十字軸加工工藝及夾具設(shè)計說明書

十字軸加工工藝及夾具設(shè)計說明書枳械制造工藝架課程設(shè)計說明書設(shè)計：十字軸的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具設(shè)計學(xué)院：機械制造及其自動化工程專業(yè):極械設(shè)計制造及其自動化班級:機制二班姓名：指導(dǎo)教師：2014年12月28日山東英才學(xué)院課題設(shè)計山東英才學(xué)院課題設(shè)計目錄錯誤！未定義書簽。22333.5 .566 .7 .89101111121212121313131314 141516序言目錄設(shè)計的要求1?2設(shè)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(shè)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(shè)計4.1 選擇定位基準(zhǔn)4.2 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(shè)計6.1 夾具選擇6.1.1 問題的提出6.1.2 定位基準(zhǔn)的選擇6.2 定位加緊方案6?3夾具元件的設(shè)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(shè)計的要求1.1機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計題目及生產(chǎn)綱領(lǐng)題目為十字軸的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計。生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批或大批生產(chǎn)。1?2設(shè)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(shè)計1?2套工藝裝備主要零件圖1張課程設(shè)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(shè)計（畫總裝圖及主要零件圖約占四大（40%）編寫設(shè)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(fù)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4>25外圓及四個4)8、4>6的內(nèi)孔、2、右端面023X60°內(nèi)五及M8絲孔。3、 4>25外圓的同軸度為0.007,位置度為4>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(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。三、機械加工工藝設(shè)計3.1 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0.83Kg/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(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。山東英才學(xué)院課題設(shè)計3?2確定毛坯種類零件結(jié)構(gòu)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(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-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(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：簡圖加工面序基本尺寸余量等級余量等級說明上25H2雙側(cè)加工下25H2雙側(cè)加工左25H2雙側(cè)加工右25H2雙側(cè)加工四、工藝規(guī)程設(shè)計4.1 選擇定位基準(zhǔn)(1) 粗基準(zhǔn)的選擇：作為粗基準(zhǔn)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(zhǔn)。采用左端面作粗基準(zhǔn)加工右端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)(2) 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后?25的軸線為主要的定位精基準(zhǔn)，采用小彎板為輔助的定位精基準(zhǔn)。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(zhǔn)備、運輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)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(zhǔn)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(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。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(fù)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(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(dāng)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(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；首先p25圓面作為粗基準(zhǔn)粗車右端面及p25,然后以此圓軸線及端面為精基準(zhǔn)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(xué)院課題設(shè)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(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)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(xué)院機械加工工藝過程卡片十字軸材料牌號20CrMnTi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(shè)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(biāo)卡尺02粗車粗車左右軸使4>26?5CA6140二抓卡盤、車刀、游標(biāo)卡尺03半精車半精車左右軸使4>26?3CA6140三抓卡盤、車刀、游標(biāo)卡尺04粗車粗車上下軸使4>26?5CA6140二抓卡盤、車刀、游標(biāo)卡尺05半精車半精車上下軸使4>26.3CA6140三抓卡盤、車刀、游標(biāo)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4>23,深度6,倒角30度Z3040專用夾具、篦刀08鉆孔鉆4>6、4>8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(biāo)卡尺11檢查檢查入庫塞規(guī)、百分表、卡尺12加工設(shè)備和工藝設(shè)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(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(biāo)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I1io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(jié)構(gòu)鋼，選用前角25。，系統(tǒng)剛性足夠，切削深度不大應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，選出對應(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(guān)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(yán)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=1018Mpa<0.748Gpa,查表取/=0.15力口%依據(jù)鉆宣徑以及進給量查表確定V=20.2八in）計算轉(zhuǎn)速E二巴竽=1°72%血，車床為無極轉(zhuǎn)速因此轉(zhuǎn)速不需修正。攻螺紋山東英才學(xué)院課題設(shè)計查表取/=9皿,切削速度計算公式：哄ep查表確定各系數(shù)：/?=0.5,y=O,x=l,Cr=23.7,v=八,=113八ep/niiii3、 計算基本時間加工各步的走刀長度、進給量、轉(zhuǎn)速分別為h=l9mm2=9mm、人=0.15mm.f2=9mmjiw=1072,/zu2=4500r=-八+-八-=7JIs%Jlnwlf4、 計算其他時間tl=6%Xt=0.43s5、單件時間計算td=t+tl=7.11s+0.43s=7.54s5?5工序5鉆四軸向軸中心孔，鉤錐面為了盡量保證O6mm和d>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<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)。=1018Mpa<0.748Gpa,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(jié)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<in4x(+)=97.2s4、計算其他時間tl=6%Xt=5.8s5、單件時間計算td=t+tl=97.2s+5.8s=103s5?6工序6滲碳淬火滲碳深度嚴(yán)格控制為1?7?2?2,淬火硬度為HRC58?605.71序7精磨四軸外圓、端面1、 加工條件機床：外圓磨床M120。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(jié)劑為陶瓷的平型砂輪，砂輪直徑d=250mm,厚度h=6mm.2、 確定切削用量由加工要求偉=03mmo由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為R,=0.633、 計算基本時間t=70sX4+62sX4=528s4、 計算其他時間tl=6%Xt=31.6s5、單件時間計算td=t+tl=528s+31.6s=559.6s六、夾具設(shè)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(shè)計專用夾具，并設(shè)計工序7鉆4>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(shù)要求準(zhǔn)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(biāo)。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。6.1.1 問題的提出本夾具主要用來鉆4>6孔，該孔為通孔，沒有技術(shù)要求，在本工序加工時還應(yīng)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(zhǔn)的選擇以紙面為XOZ軸，建立左手坐標(biāo)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(zhǔn)，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(shè)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(dǎo)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/IXSGf7«M 工3 3刖翼4用7山東英才學(xué)院課題設(shè)計七、體會與展望通過這次課程設(shè)計我學(xué)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(xué)習(xí)了一些重要的理論知識，而沒有切合實際的練習(xí)與測試。在這次課程設(shè)計中我遇到了許多難題和問題，通過指導(dǎo)老師的耐心講解和指導(dǎo)，我又重新學(xué)習(xí)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(jié)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(shè)計中靈活的運用。這次課程設(shè)計也是在為我們將來的課程設(shè)計打基礎(chǔ)，為我們以后的工作積累更多的經(jīng)驗。在今后的學(xué)習(xí)中，我會更加努力，不僅努力學(xué)好專業(yè)知識而且要積髭更多的設(shè)計經(jīng)驗。I山東英才學(xué)院課題設(shè)計八、參考文獻1 趙家奇?機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)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(shù)基礎(chǔ)M?湖北：武漢理工大學(xué)出版社,2001.3 李益明?機械制造工藝設(shè)計簡明手冊M?北京：機械工業(yè)出版社,1993.4 肖詩綱?切削用量手冊M?北京：機械工業(yè)出版社，1993?5 上海柴油機廠工藝設(shè)備研究所?金屬切削機床夾具設(shè)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(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(xué)院，洛陽工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué)編?床夾具機設(shè)計手冊?上海：上?？茖W(xué)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孫塑，王文才.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指南.長春：吉林工業(yè)大學(xué)，19976 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