本科畢業(yè)論文十字軸夾具課程設(shè)計(jì)（包含全套圖紙及工序卡）

1、航空制造工程學(xué)院機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)課題：十字軸零件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè) 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)：姓名： 學(xué)號(hào)：評(píng)分： 指導(dǎo)老師：（簽字） 2013年11月18日目錄1零件的工藝分析12機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)22.1確定生產(chǎn)類(lèi)型22.2確定毛坯2確定毛坯種類(lèi)22.2.2確定鍛件加工余量及形狀33工藝規(guī)程設(shè)計(jì)43.1選擇定位基準(zhǔn)43.2制定工藝路線43.3表面加工方法的確定53.4加工階段的劃分53.5工序順序的安排63.6確定工藝路線64機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定74、1工序1銑四軸端面74、2工序2粗車(chē)四軸外圓84、3工序3半精車(chē)四軸外圓94、4工序4鉆孔，攻螺紋，锪錐面9

2、4、5工序5鉆四軸向軸中心孔，锪錐面104、6工序6滲碳淬火114、7工序7精磨四軸外圓、端面115夾具設(shè)計(jì)125.1定位基準(zhǔn)的選擇125.2定位加緊方案125.3 夾具元設(shè)計(jì)件的計(jì)算135.3.1夾緊力作用點(diǎn)135.3.2夾緊力的方向135.3.3夾緊方案145.4 夾具裝配圖的繪制155.4 夾具體主要零件圖的繪制166體會(huì)與展望197參考文獻(xiàn)191零件的工藝分析零件的材料為20GrMoTi，需要模鍛，模鍛性能優(yōu)良，工藝較復(fù)雜，但尺寸精確，加工余量少，為此以下是十字軸需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：1、四處25外圓及四個(gè)8、6的內(nèi)孔、2、右端面5060內(nèi)孔及M8絲孔。3、25外圓

3、的同軸度為0.007，位置度為0.02，兩端的對(duì)稱度均為0.05.由上面分析可知，可以先上四爪卡盤(pán)粗車(chē)，然后上彎板采用專用夾具壓緊、找正進(jìn)行加工，并且保證形位公差精度要求。并且此零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 圖1、十字軸零件圖2機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)2.1確定生產(chǎn)類(lèi)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0.83Kg/個(gè)，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)第2頁(yè)表1.1-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)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。2.2確定毛坯確定毛坯種類(lèi)零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單

4、，生產(chǎn)類(lèi)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(jiǎn)明手冊(cè)第41頁(yè)表2.2-5,選用鑄鍛件尺寸公差等級(jí)為CT-10。毛坯尺寸11411429；毛坯圖如下：2.2.2確定鍛件加工余量及形狀查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)第41頁(yè)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(jiǎn) 圖加工面代號(hào)基本尺寸加工余量等級(jí)加工余量說(shuō)明a25H2雙側(cè)加工b25H雙 側(cè)加工c25H3雙 側(cè)加工d25H3雙 側(cè)加工3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(méi)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)

5、。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(guò)程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)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(guò)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(guò)程是指在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)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(guò)程。機(jī)械產(chǎn)品的工藝過(guò)程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、

6、機(jī)械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過(guò)程。其中與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過(guò)程，稱為直接生產(chǎn)過(guò)程，是生產(chǎn)過(guò)程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關(guān)的過(guò)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，稱為輔助生產(chǎn)。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(guò)程是由若干個(gè)順次排列的工序組成的。工序是加工過(guò)程的基本組成單元。每一個(gè)工序又可括哪些工序，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

7、考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)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(shū)10頁(yè)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?jìng)渥?25外 圓IT86.3粗車(chē)-半精車(chē)表1-6左 右端 面IT1012.5粗 車(chē)表1-6 25外 圓IT86.3粗車(chē)-半精車(chē)表1-8上 下端 面IT1012.5粗 車(chē)表1-7 23孔IT93.2鉆-鉸表1-7內(nèi)螺紋M8IT63.2攻螺紋表1-10 6孔IT1212.5鉆表1-7 8孔IT1212.5鉆表1-73.4加工階段的劃

8、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(chē)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(lèi)型為大批生產(chǎn)，可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)

9、工序名稱機(jī)床裝備工藝裝備10調(diào)度15熱處理20粗車(chē)四端面使長(zhǎng)度為109CA6240三抓卡盤(pán)、車(chē)刀、游標(biāo)卡尺25粗車(chē)四軸到26.5CA6240三抓卡盤(pán)、車(chē)刀、游標(biāo)卡尺30半精右車(chē)四軸到25.3CA6240三抓卡盤(pán)、車(chē)刀、游標(biāo)卡尺35鉆孔2360孔攻螺紋孔M8Z528專用夾具、鉆頭鉸刀、絲錐40鉆6、8孔Z3040專用夾具、鉆頭錐度鉸刀 45熱處理 50精磨四個(gè)軸到25、軸長(zhǎng)108M120三抓卡盤(pán)、砂輪、游標(biāo)卡尺55去毛刺60檢查入庫(kù)加工設(shè)備和工藝設(shè)備1 機(jī)床的選擇：采用CA6140普通車(chē)床、Z535立式鉆床、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),

10、雙用游標(biāo)卡尺。4機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定4、1工序1銑四軸端面1、工件材料:20CrMnTi，=1018Mpa，模鍛。機(jī)床：臥式車(chē)床CA6140刀具：YT15圓柱車(chē)刀，齒數(shù)Z=6，依據(jù)手冊(cè)，由切削深度，以及加工類(lèi)型（不經(jīng)粗銑的半精銑），選用粗齒。2、計(jì)算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類(lèi)型，依據(jù)機(jī)械工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)查表=0.12mm，。采用硬質(zhì)合金圓柱車(chē)刀，=50mm，Z=6，則，由機(jī)床說(shuō)明書(shū)取，于是。刀具每分鐘進(jìn)給量為=662.4mm/min.3、計(jì)算基本時(shí)間本工序?yàn)橄嗤乃膫€(gè)工步4、計(jì)算其他時(shí)間 t1=6%t=29.2s5、 單件時(shí)間計(jì)算 td=t+t1=486.4s+29.2s=515

11、.6s4、2工序2粗車(chē)四軸外圓1、加工條件機(jī)床：臥式車(chē)床C6140刀具：YT5外圓車(chē)刀，由于=1018Mpa，加工材料為結(jié)構(gòu)鋼，選用前角25，系統(tǒng)剛性足夠，切削深度不大應(yīng)選用較小主偏角，依據(jù)手冊(cè)主偏角范圍1015，由于取較小主偏角可以提高刀具壽命，因此選擇10，根據(jù)前角大小，以及加工類(lèi)型（粗車(chē)），查的相應(yīng)的=8，刀桿尺寸為。2、計(jì)算切削用量根據(jù)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(zhì)合金，背吃刀量0.6mm，有工藝手冊(cè)查表得，通過(guò)查表法確定切削速速，根據(jù)縱車(chē)外圓的切削速度表，并根據(jù)以上得出的切削標(biāo)準(zhǔn)，選出對(duì)應(yīng)的切削速度為，由機(jī)床說(shuō)明書(shū)取轉(zhuǎn)速為=相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為3、計(jì)算基本時(shí)間本工

12、序?yàn)樗膫€(gè)相同工步4、計(jì)算其他時(shí)間 t1=6%t=0.8s5、單件時(shí)間計(jì)算 td=t+t1=13.32s+0.8s=14.12s4、3工序3半精車(chē)四軸外圓1、 加工條件2、 機(jī)床：臥式車(chē)床CA6140刀具：YT15外圓車(chē)刀，由于=1018Mpa，加工材料為結(jié)構(gòu)鋼，查表得前角范圍1215，由于工件硬度低，前角需大一點(diǎn)，因此選用前角=15，刀桿尺寸為，刀尖半徑取。2、計(jì)算切削用量根據(jù)切削尺寸及加工要求。 按表面粗糙度選取切削用量：根據(jù)刀具的相關(guān)參數(shù)，并選擇有利于下步磨削最終達(dá)到最終的加工要求的表面粗糙度，查的進(jìn)給量為。用查表法確定切削速度，依據(jù)表加工工藝手冊(cè)表14-13（硬質(zhì)合金外圓縱車(chē)削的切削速度

13、）。，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取，計(jì)算切削速度3、計(jì)算基本時(shí)間本工序?yàn)樗膫€(gè)相同工步基本時(shí)間4、計(jì)算其他時(shí)間 t1=6%t=0.5s 6、單件時(shí)間計(jì)算 td=t+t1=9s+0.5s=9.5s4、4工序4鉆孔，攻螺紋，锪錐面1、加工條件機(jī)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=1018Mpa0.748Gpa，查表取。依據(jù)鉆直徑以及進(jìn)給量查表確定，計(jì)算轉(zhuǎn)速，車(chē)床為無(wú)極轉(zhuǎn)速因此轉(zhuǎn)速不需修正。攻螺紋查表取，切削速度計(jì)算公式：查表確定各系數(shù)：，3、計(jì)算基本時(shí)間加工各步的走刀長(zhǎng)度、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速分別為4、計(jì)算其他時(shí)間 t1=6%t=0.43s 5、單件時(shí)間計(jì)算 td=t

14、+t1=7.11s+0.43s=7.54s4、5工序5鉆四軸向軸中心孔，锪錐面為了盡量保證6mm和8mm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(shí)，提高生產(chǎn)效率，減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度。先加工8mm的孔，后加工6mm的孔，這樣可以減小加工6mm孔的走刀距離和加工時(shí)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(jìn)行粗加工就可以滿足要求，以下就對(duì)切削用量作具體的闡述。1、加工條件工件材料:20CrMnTi，=1018Mpa，模鍛。機(jī)床：臥式鉆床刀具：中心鉆8mm,；20. 6mm，。 2、計(jì)算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類(lèi)型，依據(jù)=1018Mpa0.748Gpa,，由機(jī)械工藝簡(jiǎn)

15、明手冊(cè)查表得加工8mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為，計(jì)算得，查表的機(jī)床恰有此轉(zhuǎn)速。加工6mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為，轉(zhuǎn)速計(jì)算結(jié)果與8mm為了簡(jiǎn)化加工過(guò)程采用與加工8mm孔一樣的轉(zhuǎn)速。3、計(jì)算基本時(shí)間加工各軸兩孔的走刀長(zhǎng)度、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速分別為4、計(jì)算其他時(shí)間 t1=6%t=5.8s 5、單件時(shí)間計(jì)算 td=t+t1=97.2s+5.8s=103s4、6工序6滲碳淬火滲碳深度嚴(yán)格控制為1.72.2，淬火硬度為HRC58604、7工序7精磨四軸外圓、端面1、加工條件機(jī)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(jié)劑為陶瓷的平型砂輪，砂輪直徑d=250mm

16、,厚度h=6mm。2、確定切削用量由加工要求。由于加工類(lèi)型是直接精磨，且粗糙度為3、計(jì)算基本時(shí)間 t=70s4+62s4=528s 4、計(jì)算其他時(shí)間 t1=6%t=31.6s 5、單件時(shí)間計(jì)算 td=t+t1=528s+31.6s=559.6s5夾具設(shè)計(jì)5.1定位基準(zhǔn)的選擇以紙面為xoz軸，建立左手坐標(biāo)系；分析加工該工件需要的自由度：孔的直徑6：由刀具確定；孔的位置：需要限制沿X軸的平動(dòng)，沿Y軸的平動(dòng)兩個(gè)第一類(lèi)自由度；孔與端部的垂直度：需要限制繞X的轉(zhuǎn)動(dòng)，繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)第一類(lèi)自由度；總共要限制：沿X軸的平動(dòng)，沿Y軸的平動(dòng)，繞X的轉(zhuǎn)動(dòng)，繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)四個(gè)第一類(lèi)自由度；因此，可讓工件的下端面為定位

17、基面，8孔為另一定位基準(zhǔn)，對(duì)工件進(jìn)行定位加緊。5.2定位加緊方案6、 定位方案在下端面放置支承平面，可以限制沿Z軸的平動(dòng)，繞X的轉(zhuǎn)動(dòng)，繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)自由度；在底部8孔中加一短定位銷(xiāo)，可以限制沿X軸的平動(dòng)，沿Y軸的平動(dòng)；這樣，總共限制了：沿X軸的平動(dòng)，沿Y軸的平動(dòng)，沿Z軸的平動(dòng)，繞X的轉(zhuǎn)動(dòng)，繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)五個(gè)自由度；7、 夾緊方案通過(guò)兩個(gè)U型叉插在水平的兩個(gè)軸頸上，通過(guò)螺栓給工件一個(gè)向下的加緊力。同時(shí)，兩個(gè)U型叉插的連續(xù)使用，也使工件在繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)上受到限制。5.3 夾具元件的設(shè)計(jì)計(jì)算5.3.1夾緊力作用點(diǎn)如圖，由于加工的切削力向下，而支承平面會(huì)給工件一個(gè)向上的力，為了使工件受力平衡，在工件的軸

18、頸上，對(duì)稱的加上兩個(gè)作用力。5.3.2夾緊力的方向由于工件與支承平面的接觸僅靠重力維持，將導(dǎo)致工件在放置和加工的時(shí)候受力不穩(wěn)，因此，在工件的軸頸上，對(duì)稱的加上兩個(gè)向下的作用力，可使工件在Z方向上加緊。同時(shí)，兩個(gè)對(duì)稱的U型叉，又使工件在繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)上受到了一定的限制。5.3.3夾緊方案如圖，為工件的夾緊方案，兩個(gè)U型叉分別給軸頸兩個(gè)向下的力，與支承平面給工件的向上的力相平衡，起到了夾緊的作用。同時(shí)，如果刀具給工件繞Z軸的轉(zhuǎn)矩時(shí)，U型叉也能限制工件旋轉(zhuǎn)。5.4 夾具裝配圖的繪制這是零件的總裝配圖5.5 夾具體主要零件圖的繪制這是夾具體。這是鉆套支承。這是U型叉。CAD圖紙見(jiàn)附圖十字軸毛坯圖見(jiàn)附圖;十字軸零件圖見(jiàn)附圖；夾具體零件圖見(jiàn)附圖；鉆6孔夾具裝配圖見(jiàn)附圖。6體會(huì)與展望在課設(shè)一月的時(shí)間里，既要做科技創(chuàng)新，又要課程設(shè)計(jì)，還得兼顧招聘會(huì)。下發(fā)課題后，花了幾天的時(shí)間找零件、設(shè)計(jì)