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1、目录1第1章绪论11.1 课题背景11.2 目的11.3 夹具设计中的特点11.4 夹具设计需保证的条件21.5 夹具的发展趋势2第2章零件的分析32.1 零件的作用32.2 零件的工艺分析3第3章工艺规程设计43.1 确定毛坯的制造形式43.2 基面的选择43.2.1 粗基准的选择43.2.2 精基准的选择53.3 制订工艺路线63.4 机械加工余量的确定63.5 确定切削用量及基本工时7第4章专用夹具设计224.1 问题的提出224.2 定位基准的选择224.3 定位误差分析224.4 切削力的计算与夹紧力分析244.5 夹具设计及操作简要说明25参考文献26结束语271.1 课题背景制定
2、十字轴的加工工艺，设计铳油槽的铳床夹具，运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。1.2 目的课程设计是我们对所学课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次综合性训练，我在想我能
3、在多个方面得到锻炼。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国建设打一个良好的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！1.3夹具设计中的特点L夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2 .专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3 .“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。1
4、.4夹具设计需保证的条件1 .夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2 .保证工件的精度。3 .保证使用方便与安全。4 .正确处理作用力的平衡问题。5 .注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。1.5夹具的发展趋势1 .发展通用夹具的新品种，由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。2 .发展调整式夹具。3 .推广和发展组合夹具及拼拆夹具。4 .加强专用夹具的标准化和规范化。5 .大力推广和使用机械化及自动化夹具。6 .采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。第2章零件的分析2
5、.1零件的作用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15。20十字轴是十字轴式刚性万向节关键件之一2.2零件的工艺分析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粗糙度Ral2.5中6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3章工艺规程设计3.1 确定毛坯的
6、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。3.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，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，还会造成大批报
7、废，使生产无法正常进行。3.2.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以
8、保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。322精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：（1） “基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的误差。（2） “基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具
9、设计与制造。（3） “自为基准”原则某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4） “互为基准”原则当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。3.3 制订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。在生产纲领一确定为中批生产的条
10、件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。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：钻中8、6孔并倒角工序07：钻攻G1/8螺纹孔，623X60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 机械加工余量的确定锻件重为0.84kg,在160Ot热模锻压力机上生产，锻件复杂系数为S3,长度为
11、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OL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,ap=1.5mm,d0=3()/?,u=45xmin,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，则盘=1.5如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f.=0.2吸?/齿，则 478 min_100Ov_100045d
12、万X30按机床标准选取卬=475r/min 44.8/w / minTidn乃X30X475V=100O100O当nw=475rmin时fm=fnw=0.24475=3S0mm/r按机床标准选取fn,=375mm/r3）计算工时切削工时：Z1=29/vm,/2=1.5三,h=3mm则机动工时为nJ29 + 1.5 + 3475 X 0.24in 1.411 nin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20OnI
13、m（表1.30）,故选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm,刀片厚度为4.5mm。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Yq=12后角0=6,主偏角（=90,副偏角力=10,刃倾角4=0,刀尖圆弧半径/=0.8mmO1）确定切削深度为由于单边余量为1.5mm,可在1次走刀内切完。2）确定进给量/根据表1.4,在粗车45、刀杆尺寸为16mm25mm.4W3mm、工件直径为0100nini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
14、允许的进给力lax=3530No根据表L21,当册2mm,/0.35mmr,kr=450,u=65mmin（预计）时，进给力Ff=760N.Fr的修正系数为青尸=0.1,&IFLLI7（表1.29-2）,故实际进给力Jor0J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f=0.26mmr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Imnb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，p3m,0.
15、25mmr,切削速度u=300/Inin。切削速度的修正系数为ksv=0.8,绘=0.65,%=0.81,fcrv=l.15,cmv=1.0（均见表L28）,=3000.80.650.811.15mmin55a145mmin100OU1000145y.zloo7.n=rmn=428rmnd7rxl08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L24,ap3mm,/0.25mmr,u246mmin时，Pc=1.7KWo切削功率的修正系数勺P=LI7,鼠心=KwV=M=L，%c=L13,%c=8,&r0.65（表1.28），故
16、实际切削时的功率为PC=O.72KW根据表1.30,当=450rmin时，机床主轴允许功率Pe=5.9KW。PcPe,故所选的切削用量可在CA6140机床上进行。最后决定的切削用量为4=1.5mm,f=0.26mmr,n=450rmin,-145mmin2、确定粗车四轴外圆的基本时间Tj3=（i,L=+,+2+3式中I=30.5mm,1=1.5mm,I2=4mm,I3=Omm,f=0.26mmr,=450rmin,i=4.rr30.5+1.5+4+0.则T八=4mm1.231mm户0.26450工步二：精车四轴外圆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
17、削用量简明手册第一部分表LL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=16mmX25mn,刀片厚度为4.5mm。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%=12,后角4=6,主偏角%=90,副偏角%=1O,刃倾角4=0,刀尖圆弧半径兀=0.8mm。1）确定切削深度.由于单边余量为0.4mm,可在1次走刀内切完。2）确定进给量/根据表1.4,在粗车45、刀杆尺寸为16mm25mm.4W3mm、工件直径为0100nini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
18、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RWI=3530N。根据表L21,当W2mm,/WO.35mmr,kr=450,u=65mInin（预计）时，进给力Ff=760N.Fr的修正系数为青尸=0.1,.耳=1.17（表1.29-2）,故实际进给力JorJ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f=0.2mmr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Inlnb可转位车刀耐用度T-30mino4）确定切削速度U切削速度N可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法
19、确定切削速度。根据表1.10,当用YT15硬质合金车刀加工铸件，p3m,0.25mmr,切削速度u=400mInin。切削速度的修正系数为ksv=0.8,绘=0.65,%=0.81,fcrv=l.15,cmv=1.0（均见表L28）,=4000.80.650.811.15mmin55a194mmin100Ov1000194,.二“/.n=r/min572rmnd乃X108按CA6140机床的转速（表4.2-8）,选择=560rmin则实际切削速度u=194mInin5）校验机床功率由表L24,4W3mm,f0.25mmr,u246mmin时，PC=L7KWo切削功率的修正系数勺P=LI7,%=
20、Icmpc=LO,13,=0.8,左外=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为PC=O.72KW根据表1.30,当=560rmin时，机床主轴允许功率Pe=5.9KW。Pc 478rmin按机床标准选取卬=475 r/mindn乃 X 3x475V =10001000 4.5m / min3）计算工时切削工时：II= 25nn , I2 = 1.0n , Z3 = 3zw则机动工时为=L1k = 25 + L0 + 3 X 201in 6.IO6 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A46K
21、V6P35040127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，6号组织，砂轮尺寸为600x63x305n=64rminvw = 1110rminfa =0. 5mminZb =0. Immfrs =0. 01mmr_ LzhkT =2）切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有主轴转速砂轮转度工作台移动速度切削深度进给量3）切削工时jj在人式中n工件每分钟转速（rmin）L磨轮行程长度，mmZ.一单边加工余量攵-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=LlF“一轴（纵）向进给量（mm
22、r）TjLZbknfafrs3O.lO.ll.l11102.50.014rrtin 0.478 min力一切入法磨削深度进给量（mmr）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，6号组织，砂轮尺寸为450x380x5203）切削用量的选择T=-J%z式中：Z.一单边加工余量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6.2T0,知Z=Lln工件每分钟转速（rmin）九一切入法磨削深度进给量Z一同时
23、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Zh=0.Imm进给量/=0.01mmr3）切削工时4rrrin 0.015 minT=Zbk=0.1xl.ljnfraz30000.011工序14：清理工序15：终检第4章专用夹具设计为了提高劳动生产率，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，决定设计工序09：铳油槽的铳床夹具。4.1 问题的提出本夹具主要用于铳油槽，表面粗糙度Ral2.5,精度要求不高，故设计夹具时主发考虑如何提高生产效率。4.2 定位基准的选择选择已加工好的四轴外圆来定位，所以相应的
24、夹具上的定位元件应是V形块和调节支承及定位销。因此进行定位元件的设计主要是对V形块和调节支承及定位销，夹紧则是由丝杆、支承板底座、支承板和支座等组成的夹紧机构来完成。1、上下轴外圆与V形相配合，限制三个自由度，即X轴移动、X轴转动和Z轴转动。2、左右轴外圆与调节支承定位销，限制两个自由度，即Y轴转动和Z轴移动。3、左右轴外圆与定位销相配合，限制一个自由度，即Y轴移动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。4.3 定位误差分析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
25、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。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。/!idw=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=dlma,d2=d2niM使工序基准尽可能地“
26、高”得加工尺寸；情况2：dl=dlmin,d2=d2nw使工序基准尽可能地“低”得加工尺寸。且该工序定位误差MMH)=H2Hl=P2PT图2定位误差力M=(OIO2+J2max2)-d2mJ2=0102+(d2-(d2-Td2)2=Tdl(2sina2)+Td22=O.O432sin45o+0.03/20.3924.4 切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：Ff=3710J厂勺式中ap=3,f=lmmr渣表得KP=(736)075=736MPa,KP=I即耳=37Ifl/3/07Kp=3713,3I071=1547N所需夹紧力，查表5得，Wk=VW,安全系数K=KoKlK2(K4K5
27、K6式中K(为各种因素的安全系数，查表得：K=1.21.01.21.01.31.01.0=1.872,当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由MlO螺母锁紧，查表得夹紧力为12360NWk=WK=23602.5=3O9OON由上计算得WkFf,因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.5 夹具设计及操作简要说明如前所述，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丝杆、支承板底座、支承板和支座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。参考文献1 .邹青主编机械制造技术基
28、础课程设计指导教程北京：机械工业出版社2004,82 .赵志修主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社1984,23 .孙丽媛主编机械制造工艺及专用夹具设计指导北京：冶金工业出版社2002,124.李洪主编机械加工工艺手册北京：北京出版社1990,125 .邓文英主编金属工艺学北京：高等教育出版社20006 .黄茂林主编机械原理 重庆：重庆大学出版社2002, 77 .丘宣怀主编机械设计北京：高等教育出版社19978 .储凯许斌等主编机械工程材料重庆：重庆大学出版社1997,129 .廖念钊主编互换性与技术测量北京：中国计量出版社2000,110 .乐兑谦主编金属切削刀具北京：机械工业出版社19
29、92,12IL李庆寿主编机床夹具设计北京：机械工业出版社1983,412 .陶济贤主编机床夹具设计北京：机械工业出版社1986,413 .机床夹具结构图册贵州：贵州人民出版社1983,714 .龚定安主编机床夹具设计原理陕西：陕西科技出版社，1981,715 .李益民主编机械制造工艺学习题集黑龙江：哈儿滨工业大学出版社1984,716 .周永强等主编高等学校毕业设计指导北京：中国建材工业出版社2002,12结束语通过这次的课程设计，我学到了许多新的知识，同时加深，对旧知识的理解.一、综合素质的提高此次课程设计，本人将二年内学到的知识与教学中遇到的问题结合起来，能解决一些以前不能解决的问题，对机械制造有了更深的了解与认识。二、独立工作能力的提高课程设计要求每个学生均能独立思考，提出自己的独特见解，这是常规教学所无法比拟的。三、计算机应用能力的提高此次课程设计，所有的图纸都是通过CAD系统软件设计绘出，这让我学会了用CAD系统绘图，还学会了各系统之间的联接与转换，提高了自己的计算机应用能力。在这次设计过程中，多次得到黄老师的指导与关心，才使本人有这么大的提高，本人深表感谢。由于时间关系，在设计中难免出现一些不足，恳请老师及时指出。
