某十字軸零件機械加工工藝及其夾具設計-銑?26軸端面、鉆?14孔夾具

某十字軸零件機械加工工藝及其夾具設計-銑?26軸端面、鉆?14孔夾具,十字,零件,機械,加工,工藝,及其,夾具,設計,26,端面,14 畢業(yè)設計（論文）中期報告 題目：某十字軸零件機械加工工藝及其夾具設計 1 設計（論文）進展狀況 1.1 針對課題在網上搜集資料，在圖書館查閱書籍，熟悉機械制造工程學中對機械加工工藝和夾具設計部分內容的講解 1.2 根據導師所給的零件圖、互換性及技術測量中的加工準則，對零件進行了工藝分析，主要確定零件各個加工表面的位置要求；另外，制定出兩套工藝方案，為了保證加工精度和裝夾次數(shù)，經過對比后確定出最終方案如下： 工序 方案二 1 鍛造毛坯 2 銑右端面，鉆中心孔并車25外圓 3 銑左端面，鉆中心孔并車25外圓 4 銑上端面，鉆中心孔并車25外圓 5 銑下端面，鉆中心孔并車25外圓 6 精車右端外圓 7 精車左端外圓 8 精車上端外圓 9 精車下端外圓 10 鉆攻M8絲孔 11 鉆4×6孔 12 以雙向60°為基準磨削25×30長至尺寸要求，保證四軸頸圓柱度求 13 按零件圖樣要求全面檢查 1.3 計算各加工表面的機械加工余量、切削用量，確定工序尺寸及毛坯尺寸和毛坯的制造形式。 1.4 對II道工序----車Φ25外圓進行夾具設計，包括定位分析（自由度）、夾具的定位誤差計算。 1. 定位分析： 因為所加工的外圓為第二道工序，工件還沒有進行加工，也就是說，我們應該按照粗基準的選擇原則進行選擇，所以我們以對面的外圓面為定位基準。 2. 夾具的定位誤差計算 一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準的誤差。 形成原因有兩個，一是由于定位基準 與設計基準不重合而造成。二是定位基準與限位基準不重合而造成。 1.5 在數(shù)據庫中查找外文翻譯并準確翻譯為中文 1.6 初步繪制二維夾具裝配圖、書寫工序卡片、工藝卡片 2 存在問題及解決措施 2.1 存在問題：夾具的選取、裝配圖的繪制 2.2 解決措施：查閱相關資料書籍熟悉夾具設計、加強練習，熟練二維CAD裝配圖繪制 3 后期工作安排 3.1 完善前期所有的零件分析，零件圖、裝配圖繪制等 3.2 整理檢查計算過程，撰寫畢業(yè)論文 指導教師簽字： 年 月 日 機械加工工藝過程卡片 產品型號 A5069 零件圖號 1 產品名稱 十字軸 零件名稱 十字軸 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 鍛件 毛坯外形尺寸 108x28x28 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 鍛造 鍛造毛坯 鍛 1.08 1.08 2 銑 粗銑26四軸頸端面并打中心孔 機 專用夾具 1.63 1.63 3 車 粗車四軸頸并倒角 機 CA6140 專用夾具 4 車 精車四軸頸并倒角 機 CA6140 專用夾具 5 銑 精銑端面 機 專用夾具 6 鉆 鉆 孔、鉆 通孔、及倒角90o孔 機 Z252 專用夾具 1.08 1.08 7 鉆 鉆側面M8—7H底孔并攻M8—7H螺紋 機 Z252 專用夾具 1.01 1.01 8 熱處理 熱處理—滲碳、淬火、回火 機 淬火機 1.63 1.63 9 磨 以雙向90°為基準磨削Φ26×50長至尺寸要求，保證四軸頸圓柱度要求 M1431外圓磨床 2.39 2.39 10 終檢 按零件圖樣要求全面檢查 機 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡片 產品型號 A5069 零件圖號 1 產品名稱 十字軸 零件名稱 十字軸 共 11 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 2 粗銑 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 模鍛件 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時min r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 裝夾 0.012 0.018 2 銑四軸端面 475 119.3 0.14 4 1 0.052 0.021 3 鉆中心孔 Z252 475 119.3 0.14 4 1 0.032 0.018 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產品型號 A5069 零件圖號 1 產品名稱 十字軸 零件名稱 十字軸 共 11 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 3 粗車 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 模鍛件 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時min r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 裝夾 0.012 0.018 2 粗車外圓至±0.2 CA6140 475 119.3 0.14 3.5 1 0.058 0.023 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產品型號 A5069 零件圖號 11 產品名稱 十字軸 零件名稱 十字軸 共 11 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 4 精車 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 模鍛件 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時min r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 裝夾 0.012 0.018 2 精車外圓至±0.2 CA6140 475 119.3 0.14 3.5 1 0.058 0.023 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產品型號 A5069 零件圖號 1 產品名稱 十字軸 零件名稱 十字軸 共 11 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 5 精銑 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 模鍛件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時min r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 裝夾 0.012 0.018 2 精銑四軸端面到尺寸要求 475 119.3 0.14 4 1 0.052 0.021 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產品型號 A5069 零件圖號 1 產品名稱 十字軸 零件名稱 十字軸 共 11 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 6 鉆 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 模鍛件 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) CA6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時min r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 裝夾 0.012 0.018 2 鉆 孔 CA6140 280 17 0.62 3 1 0.320 0.016 3 鉆 通孔 CA6140 280 17 0.62 1 1 0.320 0.034 4 倒角90o CA6140 280 17 0.62 1 1 0.218 0.046 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產品型號 A5069 零件圖號 1 產品名稱 十字軸 零件名稱 十字軸 共 11 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 7 車 ZG45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 模鍛件 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時min r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 裝夾 0.012 0.018 2 鉆攻M8絲孔 Z252 280 17 0.62 3.4 2 0.416 0.032 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產品型號 A5069 零件圖號 1 產品名稱 十字軸 零件名稱 十字軸 共 11 頁 第 8 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 9 45 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 模鍛件 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) CA6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時min r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 裝夾 0.012 0.018 2 以雙向60°為基準磨削Φ25×30長至尺寸要求，保證四軸頸圓柱度要求 M1431外圓磨床 20 18 0.0157 0.1 4 2.5 0.288 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目： 某十字軸零件機械加工工藝及其夾具設計 1. 畢業(yè)設計（論文）綜述 1.1題目背景 機械制造工藝對產品的質量控制起著重要作用，夾具是能夠使產品按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸?shù)?。工件的工藝分析及夾具設計是工藝工程師必備的專業(yè)素質。 1.2研究意義 本課題的目的是通過完成畢業(yè)設計，使學生掌握機械加工的流程，對培養(yǎng)學生盡早成為合格工藝工程師具有重要的實踐意義。通過工藝編制及其所用機床夾具設計的鍛煉，可使學生對企業(yè)工藝室工作有一個清楚地認識，為日成為工藝工程師打下良好基礎。能夠培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程的知識，結合生產實習中實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，能鞏固、加深有關機械加工工藝與夾具方面的知識，為以后的實際工作奠定堅實的基礎。 1.3國內外相關研究情況 現(xiàn)如今，企業(yè)為了增強市場競爭力和快速響應市場的變化而采用多種新技術的環(huán)境下，革新傳統(tǒng)的工藝設計手段，計算機輔助工藝過程設計即CAPP，通常指機械產品從零件制造工藝過程的計算機輔助設計與文檔編制。它是為了解決手工設計工藝規(guī)程中存在的效率低下，工藝質量不穩(wěn)定、不便于管理，柔性差等問題而提出的。 隨著先進制造技術的發(fā)展和市場競爭的加劇，傳統(tǒng)的夾具設計方式已成為企業(yè)中快速上市的瓶頸，企業(yè)迫切需要提高夾具設計的效率。因此，快速實現(xiàn)夾具設計已成為企業(yè)的迫切要求，將計算機輔助設計技術應用到夾具設計的過程是解決這一問題的必然選擇。計算機輔助夾具設計即CAFD，大大提高了夾具的設計效率，對保證產品質量，提高生產率，減輕勞動強度，縮短產品生產周期等都有重要意義。 縱觀CAPP發(fā)展的歷程，可以看出CAPP的研究和應用始終圍繞著倆方面的需要展開：一是不斷完善自身在應用中出現(xiàn)的不足，二是不斷滿足新的技術、制造模式對其提出的新的要求。 因此，本來CAPP的發(fā)展，將在應用范圍和應用的深度等方面進行拓展，表現(xiàn)為以下幾個方面的發(fā)展趨勢：1）面向產品全生命周期的CAPP系統(tǒng)2）基于知識的CAPP系統(tǒng)3）基于三維CAD的CAPP系統(tǒng)4)基于平臺技術、可重構式的CAPP系統(tǒng)。而如何使CAFD系統(tǒng)更加實用是當前CAFD研究者們最為關注的問題。CAFD系統(tǒng)將繼續(xù)朝集成化、標準化、并行化和智能化的方向發(fā)展，同時各方向相互交叉、相互促進是CAFD系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。 2. 本課題研究的主要內容 2.1工藝設計部分的主要內容： (1)分析研究零件圖紙以及十字軸三維建模 (2)確定生產類型和毛坯制造方法 (3)擬定工藝路線 (4)確定加工余量、工藝尺寸與偏差 (5)確定切削用量及基本工時 (6)選擇機床與通用工裝 (7)形成工藝過程綜合卡片 2.2夾具設計部分的主要內容： (1)確定總體結構方案 (2)設計定位元件（必要時計算定位誤差和分析定位誤差） (3)設計夾緊裝置 (4)設計夾具體 (5)繪制裝配圖和零件圖 2.1擬采用的研究方案 工序 方案一 1 粗銑兩平面 2 精銑一平面 3 粗車端面 4 粗車外圓 5 粗鏜孔 6 車軸孔即倒角 7 半精加工 8 加工螺紋孔 9 精車外圓 10 精車端面 工序 方案二 1 鍛造毛坯 2 車右端面，鉆中心孔并車外圓 3 車左端面，鉆中心孔并車外圓 4 車上端面，鉆中心孔并車外圓 5 車下端面，鉆中心孔并車外圓 6 精車右端外圓 7 精車左端外圓 8 精車上端外圓 9 精車下端外圓 10 鉆攻絲孔 11 鉆兩孔 12 熱處理 13 磨 14 按零件圖樣要求全面檢查 方案比較： 以上兩種方案均沒有原則上的錯誤，但是方案一在沒有加工好所有面之前加工孔，這樣很難確定孔的具體位置，會影響定位精度。方案二在滿足加工精度的前提下，工序比較集中，經濟成本低。所以綜合以上，選擇方案二。 2.2研究方法或措施 首先要查閱相關的資料、書籍，查找了大量的工具書，有《機械設計手冊》、《機械制造工藝與裝備》、《機械制造技術基礎》、《機床夾具設計手冊》等。確定出解決問題的可行方法以及所需步驟；然后通過大量的計算，得出解決問題所需要的數(shù)據，通過計算機軟件的輔助，有相關的軟件，如AUTO-CAD、Pro/E等，從而模擬所設計的夾具正確性與可行性；最后再總結出自己的設計方案。 3. 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 工藝設計部分的重點及難點： （1）定位基準的選擇 （2）工藝路線的擬定 （3）加工余量和工序尺寸的確定。 夾具設計部分的重點及難點： （1）夾具結構方案的設計 （2）裝配圖的繪制。 前期已開展工作：查閱課題相關文獻資料，完成基礎知識的積累，研究分析零件圖及其三維模型，并撰寫開題報告。 4. 完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫） 第1周－第3周：查閱資料，完成基礎知識的積累和開題報告； 第4周－第6周：典型工件的工藝分析，計算、編寫工件加工工藝； 第7周－第8周：各夾具的設計計算，定位分析，設計中存在的問題。 第9周：中期檢查。 第10周－第13周：繪制各夾具的裝配圖、部分零件工程圖。 第14周－第15周：完成畢業(yè)論文。 第16周：答辯。 5參考文獻 [1] 趙家奇主編,機械制造工藝學課程設計指導書(2版),機械工業(yè)出版社,2006年. [2] 李延平、張喜群、王耀武、梁齊.新一代夾具的發(fā)展與應用[J].機械工人(冷加工)，2006.6 [10] [3] 孫麗媛主編.機械制造工藝及專用夾具設計指導[M].北京：冶金出版社，2010. [4] 盧秉恒主編.機械制造技術基礎（3版）.北京：機械工業(yè)出版社，2007.12 [5] 張金生等.機械制造工藝與夾具設計指導[M].北京：機械工業(yè)出版社,1995. [6] 曾志新、呂明主編,機械制造技術基礎,:武漢理工大學出版社,2001年. [7] 中國機械工程學會編.中國機械設計大典[M].南昌：江西科學技術出版社，2002. [8] 趙良才等.計算機輔助工藝過程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003. [9] 閆志中，劉先梅.計算機輔助夾具設計方法及趨勢[J].內蒙古林學院學報，1996.3 [10] 姜希光,夾具知識講座（第二講）如何正確地設計和使用機床夾具[Ｊ]．機械工人（冷加工），1974.12 [11] 張克惠編著. 注塑模設計. 西安：西北工業(yè)大學出版社，1995，160~162 [12] 屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設計. 北京：機械工業(yè)出版社， 1994 [13] 李秦蕊主編. 塑料模具設計. 西安：西北工業(yè)大學出版社， 1997 [14] 唐志玉等主編. 塑料制品設計指南. 北京. 國防工業(yè)出版社， 1997 [15] WU Xia,ZHOU Tai-Ping.Problems of Technology and Fixyure Design in NC Machining [J].Mechanics College of Jinggangshan university,2010.2 [16] ZHANG Yu1;ZHANGXiu-li2;LIYan-yuan2,The Study on Machining Process of Reducer Box-Body[J].Mechanical&Engineering Technology,2010.3 [17] SHEN Wei-ping;MAO Xiao-jie;Wu Chuan-yu;NI Yong.Study of shoe last future design method[J].Journal of Mechanical Engineering.2010.4 　 6指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 7 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 第 7 頁 共 7 頁 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：某十字軸零件機械加工工藝 及其夾具設計  某十字軸零件機械加工工藝及其夾具設計 摘 要 本文完成了十字軸零件的工藝規(guī)程及設計了銑26端面以及鉆14孔的兩套夾具。從零件的結構外形分析，它的外型復雜，且不易加工，因此該零件選用是鍛件。它的主要加工面是孔、端面，在本設計中，先以一個面加工出一個基準面，然后，再以該基準面加工相應的孔。在整個加工過程中，分別采用了銑床、鉆床。并設計了銑端面、鉆孔的專用夾具，并對它們的定位分別采用了兩個V型塊定位，一擋銷來輔助定位，銑床夾具用了三個V型塊定位。由于該零件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此，夾緊方式都采用手動夾緊，它的夾緊簡單，機構的設計更為方便，滿足夾緊要求。 關鍵詞：十字軸零件；加工工藝；專用夾具； 0 Design Of Shaft Parts Machining Process And Fixture Of A Cross Abstract This paper completed cross shaft parts written and 26 face milling and drilling 14 holes of the two sets of fixture design. From the analysis of structure and shape of parts, its shape is complex, and not easy to processing, so the selection of parts is forging. Its main processing is the hole surface, face, in the design, first to a surface processing of a reference plane, and then, and then in the base-level processing corresponding holes. In the whole process of the milling machine, drilling machine, respectively. And the design of special fixture for milling, drilling, and their location using the four V type block position, a stop pin to the auxiliary positioning. Due to the small size of components, the clamping force is needed. Therefore, the clamping means are manually clamping, clamping it simple, more convenient for the design of institutions, to meet the requirements of clamping. Key Words：Intermed shaft supporting bracket；Processing；Special fixture； 0 目 錄 1 緒論 0 1.1綜述 0 1.2機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 0 1.2.1國內外機床夾具的現(xiàn)狀 0 1.2.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 0 1.3課題背景 0 1.4本文主要研究工作 4 2 零件的分析 0 2.1 零件作用 0 2.2 零件的工藝分析 0 3 工藝規(guī)程設計 0 3.1 確定毛坯的制造形式 0 3.2基面的選擇 0 3.3制定工藝路線 0 3.4機械加工余量，工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 0 3.5確定切削用量及基本工時 0 3.6小結 0 4 鉆床夾具設計 0 4.1機床夾具組成 0 4.2機床夾具作用 0 4.3 機床夾具分類 0 4.4夾具設計步驟 0 4.5 鉆床夾具設計過程 0 4.5.1定位基準的選擇 0 4.5.2夾具設計 0 5 銑床夾具設計 0 5.1 銑床夾具的設計特點 0 5.2夾具裝夾工件的特點 0 5.3銑床夾具的安裝 0 5.4銑床夾具的對刀位置 0 5.5銑刀分類 0 4 5.6定位方案 0 5.6.1定位誤差計算 0 5.6.2夾緊方案 0 6.設計總結 錯誤!未定義書簽。 參考文獻 0 致謝 0 4 1 緒論 1.1概述 夾具是指夾住、壓縮試驗片的、安裝在試驗機上的、用于強度試驗的零部件。 根據要測試的試驗片的不同種類（塑料、金屬等）、試驗方式的不同種類（拉伸、壓縮）需要更換治具進行試驗。機械制造過程中用來固定加工對象，使加工對象（待加工零件）占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置為夾具，夾具又稱為卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。夾具種類按使用特點可分為：萬能通用夾具、專用性夾具、可調夾具、組合夾具等。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機床夾具等。其中機床夾具最為常見，常簡稱為夾具 。 夾具是由定位元件、加緊裝置、對刀元件、連接元件、夾具體、其他元件及裝置組成的。在機床上加工工件時，為使工件的表面能達到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術要求 ，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對刀引導元件(確定刀具與工件的相對位置或導引刀具方向)、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成[1]。 夾具主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸?shù)?。加工零件時使用合適正確的夾具能夠穩(wěn)定地保證工件的加工精度，減少輔助工時，提高勞動生產率，能擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。 工件的工藝分析及夾具設計是工藝工程師必備的專業(yè)素質。在機械加工領域中，機械加工工藝的合理性和創(chuàng)新性顯得尤為重要?？梢詫C械加工工藝，理解為一個將原材料利用機械加工的方法使其成為合格零件的全過程。因此，機械加工工藝貫穿著整個加工過程，對整個加工過程都有明確規(guī)定。合理的加工工藝就是要保證產品的質量、降低加工成本、提高加工效率、保證生產的安全等。機械加工工藝包含著加工流程、主要設備和技術力量等。機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工過程和操作方法等的重要文件，是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產加工。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體加工內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。在現(xiàn)行的工藝流程中，由于某些條件的改變，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都會改變現(xiàn)有的機械加工工藝。因此，要求及時對工藝流程進行修訂和完善，調整已經確定的加工順序和加工內容，以提高加工效率，保證工藝流程的合理性和高效性。 1.2機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。當代機械制造工業(yè)以迅猛的步伐向前發(fā)展，加工方法和制造工藝進步完善與開拓，在傳統(tǒng)的切削、磨削技術不斷發(fā)展，上升到新的高度的同時，各種特種加工方法也在不斷出現(xiàn)，并拓展出新的工藝可能性，達到新的技術水平，并在生產中發(fā)揮重要作用。 1.2.1國內外機床夾具的現(xiàn)狀 目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導致改型和生產個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉變。加工裝備的柔性概念和需求主要體現(xiàn)在對設備快速性和適應性的需求上，因此制造商不得不尋求柔性和產量之間的最佳組合。機床夾具現(xiàn)狀國際研究協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據顯示,在生產中、小批量生產現(xiàn)狀,對工件各種工件的物種多樣性已全部85%?，F(xiàn)代生產企業(yè)生產的產品的需求,為了適應市場需求和競爭經常更新。然而,一般企業(yè)仍使用傳統(tǒng)的專用夾具,一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10～20％左右。特別是近些年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新型加工技術的應用，對機床夾具的使用提出了新的要求：1)可以快速方便設備生產的新產品,以縮短生產準備階段、降低生產成本；2)能裝夾一組具有相似性特征的工件；3)能適用于精密加工的高精度機床夾具；4)適用于各種現(xiàn)代制造技術的新型機床夾具；5)采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步降低了工人的勞動強度,提高勞動生產率,6)改善標準化機床夾具?，F(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要是向著為了標準化、精度和效率和靈活性等4個方面而發(fā)展。 1.2.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、系列化、通用化、精密化。 a) 標準化、系列化：是把夾具的零件、部件和組件制訂成部標和國標，由專業(yè)化制造廠生產供應。這些零件、部件或組件可以作為一個獨立單元安裝在夾具上，稱為夾具的一部分，這就簡化了夾具的設計、制造和裝配。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本，提高勞動生產效率等。 b) 通用化：通用化是指擴大夾具的通用化程度,它是適應現(xiàn)代機械工業(yè)的多品種小批量生產特點的有效措施之一。 c) 精密化：進行大批量的零件加工時,機械零件的加工精度是由夾具保證的,夾具精度的高低直接影響到零件的制造精度。隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm[4]。 1.3課題背景 工藝是制造技術的靈魂，也是核心力量現(xiàn)代制造工藝可以說是先進制造技術的重要組成部分，也是其最有活力的部分一件產品從設計變?yōu)楝F(xiàn)實必須通過生產加工才能完成，故而工藝是設計制造的橋梁，設計的可行性一般會受到工藝水平的制約，由此工藝也就很容易成為設計的瓶頸，所以，不是所有被設計師設計出來的產品都能被加工出來，也不是所有設計出來的產品都能通過加工達到預定的技術要求 設計和工藝非常重要，缺一不可很多人把二者割裂或對立起來，這顯然不正確，應用廣義的制造概念把它們統(tǒng)一起來現(xiàn)在，人們常會較為看重設計師在產品創(chuàng)意上的作用，卻未能正確評價工藝制造師的作用 事實上，很多例子都能生動說明制造技術的成功離不開較高的工藝水平機械制造是一門歷史悠久的學科，在人類文明的發(fā)展進程中占據了重要地位 而機械制造工藝是專門研究產品設計生產加工制造銷售使用維修服務乃至回收再生的整個過程的工程學科 隨著社會的發(fā)展，人類在進入21世紀后對產品的要求也發(fā)生了極大的變化，品種多樣更新快捷使用方便物美價廉成為產品必須具備的品質，如果產品還包含自動化程序，則進一步要求售后服務必須到位 綜上所述，為適應時代要求，必須采用現(xiàn)代機械制造技術。 眾所周知，現(xiàn)代機械制造技術突出表現(xiàn)為現(xiàn)代技術和工業(yè)創(chuàng)新的集成，它不僅是國民經濟的重要組成部分，也是衡量國家科技發(fā)展水平的重要標志，是國際間科技競爭的重點 我們要抓住機遇，了解機械制造技術工藝的發(fā)展特點，把握現(xiàn)代機械制造技術的發(fā)展趨勢，緊跟發(fā)展先進制造技術的世界潮流，將發(fā)展現(xiàn)代機械制造工藝放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位。隨著我們對制造技術研究的繼續(xù)深化，不久的將來，它會有更廣闊的發(fā)展空間。 本課題的目的是通過完成畢業(yè)設計，使學生掌握機械加工的流程，對培養(yǎng)學生盡早成為合格工藝工程師具有重要的實踐意義。通過工藝編制及其所用機床夾具設計的鍛煉，可使學生對企業(yè)工藝室工作有一個清楚地認識，為日成為工藝工程師打下良好基礎。能夠培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程的知識，結合生產實習中實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，能鞏固、加深有關機械加工工藝與夾具方面的知識，為以后的實際工作奠定堅實的基礎[6]。 當代機械制造工業(yè)正以迅猛的步伐邁向21世紀，加工方法和制造工藝進一步完善與開拓，在傳統(tǒng)的切削、磨削技術不斷發(fā)展，上升到新的高度的同時，各種特種方法也在不斷出現(xiàn)，開拓出新的工藝可能性，達到新的技術水平，并在生產中發(fā)揮重要作用；加工技術向高精度發(fā)展，出現(xiàn)了所謂的“精密工程”、“納米技術” 。制造技術向自動化方向發(fā)展，正沿著數(shù)控技術、柔性制造系統(tǒng)及計算機集成制造系統(tǒng)的臺階向上攀登。 1.4本文主要研究工作 某十字軸零件機械加工工藝及其夾具設計是本課題的研究內容，對此研究查閱的大量的資料，首先明白機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。 為了能具體確切的說明過程，使工件能按照零件圖的技術要求加工出來，就得制定復雜的機械加工工藝規(guī)程來作為生產的指導性技術文件，學習研究制定機械加工工藝規(guī)程的意義與作用就是本課題研究目的。 在整個設計過程中,我們將學習到更多的知識。我們必須仔細了解零件結構，認真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨立識圖能力,增強我們對零件圖的認識和了解,通過對零件圖的繪制,不僅能增強我們的繪圖能力和運用AutoCAD軟件的能力，而且能加深我們對所學知識的理解。 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工過程和操作方法等的重要文件，是在具體的生產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產加工。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體加工內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。機械加工工藝流程是為了保證生產高效率、低消耗，也是為了保證生產安全和質量合格所制定的。機械加工工藝就是以工藝流程作為依據，所以需要操作者對加工流程熟記于心，并嚴格執(zhí)行，在每個環(huán)節(jié)，都要按照工藝要求對零件進行加工并嚴格把關。這樣才能保證產品質量，提高工作效率。在現(xiàn)行的工藝流程中，由于某些條件的改變，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都會改變現(xiàn)有的機械加工工藝。因此，要求及時對工藝流程進行修訂和完善，調整已經確定的加工順序和加工內容，以提高加工效率，保證工藝流程的合理性和高效性。同一零件，在不同企業(yè)加工，工藝流程各不相同。因此，機械加工工藝流程是企業(yè)結合自己實際生產情況的產物，是根據現(xiàn)有的條件（如廠內機械設備，技術手段，人才素質等）合理計劃制定的。 機床夾具作為機械制造業(yè)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對整個機械制造業(yè)的水平提升有著極其重要的影響，甚至有些時候是關鍵性的影響。如果要實現(xiàn)機械制造的現(xiàn)代化，必須首先提高機床夾具的現(xiàn)代化水平，提高機床夾具的制造效率，實現(xiàn)機床夾具的標準化。然而，傳統(tǒng)的機床夾具還占據著機械制造業(yè)的絕對主導地位，這成為了機械制造業(yè)的現(xiàn)代化進程的障礙因素。機床夾具的設計要照顧到夾具加工的具體特點，充分發(fā)展機床夾具設計的標準化和信息化，不斷提高機床夾具的效率，沖破這個制約機電產品生產快速發(fā)展的瓶頸。只有通過不斷提高機床夾具設計的科學性、合理性，才能不斷推進機床夾具設計的標準化進程，滿足機電產品現(xiàn)代化對機床夾具設計的要求。 25 2 零件的分析 2.1零件作用 十字軸是萬向節(jié)典型結構的關鍵零件，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，起傳遞動力的作用，承受較大載荷，故毛坯采用強度和韌性都較好的20GrMnTi。 2.2零件的工藝分析 零件的三維圖如圖2.1所示： 圖2.1 十字軸三維零件圖 以四個軸頸為基準的加工軸向中心孔和銑軸端面的安排，這是因為四個軸頸是重要加工表面，這樣做可保證它們的加工余量均勻，并防止加工余量不夠而導致廢品產生，同時這也符合便于裝卡的原則。 為了避免多次裝卡，引起誤差以及造成工時的損耗，故采用一次裝卡同時加工14和10，為了減小鉆孔走刀長度，先加工14的孔，鉆中心孔時注意盡量保證處于同一軸線的中心孔有較好的同軸度，這樣便于四軸頸加工，而且夾緊力不宜過大，防止產生變形。 以軸向中心孔為精基準的加工表面： 這一組加工表面包括：軸頸，徑向中心孔（鉆孔，攻絲）。 軸頸是最重要的加工表面，由于十字軸的剛性較差，毛坯的圓柱度誤差很容易反映到工件上來，造成工件的圓柱度誤差，四軸的圓柱度誤差允許值0.007，要求較高，故軸頸安排了粗車、半精車、磨削，這樣毛坯誤差復映到工件的誤差就明顯減小，從而保證了零件的加工精度。 此外，為了減小磨削力引起的變形，選用切削性能較好的白剛玉粒度號為46的較軟砂輪。 以軸頸為精加工基準的加工表面。 磨四周端面，四個軸端面的對稱度要求比較高,故最終安排一道軸頸為精基準的磨削加工。 3 工藝規(guī)程設計 3.1確定毛坯的制造形式 零件材料為20GrMnTi，考慮到零件在工作過程中承受經常性的交變載荷，因此選用鍛件，從而使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件可靠工作。此外考慮到生產性質為大批大量，所以采用效率和精度等級都比較高的模鍛成型加工工藝，毛坯圖如圖3.1所示： 圖3.1十字軸毛坯圖 3.2基面的選擇 基面選擇在工藝規(guī)程設計中占有很重要的位置，關系到能否保證加工質量和生產效率?；孢x擇合理可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高; 否則，最直接的后果是無法保證加工質量，造成零件大批報廢，浪費原材料和勞動力以及能源，降低生產效率。 第一：粗基準的選擇 考慮到端面對兩對軸線的位置度要求，而且四個軸頸外圓是重要加工表面，這樣做可保證重要加工表面的加工余量均勻，并防止加工余量不夠而導致廢品產生，同時選擇外圓面作為粗基準定位比較穩(wěn)定，符合便于裝卡的原則，所以選擇毛坯外圓為粗基準銑軸端面比較合理。 第二：精基準的選擇 以中心孔作為加工外圓的精基準，以四軸頸為加工四軸端面的精基準。 3.3制定工藝路線 工藝路線用來表示企業(yè)產品的在企業(yè)的一個加工路線（加工順序）和在各個工序中的標準工時定額情況。是一種計劃管理文件不是企業(yè)的工藝文件，不能單純的使用工藝部門的工藝卡來代替。工藝卡主要是用來指定工人在加工過程中的各種操作要求和工藝要求，而工藝路線則強調加工的順序和工時定額情況，主要用來進行工序排產和車間成本統(tǒng)計。 表3.1 工序路線方案一 工序 方案一 1 粗車四軸端面 2 半精車四軸端面 3 鉆四軸徑向中心孔，攻螺紋，锪錐面 4 鉆端面中心孔，锪錐面 5 粗車四軸外圓 6 半精車四軸外圓 7 精車四軸外圓 8 滲碳淬火處理 9 磨四軸外圓 10 最終檢查 方案一車削兩次浪費工時，增加了工人的勞動量，不利于提高效率，縮減成本；此外端面的中心孔以及螺紋孔為非工作表面，因此安排在粗加工之后，熱處理之前加工進行，這樣可以提高重要加工表面的加工精度，減小不重要表面對它們的影響；方案一還有一個不足就是，四軸外圓也屬于重要加工表面，熱處理以后，它的尺寸和形狀都要發(fā)生改變從而影響精度，方案二中去掉了方案一中的精加工四軸外圓，而是在熱處理之后加了一道磨削外圓的工序，這樣就可以很好地保證四軸外圓的加工精度，減小廢品率，提高生產效率，根據上述原因，選擇方案二作為最終十字軸加工工藝路線。方案二通過對外圓以四軸中心孔為基準的粗車和半精車[9]。 表3.2 工序路線方案二 工序 方案二 1 鍛造毛坯 2 粗銑四軸頸端面并打中心孔 3 粗車四軸頸并倒角 4 半精車四軸頸并倒角 5 精銑端面 6 鉆 孔、鉆 通孔、及锪90o孔 7 鉆側面M8—7H底孔并攻M8—7H螺紋 8 熱處理—滲碳、淬火、回火 9 以雙向90°為基準磨削Φ26×50長至尺寸要求，保證四軸頸圓柱度要求 10 按零件圖樣要求全面檢查 3.4機械加工余量，工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 第一：四軸外圓加工余量 直徑考慮其加工長度為50mm，零件直徑為26mm，與其聯(lián)系的非加工表面的尺寸為28mm，由于是大批生產并且采用模鍛件作為毛坯，為了降低毛坯加工難度，簡化工藝路線，現(xiàn)直接取外圓的毛皮尺寸為28mm，外圓的表面粗糙度及圓柱度要求很高，2 Z=2mm的加工余量可以滿足要求，但為了增加零件加工的可靠性，現(xiàn)取模鍛件四軸外圓部分為精密級，鍛件質量約為1.5KG。復雜系數(shù)s=Mf/Mn=0.57,屬于S2級，一般復雜等級，材質系數(shù)為M1[5]，尺寸公差 和偏差為1+0.7 -0.3mm，因此毛坯的尺寸為28+0.7 -0.3mm，實際加工余量為2Z=2+0.7 -0.3。 第二：四軸端面 四周端面的相對面間的零件尺寸為152-0.020 -0.074mm，粗糙度為1.25，相對于中心軸的對稱度為0.05，因此選加工余量Z=3mm可以滿足加工要求,零件復雜度為S2，材質系數(shù)為M1，因此毛坯尺寸的公差和上下偏差為2+1.4 -0.6mm，因此加工余量為3+1.4 -0.6mm，毛坯尺寸為158+1.4 -0.6mm。 第三：兩側面 加工余量為0mm，毛坯尺寸為。 鉆孔余量、攻螺紋余量、锪錐面余量、四軸中心孔、非重要表面，既無尺寸偏差，又無位置度要求，14mm孔加工余量為4 mm, 10mm孔加工余量為3mm。 3.5確定切削用量及基本工時 3.5.1銑四軸端面 工件材料:20CrMnTi，σ=1018Mpa，模鍛。 加工要求：銑四軸端面兩向對面尺寸由158+1.4 -0.6mm,至兩端面尺寸為[10]（公差平均分配(2+0.054)/2x2=1.027/2)152-0.020 -0.074,各端面距中心平面距離為按入體原則標注。 機床：臥式銑床X5020AS。 刀具：YT15圓柱銑刀，齒數(shù)Z=6，依據手冊，由切削深度，以及加工類型（不經粗銑的半精銑），選用粗齒[11]。 計算切削用量： 根據刀具材料以及加工類型[7]，=0.12mm，。 采用硬質合金圓柱銑刀，=50mm，Z=6，則 ， 由機床說明書取，于是。 刀具每分鐘進給量為=662.4mm/min。 計算基本時間：本工序為相同的四個工步, 。 3.5.2鉆四軸軸向中心孔，锪錐面 為了盡量保證10mm和14mm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，提高生產效率，減小工人勞動強度。先加工14mm的孔，后加工10mm的孔，這樣可以減小加工10mm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： 加工條件及加工要求： 工件材料:20CrMnTi，σ=1018Mpa，模鍛。 加工要求： 機床：臥式鉆床 刀具：中心鉆14mm, ；10mm，。 計算切削用量： 根據刀具材料以及加工類型的依據[8]。 σ=1018Mpa<0.748Gpa, ，由參考文獻[4]查表得加工14mm孔的進給量以及切削速度分別為，，計算得，查表得機床有此轉速。加工10mm孔的進給量以及切削速度分別為，轉速計算結果與14mm為了簡化加工過程采用與加工14mm孔一樣的轉速。 計算基本時間： 加工各軸兩孔的走刀長度、進給量、轉速分別為： 3.5.3粗車四軸外圓 加工條件及加工要求[12]： 加工要求：粗車四軸外圓由毛坯尺寸公差及上下偏差為公差平均分配 。 機床：臥式車床C6201-1。 刀具：YT5外圓車刀，由于σ=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°，根據前角大小，以及加工類型（粗車），查的相應的α=8°，刀桿尺寸為。 計算切削用量： 根據加工尺寸確定背吃刀量為 工件直徑靠近20mm，刀具材料為硬質合金，背吃刀量0.6mm，有工藝手冊查表得。 通過查表法確定切削速速，根據縱車外圓的切削速度表，并根據以上得出的切削標準，選出對應的切削速度為， ， (3.1) 由機床說明書取轉速為 相應的轉速為 (3.2) 計算基本時間：本工序為四個相同工步 (3.3) 3.5.4.精車四軸外圓 加工條件及加工要求[13]： 加工要求：粗車四軸外圓由至兩端面尺寸公差及上下偏差為公差平均分配(1+0.02)/3=0.34）. 機床：臥式車床C6201-1 刀具：YT15外圓車刀，由于σ=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，因此選用前角=15°，，，刀桿尺寸為，刀尖半徑取。 計算切削用量： 根據切削尺寸及加工要求。 按表面粗糙度選取切削用量：根據刀具的相關參數(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。 用查表法確定切削速度[10]，硬質合金外圓縱車削的切削速度）。 ，根據機床說明書，取，計算切削速度： 計算基本時間：本工序為四個相同工步 3.5.5鉆孔，攻螺紋，锪錐面 加工條件及加工要求[14]： 加工要求：鉆7mm 的孔，深度為15mm；攻螺紋M8-7H；锪錐面深度4mm，小端直徑23mm，角度為60°。 機床：立式鉆床Z518 刀具：6mm中心鉆；M8絲錐；60°锪鉆。 確定切削用量 鉆孔： 由材料σ=1018Mpa<0.748Gpa，查表取。 依據鉆直徑以及進給量確定， 計算轉速，車床為無極轉速因此轉速不需修正。 攻螺紋： 查表取， 切削速度計算公式： (3.4) 查表確定各系數(shù)：， 計算基本時間：加工各步的走刀長度、進給量、轉速分別為： 3.5.6滲碳淬火 滲碳深度嚴格控制為1.7～2.2，淬火硬度為HRC58～60[8]。 工序7精磨四軸外圓 加工條件及加工要求： 加工要求：磨削外圓由至。 機床：外圓磨床。 磨輪：（磨輪的選擇）[9]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=6mm。 確定切削用量： 由加工要求。 由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為。 3.6小結 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設計，可以了解了加工工藝對生產、工藝水平有著極其重要的影響。生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)。 最終確定本套工藝文件如下： 工序1：鍛造毛坯； 工序2：粗銑26四軸頸端面并打中心孔； 工序3：粗車四軸頸并倒角； 工序4：精車四軸頸并倒角； 工序5：精銑端面； 工序6：鉆 孔、鉆 通孔、及倒角90o孔； 工序7：鉆側面M8—7H底孔并攻M8—7H螺紋； 工序8：熱處理—滲碳、淬火、回火 ； 工序9：以雙向90°為基準磨削Φ26×50長至尺寸要求，保證四軸頸圓柱度要 求； 工序10：按零件圖樣要求全面檢查。 4 鉆床夾具設計 4.1機床夾具組成 (1) 定位元件 　　它與工件的定位基準相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時工件相對于刀具和機床加工運動間的相對正確位置。 (2)夾緊裝置 　　用于夾緊工件，在切削時使工件在夾具中保持既定位置。 (3)對刀、引導元件或裝置 　　這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件，如對刀塊。用于確定刀具位置并導引刀具進行加工的元件，稱為導引元件。 (4)連接元件 　　使夾具與機床相連接的元件，保證機床與夾具之間的相互位置關系。 (5)夾具體 　　用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎件。它與機床有關部件進行連接、對定，使夾具相對機床具有確定的位置。 (6)其它元件及裝置 　　有些夾具根據工件的加工要求，要有分度機構，銑床夾具還要有定位鍵等。 　　以上這些組成部分，并不是對每種機床夾具都是缺一不可的，但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關鍵，目的是使工件定準、夾牢。 4.2機床夾具作用 對工件進行機械加工時,為了保證加工要求,首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置,并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此,在進行機械加工前,先要將工件裝夾好。工件的裝夾方法有兩種:一種是工件直接裝夾在機床的工作臺或卡盤上;另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時,一般要先按圖樣要求在工件表面劃線,劃出加工表面的尺寸和位置,裝夾時用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備,但效率低,一般用于單件和小批量生產。批量較大時,大都用夾具裝夾工件。用夾具裝夾工件的 優(yōu)點如下: （1）穩(wěn)定地保證工件的加工精度。用夾具裝夾工件時,工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證,不受工人技術水平的影響,使一批工件的加工精度趨于一致。 （2）提高勞動生產率。使用夾具裝夾工件方便、快速,工件不需要劃線找正,可顯著地減少輔助工時,提高勞動生產率;工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性,因此可加大切削用量,提高勞動生產率;可使用多件、多工位裝夾工件的夾具,并可采用高效夾緊機構,進一步提高勞動生產率。 （3）擴大機床的使用范 圍。在通用機床上采用專用夾具可以擴大機床的工藝范圍,充分發(fā)揮機床的潛力,達到一機多用的目的。例如,使用專用夾具可以在普通車床上很方便地加工小型箱體類工件。甚至在車床上拉出油槽,減少了昂貴的專用機床,降低了成本,這對中小型工廠尤其重要。 （4）改善操作者的勞動條件。由于氣動、液壓、電磁等動力源在夾具中的應用,一方面減輕了工人的勞動強度;另一方面也保證了夾緊工 件的可靠性,并能實現(xiàn)機床的互鎖,避免事故,保證了操作者和機床設備的安全。 （5） 降低成本。在批量生產使用夾具后,由干勞動生產率的提高,使用技術等級 較低的工人以及廢品率下降等原因,明顯地降低了生產成本。夾具制造成本分攤在一批工件上,每個工件增加的成本是極少的,遠遠小于由于提高勞動生產率而降低的成本。工件批量愈大,使用夾具所取得的經濟效益就愈顯著。 4.3機床夾具分類 1.按夾具的通用特性分類 按夾具的通用特性分類根 據夾具在不同生產類型中的通用特性,機 床夾具 可分為通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和自動線夾具等: ( 1 ) 通用夾具。通用夾具是指結構、尺寸已規(guī)格化,而且具有一定通用性的夾具。這類夾具適應性強,可用來裝夾一定形狀和尺寸范圍內的各種工件。 ( 2 )專用夾具。這類夾具是專為零件的某一道工序的加工而設計和制造的。在產品相對穩(wěn)定、批量較大的生產中,常用各種專用夾具,可獲得較高的生產率和加工精度。 ( 3 )可調夾具。可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件,只需調整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。 ( 4 )組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標準的模塊元 件具有較高精度和耐磨性,可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸,清洗后留待組 裝新夾具。 ( 5 )自動線夾具。自動線夾具一般分為兩種:一種為固定式夾具,它與專用夾具相似;另一種為隨行夾具,使用中夾具隨著4工件一起運動,并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加工。 2. 按使用機床分類 可將夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏗床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具、自動機床夾具、自動線隨行以及其他機床夾具等。這是專用夾具設計所用的分類方法。設計專用夾具時,機床的組別、型別和主要參數(shù)均已確定。它們的不同點是機床的切削成形運動不同,故夾具與機床的連接方式不同。它們 的加工精度要求也各不相同。 3. 按夾緊的動力源分類 夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具、真空夾具、離心力夾具等。 4.4夾具設計步驟 按照傳統(tǒng)，可把整個設計工件分成四個具體步驟。 4.4.1明確設計任務，收集原始資料 夾具設計的第一步是在已知生產綱領的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設計任務書，對工件進行工藝分析。了解工件的結構特點、材料；本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準及所使用的設備。其次是根據設計任務收集有關資料，如機床的技術參數(shù)，夾具零部件的國家標準、部頒標準和廠訂標準，各類夾具圖冊、夾具設計手冊等，還可收集一些同類夾具的設計圖紙，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。了解夾具制造車間的生產技術條件。收集有關設計資料，其中包括夾具有關技術標準、設計參數(shù)和相關設計手冊[11]。 4.4.2設計夾具總體方案 （1）確定工件的定位方案，設計定位裝置。 （2）確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置。 （3）確定其它裝置及元件的結構形式，如對刀、導向裝置，分度裝置等。 （4）確定夾具體的結構形式及夾具在機床上的安裝方式，對夾具的總體結構最好擬訂出幾個不同的方案，經過分析比較，選擇最佳方案。 （5）繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術要求。 4.4.3進行必要的計算，審查方案、改進設計 在確定夾具結構方案的過程中，工件定位、夾緊、對刀和夾具在機床上定位等各部分結構以及總體布局會有幾種不同的方案可供選擇，因而都應畫出草圖，進行必要的計算。進行定位誤差計算以確定定位元件的結構尺寸與精度；進行夾緊力計算以確定夾緊裝置的尺寸及結構形式，同時對夾緊機構的薄弱環(huán)節(jié)進行強度校核以確定加緊元件的結構尺寸。 4.4.4夾具總裝配圖的繪制 繪制夾具裝配總圖 夾具的總裝配圖應按國家制圖標準繪制。繪圖比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對操作者的方向繪制。總圖應把夾具的工作原理、各類裝置的結構及其相互關系表達清楚。夾具總圖的繪制次序如下： （1）用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適位置上。在總圖中工件可看作透明體，不遮擋后面的線條。 （2）依次繪出定位裝置、夾緊裝置、其它裝置及夾具體。 （3）標注必要的尺寸 、公差和技術要求。 （4）編制夾具明細表及標題欄。 4.4.5夾具零件設計及零件圖繪制 完成總裝圖后，由裝配圖逐個拆繪各個非標零件圖，確定零件的結構、尺寸、技術要求，確定零件的材料牌號、熱處理和表面處理要求，注意各零件的形狀、大小，公差要相互協(xié)調。繪制夾具零件圖夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖要求，確定零件的尺寸、公差及技術要求。 確定夾具總體布局和夾具體的結構形狀，及時根據具體要求考慮夾具的清屑、輸送、防護等問題。 4.5鉆床夾具設計過程 鉆床夾具主要是用來鉆四軸端的中心孔。 4.5.1定位基準的選擇 工件以V型塊一，V型塊二定位，以四軸頸中心線為基準，通過螺桿、擋銷、壓桿等加緊工件。本夾具采用兩個V型塊定位，限制了四個自由度，分別為X向移動、轉動，Z向移動、轉動。并且定位銷限制了一個自由度為Y方向的移動。因為工件體積小，重量不大且切削力不大，只要通過手動夾緊即可滿足夾緊力。 4.5.2夾具設計 在定位基準的前提下，設計一套鉆床夾具，其目的是保證工件與機床和刀具在加工過程中保持相對位置不變。夾具中的零件有夾具體、螺桿、螺母、支承丁、壓桿、鉆套等。 螺桿的直徑16mm，V型塊一，V型塊二的作用是限制十字軸的4個自由度。 支承丁在夾具體上，用來限制十字軸的1個自由度。 工作原理是，加工前，將零件放在兩V型塊上，將螺桿插在16mm的孔內，螺桿的一端用M25的螺母固定在夾具體上，另一端鉆有螺紋，輕輕轉動螺桿，螺桿和斜楔向右移動，滾子轉動使壓桿壓緊十字軸，兩個V形塊可以限制十字軸沿X軸方向的移動、繞X軸的轉動、沿Z軸方向的移動和繞Z軸的轉動，在夾具體上設置一支承丁，用來限制十字軸繞Y軸的轉動.即限定十字軸的五個自由度，保證加工過程中工件與機床和刀具的相對位置不變，夾具的設計目的得以實現(xiàn)。 （3）定位誤差分析 由于工藝基準與設計基準重合，故不存在定位誤差。 （4）鉆削力和與夾緊力的計算[17] 鉆削力 （5）夾緊力由于本夾具是雙邊夾緊，故取單邊夾緊力F1=Ff/2=157.1N 在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內，安全系數(shù)k=k1k2k3k4其中：k1為基本安全系數(shù)1.5； k2為加工性質系數(shù)1.1； k4為刀具鈍化系數(shù)1.1； k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1； 所以，單邊夾緊力 圖4.1鉆孔夾具裝置 5 銑床夾具設計 5.1銑床夾具的設計特點 在機械加工中，各類銑床應用是比較廣泛的，所以設計銑床夾具的工作量也比較大。在設計銑床夾具時，應充分注意銑削加工的特點：一般切削量比較大，多屬斷續(xù)切削，故切削力比較大容易產生振動。因此夾緊裝置要有足夠的夾緊力，夾具本身也應具有足夠的剛度和強度。另外，由于銑削加工的萬能性，常遇到結構形狀不規(guī)則的工件，因此還要盡量考慮采用快速安裝工件的裝置，以節(jié)省輔助時間。在結構上，銑床夾具的重要特征是：采用定向鍵和對刀裝置來確定夾具和機床、刀具之間的相對位置關系。 5.2夾具裝夾工件的特點 夾具裝夾方法是靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、機床的正確位置具有以下特點： 工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊；由于夾具預先在機床上已調整好位置（也有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具對于機床也就占有了正確的位置；通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置；裝夾基本上不受工人技術水平的影響，能比較容易和穩(wěn)定地保證加工精度；裝夾迅速、方便，能減輕勞動強度，顯著地減少輔助時間，提高勞動生產率；能擴大機床的工藝范圍。如鏜削圖機體上的階梯孔，若沒有臥式鏜床和專用設備，可設計一夾具在車床上加工。銑床夾具的夾緊裝置，應特別要求有較好的加緊剛度，夾緊力要足夠，力的作用點要盡量靠近加工表面和落在剛性較好的部位而且要有利于定位的穩(wěn)定性。必要時采用輔助加緊裝置。由于銑床夾具一般只作進給運動，無需經常搬動，所以夾緊裝置的各元件及有關的其他元件，可以做的粗壯些。此外，應盡量采用快速的夾緊方法，如采用聯(lián)動夾緊等。但要注意解決結構的復雜性和經濟性之間的矛盾。 定向鍵與定位元件之間無尺寸聯(lián)系，但必須根據加工要求規(guī)定定位元件對定向鍵的位置精度要求。對刀裝置的位置則根據定位元件的工作表面來確定。故必須規(guī)定對刀裝置與定位元件的坐標尺寸及其公差，并提出位置精度要求。 綜上所述：夾具安裝方法簡單，不受技術水平影響，易操作。 5.3銑床夾具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在設計時必須考慮其安裝方法。銑床夾具一般通過夾具體的底平面安裝在銑床的工作臺上,然后T型槽螺釘或壓板將其壓緊夾牢在銑床的工作臺上。其安裝方法有兩種:（1）定位鍵安裝法。利用銑床夾具體底部的兩個定位鍵與銑床工 作臺上中間的T型槽相配合.其一般適用于加工精度低于IT7級的中、小型銑床夾具的安裝。(2)找正安裝法。利用銑床夾具側面加工出的一條窄而長的找正基準面或標準的檢驗心軸的側母線,找正銑床夾具與銑床切削運動之間的正確位置關系。其適用于加工精度高于IT7級或大、重型夾具不便于設置定向鍵時的銑床夾具的安裝。 5.4銑床夾具的對刀位置 夾具在機床上安裝完畢，在進行加工之前，尚需進行夾具的對刀，使刀具相對夾具定位元件處于正確位置。對刀的方法通常有三種：試切法對刀，調整法對刀，用樣件或對刀裝置對刀。不管采用哪種對刀方法，都涉及到對刀基準和對刀尺寸。通常是以與工年定位基準重合的定位元件上的定位面作為對刀基準，以減少基準變換帶來的誤差。銑床夾具的對刀尺寸是從對刀基準到刀具切削表面之間的位置尺寸，和對刀塊位置尺寸差一個塞尺厚度。影響對刀塊位置尺寸的因素主要有對刀需要保證的工件上的加工尺寸、定位基準在加工尺寸方向的最小位移量Imin及塞尺的厚度S。 5.5銑刀分類 銑刀形狀有很多種，普通銑床和數(shù)控銑床加工槽與直線輪廓、銑鏜加工中心上加工型腔、型芯、曲面外形/輪廓用。 大體上分為： 1. 平頭銑刀，進行粗銑，去除大量毛坯，小面積水平平面或者輪廓精銑； 2. 球頭銑刀，進行曲面半精銑和精銑；小刀可以精銑陡峭面/直壁的小倒角； 3. 平頭銑刀帶倒角，可做粗銑去除大量毛坯，還可精銑細平整面(相對于陡峭面)小倒角； 4. 成型銑刀，包括倒角刀，T形銑刀或叫鼓型刀，齒型刀,內R刀； 5. 倒角刀，倒角刀外形與倒角形狀相同，分為銑圓倒角和斜倒角的銑刀； 6. T型刀，可銑T型槽； 7. 齒型刀，銑出各種齒型，比如齒輪。 按銑刀結構和安裝方法可分為帶柄銑刀和帶孔銑刀。 （1） 帶柄銑刀 帶柄銑刀有直柄和錐柄之分。一般直徑小于20mm的較小銑刀做成直柄。直徑較大的銑刀多做成錐柄。 1）端銑刀 由于其刀齒分布在銑刀的端面和圓柱面上，固多用于立式升降臺銑床上加工平面，也可用于臥式升降臺銑床上加工平面。 2）立銑刀 它是一種帶柄銑刀，有直柄和錐柄兩種，適于銑削端面、斜面、溝槽和臺階面等。 3）鍵槽銑刀和T 形槽銑刀 它們是專門加工鍵槽和T 形槽的。 4）燕尾槽銑刀 專門用于銑燕尾槽。 （2） 帶孔銑刀 帶孔銑刀適用于臥式銑床加工，能加工各種表面，應用范圍較廣。 5.6定位方案 定位方案的選擇根據加工要求，工件在夾具中的定位以3個28軸頸為主要定位基準，工件以V型塊一，V型塊二，V型塊三，以四軸頸中心線為基準，通過螺母、旋轉鉸鏈支座、壓桿等加緊工件夾緊。本夾具采用三個個V型塊定位，限制了六個個自由度，分別為X向移動、轉動，Y向移動、轉動，Z向移動、轉動。因為工件體積小，重量不大且切削力不大，只要通過手動夾緊即可滿足夾緊力。 5.6.1定位誤差計算 V形塊與軸頸配合，軸心的位置度誤差為ΔD=O1O2＝0.014mm ，此件小于工件相應位置公差的三分之一，即 ，所以定位方案能夠滿足加工要求[18]。 5.6.2夾緊方案 壓桿能保證軸頸與V形塊接觸良好，定位誤差小，而且結構簡單，操作方便。本夾具采用三個V型塊定位，限制了六個自由度，分別為X向移動、轉動，Y向移動、轉動，Z向移動、轉動。 1. 工作原理是，加工前，將零件放在三個V型塊上，翻起鉸鏈支座與壓桿固定，輕輕轉動螺母使壓桿壓緊十字軸零件。三個V形塊可以限制十字軸分別為X向移動、轉動，Y向移動、轉動，Z向移動、轉動，保證加工過程中工件與機床和刀具的相對位置不變，夾具的設計目的得以實現(xiàn)，加工完零件后，輕輕旋轉螺母，放下鉸鏈支座螺桿，抬起壓桿，取出零件即可，加緊裝置如圖5.1所示： 圖5.1銑四軸端面夾具裝置 6 結論 任何設計過程中零件的工藝分析是必不可少的，所以首先要對十字軸進行簡單的工藝分析，然后對毛胚的材料進行了選擇，并確了加工的粗基準和精基準以及加工用量和切削余量。 首先是工藝裝備的設計過程，選擇機床、刀具、量具，然后重點介紹夾具的設計過程，選擇定為基準并計算鉆削力和壓緊力最后完成零件草圖。 在整個設計過程中,必須仔細了解零件結構，認真分析零件圖,培養(yǎng)我們獨立識圖能力,增強對零件圖的認識和了解,通過對零件圖的繪制,增強繪圖能力和運用autoCAD軟件的能力。 其次，制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、工藝尺寸計算、工時定額計算、定位誤差分析等。在整個設計中也是非常重要的,通過這些設計,全面地了解零件的加工過程、加工尺寸的確定,知道工藝路線和加工余量的確定,必須與工廠實際的機床相適應。 最后，在這個設計過程中,必須考慮工件的安裝和夾緊.安裝的正確與否直接影響工件加工精度,安裝是否方便和迅速,又會影響輔助時間的長短,從而影響生產率,夾具是加工工件時,為完成某道工序,用來正確迅速安裝工件的裝置.它對保證加工精度、提高生產率和減輕工人勞動量有很大作用。這是整個設計的重點,也是一個難點。 本次畢業(yè)設計主要經歷了三個階段：第一階段是零件分析，第二階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第三階段是工裝的設計。第一階段運用幾何尺寸，公差配合等知識；第二階段運用基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識。 此次設計，要分析零件的加工過程、編制工藝文件、專用夾具設計的方法和步驟，查相關手冊、選擇使用工藝裝備。 本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下： （1）缺乏實際工廠經驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。 （2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。 （3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據采集和控制上還有一些不足。 （4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。 參考文獻 [1] 張樹森.機械制造工程學[M].沈陽:東北大學出版社,2006. [2] 王啟平.機械制造工藝學[M]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,1995. [3] 李慶壽.機床夾具設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011. [4] 忘光斗,王春福.機床夾具設計手冊[M].上海:上?？茖W技術出版社,2003. [5] 顧崇銜.機械制造工藝學[M].西安:陜西科學技術出版社,1981. [6] 蔡光旗. 機械制造工藝學[M].沈陽:東北大學出版社,1994. [7] 周澤光.金屬切削原理[M].上海:上海技術出版社,2000. [8] 袁哲俊. 金屬切削工具[J].上海技術出版社,1994（3）. [9] 王先逵.機械制造工程學[M].北京:機械工業(yè)出版社,1995. [10] 趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊[J].上?？茖W技術出版社,2012（2）. [11] 李旦.機床專用夾具圖冊[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,1998. [12] 劉力.機械制圖[M].北京：高等教育出版社,2009. [13] 趙大興.工程制圖習題集[M].北京:高等教育出版社,2009. [14] 黃華梁.機械設計基礎[M].北京:高等教育出版社,2000. [15] 程軍.畫法幾何及機械制圖[M].上海:國防工業(yè)出版社,2005. [16]