十字軸加工工藝與夾具設計說明書

1、釈械制造工藝姿課程設計說明書設計：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)：機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 日完整CAD圖紙、工藝過程卡聯(lián) 系QQ1394951471序言機械制造工藝學課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術 基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前 對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際 的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計，了解并認識一般機 器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(yè)課的 知識，理

2、論 聯(lián)系實際 ，對自己未來將從事 的工 作進行一次適 應性訓練 ， 從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良 好的基 礎，并 且為后續(xù)課 程的 學習 打好基礎。 由于能力 所限 ，設 計尚 有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。目錄I_ii序言 目錄 I一、設計的要求 01.2 設計的要 求 01.3 時間大致 分 配 0二、零件的分析 12.1 零件的作 用 12.2 零件的工藝分析 1三、機械加工工藝設計 13.1 確定生產(chǎn)類型 13.2 確定毛坯種類 23.3 確定鍛件 加 工余量 及形 狀 2四、工藝規(guī)程設計 34.1 選擇定位基準 34.2 制定工藝路線 34.3

3、 表面加工方法的確定 44.4 加工階段 的 劃分 44.5 工序順序 的 安排 54.6 確定工藝路線 5五、機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 65.1 工序 1 銑四軸端面 65.2 工序 2粗車四軸外圓 75.3 工序 3 半精車四軸外圓 85.4 工序 4鉆孔，攻螺紋，锪錐面 95.5 工序 5 鉆四軸向軸中心孔，锪錐面 105.6 工序 6 滲碳淬火 115.7 工序 7精磨四軸外圓、端面 11六、夾具設計 126.1 夾具 選擇 126.1.1 問 題 的提 出 126.1.2 定 位 基準的 選擇 126.2 定位加緊方案 136.3 夾具元件的設計計算 136.3.1 夾緊力

4、作用點 136.3.2 夾緊力的方向 136.3.3 夾 緊 方 案 146.4 夾具裝配圖的繪制 14七、體會與展望 15八、參考文 獻 16、 設計的要求1.1 機械制造工藝學課程設計題目 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12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

5、設 計 （ 畫 總 裝 圖 及 主 要 零 件 圖 約 占 四 天 （ 40%） 編寫設計說明書約占二天（10%）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 25外圓及四個 8、 6的內(nèi)孔、2、右端面23 X 60 內(nèi)孔及M8絲孔。3、 25

6、外圓的同軸度為 0.007 ，位置度為 0.02 ，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 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

7、用 工裝。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-10。毛坯尺寸29 X 122 X 122 ;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：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)

8、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，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、

9、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

10、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25外圓IT86.3粗車-半精車表1-2左右端面I

11、T1012.5粗車表1-125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-鉸表1-5內(nèi)螺紋M8IT63.2攻螺紋表1-86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)工序都可以米用精 基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；首先 25圓面作為粗 基準粗車右端面及 25，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)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，

12、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。4.5工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 25外圓 軸線及端面。(2) 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工 工序。(3) 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面(4) 遵循“先面后孔”原則，先加工外圓面、端面，再加工孔，確定工藝路4.6確定工藝路線山東英才學院機械加工工藝過程卡片十字軸材料牌號20CrM nTi毛坯種類模鍛毛坯外形尺寸每件毛坯可制件數(shù)1工序號工序名稱工序內(nèi)容設

13、備工藝裝備01粗車粗車四端面，使倆相對面平行且長度為109CA6140三抓卡盤、車刀、游標卡尺02粗車粗車左右軸使 26.5CA6140三抓卡盤、車刀、游標卡尺03半精車半精車左右軸使 26.3CA6140三抓卡盤、車刀、游標卡尺04粗車粗車上下軸使 26.5CA6140三抓卡盤、車刀、游標卡尺05半精車半精車上下軸使 26.3CA6140三抓卡盤、車刀、游標卡尺06鉆孔攻絲鉆鉸中心孔，使孔攻螺紋M8-7HZ3040專用夾具、鉆頭鉸刀、絲錐07鏜孔鏜孔使 23,深度6,倒角30度Z3040專用夾具、鏜刀08鉆孔鉆 6、 8孑LZ3040專用夾具、鉆頭錐度鉸刀09熱處理滲碳淬火熱處理滲碳淬火10

14、精磨精磨四個軸到 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)，所以采用專用夾具 3選擇量具：采用塞規(guī),雙用游標卡尺五、機械加工余量、工序尺寸及公差的確定5.1工序1銑四軸端面1、工 件材料:20CrMnTi , c =1018Mpa ,模鍛。機床：臥式車床CA6140刀具：YT15圓柱車刀，齒數(shù)Z=6,依據(jù)手冊，由切削深度，以及 加工類型（不經(jīng)粗銑的半精銑），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

15、查表fz=0.12mm， Vc 144r/min。采用硬質(zhì)合金圓柱車刀，dw=50mm Z=6，則ns917.2皿山，由機床說明書取920r m，n，于是 vc 144 r min。刀具每分鐘進給量為f fzZnw =662.4mm/min.3、計算基本時間l112本工序為相同的四個工步t 4丄4 土486.4sfnw 0.12 9204、計算其他時間t1=6% X t=29.2s單件時間計算td=t+t1=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c =1018Mpa，加工材料為結構鋼，選 用前角25。，系統(tǒng)剛

16、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16 25cm2 。2、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f 0.3口聽，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152mmin ,ns 晉 1861%，由機床說明書取轉(zhuǎn)速為 = 1800人命相應的轉(zhuǎn)速為Vw% d10003、計算基本時間本工序為四個相同

17、工步l30t 4413.32 sfnw0.3 18004、計算其他時間t1= 6% x t=0.8s5、單件時間計算td=t+t1=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c =1018Mpa，加工材料為結構鋼，查 表得前角范圍12。15 ，由于工件硬度低，前角需大一點，因此選 fl,fl用前角 =15 ，15 , kr 5，刀桿尺寸為16 25cm2，刀尖半徑取1mm。2、計算切削用量根據(jù)切削尺寸及加工要求ap 0.6mm。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

18、加工要求的表面粗糙度，查的進給量為f 0.25口嘰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%和ons 1O0OVc 3209rmjn，根據(jù)機床說明書，取nw 3200 r min，計算切 削速度Vw 3d 257m .1000min3、計算基本時間本工序為四個相同工步基本時間t 4 430 9sfnw0.25 32004、計算其他時間t1=6% X t=0.5s6、單件時間計算td=t+t 1= 9s+0.5s=9.5s5.4工序4鉆孔，攻螺紋，锪錐面1、加工條件機床：立式鉆床Z518 o刀具：6mm中心鉆；M8絲錐；60。锪鉆。確定

19、切削用量鉆孔由材料 c =1018Mpa0.748Gpa ，查表取 f 0.15口羅。依據(jù)鉆直徑以及進給量查表確定v 20.2m .，/ min 計算轉(zhuǎn)速ns d咗1072rmin，車床為無極轉(zhuǎn)速因此轉(zhuǎn)速不需修 正o攻螺紋查表取f 9mmr,切削速度計算公式:Cvdoxm y e p查表確定各系數(shù)：m0.5, y 0, x 1,Cv23.7 ,W=113mmin3、計算基本時間加工各步的走刀長度、進給量、轉(zhuǎn)速分別為l1 19mm,l2 9mm, f0.15mm, f2 9mm, nw1 1072, nw24500rmint丄nw1 f1l2nw27.11s4、計算其他時間t1=6% X t=0

20、.43s5、單件時間計算td=t+t 1= 7.11s+0.43s=7.54s5.5工序5鉆四軸向軸中心孔，锪錐面為了盡量保證6mm和8mm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8mm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 ， c =1018Mpa，模鍛。機床：臥式鉆床刀具：中 心鉆 8mm, l 79,l137 ; 20. 6mm l 68,

21、l128。2、計算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)c =1018Mpa0.748Gpa,d 8mm, d 6mm，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f 0.18 , Vc 20.6r/min ,計算得n 820r/min ,查表的機床恰有此轉(zhuǎn)速。加工6mm孔的進給量以及切削速度分別為 f 0.15,Vc 20.2r/min ,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l125mm,l229mm,右 0.18mm, f20.15mm, n nw2 820%和l1l2t 4 (

22、12 ) 97.2snw1 f1 nw2 f4、計算其他時間t1= 6% X t=5.8s5、單件時間計算td=t+t 1=97.2s+5.8s=103s5.6工序6滲碳淬火滲碳深度嚴格控制為1.72.2 ,淬火硬度為HRC58- 605.7工序7精磨四軸外圓、端面1、加工條件機床：外圓磨床M 120。磨輪：由表14-22 (磨輪的選擇)確定砂輪材料為白剛玉，粒度 為46 ,粘結劑為陶瓷的平型砂輪，砂輪直徑d=250mm,厚度h=6mm2、確定切削用量由加工要求ap 0.3mm。由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為Ra 0.633、計算基本時間t=70s X 4+62s X 4=528s4、計算

23、其他時間t1=6% X t=31.6s5、單 件時 間計算td=t+t1=528s+31.6s=559.6s六、夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計 專用夾具，并設計工序7鉆 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

24、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 6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。6.1.2 定位基準的選擇以 紙面 為 x o z 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6: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，沿丫軸的平動，繞X的轉(zhuǎn)動，繞丫 軸的轉(zhuǎn)動四個第一類

25、自由度；因此，可讓工件的下端面為定位基面，8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 丫軸的轉(zhuǎn)動三個自由度；在底部8孔中加一短定位銷，可以限制沿X軸的平動，沿丫軸 的平動；這樣，總共限制了：沿X軸的平動，沿丫軸的平動，沿Z軸的平 動，繞X的轉(zhuǎn)動，繞丫軸的轉(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。6.3.2 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)動上受到了一定的限制633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A聿=53tnX*HMl/llLEi4-k