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1、右名飾I空長摩 航空制愛工程學院 機械制造工藝課程設計 設計課題：十字軸零件機械加工工藝規(guī)程設 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班級： 姓名：學號： 評分：指導老師：（簽字） 2013年11月18日 南昌航空大學航空制造工程學院 機械設計制造及其自動化專業(yè) 《機械制造工藝及裝備》課程設計課單 班級 學生 課 題 十字軸零件機械加工工藝規(guī)程設計 原始條件 十字軸零件圖 生產綱領：中等［比量 設計要求 1 .繪制十字軸零件圖 2 .編制十字軸零件機械加工工藝規(guī)程 （含機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡） 3 .設計十字軸鉆①6孔專用夾具一套 4 .編

2、寫課程設計說明書 課題發(fā)給日期 2013年11月04日 課程設計完成H 2013年11月22日 期 指導教師 羅海泉 目錄 1零件的工藝分析 1 2機械加工工藝設計 2 2.1 確定生產類型 2 2.2 確定毛坯 2 2.2.1 確定毛坯種類 2 2.2.2 確定鍛件加工余量及形狀 3 3工藝規(guī)程設計 4 3.1 選擇定位基準 4 3.2 制定工藝路線 4 3.3 表面加工方法的確定 5 3.4 加工階段的劃分 5 3.5 工序順序的安排 6 3.6 確定工藝路線 6 3.7 加工余量、工序尺寸及公差的確定 7 4、1 I［序1銃四軸端面 7 4

3、、2工序2粗車四軸外圓 8 4、3工序3半精車四軸外圓 9 4、4工序4鉆孔，攻螺紋，與忽錐面 9 4、5工序5鉆四軸向軸中心孔,鉤錐面 10 4、6工序6滲碳淬火 11 4、7工序7精磨四軸外圓、端面 11 5夾具設計 12 5.1 定位基準的選擇 12 5.2 定位加緊方案 12 5.3 夾具元設計件的計算 13 5.3.1 夾緊力作用點 13 5.3.2 夾緊力的方向 13 5.3.3 夾緊方案 14 5.4 夾具裝配圖的繪制 15 5.5 夾具體主要零件圖的繪制 16 6體會與展望 19 7參考文獻 19 1零件的工藝分析 零件的材料為20Gr

4、MoTi,需要模鍛，模鍛性能優(yōu)良，工藝較復雜， 但尺寸精確，加工余量少，為此以下是十字軸需要加工的表面以及加 工表面之間的位置要求： 1、四處巾25外圓及四個巾8、巾6的內孔、 2、右端面①50X60內孔及M8絲孔0 3、6 25外圓的同軸度為0.007,位置度為“0.02,兩端的對稱度均為 0.05. 由上面分析可知，可以先上四爪卡盤粗車，然后上彎板采用專用夾具 壓緊、找正進行加工，并且保證形位公差精度要求。并且此零件沒有 復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保 證。 圖1、十字軸零件圖 2機械加工工藝設計 2.1 確定生產類型 已知此十字軸零件

5、的生產綱領為5000件/年，零件的質量是 0.83Kg/個，查《機械制造工藝設計簡明手冊》第2頁表1.1-2,可確定 該撥義生產類型為中批生產，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃 分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工 裝。 1 2.2 確定毛坯 22.1確定毛坯種類 零件結構乂比較簡單，生產類型為中批生產，故選擇鍛模鍛造毛坯。查《機 械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2. 2-5,選用鑄鍛件尺寸公差等級為CT-10。 毛坯尺寸114 X 114X29；毛坯圖如下： 2.2.2確定鍛件加工余量及形狀 查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2. 2-

6、5,選用加工余量為MA-H級, 并查表2. 2-4確定各個加工面的鍛件機械加工余量，如下表所示： 9 3工藝規(guī)程設計 3.1 選擇定位基準 (1)粗基準的選擇：作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表 面缺欠。該工件選擇＜1)25外圓面和左端面作為粗基準。采用左端面作粗基準加 工右端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準 (2)精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基 準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后625的軸線為主要的定位精基 準，采用小彎板為輔助的定位精基準。 3.2 制定工藝路線 生產過程是指將原材料轉變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料

7、的準備、運輸 和保存，生產的準備，毛坯的制造，毛坯經過加工、熱處理而成為零件，零件、 部件經裝配成為產品，機械的質量檢查及其運行試驗、調試，機械的油漆與包 裝等。 工藝過程是指在生產過程中，通過改變生產對象的形狀、相互位置和性質 等，使其成為成品或半成品的過程。機械產品的工藝過程乂可分為鑄造、鍛造、 沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過程。其中與原材料變?yōu)?成品直接有關的過程，稱為直接生產過程，是生產過程的主要部分。而與原材 料變?yōu)楫a品間接有關的過程，如生產準備、運輸、保管、機床與工藝裝備的維 修等，稱為輔助生產。由于零件加工表面的多樣性、生產設備和加工手段的加 工范圍的局限性、

8、零件精度要求及產量的不同，通常零件的加工過程是由若干 個順次排列的工序組成的。工序是加工過程的基本組成單元。每一個工序乂可 括哪些工序，由被加工零件的復雜程度、加工精度要求及其產量等因素決 定。 3.3 表面加工方法的確定 根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所 能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以 專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果, 以便使生產成本盡量下降。查《機械制造課程設計指導書》10頁表1-6、1-7、 1-8,選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 十字軸零件加工方案 加工

9、 項目 尺寸公差等 級 粗糙度 加工方案 備注 由25 外圓 IT8 6. 3 粗車一半精車 表1-6 左右 端面 IT10 12.5 粗車 表1-6 中25 外圓 IT8 6. 3 粗車一半精車 表1-8 上下 端面 IT10 12.5 粗車 表1-7 中23 孔 IT9 3.2 鉆一-錢 表1-7 內螺紋 M8 IT6 3.2 攻螺紋 表 1-10 中6 孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 ①8 孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 3.4 加工階段的劃分 在粗加工階段。首先將精

10、基準準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位 加工，保證其他加工表面的精度要求；首先6 25圓面作為粗基準粗車右端面及 <1)25,然后以此圓軸線及端面為精基準加工其他面和孔。在采用小彎板加工另 一部分，以保證其形位公差之要求。 選用工序集中原則安排十字軸的加工工序。該零件的生產類型為大批生產, 3.5 工序順序的安排 機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準一一625外圓軸線及端面。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工外圓面、端面，再加工孔，確定工藝 路

11、 3.6 確定工藝路線 工序號 工序名稱 機床裝備 工藝裝備 10 調度 15 熱處理 20 粗車四端面使長 度為109 CA6240 三抓卡盤、車 刀、游標卡尺 25 粗車四軸到 （p26.5 CA6240 三抓卡盤、車 刀、游標卡尺 30 半精右車四軸到 （p25.3 CA6240 三抓卡盤、車 刀、游標卡尺 35 鉆孔 cp23X60 孔攻螺紋孔M8 Z528 專用夾具、鉆 頭較刀、絲錐 40 鉆 (p6、

12、5、軸長108 M120 三抓卡盤、砂 輪、游標卡尺 55 去毛刺 60 檢查入庫 加工設備和工藝設備 1機床的選擇：采用CA6140普通車床、Z535立式鉆床、磨床 2選擇夾具：該零件的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具。 3選擇量具：采用塞規(guī)，雙用游標卡尺。 4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 4、1工序1銃四軸端面 1、工件材料：20CrMnTi, o =1018Mpa,模鍛。 機床：臥式車床CA6140 刀具：YT15圓柱車刀，齒數Z=6,依據手冊，由切削深度，以及 加工類型（不經粗銃的半精銃），選用粗齒。 2、計算切削用量 根

13、據刀具材料以及加工類型，依據《機械工藝簡明手冊》查表 fz =0.12mm, Vc = 144r/niin。 采用硬質合金圓柱車刀，4=50mm, Z=6,則 〃「陪=917.2%五，由機床說明書凡取92。治鼠 于是匕=./訕。 刀具每分鐘進給量為f = f,7jiw =662.4mm/min. 3、計算基本時間 I i io 本工序為相同的四個工步f = 4—J=4x——— = 486.45 fiiw 0.12x920 4、計算其他時間 tl=6%Xt=29.2s 5、單件時間計算 td=t+t 1 =486.4s+29.2s=5 15.6s 4、2工序2粗車四軸

14、外圓 1、加工條件 機床：臥式車床C6140 刀具：YT5外圓車刀，由于。=1018Mpa,加工材料為結構鋼， 選用前角25。，系統(tǒng)剛性足夠，切削深度不大應選用較小主偏角，依 據手冊主偏角范圍10?15 ,由于取較小主偏角可以提高刀具壽 命，因此選擇10 ,根據前角大小，以及加工類型（粗車），查的相 應的Q =8 ，刀桿尺寸為16x25。〃，o 2、計算切削用量 根據加工尺寸確定背吃刀量為q,=0.6mm 工件直徑靠近20mm,刀具材料為硬質合金，背吃刀量0.6mm, 有工藝手冊查表得/=0.3"〃力， 通過查表法確定切削速速，根據縱車外圓的切削速度表，并根據 以上得出的切

15、削標準，選出對應的切削速度為152，%血， 〃廣三）=1861.8%血，由機床說明書取轉速為q= 1800么 相應的轉速為匕=生衛(wèi)=147少. “ 1000 /mm 3、計算基本時間 本工序為四個相同工步 t = 4—— 加 =4、世 0.3x1800 =13.325 4、計算其他時間 tl=6%Xt=0.8s 5、單件時間計算 td=t+t 1 = 13.32s+0.8s= 14.12s 4、3工序3半精車四軸外圓 1、加工條件 2、機床：臥式車床CA6140 刀具：YT15外圓車刀，由于。=1018Mpa,加工材料為結構鋼， 查表得前角范圍12?15

16、,由于工件硬度低，前角需大一點，因此 選用前角。= 15 , （=15, kr =5 ,刀桿尺寸為16x25c〃J,刀尖半徑 取 \mm o 2、計算切削用量 根據切削尺寸及加工要求ap = 0.6〃〃〃 o 按表面粗糙度選取切削用量：根據刀具的相關參數，并選擇有利 于下步磨削最終達到最終的加工要求的表面粗糙度，查的進給量為 /=0.25〃?味 用查表法確定切削速度，依據表加工工藝手冊表14-13（硬質合 金外圓縱車削的切削速度）匕=258，%代。 ^ = 1000lk = 3209 / 根據機床說明書，取〃”.=3200%而，計算 切削速度 = 257 in/ 1000 —

17、 3、計算基本時間 本工序為四個相同工步 基本時間1 = 4, H =4x 30 =9s 0.25x3200 9 4、計算其他時間 tl=6%Xt=0.5s 6、單件時間計算 td=t+t l=9s+0.5s=9.5s 4、4工序4鉆孔，攻螺紋，錮錐面 1、加工條件 機床：立式鉆床Z518。 刀具：中6mm中心鉆；M8絲錐；60鉤鉆。 確定切削用量 鉆孔 由材料。=1018Mpa<0.748Gpa,查表取/ = 0.15〃〃%。 依據鉆直徑以及進給量查表確定1，= 20.2，%山， = 1072%］由，車床為無極轉速因此轉速不需修 正。

18、攻螺紋 查表取/=9〃〃%, 切削速度計算公式: 查表確定各系數：m = 0.5, y = 0,x = 1,CV =23.7 , em min 3、計算基本時間 加工各步的走刀長度、進給量、轉速分別為 /, =19〃〃〃/ = 9mm. = 0.15mm, f2 =9〃〃〃/% = 1072,〃4=4500 = 7.115 4、計算其他時間 tl=6%Xt=0.43s 5、單件時間計算 td=t+t 1=7.1 ls+0.43s=7.54s 4、5工序5鉆四軸向軸中心孔，惚錐面 為了盡量保證中6nlm和中8111nl同軸，采用一次裝卡，連續(xù)加工的 方法，

19、這也有利于節(jié)約工時.,提高生產效率，減小工人勞動強度。先 加工中8mm的孔，后加工中6mm的孔，這樣可以減小加工66111nl孔的走 刀距離和加工時受的阻力，從而減小加工誤差。由于這些孔的加工精 度較低，因此只進行粗加工就可以滿足要求，以下就對切削用量作具 體的闡述。 1、加工條件 工件材料：20CrMnTi, o =1018Mpa,模鍛。 機床：臥式鉆床 刀具：中心鉆中 8mm, 7 = 79,/, =37； 20.中 6mm, 7 = 68,/, =28 0 2、計算切削用量 根據刀具材料以及加工類型，依據。=1018Mpa<0.748Gpa, d = 8 mm, d = 6m

20、m，由《機械工藝簡明手冊》查表得加工①8 mm孔的進 給量以及切削速度分別為f =0.18 , V = 20.6/7 min，計算得〃 =820/7 min , 查表的機床恰有此轉速。加工中6mm孔的進給量以及切削速度分別為 y=0.15,V<.=20.2r/min,轉速計算結果與中8mm為了簡化加工過程采 用與加工中8mm孔一樣的轉速。 3、計算基本時間 加工各軸兩孔的走刀長度、進給量、轉速分別為 /】=25mm, /2 = 29〃〃〃，<=0.1 Smm, f2 = 0.15 mm, nH1 = nw2 = 820 %］也 / = 4x(-^ + -^—) = 97.25 工

21、 4、計算其他時間 tl=6%Xt=5.8s 5、單件時間計算 td=t+t 1 =97.2s+5.8s= 103s 4、6工序6滲碳淬火 滲碳深度嚴格控制為1.7?2.2,淬火硬度為HRC58?60 4、7工序7精磨四軸外圓、端面 1、加工條件 機床：外圓磨床M120。 磨輪：由表14-22 （磨輪的選擇）確定砂輪材料為白剛玉，粒度 為46,粘結劑為陶瓷的平型砂輪，砂輪直徑d=250mm,厚度h=6mm。 2、確定切削用量 ill 力口 工要求 4〃 =0.3〃〃〃 o 由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為6=0.63 3、計算基本時間 t=70sX4+62sX4=5

22、28s 4、計算其他時間 11 =6% X t=3 1.6s 5、單件時間計算 td=t+tl=528s+31.6s=559.6s 5夾具設計 5.1 定位基準的選擇 / 以紙面為XOZ軸，建立左手坐標系； 分析加工該工件需要的自由度： 孔的直徑96：由刀具確定； 孔的位置：需要限制沿X軸的平動，沿Y軸的平動兩個第一 類自由度； II 孔與端部的垂直度：需要限制繞X的轉動，繞Y軸的轉動兩 個第一類自由度； 總共要限制：沿X軸的平動，沿Y軸的平動，繞X的轉動， 繞Y軸的轉動四個第一類自由度； 因此，可讓工件的下端面為定位基面，①8孔為另一定位基 準，對工件進行定

23、位加緊。 5.2 定位加緊方案 1）定位方案 在下端面放置支承平面，可以限制沿Z軸的平動，繞X的轉 動，繞Y軸的轉動三個自由度； 在底部中8孔中加一短定位銷，可以限制沿X軸的平動，沿Y 軸的平動； 這樣，總共限制了：沿X軸的平動，沿Y軸的平動，沿Z軸 的平動，繞X的轉動，繞Y軸的轉動五個自由度； 2）夾緊方案 通過兩個U型叉插在水平的兩個軸頸上，通過螺栓給工件一 個向下的加緊力。同時，兩個U型叉插的連續(xù)使用，也使工 件在繞Z軸的轉動上受到限制。 5.3 夾具元件的設計計算 531夾緊力作用點 如圖，由于加工的切削力向下，而支承平面會給工件一個向 上的力，為了使工件受力平衡，

24、在工件的軸頸上，對稱的加 上兩個作用力。 5.3.2夾緊力的方向 由于工件與支承平面的接觸僅靠重力維持，將導致工件在放 置和加工的時候受力不穩(wěn)，因此，在工件的軸頸上，對稱的 加上兩個向下的作用力，可使工件在Z方向上加緊。同時， 兩個對稱的U型叉，又使工件在繞Z軸的轉動上受到了一定 的限制。 13 5.3.3夾緊方案 如圖，為工件的夾緊方案，兩個U型叉分別給軸頸兩個向下 的力，與支承平面給工件的向上的力相平衡，起到了夾緊的 作用。同時，如果刀具給工件繞Z軸的轉矩時，U型叉也能 限制工件旋轉。 5.4夾具裝配圖的繪制 15 這是零件的總裝配圖

25、 5.5夾具體主要零件圖的繪制 這是夾具體。 這是鉆套支承。 17 這是U型義。 CAD圖紙見附圖 十字軸毛坯圖見附圖； 十字軸零件圖見附圖； 夾具體零件圖見附圖； 鉆小6孔夾具裝配圖見附圖。 is 6體會與展望 在課設一月的時間里，既要做科技創(chuàng)新，乂要課程設計，還得兼 顧招聘會。下發(fā)課題后，花了幾天的時間找

26、零件、設計相應夾具，在 盡量少犯錯誤的情況下，完成課設。里面不免出錯，還請老師糾正。 在這次課程設計中，我重點看了機械制造裝備，翻閱了夾具手冊，在 鉆模和銃床夾具中選擇了前者，了解到其主要用于鉆床上鉆、擴、錢 或攻螺紋。加工中心易引起振動，因此夾具的受力元件要有足夠的強 度和剛度，夾緊機構所提供的夾緊力應足夠大，并要求有較好的自鎖 性能。在符合其設計要求的情況下，得到這套組合夾具。 設計過程中翻閱了設計手冊，在網上查找了十字軸相關資料，確定可 以使用鉆孔專用夾具來加工中心孔。通過分析十字軸圖紙，確定工藝 路線，花費兩天，繪制了零件、夾具圖紙。 這次課設不僅復習了機械制圖的知識點、鞏固所學，

27、鍛煉了我的 手繪能力，還為接下來的畢業(yè)設計提供了經驗。 感謝羅老師在白忙之中批閱我們的課程設計。 7參考文獻 ⑴趙家奇.機械制造工藝學課程設計指導書[M].北京：機械工業(yè)出版 社,2006. [2]曾志新，呂明.機械制造技術基礎[M].湖北：武漢理工大學出版 社,2001. [3]李益明.機械制造工藝設計簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版 社，1993. [4]肖詩綱.切削用量手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993. [5]上海柴油機廠工藝設備研究所.金屬切削機床夾具設計手冊[M].北 京：機械工業(yè)出版社，1987.[6]鐘日銘.Pro/ENGINEER野火版3.0完 全實例導航[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006. [7]李凱嶺,機械制造技術基礎[M].北京：科學出版社，2007. K 需要全套圖紙可以發(fā)信息到郵箱523546640@ 十字軸零件圖 十字軸鉆孔專用夾具圖 2 如陽嬲 ——|三|0Q5|C-D| 白。同。一0 歸人要加敢的白定義文件的名好” 2 wwcwwi. 3sHliCg.