十字轴夹具机械制造课程设计说明书

1、课程设计书(2016-2017学年第二学期)课程名称机械制造技术基础课程设计设计主题十字轴夹具课程设计院(系)机电工程系专业级14级机械设计制造及其自动化两班名字叫陈瑞玲学号00地点实验楼205时间2017年5月23日-2017年6月18日成绩：指导老师：郭雄目录1设计概要32空白的选择32.1空白的类型和制造方法的选择32.1.1空白的类型32.1.2空白的制造方法32.2空白制作图33机械加工工艺规程的制定43.1制程的建立43.2机械加工工艺设计53.3填写工艺卡173.4填写工程卡174机床夹具结构方案设计174.1定位装置设计174.2加强装置设计184.3对刀仪设计184.4剪辑的

2、具体设计184.5决定夹具在机床上的安装方式195夹具组装图的制作及其分析计算195.1夹具的解析计算195.2夹具组装图的制作205.3夹具零件图的制作21结22参考文献23附录24十字轴夹具路线设计机械设计制造及其自动化专家指导教师：郭雄机械制造技术基础课程设计1设计概要该零件的形状比较简单，从图中可以看出零件有四个轴颈和轴颈上的几个平面，主要用磨、车、磨、镗削等加工方法完成零件加工批次：一年生产30000个产品，单级生产的这个零件要求尺寸精度高，因此必须考虑加工质量和生产效率来设计工艺。2空白的选择2.1选择空白的类型和制造方法零件主要承受压力，选用材料20CrMnTi，是低碳合金结构钢

3、，完全满足十字轴力学性能，价格经济常见材料。 十字轴的原材料选择20CrMnTi，原材料使用模锻造法制造。2.1.1空白的类型20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢通常是碳含量为0.17%-0.24%的低碳钢。 汽车多使用传动齿轮的制造。 在中淬火性渗碳钢中，CrMnTi钢淬火性高，在保证淬火的情况下，具有高强度和韧性，特别高的低温冲击韧性。 20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢.良好的加工性、特殊加工变形微小，耐疲劳性能相当好。 用途：用于齿轮、轴类、活塞类零件等2.1.2空白的制造方法零件材料为20CrMnTi，形状规则，用模锻造方法制造毛胚，精度等级为IT14，机械加工前必须去除内部应力。2.

4、2绘制空白图图2-13机械加工工艺规程的制定3.1制程的建立通过分析得到(1)4个轴颈尺寸为毫米，长度为(810.25 )毫米(2)各轴颈中心线的交叉度公差为0.06mm，轴颈中心线的直角公差为0.075mm/97mm。(3)表面渗碳层深度为0.91.3mm。(4)表面硬度为5863HRC。(5)锻件的硬度为200230HB。(6)研磨后进行磷化处理。 5过程设计需要重点解决以下问题：(1)期刊表面所要求的精度。(2)各轴颈中心线的交叉度和直角公差所要求的精度。(3)尽量缩短工件的夹装时间，提高生产效率。生产纲领：每年生产30000个产品，单班生产搜索数据，最终制定两个方案建议1 :铣削四轴颈

5、端面钻头四轴颈端面中心孔顶中心孔轮四轴径外圆，倒角、槽铣削平面顶磨四轴颈端面抵接平渗碳淬火处理形状公差和校正的检测钻头四轴径顶磨四轴径磷化处理。建议2 :铣削端面镗孔中心孔中间检查车外圆、倒角、槽铣削平面中间检查热处理粗研轴颈精检查磷化处理；通过比较，提案1的工序多，中心孔2次，端面铣削，工件被磨削后被热处理，在热处理过程中工件变形，影响零件的精度，提案2的工序少，工件被热处理后被磨削，零件的精度得到保证。 方案的某些工序需要重复，生产效率低，不利于批量生产。 方案2的工序很少，但生产效率高。 从整体上看，配合零件的生产要求，方案2更合理。3.2机械加工技术设计根据选定的工艺计划，在加工过程中

6、“铣削端面”工序缩短了空白的全长，车外粗磨削和精磨削使各轴颈的尺寸变小。 因此，仅通过检测这三个工序的加工馀量就能知道空白的尺寸。查一查机械加工过程手册，就知道了以下内容加工馀量： 0.2毫米粗研加工费： 0.12mm半精加工馀量： 1.3mm粗车加工馀量： 2.0mm精加工馀量： 2.5毫米由此，日志的尺寸为22 0.2 0.12 1.3 2.0=25.62mm十字轴坯料的长度为(81 2.5)2=167mm根据手册，模具锻件中心尺寸的尺寸偏差为030mm为0.3mm，80120mm为0.5mm，考虑到加工时的馀量，轴颈的基本尺寸为因此，会决定零件的库存大小日志尺寸：毫米十字轴46mm从中心

7、线到轴端面的空白尺寸为mm根据各工序的加工方法和能够加工的经济精度8，可以决定各工序的加工尺寸3.2.1铣削端面的工艺设计计算从搜索金属机械加工工艺人员手册的结果可以得到下表表3-1立铣刀直径的选定工具名称硬质合金立铣刀背食刀/毫米4567810侧刀/毫米6090120180260350立铣刀直径/mm80100125160200200250320400400500根据十字轴的端面采用立铣刀，十字轴的加工馀量背食刃量2.53毫米侧切刀量=32mm根据背食刀量和侧食刀量可知：立铣刀直径=80mm由于后切削刃量为2.53mm，铣削时一次可加工，根据端面的表面粗糙度=1.25，从文献工艺材料表8-9

8、6可知，铣削每旋转一周的进给量为：f=0.20.3毫米/r工件材料为20CrMnTi，低碳钢，材料硬度为200230HB，可根据文献工艺材料表8-99调查硬质合金工具的铣削速度范围表3-2硬质合金刀具的铣削速度的推荐范围加工材料硬度(HB )铣削速度/低、中碳钢2202252903004251.332.51.01.90.671.25此处选取的铣削速度范围为=1.01.9考虑到背食刃量和每转的进给量，设定为=1.6根据公式式中，米尔速度立铣刀直径n立铣刀转速立铣刀转速：根据机床的转速，设定n=340r/min=5.67r/s。 实际的切削速度是切削量决定如下=3毫米，f=0.3毫米/r；=1.4

9、2m/s； n=5.67r/s。所采用的立铣刀是硬质合金可变位的锥柄面立铣刀直径=80mm毫米，立铣刀全长157毫米，立铣刀的国家标准为GB/T 5342.2-2006。端面铣削工序采用2端面铣削加工机，只需夹住工件两次就能完成4端面铣削。 工件由三个v形块在十字轴的外周定位。这个工序的定位原理：V1、V2、V3分别表示3个v形块，V2、V3限制了十字轴沿着z轴和y轴的旋转和移动，V1限制了十字轴沿着x轴的旋转，V1仅同时决定了从V1的中心线到立铣刀的距离，同时决定了立铣刀间的距离和十字轴的两端面间的由此，安装工件后，只需使工作台沿y轴移动，就能同时加工零件的两端面。 加工结束后，取出工件旋转

10、90度，就能加工另一个端面。3.2.2镗削中心孔的工艺设计计算在镗孔的中心孔处，调整镗杆的位置，夹住零件后，镗杆前进，达到规定深度后退刀。可以得到下图所示的中心孔图2-2切削量的计算(1)选择切削量，选择反向切削量毫米为了决定进给量，可根据文献工艺材料表8-69，调查高速钢刀具镗削时的进给量f=0.150.40毫米/r根据机床说明书，f=0.20mm/r。(3)切削速度为文献机械加工工艺手册 8-71，能够得到高速钢刀具镗孔时的切削速度公式计算主轴的转速根据机床的说明书，n=10r/s，因此实际切削速度为上述计算结果允许与机床的值进行比较，决定切削使用量毫米，f=0.20毫米/r，n=10r/

11、s。3.2.3车削的工艺设计计算本工序的主要车削轴颈的外周和槽以中心孔为辅助精度基准。 第一轮是粗车，它能达到的经济精度是IT11IT13，第二轮是半精车，它能达到的经济精度是IT8IT9，第三轮也是半精车。为了减少零件卡盘的时间，提高生产效率，不使用三爪卡盘，而在两个中心定位十字轴，用一个夹具连接十字轴和车床主轴，使十字轴和机床主轴的转速一致。 安装工具的概略图如下图所示图3-2车削用顶针夹具车削这个工序是用CE7120U半自动液压仿形车床完成的，车外圆时选择的车刀是能旋转的外圆车刀，车刀的大小是16mm25mm，粗糙度和精加工并存。3.2.4确定粗车时的切削量1 )决定后刀量的是粗车，直径

12、的加工馀量为3mm，所以加工时的单馀量为1.5mm，也就是说=1.5mm。(2)决定进给量f的是机械加工余量手册表8-50，可以调查超硬合金和高速钢车刀在粗车外周时的进给量，可知粗车时的进给量是f=0.30.4mm/r，根据机床的说明书，初步选定f=0.3mm/r(3)选择切削速度从文献 9，638 表8-57中得到外周切削速度参考表，切削速度范围如下. 去取。(4)要确定主轴转速n，请使用公式(r/s )根据机床说明书，设定n=16r/s。 此时的切削速度如下所示(5)验证机床电力根据机床说明书表7-59，可调查切削力的公式及相关参数。 主要切削力：=693(N )切削输出：(千瓦)根据机床

13、的说明书，调查机床的电动机功率(kW )，取得机床的传动效率时(千瓦)所以，机床的动力足够了。 最后选定的粗车的切削量如下=1.5mm毫米，f=0.3毫米/r，n=16r/s3.2.5确定半自动整理装置的切削量(1)决定背食刀量的是=0.55mm。(2)决定进给量f的是文献机械加工余量手册表8-51，能够调查硬质合金字节和高速钢字节的半装饰物和精加工车的外周和端面的进给量。 估计切削速度为1.66毫米/秒的话，可以找到f=0.350.40毫米/r。 根据机床说明书，f=0.36mm/r。3 )决定切削速度和机床主轴转速的是文献机械加工余量手册表8-57，得到切削速度范围=1.6672.17mm/s。 考虑到进给量大，设为=2m/s。 用公式得到主轴的转速根据机床说明书，设定n=20r/s。 用公式计算的实际切削速度是这个速度比估计速度大，所以可以使用。 半终点切削力小，无需一般管理。 最后选定的半自动整理装置的切削量如下=0.55mm毫米，f=0.36毫米/r，n=20r/s。3.2.6倒角差速器在工作中，四个行星齿轮安装在十字轴的四个轴颈上，倒角容易安装行星齿轮，同时能够减少十字轴在工作中应力过于集中的问题。因