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右名饰I空长摩航空制爱工程学院机械制造工艺课程设计设计课题：十字轴零件机械加工工艺规程设专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 姓名：学号：评分：指导老师：（签字）2013年11月18日南昌航空大学航空制造工程学院机械设计制造及其自动化专业机械制造工艺及装备课程设计课单班级 学生 课 题 十字轴零件机械加工工艺规程设计原始条件 十字轴零件图生产纲领：中等比量设计要求 1 .绘制十字轴零件图2 .编制十字轴零件机械加工工艺规程（含机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡）3 .设计十字轴钻6孔专用夹具一套4 .编写课程设计说明书课题发给日期2013年11月04日课程设计完成H2013年11月22日期指导教师罗海泉目录1零件的工艺分析12机械加工工艺设计22.1 确定生产类型22.2 确定毛坯22.2.1 确定毛坯种类22.2.2 确定锻件加工余量及形状33工艺规程设计43.1 选择定位基准43.2 制定工艺路线43.3 表面加工方法的确定 53.4 加工阶段的划分53.5 工序顺序的安排63.6 确定工艺路线63.7 加工余量、工序尺寸及公差的确定74、1 I序1铳四轴端面74、2工序2粗车四轴外圆84、3工序3半精车四轴外圆94、4工序4钻孔，攻螺纹，与忽锥面94、5工序5钻四轴向轴中心孔,钩锥面104、6工序6渗碳淬火114、7工序7精磨四轴外圆、端面115夹具设计125.1 定位基准的选择125.2 定位加紧方案 125.3 夹具元设计件的计算135.3.1 夹紧力作用点135.3.2 夹紧力的方向135.3.3 夹紧方案145.4 夹具装配图的绘制 155.5 夹具体主要零件图的绘制 166体会与展望197参考文献191零件的工艺分析零件的材料为20GrMoTi,需要模锻，模锻性能优良，工艺较复杂， 但尺寸精确，加工余量少，为此以下是十字轴需要加工的表面以及加 工表面之间的位置要求：1、四处巾25外圆及四个巾8、巾6的内孔、2、右端面50X60内孔及M8丝孔03、6 25外圆的同轴度为0.007,位置度为“0.02,两端的对称度均为 0.05.由上面分析可知，可以先上四爪卡盘粗车，然后上弯板采用专用夹具 压紧、找正进行加工，并且保证形位公差精度要求。并且此零件没有 复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保 证。图1、十字轴零件图2机械加工工艺设计2.1 确定生产类型已知此十字轴零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是 0.83Kg/个，查机械制造工艺设计简明手册第2页表1.1-2,可确定 该拨义生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划 分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工 装。12.2 确定毛坯22.1确定毛坯种类零件结构乂比较简单，生产类型为中批生产，故选择锻模锻造毛坯。查机 械制造工艺设计简明手册第41页表2. 2-5,选用铸锻件尺寸公差等级为CT-10。毛坯尺寸114 X 114X29；毛坯图如下：2.2.2确定锻件加工余量及形状查机械制造工艺设计简明手册第41页表2. 2-5,选用加工余量为MA-H级, 并查表2. 2-4确定各个加工面的锻件机械加工余量，如下表所示：93工艺规程设计3.1 选择定位基准(1)粗基准的选择：作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表 面缺欠。该工件选择1)25外圆面和左端面作为粗基准。采用左端面作粗基准加 工右端面，可以为后续工序准备好精基准(2)精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基 准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后625的轴线为主要的定位精基 准，采用小弯板为辅助的定位精基准。3.2 制定工艺路线生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。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、 部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包 装等。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。机械产品的工艺过程乂可分为铸造、锻造、 冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为 成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材 料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维 修等，称为辅助生产。由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加 工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干 个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序乂可括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决 定。3.3 表面加工方法的确定根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所 能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以 专用工卡具,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下降。查机械制造课程设计指导书10页表1-6、1-7、 1-8,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：十字轴零件加工方案加工项目尺寸公差等 级粗糙度加工方案备注由25外圆IT86. 3粗车一半精车表1-6左右端面IT1012.5粗车表1-6中25外圆IT86. 3粗车一半精车表1-8上下 端面IT1012.5粗车表1-7中23孔IT93.2钻一-钱表1-7内螺纹M8IT63.2攻螺纹表 1-10中6孔IT1212.5钻表1-78孔IT1212.5钻表1-73.4 加工阶段的划分在粗加工阶段。首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位 加工，保证其他加工表面的精度要求；首先6 25圆面作为粗基准粗车右端面及 1)25,然后以此圆轴线及端面为精基准加工其他面和孔。在采用小弯板加工另 一部分，以保证其形位公差之要求。选用工序集中原则安排十字轴的加工工序。该零件的生产类型为大批生产,3.5 工序顺序的安排机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准一一625外圆轴线及端面。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面（4）遵循“先面后孔”原则，先加工外圆面、端面，再加工孔，确定工艺 路3.6 确定工艺路线工序号工序名称机床装备工艺装备10调度15热处理20粗车四端面使长 度为109CA6240三抓卡盘、车 刀、游标卡尺25粗车四轴到 （p26.5CA6240三抓卡盘、车 刀、游标卡尺30半精右车四轴到 （p25.3CA6240三抓卡盘、车 刀、游标卡尺35钻孔 cp23X60孔攻螺纹孔M8Z528专用夹具、钻 头较刀、丝锥40钻 (p6、 p8 孑LZ3040专用夹具、钻 头锥度较刀45热处理50精磨四个轴到 中25、轴长108M120三抓卡盘、砂 轮、游标卡尺55去毛刺60检查入库加工设备和工艺设备1机床的选择：采用CA6140普通车床、Z535立式钻床、磨床2选择夹具：该零件的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。3选择量具：采用塞规，双用游标卡尺。4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定4、1工序1铳四轴端面1、工件材料：20CrMnTi, o =1018Mpa,模锻。机床：卧式车床CA6140刀具：YT15圆柱车刀，齿数Z=6,依据手册，由切削深度，以及 加工类型（不经粗铳的半精铳），选用粗齿。2、计算切削用量根据刀具材料以及加工类型，依据机械工艺简明手册查表fz =0.12mm, Vc = 144r/niin。采用硬质合金圆柱车刀，4=50mm, Z=6,则陪=917.2%五，由机床说明书凡取92。治鼠于是匕=./讪。刀具每分钟进给量为f = f,7jiw =662.4mm/min.3、计算基本时间Ii io本工序为相同的四个工步f = 4J=4x = 486.45fiiw 0.12x9204、计算其他时间tl=6%Xt=29.2s5、单件时间计算td=t+t 1 =486.4s+29.2s=5 15.6s4、2工序2粗车四轴外圆1、加工条件机床：卧式车床C6140刀具：YT5外圆车刀，由于。=1018Mpa,加工材料为结构钢， 选用前角25。，系统刚性足够，切削深度不大应选用较小主偏角，依 据手册主偏角范围1015 ,由于取较小主偏角可以提高刀具寿 命，因此选择10 ,根据前角大小，以及加工类型（粗车），查的相应的Q =8 ，刀杆尺寸为16x25。，o2、计算切削用量根据加工尺寸确定背吃刀量为q,=0.6mm工件直径靠近20mm,刀具材料为硬质合金，背吃刀量0.6mm,有工艺手册查表得/=0.3力，通过查表法确定切削速速，根据纵车外圆的切削速度表，并根据 以上得出的切削标准，选出对应的切削速度为152，%血，广三）=1861.8%血，由机床说明书取转速为q= 1800么相应的转速为匕=生卫=147少.“1000 /mm3、计算基本时间本工序为四个相同工步t = 4加=4、世0.3x1800=13.3254、计算其他时间 tl=6%Xt=0.8s5、单件时间计算td=t+t 1 = 13.32s+0.8s= 14.12s4、3工序3半精车四轴外圆1、加工条件2、机床：卧式车床CA6140刀具：YT15外圆车刀，由于。=1018Mpa,加工材料为结构钢， 查表得前角范围1215 ,由于工件硬度低，前角需大一点，因此 选用前角。= 15 , （=15, kr =5 ,刀杆尺寸为16x25cJ,刀尖半径 取 mm o2、计算切削用量根据切削尺寸及加工要求ap = 0.6 o按表面粗糙度选取切削用量：根据刀具的相关参数，并选择有利 于下步磨削最终达到最终的加工要求的表面粗糙度，查的进给量为 /=0.25?味用查表法确定切削速度，依据表加工工艺手册表14-13（硬质合 金外圆纵车削的切削速度）匕=258，%代。 = 1000lk = 3209 / 根据机床说明书，取”.=3200%而，计算 切削速度= 257 in/1000 3、计算基本时间本工序为四个相同工步基本时间1 = 4,H=4x30=9s0.25x320094、计算其他时间 tl=6%Xt=0.5s6、单件时间计算td=t+t l=9s+0.5s=9.5s4、4工序4钻孔，攻螺纹，锢锥面1、加工条件机床：立式钻床Z518。刀具：中6mm中心钻；M8丝锥；60钩钻。确定切削用量钻孔由材料。=1018Mpa0.748Gpa,查表取/ = 0.15%。依据钻直径以及进给量查表确定1，= 20.2，%山，= 1072%由，车床为无极转速因此转速不需修正。攻螺纹查表取/=9%,切削速度计算公式:查表确定各系数：m = 0.5, y = 0,x = 1,CV =23.7 ,emmin3、计算基本时间加工各步的走刀长度、进给量、转速分别为/, =19/ = 9mm. = 0.15mm, f2 =9/% = 1072,4=4500= 7.1154、计算其他时间 tl=6%Xt=0.43s5、单件时间计算td=t+t 1=7.1 ls+0.43s=7.54s4、5工序5钻四轴向轴中心孔，惚锥面为了尽量保证中6nlm和中8111nl同轴，采用一次装卡，连续加工的 方法，这也有利于节约工时.,提高生产效率，减小工人劳动强度。先 加工中8mm的孔，后加工中6mm的孔，这样可以减小加工66111nl孔的走 刀距离和加工时受的阻力，从而减小加工误差。由于这些孔的加工精 度较低，因此只进行粗加工就可以满足要求，以下就对切削用量作具 体的阐述。1、加工条件工件材料：20CrMnTi, o =1018Mpa,模锻。机床：卧式钻床刀具：中心钻中 8mm, 7 = 79,/, =37； 20.中 6mm, 7 = 68,/, =28 02、计算切削用量根据刀具材料以及加工类型，依据。=1018Mpa0.748Gpa, d = 8 mm, d = 6mm，由机械工艺简明手册查表得加工8 mm孔的进给量以及切削速度分别为f =0.18 , V = 20.6/7 min，计算得 =820/7 min , 查表的机床恰有此转速。加工中6mm孔的进给量以及切削速度分别为 y=0.15,V.=20.2r/min,转速计算结果与中8mm为了简化加工过程采 用与加工中8mm孔一样的转速。3、计算基本时间加工各轴两孔的走刀长度、进给量、转速分别为/】=25mm, /2 = 29，=0.1 Smm, f2 = 0.15 mm, nH1 = nw2 = 820 %也/ = 4x(- + -) = 97.25工4、计算其他时间 tl=6%Xt=5.8s5、单件时间计算td=t+t 1 =97.2s+5.8s= 103s4、6工序6渗碳淬火渗碳深度严格控制为1.72.2,淬火硬度为HRC58604、7工序7精磨四轴外圆、端面1、加工条件机床：外圆磨床M120。磨轮：由表14-22 （磨轮的选择）确定砂轮材料为白刚玉，粒度 为46,粘结剂为陶瓷的平型砂轮，砂轮直径d=250mm,厚度h=6mm。2、确定切削用量ill 力口 工要求 4 =0.3 o由于加工类型是直接精磨，且粗糙度为6=0.633、计算基本时间t=70sX4+62sX4=528s4、计算其他时间11 =6% X t=3 1.6s5、单件时间计算td=t+tl=528s+31.6s=559.6s5夹具设计5.1 定位基准的选择/以纸面为XOZ轴，建立左手坐标系；分析加工该工件需要的自由度： 孔的直径96：由刀具确定；孔的位置：需要限制沿X轴的平动，沿Y轴的平动两个第一 类自由度；II孔与端部的垂直度：需要限制绕X的转动，绕Y轴的转动两个第一类自由度； 总共要限制：沿X轴的平动，沿Y轴的平动，绕X的转动， 绕Y轴的转动四个第一类自由度；因此，可让工件的下端面为定位基面，8孔为另一定位基 准，对工件进行定位加紧。5.2 定位加紧方案1）定位方案在下端面放置支承平面，可以限制沿Z轴的平动，绕X的转 动，绕Y轴的转动三个自由度；在底部中8孔中加一短定位销，可以限制沿X轴的平动，沿Y 轴的平动；这样，总共限制了：沿X轴的平动，沿Y轴的平动，沿Z轴 的平动，绕X的转动，绕Y轴的转动五个自由度；2）夹紧方案通过两个U型叉插在水平的两个轴颈上，通过螺栓给工件一 个向下的加紧力。同时，两个U型叉插的连续使用，也使工 件在绕Z轴的转动上受到限制。5.3 夹具元件的设计计算531夹紧力作用点如图，由于加工的切削力向下，而支承平面会给工件一个向 上的力，为了使工件受力平衡，在工件的轴颈上，对称的加 上两个作用力。5.3.2夹紧力的方向由于工件与支承平面的接触仅靠重力维持，将导致工件在放 置和加工的时候受力不稳，因此，在工件的轴颈上，对称的 加上两个向下的作用力，可使工件在Z方向上加紧。同时， 两个对称的U型叉，又使工件在绕Z轴的转动上受到了一定 的限制。135.3.3夹紧方案如图，为工件的夹紧方案，两个U型叉分别给轴颈两个向下 的力，与支承平面给工件的向上的力相平衡，起到了夹紧的 作用。同时，如果刀具给工件绕Z轴的转矩时，U型叉也能 限制工件旋转。5.4夹具装配图的绘制15这是零件的总装配图5.5夹具体主要零件图的绘制这是夹具体。这是钻套支承。17这是U型义。CAD图纸见附图十字轴毛坯图见附图；十字轴零件图见附图；夹具体零件图见附图；钻小6孔夹具装配图见附图。is6体会与展望在课设一月的时间里，既要做科技创新，乂要课程设计，还得兼 顾招聘会。下发课题后，花了几天的时间找零件、设计相应夹具，在 尽量少犯错误的情况下，完成课设。里面不免出错，还请老师纠正。 在这次课程设计中，我重点看了机械制造装备，翻阅了夹具手册，在 钻模和铳床夹具中选择了前者，了解到其主要用于钻床上钻、扩、钱 或攻螺纹。加工中心易引起振动，因此夹具的受力元件要有足够的强 度和刚度，夹紧机构所提供的夹紧力应足够大，并要求有较好的自锁 性能。在符合其设计要求的情况下，得到这套组合夹具。设计过程中翻阅了设计手册，在网上查找了十字轴相关资料，确定可 以使用钻孔专用夹具来加工中心孔。通过分析十字轴图纸，确定工艺 路线，花费两天，绘制了零件、夹具图纸。这次课设不仅复习了机械制图的知识点、巩固所学，锻炼了我的 手绘能力，还为接下来的毕业设计提供了经验。感谢罗老师在白忙之中批阅我们的课程设计。7参考文献赵家奇.机械制造工艺学课程设计指导书M.北京：机械工业出版 社,2006.2曾志新，吕明.机械制造技术基础M.湖北：武汉理工大学出版 社,2001.3李益明.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版 社，1993.4肖诗纲.切削用量手册M.北京：机械工业出版社，1993.5上海柴油机厂工艺设备研究所.金属切削机床夹具设计手册M.北 京：机械工业出版社，1987.6钟日铭.Pro/ENGINEER野火版3.0完 全实例导航M.北京：机械工业出版社，2006.7李凯岭,机械制造技术基础M.北京：科学出版社，2007.K需要全套图纸可以发信息到邮箱523546640 十字轴零件图十字轴钻孔专用夹具图2如阳嬲|三|0Q5|C-D|白。同。一0归人要加敢的白定义文件的名好”2 wwcwwi.3sHliCg.
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