“十字軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及典型夾具設(shè)計(jì)

機(jī)械制造工藝學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書設(shè)計(jì)題目：“十字軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及典型夾具設(shè)計(jì)（年度生產(chǎn)綱領(lǐng)為8000件）學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院 班 級(jí) 設(shè) 計(jì) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2014 年 01 月 16 日機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目： “十字軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝配設(shè)計(jì) 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(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張4.工藝裝備設(shè)計(jì) 12套5.工藝裝備主要零件圖 1張6.課程設(shè)計(jì)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(jì)···································52.1確定毛坯的制造形式·································52.2基面的選擇·········································52.3制定工藝路線·······································52.4機(jī)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(shí)·····························8三、專用夾具設(shè)計(jì)··································103.1 設(shè)計(jì)主旨········································103.1 夾具設(shè)計(jì)········································103.1 夾具設(shè)計(jì)及操作的主要說明························11參考文獻(xiàn)·········································11 摘要這次設(shè)計(jì)的是十字軸機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)，包括零件圖、裝配圖各一張，機(jī)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(jī)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(jī)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(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)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(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)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(dòng)軸承與兩個(gè)叉形頭連接起到換向和傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)的作用。按虎克鉸鏈原理工作，傳遞轉(zhuǎn)矩可達(dá)。十字軸的四個(gè)軸頸安裝滾動(dòng)軸承，中間孔為油路通道，便于潤滑滾動(dòng)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(jì)十字軸萬向節(jié)時(shí)，應(yīng)保證十字軸軸頸有足夠的抗彎強(qiáng)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，在四個(gè)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(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)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(gè)，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)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(dāng)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)，故選擇鍛模鍛造毛坯。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)第41頁表2.2-5,選用鑄 鍛件尺寸公差等級(jí)為CT-10。2.2、確定鍛件加工余量及形狀：查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)第41頁表2.2-5，選用加工余量為MA-H級(jí)，并查表2.2-4確定各個(gè)加工面的鍛件機(jī)械加工余量， 如下表所示：簡 圖加工面代號(hào)基本尺寸加工余量等級(jí)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(jì)3.1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)。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(zhǔn)備、運(yùn)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(jī)械的質(zhì)量檢查及其運(yùn)行試驗(yàn)、調(diào)試，機(jī)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(duì)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(jī)械產(chǎn)品的工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)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(yùn)輸、保管、機(jī)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(gè)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(gè)工序又可分為一個(gè)或若干個(gè)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(gè)或一組工人，在相同的工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)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(jì)劃、成本核算的基本單元。一個(gè)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(dá)到的經(jīng)濟(jì)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(jī)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(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)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(xiàng)目尺寸公差等級(jí)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1-8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(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25圓面作為粗基準(zhǔn)粗車右端面及25，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)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)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(shí)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(duì)位置精度要求。3.5工序順序的安排機(jī)械加工工序（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)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(hào)工序名稱機(jī)床裝備刀具量具1粗-半精車25 兩處 車床車刀游標(biāo)卡尺2粗車左右端面車床車刀游標(biāo)卡尺3粗-半精車25 兩處車床車刀游標(biāo)卡尺4粗車上下端面車床車刀游標(biāo)卡尺5鉆鉸8絲孔23×60°內(nèi)孔，車床鉆頭鉸刀塞規(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(biāo)卡尺8中檢 游標(biāo)卡尺10熱處理淬火機(jī)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(jī)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(biāo)卡尺。四.機(jī)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(jí)為IT8，公差為0.015鉆孔余量為Z鉆=4.8mm，加工等級(jí)為IT12，公差為0.15。鉆鉸8 孔加工工序的加工余量項(xiàng)目內(nèi)容精度等級(jí)工序尺寸粗糙度工序余量公差8絲孔鉆IT127.812.54.80.15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(zhǔn)。刀具：鉆頭直徑為7.8mm的高速鋼鉆頭，絲錐直徑為8mm 。機(jī)床：CA61404.2.2 鉆孔工步背刀吃量p的選擇粗加工時(shí)根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定p=7.8mm。進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步得進(jìn)量f=0.1mm/r。切削速度的計(jì)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/1000=20.5m/min。4.3時(shí)間定額的計(jì)算：工序6：鉆 8絲孔 鉆孔工步根據(jù)表5-51，鉆孔的基本時(shí)間可由公式 求得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。則該工步的基本時(shí)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(shí)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(shí)間t=20s。輔助時(shí)間的計(jì)算tf輔助時(shí)間tf基本時(shí)間t之間的關(guān)系為tf=（0.15-0.2）t鉆孔輔助時(shí)間tf=0.2×10.8=2.2s鉸孔輔助時(shí)間tf=0.2×20=4s4.4 其它時(shí)間計(jì)算除了作業(yè)時(shí)間以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于該設(shè)計(jì)的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)。布置工作地時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%-7%，休息與生理時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%-4%，本設(shè)計(jì)均取3%，則工序的其他時(shí)間（tb +tx）可按關(guān)系式（3%+3%）×（tf+t）計(jì)算。工序6的其他時(shí)間：tb +tx=6%×（10.8s+20s+4s）=2s單件計(jì)算時(shí)間td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s三、專用夾具設(shè)計(jì)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(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)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(jì)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(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段3.1 設(shè)計(jì)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(shí)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)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(jì)3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，側(cè)面M87H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(gè)軸線為定位基準(zhǔn)保證該底孔位置。因此，選用標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算切削刀具：高速鋼莫氏錐柄階梯麻花鉆，。由實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知,鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺(tái),查切削手冊(cè)表2.3，切削力計(jì)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(biāo)準(zhǔn)有關(guān),取1.0，則： 在計(jì)算切削力時(shí)，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具的主要定位元件為兩個(gè)V形塊，這兩個(gè)V形塊的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相匹配軸的尺寸與公差相同。此外，這兩個(gè)V形塊共同保證加工孔中心的位置。3.2.3.2計(jì)算鉆套中心線與工作臺(tái)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(tái)平面的垂直度誤差為：0.026-0.005=0.021。3.2.3.3計(jì)算定位V形塊與工作臺(tái)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(jì)及操作的主要說明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，設(shè)計(jì)采用了快換裝置。拆卸時(shí)，松開夾緊螺母12扣，拔下開口墊圈，實(shí)現(xiàn)工件的快換。攻螺紋時(shí)，松開壓緊螺母即可替換可換鉆套，進(jìn)行攻螺紋加工。參考文獻(xiàn)：1 趙家齊主編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 20022 鄒青主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20073 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué)編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，19904 艾興，肖詩綱主編.切削用量簡明手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19945 孫堃，王文才機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指南長春：吉林工業(yè)大學(xué)，19976 馬賢智主編實(shí)用機(jī)械加工手冊(cè)沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，20027 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