“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(xué) 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(xué) 院 機械學(xué)院 班 級 設(shè) 計 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2014

2、年 01 月 16 日 機械制造工藝學(xué)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、 3.機械加工工藝過程綜合卡片 　　　 1張 4.工藝裝備設(shè)計 1～2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························

4、·············4 1.1零件的作用·········································4 1.2零件的工藝分析·····································4 二、工藝規(guī)程設(shè)計···································5 2.1確定毛坯的制造形式·································5 2.2基面的選擇·········································5 2.3制定工藝路線···························

5、············5 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定··············7 2.5確定切削用量及基本工時·····························8 三、專用夾具設(shè)計··································10 3.1 設(shè)計主旨········································10 3.1 夾具設(shè)計········································10 3.1 夾具設(shè)計及操作的主要說明························11 參考文獻··

6、·······································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，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，理論聯(lián)系實際，從中鍛煉自己

7、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(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φ25軸頸的尺寸精度、同軸度以及表面粗糙度

8、，在四個軸頸上淬火硬度，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φ0.02。 軸端面：保證尺寸，表面粗糙度為。 孔：孔徑,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

9、 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 a 25 H 2 雙側(cè)加工 b 25 H 雙側(cè)加工 c 25 H

10、5 雙側(cè)加工 d 25 H 5 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φ25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φ25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

11、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

12、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

13、,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 Φ25外圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表1-6 左右端面 IT10 12.5 粗 車 表1-6 Φ25外圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表1-8 上下端面 IT10

14、 12.5 粗 車 表1-7 Φ 23、孔 IT9 3.2 鉆---鉸 表1-7、 內(nèi)螺紋M8 IT6 3.2 攻螺紋 表1-10 Φ 4孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 Φ8孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 3.4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φ25圓面作為粗基準粗車右端面及φ25，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

15、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——φ25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

16、φ25 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φ25 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φ8絲孔φ23×60°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φ4、φ8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

17、 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φ8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φ8 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 Φ8絲孔 鉆 IT12 Φ7.8 12.5 4.8 0.15 鉸 IT8 Φ8 3.2 0.2 0.015 主軸轉(zhuǎn)速的確定 4

18、.1.1.鉆Φ5絲孔，以φ25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：CA6140 4.2.2 鉆孔工步 ⑴背刀吃量аp的選擇 粗加工時根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定аp=7.8mm。 ⑵進給量的確定 由表5-22，選取該工步得進量f=0.1mm/r。 ⑶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/1000=20.5m/min

19、。 4.3時間定額的計算： 工序6：鉆 Φ8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

20、輔助時間tf=0.2×10.8=2.2s 鉸孔輔助時間tf=0.2×20=4s 4.4 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.

21、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M8—7H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

22、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M8—7H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

23、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

24、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1~2扣，拔下開口墊圈，實現(xiàn)工件的快換。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(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京： 機械工業(yè)出版社， 2002 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， 2007 3 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.機床夾具設(shè) 計手冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990 4 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，1994 5 孫堃，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)，1997 6 馬賢智主編．實用機械加工手冊．沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002 7 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,2002 8 (美)Hiram E.Grant.夾具—非標準夾緊裝置.北京：機械工業(yè)出版社，1985