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1、 機械制造工藝學 課 程 設 計 說 明 書 設計題目：“十字軸”零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具設計（年度生產綱領為8000件） 學 院 機械學院 班 級 設 計 學 號 指導教師 2014

2、年 01 月 16 日 機械制造工藝學課程設計任務書 題目： “十字軸”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝配設計 生產綱領為中批或大批生產 內容： 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.工藝裝備設計 1～2套 5.工藝裝備主要零件圖 1張 6.課程設計說明書 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、專用夾具設計··································10 3.1 設計主旨········································10 3.1 夾具設計········································10 3.1 夾具設計及操作的主要說明························11 參考文獻··

6、·······································11 摘　要 這次設計的是十字軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計，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中，主要起換檔作用。然后，根據零件的性質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計，了解并認識一般機器零件的生產工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(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，并且為后續(xù)課程的學習打好基礎。 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，所以在設計十字軸萬向節(jié)時，應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.機械加工工藝設計 1、確定生產類型 已知此 十字軸零件的生產綱領為5000件/年，零件的質量是083Kg/個，查《機械制造工藝設計簡明手冊》第2頁表1.1-2，可確定該撥叉生產類型為中批生產，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；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。 2、確定毛坯

9、 2.1、確定毛坯種類： 零件結構又比較簡單，生產類型為中批生產，故選擇鍛模鍛造毛坯。查《機械制造工藝設計簡明手冊》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 雙側加工 b 25 H 雙側加工 c 25 H

10、5 雙側加工 d 25 H 5 雙側加工 三、工藝規(guī)程設計 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“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: 生產過程是指將原材料轉變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的準備、運輸和保存，生產的準備，毛

11、坯的制造，毛坯經過加工、熱處理而成為零件，零件、部件經裝配成為產品，機械的質量檢查及其運行試驗、調試，機械的油漆與包裝等。 工藝過程是指在生產過程中，通過改變生產對象的形狀、相互位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程。機械產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的過程，稱為直接生產過程，是生產過程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a品間接有關的過程，如生產準備、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、生產設備和加工手段的加工范圍的局限性、零件精度要求及產量的不同，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，由被加工零件的復雜程度、加工精度要求及其產量等因素決定 3.3表面加工方法的確定 根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,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率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。查《機械制造課程設計指導書》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。該零件的生產類型為大

15、批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，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 加工設備和工藝設備 1 機床的選擇：采用CA6140普通車床、鉆床。磨床

17、 2 選擇夾具：該零件的生產綱領為大批生產，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得主軸轉速，取轉速n=1360r/min。再將此轉速代入公式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時間。由于該設計的生產類型為大批量生產，分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，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%，本設計均取3%，則工序的其他時間（tb +tx）可按關系式（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、專用夾具設計 能夠使工件按一定的技術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。在現代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產率，從而降低生產成本的重要技術環(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 設計主旨 本夾具主要用來鉆側面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，沒有技術要求。因此，在本工序加工時主要考慮如何提高勞動生產率，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 夾具設計 3.2.1定位基準的選擇 由零件圖可知，側面M8—7H底孔沒有技術要求，為使定位誤差為零，應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,取0.94；與刀具刃磨形狀有關,取1.33；與刀具磨鈍標準

23、有關,取1.0，則： 在計算切削力時，必須考慮安全系數，安全系數一般為 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 夾具設計及操作的主要說明 如前所述，在設計夾具時，應該考慮提高勞動生產率。為此，設計采用了快換裝置。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.機械制造工藝學課程設計指導書.北京： 機械工業(yè)出版社， 2002 2 鄒青主編.機械制造技術基礎課程設計指導教程.北京：機械工業(yè)出版社， 2007 3 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職工大學編.機床夾具設 計手冊.上海：上海科學技術出版社，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．機械制造工藝學課程設計指南．長春：吉林工業(yè)大學，1997 6 馬賢智主編．實用機械加工手冊．沈陽：遼寧科學技術出版社，2002 7 李益民主編．機械制造工藝設計簡明手冊．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