1、航空制造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程設 專業： 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2確定毛坯種類22.2.2確定鍛件加工余量及形狀33工藝規程設計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64機械加工余量、工序尺寸及公差的確定74、1工序1銑四軸端面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，锪錐面9

2、4、5工序5鉆四軸向軸中心孔，锪錐面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155.4 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25外圓及四個8、6的內孔、2、右端面5060內孔及M8絲孔。3、25外圓

3、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，可確定該撥叉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。2.2確定毛坯確定毛坯種類零件結構又比較簡單

4、，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11411429；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：簡 圖加工面代號基本尺寸加工余量等級加工余量說明a25H2雙側加工b25H雙 側加工c25H3雙 側加工d25H3雙 側加工3工藝規程設計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25外圓面和左端面作為粗基準

5、。采用左端面作粗基準加工右端面，可以為后續工序準備好精基準（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25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為成品的全過程。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又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、

6、機械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過程。其中與原材料變為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。而與原材料變為產品間接有關的過程，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。每一個工序又可括哪些工序，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

7、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 25外 圓IT86.3粗車-半精車表1-6左 右端 面IT1012.5粗 車表1-6 25外 圓IT86.3粗車-半精車表1-8上 下端 面IT1012.5粗 車表1-7 23孔IT93.2鉆-鉸表1-7內螺紋M8IT63.2攻螺紋表1-10 6孔IT1212.5鉆表1-7 8孔IT1212.5鉆表1-73.4加工階段的劃

8、分在粗加工階段。首先將精基準準備好，使后續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25圓面作為粗基準粗車右端面及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，可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25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

9、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26.5CA6240三抓卡盤、車刀、游標卡尺30半精右車四軸到25.3CA6240三抓卡盤、車刀、游標卡尺35鉆孔2360孔攻螺紋孔M8Z528專用夾具、鉆頭鉸刀、絲錐40鉆6、8孔Z3040專用夾具、鉆頭錐度鉸刀 45熱處理 50精磨四個軸到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,

10、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銑四軸端面1、工件材料:20CrMnTi，=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（不經粗銑的半精銑），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=0.12mm，。采用硬質合金圓柱車刀，=50mm，Z=6，則，由機床說明書取，于是。刀具每分鐘進給量為=662.4mm/min.3、計算基本時間本工序為相同的四個工步4、計算其他時間 t1=6%t=29.2s5、 單件時間計算 td=t+t1=486.4s+29.2s=515

11、.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=8，刀桿尺寸為。2、計算切削用量根據加工尺寸確定背吃刀量為工件直徑靠近20mm，刀具材料為硬質合金，背吃刀量0.6mm，有工藝手冊查表得，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，由機床說明書取轉速為=相應的轉速為3、計算基本時間本工

12、序為四個相同工步4、計算其他時間 t1=6%t=0.8s5、單件時間計算 td=t+t1=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，刀桿尺寸為，刀尖半徑取。2、計算切削用量根據切削尺寸及加工要求。 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。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

13、）。，根據機床說明書，取，計算切削速度3、計算基本時間本工序為四個相同工步基本時間4、計算其他時間 t1=6%t=0.5s 6、單件時間計算 td=t+t1=9s+0.5s=9.5s4、4工序4鉆孔，攻螺紋，锪錐面1、加工條件機床：立式鉆床Z518。刀具：6mm中心鉆；M8絲錐；60锪鉆。確定切削用量鉆孔由材料=1018Mpa0.748Gpa，查表取。依據鉆直徑以及進給量查表確定，計算轉速，車床為無極轉速因此轉速不需修正。攻螺紋查表取，切削速度計算公式：查表確定各系數：，3、計算基本時間加工各步的走刀長度、進給量、轉速分別為4、計算其他時間 t1=6%t=0.43s 5、單件時間計算 td=t

14、+t1=7.11s+0.43s=7.54s4、5工序5鉆四軸向軸中心孔，锪錐面為了盡量保證6mm和8mm同軸，采用一次裝卡，連續加工的方法，這也有利于節約工時，提高生產效率，減小工人勞動強度。先加工8mm的孔，后加工6mm的孔，這樣可以減小加工6mm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，=1018Mpa，模鍛。機床：臥式鉆床刀具：中心鉆8mm,；20. 6mm，。 2、計算切削用量根據刀具材料以及加工類型，依據=1018Mpa0.748Gpa,，由機械工藝簡

15、明手冊查表得加工8mm孔的進給量以及切削速度分別為，計算得，查表的機床恰有此轉速。加工6mm孔的進給量以及切削速度分別為，轉速計算結果與8mm為了簡化加工過程采用與加工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4、計算其他時間 t1=6%t=5.8s 5、單件時間計算 td=t+t1=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。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

16、,厚度h=6mm。2、確定切削用量由加工要求。由于加工類型是直接精磨，且粗糙度為3、計算基本時間 t=70s4+62s4=528s 4、計算其他時間 t1=6%t=31.6s 5、單件時間計算 td=t+t1=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6：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；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

17、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6、 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；7、 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5.3.1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

18、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，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。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。這是U型叉。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6孔夾具裝配圖見附圖。6體會與展望在課設一月的時間里，既要做科技創新，又要課程設計，還得兼顧招聘會。下發課題后，花了幾天的時間找零件、設計