“十字軸”零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具設(shè)計

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1、機械制造工藝學課 程 設(shè) 計 說 明 書設(shè)計題目：“十字軸”零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具設(shè)計（年度生產(chǎn)綱領(lǐng)為8000件）學 院 機械學院 班 級 設(shè) 計 學 號 指導(dǎo)教師 2014 年 01 月 16 日機械制造工藝學課程設(shè)計任務(wù)書題目： “十字軸”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝配設(shè)計 生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批或大批生產(chǎn)內(nèi)容：1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程綜合卡片 1張4.工藝裝備設(shè)計 12套5.工藝裝備主要零件圖 1張6.課程設(shè)計說明書 1份目錄摘要3一、零件的分析41.1零件的作用41.2零件的工藝分析4二、工藝規(guī)程設(shè)計52.1確定毛坯的制造形式52.2基面的選擇52.

2、3制定工藝路線52.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定72.5確定切削用量及基本工時8三、專用夾具設(shè)計103.1 設(shè)計主旨103.1 夾具設(shè)計103.1 夾具設(shè)計及操作的主要說明11參考文獻11 摘要這次設(shè)計的是十字軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計，包括零件圖、裝配圖各一張，機械加工工藝過程卡片和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用，它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔作用。然后，根據(jù)零件的性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工余量。最后擬定工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案，畫出夾具裝配圖。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程

3、，鞏固和加深已學過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，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(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學習打好基礎(chǔ)。一、 零件的分析1.1零件的作用 十字軸是萬向聯(lián)軸器的重要而基本零件，通過滾動軸承與兩個叉形頭連接起到換向和傳遞扭矩和運動的作用。按虎克鉸鏈原理工作，傳遞轉(zhuǎn)矩可達。十字軸的四個軸頸安裝滾動軸承，中間孔為油路通道，便于潤滑滾動軸承。十字軸的主要失效形式是軸頸根部處的斷裂，所以在設(shè)計十字軸萬向節(jié)時，應(yīng)保證十字軸軸頸有足夠的抗彎強度。1.2零件的工藝分析附圖1從圖紙分析十字軸的主要技術(shù)要求為：保證25軸頸的尺寸精度、同軸度以及表面粗糙度，在四

4、個軸頸上淬火硬度，滲碳層深度。加工表面及其要求為：軸頸： 軸頸尺寸，兩端倒角C2，表面粗糙度。兩垂直軸頸位置度誤差0.02。軸端面：保證尺寸，表面粗糙度為?？祝嚎讖?表面粗糙度 孔：孔徑，表面粗糙度 M8-7H：為螺距為的單線粗齒普通螺紋二.機械加工工藝設(shè)計1、確定生產(chǎn)類型 已知此 十字軸零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是083Kg/個，查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第2頁表1.1-2，可確定該撥叉生產(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(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。2、確定毛坯2.1、確定毛坯種類：零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，

5、故選擇鍛模鍛造毛坯。查機械制造工藝設(shè)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。2.2、確定鍛件加工余量及形狀：查機械制造工藝設(shè)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：簡 圖加工面代號基本尺寸加工余量等級加工余量說明a25H2雙側(cè)加工b25H 雙側(cè)加工c25H5雙側(cè)加工d25H5雙側(cè)加工三、工藝規(guī)程設(shè)計3.1選擇定位基準：1 粗基準的選擇： 作為粗基準的表面應(yīng)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

6、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。3.2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、熱處理、裝配、涂裝等工藝過程。其中與原材料

7、變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)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(guān)的過程，如生產(chǎn)準備、運輸、保管、機床與工藝裝備的維修等，稱為輔助生由于零件加工表面的多樣性、生產(chǎn)設(shè)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。 1. 工序 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

8、要包括哪些工序，由被加工零件的復(fù)雜程度、加工精度要求及其產(chǎn)量等因素決定3.3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(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)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(yīng)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(shè)計指導(dǎo)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 IT8 6.3粗車-半精車表1-6左右端面 IT1012.5粗 車表1-625外圓 IT86.3粗車-半精車表1

9、-8上下端面IT1012.5粗 車表1-7 23、孔IT93.2鉆-鉸表1-7、內(nèi)螺紋M8 IT63.2攻螺紋表1-10 4孔 IT1212.5鉆表1-78孔 IT1212.5鉆 表1-73.4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，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

10、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。3.5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3.6確定工藝路線工序號工序名稱機床裝備刀具量具1粗-半精車25 兩處 車床車刀游標卡尺2粗車左右端面車床車刀游標卡尺3粗-半精車25 兩處車床車刀游標卡尺4粗車上下端面車床車刀游標卡尺5鉆鉸8絲孔2360內(nèi)孔，車床鉆頭鉸刀塞

11、規(guī).卡尺6攻螺紋M8車床絲錐塞規(guī).卡尺7鉆4、8孔鉆床鉆頭錐度鉸刀游標卡尺8中檢 游標卡尺10熱處理淬火機等12終檢塞規(guī)、百分表、卡尺等加工設(shè)備和工藝設(shè)備1 機床的選擇：采用CA6140普通車床、鉆床。磨床 2 選擇夾具：該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)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。四.機械加工余量、工序尺寸及公差的確定4.1 鉆鉸8絲孔 的工序尺寸由表2-28課查得，精鉸余量Z=0.2mm，加工等級為IT8，公差為0.015鉆孔余量為Z鉆=4.8mm，加工等級為IT12，公差為0.15。鉆鉸8 孔加工工序的加工余量項目內(nèi)容精度等級工序尺寸粗糙度工序余量公差8絲孔鉆IT12

12、7.812.54.80.15鉸IT883.20.20.015主軸轉(zhuǎn)速的確定4.1.1.鉆5絲孔，以25軸線為基準。刀具：鉆頭直徑為7.8mm的高速鋼鉆頭，絲錐直徑為8mm 。機床：CA61404.2.2 鉆孔工步背刀吃量p的選擇粗加工時根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定p=7.8mm。進給量的確定 由表5-22，選取該工步得進量f=0.1mm/r。切削速度的計算 由表5-31，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切削速度v=20m/min選取。由公式n=1000v/d可求得該工序鉆頭鉆速n=1326r/min,參照表4-9所列CA6140得主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=1360r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式v=nd

13、/1000=20.5m/min。4.3時間定額的計算：工序6：鉆 8絲孔 鉆孔工步根據(jù)表5-51，鉆孔的基本時間可由公式 求得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。則該工步的基本時間t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s 攻絲孔工步 根據(jù)表5-41，鉸孔基本時間可由公式t=L*i/fn=(LP+l1)*i/fn, LP=(D-d)/2*tankr, kr=15，l1=1mm，f=1mm/r，n=195r/min則該工步的基本時間t=20s。輔助時間的計算tf輔助時間tf基本時間t之間的關(guān)系為tf=（0.15-0.2）t鉆孔輔助時間tf=0.21

14、0.8=2.2s鉸孔輔助時間tf=0.220=4s4.4 其它時間計算除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作時間、休息與生理需要時間和準備與終結(jié)時間。由于該設(shè)計的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計。布置工作地時間tb是作業(yè)時間的2%-7%，休息與生理時間tx是作業(yè)時間的2%-4%，本設(shè)計均取3%，則工序的其他時間（tb +tx）可按關(guān)系式（3%+3%）（tf+t）計算。工序6的其他時間：tb +tx=6%（10.8s+20s+4s）=2s單件計算時間td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s三、專用夾具設(shè)計能夠使工件按一定的技術(shù)要求準確定位

15、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(shè)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(shù)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3.1 設(shè)計主旨本夾具主要用來鉆側(cè)面M87H底孔，后面還需要攻螺紋。此孔主要用來連接油路管道，精度要求不是太高，沒有技術(shù)要求。因此，在本工序加工時主要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。3.2 夾具設(shè)計3.2.1定位基準的選擇由零件圖可知，側(cè)面M87

16、H底孔沒有技術(shù)要求，為使定位誤差為零，應(yīng)該選擇十字軸的兩個軸線為定位基準保證該底孔位置。因此，選用標準V形塊來定位。再采用定位銷來輔助支撐。 為了裝夾零件方便，現(xiàn)決定采用螺母副夾緊工件快換裝置。 3.2.2切削力及夾緊力計算切削刀具：高速鋼莫氏錐柄階梯麻花鉆，。由實際加工的經(jīng)驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺,查切削手冊表2.3，切削力計算公式為： 其中：，。，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標準有關(guān),取1.0，則： 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)一般為夾緊力3.2.3定位誤差分析3.2.3.1定位元件尺寸及公差的確定夾

17、具的主要定位元件為兩個V形塊，這兩個V形塊的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相匹配軸的尺寸與公差相同。此外，這兩個V形塊共同保證加工孔中心的位置。3.2.3.2計算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差鉆套外徑與襯套孔的最大間隙為：則鉆套中心與工作臺平面的垂直度誤差為：0.026-0.005=0.021。3.2.3.3計算定位V形塊與工作臺的平行度誤差。定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為：夾具體孔的長度為，則上述間隙引起的最大平行度誤差為：，即。3.3 夾具設(shè)計及操作的主要說明如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該考慮提高勞動生產(chǎn)率。為此，設(shè)計采用了快換裝置。拆卸時，松開夾緊螺母12扣，拔下開口墊圈，實現(xiàn)工件的

18、快換。攻螺紋時，松開壓緊螺母即可替換可換鉆套，進行攻螺紋加工。參考文獻：1 趙家齊主編.機械制造工藝學課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京： 機械工業(yè)出版社， 20022 鄒青主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)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.機床夾具設(shè)計手冊.上海：上?？茖W技術(shù)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 孫堃，王文才機械制造工藝學課程設(shè)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(shù)出版社，20027 李益民主編機械制造工藝設(shè)計簡明手冊北京：機械工業(yè)出版社,20028 (美)Hiram E.Grant.夾具非標準夾緊裝置.北京：機械工業(yè)出版社，1985