十字轴机械加工工艺规程及铣轴端面夹具设计(年产量为4000件)

汽 车 制 造 技 术课程设计说明设计题目：十字轴机械加工工艺规程及铣轴端面夹具设计(年产量为4000 件) 2绪 论 - 4第一章 设计任务 - 51.1 课题设计 - 51.2 生产纲领 - 51.3 设计要求 - 6第二章 十字轴机械加工工艺规程设计 - 62.1 零件的工艺性审查 - 42.1.1 零件的结构特点 - 62.1.2 主要技术要求 - 62.1.3 加工表面及其要求 - 62.1.4 零件材料 - 62.2 毛坯选择 - 62.2.1 确定毛坯的类型及制造方法 - 62.2.2 确定毛坯的形状尺寸及公差 - 72.2.3 确定毛坯的技术要求 - 72.2.4 绘毛坯图 - 72.3 选择基准 - 72.4 拟定机械加工工艺路线 - 72.4.1 确定各加工表面的加工方法及加工路线 - 72.4.2 拟定加工工艺路线 - 72.5 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 - 92.6 选择机床设备及工艺装备 - 92.7 确定切削用量及基本工时 - 9第三章 端面夹具 - 113.1 问题的提出 - 113.2 夹具设计 - 113.2.1 定位方案及定位元件选择、设计 - 113.2.2 夹紧装置的设计 - 113.2.3 设计夹具体、绘制夹具装配 - 113.3 制夹具体零件图 - 11谢辞 - 12参考文献 - 12 3前 言随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求相应提高。为了适应不同行业的需要和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。本设计是结合目前实际生产中，通用夹具不能满足生产要求，而专门设计的一种铣床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。这个夹具有其自身的优点，该夹具结构简单，操作方便。安装工件时，只要将工件托到定位位置，将两边的压板推进去，锁紧螺母就可以了。拆卸时，拧松螺母一点，拉动压板使两压板远离，工件由于自身的重力就会脱离夹具。夹具上安置了定位键，使得这个夹具能够很好地在工作台上进行准确定位。通过这次课程设计，使我进一步地理解了以前所学过的理论知识及怎样运用这些知识，还学会利用图表、资料、手册等工具书来设计机械加工工艺。 4绪论汽车制技术课程设计是一门集基础课和大部分专业课程知识于一身的综合实践环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实践的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。它是检验我们将所学理论运用于生产实践的一次极好的机会，同时对设计实践有一次感性的认识。通过这次设计，希望能做到如下要求：1 依据大三所学的专业课知识，参考机械制造技术基础一书，能够具有制定零件工艺规程的初步能力；2 依据大三所学的专业课知识，参考机械制造技术基础一书，具有设计专用工艺装备的初步能力；3 依据大三所学的专业课知识，参考机械制造技术基础一书。具有熟练应用工艺计算方法、正确地进行工艺计算的能力(包括加工余量、尺寸链等计算)；4 具有较强的制图基础，能够绘制零件图，尤其能够应用 CAD 技术绘图；5 具有熟练地使用设计手册、参考资料和参考书的能力。总之，希望通过这次设计培养自己分析问题、解决问题的能力，为最后的毕业设计起到助推的作用。同样，为适应将来的激烈竞争工作打下较为坚实的基础。第一章 设计任务 51.1 设计课题设计课题：十字轴机械加工工艺规程设计铣十字轴的四个端面专用夹具的设计 1.2 生产纲领生产纲领：年产量 4000 件分两批生产1.3 设计要求设计要求：（1）零件图 1 张（2）毛配图 1 张（3）机械加工工艺过程综合卡片 1 张（4）结构设计装配图 1 张（5）结构设计零件图 6 张（6）课程设计说明书 1 份第二章 十字轴机械加工工艺规程设计 62.1 零件的工艺性审查2.1.1 零件的结构特点十字轴式万向联轴器 universal coupling with spider 是一种最常用的联轴器。利用其结构的特点由两个叉形头及十字轴通过滚动轴承构成，按虎克铰链原理工作，能使不在同一轴线或轴线折角较大或轴向移动较大的两轴等角速连续回转，并可靠地传递转矩和运动。其最大的特点是各向位移补偿能力强，结构紧凑，传动效率高，维修保养方便。由两个叉形头及十字轴通过滚动轴承构成，按虎克铰链原理工作。传递转矩达 800010000KNm 的万向接轴。十字轴万向节的损坏形式主要有十字轴轴颈和滚针轴承的磨损，十字轴轴颈和滚针轴承碗工作表面出现压痕和剥落。一般情况下，当磨损或压痕超过015mm 时，十字轴万向节便应报废。十字轴的主要失效形式是轴颈根部处的断裂，所以在设计十字轴万向节时，应保证十字轴轴颈有足够的抗弯强度。2.1.2 主要技术要求零件图上的主要技术要求为：保证 25 轴颈的尺寸精度、同轴度以及表面粗糙度，在四个轴颈上淬火硬度 HBC5863，渗碳层深度 0.81.3。2.1.3 加工表面及其要求加工表面及其要求：25 轴颈：轴颈尺寸 ，两端倒角 145，表面粗糙度02.45 ERa0.63。两垂直轴颈位置度误差 0.02 。 M轴端面：保证尺寸 ，表面粗糙度为 Ra1.25。02.74186 孔：孔径 6,表面粗糙度 Ra20 8 孔：孔径 8，表面粗糙度 Ra20M8-7H：2.1.4 零件材料零件材料为低合金钢材料 20CrMnTi，成份均匀稳定、淬透带窄、晶粒细小、纯净度高、表面质量良好、热顶锻性能优良等优点。是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面30mm 的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。2.2 毛坯选择2.2.1 确定毛坯的类型及制造方法 7由于零件材料为 20CrMnTi 零件形状规则，因此选用锻造毛胚。2.2.2 确定毛坯的形状、尺寸及公差毛胚的形状及尺寸如附图 2 所示。精度等级为 CT142.2.3 确定毛坯的技术要求确定毛胚的技术要求：未注圆角为 R1；机加工前正火，消除内应力。2.2.4 绘毛坯图根据附图 1 所示的零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，绘制毛胚图如附图 2 所示。附图 1 8附图 22.3 选择基准由于附图 1 所示的十字轴零件图上多数尺寸及形位公差以 25 轴颈以及端面为设计基准，因此必须首先将 25 轴颈及其端面加工好，为后续工作准备基准。根据粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准如下：1 端面：三 25 外圆轴颈。02.452 轴颈：双顶尖孔。.038 孔：25 轴颈外圆及其端面。46 通孔：25 轴颈外圆及端面。5M8-7H 螺纹孔：25 轴颈外圆及端面。2.4 拟定机械加工工艺路线2.4.1 确定各加工表面的加工方法及加工路线该十字轴的加工表面为： 轴颈及端面、8 孔、6 通孔、M8-7H 螺02.45纹孔。根据各加工表面的精度要求和表面粗糙度要求， 轴颈的加工路线02.45 9为粗车-精车-粗磨-渗碳-淬火-半精磨-精磨；端面的加工路线为铣-磨；8 孔的加工方法为钻削；6 孔的加工方法为钻削。M8-7H 螺纹孔的加工方法为钻。2.4.2 拟定加工工艺路线工艺路线方案一 工序 I 模锻 热处理（正火）工序 铣四个端面，打工中心孔工序 粗车、精车四个轴颈工序 粗磨四个轴颈工序 双砂轮径向进给无心磨削四个轴颈工序 在四轴颈上钻 8 孔工序 在四轴颈上钻 6 通孔，空口倒角 60工序 钻 M8-7H 螺纹孔小径、攻中间螺纹孔 M8-7H工序 中间检查工序 X 渗碳、淬火工序 XI 无心磨床半精磨四个轴颈 精磨四个轴颈工序 XII 磨轴颈 端面，转 180调头，磨另一端面，至尺寸02.451080.0200.074工序 XIII 检验工艺路线方案二 工序 I 模锻 工序 热处理（正火）工序 铣轴的四个端面工序 粗车四轴颈工序 精车四轴颈工序 粗磨四轴颈工序 双砂轮径向进给无心磨削四个轴颈工序 在四轴颈上钻 8 孔工序 在四轴颈上钻 6 通孔 ，孔口倒角 60工序 X 钻中间 M8-7H 螺纹孔小径，攻中间螺纹孔 M8-7H 工序 XI 中间检查工序 XII 渗碳，淬火工序 XIII 无心磨床半精磨四轴颈工序 XIV 无心磨床精磨四轴颈至尺寸，表面 Ra0.63工序 XV 磨轴颈 端面 ，转 180调头，磨另一端面，至尺寸02.451080.0200.074工序 XVI 检验工艺路线方案一是按工序集中原则组织工序，工艺路线短，减少装夹次数，容易保证加工面的相互位置精度，需要的机床少，减少工件在工序间的云输，减少辅助时间和准备终结时间。工艺路线方案二是按工序分散原则组织工序，优点是大多工序都可采用通用机床和通用夹具来加工，但其工艺路线长，增加了工件的装夹次数，从而降低了工件的位置精度。由于生产纲领上以表明该件 10维大批量生产，可与采用文能机床配通用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。终上所述比较两个工艺的优缺点，选择第一方案。2.5 确定机械加工余量、工序尺寸及公差根据上述原始资料及加工工艺，查机械制造工艺简明手册 （以下简称工艺手册 ） ，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：工序 工序内容 单边余量 工作尺寸 表面粗糙度 Ra工序 铣四个端面 0.4mm 108.2mm 12.5m工序 1.粗车四个轴颈 1.5mm 26.5mm 12.5m2.精车四个轴颈 0.8mm 25.7mm 6.3m工序 粗磨四个轴颈 0.4mm 25.3mm 6.3m工序 双砂轮径向进给 0.2mm 25.1mm 6.3m工序 XI 无心精磨四轴颈 0.1mm mm 0.63m02.45工序 XII 磨 端面 0.1mm mm 1.25m02.451080.0200.0742.6 选择机床设备及工艺装备根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需要，先选用各工序所用设备为：工序 II X5032A 立式铣床，63 端面铣刀，硬质合金阶梯麻花钻,专用夹具工序I Z525 型立式钻床，8 标准麻花钻，专用夹具，0200/0.02mm 游标卡尺工序 Z525 型立式钻床， 6 标准麻花钻，专用夹具，0200/0.02mm 游标卡尺工序 Z525 型立式钻床， 6 标准麻花钻，专用夹具，0200/0.02mm 游标卡尺2.7 确定切削用量及基本工时2.7.1 工序 I 铣端面加工条件：XA5032 立式铣床，端铣刀，YT15 刀片，刀盘直径 100mm，根据切削手册表 3.15,齿数为 5，专用夹具，柴油冷却。1. 确定背吃刀量 铣削宽度：e=28mm，铣削深度 p=0.96mm2. 确定每尺进给量 根据切削手册表 3.5，每齿进给量 fz=0.090.18mm/Z，因采用不对称端铣，所以取 fz=0.18mm/Z3. 选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据切削手册表 3.7,端铣刀后面最大磨损量为 1.2mm；耐用度T=180MIN 114. 确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据切削手册表 3.15， vt=154m/min，v ft=393mm/min，n t=491r/min，修正系数km=1.0，k =0.8。故 vc= vt km k =1541.00.8m/min=113.2m/minvf= vft km k =3931.00.8mm/min=314.4mm/minn= nt km k =4911.00.8r/min=392.8r/min。根据切削手册表 3.30,选择 nc=375r/min，v fc=300mm/min。因此，实际切削速度 vc=d on/1000=3.14100375/1000=117.75m/minfzc= vfc/（n cz）=300/(3755)=0.16mm/z。5. 检验机床功率根据切削手册表 3.23,Pce=1.1kw根据表 3.30,PcM=7.50.75=5.63kw Pce，因此选用的切削用量可以采用。p=0.96mm，v fc=300mm/min，n c=375r/min，v c=117.75m/min，f zc=0.16mm/z。6计算基本工时tm=L/vf式中 L=l+，根据表 3.26, 不对称安装铣刀，入切量及超调量l+=31mm则 L=28+31=59mmtm=L/vf=59/300min=0.2min。 12第三章 端面夹具3.1 问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。决定设计第 I 道工序-铣端面专用夹具设计。本工序的加工条件为：XA5032 型立式铣床，63 端铣刀。为合金钢实心毛胚上铣削的经济精度为 IT1113，表面粗糙度为Ra=20m，在钻夹具上加工时适当的控制切削用量，可以保证孔的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。由于后面有打通孔，所以在本工序加工时，主要应考虑要保证的孔与轴颈的同轴度。3.2 夹具设计3.2.1 定位方案及定位元件选择、设计1.定位方案的选择 根据加工要求，工件在夹具中的定位以 3 个 28 轴颈为主要定位基准，限制六个自由度，以活动支撑钉顶住一端面做辅助支撑不限制自由度。夹紧轴颈。2.定位元件设计 根据定位方案，设计定位元件的结构如图 2 所示，28 轴颈用 V 形块定位，采用压块夹紧装置。轴颈端面用活动支撑钉辅助定位。3.定位误差的计算 V 形块与轴颈配合，轴心的位置度误差为 D=O1O20.014mm ，此件小于工件相应位置公差的三分之一，即 ，所以定位方案能够满足加工要求。m05.34.03.2.2 夹紧装置的设计夹紧装置如图 3 所示，压块能保证轴颈与 V 形块接触良好，定位误差小，而且结构简单，操作方便。 13附图 33.2.3 设计夹具体、绘制夹具草图在上述定位、引导、夹紧方案的基础上，设计夹具体，将各个部分连接成整体，并绘制出夹具草图。3.3 绘制夹具装配图夹具装配图如附图所示。3.4 绘制夹具体零件图按照夹具装配图，绘制所有非标准零件的零件图。参考文献1 机械制造工艺学 主编：王先逵 机械工业出