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1、I 遼寧工程技術大學 課 程 設 計 題 目：十字軸加工工藝及車夾具設計 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 班 級： 機械工程及自動化 05-2 班 姓 名： 指導教師： 完成日期： II 摘摘 要要 這次設計的是十字軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計， 包括零件圖、毛坯圖、裝配圖各一張，機械加工工藝過程卡片 和與工序卡片各一張。首先我們要熟悉零件和了解其作用，它 位于車床變速機構中，主要起換檔作用。然后，根據(jù)零件的性 質和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和械加工余量。 最后擬定撥差的工藝路線圖，制定該工件的夾緊方案， 畫出夾具裝配圖。 就我個人而言，我希望能通
2、過這次課程設計，了解并認識 一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎 課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，從中鍛煉自己分析問題、 解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎，并且為 后續(xù)課程的學習打好基礎。 III AbstractAbstract This time I design the lathes of the shift forks CA6140(831005), including that the part pursuing , the blank pursues , assembling pursues , the machine work procedure
3、card the working procedure card every sheet .We should know the part very well and know its effect first , it is worked in the organization which is used for change the speed in a lathe, and the mainly role of the part is alter the speed. Then, we design the dimension of the blank and instrument pro
4、cess a margin of the part according to part character and the harshness of each face .Finally, I design the handicrafts route picture of the shift forks, work out the fastening motion scheme being workpieces turn , draw up clamp assembling picture. As far as my individual be concerned, I want to kno
5、wing the general productive technology of machine part , consolidating and deepening the knowledge of basic course and specialized course what I have already learned , integrates theory with practice, and improve the ability to solve problems, whats more , striking the basis for the future work and
6、the following courses studying . IV 目錄 一、零件的工藝分析 1 二.機械加工工藝設計 2 1、確定生產(chǎn)類型 .2 2、確定毛坯 .2 2.1、確定毛坯種類：2 2.2、確定鍛件加工余量及形狀：2 三、工藝規(guī)程設計.4 3.1 選擇定位基準：4 3.2 制定工藝路線 : .4 3.3 表面加工方法的確定5 3.4 加工階段的劃分5 3.5 工序順序的安排5 3.6 確定工藝路線6 四.機械加工余量、工序尺寸及公差的確定7 4.1 鉆鉸8 絲孔 的工序尺寸 7 4.1.1.鉆 5 絲孔，以 25 軸線為基準。7 4.2.2 鉆孔工步 .7 4.3 時間定額的計
7、算：7 4.4 其它時間計算 8 五、夾具設計 9 5.1 夾具選擇9 5.1.1 問題的提出.9 V 5.1.2 夾具設計10 5.2、定位誤差分析 10 5.3、夾具設計及操作的簡要說明11 六.參考文獻 12 十字十字軸軸加工工加工工藝藝及及車夾車夾具具設計設計 序言序言 機械制造工藝學課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎 課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學 各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練, 因此 ,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計，了解并認識一般機 器零件的生產(chǎn)工藝過程，
8、鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(yè)課的知識， 理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉 自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎，并 且為后續(xù)課程的學習大好基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。 一、零件的工藝分析一、零件的工藝分析 零件的材料為 20GrMoTi， 需要模鍛， 模鍛 性能優(yōu)良， 工 藝較復雜 ，但尺寸精確，加工余量少，為此以下是 十字軸 需要加工 的表面以及加工表面之間的位置要求： 1、 四處 25 外圓及四個 8、4 的內孔、 2、右端面 5060內孔及 M8 絲孔。 3、25 外圓的同軸度為0.007
9、，位置度為 0.02，兩端的對稱度 均為 0.05. 由上面分析可知，可以先上四爪卡盤粗車 ，然后 上彎板 采用專用 夾具 壓緊、找正 進行加工，并且保證 形位公差 精度要求。 并且此 零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均 可保證。 VI 二.機械加工工藝設計機械加工工藝設計 1 1、確定生產(chǎn)類型、確定生產(chǎn)類型 已知此 十字軸 零件的生產(chǎn)綱領為5000 件/年，零件的質量是 083Kg/個，查 機械制造工藝設計簡明手冊第 2 頁表 1.1-2，可確 定該撥叉生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分 階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用
10、專用工裝。 2、確定毛坯、確定毛坯 2.12.1、確定毛坯種類：、確定毛坯種類： 零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鍛模鍛造 毛 坯。查 機械制造工藝設計簡明手冊第 41 頁表 2.2-5,選用鑄 鍛 件尺寸公差等級為CT-10。 2.22.2、確定鍛件加工余量及形狀：、確定鍛件加工余量及形狀： 查機械制造工藝設計簡明手冊第 41 頁表 2.2-5，選用加工余 量為 MA-H 級，并查表 2.2-4 確定各個加工面的 鍛件機械加工余量， 如下表所示： 簡 圖 加工 面代 號 基 本 尺 寸 加工 余量 等級 加工 余量 說 明 a25H2 雙側加工 b25H 雙側加工 c25H 5
11、 雙側加工 VII d25H5雙側加工 VIII 三、工藝規(guī)程設計三、工藝規(guī)程設計 3.13.1 選擇定位基準：選擇定位基準： 1 粗基準的選擇： 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛 刺或其他表面缺欠。該工件選擇25 外圓面和左端面作為粗基準。采 用左端面作粗基準加工右端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準 2 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便， 依據(jù) “基準重合 ”原則和 “基準統(tǒng)一 ”原則，以粗加工后25 的軸線 為主要的定位精基準，采用小彎板 為輔助的定位精基準。 3.23.2 制定工藝路線制定工藝路線: : 生產(chǎn)過程是指將原材料轉變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的準備、
12、運輸和保存，生產(chǎn)的準備，毛坯的制造，毛坯經(jīng)過加工、熱處理而成為零 件，零件、部件經(jīng)裝配成為產(chǎn)品，機械的質量檢查及其運行試驗、調試， 機械的油漆與包裝等。 工藝過程是指在生產(chǎn)過程中，通過改變生產(chǎn)對象的形狀、相互位置和 性質等，使其成為成品或半成品的過程。機械產(chǎn)品的工藝過程又可分為鑄 造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過程。其 中與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P的過程，稱為直接生產(chǎn)過程，是生產(chǎn)過程的 主要部分。而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關的過程，如生產(chǎn)準備、運輸、 保管、機床與工藝裝備的維修等，稱為輔助生 由于零件加工表面的多樣性、生產(chǎn)設備和加工手段的加工范圍的 局限性、零件精度要求及
13、產(chǎn)量的不同，通常零件的加工過程是由若干個順 次排列的工序組成的。工序是加工過程的基本組成單元。每一個工序又可 分為一個或若干個安裝、工位、工步或走刀。毛坯依次通過這些工序而變 成零件。 1. 工序 工序是一個或一組工人，在相同的工作地對同一個或同時 對幾個工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。 工序是組成工藝過程的基 本單元，也是生產(chǎn)計劃、成本核算的基本單元。一個零件的加工過程需要 包括哪些工序，由被加工零件的復雜程度、加工精度要求及其產(chǎn)量等因素 決定 IX 3.3 表面加工方法的確定表面加工方法的確定 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方 法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已
14、確定的情況下,可以考慮采用萬 能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外， 還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機械制造課程 設計指導書 10 頁表 1-6、1-7、1-8， 選擇零件的加工方法及工藝路 線方案如下： 十字軸零件加工方案十字軸零件加工方案 加工項目尺寸公差等級粗糙度加工方案備注 25 外圓 IT8 6.3粗車-半精車表 1-6 左右端面 IT1012.5粗 車表 1-6 25 外圓 IT86.3粗車-半精車表 1-8 上下端面IT1012.5粗 車表 1-7 23、孔IT93.2鉆-鉸表 1-7、 內螺紋 M8 IT63.2攻螺紋表 1-10 4
15、孔 IT1212.5鉆表 1-7 8 孔 IT1212.5鉆 表 1-7 3.43.4 加工階段的劃分加工階段的劃分 在粗加工階段。首先將精基準準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準 定位加工，保證其他加工表面的精度要求；首先25 圓面作為粗基準 粗車右端面及25，然后以此圓軸線及端面為精基準加工其他面和孔。 在采用小彎板加工 另一部分，以保證其形位公差之要求。 選用工序集中原則安排十字軸的加工工序。該零件的生產(chǎn)類型為大批 生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用 工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時間，而且由于與 一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各種加工
16、表面之間的相對位置精 度要求。 3.53.5 工序順序的安排工序順序的安排 機械加工工序 （1）遵循 “先基準后其他 ”原則，首先加工基準 25 外圓軸 線及端面 。 X （2）遵循 “先粗后精 ”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工 序。 （3）遵循 “先主后次 ”原則，先加工主要表面 （4）遵循 “先面后孔 ”原則，先加工外圓面、端面，再加工孔，確 定工藝路 3.63.6 確定工藝路線確定工藝路線 工序號工序名稱機床裝備刀具量具 1粗-半精車 25 兩處 車床車刀游標卡尺 2粗車左右端面車床車刀游標卡尺 3粗-半精車 25 兩處車床車刀游標卡尺 4粗車上下端面車床車刀游標卡尺 5 鉆鉸
17、8 絲孔 2360內孔， 車床鉆頭鉸刀塞規(guī).卡尺 6攻螺紋 M8車床絲錐塞規(guī).卡尺 7鉆 4、8 孔鉆床鉆頭錐度鉸刀游標卡尺 8中檢 游標卡尺 10熱處理淬火機等 12終檢 塞規(guī)、百分表、 卡尺等 加工設備和工藝設備 1 機床的選擇：采用CA6140 普通車床、鉆床。磨床 2 選擇夾具：該零件的生產(chǎn)綱領為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 3 選擇量具：采用塞規(guī) .雙用游標卡尺。 XI 四四.機械加工余量、工序尺寸及公差的確定機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 4.14.1 鉆鉸鉆鉸 8 8 絲孔絲孔 的工序尺寸的工序尺寸 由表 2-28 課查得，精鉸余量Z=0.2mm，加工等級為IT8，公差為 0
18、.015 鉆孔余量為 Z 鉆=4.8mm，加工等級為IT12，公差為 0.15。 鉆鉸 8 孔加工工序的加工余量 項目內容精度等級工序尺寸粗糙度工序余量公差 鉆 IT127.812.54.80.15 8 絲孔 鉸 IT883.20.20.015 主軸轉速的確定主軸轉速的確定 4.1.1.4.1.1.鉆鉆 55 絲孔，以絲孔，以 2525 軸線軸線為基準。為基準。 刀具： 鉆頭直徑為 7.8mm 的高速鋼鉆頭，絲錐直徑為8mm 。 機床： CA6140 4.2.24.2.2 鉆孔工步鉆孔工步 背刀吃量 p 的選擇 粗加工時根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定p=7.8mm。 進給量的確定 由表 5-2
19、2，選取該工步得進量f=0.1mm/r。 切削速度的計算 由表 5-31，按工件材料為鑄鐵的條件選取，切 削速度 v=20m/min 選取。由公式n=1000v/d 可求得該工序鉆頭鉆速 n=1326r/min,參照表 4-9所列 CA6140 得主軸轉速，取轉速 n=1360r/min。再將此轉速代入公式v=nd/1000=20.5m/min。 4.34.3 時間定額的計算：時間定額的計算： 工序 6：鉆 8 絲孔 鉆孔工步 根據(jù)表 5-51，鉆孔的基本時間可由公式 求 12t= /()/L fnl llfn 得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。 110;cot/2(12)2
20、.4rlmm lDk 22l 則該工步的基本時間t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s XII 攻絲孔工步 根據(jù)表 5-41，鉸孔基本時間可由公式t=L*i/fn=(LP+l1)*i/fn, LP=(D-d)/2*tankr, kr=15，l1=1mm，f=1mm/r，n=195r/min 則該工 步的基本時間t=20s。 輔助時間的計算tf 輔助時間 tf 基本時間 t 之間的關系為tf=（0.15-0.2）t 鉆孔輔助時間tf=0.210.8=2.2s 鉸孔輔助時間tf=0.220=4s 4.44.4 其它時間計算其它時間計算 除了作業(yè)時間以外，每道工
21、序的單件時間還包括布置工作時間、休息 與生理需要時間和準備與終結時間。由于該設計的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)， 分攤到每個工件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計。布置工作地時間 tb 是作業(yè)時間的2%-7%，休息與生理時間tx 是作業(yè)時間的2%-4%， 本設計均取 3%，則工序的其他時間（tb +tx）可按關系式（ 3%+3%） （tf+t）計算。 工序 6 的其他時間： tb +tx=6%（10.8s+20s+4s）=2s 單件計算時間td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s 。 XIII 五、夾具設計五、夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用 夾具。并設計
22、工序1 車 25 外圓 的夾具。本夾具將用于CA6140 車床 上加工 。 5.15.1 夾具選擇夾具選擇 夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝 裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代 化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一 直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加 工質量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴 大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 5.1.15.1.1 問題的提出問題的提出 本夾具主要用來鉆 6 孔，該孔為 通孔， 沒有技術要求， 在本工 序加工時還應考慮如
23、何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而其位置尺寸為 自由公差，精度不是主要問題。 XIV 5.1.25.1.2 夾具設計夾具設計 1、定位基準選擇 由零件圖可知， 車 25 外圓 具，沒有技術要求 ，為使定位誤 差為零，應該選擇 軸線為定位基準保證該角度。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動夾緊工件快換裝置， 2、切削力及夾緊力計算 刀具： 車刀 ，d=5.8mm。 由實際加工的經(jīng)驗可知,車削時的主要切削力為鉆頭的切削方向, 即垂直于工作臺 ,查切削手冊 表 2.3，切削力計算公式為： F F F kf dCF yZ Ff0 其中：， d=5.8mm。， 410 CF 2 . 1 ZF 75 . 0
24、 yF22 . 0 f ，與加工材料有關 ,取 0.94；與刀具刃磨形狀有 kkkkhFxFMFF kMFkxF 關,取 1.33；與刀具磨鈍標準有關 ,取 1.0，則： khF NF108125 . 1 22. 08 . 4 410 75 . 0 2 . 1 5.25.2、定位誤差分析、定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為六個定位 銷，這六個定位銷的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相匹配軸的 尺寸與公差相同，。此外，這六定位銷共同保證加工孔 ， （2）計算鉆套中心線與工作臺的垂直度誤差。 鉆套外徑 36 與襯套孔 25 的最大間隙為： 026 . 0 )01
25、1 . 0 (015 . 0 max ：則鉆套中心與工作臺平面的垂直度誤差為：0.026- 0.005=0.021。 （3）計算定位銷軸與工作臺的平行度誤差。 定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為： 034 . 0 001 . 0 035 . 0 max 夾具體孔的長度為14mm，則上述間隙引起的最大平行度誤差為： 0.034/14，即 0.24/100。 XV 5.35.3、夾具設計及操作的簡要說明、夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該考慮提高勞動生產(chǎn)率。為此，設 計采用了快換裝置。拆卸時，松開夾緊螺母12 扣，拔下開口墊圈， 實現(xiàn)工件的快換。攻螺紋時，松開壓緊螺母即可替換可換鉆套，進行攻螺 紋加工。 十字軸零件圖 : XVI 六六. .參考文獻參考文獻 1、趙家奇 ,機械制造工藝學課程設計指導書(2 版),機械工業(yè)出版 社,2006 年. 2、曾志新 ,呂明主編 ,機械制造技術基礎 ,:武漢理工大學出版社 , 2001 年. 3、李益明主編 ,機械制造工藝設計簡明手冊,機械工業(yè)出版社 , 1993 年. 4、肖詩綱主編 ,切削用量手冊 ,機械工業(yè)出版社 ,1993 年. 5、金屬切削機床夾具設計手冊.上海柴油機廠工藝設備研究所編,機 械工業(yè)出版社， 1987 年.
機械制造技術課程設計-十字軸加工工藝及車φ25外圓夾具設計【全套圖紙】
