机械制造技术课程设计-十字轴加工工艺及车四轴颈夹具设计.docx

目录1引言11. 1机械加工工艺规程的作用1L2研究方法及技术路线2L3课题背景及发展趋势32零件的分析42. 1毛坯生产类型42. 2毛坯锻造形式42. 3毛坯精度尺寸43工艺规程设计53. 1确定毛坯的制造形式53. 2基面的选择53. 3制定工艺路线53. 4确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差63.5确定切削用量及基本工时64专用夹具设计194. 1问题的提出191.1 2定位基准的选择194.3 定位误差的分析与计算194.4 夹紧力的确定214. 5夹具设计及操作简要说明22结束语23谢辞24参考文献251引言制造技术的重要性是不言而喻的，它与当今的社会发展密切相关。现代制造技术是当前世界各国研究和发展的主题，特别是在市场经济的今天，它更占有十分重要的地位。人类的发展过程是一个不断制造的过程，在人类发展的初期，为了生存,制造了石器以便于狩猎，此后，出现了陶器，铜器，铁器，和一些简单的机械，如刀，佥h弓，箭等兵器，锅，壶，盆，罐等用具，犁，磨，碾，水车等农用工具，这些工具和用具的制造过程都是简单的制造过程，主要围绕生活必需和存亡征战，制造资源，规模和技术水平都非常有限。随着社会的发展，制造技术的范围，规模的不断扩大，技术水平的不断提高，向文化，艺术，工业发展，出现了纸张，笔墨,活版，石雕，珠宝，钱币金银饰品等制造技术。到了资本主义和社会主义社会，出现了大工业生产，使得人类的物质生活和文明有了很大的提高，对精神和物质有了更高的要求，科学技术有了更快更新的发展，从而与制造工艺的关系更为密切。蒸汽机的制造技术的问世带来了工业革命和大工业生产，内燃机制造技术的出现和发展形成了现代汽车，火车和舰船，喷气涡轮发动机制造技术促进了现代喷气客机和超音速飞机的发展，集成电路制造技术的进步左右了现代计算机的水平，纳米技术的出现开创了微创机械的先河，因此，人类的活动与制造密切相关，人类活动的水平受到了限制，宇宙飞船，航天飞机，人造飞机，人造卫星以及空间工作站等技术的出现，使人类活动走出了地球，走向太空。1.1 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。制订工艺规程的原则是保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。制订工艺规程的程序：1、计算生产纲领，确定生产类型2、分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查3、确定毛坯种类、形状、尺寸及精度4、制订工艺路线5、进行工序设计（确定各工序加工余量、切削用量、工序尺寸及公差、选择工艺装备，计算时间定额等。）1.2 研究方法及技术路线1、深入生产实践调查研究在深入生产实践调查研究中，应当掌握下面一些资料：工程图纸，工艺文件，生产纲领，制造与使用夹具情况等。2、制订工艺工艺规程的程序计算生产纲领，确定生产类型，分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查，确定毛坯的种类，形状，尺寸及精度，拟定工艺路线（划分工艺规程的组成，选择的定位基准，选择零件表面的加工方法，安排加工顺序，选择机床设备等），进行工序设计（确定各工序加工余量，切削余量，工序尺寸及工差，选择工艺装备，计算时间定额等），确定工序的技术要求及检验方法，填写工艺文件。3、确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行夹紧力的分析和计算，以确定加紧元件和传动装置的主要尺寸。4、确定夹具其他部分的结构形式如分度装置，对刀元件和夹具体等5、绘制夹具总装配图在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序，画出具体结构。6、标注各部分主要尺寸，公差配合，和技术要求7、标注零件编号及编制零件明细表在标注零件编号时。标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称,编号，序号，零件名称及材料，数量等。8、绘制家具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。1. 3课题背景及发展趋势机床夹具是在切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的重要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，冲锋发挥和扩大机床的工艺性能。因此夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具的设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项技术措施。我们在设计中也应该注意一些重要方法，我们必须深入生产实践调查研究，因为，这样有利于我们掌握一些重要资料，例如：1、工件的图纸一一详细阅读图纸，了解工件被加工表面的技术要求，该件在机械中的位置和作用，以及装配中的特殊要求。2、工艺文件一一了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件已加工面及及待加工面的状况，基准面的选择状况，可用的机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。3、生产纲领一一夹具的结构形式应与工件批量大小相适应，做到经济合理。4、制造与使用夹具的状况等。对夹具最基本的要求是：工件的定位准确，定位精度满足加工要求，工件夹紧牢固可靠，操作安全方便，成本低廉。工件夹具中的定位精度，主要是定为基准是否与工序基准重合，定位基准的形式和精度，定位元件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。这些因素所造成的误差，可以通过数学计算求得。在采取提高定位精度的措施时，要注意到夹具制造上的可能性。在总的定位精度满足加工要求的条件下，不要过高的提高工件在夹具中的定位精度。夹具在机床上的定位精度，和刀具在夹具上的导向精度也不应忽视。夹具在机床上的定位精度，主要与定位元件表面与机床配合处的位置精度。夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关。提高夹具制造精度,减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。如果定位精度要求很高，而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时，应采用调整法或就地加工法解决，即在安装夹具时找正定位表面的准确位置，或在夹具安装后加工定位表面，使夹具在机床上获得高精度定位。刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件来保证。因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有：导套中心到定位元件产生变形等。夹具中出现过定位时，可通过撤销多余定位定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。2零件的分析1.1 毛坯生产类型确定毛坯类型为4000件/年，由表（2-5.6）划分生产类型的参考数据确定为中批，工作制度8小时/班制。1.2 毛坯锻造形式是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。2. 3毛坯精度尺寸由表（2-5-1）得灰铸铁刀具切入金属层的厚度应大于表面层厚度，即大于1mm,小于4mmO由45钢，确定等级为2级（指尺寸精度和表面光洁度要求较高，或者大批、中批生产的锻件。3工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45,特性为中碳调质结构钢,考虑到中碳调质结构钢的抗缺口敏感性，减震性和耐优良等特点，因此应该选用锻件，以便使开合螺母在使用中耐磨性良好,保证零件工作可靠.由于零件年产量为3000件，已达到成批生产的水平，而且模锻，免除了砂模和制模的设备，以及减少了锻工车间的面积，生产成本就有了降低,这样得来的锻件具有紧密与微细的颗粒结构及较好的机械性能。因此采用模锻,这从提高生产率、保证加工精度来考虑也是应该的。2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：对象开合螺母这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的。按照有关粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。我现在选取燕尾为粗基准，利用左、右两个定位块和一个削边销对其进行限制，以消除六个不定度，达到过定位。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题。3. 3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案：工序01：锻造毛坯工序02：粗铳四轴端面、钻中心孔工序03：粗车四轴外圆、精车四轴外圆工序04：粗铳前后两端面工序05：精铳四轴端面工序06：钻8、6孔并倒角工序07：钻攻G1/8螺纹孔，23×60o深4,倒角60°工序08：钻油孔，攻螺纹工序09：铳油槽工序10：去毛刺工序11：热处理工序12：磨外圆工序13：磨外端面工序14：清理工序15：终检3.4确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差锻件重为0.84kg,在16(X)t热模锻压力机上生产，锻件复杂系数为S3,长度为108mm时查出该零件余量是：厚度方向为1.5-2.0mm,水平方向为1.5-2.0mm03.5确定切削用量及基本工时工序01：锻造毛坯工序02：粗铳四轴端而、钻中心孔工步一：粗铳四轴端面1、选择刀具刀具选取硬质合金端面铳刀，刀片采用YG8,ap=1.5mm,J0=3(),v45m/min,z=4。2.决定铳削用量1)决定铳削深度因为加工余量不大，且表面粗糙Ra6.3,要求不高，故可在一次走刀内铳完,则ap=1.5mn2)决定每次进给量及切削速度根据XK6032型数控铳床说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fz=0.2mm/S,则IOOOv 1000×45d 万 X 30478rmin按机床标准选取nw =475 r/mindnw _ 乃 X 30 X 475 7 -100044.8min当 nw =475rmin 时fm =f 7nw = 0.2 ×4× 475 = 380 mm Ir按机床标准选取fm = 375 mm / r3）计算工时切削工时：l = 29zw? , I2 = 1.5nm , 3 = 3rtm则机动工时为= 3 =29 + 1.5 旦.“4Uminnwf 475×0.2工步二：钻中心孔工序03：粗车四轴外圆、精车四轴外圆工步一：粗车四轴外圆1、切削用量机床为CA6140型卧式车床，所选刀具为YT5硬质合金外圆车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1,由于CA6140型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30）,故选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm,刀片厚度为4.5根据表L3,选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角为=12°,后角%=6°,主偏角%=90°,副偏角（'=10°,刃倾角4=0°,刀尖圆