(shí)選用2200r/min。根據(jù)公式 式中， ——砂輪切削速度（m/s）； ——吵輪直徑（mm）； ——砂輪主軸轉(zhuǎn)速（r/s）。 可得，粗磨時(shí)的砂輪切削速度為： （m/s） 精磨時(shí)的砂輪切削速度為： （m/s） 由于、均小于35，故可用。 所以,粗磨時(shí)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(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 3.6 熱處理 ，m/s，m/min，6mm； 精磨時(shí)的切削用量為： ，m/s, m/min，。 十字軸在工作時(shí)，四個(gè)行星齒輪在十字軸的軸頸處轉(zhuǎn)動(dòng)，因此對(duì)十字軸四個(gè)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(qiáng)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(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅(jiān)韌的心部。因此，零件經(jīng)過(guò)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(jìn)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(shí)的表面滲碳層深度應(yīng)為1.22～1.62mm。 為提高效率，采用感應(yīng)加熱表面淬火方式。 感應(yīng)加熱表面淬火原理： 感應(yīng)線圈中通以交流電時(shí)，即在其內(nèi)部和周圍產(chǎn)生一與電流相同頻率的交變磁場(chǎng)。若把工件置于磁場(chǎng)中，則在工件內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，并由于電阻的作用而被加熱。由于交流電的集膚效應(yīng)，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(diǎn)以上，而心部溫度仍在相變點(diǎn)以下。感應(yīng)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(jìn)行180-200℃低溫回火，以降低淬火應(yīng)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(nèi)，因此采用高頻感應(yīng)加熱方式。高頻感應(yīng)加熱的頻率為100～1000KHZ。 確應(yīng)感應(yīng)加熱加熱的頻率： 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 3.8 各機(jī)加工工序切削用量及機(jī)床和刀具型號(hào) 根據(jù)高頻感應(yīng)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(jìn)行滲碳處理，滲碳溫度為920～940℃。淬火時(shí)用專用高頻淬火設(shè)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(shí)的切削用量及機(jī)床型號(hào)和刀具規(guī)格 機(jī)床型號(hào)：X364雙端面銑床 刀具規(guī)格：硬質(zhì)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(shí)的切削用量及機(jī)床型號(hào)和刀具規(guī)格 機(jī)床型號(hào)：XA-449 刀具規(guī)格：不帶護(hù)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(shí)的切削用量及機(jī)床型號(hào)和刀具規(guī)格 車床型號(hào)：CE7120半自動(dòng)液壓仿形車床 粗車及半精車時(shí)車刀型號(hào):可轉(zhuǎn)位外圓車刀16mm×25mm, ，， f=236.69 KHz 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 ，，，， 粗車時(shí)切削用量：=1.5mm，f=0.3mm/r，，n=16r/s 半精車時(shí)的切削用量：=0.55mm，f=0.36mm/r，，n=20r/s 倒角時(shí)車刀型號(hào)：可轉(zhuǎn)位外圓車刀16mm×25mm，，，，，，， 倒角時(shí)切削用量：，f=0.36mm/r，，n=20r/s 車槽時(shí)車刀型號(hào)：成形切槽車刀，刀具寬度3.5mm。 車槽時(shí)切削用量：，f=0.10mm/s，， (4) 銑平面時(shí)的切削用量及機(jī)床型號(hào)和刀具規(guī)格 機(jī)床型號(hào)：X3132 刀具規(guī)格：高速鋼立銑刀d=20mm 切削用量：，，， (5) 磨削時(shí)的切削用量及機(jī)床型號(hào)和刀具規(guī)格 機(jī)床型號(hào)：MMB1312外圓磨床 刀具規(guī)格：平形砂輪，形狀尺寸為，粗磨時(shí)磨具粒度為F36~F46，精磨時(shí)的磨具粒度F60~100 粗磨時(shí)切削用量：，m/s，m/min，6mm 精磨時(shí)切削用量：，m/s, m/min，。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 第4章、 夾具設(shè)計(jì) 4.1 夾具的概述 4.2 夾具的組成 機(jī)床夾具是零件在機(jī)床上加工時(shí)用以裝夾工件（和引導(dǎo)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(duì)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(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，夾具在機(jī)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(shí)所占據(jù)的位置，在加工過(guò)程中不因受外力（切削力、重力、慣性力等）作用而產(chǎn)生位移，同時(shí)可以減輕或防止振動(dòng)。它通常由夾緊元件（夾爪、壓板等）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如杠桿、斜楔等）和動(dòng)力裝置（氣缸、液壓缸等）組成。 （3） 對(duì)刀、引導(dǎo)裝置 對(duì)刀、引導(dǎo)裝置的作用是確定刀具相對(duì)于夾具的位置，或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。常用的對(duì)刀、引導(dǎo)元件有對(duì)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(gè)整體的基礎(chǔ)件，它還用來(lái)與機(jī)床的有關(guān)部位連接，以確定夾具在機(jī)床的位置。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 4.3 機(jī)床夾具的作用 1．定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為十字軸的四軸端面為定位基準(zhǔn)。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(zhǔn)。 2.定位誤差分析 由于十字軸的軸向尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無(wú)極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無(wú)基準(zhǔn)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(shè)計(jì)及操作說(shuō)明 如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率.為此,在螺母夾緊時(shí)采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺(jué)還比較緊湊。 夾具上裝有對(duì)刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)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(nèi)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(dòng)壓板 11.調(diào)節(jié)支釘 12.彈簧 13. Ⅲ型六角薄螺母M12 14.平面對(duì)刀塊 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 如上圖可知： 1. 采用夾具定位可全部或部分省去找正時(shí)間；采用快速定位、夾緊機(jī)構(gòu)，尤其是各種機(jī)械化夾緊機(jī)構(gòu)（氣動(dòng)、液壓、氣液壓傳動(dòng)、電動(dòng)等），可以明顯地降低輔助時(shí)間；采用夾具可改善工藝系統(tǒng)剛性、穩(wěn)定性和加大切削用量，減小機(jī)動(dòng)時(shí)間；采用夾具可降低對(duì)工人等級(jí)的要求，等等。工序時(shí)間的縮短，生產(chǎn)效率的提高及產(chǎn)品質(zhì)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(jù)加工要求，工件在夾具中的定位以4個(gè)Φ28軸頸為主要定位基準(zhǔn)，限制六個(gè)自由度，以活動(dòng)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(shè)計(jì) 根據(jù)定位方案，設(shè)計(jì)定位元件的結(jié)構(gòu)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(dòng)壓板輔助定位。 4.裝配時(shí)，先把工作平臺(tái)放平，固定住四個(gè)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(gè)軸，確保壓緊，禁止松動(dòng)。 5.工作時(shí)，把裝配夾具放在銑床上，對(duì)刀塊與工作臺(tái)上的對(duì)刀孔對(duì)齊，這樣就可以銑平面了。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算說(shuō)明 結(jié)論 6.銑完十字軸拆卸時(shí)，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(jiàn)附圖。 總結(jié) 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外資料的查閱和總結(jié)，對(duì)汽車零件十字軸的研究有了更深入的認(rèn)識(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)課題有了更明確的研究方向。了解了國(guó)內(nèi)外汽車制造技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀并掌握了十字軸的加工工藝。還進(jìn)行了夾具等設(shè)計(jì)，更加鞏固了學(xué)習(xí)知識(shí)，以及對(duì)十字軸的了解。發(fā)現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)輕量化所要解決的就是如何做到高強(qiáng)度、高品質(zhì)和低成本。比如在高強(qiáng)度方面，鋁合金鑄造對(duì)零部件的強(qiáng)度和焊接要求很高，追求內(nèi)部質(zhì)量。通過(guò)仔細(xì)研究十字軸的一系列產(chǎn)品，對(duì)加工出高品質(zhì)，內(nèi)部質(zhì)量高的成品有了更新的認(rèn)識(shí)和了解，夾具等設(shè)計(jì)也有了更新的想法。 參考文獻(xiàn) [1] 周世權(quán). 機(jī)械制造工藝基礎(chǔ). 華中科技大學(xué)出版社. 2005.10 [2] 盧秉恒等. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2005.5. 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