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機械制造技術基礎課程設計任務書 題目：十字軸零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計 內容：1、零件圖 1張 2、毛坯圖 1張 3、機械加工過程卡 1張 機械加工工序卡 6張 4、夾具結構設計裝配圖 1張 5、夾具結構設計零件圖 1張 6、課程設計說明書 1份 班 級： 學 生： 指導教師： 年9月11日 目錄 前言 3 （一、）零件的分析 3 （一）、零件作用 3 （二）、零件的工藝分析 3 （二 ）工藝規(guī)程設計 4 （一）、確定毛坯的制造形式 4 （二）、基面的選擇 4 （一）粗基準的選擇 4 （二）.精基準的選擇 4 （三）制定工藝路線 4 1、工序路線方案一 4 2、工序路線方案二 5 3、最終方案 5 （四）機械加工余量，工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 5 1、四軸外圓加工余量 5 2、四軸端面 5 3.兩側面 6 （五）、確定切削用量及基本工時 6 工序1銑四軸端面 6 工序2粗車四軸外圓 7 工序3鉆四軸軸向中心孔，锪錐面 8 工序5鉆孔，攻螺紋，锪錐面 9 工序6滲碳淬火 9 工序7精磨四軸外圓 9 工序8精磨四軸端面 10 （三） 夾具設計 10 1.定位基準的選擇 10 2.定位誤差的分析 10 3.夾具設計及操作說明 10 （四） 參考文獻 11 11 前言 機械制造工藝學課程設計,是在學完《機械制造技術基礎》原理課程，經過生產實習取得感性知識后進行的一項教學環(huán)節(jié)；在老師的指導下，要求在設計中能初步學會綜合運用以前所學過的全部課程，并且獨立完成的一項工程基本訓練。同時，也為以后搞好畢業(yè)設計打下良好基礎。通過課程設計達到以下目的： 1、能熟練的運用《機械制造技術基礎》的知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。 2、通過對零件某道工序的夾具設計，學會工藝裝備設計的一般方法。通過學生親手設計夾具（或量具）的訓練，提高結構設計的能力。 3、課程設計過程也是理論聯系實際的過程，并學會使用手冊、查詢相關資料等，增強學生解決工程實際問題的獨立工作能力。 （一、）零件的分析 （一）、零件作用 十字軸是萬向節(jié)典型結構的關鍵零件，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。 （二）、零件的工藝分析 以毛坯四個軸頸為粗基準的加工表面 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?8和?6，為了減小鉆孔走刀長度，先加工?8的孔鉆中心孔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為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。 （二 ）工藝規(guī)程設計 （一）、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。 （二）、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。 （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。 （二）.精基準的選擇 以中心孔作為加工外圓的精基準，以外圓作為加工四軸端面的精基準。 （三）制定工藝路線 1、工序路線方案一 工序1 粗車四軸端面 工序2半精車四軸端面 工序3 鉆四軸徑向中心孔，攻螺紋，锪錐面 工序4鉆端面中心孔，锪錐面 工序5粗車四軸外圓 工序6 半精車四軸外圓 工序7精車四軸外圓 工序8 滲碳淬火處理 工序9 磨四軸外圓 2、工序路線方案二 工序1 銑四軸端面 工序2車四軸外圓 工序3半精車四軸外圓 工序4鉆四軸軸向中心孔，锪錐面 工序5 鉆端面中心孔，攻螺紋，锪錐面 工序6 滲碳淬火處理 工序7磨四軸外圓 序工8最終檢查 3、最終方案 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，以及磨削使外圓達到精度要求 （四）機械加工余量，工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 1、四軸外圓加工余量 直徑考慮其加工長度為30mm，零件直徑為Φ25mm，與其聯系的非加工表面的尺寸為Φ28mm，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，現直接取外圓的毛皮尺寸為Φ28mm，外圓的表面粗糙度及圓柱度要求很高，2 Z=3mm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, 屬于S2級，一般復雜等級，材質系數為M1，查表（《機械制造技術指導教程》）得尺寸公差和偏差為.mm ，因此毛坯的尺寸為，實際加工余量為。 2、四軸端面 四周端面的相對面間的零件尺寸為mm，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，材質系數為M1，因此毛坯尺寸的公差和上下偏差為mm，因此加工余量為，毛坯尺寸為。 3.兩側面 加工余量為0mm，毛坯尺寸為mm。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，加工余量Φ8mm孔為4 mm, Φ6mm孔為3mm。 （五）、確定切削用量及基本工時 工序1銑四軸端面 1、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mm至兩端面尺寸為（公差平均分配(2+0.054)/2*2=1.027/2）mm,各端面距中心平面距離為mm按入體原則標注。 機床：臥式銑床X550 刀具：YT15圓柱銑刀，齒數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。 2、計算切削用量 根據刀具材料以及加工類型，依據《機械工藝簡明手冊》查表=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. 3、計算基本時間 本工序為相同的四個工步 工序2粗車四軸外圓 1、加工條件及加工要求 加工要求：粗車四軸外圓由Φ（由工藝手冊查的毛坯尺寸公差及上下偏差為公差平均分配(1+0.02)/3=0.34）Φmm, 機床：臥式車床CA6140 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。 2、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， ，由機床說明書取轉速為= 相應的轉速為 3、計算基本時間 本工序為四個相同工步 工序3半精車四軸外圓 1、加工條件及加工要求 加工要求：粗車四軸外圓由mm至兩端面尺寸為（由工藝手冊查的毛坯尺寸公差及上下偏差為公差平均分配(1+0.02)/3=0.34）mm, 機床：臥式車床CA6140 刀具： ，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。 2、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，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，依據表加工工藝手冊表14-13（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 3、計算基本時間 本工序為四個相同工步 工序3鉆四軸軸向中心孔，锪錐面 為了盡量保證Φ6mm和Φ8mm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Φ8mm的孔，后加工Φ6mm的孔，這樣可以減小加工Φ6mm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Φ8mm, ； Φ6mm，。 2、計算切削用量 根據刀具材料以及加工類型，依據σ=1018Mpa<0.748Gpa, ，由《機械工藝簡明手冊》查表得加工Φ8mm孔的進給量以及切削速度分別為，，計算得，查表的機床恰有此轉速。加工Φ6mm孔的進給量以及切削速度分別為，轉速計算結果與Φ8mm為了簡化加工過程采用與加工Φ8mm孔一樣的轉速。 3、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 工序5鉆孔，攻螺紋，锪錐面 1、加工條件及加工要求 2、加工要求：鉆Φ7mm 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：Φ6mm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查表確定， 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： 查表確定各系數：， 3、計算基本時間 加工各步的走刀長度、進給量、轉速分別為 工序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 工序7精磨四軸外圓 1、加工條件及加工要求 加工要求：磨削外圓由Φ至Φ 機床：外圓磨床。 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。 由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為 工序8精磨四軸端面 （3） 夾具設計 1.定位基準的選擇 由零件圖可知，同軸的Φ25mm軸頸軸端面有對稱度要求，其設計基準為十字軸的軸線，為了消除基準不重合誤差，選擇軸頸軸線為定位基準。為了縮短輔助時間，提高加工效率，準備采用氣動夾緊。 2.定位誤差的分析 （1） 、定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為三個V型塊，該三個V型所確定的兩條軸線間的位置度，與零件兩軸的位置度要求相同。 （2） 、三個V型塊所確定的兩條軸線間的對稱度，與零件兩軸的端面的對稱度要求相同。 3.夾具設計及操作說明 在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此，應首選機動夾緊而不是手動夾緊。因為這是提高勞動生產率的重要途徑。本道工序的磨床夾具就選擇了氣動夾緊方式。 由于本工序是對端面的最終加工工序，故要求精度及表面光潔度較高，而切削深度較小，由此產生的磨削力也相對較小。所以要夾緊工件所需的夾緊力并不會很大，故所選氣缸直徑不會太大，這也使夾具整體尺寸不致過大。但為了確保有效夾緊，先采取如下兩措施：一是選擇一種比較理想的斜楔夾緊機構，盡量增加該夾緊機構的擴力比；二是在可能的情況下，適當提高壓縮空氣的工作壓力，以增加氣缸推力。 夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于磨削安裝。 （4） 參考文獻 1 《機械制造工藝學課程設計指導書》 哈爾濱工業(yè)大學出版 2 《機械制造工藝學課程設計指導書》 機械工業(yè)出版社 3 《機床夾具設計》 哈爾濱工業(yè)大學出版 4 《機床夾具圖冊》 機械工業(yè)出版社 5 《機械制造》