十字接頭加工工藝過程說明書——機械制造技術(shù)課設(shè)課件

1、引 言機械制造工藝學（machinery technology）是研究集機械、電子、光學、信息科學、材料科學、生物科學、激光學、管理學等最新成就為一體的一個新興技術(shù)與新型工業(yè)，歸納總結(jié)機械制造工藝的科學理論與實踐，探索解決工藝過程中遇到的實際問題，從而揭示出一般規(guī)律的一門科學。主要包括機械加工工藝規(guī)程的制訂、機床夾具設(shè)計原理、機械加工精度、加工表面質(zhì)量、典型零件加工工藝、機器裝配工藝基礎(chǔ)、機械設(shè)計工藝基礎(chǔ)、現(xiàn)代制造技術(shù)及數(shù)控加工工藝等部分。加工工藝課程設(shè)計是我們在學習數(shù)控加工工藝、機械加工實訓及其他有關(guān)課程之后進行的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是第一次較全面的工藝設(shè)計訓練，其目的是培養(yǎng)學生運用機

2、械制造工藝學及有關(guān)課程的知識,分析和解決工藝問題的能力,初步具備設(shè)計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求,運用夾具設(shè)計的基本原理和方法,學會擬訂夾具設(shè)計方案,完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計,初步具備設(shè)計出高效,省力,經(jīng)濟合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。以進一步鞏固、深化、擴展本課程所學到的理論知識，強化工藝設(shè)計能力。通過加工工藝課程設(shè)計，同學應(yīng)進一步提高識圖、制圖和機械設(shè)計的水平；掌握機械加工工藝設(shè)計的方法，學會查閱和運用有關(guān)專業(yè)資料、手冊等工具書；培養(yǎng)獨立思考和工作的能力，為畢業(yè)后走向社會從事相關(guān)技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。加工工藝設(shè)計課程要求我們應(yīng)該像真正在工廠工作一樣的嚴

3、格要求自己，必須以科學務(wù)實和誠信負責的態(tài)度對待自己所做的技術(shù)決定、數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，培養(yǎng)良好的工作風。1零件工藝分析十字接頭已經(jīng)廣泛被用到各個技術(shù)領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷進步，生產(chǎn)都向自動化、專業(yè)化和大批量化的方向發(fā)展。這就要求企業(yè)提高生產(chǎn)率，提高利用率, 減少浪費降低成本。在十字接頭越發(fā)體現(xiàn)出其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。特別是近華來與微電子、計算機技術(shù)相結(jié)合后，使十宇接頭;進入了一個新的發(fā)展階段。為適應(yīng)機械設(shè)備的要求，十字接頭的設(shè)計要求和技術(shù)領(lǐng)的拓展還需要不斷的更新。根據(jù)零件使用要求及其作用分析，本次設(shè)計零件采用HT200鑄造件。HT200在使用中能承受較大應(yīng)力，有良好的耐磨性和減震性能。能夠滿足

4、此零件設(shè)計要求。由零件圖可知，22和40中心線是主要的設(shè)計基準和加工基準，該零件的主要加工面可分為：1 22孔為中心的加工表面這一組加工表面包括34左右端面，22孔，1×45°倒角，14端面及M6-6B深12孔螺紋孔。2 40孔為中心面的加工表面這一組加工面表面包括53孔左右端面，40孔，1×45°倒角，2×M10-7B螺紋孔及端面，4頂孔。其中22中心線與其端面A有一點位置要求，是22孔中心線與端面A垂直度公差為0.22。由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。有參考文獻中有關(guān)面和孔加工精度及機床所能達到位置精度可知

5、，上訴技術(shù)要求是可以達到的。零件結(jié)構(gòu)工藝性能也可行。經(jīng)分析，為保證加工精度和降低加工成本，將22孔和40孔作為定位基準。可很好保證其他各尺寸要求。完全可以達到圖紙要求。加工應(yīng)先加工第一組表面，再以第一組加工后表面為精基準加工另外一組加工面。表1-1 工藝要求簡表零件部位工藝要求A面表面粗糙度12.524面表面粗糙度12.514面表面粗糙度12.522孔表面粗糙度6.3孔中心線與A面垂直度0.0522（）40孔40（）表面粗糙度6.3圖1-1十字接頭零件圖2生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是生產(chǎn)綱領(lǐng)是指零件的年產(chǎn)量，可以分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn),主要依據(jù)為：單件生產(chǎn)：工廠的產(chǎn)品品種不固定，每一品種的產(chǎn)品

6、數(shù)量很少，工廠大多數(shù)工作地點的加工對象經(jīng)常改變。例如重型機械、造船業(yè)等一般屬于單件生產(chǎn)。成批生產(chǎn)：工廠的產(chǎn)品品種基本固定，但數(shù)量少，品種較多，需要周期地輪換生產(chǎn)，工廠內(nèi)大多數(shù)工作地點的加工對象是周期性的變換。例如機床和電機制造一般屬于成批生產(chǎn)。大量生產(chǎn)：工廠的產(chǎn)品品種固定，每種產(chǎn)品數(shù)量很大，工廠內(nèi)大多數(shù)工作地點的加工對象固定不變。例如汽車、軸承等制造。由任務(wù)書得，零件年生產(chǎn)量Q=500（件/年），按廢品率=3%，備品率=5%計算.公式：N=Q×n×(1+)×(1+) 式中 ： N零件生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）；Q產(chǎn)品年產(chǎn)量（臺/年）；n每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺）；%

7、備品率； %廢品率。 代入得： N=500×（1+3%）×（1+5%）=540.75件/年取為541件/年。3選擇毛坯及毛坯制造方法3.1 選擇毛坯零件材料HT200，考慮零件沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)比較簡單，故選擇鑄件毛坯。有參考文獻可知，灰鑄鐵鑄件的尺寸公差等級CT為8-10級（砂型機器造型），機械加工余量RAM為E-G。選擇C7=10級，RAM為G級。經(jīng)查表法確定各加工面總余量：加工表面加工表面基本尺寸加工余量加工余量數(shù)值說明22端面100G2.0端面兩側(cè)加工22的孔22H1孔降一級，雙面加工14端面16G1單側(cè)加工2×M10-7B端面32G1單側(cè)加工40孔40H

8、7.5孔降一級，雙面加工40端面80G1.5端面兩側(cè)加工鑄件主要尺寸如下表：主要加工表面零件尺寸總余量毛坯尺寸22端面1104.011440端面803.08322孔222.02040孔40152514端面161172×M10-7B端面321334 加工方案的確定4.1定位基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。1）粗基準的選擇:對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精

9、度較高的不加工表面作粗基準。2）精基準的選擇:主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。確定工件的定位方式及定位元件的構(gòu)造工件的定位方式主要取決于工件的加工要求和定位基準的形狀、尺寸。分析加工工序的技術(shù)條件和定位技術(shù)條件和定位基準選擇的合理性，遵循六點定位原則。按定位可靠，結(jié)構(gòu)簡單的原則，確定定位方式。常見的定位方式有平面定位、內(nèi)孔定位，外圓定位和組合表面定位等。在確定了工件的定位方式后，即可根據(jù)定位基面的形狀，選取相應(yīng) 的定位原件及結(jié)構(gòu)。3）定位平面在夾具設(shè)計中常用的平面定位原件有固定支撐，可調(diào)支撐，自位支撐及輔助支撐，其

10、中固定支撐又可分為支撐釘和支撐板。 本工序采用的定位面為A面4）定位方式根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，為了滿足六點定位原則，工件采用一面一短銷加一圓柱擋塊定位。一面：可定位Z軸平動X軸和Y軸的轉(zhuǎn)動三個方向的自由度；一短銷：可定位X軸Y軸平動兩個方向的自由度；一圓柱擋塊：可和短銷配合定位Z軸的轉(zhuǎn)動一個方向的自由度。4.2 加工方案的確定工藝路線選擇的重要程度因不同類型的生產(chǎn)系統(tǒng)而異。對于不同的生產(chǎn)綱領(lǐng)，在排工序時，可以采用不同的原則，精基準一般應(yīng)安排在工藝過程一開始就進行加工。該零件根據(jù)圖紙要求，以底面為精基準，先加工下表面，在以下表面為精基準加工各個表面。在加工位置度，表面粗糙度等要求高的表面，采用粗加

11、工，再半精加工最后精加工等原則，確保達到加工要求。制定工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具,并盡量使工序分散，均分每一道工序的時間，使節(jié)拍相符，降低積壓時間，來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。十字接頭零件一共有12道工序，其間有一定的位置要求，分述如下：以34為粗基準面，可加工軸46的端面（即A面），這樣可以方便以下工序的加工，多以A面為基準面加工。在選擇其他表面加工時，要考慮以加工完的表面為新的基準面去定基準，此時選擇銑53的兩頭端面，這樣會使53

12、的兩頭端面可做基準面而且與A面為相互垂直的兩面，也滿足先面后孔原則。加工完53的兩頭端面后可銑40孔并倒角。（先面后孔原則）再選擇工序時，由于夾具設(shè)計的夾緊方式等問題，應(yīng)先加工34軸端面，而22孔也在工序范圍內(nèi)，所以定先銑22孔并在A平面倒角，然后再銑34軸端面并倒角?？紤]先銑平面再鉆孔，銑M10-7H的端面與銑14的端面比較，銑M10-7H的端面比較好加工，（即可以臥銑也可以立銑）所以先銑M10-7H的端面，然后再銑14的端面。由于要鉆孔，最好先在22孔內(nèi)拉高為2的弧槽。鉆孔時，應(yīng)先鉆比較好加工的，鉆螺紋M6-6H深12/鉆孔深16的螺紋孔，鉆兩個M10-7H貫穿的螺紋孔在前，鉆-鉸4孔在后

13、。最后去毛刺。根據(jù)以上分析的零件結(jié)構(gòu)特征以及各工序加工的難易程度、定位基準的選擇確定如下加工方案為最優(yōu)加工方案如表2-1表4-1工序號工序內(nèi)容定位基準毛坯、鑄坯01銑A平面34外圓柱面02銑53的兩頭端面A面03鉆、擴、鉸40孔并倒角04銑34軸端面并倒角A面05鉆、擴22孔并在A平面倒角06銑M10-7B端面、銑14的端面A面07鉆螺紋M6-6H深12/鉆深16的螺紋孔、鉆兩個M10-7H貫穿的孔，攻螺紋08在22孔內(nèi)拉高為2的弧槽09鉆兩個M10-7H貫穿的孔，攻螺紋53面10鉆-鉸4孔A面11去毛刺12終檢5機床及刀具的選擇1）機床的選擇根據(jù)工件尺寸以及被加工表面的空間位置，本工序（平面

14、銑M10-7B的端面）采用臥式升降臺銑床加工，先選擇機床型號，查閱機械加工工藝手冊第九章9-4表9.1-1，選擇型號XA6132的臥式升降銑床。其部分參數(shù)如下：電動機功率：主電機7.5kw,電動機總功率2.22，電動機主軸轉(zhuǎn)速60 1030r/min,取150 r/min（由于粗銑）。工序1、2、4、6、9以A面為定位基準，機床選擇XA6132臥式銑床。如下圖： 圖5-1 XA6132臥式升降銑床工序 03、5、11 鉆、擴、鉸f 40mm，倒角 45°。選用 Z550A 立式鉆床。圖5-2 Z550A立式鉆床工序 7、10攻螺紋選用 S5016立式攻絲機。2）刀具的選擇平面銑A端面

15、，53左右端面以及M10-7B的端面是粗銑，所以采用圓柱形銑刀比較好，再選擇刀具型號，查閱機械加工工藝實用手冊，選擇GB1115-85的圓柱形銑刀D=50mm,d=22mm,L=63,細齒z=86確定切削用量及基本工時6.1 背吃刀量根據(jù)零件毛坯的尺寸的確定，即背吃刀量為3.0mm。6.2 進給量根據(jù)所選機床功率和銑刀類型，查機械加工工藝實用手冊，材質(zhì)為鋼。確定粗銑時每齒進給量af=0.120.2mm,取0.12mm。f=af×z=0.12×8=0.96mm/rz為細齒的齒數(shù)6.3 切削速度：由切削速度公式：V=dn/1000 式中：d.銑刀直徑最大50 mm； n.主軸轉(zhuǎn)

16、速200 r/min； V.為切削速度 m/min；機械加工工藝設(shè)計手冊表10-32所列臥式升降臺銑床的主軸轉(zhuǎn)速，取主軸轉(zhuǎn)數(shù)為n=150r/min，再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出粗銑的實際銑削速度v=nD/1000=(200×3.14×50) 1000=31.4m/minn為主軸轉(zhuǎn)速，D為工件或刀具外圓直徑6.4計算工時1）基本時間tj 的計算根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程第五章，表5-43中面銑刀銑平面（對稱銑削、主偏角kr=90。）的基本時間公式tj=(l+l1+l2)i/nfMZ可求得該工序的基本時間。根據(jù)刀具的選擇式中l(wèi)=54mm; l2=25mm，取l2=4；l

17、1=（ae(d-ae)+(13)）(取2)l1=（24（50-24）+2）=26.98mmfMZ=f×n=fz×Z×n=0.8×200=192tj=( l+l1+l2)/ fMZ=（54+26.98+4）192=0.44min×60=26.65s2)輔助時間tf的計算輔助時間tf與基本時間tj之間的關(guān)系為tf=(0.150.2) tj,此時取tf=(0.150.2) tj=0.15×26.65=5.32s3)其他時間的計算除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要時間和準備與終結(jié)

18、時間。由于本次中十字接頭的生產(chǎn)類型為大中批生產(chǎn)分配到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不記；布置工作的時間tb是作業(yè)時間的2%7%,休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%4%，此次取3%則工序的其他時間為（tb+tx）可按關(guān)系式（3%+3%）× (tj+tf)計算，tb+tx=6%×(tj+tf)= 6%×(26.65+5.32)=1.92s4)單件時間tdj的計算此工序的單件時間：tdj=tj+tf+tb+txtdj=tj+tf+tb+tx=26.65+5.32+1.92=33.89s總結(jié)這次課程設(shè)計，由于理論知識的不足，再加上平時沒有什么設(shè)計經(jīng)驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不知從何入手。在老師的諄諄教導，和同學們的熱情幫助下，使我找到了信心?，F(xiàn)在想想其實課程設(shè)計當中的每一天都是很累的，其實正向老師說得一樣，機械設(shè)計的課程設(shè)計沒有那么簡單，雖然種種困難我都已經(jīng)克服，但是還是難免我有些疏忽和遺漏