十字轴夹具课程设计报告包含全套图纸及工序卡

..-..-可修遍-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：：学号：评分：指导教师：〔签字〕2013年11月18日航空大学航空制造工程学院机械设计制造及其自动化专业"机械制造工艺及装备"课程设计课单班级学生课题十字轴零件机械加工工艺规程设计原始条件十字轴零件图生产纲领：中等批量设计要求1.绘制十字轴零件图2.编制十字轴零件机械加工工艺规程〔含机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡〕3.设计十字轴钻Φ6孔专用夹具一套4.编写课程设计说明书课题发给日期2013年11月04日课程设计完成日期2013年11月22日指导教师罗海泉目录TOC\o"1-3"\h\u152211零件的工艺分析 1305272机械加工工艺设计 2253612.1确定生产类型 245372.2确定毛坯 284确定毛坯种类 246062.2.2确定锻件加工余量及形状 374223工艺规程设计 4293663.1选择定位基准 4105873.2制定工艺路线 4189963.3外表加工方法确实定553123.4加工阶段的划分5316203.5工序顺序的安排6191803.6确定工艺路线632704机械加工余量、工序尺寸及公差确实定 7177824、1工序1铣四轴端面 7136614、2工序2粗车四轴外圆865774、3工序3半精车四轴外圆927634、4工序4钻孔，攻螺纹，锪锥面9283334、5工序5钻四轴向轴中心孔，锪锥面10105384、6工序6渗碳淬火11256594、7工序7精磨四轴外圆、端面11237095夹具设计 12315235.1定位基准的选择12151635.2定位加紧方案12204575.3夹具元设计件的计算13233445.3.1夹紧力作用点13176175.3.2夹紧力的方向13284745.3.3夹紧方案14238205.4夹具装配图的绘制15238205.4夹具体主要零件图的绘制1691236体会与展望19230817参考文献 19...-可修遍-1零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，但尺寸准确，加工余量少，为此以下是十字轴需要加工的外表以及加工外表之间的位置要求：1、四处φ25外圆及四个φ8、φ6的孔、2、右端面Φ50×60°孔及M8丝孔。3、φ25外圆的同轴度为0.007，位置度为φ0.02，两端的对称度均为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、找正进展加工，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确定毛坯确定毛坯种类零件构造又比拟简单，生产类型为中批生产，应选择锻模锻造毛坯。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114×114×29；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：作为粗基准的外表应平整，没有飞边、毛刺或其他外表缺欠。该工件选择φ25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〞原那么和"基准统一〞原那么，以粗加工后φ25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，是生产过程的主要局部。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。由于零件加工外表的多样性、生产设备和加工手段的加工围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由假设干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的根本组成单元。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外表加工方法确实定根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能到达的经济精度，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，以便使生产本钱尽量下降。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Φ25外圆IT86.3粗车-半精车表1-6左右端面IT1012.5粗车表1-6Φ25外圆IT86.3粗车-半精车表1-8上下端面IT1012.5粗车表1-7Φ23孔IT93.2钻铰表1-7螺纹M8IT63.2攻螺纹表1-10Φ6孔IT1212.5钻表1-7Φ8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，保证其他加工外表的精度要求；首先φ25圆面作为粗基准粗车右端面及φ25，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局部，以保证其形位公差之要求。选用工序集中原那么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〞原那么，首先加工基准——φ25外圆轴线及端面。〔2〕遵循"先粗后精〞原那么，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。〔3〕遵循"先主后次〞原那么，先加工主要外表〔4〕遵循"先面后孔〞原那么，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φ26.5CA6240三抓卡盘、车刀、游标卡尺30半精右车四轴到φ25.3CA6240三抓卡盘、车刀、游标卡尺35钻孔φ23×60°孔攻螺纹孔M8Z528专用夹具、钻头铰刀、丝锥40钻φ6、φ8孔Z3040专用夹具、钻头锥度铰刀45热处理50精磨四个轴到φ25、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、工序尺寸及公差确实定4、1工序1铣四轴端面1、工件材料:20CrMnTi，σ=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，那么，由机床说明书取，于是。刀具每分钟进给量为=662.4mm/min.3、计算根本时间本工序为一样的四个工步4、计算其他时间t1=6%×t=29.2s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σ=1018Mpa，加工材料为构造钢，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，依据手册主偏角围10°～15°，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α=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、计算根本时间本工序为四个一样工步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半精车四轴外圆加工条件机床：卧式车床CA6140刀具：YT15外圆车刀，由于σ=1018Mpa，加工材料为构造钢，查表得前角围12°～15°，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。按外表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到达最终的加工要求的外表粗糙度，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、计算根本时间本工序为四个一样工步根本时间4、计算其他时间t1=6%×t=0.5s6、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：Φ6mm中心钻；M8丝锥；60°锪钻。确定切削用量钻孔由材料σ=1018Mpa<0.748Gpa，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、计算根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=0.43s5、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Φ6mm和Φ8mm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Φ8mm的孔，后加工Φ6mm的孔，这样可以减小加工Φ6mm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，因此只进展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，σ=1018Mpa，模锻。机床：卧式钻床刀具：中心钻Φ8mm,；20.Φ6mm，。2、计算切削用量根据刀具材料以及加工类型，依据σ=1018Mpa<0.748Gpa,，由"机械工艺简明手册"查表得加工Φ8mm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Φ6mm孔的进给量以及切削速度分别为，转速计算结果与Φ8mm为了简化加工过程采用与加工Φ8mm孔一样的转速。3、计算根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=5.8s5、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1.7～2.2，淬火硬度为HRC58～604、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、计算根本时间t=70s×4+62s×4=528s4、计算其他时间t1=6%×t=31.6s5、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Φ6：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，Φ8孔为另一定位基准，对工件进展定位加紧。5.2定位加紧方案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Φ8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；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