车床十字轴工艺及钻φ6孔夹具设计【含CAD图纸、说明书】.zip

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机械制造技术基础课程设计说明书设计题目设计题目:十字轴零件的机械加工工艺规程及夹具设计设 计 者1指导教师 2长春理工大学机械制造技术基础课程设计任务书题目: 题目: 十字轴零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容:内容:1、零件图 1 张 2、毛坯图 1 张 3、机械加工过程卡 1 张 机械加工工序卡 若干张 4、夹具结构设计装配图 1 张 5、夹具结构设计零件图 1 张 6、课程设计说明书 1 份班 级班 级学 生学 生指导教师指导教师34目录目录摘 要.1第一章 零件的分析.1一.零件工作状况分析.1二.零件的工艺分析.1三.零件生产类型.1第二章 工艺路线的拟定.1一.确定毛坯种类和制造方法.1二.定位基准的选择.1三.拟定工艺路线.1第三章 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.1一.机械加工余量.1二.工序尺寸及毛坯尺寸的确定.1三.切削用量和基本工时的确定.11.切削用量的确定.12. 额定加工时间的计算.1第四章 夹具设计.1一.问题的提出.1二.夹具设计.11.定位基准的选择.12.定位夹紧方案.13、夹具设计及操作的简要说明.1第五章 心得体会.1 5摘摘 要要本课程设计是十字轴机械加工工艺规程及工艺装备的设计,包括零件图、毛坯图、装配图、机械加工工艺过程卡片及工序卡片。根据技术要求计算毛坯尺寸和机械加工余量, 拟定十字轴工艺路线, 制定工件的夹紧方案, 画出夹具装配图。通过本次课程设计应达到一下目的:通过本次课程设计应能熟练的应用机械制造技术基础的知识,正确的解决一个零件在加工过程中德定位,夹紧以及合理定制工艺规程等问题的方法,培养学生分析问题和解决问题的能力。通过对零件某道工序的夹具设计,学会工艺装备设计的一般方法。通过我们亲手设计夹具的训练,提高结构设计的能力。同时课程实际过程也是理论联系实际的过程,应学会使用手册、查询相关资料等,增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。第一章第一章 零件的分析零件的分析一一.零件工作状况分析零件工作状况分析1.用途:十字轴是万向节典型结构的关键零件,起传递运动和动力的作用,承受较大载荷,服从胡克铰链原理,能补偿各向位移。2.损坏形式:(1)轴颈、滚针轴承的磨损;(2)重载压溃、轴颈表面发生冷焊粘结或剥落;(3)轴颈根部的弯曲疲劳断裂。二二.零件的工艺分析零件的工艺分析1.十字轴材料为 20CrMnTi(低合金钢) ,晶粒细小、淬透性高、渗碳淬火后表面硬而耐磨、芯部坚韧;2.淬火硬度 HRC58-62,渗碳层深 0.8-1.3mm;3.十字轴的主要加工表面及其技术要求:6(1)25 轴颈:轴颈尺寸25 -0.02 -0.04E ,表变粗糙度 Ra0.63m,圆柱度0.07,位置度0.02M ;(2)轴端面:尺寸 108-0.020 -0.074,两相对轴颈端面对称度 0.05,表面粗糙度Ra1.25m,对称度 0.05;(3)6 通孔:孔径6,表面粗糙度 Ra20m,8 盲孔:孔径8,表面粗糙度 Ra20m;(4)M8-7H 螺纹孔:表面粗糙度 Ra5m,60锥面表面粗糙度 Ra2.5m.对全部技术要求进行整理归纳整理,得下表:加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm 及精度等级表面粗糙度 Ra/m形位公差/mm25 轴颈 25 -0.02 -0.04E0.02,IT7Ra0.63圆柱度:0.07位置度:0.02M轴端面108 -0.020 -0.0740.054,IT8Ra1.25对称度:0.056 孔6Ra208 孔8Ra20M8 螺纹孔80.02,IT7Ra560锥孔面Ra2.5三三.零件生产类型零件生产类型本课程设计要求生产类型为大批量生产,根据机械制造技术基础课程设计指导教科书中表 1-3 可知十字轴为轻型零件,由表 1-4 可知大批量生产的生产纲领为 5000-50000 件/年。7第二章第二章 工艺路线的拟定工艺路线的拟定一一.确定毛坯种类和制造方法确定毛坯种类和制造方法1. 考虑到零件在工作过程中承受重载及经常性的交变载荷,故选择强度、冲击韧度较高的锻造毛坯。2. 考虑到生产性质为大批量、高精度生产小型锻件,且十字轴的尺寸小、形状较复杂,所以采用加工余量小,效率、精度等级、表面质量都比较高的模锻成型加工工艺。3. 零件材料选择 20GrMnTi 低碳合金钢,结构较简单,可锻性、可焊性好,且从而使金属纤维尽量不被切断,保证零件可靠工作。二二.定位基准的选择定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确和合理,可以使加工质量得以保证,生产效率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,是使生产无法正常进行。1.精基准的选择精基准的选择精基准的选择有一下原则:(1)基准重合原则:尽量保证定位基准与设计基准重合;(2)基准统一原则:采用一个基准加工尽可能多的表面;(3)互为基准原则:两加工表面互为基准加工对方,使得相对位置精度高;(4)自为基准原则:以被加工表面为基准,加工余量小;(5)便于装卡原则:选择定位可靠,装卡方便的表面为基准。考虑到零件主要加工表面为四个轴颈, 且考虑到保证零件的加工精度和装夹方便,依据“基准重合” 、 “基准统一”原则,以中心孔作为加工外圆的精基准,以半精加工后的25 轴颈轴线作为主要的精基准,外圆面为定位基面。2.粗基准的选择粗基准的选择粗基准的选择有一下原则:8(1)保证相互位置原则:以不加工表面为粗基准;(2)保证加工表面加工余量合理分配原则:选择被加工表面为粗基准;(3)便于工件装卡原则:选择定位表面能达到定位准确,夹紧可靠的目的。工件加工的第一道工序所用基准为粗基准,粗基准选择得正确与否,不但与第一道工序的加工有关,而且还将对该工件加工的全过程产生重大的影响。该工件加工的第一道工序为铣轴端面,作为粗基准的表面应平整,没有飞边、毛刺或其他表面缺陷且考虑到端面对两轴线的位置要求, 而且四个轴颈是重要加工表面,这样做可以保证重要加工表面的加工余量均匀, 并防止加工余量不够而导致废品产生,所以选择毛坯轴颈外圆为粗基准来铣轴端面比较合理,具体如下表:被加工表面定位基准基准类型25 轴颈端面粗加工毛坯25 轴颈外圆粗基准轴颈中心孔毛坯25 轴颈外圆粗基准25 轴颈外圆粗、 精加工轴颈中心孔精基准M8 螺纹孔25 轴颈外圆精基准25 轴颈端面精加工25 轴颈外圆精基准三三.拟定工艺路线拟定工艺路线1.生产过程生产过程:是指原材料(或半成品)进厂到成品加工出来的全过程。它包括原材料的准备、运输和保存,生产的准备,毛坯的制造,毛坯经过加工、热处理而成为零件,零件、不见经装配成为产品,机械的质量检测及其运行试验、调试,机械的油漆与包装等。2.工艺过程工艺过程:是指在生产过程中,通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等,使其成为成品或半成品的过程。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。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下,可以考虑采用王能性机床配以专业夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量降低。3.零件表面加工方法的选择零件表面加工方法的选择:(1)先选择能保证加工要求的最终加工方法,后选择预备工序;9(2)淬火表面精加工只能磨削,有色金属太软不能磨削,宜选择高速精车或者精镗。(3)查机械制造课程设计指导书10 页表 1-6、1-7、1-8、1-10、1-20,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:加工项目精度等级粗糙度 加工方案 备注25 轴颈端面IT8Ra1.251)粗铣-半精铣-粗磨2)粗铣-半精铣-粗磨IT9-7Ra0.8-0.225 轴颈外圆IT7Ra0.63粗车-半精车-粗磨-精磨IT8-7Ra0.8-0.46 及8 孔IT12Ra20钻IT13-12锥面 60IT12Ra2.5锪IT13-12M8-7H 螺纹孔IT12Ra5钻-攻丝IT7-4Ra3.2-0.8(4)查表 1-17 到表 1-20 可得卧式车床加工表面的质量为 : 圆度 0.01,圆柱度 0.015/1000,平面度 0.015/200;升降台卧式或立式铣床工表面的质量为:平面度 0.02,平行度 0.03,垂直度 0.02/100;粗磨可达精度 IT10-7,精磨可达精度IT7-6。综合考虑选择25 轴颈端面的加工方法为: 粗铣-半精铣-淬火-粗磨;25轴颈外圆的加工方法为:粗车-半精车-淬火-粗磨-精磨。4.加工阶段的划分加工阶段的划分(1)粗加工阶段:高效切除加工余量;(2)半精加工阶段:消除粗加工误差;(3)精加工阶段:保证各类精度;(4)精整和光整加工阶段:表面的高精度加工。5.工序顺序的安排工序顺序的安排 (1)先基准后其它,先粗基准后精基准,先主要基准后次要基准,先加工面后加工孔;10 (2)退火、正火、调质和时效处理应安排在粗加工前,消除毛坯应力,改善切削性能; (3)渗碳淬火处理应安排在半精加工与精加工之间,以提高表面硬度和耐磨性。但淬火会是加工表面产生较大的变形,因此淬火后一定要进行精加工。6.工艺路线方案的制定工艺路线方案的制定(1)加工工艺路线方案一:工序 1 粗铣、半精铣25 轴颈端面; 工序 2 钻中心孔; 工序 3 粗车25 轴颈外圆;工序 4 半精车25 轴颈外圆; 工序 5 钻8 盲孔、6 通孔; 工序 6 锪 60锥面、攻 M8-7H 螺纹小径、攻 M8-7H 螺纹孔; 工序 7 去毛刺; 工序 8 渗碳、淬火; 工序 9 粗磨25 轴颈外圆; 工序 10 粗磨25 轴颈端面; 工序 11 精磨25 轴颈轴颈;工序 12 清洗、最终检查,入库。(2)加工工艺路线方案二: 工序 1 粗车四个轴颈的外圆及端面; 工序 2 半精车四个轴颈的外圆及端面,倒角; 工序 3 钻6 通孔; 工序 4 扩8 盲孔,锪 60锥孔; 工序 5 锪23 平面及 60锥面,钻、攻 M8-7H 螺纹孔;11 工序 6 中间检查; 工序 7 锪锥面 60、钻 M8-7H 螺纹小孔、攻 M8-7H 螺纹孔。 工序 8 粗磨25 轴颈外圆; 工序 9 渗碳、淬火; 工序 10 粗磨25 轴颈端面; 工序 11 精磨25 轴颈轴颈; 工序 12 最终检查,入库。(3)最终加工工艺方案的确定方案一:采用车削加工端面时需要另外一端面定位,不方便测量,难以保证尺寸精度及对称度要求;再者,先加工6 通孔,扩8 盲孔时,因6 通孔为细长孔,加工难度大,容易损坏钻头;方案二:按工序集中原则组织工序,工艺路线短,减少装夹次数容易保证加工面相对位置精度,需要的机床少,减少工件在工序间的运输,减少辅助时间和准备终结时间。同时方案 1 的加工工序顺序合理,避免了方案 2 的不足之处。四个轴颈外圆属于重要加工表面,四轴端面也有一定的粗糙度要求,且四个端面的相对面也有尺寸误差、形位误差要求,渗碳、淬火后它们的尺寸和形状、位置都要发生改变从而影响精度,所以四个轴颈,四轴端面的精加工都应该安排在渗碳、淬火之后,这样可以很好的保证四个轴颈、四轴端面的加工精度,减小废品率,提高生产效率。综上所述,选择方案一更为合理。第三章第三章 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定一一.机械加工余量机械加工余量1.确定锻件重量确定锻件重量查得 20CrMnTi 密度为 7.8X103kg/m3,根据零件毛坯体积估算其质量为mt=1kg。2.锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数 S 计算计算 S=mt/mn= mt/lbh=1/(0.108X0.108X0.028X103)=0.3412由 0.32S0.63 得锻件的形状复杂系数为 S2级(一般) 。3.根据零件的加工要求及 机械制造技术基础课程设计指导教科书 中表2-10、2-13 综合得:加工面表面粗糙度/m单边余量/mm公差值及极限偏差四个轴颈Ra0.631.51.6 +1.1 -0.5四轴端面Ra1.251.62.0 +1.4 -0.66、8 孔及螺纹小孔和螺
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