【正文】 量 ≤ 鉻 Cr： ～ 鎳 Ni：允許殘余含量 ≤ 銅 Cu：允許殘余含量 ≤ 鈦 Ti： ～ 力學(xué)性能： 抗拉強(qiáng)度 σb (MPa) ： ≥ 1080(110) 屈服強(qiáng)度 σs (MPa) ： ≥ 835(85) 伸長(zhǎng)率 δ 5 (％ )： ≥10 斷面收縮率 ψ ( ％ )： ≥ 45 沖擊功 Akv (J)： ≥ 55 沖擊韌性值 αkv (J/cm2) ： ≥ 69(7) 硬度： ≤ 217HB 試樣尺寸：試樣毛坯尺寸 為 15mm。 ） mm （ 2） 各軸頸中心線(xiàn)的不相交度公差為 ,軸頸中心線(xiàn)的垂直度公差為。 （ 4） 表面硬度為 58～ 63HRC。 （ 6） 磨后進(jìn)行磷化處理。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。 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。 （ 3）盡量減少工件的裝夾時(shí)間，以提高生產(chǎn)效率。 工藝方案的設(shè)計(jì) 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(chē)四軸徑外圓、倒角、車(chē)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。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。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(chē)外圓粗磨及精磨使各軸頸的尺寸變小。 通過(guò)查詢(xún)機(jī)械加工工藝手冊(cè) [7]可知： 精磨加工余量： 加工過(guò)程 零件尺寸 西南科技大學(xué) 本科生畢業(yè)論文 16 粗磨加工余量： 半精車(chē)加工余量： 粗車(chē)加工余量： 精銑加工余量： 由此可以得到軸頸的尺寸為： 28++++= 十字軸毛坯的長(zhǎng)度為：（ +） *2=200mm 查手冊(cè)可知，模鍛件中心尺寸距尺寸偏差在 0～ 30mm 為 ，在 80～ 120mm為 ,考慮到加工時(shí)的余量，軸頸的基本尺寸定為 33? 因此，零件的毛坯尺寸便可以確定下來(lái) 軸頸尺寸為： ??? mm 十字軸中心線(xiàn)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作量： ??? → ? → ? → ?? → ? 西南科技大學(xué) 本科生畢業(yè)論文 17 第 3 章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 銑端面的 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 由文獻(xiàn) [9,669]表 894選 擇 銑刀直徑，可得如下表格： 表 31 銑刀直徑的選擇 刀具名稱(chēng) 硬質(zhì)合金端銑刀 背吃刀 pa /mm ≤ 4 ~5 ~6 ~7 ~8 ~10 側(cè)吃刀 ea /mm ≤ 60 ~90 ~120 ~180 ~260 ~350 銑刀直 徑 0d /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 ≤ pa ≤ 3mm 側(cè)吃刀量 ea =32mm 根據(jù)背吃刀量和側(cè)吃刀量，可知： 銑刀直徑 0d =80mm 由于 背吃刀量 ≤ pa ≤ 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 aR =，由文獻(xiàn) [9， 670]表 896 可知：銑刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 : f=~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 899， 可查得 硬質(zhì)合金刀具 銑削速度范圍，如下表所示： 表 32 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 cv / 1??sm 低、中碳鋼 220 225~290 300~425 ~ ~ ~ 西南科技大學(xué) 本科生畢業(yè)論文 18 這里選擇銑 削速度范圍為 cv =~ 1??sm 考慮到背吃刀量和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，取 cv = 1??sm 根據(jù)公式 1000/0ndvc ?? ， 式中， cv —— 銑削速度 0d —— 銑刀直徑 n—— 銑刀轉(zhuǎn)速 可得銑刀轉(zhuǎn)速： srd vn c / 0 ????? ? 根據(jù)機(jī)床的轉(zhuǎn)速， 取 n=340r/min=。 采用的銑刀為：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位錐柄面銑刀 直徑 0d =80mm，銑刀總長(zhǎng)度為 157mm，銑刀的國(guó)標(biāo)為 GB/T 。工件通過(guò)三個(gè) V形塊以十字軸的外圓來(lái)定位。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。 鉆中心孔的 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 鉆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(xiàn)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(xiàn)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)，這一工序在四軸組合鉆床上完成，由機(jī)床四個(gè)主軸的位置精度來(lái)保證其中心孔的位置精度。 在鉆中心孔時(shí)，先調(diào)整好鉆頭的位置，零件裝夾好之后，鉆頭只需向前移動(dòng)，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的深度后再 退刀。 （ 2）選擇切削用量 背吃刀量 ?? Da p mm 確定進(jìn)給量，由文獻(xiàn) [9， 647]表 869，可查得高速鋼鉆頭鉆孔時(shí)的進(jìn)給量： f=~按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 f=。 軸向力： 4 3 3 ?????? FYXFF KfdCF F N 切削扭矩： 30 10 ??? MYXMM KfdCM M = 3 3 ????? = MN? 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 ?pa mm， f=， smvc /? ， n=10r/s。第一次走刀為粗車(chē)，它能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT11~IT13，第二次走刀為半精車(chē)，它能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT8~IT9，第三走刀也為半精車(chē)。夾具簡(jiǎn)圖如下圖所示： 圖 33 車(chē)削所用的頂針夾具 車(chē)削這一工序在 CE7120U 半自動(dòng)液壓仿形車(chē)床上完成，車(chē)外圓時(shí)選用的車(chē)刀為：可轉(zhuǎn)位外圓車(chē)刀，刀桿尺寸為 16mm? 25mm， 粗、精加工兼顧。 （ 2）確定進(jìn)給量 f 由文獻(xiàn) [9， 633]表 850，可查得硬質(zhì)合金及高速鋼車(chē)刀粗車(chē)外圓時(shí)的進(jìn)給量，可知粗車(chē)時(shí)的進(jìn)給量為 f=~，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，初步選定f=。取 smvc /? 。此時(shí)切削速度為： smdnv c / 33 ?????? ?? ?? （ 5）校核機(jī)床功率 由文獻(xiàn) [9， 640]表 859，可查得切削力的公式及相關(guān)參數(shù)。最后選定粗車(chē)的切削用量為： pa =， f=， smvc /? ， n=16r/s 確定半精車(chē)時(shí)的切削用量 （ 1）確定背吃刀量 pa 取即 pa =。預(yù)估切削速度 cv ，可查得f=~。 （ 3）確定切削速度 cv 與機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 由文獻(xiàn) [9， 638]表 857，可得切削速度范圍cv =~。按公式得主軸轉(zhuǎn)速 )/()29/(????? ?? 按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 n=20r/s。由于半精車(chē)切削力較小，故一般不需驗(yàn)算。 倒角 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。半精車(chē)過(guò)后，工件的尺寸變?yōu)?? ， 而零件的最終尺寸為 28? ，對(duì)好刀之后，工件的單邊加工余量： +1=。 車(chē)槽 （ 1）選用刀具 由文獻(xiàn) [9， 210]表 413，可查車(chē)刀型號(hào)，選用成形切斷車(chē)刀，由于 槽 的 寬 度 為 , 所 以 ， 車(chē) 刀 寬 度 為 。 （ 3）確定切削速度 cv 與機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 由文獻(xiàn) [9， 637]表 855，可查得切斷和切西南科技大學(xué) 本科生畢業(yè)論文 23 槽時(shí)的切削用量。 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)。因此 dd/1 =所以修正系數(shù) K= 所以，切削速度為 smv c /4 7 8 ??? 根據(jù)公式計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 )/()33/(????? ?? 根據(jù)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速范圍，取 )/(14 srn? 所以 實(shí)際切削速度為 smdnv c / 33 ?????? ?? ?? 最后選定車(chē)槽時(shí)的切削用量為： mmap ? ， f=， srn /14? ， smvc /? 銑平面的 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 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。 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）。 選擇切削用量 （ 1）確定背吃刀量 mmap ? 西南科技大學(xué) 本科生畢業(yè)論文 24 （ 2）確定進(jìn)給量 已知側(cè)吃 刀量，由文獻(xiàn) [9， 673]表 898，可查得高速鋼立銑刀每齒的進(jìn)給量，可取 Zmmf Z /~? ，取 ZmmfZ /? 。由于背吃刀量很小，可當(dāng)作精銑，可以取 smvc /? 。 磨削的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 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 464，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。 確定刀具型號(hào) 選用平形砂輪，形狀尺寸為 3212150 ?? ，粗磨時(shí)磨具粒度為F36~F46，精磨時(shí)的磨具粒度 F60~100。 可得 2210 0010 00 ????? ?? w ww d vn ? （ 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。 精磨時(shí)，取 1m in/35 ??? mvw ，根據(jù)公式 1000/ ndv ?? ，可得 35100 0100 0 ????? ?? w ww d vn ? （ r/min） 取 370?wn r/min，得工件實(shí)際轉(zhuǎn)速為： 0 0 0/3 7 0281 0 0 0/ ????? ?? ndv （ m/min） 由文獻(xiàn) [9， 687]表 8120，查得工件每轉(zhuǎn)的縱給量為 rmmfa /10? ，工作臺(tái)單行程的橫進(jìn)給量 ??? stmft ? 。 根據(jù)公式 1000/0ndvc ?? 式中， cv —— 砂輪切削速度（ m/s）； 0d —— 吵輪直徑（ mm）； n —— 砂輪主軸轉(zhuǎn)速（ r/s）。 所以 ,粗磨時(shí)的切削用量為： 111 ??? stmft ? ， ?cv m/s， ?wn m/min， ?af 6mm； 粗磨時(shí)的切削用量為： ??? stmft ? ， ?cv m/s, ?wv m/min， rmmfa /10? 。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 。 由于零件表面滲碳層深度為 ～ ， 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 ，因此，零件在熱處理時(shí)的表面滲碳層深度應(yīng)為～ 。 感應(yīng)加熱表面淬火原理： 感應(yīng)線(xiàn)圈中通以交流電時(shí)，即在其內(nèi)部和周?chē)a(chǎn)生一與電流相同頻率的交變磁場(chǎng)。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。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 180200℃低溫回火，以降低淬火應(yīng)力，并保持高硬度和高耐磨性。高頻感應(yīng)加熱的頻率為 100～ 1000KHZ。 零件表面滲碳層深度為 ～ ，取 ?? 所以， 22 ??????????????? ?f (KHz) 熱處理工藝：淬火前先進(jìn)行滲碳處理，滲碳溫度為 920～ 940℃。 磷化處理 十字軸在工作過(guò)程中，行星齒輪安裝在四個(gè)軸頸上，行星齒輪在軸頸上轉(zhuǎn)動(dòng) ，這樣行星齒輪與十字軸就會(huì)產(chǎn)生摩擦。 磷化 膜的作用 ：給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕；