机械制造技术课程设计-十字轴加工工艺及钻φ8孔夹具设计.docx

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1、长春大学课程设计说明书题目名称十字轴工艺工装设计院（系）专业（班级）学生姓名指导教师起止日期20221。.32022.1。.21!目录第1章绪论1I；1.1课题研究的背景1i1.2课题研究的目的和意义2；1.3课题研究的任务2!第2章零件工艺分析3I2.1零件图分析32.2 零件的作用3I2.3审查零件结构工艺性32.4 确定毛坯类型42.5 绘制毛坯图5I3机械加工工艺过程设计6!3.1选择定位基准6!3.2拟订工步顺序6I3.3选择机床、量具、刀具8订3.4确定切削用量10第4章夹具设计17I4.1确定设计任务17I4.2夹具设计方法17I4.3确定夹具技术要求和有关尺寸、公差配合19线4

2、.3.1技术要求19I4.3.2定位误差19I4.3.3夹紧装置20I4.4切削力及夹紧力的计算211 总结2224第1章绪论1.1 课题研究的背景机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，

3、夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结

4、合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。制造业是国民经济的基础，随着以计算机技术为主导的现代科学技术的迅速发展，以“时间驱动”为特征的市场竞争、产品更新换代的加快、商品需求的多样化、用户素质的提高等使制造业面临着巨大的挑战，特别像后钢板弹簧吊耳类不规则十字轴的加工就出现了一些问题，在现阶段像后钢板弹簧吊耳类的加工还没达到现代自动化的水平。在现代的中小批量生产中，它的加工工艺还需人工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此我国对后钢板弹簧吊耳类不规则十字轴的加工还处于效率低、成本高的阶段。!1.2课题研究的目的和意义!j在机械产品中，十字轴是一些装

5、备中不可或缺的重要组成部分，十字轴通常都i是先铸造毛坯，再车削加工制造而成，在加工过程中要保持十字轴的加工精度i非常重要，同时加工过程中的装夹是影响精度的重要原因，因此在装夹上稍有i不当将难以保证工件的几何精度。所以要对其夹具进行设计。了解零件的尺寸、I结构和精度、粗糙度、热处理、设计基准等技术要求如图1,结合分析零件所在!部件的装配图，深入了解零件的功用和工作条件，找出主要加工表面和关键技!术要求，其生产类型为中批，毛坯用铸造加工。!本课题通过十字轴的工艺规程及夹具设计，使学生能够利用所学的专业知j识识别精度要求，对加工对象有一定的了解，尤其是将工艺分析和夹具设计等i专业知识得到全方位的应用

6、与训练，并掌握常用的绘图软件、机械设计手册、i设计资料的查找和使用，掌握专用夹具设计的全过程。本课题要求学生在数控装加工工艺及专用夹具设计方面具有较扎实的专业知识和专业基础知识，注重培i养学生在调查、研究、分析和解决工程实际问题的能力，增加感性认识，把所!学知识系统化，从而为后续步入社会后的学习和实际的生产打下坚实的基础。1.3 课题研究的任务i!本课题主要是十字轴的工艺规程及夹具设计，通过课题研究，旨在了解十订字轴的结构组成及特点，分析十字轴的加工工艺，并根据要求制定某工序号的!数控加工工序卡，编制数控加工程序，完成该加工内容所需的主要专用夹具设!计，以满足数控加工的需求，提高工作效率。第2

7、章零件工艺分析2.1零件图分析0 05C-D r-H-IOOilA-B图2.1十字轴零件图从图2.1十字轴零件图可以看出此零件主要由外圆、内孔、螺纹孔、端面等组成。是轴类的零件。材质为20CrMnTi。其中625端面及螺纹孔M8-7H的表面粗糙度Ra6.3,25外圆及内孔66的粗糙度均为Ral2.5,其余表面粗糙度为Ra25。2.2 零件的作用十字轴零件主要用于各种机械的多向传动连接，常与联轴器配套使用，如:十字轴式万向器等。由于其主要承受扭转等力矩，所以在轴颈上进行一定的热处理用以提高零件强度。主要用途是汽车的万向节结构的零件之一。2.3 审查零件结构工艺性在编制零件机械加工工艺规程前，首先

8、应研究零件的工作图样和产品装配图样，熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确该零件在产品中的位置和作用；了解并研究各项技术条件制订的依据，找出其主要技术要求和技术关键，以便在拟订工艺规程时采用适当的措施加以保证。工艺分析的目的：一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。经审查，此零件图的尺寸公差、粗糙度等完善，表达清楚。2.4 确定毛坯类型零件生产纲领可按下式计算：N=l)(l+7)式中:N一零件的年产量，单位为件/年；Q一产品的年产量，单位为台/年

9、；n每台产品中该零件的数量，单位为件/台；一备品的百分率；B一卖品的百分率。根据关于箱体零件的大量数据调查，首先要先确定箱体的生产纲领为年产量5000台，因此n=l；a=3%；B=1%。因此通过计算公示可得，箱体的年产量为：N=Q(l+a)(l+0=5OOOxlx(l+I%)(l+l%)=51OO(件)减速器箱体零件的重量经过计算为2.3kg,其中经过相关文献确定其轻型零件，但上述零件的产量为每年5125件，因此生产纲领为大批大量生产。在制订零件机械加工工艺规程之前,要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择

10、有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。常用的毛坯成型方式有：铸、锻、型材、焊、冲压等，同一成型方式的毛坯又可有不同的制造方法。毛坯成型方式及精度应该根据生产规模的大小，选取经济性较好的方案。从图2.1十字轴零件图可知此零件的材质为20CrMnTi,因此确定此零件的毛坯的类型为锻造。2.5 绘制毛坯图大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，若台阶直径相差不大，可用棒料；若各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件。毛坯具体尺寸和形状如下：11216图2.2十字轴毛坯图3机械加工工艺过程设计3.

11、1 选择定位基准正确地选择定位基准是设计工艺规程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。定位基准分为精基准、粗基准和附加基准。1 .使用毛坯上未经加工的基准为粗基准，选择外圆4-25为粗基准。2 .使用己经加过工的表面的基准为精基准，选择加工好的M8-7H螺纹孔为精基准。3 .零件上根据机械加工工艺的需要而专门设计的定位基准。如用作零件的定位的顶尖孔等。这里的加工是25端面的中心孔。3.2 拟订工步顺序工步顺序的安排应根据零件的结构、毛坯的状况及定位于夹紧的情况来考虑，重点是工件的刚度不被破坏。工步的顺序可按以下原则进行：1 .先粗后精。为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时

12、,应先安排粗加工工步，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量去掉，同时尽最满足精加工的余量均匀性要求。当租加工步安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，可安排半精加工作为过渡性工步，以便使精加工余量小而均匀。2 .先近后远。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远还有利于保持工件的刚性，改善其切削条件。3 .先内后外、内外交叉。对既有内表面又有外表面的零件，通常应先进行内腔、内形粗加工，后进行外形粗加

13、工;精加工时先进行内腔、内形精加工，后进行外形精加工。内、外表面的加工应交义进行，切不可将零件上的部分表面加工完后，再加工其他表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀尖（刃）的使用寿命易受切削热而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。4.相同装夹的工步连续进行。以相同定位、夹紧方式或同把刀具加工的工步，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。5.工件刚性破坏小的工步先安排。在同次装夹中有多个工步进行时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步加工。加工顺序根据零件图等多种因素制定合理加工路线。如下表3.1：表3.1十字轴加工路线Ol锻造锻造02铳铳4颈中25端面

14、，保证总长10803钻在25端面划线打中心孔04车双顶粗车4-25外径留2mm余量05车双顶半精车4-25外径留0.3mm余量06钻钻攻M8-7H07钻23x3.46凹台及倒角08钻钻4颈中6x5609钻8x27孔钩60倒角10渗碳淬火在四个轴颈渗碳0.81.3四个轴颈淬火硬度5863HRC12磨磨4X25外圆13磨磨颈25端面，保证尺寸108二器:mm14检验检验15入库入库表3.2加工方案二工序号工序名称工序内容01锻造锻造02铳铳4颈中25端面，保证总长10803钻在625端面划线打中心孔04车双顶粗车4-25外径留2mm余量05车双顶半精车4-25外径留0.3mm余量06铳铳48x48下端面07铳铳48x48上端面,铳23x3.46凹台倒角，钻攻M8-7H08钻钻4颈6x568x27孔钩60倒角09渗碳在四个轴颈渗碳0.81.310淬火四个轴颈淬火硬度5863HRC11磨磨4-25外圆成12检验检验13入库入库以上分析方案一和方案二比较，方案二违背了加工中的先面后孔的原则,所以方案二并不合适。因此最好是选择方案一作为零件的加工工艺路线。表3.3加工方案一工序号工序名称工序内容01锻造锻造02铳铳4颈中25端面，保证总长10803钻在中25端面划线打中心孔04车双顶粗车4