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1、序言1第1章零件的分析21.1 零件的分析21.2 零件的主次表面2第2章毛坯的制造方法31 .1确定毛坯的制造形式322)S、J一夕;；32 .3*33 i；E-vj1:43.1定位基准选择43.2制定工艺路线53. 3各个工序加工余量53.4选择切削用量、确定时间定额6第4章钻床夹具设计184. 1专用夹具的提出184.2 夹具的定位方案184.3 夹具的夹紧方案204. 4夹具体的设计205. 5装配图的设计21总结22参考文献23序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社
2、会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。十字轴的加工工艺规程和钻、攻M8螺纹孔的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行毕业设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知
3、识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本设计选用十字轴来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册与国家标准为附来进行详细说明。第1章零件的分析1.1 零件的分析题目所给的零件是十字轴。又称十字节，即万向接头，英文名称universaljoint,是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节，部件。十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大交角为1520十字轴是十字轴式刚性万向节关键件之一。1.2 零件的主次表面图1
4、十字轴要对该零件的表面进行加工。具体加工要求如下：四轴端面粗糙度RaO.8四轴外圆粗糙度RaO.48孔粗糙度Ral2.56孔粗糙度Ral2.5G1/8螺纹孔粗糙度Ral2.5油孔，螺纹粗糙度Ral2.5油槽粗糙度Ral2.5第2章毛坯的制造方法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，己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
5、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 毛坯尺寸公差由表（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,确定中碳调质结构钢等级为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。2.3 毛坯图图2十字轴毛坯图第3章制订工艺路线3.1定位基准选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。一：粗基准的选择原则1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置
6、要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。二：精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。
7、当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。3.2 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
8、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08、6孔并倒角工序07：钻攻G1/8螺纹孔，2360o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3.3 各个工序加工余量锻件重为0.84kg,在1600t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
9、1.52.0mm,水平方向为1.5-2.0mmo3.4 选择切削用量、确定时间定额工序01：锻造毛坯工序02：粗铳四轴端面、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,ClP=T.5nn,J0=30nun,v=45mmin,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，则册=1.5?加2）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。根据表查出工=0.2加/齿，则 478rmin_100Ov_1000457td4x30按机床标准选取nw=475
10、r/mindn乃 X 30 X 475V =-=1000100044.8wmin当nw=475rmin时fm=f夕W=0.24475=380nvn/r按机床标准选取fm=375mmIr3）计算工时切削工时：l=29nun,I2=1.5mn,h=3nvn则机动工时为291.53.IzIIlt,n=-=4mm1.411nn,nwf4750.2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
11、寸BH=16mm25mm,刀片厚度为4.5mm0根据表1.3,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,主偏角灯=90,副偏角（=10,刃倾角4=0,刀尖圆弧半径=0.8mm。D确定切削深度4由于单边余量为L5mm,可在1次走刀内切完。2）确定进给量了根据表1.4,在粗车45、刀杆尺寸为16mm25mmp3mm.工件直径为0100mm时，/=0.l0.6mmr按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9）,选择/=0.26mmr确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30,CA6140机床进给机构允许的进给力RWC=3530N。根据表1.2
12、1,当qW2mm,/WO.35mmr,kr=450,u=65mmin（预计）时，进给力F广760N。Fr的修正系数为号力=0.1,QIFf=I.17（表1.29-2）,故实际进给力为Ff=7601.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.26三r可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为1mm,可转位车刀耐用度T-30mino4）确定切削速度U切削速度U可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10,当用YT15硬质合金车刀加工铸件，flp3mm,f0.25mmr,切削速度u=300mmin切削
13、速度的修正系数为ksv=0.8,klv=0.65,L=O81,QI9,L或，Lo（均见表128）,=3000.80.650.811.15mminl45mmin100Ov1000l45,.,ooz.n=r!min=428rmnd乃X108按CA6140机床的转速（表4.2-8）,选择=450rmin则实际切削速度u=145mmin5）校验机床功率由表1.24,ap3mm,/0.25mmr,u246mmin时，F=l.7KWo切削功率的修正系数勺P1.17,%=Icmpc=kp,.=LO,%。=L13,Aspc=O.8,*二0.65（表1.28），故实际切削时的功率为P0.72KW根据表1.30,
14、当=450rmin时，机床主轴允许功率Pe=5.9KW。Pp3mm工件直径为0100mm时，f-0.10.6mmr按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9）,选择/=0.26mmr确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30,CA6140机床进给机构允许的进给力EnaX=3530N。根据表1.21,当Qp2mm,f0.35mmr,（=45,U=r65mmin（预计）时，进给力F广760N。F,的修正系数为&西=0.LQFf=L17（表1.29-2）,故实际进给力为Fr=7601.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选了二0.
15、2mmr可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为1mm,可转位车刀耐用度T=30mino4）确定切削速度U切削速度U可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表LlO,当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm,f0.25unr,切削速度u=400mmin0切削速度的修正系数为&v=0.8,ktv=0.65,（均见表1.28）,fc=4000.80.650.811.15mminl94mminIOOOv 1000194r/min 572rminn=7nd%x108按CA6140机床的转速（表4.2-8）,选择=560rmin则实际切削速度u=
16、194mmin5）校验机床功率由表L24,Qp3mm,f0.25mmr,u246mmin时，F=l.7KWo切削功率的修正系数勺P=Ll7,%=Icmpc=c=IO,M=LI3,Aspc=O.8,L=O.65（表1.28），故实际切削时的功率为匕=0.72KW根据表L30,当=560rmin时，机床主轴允许功率Pe=5.9KW。I根据参考文献IV表4.2T3,取/=0.28小加主轴速度：主轴转速=321400min,根据参考文献IV表4.2-15,取=5(X)rmin故实际切削速度为 13.2wminndnTTX8.4X500V=wm=10001000切削工时：=18.5zm,1=4.2三?,
17、I2=Inun,走刀次数i二l则机动工时为18.5 + 4.2 + 2500 0.28lmin 0.177 min工步二：攻G1/8螺纹孔选择M9.728mm高速钢机用丝锥/等于工件螺纹的螺距p,即f=0.664mmr匕机=IOwZminIoOoyIoOOXIoD 一万9.728r/min 327rmin按机床选取n=351r/min切削工时：l=11.5mn,I2=0.664zv,I3=Omzn则机动工时为/+4+AjJl5+O664+0in0.053innwf3510.664工步三：钱23X60深4确定进给量/：根据参考文献IV表4.2T6根据Z550立式钻床说明书，主轴进给量/=0.12
18、2.64%/八根据参考文献IV表4.2-13,取=0.28mmr主轴速度：主轴转速=32140Smin,根据参考文献IV表4.2-15,取/=500rmin故实际切削速度为U =吼区 jx23500IOOO 1000 36.2z min切削工时：1=5mm,1=6.636tn/n,2=2mm,走刀次数i二l则机动工时为+h+%nwf5 + 6.636+2500 0.28 1 min 0.098 min工步四：倒角60。工序08：钻油孔，攻螺纹工步一：钻油孔确定进给量/：根据参考文献IV表4.2T6根据Z550立式钻床说明书，主轴进给量/=0.122.64mmr,根据参考文献IV表4.2-13,
19、取=0.28mmr主轴速度：主轴转速九=321400min,根据参考文献IV表4.2-15,取/2=5OOrmin故实际切削速度为IOOOrx8.4x500IOOO13.2mmin切削工时：/=30加%,/=4.2,I2=Inun,走刀次数i二l则机动工时为nJ30 + 4.2 + 25000.28X1 min 0.259 min工步二：攻螺纹选择M9.728mm高速钢机用丝锥f等于工件螺纹的螺距P,即f=0.664mmr匕机=l()wmin. = l=rmin327rminD rx9.728按机床选取n=351rmin切削工时：II=Snn,I2=0.664trim,I3=Onim则机动工时
20、为但丛j+0.664+0,0038,nwf3510.664工序09：铳油槽1、选择刀具刀具选取硬质合金立铳刀，刀片采用YG8,ap=1.0mn,d0=3mm,v=4.5/min,Z=4。2.决定铳削用量1）决定铳削深度故可在一次走刀内铳中等系统刚度。因为加工余量不大，且表面粗糙Ral2.5,要求不高,完，则ap=1.Omm2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铳床说明书，其功率为为7.5kw,根据表查出fz=0.2mm/齿,则IOOOv 10004.5Tld3 478rmin按机床标准选取外=475 min7idn %x3x475 . _ z .v = = 4.5 w / nun100
21、010003）计算工时切削工时：1 = 25nvn , I2 = 1.0nn , 3 = 3nm则机动工时为25 + 1,0 + 320nn 6.106 minnwf 475 0.2工序10：去毛刺工序11：热处理工序磨外圆机床M412外圆磨床1）选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P350401271级,陶瓷结合剂，6其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮号组织，砂轮尺寸为600x63x3052）切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有n-64rminvv = 1110rminfa =0. 5mminZh =0. Immfrs-. 01mmrT=主轴转速砂
22、轮转度工作台移动速度切削深度进给量3）切削工时j,nfl,frs式中n工件每分钟转速（rmin）L一磨轮行程长度，mmZb一单边加工余量女-考虑磨削加工终了时的无火花磨削以及为削除加工面形状误差而进行局部修研的系数，其值由表6.2-9,表6.270,知Z=Ll人一轴（纵）向进给量（mmr）人一切入法磨削深度进给量（mmr）Hbkfafrx4min 0.478 min3O.lxO.lxl.lIllO2.50.01工序13：磨外端面机床立轴平面磨床M72321）选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P450380520其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂
23、，6号组织，砂轮尺寸为450x380x5203）切削用量的选择J%z式中：Z。一单边加工余量Z-一考虑磨削加工终了时的无火花磨削以及为削除加工面形状误差而进行局部修研的系数，其值由表6.2-9,表6.2-10,知Z=Lln工件每分钟转速（rmin）心一切入法磨削深度进给量（mmr）z同时磨削工件数量查机械加工工艺手册表33-42有主轴转速n=3000rmin工作台移动速度fa = 10mmin切削深度Za =0. Imm进给量二0. 01mmr3）切削工时Tj0.1 1.1.八. 4nun 0.015 minnfraz 3000 0.01 1工序14：清理工序15：终检第4章钻床夹具设计为了提
24、高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计钻、攻M8螺纹孔的专用夹具。4.1 专用夹具的提出本夹具主要用于钻、攻M8螺纹孔，粗糙度为Ral2.5,精度要求不高，故设计夹具时即考虑如何提高生产效率，也要注意生产质量。4.2 夹具的定位方案一：选择定位方案本工序选用的定位基准为四轴外圆面和后端面，所以相应的夹具上的定位元件应是半圆弧底座和浮动支承及支承钉。因此进行定位元件的设计主要是半圆弧底座和浮动支承。1、上下轴外圆面与半圆弧底座相配合限制四个自由度，即X轴转动、X轴移动、Z轴转动和Z轴移动。2、下端面与支承钉相配合限制一个自由度，即Y轴移动。3、左右
25、轴外圆面与浮动支承相配合限制一个自由度，即Y轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。：分析计算定位误差定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量
26、。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。Adw=jwjb根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2,两个极端情况：情况1：dl=dlmax,d2=d2*使工序基准尽可能地“高”得加工尺寸；情况2：dl=dlnin,d2=d2ma使工序基准尽可能地“低”得加工尺寸。且该工序定位误差4vv（三）=H2-HT=P2PI图2定位误差=(OIO2+t2nlax2)-J2min2=0102+(d2-(d2-Td2)2=Tdl(2sina2)+Td22=O.O432sin45o+0.03/20.3924.3
27、 夹具的夹紧方案一：选择夹紧方案在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铳床夹具选择由导板，活动V形块，支座，螺杆，滚花螺母等组成夹紧机构夹紧工件。本工序为铳削余量小，铳削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。二：切削力和夹紧力的计算查表4得切削力计算公式：Ff=37k3尸KP式中册=3,f=lmmr渣表得Kp=。/736严5=736MPa,Kp=1BPFf=371z,37,=3713,3I071=1547N所需夹紧力，查表5得，Wk=WK,安全系数K=KOKlK2K3K4K5K6式中Ko为各种因素的安全系数，查表得
28、：K=1.21.01.21.0131.01.0=l.872,当计算KC2.5时，取K=2.5孔轴部分由M6螺母锁紧，查表得夹紧力为1236ONWk=WK=23602.5=30900N由上计算得WkFf,因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.4 夹具体的设计用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。夹具体如下图所示：4.5 装配图的设计夹具总装配图应按同家标准绘制，绘制时还应注意以下事项：(1)尽量选用1:1的比例，以使所绘制的夹具具有良好的直观性(2)尽可能选择面对操作者的方向作为主视图。同样应符合视图
29、最少原则。(3)总图应把夹具的工作原理、结构和各种元件间的装配关系表达清楚。(4)用双点划线绘制工件外形轮廓、定位基准面、夹紧表面和加工表面。(5)合理标注尺寸、公差和技术要求。(6)合理选择材料。总结本次设计综合了大学里所学的专业知识，是理论与实际相结合的一次考验。通过这次设计，我的综合运用知识的能力有了很大的提高，尤其是看图，绘图，设计能力为我今后的工作打下了良好的基础。在此过程中，我进一步加深了对课本知识的理解，进一步了解了零件的工艺以及夹具设计过程。收获颇丰。首先，我要感谢老师对设计的指导。本次设计是在老师的悉心指导和帮助下完成的，我的机械工艺知识有限，在设计中常常碰到问题，是老师不厌
30、其烦的指导，不断的点拨迷津，提供相关资料，才使设计顺利完成。老师的耐心讲解，使我如沐春风，不仅如此，老师严谨的治学态度和高尚的敬业情操深深打动了我，在此，我向老师表示最真诚的感谢。同时，感谢同班同学的支持和帮助，使我更好的完成了毕业设计。我也非常感谢我的父母。在学习和生活上，他们一直都很支持我，使我能全身心地投入到学习中，在此，我想对我的父母说：你们辛苦了，我会尽最大的努力来让你们过上最幸福的日子，请相信我。最后，很感谢阅读这篇课程设计的人们。感谢你们抽出宝贵的时间来阅读这篇课程设计。参考文献1张耀宸主编.机械加工工艺设计手册.北京：航空工业出版社，19892肖继德，陈宁平主编.机床夹具设计（
31、第2版）.北京：机械工业出版社20053浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册（第2版）.北京：机械工业出版社，19954任嘉卉主编.公差与配合手册.北京：机械工业出版社，19935东北工学院机械零件设计手册编写组编.机械零件设计手册.北京：冶金工业出版社，19836江南大学郑修本主编.机械制造工艺学（第二版）.北京：机械工业出版社，19997上海理工大学陆剑中，孙家宁主编.金属切削原理与刀具（第4版）.北京：机械工业出版社，20058刘力，王冰主编.机械制图（第二版）.北京：高等教育出版社，20049陈于萍，高晓康编著.互换性与测量技术（第二版）.北京：高等教育出版社,200510张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计知道书及习题.北京：机械工业出版社，199911孟宪栋，刘彤安主编.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，199914江洪，郦祥林，李仲兴编著.Solidworks2006基础教程（第2版）.北京：机械工业出版社，2006
