毕业论文-十字轴夹具课程设计（包含全套图纸及工序卡）.doc

航空制造工程学院机械制造工艺课程设计设计课题：十字轴零件机械加工工艺规程设 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 学号： 评分： 指导老师：（签字） 2013年11月18日 目 录1零件的工艺分析12机械加工工艺设计22.1确定生产类型22.2确定毛坯22.2.1确定毛坯种类22.2.2确定锻件加工余量及形状33工艺规程设计43.1选择定位基准43.2制定工艺路线43.3表面加工方法的确定53.4加工阶段的划分53.5工序顺序的安排63.6确定工艺路线64机械加工余量、工序尺寸及公差的确定74、1工序1铣四轴端面74、2工序2粗车四轴外圆84、3工序3半精车四轴外圆94、4工序4钻孔，攻螺纹，锪锥面94、5工序5钻四轴向轴中心孔，锪锥面104、6工序6渗碳淬火114、7工序7精磨四轴外圆、端面115夹具设计125.1定位基准的选择125.2定位加紧方案125.3 夹具元设计件的计算135.3.1夹紧力作用点135.3.2夹紧力的方向135.3.3夹紧方案14 5.4 夹具装配图的绘制15 5.4 夹具体主要零件图的绘制166体会与展望197参考文献191零件的工艺分析 零件的材料为20GrMoTi，需要模锻，模锻性能优良，工艺较复杂，但尺寸精确，加工余量少，为此以下是十字轴需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、四处25外圆及四个8、6的内孔、2、右端面5060内孔及M8丝孔。3、25外圆的同轴度为0.007，位置度为0.02，两端的对称度均为0.05.由上面分析可知，可以先上四爪卡盘粗车，然后上弯板采用专用夹具压紧、找正进行加工，并且保证形位公差精度要求。并且此零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 图1、十字轴零件图2机械加工工艺设计2.1确定生产类型 已知此十字轴零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是0.83Kg/个，查机械制造工艺设计简明手册第2页表1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.2确定毛坯2.2.1确定毛坯种类零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择锻模锻造毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸锻件尺寸公差等级为CT-10。毛坯尺寸11411429；毛坯图如下：2.2.2确定锻件加工余量及形状查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的锻件机械加工余量， 如下表所示：简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明a25H2双 侧加 工b25H双 侧加 工c25H3双 侧加 工d25H3双 侧加 工3工艺规程设计3.1选择定位基准（1）粗基准的选择：作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。该工件选择25外圆面和左端面作为粗基准。采用左端面作粗基准加工右端面，可以为后续工序准备好精基准（2）精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后25的轴线为主要的定位精基准，采用小弯板为辅助的定位精基准。3.2制定工艺路线生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生产。由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序又可括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定。3.3表面加工方法的确定根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造课程设计指导书10页表1-6、1-7、1-8， 选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 十字轴零件加工方案加 工项 目尺寸公差等级粗糙度加工方案备注 25外 圆IT86.3粗车-半精车表1-6左 右端 面IT1012.5粗 车表1-6 25外 圆IT86.3粗车-半精车表1-8上 下端 面IT1012.5粗 车表1-7 23孔IT93.2钻-铰表1-7内螺纹M8IT63.2攻螺纹表1-10 6孔IT1212.5钻表1-7 8孔IT1212.5钻表1-73.4加工阶段的划分在粗加工阶段。首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；首先25圆面作为粗基准粗车右端面及25，然后以此圆轴线及端面为精基准加工其他面和孔。在采用小弯板加工 另一部分，以保证其形位公差之要求。选用工序集中原则安排十字轴的加工工序。该零件的生产类型为大批生产，可3.5工序顺序的安排机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准25外圆轴线及端面 。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面（4）遵循“先面后孔”原则，先加工外圆面、端面，再加工孔，确定工艺路3.6确定工艺路线工序号工序名称机床装备 工艺装备10调度15热处理20粗车四端面使长度为109CA6240三抓卡盘、车刀、游标卡尺25粗车四轴到26.5CA6240三抓卡盘、车刀、游标卡尺30半精右车四轴到25.3CA6240三抓卡盘、车刀、游标卡尺35钻孔2360孔攻螺纹孔M8Z528专用夹具、钻头铰刀、丝锥40钻6、8孔Z3040专用夹具、钻头锥度铰刀 45热处理 50精磨四个轴到25、轴长108M120三抓卡盘、砂轮、游标卡尺55去毛刺60检查入库加工设备和工艺设备1 机床的选择：采用CA6140普通车床、Z535立式钻床、磨床2 选择夹具：该零件的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。3 选择量具：采用塞规,双用游标卡尺。4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定4、1工序1铣四轴端面1、工件材料:20CrMnTi，=1018Mpa，模锻。机床：卧式车床CA6140刀具：YT15圆柱车刀，齿数Z=6，依据手册，由切削深度，以及加工类型（不经粗铣的半精铣），选用粗齿。2、计算切削用量根据刀具材料以及加工类型，依据机械工艺简明手册查表=0.12mm，。采用硬质合金圆柱车刀，=50mm，Z=6，则，由机床说明书取，于是。刀具每分钟进给量为=662.4mm/min.3、计算基本时间本工序为相同的四个工步4、计算其他时间 t1=6%t=29.2s5、 单件时间计算 td=t+t1=486.4s+29.2s=515.6s4、2工序2粗车四轴外圆1、加工条件机床：卧式车床C6140刀具：YT5外圆车刀，由于=1018Mpa，加工材料为结构钢，选用前角25，系统刚性足够，切削深度不大应选用较小主偏角，依据手册主偏角范围1015，由于取较小主偏角可以提高刀具寿命，因此选择10，根据前角大小，以及加工类型（粗车），查的相应的=8，刀杆尺寸为。2、计算切削用量根据加工尺寸确定背吃刀量为工件直径靠近20mm，刀具材料为硬质合金，背吃刀量0.6mm，有工艺手册查表得，通过查表法确定切削速速，根据纵车外圆的切削速度表，并根据以上得出的切削标准，选出对应的切削速度为，由机床说明书取转速为=相应的转速为3、计算基本时间本工序为四个相同工步4、计算其他时间 t1=6%t=0.8s5、单件时间计算 td=t+t1=13.32s+0.8s=14.12s4、3工序3半精车四轴外圆1、 加工条件2、 机床：卧式车床CA6140刀具：YT15外圆车刀，由于=1018Mpa，加工材料为结构钢，查表得前角范围1215，由于工件硬度低，前角需大一点，因此选用前角=15，刀杆尺寸为，刀尖半径取。2、计算切削用量根据切削尺寸及加工要求。 按表面粗糙度选取切削用量：根据刀具的相关参数，并选择有利于下步磨削最终达到最终的加工要求的表面粗糙度，查的进给量为。用查表法确定切削速度，依据表加工工艺手册表14-13（硬质合金外圆纵车削的切削速度）。，根据机床说明书，取，计算切削速度3、计算基本时间本工序为四个相同工步基本时间4、计算其他时间 t1=6%t=0.5s 6、单件时间计算 td=t+t1=9s+0.5s=9.5s4、4工序4钻孔，攻螺纹，锪锥面1、加工条件机床：立式钻床Z518。刀具：6mm中心钻；M8丝锥；60锪钻。确定切削用量钻孔由材料=1018Mpa0.748Gpa，查表取。依据钻直径以及进给量查表确定，计算转速，车床为无极转速因此转速不需修正。攻螺纹查表取，切削速度计算公式：查表确定各系数：，3、计算基本时间加工各步的走刀长度、进给量、转速分别为4、计算其他时间 t1=6%t=0.43s 5、单件时间计算 td=t+t1=7.11s+0.43s=7.54s4、5工序5钻四轴向轴中心孔，锪锥面为了尽量保证6mm和8mm同轴，采用一次装卡，连续加工的方法，这也有利于节约工时，提高生产效率，减小工人劳动强度。先加工8mm的孔，后加工6mm的孔，这样可以减小加工6mm孔的走刀距离和加工时受的阻力，从而减小加工误差。由于这些孔的加工精度较低，因此只进行粗加工就可以满足要求，以下就对切削用量作具体的阐述。1、加工条件工件材料:20CrMnTi，=1018Mpa，模锻。机床：卧式钻床刀具：中心钻8mm, ；20. 6mm，。 2、计算切削用量根据刀具材料以及加工类型，依据=1018Mpa0.748Gpa, ，由机械工艺简明手册查表得加工8mm孔的进给量以及切削速度分别为，计算得，查表的机床恰有此转速。加工6mm孔的进给量以及切削速度分别为，转速计算结果与8mm为了简化加工过程采用与加工8mm孔一样的转速。3、计算基本时间加工各轴两孔的走刀长度、进给量、转速分别为4、计算其他时间 t1=6%t=5.8s 5、单件时间计算 td=t+t1=97.2s+5.8s=103s4、6工序6渗碳淬火渗碳深度严格控制为1.72.2，淬火硬度为HRC58604、7工序7精磨四轴外圆、端面1、加工条件机床：外圆磨床。磨轮：由表14-22（磨轮的选择）确定砂轮材料为白刚玉，粒度为46，粘结剂为陶瓷的平型砂轮，砂轮直径d=250mm,厚度h=6mm。2、确定切削用量由加工要求。由于加工类型是直接精磨，且粗糙度为3、计算基本时间 t=70s4+62s4=528s 4、计算其他时间 t1=6%t=31.6s 5、单件时间计算 td=t+t1=528s+31.6s=559.6s5夹具设计5.1定位基准的选择以纸面为xoz轴，建立左手坐标系；分析加工该工件需要的自由度：孔的直径6：由刀具确定；孔的位置：需要限制沿X轴的平动，沿Y轴的平动两个第一类自由度；孔与端部的垂直度：需要限制绕X的转动，绕Y轴的转动两个第一类自由度；总共要限制：沿X轴的平动，沿Y轴的平动，绕X的转动，绕Y轴的转动四个第一类自由度；因此，可让工件的下端面为定位基面，8孔为另一定位基准，对工件进行定位加紧。5.2定位加紧方案1) 定位方案在下端面放置支承平面，可以限制沿Z轴的平动，绕X的转动，绕Y轴的转动三个自由度；在底部8孔中加一短定位销，可以限制沿X轴的平动，沿Y轴的平动；这样，总共限制了：沿X轴的平动，沿Y轴的平动，沿Z轴的平动，绕X的转动，绕Y轴的转动五个自由度；2) 夹紧方案通过两个U型叉插在水平的两个轴颈上，通过螺栓给工件一个向下的加紧力。同时，两个U型叉插的连续使用，也使工件在绕Z轴的转动上受到限制。5.3 夹具元件的设计计算5.3.1夹紧力作用点如图，由于加工的切削力向下，而支承平面会给工件一个向上的力，为了使工件受力平衡，在工件的轴颈上，对称的加上两个作用力。5.3.2夹紧力的方向由于工件与支承平面的接触仅靠重力维持，将导致工件在放置和加工的时候受力不稳，因此，在工件的轴颈上，对称的加上两个向下的作用力，可使工件在Z方向上加紧。同时，两个对称的U型叉，又使工件在绕Z轴的转动上受到了一定的限制。5.3.3夹紧方案如图，为工件的夹紧方案，两个U型叉分别给轴颈两个向下的力，与支承平面给工件的向上的力相平衡，起到了夹紧的作用。同时，如果刀具给工件绕Z轴的转矩时，U型叉也能限制工件旋转。5.4 夹具装配图的绘制这是零件的总装配图5.5 夹具体主要零件图的绘制这是夹具体。这是钻套支承。这是U型叉。CAD图纸见附图十字轴毛坯图见附图;十字轴零件图见附图；夹具体零件图见附图； 钻6孔夹具装配图见附图。6体会与展望 在课设一月的时间里，既要做科技创新，又要课程设计，还得兼顾招聘会。下发课题后，花了几天的时间找零件、设计相应夹具，在尽量少犯错误的情况下，完成课设。里面不