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6孔專用夾具一套4 .編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H2013年11月22日期指導教師羅海泉目錄1零件的工藝分析12機械加工工藝設計22.1 確定生產類型22.2 確定毛坯22.2.1 確定毛坯種類22.2.2 確定鍛件加工余量及形狀33工藝規(guī)程設計43.1 選擇定位基準43.2 制定工藝路線43.3 表面加工方法的確定 53.4 加工階段的劃分53.5 工序順序的安排63.6 確定工藝路線63.7 加工余量、工序尺寸及公差的確定74、1 I序1銃四軸端面74、2工序2粗車四軸外圓84、3工序3半精車四軸外圓94、4工序4鉆孔，攻螺紋，與忽錐面94、5工序5鉆四軸向軸中心孔,鉤錐面104、6工序6滲碳淬火114、7工序7精磨四軸外圓、端面115夾具設計125.1 定位基準的選擇125.2 定位加緊方案 125.3 夾具元設計件的計算135.3.1 夾緊力作用點135.3.2 夾緊力的方向135.3.3 夾緊方案145.4 夾具裝配圖的繪制 155.5 夾具體主要零件圖的繪制 166體會與展望197參考文獻191零件的工藝分析零件的材料為20GrMoTi,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50X60內孔及M8絲孔03、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。12.2 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. 2-5,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：93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、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項目尺寸公差等 級粗糙度加工方案備注由25外圓IT86. 3粗車一半精車表1-6左右端面IT1012.5粗車表1-6中25外圓IT86. 3粗車一半精車表1-8上下 端面IT1012.5粗車表1-7中23孔IT93.2鉆一-錢表1-7內螺紋M8IT63.2攻螺紋表 1-10中6孔IT1212.5鉆表1-78孔IT1212.5鉆表1-73.4 加工階段的劃分在粗加工階段。首先將精基準準備好，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109CA6240三抓卡盤、車 刀、游標卡尺25粗車四軸到 （p26.5CA6240三抓卡盤、車 刀、游標卡尺30半精右車四軸到 （p25.3CA6240三抓卡盤、車 刀、游標卡尺35鉆孔 cp23X60孔攻螺紋孔M8Z528專用夾具、鉆 頭較刀、絲錐40鉆 (p6、 <p8 孑LZ3040專用夾具、鉆 頭錐度較刀45熱處理50精磨四個軸到 中25、軸長108M120三抓卡盤、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Ii io本工序為相同的四個工步f = 4J=4x = 486.45fiiw 0.12x9204、計算其他時間tl=6%Xt=29.2s5、單件時間計算td=t+t 1 =486.4s+29.2s=5 15.6s4、2工序2粗車四軸外圓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1015 ,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。，o2、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 /mm3、計算基本時間本工序為四個相同工步t = 4加=4、世0.3x1800=13.3254、計算其他時間 tl=6%Xt=0.8s5、單件時間計算td=t+t 1 = 13.32s+0.8s= 14.12s4、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1215 ,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16x25cJ,刀尖半徑 取 mm o2、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 3、計算基本時間本工序為四個相同工步基本時間1 = 4,H=4x30=9s0.25x320094、計算其他時間 tl=6%Xt=0.5s6、單件時間計算td=t+t l=9s+0.5s=9.5s4、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。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 ,emmin3、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= 7.1154、計算其他時間 tl=6%Xt=0.43s5、單件時間計算td=t+t 1=7.1 ls+0.43s=7.54s4、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，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 02、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 = 6mm，由機械工藝簡明手冊查表得加工8 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4、計算其他時間 tl=6%Xt=5.8s5、單件時間計算td=t+t 1 =97.2s+5.8s= 103s4、6工序6滲碳淬火滲碳深度嚴格控制為1.72.2,淬火硬度為HRC58604、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=0.633、計算基本時間t=70sX4+62sX4=528s4、計算其他時間11 =6% X t=3 1.6s5、單件時間計算td=t+tl=528s+31.6s=559.6s5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，8孔為另一定位基 準，對工件進行定位加緊。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，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。135.3.3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。is6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，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.