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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 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） 目錄 1零件的工藝分析 1 2機械加工工藝設計 1 2.1確定生產(chǎn)類型 1 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 2 3工藝規(guī)程設計 3 3.1選擇定位基準 3 3.2制定工藝路線 4 3.3表面加工方法的確定 4 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 4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 7 4、1工序1銑四軸端面 7 4、2工序2粗車四軸外圓 7 4、3工序3半精車四軸外圓 8 4、4工序4鉆孔，攻螺紋，锪錐面 9 4、5工序5鉆四軸向軸中心孔，锪錐面 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 1零件的工藝分析 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φ25外圓及四個φ8、φ6的內(nèi)孔、 2、右端面Φ50×60°內(nèi)孔及M8絲孔。 3、φ25外圓的同軸度為0.007，位置度為φ0.02，兩端的對稱度均為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(jù)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(chǎn)類型 已知此十字軸零件的生產(chǎn)綱領為5000件/年，零件的質(zhì)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(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，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 2.2.1確定毛坯種類 零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，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114×114×29；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 a 25 H 2 雙 側加 工 b 25 H 雙 側加 工 c 25 H 3 雙 側 加 工 d 25 H 3 雙 側 加 工 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φ25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(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后φ25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(chǎn)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(chǎn)的準備，毛坯的制造，毛坯經(jīng)過加工、熱處理而成為零件，零件、部件經(jīng)裝配成為產(chǎn)品，機械的質(zhì)量檢查及其運行試驗、調(diào)試，機械的油漆與包裝等。 工藝過程是指在生產(chǎn)過程中，通過改變生產(chǎn)對象的形狀、相互位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。機械產(chǎn)品的工藝過程又可分為鑄造、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)槌善分苯佑嘘P的過程，稱為直接生產(chǎn)過程，是生產(chǎn)過程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關的過程，如生產(chǎn)準備、運輸、保管、機床與工藝裝備的維修等，稱為輔助生產(chǎn)。由于零件加工表面的多樣性、生產(chǎn)設備和加工手段的加工范圍的局限性、零件精度要求及產(chǎn)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(chǎn)量等因素決定。 3.3表面加工方法的確定 根據(jù)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(jīng)濟精度，在生產(chǎn)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(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)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 Φ 25 外 圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表1-6 左 右 端 面 IT10 12.5 粗 車 表1-6 Φ 25 外 圓 IT8 6.3 粗車-半精車 表1-8 上 下 端 面 IT10 12.5 粗 車 表1-7 Φ 23 孔 IT9 3.2 鉆---鉸 表1-7 內(nèi)螺紋 M8 IT6 3.2 攻螺紋 表1-10 Φ 6 孔 IT12 12.5 鉆 表1-7 Φ 8 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φ25圓面作為粗基準粗車右端面及φ25，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(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，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——φ25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 鍛造毛坯 15 熱處理 20 銑四軸端面，鉆中心孔 X6132 銑刀、游標卡尺 25 粗車四軸到φ26.5 CA6140 三抓卡盤、車刀、游標卡尺 30 半精右車四軸到φ25.3 CA6140 三抓卡盤、車刀、游標卡尺 35 鉆孔φ23×60°孔攻螺紋孔M8 Z525 專用夾具、鉆頭鉸刀、絲錐 40 鉆φ6、φ8孔 Z3040 專用夾具、鉆頭錐度鉸刀 45 熱處理 50 精磨四個軸到φ25、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(chǎn)綱領為大批生產(chǎn)，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銑四軸端面 1、工件材料:20CrMnTi，σ=1018Mpa，模鍛。 機床：臥式車床CA6140 刀具：YT15圓柱車刀，齒數(shù)Z=6，依據(jù)手冊，由切削深度，以及加工類型（不經(jīng)粗銑的半精銑），選用粗齒。 2、計算切削用量 根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)《機械工藝簡明手冊》查表=0.12mm，。 采用硬質(zhì)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=29.2s 5、 單件時間計算 td=t+t1=486.4s+29.2s=515.6s 4、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σ=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(jù)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(jù)前角大小，以及加工類型（粗車），查的相應的α=8°，刀桿尺寸為。 2、計算切削用量 根據(jù)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(zhì)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(jù)縱車外圓的切削速度表，并根據(jù)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 本工序為四個相同工步 4、計算其他時間 t1=6%×t=0.8s 5、單件時間計算 td=t+t1=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σ=1018Mpa，加工材料為結構鋼，查表得前角范圍12°～15°，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(jù)切削尺寸及加工要求。 按表面粗糙度選取切削用量：根據(jù)刀具的相關參數(shù)，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(jù)表加工工藝手冊表14-13（硬質(zhì)合金外圓縱車削的切削速度）。 ，根據(jù)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=9.5s 4、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：Φ6mm中心鉆；M8絲錐；60°锪鉆。 確定切削用量 鉆孔 由材料σ=1018Mpa<0.748Gpa，查表取。 依據(jù)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(shù)：， 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+t1=7.11s+0.43s=7.54s 4、5工序5鉆四軸向軸中心孔，锪錐面 為了盡量保證Φ6mm和Φ8mm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(chǎn)效率，減小工人勞動強度。先加工Φ8mm的孔，后加工Φ6mm的孔，這樣可以減小加工Φ6mm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，σ=1018Mpa，模鍛。 機床：臥式鉆床 刀具：中心鉆Φ8mm, ；20. Φ6mm，。 2、計算切削用量 根據(jù)刀具材料以及加工類型，依據(jù)σ=1018Mpa<0.748Gpa, ，由《機械工藝簡明手冊》查表得加工Φ8mm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Φ6mm孔的進給量以及切削速度分別為，轉速計算結果與Φ8mm為了簡化加工過程采用與加工Φ8mm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=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。 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 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=70s×4+62s×4=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=559.6s 11