0068-十字軸機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)（鉆孔）

0068-十字軸機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)（鉆孔）,十字,機(jī)械,加工,工藝,規(guī)程,裝備,設(shè)備,設(shè)計(jì),鉆孔 十字軸機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì): 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，了解并認(rèn)識(shí)一般機(jī)器零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程，鞏固和加深已學(xué)過(guò)的技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)大好基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。 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(fù)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Φ25外圓及四個(gè)Φ8、Φ4的內(nèi)孔、 2、右端面Φ50×60°內(nèi)孔及M8絲孔。 3、Φ25外圓的同軸度為0.007，位置度為Φ0.02，兩端的對(duì)稱(chēng)度均為0.05. 由上面分析可知，可以先上四爪卡盤(pán)粗車(chē)，然后上彎板采用專(zhuān)用夾具壓緊、找正進(jìn)行加工，并且保證形位公差精度要求。 并且此 零件沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 1、確定生產(chǎn)類(lèi)型 已知此 十字軸零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是083Kg/個(gè)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第2頁(yè)表1.1-2，可確定該撥叉生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過(guò)程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專(zhuān)用工裝。 2、確定毛坯 2.1、確定毛坯種類(lèi)： 零件結(jié)構(gòu)又比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn)，故選擇鍛模鍛造毛坯。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第41頁(yè)表2.2-5,選用鑄 鍛件尺寸公差等級(jí)為CT-10。 2.2、確定鍛件加工余量及形狀： 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第41頁(yè)表2.2-5，選用加工余量為MA-H級(jí)，并查表2.2-4確定各個(gè)加工面的鍛件機(jī)械加工余量， 如下表所示： 簡(jiǎn) 圖 加工面代號(hào) 基 本 尺 寸 加工余量等級(jí) 加工 余量 說(shuō) 明 a 25 H 2 雙側(cè)加工 b 25 H 雙側(cè)加工 c 25 H 5 雙側(cè)加工 d 25 H 5 雙側(cè)加工 三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1選擇定位基準(zhǔn)： 1 粗基準(zhǔn)的選擇： 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。該工件選擇φ25外圓面和左端面作為粗基準(zhǔn)。采用左端面作粗基準(zhǔn)加工右端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn) 2 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后φ25的軸線(xiàn)為主要的定位精基準(zhǔn)，采用小彎板為輔助的定位精基準(zhǔn)。 3.2制定工藝路線(xiàn): 生產(chǎn)過(guò)程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程。它包括原材料的準(zhǔn)備、運(yùn)輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備，毛坯的制造，毛坯經(jīng)過(guò)加工、熱處理而成為零件，零件、部件經(jīng)裝配成為產(chǎn)品，機(jī)械的質(zhì)量檢查及其運(yùn)行試驗(yàn)、調(diào)試，機(jī)械的油漆與包裝等。 工藝過(guò)程是指在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、相互位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過(guò)程。機(jī)械產(chǎn)品的工藝過(guò)程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過(guò)程。其中與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P(guān)的過(guò)程，稱(chēng)為直接生產(chǎn)過(guò)程，是生產(chǎn)過(guò)程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關(guān)的過(guò)程，如生產(chǎn)準(zhǔn)備、運(yùn)輸、保管、機(jī)床與工藝裝備的維修等，稱(chēng)為輔助生 ????由于零件加工表面的多樣性、生產(chǎn)設(shè)備和加工手段的加工范圍的局限性、零件精度要求及產(chǎn)量的不同，通常零件的加工過(guò)程是由若干個(gè)順次排列的工序組成的。工序是加工過(guò)程的基本組成單元。每一個(gè)工序又可分為一個(gè)或若干個(gè)安裝、工位、工步或走刀。毛坯依次通過(guò)這些工序而變成零件。 1. 工序 工序是一個(gè)或一組工人，在相同的工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。 工序是組成工藝過(guò)程的基本單元，也是生產(chǎn)計(jì)劃、成本核算的基本單元。一個(gè)零件的加工過(guò)程需要包括哪些工序，由被加工零件的復(fù)雜程度、加工精度要求及其產(chǎn)量等因素決定 3.3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(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》10頁(yè)表1-6、1-7、1-8， 選擇零件的加工方法及工藝路線(xiàn)方案如下： 十字軸零件加工方案 加工項(xiàng)目 尺寸公差等級(jí) 粗糙度 加工方案 備注 Φ25外圓 IT8 6.3 粗車(chē)-半精車(chē) 表1-6 左右端面 IT10 12.5 粗 車(chē) 表1-6 Φ25外圓 IT8 6.3 粗車(chē)-半精車(chē) 表1-8 上下端面 IT10 12.5 粗 車(chē) 表1-7 Φ 23、孔 IT9 3.2 鉆---鉸 表1-7、 內(nèi)螺紋M8 IT6 3.2 攻螺紋 表1-10 Φ 4孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 Φ8孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 3.4加工階段的劃分 在粗加工階段。首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；首先φ25圓面作為粗基準(zhǔn)粗車(chē)右端面及φ25，然后以此圓軸線(xiàn)及端面為精基準(zhǔn)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(lèi)型為大批生產(chǎn)，可以采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專(zhuān)用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)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(shí)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表面之間的相對(duì)位置精度要求。 3.5工序順序的安排 機(jī)械加工工序 （1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工基準(zhǔn)——φ25外圓軸線(xiàn)及端面 。 （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 3.6確定工藝路線(xiàn) 工序號(hào) 工序名稱(chēng) 機(jī)床裝備 刀具 量具 1 粗-半精車(chē)φ25 兩處 車(chē)床 車(chē)刀 游標(biāo)卡尺 2 粗車(chē)左右端面 車(chē)床 車(chē)刀 游標(biāo)卡尺 3 粗-半精車(chē)φ25 兩處 車(chē)床 車(chē)刀 游標(biāo)卡尺 4 粗車(chē)上下端面 車(chē)床 車(chē)刀 游標(biāo)卡尺 5 鉆鉸φ8絲孔φ23×60°內(nèi)孔， 車(chē)床 鉆頭鉸刀 塞規(guī).卡尺 6 攻螺紋M8 車(chē)床 絲錐 塞規(guī).卡尺 7 鉆φ4、φ8孔 鉆床 鉆頭錐度鉸刀 游標(biāo)卡尺 8 中檢 游標(biāo)卡尺 10 熱處理 淬火機(jī)等 12 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 加工設(shè)備和工藝設(shè)備 1 機(jī)床的選擇：采用CA6140普通車(chē)床、鉆床。磨床 2 選擇夾具：該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專(zhuān)用夾具。 3選擇量具：采用塞規(guī).雙用游標(biāo)卡尺。 四.機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定 4.1 鉆鉸φ8絲孔 的工序尺寸 由表2-28課查得，精鉸余量Z=0.2mm，加工等級(jí)為IT8，公差為0.015鉆孔余量為Z鉆=4.8mm，加工等級(jí)為IT12，公差為0.15。 鉆鉸φ8 孔加工工序的加工余量 項(xiàng)目 內(nèi)容 精度等級(jí) 工序尺寸 粗糙度 工序余量 公差 Φ8絲孔 鉆 IT12 Φ7.8 12.5 4.8 0.15 鉸 IT8 Φ8 3.2 0.2 0.015 主軸轉(zhuǎn)速的確定 4.1.1.鉆Φ5絲孔，以φ25軸線(xiàn)為基準(zhǔn)。 刀具：鉆頭直徑為7.8mm的高速鋼鉆頭，絲錐直徑為8mm 。 機(jī)床：CA6140 4.2.2 鉆孔工步 ⑴背刀吃量аp的選擇 粗加工時(shí)根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定аp=7.8mm。 ⑵進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步得進(jìn)量f=0.1mm/r。 ⑶切削速度的計(jì)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(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=1360r/min。再將此轉(zhuǎn)速代入公式v=nd/1000=20.5m/min。 4.3時(shí)間定額的計(jì)算： 工序6：鉆 Φ8絲孔 鉆孔工步 根據(jù)表5-51，鉆孔的基本時(shí)間可由公式 求得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。則該工步的基本時(shí)間t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s 攻絲孔工步 根據(jù)表5-41，鉸孔基本時(shí)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(shí)間t=20s。 輔助時(shí)間的計(jì)算tf 輔助時(shí)間tf基本時(shí)間t之間的關(guān)系為tf=（0.15-0.2）t 鉆孔輔助時(shí)間tf=0.2×10.8=2.2s 鉸孔輔助時(shí)間tf=0.2×20=4s 4.4 其它時(shí)間計(jì)算 除了作業(yè)時(shí)間以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作時(shí)間、休息與生理需要時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于該設(shè)計(jì)的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)。布置工作地時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%-7%，休息與生理時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%-4%，本設(shè)計(jì)均取3%，則工序的其他時(shí)間（tb +tx）可按關(guān)系式（3%+3%）×（tf+t）計(jì)算。 工序6的其他時(shí)間：tb +tx=6%×（10.8s+20s+4s）=2s 單件計(jì)算時(shí)間td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s 。 五、夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。并設(shè)計(jì)工序7——鉆φ6通孔的夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為高速鋼麻花鉆。 5.1夾具選擇 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過(guò)程中。在現(xiàn)代化的機(jī)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(chǎng)家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。 5.1.1問(wèn)題的提出 本夾具主要用來(lái)鉆 6 孔，該孔為通孔，沒(méi)有技術(shù)要求，在本工序加工時(shí)還應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而其位置尺寸為自由公差，精度不是主要問(wèn)題。 5.1.2夾具設(shè)計(jì) 1、定位基準(zhǔn)選擇 由零件圖可知，4×φ6孔 ，沒(méi)有技術(shù)要求，為使定位誤差為零，應(yīng)該選擇軸線(xiàn)為定位基準(zhǔn)保證該角度。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用手動(dòng)夾緊工件快換裝置， 2、切削力及夾緊力計(jì)算 刀具：硬質(zhì)合金麻花鉆，d=5.8mm。 由實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知,鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺(tái),查《切削手冊(cè)》表2.3，切削力計(jì)算公式為： 其中：，，，，d=5.8mm。，，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)有關(guān),取1.0，則： 5.2、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(gè)定位銷(xiāo)，這六個(gè)定位銷(xiāo)的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相匹配軸的尺寸與公差相同，。此外，這六定位銷(xiāo)共同保證加工孔 ， （2）計(jì)算鉆套中心線(xiàn)與工作臺(tái)的垂直度誤差。 鉆套外徑36與襯套孔25的最大間隙為： ：則鉆套中心與工作臺(tái)平面的垂直度誤差為：0.026-0.005=0.021。 （3）計(jì)算定位銷(xiāo)軸與工作臺(tái)的平行度誤差。 定位銷(xiāo)軸與夾具體孔的最大間隙為： 夾具體孔的長(zhǎng)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。 5.3、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，設(shè)計(jì)采用了快換裝置。拆卸時(shí)，松開(kāi)夾緊螺母1~2扣，拔下開(kāi)口墊圈，實(shí)現(xiàn)工件的快換。攻螺紋時(shí)，松開(kāi)壓緊螺母即可替換可換鉆套，進(jìn)行攻螺紋加工。 十字軸零件圖: 六.參考文獻(xiàn) 1、趙家奇,機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)(2版),機(jī)械工業(yè)出版社,2006年. 2、曾志新,呂明主編,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),:武漢理工大學(xué)出版社,2001年. 3、李益明主編,機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè),機(jī)械工業(yè)出版社,1993年. 4、肖詩(shī)綱主編,切削用量手冊(cè),機(jī)械工業(yè)出版社,1993年. 5、金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海柴油機(jī)廠(chǎng)工藝設(shè)備研究所編,機(jī)械工業(yè)出版社，1987年. 12