0068-十字軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計（鉆孔）

0068-十字軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計（鉆孔）,十字,機械,加工,工藝,規(guī)程,裝備,設備,設計,鉆孔 十字軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計: 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，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 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Φ25外圓及四個Φ8、Φ4的內孔、 2、右端面Φ50×60°內孔及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，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二.機械加工工藝設計 1、確定生產類型 已知此 十字軸零件的生產綱領為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，可確定該撥叉生產類型為中批生產，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，大量采用專用工裝。 2、確定毛坯 2.1、確定毛坯種類： 零件結構又比較簡單，生產類型為中批生產，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。 2.2、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 a 25 H 2 雙側加工 b 25 H 雙側加工 c 25 H 5 雙側加工 d 25 H 5 雙側加工 三、工藝規(guī)程設計 3.1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φ25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“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后φ25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。 3.2制定工藝路線: 生產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、運輸和保存，生產的準備，毛坯的制造，毛坯經過加工、熱處理而成為零件，零件、部件經裝配成為產品，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過程中，通過改變生產對象的形狀、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，稱為直接生產過程，是生產過程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a品間接有關的過程，如生產準備、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、生產設備和加工手段的加工范圍的局限性、零件精度要求及產量的不同，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量等因素決定 3.3表面加工方法的確定 根據零件的幾何形狀、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濟精度，在生產綱領已確定的情況下,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率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。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 加工項目 尺寸公差等級 粗糙度 加工方案 備注 Φ25外圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表1-6 左右端面 IT10 12.5 粗 車 表1-6 Φ25外圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表1-8 上下端面 IT10 12.5 粗 車 表1-7 Φ 23、孔 IT9 3.2 鉆---鉸 表1-7、 內螺紋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φ25圓面作為粗基準粗車右端面及φ25，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。該零件的生產類型為大批生產，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，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表面之間的相對位置精度要求。 3.5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——φ25外圓軸線及端面 。 （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 工序號 工序名稱 機床裝備 刀具 量具 1 粗-半精車φ25 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φ25 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φ8絲孔φ23×60°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φ4、φ8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：該零件的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具。 3選擇量具：采用塞規(guī).雙用游標卡尺。 四.機械加工余量、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，加工等級為IT8，公差為0.015鉆孔余量為Z鉆=4.8mm，加工等級為IT12，公差為0.15。 鉆鉸φ8 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 Φ8絲孔 鉆 IT12 Φ7.8 12.5 4.8 0.15 鉸 IT8 Φ8 3.2 0.2 0.015 主軸轉速的確定 4.1.1.鉆Φ5絲孔，以φ25軸線為基準。 刀具：鉆頭直徑為7.8mm的高速鋼鉆頭，絲錐直徑為8mm 。 機床：CA6140 4.2.2 鉆孔工步 ⑴背刀吃量аp的選擇 粗加工時根據加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定аp=7.8mm。 ⑵進給量的確定 由表5-22，選取該工步得進量f=0.1mm/r。 ⑶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。 4.3時間定額的計算： 工序6：鉆 Φ8絲孔 鉆孔工步 根據表5-51，鉆孔的基本時間可由公式 求得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。則該工步的基本時間t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s 攻絲孔工步 根據表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=0.2×10.8=2.2s 鉸孔輔助時間tf=0.2×20=4s 4.4 其它時間計算 除了作業(yè)時間以外，每道工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。由于該設計的生產類型為大批量生產，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 。 五、夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。并設計工序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率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。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率，從而降低生產成本的重要技術環(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。 5.1.1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何提高勞動生產率，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。 5.1.2夾具設計 1、定位基準選擇 由零件圖可知，4×φ6孔 ，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：硬質合金麻花鉆，d=5.8mm。 由實際加工的經驗可知,鉆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： 其中：，，，，d=5.8mm。，，與加工材料有關,取0.94；與刀具刃磨形狀有關,取1.33；與刀具磨鈍標準有關,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： ：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： 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。 5.3、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率。為此，設計采用了快換裝置。拆卸時，松開夾緊螺母1~2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: 六.參考文獻 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. 12 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 零件名稱 十字軸 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 20CrMoTi 毛 坯 種 類 模鍛 毛坯外形尺寸 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工 序 號 工 序 內 容 設 備 工 藝 裝 備 工 時 夾具 刀具名稱 刀具規(guī)格 量 具 1 車Φ25外圓至Φ25.5±0.02×28確保兩處108位置度要求 普通車床CA6140 四抓卡盤 YW1 45° .游標卡尺 3min 2 平端面，保證108至109±0.03 普通車床CA6140 小彎板 YW1 45° 游標卡尺 3min 3 將109一端Φ25.5±0.02×28裝入彎板，用壓板壓緊定位，車另一端面保證對稱度 車Φ25至Φ25.2±0.02長29.9±0.02倒鈍 普通車床CA6140 小彎板 YW1 45° 游標卡尺 3min 4 車另一端面將Φ25.2±0.02×29.9裝入壓板孔內用壓板壓緊，車Φ25至Φ25.2±0.02×29.9保軸頸形位公差的要求 普通車床CA6140 小彎板 YW1 45° 游標卡尺 3min 5 松開壓板調頭，將另一端裝入Φ25.2孔內壓緊，車Φ25至Φ25.2±0.02×29.9保108的要求 松開壓板車另外一端至尺寸Φ25.2±0.02長29.9±0.02 普通車床CA6140 小彎板 YW1 45° 游標卡尺 3min 6 鉆車M8絲孔， Φ23×60°深4，倒角60° 普通車床CA6140 四爪夾盤 鉆頭 游標卡尺、千分尺 5min 7 鉆4×Φ6孔,鉆4×Φ8深26孔，倒角60° 臺鉆 鉆模 鉆頭 卡尺 9min 8 熱處理，淬火Φ25四個軸頸上，硬度保證HRC58-63 1000件/30min 9 以雙向60°為基準磨削Φ25×30長至尺寸要求，保證四軸頸圓柱度要求 1431外圓模 砂輪 千分尺、游標卡尺 12min 10 按圖紙要求檢查 附表1 機械加工工藝過程綜合卡片 零件號 材料 20GrMoTi 編制 陳宏川 2008.6.30 機械加工工藝過程綜合卡片 零件名稱 十字軸 毛坯重量 1.34kg 指導 生產類型 大批生產 毛坯種類 鍛件 審核 工序 安裝（工位） 工步 工序說明 工序簡圖 機床 夾具或輔助工具 刀具 4 1 2 鉆孔 鉆φ6孔，孔深54mm 調頭夾緊，鉆φ6孔深至通孔 臺鉆 專用夾具 麻花鉆頭￠ 6mm 遼寧工程技術大學 零件號 材料 20GrMoTi 編制 陳宏川 2008.6.30 機械加工工藝過程綜合卡片 零件名稱 十字軸 毛坯重量 1.34kg 指導 生產類型 大批生產 毛坯種類 鑄件 審核 工序 安裝（工位） 工步 工序說明 工序簡圖 機床 夾具或輔助工具 刀具 Ⅴ 4 3 4 鉆另一端φ6孔深54mm。 調頭夾緊，鉆φ6孔深至通孔 臺鉆 專用夾具 麻花鉆頭￠ 6mm 3 I 課 程 設 計 題 目：十字軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設 計 課程設計任務書 一、設計題目 十 字 軸 機 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 及 工 藝 裝 備 設 計 二、原始資料 (1) 被 加 工 零 件 的 零 件 圖 1 張 II (2) 生 產 類 型 :大 批 生 產 三、上交材料 (1) 被 加 工 工 件 的 零 件 圖 1 張 (2) 工 件 的 毛 坯 圖 1 張 (3) 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 1 張 (4) 與 所 設 計 夾 具 對 應 那 道 工 序 的 工 序 卡 片 1 張 (5) 夾 具 裝 配 圖 1 張 (6) 夾 具 體 圖 1 張 (7) 課 程 設 計 說 明 書 (6000～ 8000 字 ) 1 份 說 明 書 主 要 包 括 以 下 內 容 （ 章 節(jié) ） ① 目 錄 ② 摘 要 （ 中 外 文 對 照 的 ， 各 占 一 頁 ） ③ 零 件 工 藝 性 分 析 ④ 機 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 設 計 ⑤ 指 定 工 序 的 專 用 機 床 夾 具 設 計 ⑥ 方 案 綜 合 評 價 與 結 論 ⑦ 體 會 與 展 望 ⑧ 參 考 文 獻 列 出 參 考 文 獻 (包 括 書 、 期 刊 、 報 告 等 ， 10 條 以 上 ) 課 程 設 計 說 明 書 一 律 用 A4 紙 、 縱 向 打 印 . 四、進度安排(參考) (1) 熟 悉 零 件 ,畫 零 件 圖 2 天 (2) 選 擇 工 藝 方 案 ,確 定 工 藝 路 線 ,填 寫 工 藝 過 程 綜 合 卡 片 5 天 (3) 工 藝 裝 備 設 計 (畫 夾 具 裝 配 圖 及 夾 具 體 圖 ) 9 天 (4) 編 寫 說 明 書 3 天 (5) 準 備 及 答 辯 2 天 五、指導教師評語 III 成 績： 指導教師 日 期 成績評定 采 用 五 級 分 制 ， 即 優(yōu) 秀 、 良 好 、 中 等 、 及 格 和 不 及 格 。 優(yōu) 秀 ： 設 計 方 案 合 理 并 新 穎 ， 設 計 說 明 書 及 設 計 圖 紙 規(guī) 范 、 內 容 豐 富 。 在 設 計 過 程 中 勤 奮 好 學 、 有 創(chuàng) 新 思 想 ； 良 好 ： 設 計 方 案 合 理 ， 設 計 說 明 書 及 設 計 圖 紙 比 較 規(guī) 范 、 內 容 比 較 豐 富 。 在 設 計 過 程 中 勤 奮 好 學 、 有 創(chuàng) 新 思 想 ； 中 等 ： 設 計 方 案 一 般 ， 設 計 說 明 書 及 設 計 圖 紙 欠 規(guī) 范 、 內 容 一 般 。 在 設 計 過 程 中 比 較 勤 奮 、 創(chuàng) 新 思 想 不 明 顯 ； 及 格 ： 設 計 方 案 不 完 善 ， 存 在 一 些 小 錯 誤 ， 說 明 書 及 設 計 圖 紙 欠 規(guī) 范 、 內 容 一 般 。 在 設 計 過 程 中 勤 奮 精 神 不 夠 ： 不 及 格 ： 設 計 方 案 有 嚴 重 錯 誤 ， 設 計 說 明 書 及 設 計 圖 紙 不 規(guī) 范 、 內 容 淺 薄 。 在 設 計 過 程 中 勤 奮 好 學 精 神 不 夠 。 摘 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 零 件 的 性 IV 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 過 這 次 課 程 設 計 ， 了 解 并 認 識 一 般 機 器 零 件 的 生 產 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 。 Abstract 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 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 V 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 process 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 workpiece's turn , draw up clamp assembling picture. As far as my individual be concerned, I want to knowing 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, what’s more , striking the basis for the future work and the following course’s studying . 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 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 VI 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 Φ 8 絲 孔 的 工 序 尺 寸 7 4.1.1.鉆 Φ 5 絲 孔 ， 以 φ 25 軸 線 為 基 準 。 7 4.2.2 鉆 孔 工 步 .7 4.3 時 間 定 額 的 計 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 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 十字軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計: 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 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 ， VII 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 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 Φ 25 外 圓 及 四 個 Φ 8、 Φ 4 的 內 孔 、 2、 右 端 面 Φ 50×60°內 孔 及 M8 絲 孔 。 3、 Φ 25 外 圓 的 同 軸 度 為 0.007， 位 置 度 為 Φ 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 上 述 技 術 要 求 采 用 常 規(guī) 的 加 工 工 藝 均 可 保 證 。 二.機械加工工藝設計 1、確定生產類型 已 知 此 十 字 軸 零 件 的 生 產 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 類 型 為 中 批 生 產 ， 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 專 用 工 裝 。 VIII 2、確定毛坯 2.1、確定毛坯種類： 零 件 結 構 又 比 較 簡 單 ， 生 產 類 型 為 中 批 生 產 ， 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。 2.2、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 a 25 H 2 雙側加工 b 25 H 雙側加工 c 25 H 5 雙側加工 d 25 H 5 雙側加工 IX 三、工藝規(guī)程設計 3.1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 φ 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 “基 準 重 合 ”原 則 和 “基 準 統(tǒng) 一 ”原 則 ， 以 粗 加 工 后 φ 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 。 3.2制定工藝路線: 生 產 過 程 是 指 將 原 材 料 轉 變 為 成 品 的 全 過 程 。 它 包 括 原 材 料 的 準 備 、 運 輸 和 保 存 ， 生 產 的 準 備 ， 毛 坯 的 制 造 ， 毛 坯 經 過 加 工 、 熱 處 理 而 成 為 零 件 ， 零 件 、 部 件 經 裝 配 成 為 產 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 。 X 工 藝 過 程 是 指 在 生 產 過 程 中 ， 通 過 改 變 生 產 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 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 為 成 品 直 接 有 關 的 過 程 ， 稱 為 直 接 生 產 過 程 ， 是 生 產 過 程 的 主 要 部 分 。 而 與 原 材 料 變 為 產 品 間 接 有 關 的 過 程 ， 如 生 產 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 設 備 和 加 工 手 段 的 加 工 范 圍 的 局 限 性 、 零 件 精 度 要 求 及 產 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 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 量 等 因 素 決 定 3.3 表面加工方法的確定 根 據 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 濟 精 度 ， 在 生 產 綱 領 已 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 率 。 除 此 之 外 ， 還 應 當 考 慮 經 濟 效 果 ， 以 便 使 生 產 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 加工項目 尺寸公差等級 粗糙度 加工方案 備注 Φ25 外圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表 1-6 左右端面 IT10 12.5 粗 車 表 1-6 Φ25 外圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表 1-8 上下端面 IT10 12.5 粗 車 表 1-7 Φ 23、孔 IT9 3.2 鉆---鉸 表 1-7、 內螺紋 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 XI 3.4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 φ 25 圓 面 作 為 粗 基 準 粗 車 右 端 面 及 φ 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 類 型 為 大 批 生 產 ， 可 以 采 用 萬 能 型 機 床 配 以 專 用 工 、 夾 具 ， 以 提 高 生 產 率 ； 而 且 運 用 工 序 集 中 原 則 使 工 件 的 裝 夾 次 數 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 表 面 之 間 的 相 對 位 置 精 度 要 求 。 3.5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 ——φ 25 外 圓 軸 線 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 工序號 工序名稱 機床裝備 刀具 量具 1 粗-半精車 φ25 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 φ25 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 φ8 絲孔φ23×60°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 φ4、φ8 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、 XII 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 綱 領 為 大 批 生 產 ， 所 以 采 用 專 用 夾 具 。 3 選 擇 量 具 ： 采 用 塞 規(guī) .雙 用 游 標 卡 尺 。 四.機械加工余量、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 為 IT8， 公 差 為 0.015 鉆 孔 余 量 為 Z 鉆 =4.8mm， 加 工 等 級 為 IT12， 公 差 為 0.15。 鉆鉸 φ8 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 IT12 Φ7.8 12.5 4.8 0.15 Φ8 絲孔 鉸 IT8 Φ8 3.2 0.2 0.015 主軸轉速的確定 4.1.1.鉆 Φ5 絲孔，以 φ25 軸線為基準。 刀 具 ： 鉆 頭 直 徑 為 7.8mm 的 高 速 鋼 鉆 頭 ， 絲 錐 直 徑 為 8mm 。 機 床 ： CA6140 XIII 4.2.2 鉆孔工步 ⑴ 背 刀 吃 量 а p 的 選 擇 粗 加 工 時 根 據 加 工 余 量 和 工 藝 系 統(tǒng) 剛 度 確 定 а p=7.8mm。 ⑵ 進 給 量 的 確 定 由 表 5-22， 選 取 該 工 步 得 進 量 f=0.1mm/r。 ⑶ 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=n d/1000=20.5m/min。 4.3時間定額的計算： 工 序 6： 鉆 Φ 8 絲 孔 鉆 孔 工 步 根 據 表 5-51， 鉆 孔 的 基 本 時 間 可 由 公 式 求12t=/()/Lfnlfn?? 得 。 , ;f=0.1mm/r;n=1360r/min。0;cot/2(1).4rlmlDk????2l 則 該 工 步 的 基 本 時 間 t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s 攻 絲 孔 工 步 根 據 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=0.2×10.8=2.2s 鉸 孔 輔 助 時 間 tf=0.2×20=4s 4.4 其它時間計算 除 了 作 業(yè) 時 間 以 外 ， 每 道 工 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 類 型 為 大 批 量 生 產 ， 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 。 XIV 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 。 五、夾具設計 為 了 提 高 勞 動 生 產 率 ， 保 證 加 工 質 量 ， 降 低 勞 動 強 度 ， 需 要 設 計 專 用 夾 具 。 并 設 計 工 序 7——鉆 φ 6 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 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 率 ， 降 低 制 造 成 本 ， 一 直 都 是 生 產 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 率 ， 從 而 降 低 生 產 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 。 XV 5.1.1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 何 提 高 勞 動 生 產 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 。 5.1.2夾具設計 1、 定 位 基 準 選 擇 由 零 件 圖 可 知 ， 4×φ 6 孔 ， 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 ： 硬 質 合 金 麻 花 鉆 ， d=5.8mm。 由 實 際 加 工 的 經 驗 可 知 ,鉆 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 ： FkfdCF yZf0? 其 中 ： ， ， ， ， d=5.8mm。 ，41.7.0?2.0?f ， 與 加 工 材 料 有 關 ,取 0.94； 與 刀 具 刃 磨 形 狀 有kkhxMF??MkxF 關 ,取 1.33； 與 刀 具 磨 鈍 標 準 有 關 ,取 1.0， 則 ：F N208.47521??? XVI 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 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 ：06.)1.(05.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.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。 5.3、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 率 。 為 此 ， 設 計 采 用 了 快 換 裝 置 。 拆 卸 時 ， 松 開 夾 緊 螺 母 1~2 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 : XVII 六.參考文獻 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 . XVIII 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 .