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1、十字軸加工工藝及夾具設計說明書枳械制造工藝架課程設計說明書設計：十字軸的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具設計學院：機械制造及其自動化工程專業(yè):極械設計制造及其自動化班級:機制二班姓名：指導教師：2014年12月28日山東英才學院課題設計山東英才學院課題設計目錄錯誤！未定義書簽。22333.5 .566 .7 .89101111121212121313131314 141516序言目錄設計的要求1?2設計的要求13時間大致分配零件的分析2.1 零件的作用2.2 零件的工藝分析機械加工工藝設計3.1 確定生產(chǎn)類型3.2 確定毛坯種類四.3?3確定鍛件加工余量及形狀工藝規(guī)程設計4.1 選擇定位基準4.2
2、制定工藝路線4?3表面加工方法的確定4.4 加工階段的劃分45T序順序的安排4.6 確定工藝路線機械加工余量、工序尺寸及公差的確定5.1 工序1銃四軸端面5.2 工序2粗車四軸外圓5.3 工序3半精車四軸外圓5.4 工序4鉆孔，攻螺紋，鉉錐面六、5.5工序5鉆四軸向軸中心孔，鉉錐面5.6 工序6滲碳淬火5.7 工序7精磨四軸外圓.端面夾具設計6.1 夾具選擇6.1.1 問題的提出6.1.2 定位基準的選擇6.2 定位加緊方案6?3夾具元件的設計計算七、6.3.1夾緊力作用點6.3.2夾緊力的方向6?3.3夾緊方案6.4夾具裝配圖的繪制體會與展望參考文獻、設計的要求1.1機械制造工藝學課程設計題
3、目及生產(chǎn)綱領題目為十字軸的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計。生產(chǎn)綱領為中批或大批生產(chǎn)。1?2設計的要求零件圖1張毛坯圖1張機械加工工藝過程綜合卡片1張工藝裝備設計1?2套工藝裝備主要零件圖1張課程設計說明書1份1?3時間大致分配熟悉零件，畫零件圖約占一天（10%）選擇加工方案，確定工藝路線和工藝尺寸，填寫工藝過程綜合卡約占三天（40%）工藝裝備設計（畫總裝圖及主要零件圖約占四大（40%）編寫設計說明書約占二大（10%）二、零件的分析2?1零件的作用十字軸零件主要用于各種機械的多向傳動連接，常與聯(lián)軸器配套使用，如：十字軸式萬向器等。由于其主要承受扭轉(zhuǎn)等力矩，所以在軸頸上進行一定的熱處理用以提高零件
4、強度。2.2零件的工藝分析零件的材料為20GrMoTi,需要模鍛，模鍛性能優(yōu)良，工藝較復雜，但尺寸精確，加工余量少，為此以下是十字軸需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1、四處425外圓及四個4)8、46的內(nèi)孔、2、右端面023X60內(nèi)五及M8絲孔。3、 425外圓的同軸度為0.007,位置度為40.02,兩端的對稱度均為0.05?由上面分析可知，可以先上四爪卡盤粗車，然后上彎板采用專用夾具壓緊、找正進行加工，并且保證形位公差精度要求。并且此零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。三、機械加工工藝設計3.1 確定生產(chǎn)類型已知此十字軸零件的生產(chǎn)綱領為5000
5、件/年，零件的質(zhì)量是0.83Kg/個，查機械制造工藝設計簡明手冊第2頁表1.1-2,可確定該零件生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段：工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。山東英才學院課題設計3?2確定毛坯種類零件結構比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鍛模鍛造毛坯。查機械制造工藝設計簡明手冊第41頁表2.2-5，選用鑄鍛件尺寸公差等級為CT-10O5毛坯尺寸29x122x122;毛坯圖如下:3?3確定鍛件加工余量及形狀查機械制造工藝設計簡明手冊第41頁表2.2-5，選用加工余量為MA?H級,并查表2.2-4確定各個加工面的鍛件機械加工余量，如下表所示
6、：簡圖加工面序基本尺寸余量等級余量等級說明上25H2雙側加工下25H2雙側加工左25H2雙側加工右25H2雙側加工四、工藝規(guī)程設計4.1 選擇定位基準(1) 粗基準的選擇：作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。該工件選擇?25外圓面和左端面作為粗基準。采用左端面作粗基準加工右端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準(2) 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后?25的軸線為主要的定位精基準，采用小彎板為輔助的定位精基準。4?2制定工藝路線生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的準備、運輸和保存，生產(chǎn)的準備，
7、毛坯的制造，毛坯經(jīng)過加工、熱處理而成為零件，零件、部件經(jīng)裝配成為產(chǎn)品，機械的質(zhì)量檢查及其運行試驗、調(diào)試，機械的油漆與包裝等。工藝過程是指在生產(chǎn)過程中，通過改變生產(chǎn)對象的形狀、相互位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。機械產(chǎn)品的工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過程。其中與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P的過程，稱為直接生產(chǎn)過程，是生產(chǎn)過程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關的過程，如生產(chǎn)準備、運輸、保管、機床與工藝裝備的維修等，稱為輔助生產(chǎn)。由于零件加工表面的多樣性、生產(chǎn)設備和加工手段的加工范圍的局限性、零件精度要求及產(chǎn)量的不同，通常零件的加工過程是由若干個
8、順次排列的工序組成的。工序是加工過程的基本組成單元。每一個工序又可分為一個或若干個安裝、工位、工步或走刀。毛坯依次通過這些工序而變成零件。工序是一個或一組工人，在相同的工作地對同一個或同時對幾個工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計劃、成本核算的基本單元。一個零件的加工過程需要包括哪些工序，由被加工零件的復雜程度、加工精度要求及其產(chǎn)量等因素決定。4?3表面加工方法的確定根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考
9、慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機械制造課程設計指導書10頁表1?6、1-7.1-8，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：十字軸零件加工方案加工項目尺寸公差等級粗糙度加工方案備注O25外圓IT86.3粗車-半精車表1-2左右端面IT1012.5粗車表1T025外圓IT86.3粗車-半精車表1-3上下端面IT1012.5粗車表1-123孔IT93.2鉆一-較表1-5內(nèi)螺紋M8IT63.2攻螺紋表1-8O6孔IT1212.5鉆表1-78孔IT1212.5鉆表1-74?4加工階段的劃分在粗加工階段。首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；首先p25
10、圓面作為粗基準粗車右端面及p25,然后以此圓軸線及端面為精基準加工其他面和孔。在采用小彎板加工另一部分，以保證其形位公差之要求。選用工序集中原則安排十字軸的加工工序。該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，山東英才學院課題設計可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時間，而且由于與一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工表面之間的相對位置精度要求。4.51序順序的安排機械加工工序(1)遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準一一26?5CA6140二抓卡盤、車刀、游標卡尺03半精車半精車左右軸使426?3CA6140三抓卡盤、車刀、游標卡
11、尺04粗車粗車上下軸使426?5CA6140二抓卡盤、車刀、游標卡尺05半精車半精車上下軸使426.3CA6140三抓卡盤、車刀、游標卡尺06鉆孔攻絲鉆較中心孔，使孔攻螺紋M8-7HZ3040專用夾具、鉆頭較刀、絲錐07鎮(zhèn)孔鎮(zhèn)孔使423,深度6,倒角30度Z3040專用夾具、篦刀08鉆孔鉆46、48孔Z3040專用夾具、鉆頭錐度較刀09熱處理滲碳淬火熱處理滲碳淬火10精磨精磨四個軸到4)25、軸長108M1432A三抓卡盤、砂輪、游標卡尺11檢查檢查入庫塞規(guī)、百分表、卡尺12加工設備和工藝設備1機床的選擇：采用CA6140普通車床、Z535立式鉆床、磨床2選擇夾具：該零件的生產(chǎn)綱領為大批生產(chǎn)，
12、所以采用專用夾具。3選擇量具：采用塞規(guī)，雙用游標卡尺。11五.機械加工余量.工序尺寸及公差的確定5.1 工序1銃四軸端面1、 工件材料:20CrMnTi,o=1018Mpa,模鍛。機床：臥式車床CA6140及加工類型（不刀具：YT15圓柱車刀，齒數(shù)Z=6,依據(jù)手冊，由切削深度，以經(jīng)粗銃的半精銃），選用粗齒。2、 計算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)機械工藝簡明手冊查表/.=0.12mm,Vc=144r/min?采用硬質(zhì)合金圓柱車刀，H=50mm,Z=6,則%卻=917-2八冶，由機床說明書、取92。涮，于是冬=144%伽。刀具每分鐘進給量為f=662.4mm/min.3、 計算基本時間I
13、1io本工序為相同的四個工步r=4=4X-=486.45fnw02x9204、 計算其他時間tl=6%Xt=29.2s單件時間計算td=t+tl=486.4s+29.2s=515.6s5?2工序2粗車四軸外圓1、加工條件機床：臥式車床C6140刀具：YT5外圓車刀，由于a=1018Mpa,加工材料為結構鋼，選用前角25。，系統(tǒng)剛性足夠，切削深度不大應選用較小主偏角，依據(jù)手冊主偏角范圍10?15，由于取較小主偏角可以提高刀具壽命,因此選擇10,根據(jù)前角大小，以及加工類型（粗車），查的相應的a=8,刀桿尺寸為16x25c/h2o2、計算切削用量根據(jù)加工尺寸確定背吃刀量為ap=0.6mm工件直徑靠近
14、20mm,刀具材料為硬質(zhì)合金，背吃刀量0.6mm,有工藝手冊查表得/=0.3,通過查表法確定切削速速，根據(jù)縱車外圓的切削速度表，并根據(jù)以上得出的切削標準，選出對應的切削速度為152,%曲，屬二巴護=1861.8久篇，由機床說明書取轉(zhuǎn)速為%=1800久日勺相應的轉(zhuǎn)速為1000/mm3、計算基本時間本工序為四個相同工步1304、計算其他時間4=4x13.32$tl=6%Xt=0.8s5、單件時間計算td=t+tl=13.32s+0.8s=14.12s5?3工序3半精車四軸外圓1、加工條件機床：臥式車床CA6140刀具：YT15外圓車刀，由于o=1018Mpa,加工材料為結構鋼，查表得前角范圍12?
15、15,由于工件硬度低，前角需大一點，因此選用前角a=15:k,.=5一刀桿尺寸為16x25彳，刀尖半徑取intn02、計算切削用量根據(jù)切削尺寸及加工要求？二0.6州o按表面粗糙度選取切削用量：根據(jù)刀具的相關參數(shù)，并選擇有利于下步磨削最終達到最終的加工要求的表面粗糙度，查的進給量為/=0?25。用查表法確定切削速度，依據(jù)表加工工藝手冊表14-13（硬質(zhì)合金外圓縱車削的切削速度）vc=258%iinO.嚴罟八=3209%曲，根據(jù)機床說明書，取%=3200久曲，計算切削速度%=迥=257憶1000/mm3、計算基本時間基本時間24一=4x：-=9$0.25x3200本工序為四個相同工步4計算其他時間
16、tl=6%Xt=0.5s6、單件時間計算td=t+tl=9s+0.5s=9.5s5.41序4鉆孔，攻螺紋，鉉錐面1、加工條件機床：立式鉆床Z518o刀具：O6mm中心鉆；M8絲錐；60鉉鉆。確定切削用量鉆孔由材料o=1018Mpa8mm同軸，采用一次裝卡，連續(xù)加工的方法，這也有利于節(jié)約工時，提高生產(chǎn)效率，減小工人勞動強度。先加工U8mm的孔，后加工6mm的孔，這樣可以減小加工6mm孔的走刀距離和加工時受的阻力，從而減小加工誤差。由于這些孔的加工精度較低，因此只進行粗加工就可以滿足要求，以下就對切削用量作具體的闡述。1、 加工條件工件材料:20CrMnTi,a=1018Mpa,模鍛。機床：臥式鉆
17、床刀具：中心鉆8mm,/=79,/j=37;20.6mm,1=6&A=28。2、 計算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)。=1018Mpa0.748Gpa,d=Smm,d=6mmf由機械工藝簡明手冊查表得加工8mm孔的進給量以及切削速度分別為/=0.18,V=20.6r/min，計算得/z=820r/min,查表的機床恰有此轉(zhuǎn)速。力口工6mm孔的進給量以及切削速度分別為/=05,V=20.2/7min，轉(zhuǎn)速計算結果與8mm為了簡化加工過程采用與加工8mm孔一樣的轉(zhuǎn)速。3、計算基本時間加工各軸兩孔的走刀長度.進給量、轉(zhuǎn)速分別為/i=25mmJ2=0.1Smm,f2=0.15mm.=nt=82
18、6通孔的夾具。本夾具將用于Z535立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆。6?1夾具選擇夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。6.1.1 問題的提出本夾具主要用來鉆46孔，該孔為通孔，沒有技術要求，在本工序加工時還應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而其位置尺寸為自由公差，精度不是主要問題。
19、6.1.2 定位基準的選擇以紙面為XOZ軸，建立左手坐標系；分析加工該工件需要的自由度：孔的直徑66：由刀具確定；孔的位置：需要限制沿X軸的平動，沿Y軸的平動兩個第一類自由度;孔與端部的垂直度：需要限制繞X的轉(zhuǎn)動，繞Y軸的轉(zhuǎn)動兩個第一類自由度；總共要限制：沿X軸的平動，沿Y軸的平動，繞X的轉(zhuǎn)動，繞Y軸的轉(zhuǎn)動四個第一類自由度；因此，可讓工件的下端面為定位基面，08孔為另一定位基準，對工件進行定位加緊。6?2定位加緊方案定位方案在下端面放置支承平面，可以限制沿Z軸的平動，繞X的轉(zhuǎn)動，繞Y軸的轉(zhuǎn)動三個自由度；在底部08孔中加一短定位銷，可以限制沿X軸的平動，沿Y軸的平動；這樣，總共限制了：沿X軸的平
20、動，沿Y軸的平動，沿Z軸的平動，繞X的轉(zhuǎn)動，繞Y軸的轉(zhuǎn)動五個自由度；夾緊方案通過兩個U型叉插在水平的兩個軸頸上，通過螺栓給工件一個向下的加緊力。同時，兩個U型叉插的連續(xù)使用，也使工件在繞Z軸的轉(zhuǎn)動上受到限制。6.3夾具元件的設計計算6.3.1 夾緊力作用點如圖，由于加工的切削力向下，而支承平面會給工件一個向上的力，為了使工件受力平衡，在工件的軸頸上，對稱的加上兩個作用力。63.2夾緊力的方向由于工件與支承平面的接觸僅靠重力維持，將導致工件在放置和加工的時候受力不穩(wěn)，因此，在工件的軸頸上，對稱的加上兩個向下的作用力，可使工件在Z方向上加緊。同時，兩個對稱的U型叉，又使工件在繞Z軸的轉(zhuǎn)動上受到了一
21、定的限制6.3.3夾緊方案如圖，為工件的夾緊方案，兩個U型叉分別給軸頸兩個向下的力,與支承平面給工件的向上的力相平衡，起到了夾緊的作用。同時，如果刀具給工件繞Z軸的轉(zhuǎn)矩時，U型叉也能限制工件旋轉(zhuǎn)。6.4夾具裝配圖的繪制4.Mta/IXSGf7M 工3 3刖翼4用7山東英才學院課題設計七、體會與展望通過這次課程設計我學會了更多專業(yè)知識，培養(yǎng)了實際操作和創(chuàng)新的能力。在過去的課程中，我們只是學習了一些重要的理論知識，而沒有切合實際的練習與測試。在這次課程設計中我遇到了許多難題和問題，通過指導老師的耐心講解和指導，我又重新學習了以往遺漏和沒有完全掌握的知識。六點定位原理，看似很簡單的幾行字，但是如果結
22、合實際的工件就要認真的分析，如何完全限制它的六個自由度不要產(chǎn)生過定位和欠定位的情況。而夾緊裝置的選擇就要我們平時多留心和積累，掌握更多的典型夾緊裝置，以便于在設計中靈活的運用。這次課程設計也是在為我們將來的課程設計打基礎，為我們以后的工作積累更多的經(jīng)驗。在今后的學習中，我會更加努力，不僅努力學好專業(yè)知識而且要積髭更多的設計經(jīng)驗。I山東英才學院課題設計八、參考文獻1 趙家奇?機械制造工藝學課程設計指導書M?北京：機械工業(yè)出版社,2006.2 曾志新，呂明?機械制造技術基礎M?湖北：武漢理工大學出版社,2001.3 李益明?機械制造工藝設計簡明手冊M?北京：機械工業(yè)出版社,1993.4 肖詩綱?切
23、削用量手冊M?北京：機械工業(yè)出版社，1993?5 上海柴油機廠工藝設備研究所?金屬切削機床夾具設計手冊M?北京：機械工業(yè)出版社，1987.2 鄒青主編?機械制造技術基礎課程設計指導教程?北京：機械工業(yè)出版社，20073 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職工大學編?床夾具機設計手冊?上海：上?？茖W技術出版社，19904艾興，肖詩綱主編?切削用量簡明手冊?北京：機械工業(yè)出版社，19945孫塑，王文才.機械制造工藝學課程設計指南.長春：吉林工業(yè)大學，19976 馬賢智主編.實用機械加工手冊.沈陽：遼寧科學技術出版社，20027 李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社,20028 （美）HiramE.Grant.夾具一非標準夾緊裝置.北京：機械工業(yè)出版社，1985
十字軸加工工藝及夾具設計說明書
