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1、课程设计说明书 （2016-2017学年第二学期）课程名称 机械制造技术基础课程设计设计题目 十字轴夹具课程设计 院（系） 机 电 工 程 系专业班级 14级机械设计制造及其自动化2班 姓 名 陈瑞玲 学 号 地 点 实验楼205 时 间 2017年5月23日2017年6月18日 成绩： 指导老师：郭雄 目 录1 设计总说明32 毛坯的选择32.1 选择毛坯的类型和制造方法3毛坯的类型3毛坯的制造方法32.2 绘制毛坯图33 机械加工工艺规程的编制43.1 拟定工艺路线43.2 机械加工工艺设计53.3 填写工艺过程卡173.4 填写工序卡174 机床夹具结构方案设计174.1 定位装置设计1
2、74.2 加紧装置设计184.3 对刀导向方案设计184.4 夹具体的设计184.5 确定夹具在机床上的安装方式195 夹具装配图的绘制及其分析计算195.1 夹具的分析计算195.2 夹具装配图的绘制205.3 夹具零件图的绘制21小 结22参考文献23附录24十字轴夹具课程设计机械设计制造及其自动化专业， 指导教师：郭雄机械制造技术基础课程设计1 设计总说明该零件形状相对比较简单，从图中可以看到零件有四个轴颈及轴颈上的几个平面，主要通过铣、车、磨、镗等加工方法来完成零件的加工批量：年产30000件产品，单班生产；该零件的尺寸精度要求较高，因此，在设计工艺时要考虑其加工质量和生产效率。2 毛
3、坯的选择2.1 选择毛坯的类型和制造方法由于零件主要承受压力，故选用材料20CrMnTi，为低碳合金结构钢，是一种完全满足十字轴的力学性能，价格经济的常见材料。所以十字轴的毛坯材料选用20CrMnTi,毛坯采用模锻方法制造。2.1.1 毛坯的类型 20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢.汽车上多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中CrMnTi 钢,其淬透性较高,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性.20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢.良好的加工性,特加工变形微小,抗疲劳性能相当好.用途:用于齿轮,轴类,活塞类零配件等.用于
4、汽车,飞机各种特殊零件部位2.1.2 毛坯的制造方法 由于零件材料为20CrMnTi，形状规则，因此选用模锻方法制造毛胚，精度等级为IT14，机械加工前应正火消除内应力。2.2 绘制毛坯图 图2-13 机械加工工艺规程的编制3.1 拟定工艺路线通过分析可得(1)四个轴颈尺寸为mm，长度为（810.25）mm(2)各轴颈中心线的不相交度公差为0.06mm,轴颈中心线的垂直度公差为0.075mm/97mm。(3)表面渗碳层的深度为0.91.3mm。(4)表面硬度为5863HRC。(5)锻件硬度为200230HB。(6)磨后进行磷化处理。5在工艺的设计中需要着重解决好以下问题:（1）轴颈表面所要求的
5、精度。（2）各轴颈中心线的不相交度和垂直度公差所要求的精度。（3）尽量减少工件的装夹时间，以提高生产效率。生产纲领：年产30000件产品，单班生产；通过查找资料，最终拟定两套方案： 方案一：铣四轴颈端面钻四轴颈端面中心孔顶中心孔车四轴径外圆、倒角、车槽铣平面顶磨四轴颈端面靠平渗碳淬火处理检测形位公差和校正钻四轴颈中心孔顶磨四轴径磷化处理。 方案二：铣端面镗中心孔中间检查车外圆、倒角、车槽铣平面中间检查热处理粗磨轴颈精磨轴颈最终检查磷化处理； 通过比较可得方案一的工序较多，需钻两次中心孔，铣两次端面，工件经过磨削后再进行热处理，在热处理过程中，工件会变形，影响零件的精度，方案二工序较少，工件经过
6、热处理后再进行磨削，零件的精度可以得到保证。方案一有部分工序需重复，生产效率较低，对批量生产不利。方案二工序虽较少，但生产效率较高。从总体看，结合零件的生产要求，方案二更合理。3.2 机械加工工艺设计根据选定的工艺方案，可以发现在加工过程中“铣端面”这一道工序使毛坯的总长度变短，车外圆粗磨及精磨使各轴颈的尺寸变小。因此只要查出这三道工序加工余量就可以知道毛坯的尺寸。通过查询机械加工工艺手册可知：精磨加工余量：0.2mm粗磨加工余量：0.12mm半精车加工余量：1.3mm粗车加工余量：2.0mm精铣加工余量：2.5mm由此可以得到轴颈的尺寸为：22+0.2+0.12+1.3+2.0=25.62m
7、m十字轴毛坯的长度为：（81+2.5）2=167mm查手册可知，模锻件中心尺寸距尺寸偏差在030mm为0.3mm，在80120mm为0.5mm,考虑到加工时的余量，轴颈的基本尺寸定为因此，零件的毛坯尺寸便可以确定下来轴颈尺寸为：mm十字轴46mm中心线到轴端面的毛坯尺寸为：mm根据各工序的加工方法及加工所能达到的经济精度8，可以定出各工序的加工尺寸：3.2.1铣端面的工艺设计计算根据查找金属机械加工工艺人员手册的结果可得如下表格：表3-1 铣刀直径的选择刀具名称硬质合金端铣刀背吃刀/mm4567810侧吃刀/mm6090120180260350铣刀直径/mm801001251602002002
8、50320400400500铣十字轴端面采用端铣刀，根据十字轴的加工余量可知：背吃刀量2.53mm侧吃刀量=32mm根据背吃刀量和侧吃刀量，可知：铣刀直径=80mm由于背吃刀量2.53mm，所以铣削时可一次加工完成，根据端面的表面粗糙度=1.25，由文献工艺材料表8-96可知：铣刀每转进给量为:f=0.20.3mm/r由于工件材料为20CrMnTi，为低碳钢，毛坯的硬度为200230HB, 由文献工艺材料表8-99，可查得硬质合金刀具铣削速度范围，如下表所示：表3-2 硬质合金刀具铣削速度推荐范围加工材料硬度(HB)铣削速度/低、中碳钢1.66mm/s时，可查得f=0.350.40mm/r。根据机床说明书，取f=0.36mm/r。3）确定切削速度与机床主轴转速 由文献机械加工余量手册表8-57，可得切削速度范围=1.6672.17mm/s。考虑到进给量取得较大，故取=2m/s。按公式得主轴转速按机床说明书，取n=20r/s。按公式算得实际切削速度为此速度大于预估速度，故可用。由于半精车切削力较小，故一般不需验算。最后选
