十字接头加工工艺设计过程说明书——机械制造技术课设

引言

机械制造工艺学（machinery technology）是研究集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新型工业，归纳总结机械制造工艺的科学理论与实践，探索解决工艺过程中遇到的实际问题，从而揭示出一般规律的一门科学。主要包括机械加工工艺规程的制订、机床夹具设计原理、机械加工精度、加工表面质量、典型零件加工工艺、机器装配工艺基础、机械设计工艺基础、现代制造技术及数控加工工艺等部分。加工工艺课程设计是我们在学习数控加工工艺、机械加工实训及其他有关课程之后进行的一个重要的实践性教学环节，是第一次较全面的工艺设计训练，其目的是培养学生运用机械制造工艺学及有关课程的知识,分析和解决工艺问题的能力,初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。能根据被加工零件的技术要求,运用夹具设计的基本原理和方法,学会拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计,初步具备设计出高效,省力,经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。以进一步巩固、深化、扩展本课程所学到的理论知识，强化工艺设计能力。通过加工工艺课程设计，同学应进一步提高识图、制图和机械设计的水平；掌握机械加工工艺设计的方法，学会查阅和运用有关专业资料、手册等工具书；培养独立思考和工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。加工工艺设计课程要求我们应该像真正在工厂工作一样的严格要求自己，必须以科学务实和诚信负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工

作风。

1零件工艺分析

十字接头已经广泛被用到各个技术领域，随着技术的不断进步，生产都向自动化、专业化和大批量化的方向发展。这就要求企业提高生产率，提高利用率, 减少浪费降低成本。在十字接头越发体现出其广阔的应用领域和市场前景。特别是近华来与微电子、计算机技术相结合后，使十宇接头;进入了一个新的发展阶段。为适应机械设备的要求，十字接头的设计要求和技术领的拓展还需要不断的更新。

根据零件使用要求及其作用分析，本次设计零件采用HT200铸造件。HT200在使用中能承受较大应力，有良好的耐磨性和减震性能。能够满足此零件设计要求。

由零件图可知，22和40中心线是主要的设计基准和加工基准，该零件的主要加工面可分为：

1 22孔为中心的加工表面

这一组加工表面包括34左右端面，22孔，1×45°倒角，14端面及M6-6B深12孔螺纹孔。

2 40孔为中心面的加工表面

这一组加工面表面包括53孔左右端面，40孔，1×45°倒角，2×M10-7B螺纹孔及端面，4顶孔。

其中22中心线与其端面A有一点位置要求，是22孔中心线与端面A垂直度公差为0.22。

由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加

工第二组。有参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到位置精度可知，上诉技术要求是可以达到的。零件结构工艺性能也可行。

经分析，为保证加工精度和降低加工成本，将22孔和40孔作为定位基准。可很好保证其他各尺寸要求。完全可以达到图纸要求。加工应先加工第一组表面，再以第一组加工后表面为精基准加工另外一组加工面。

图1-1十字接头零件图

2生产纲领

生产纲领是生产纲领是指零件的年产量，可以分为单件生产、成批生产、大量生产,主要依据为：

单件生产：工厂的产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，工厂大多数工作地点的加工对象经常改变。例如重型机械、造船业等一般属于单件生产。

成批生产：工厂的产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期地轮换生产，工厂内大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。例如机床和电机制造一般属于成批生产。

大量生产：工厂的产品品种固定，每种产品数量很大，工厂内大多数工作地点的加工对象固定不变。例如汽车、轴承等制造。

由任务书得，零件年生产量Q=500（件/年），按废品率α=3%，备品率β=5%计算.

公式：

N=Q×n×(1+α)×(1+β)

式中： N——零件生产纲领（件/年）；

Q——产品年产量（台/年）；

n——每台产品中该零件的数量（件/台）；

β%——备品率；

α%——废品率。

代入得： N=500×（1+3%）×（1+5%）=540.75件/年

取为541件/年。

3选择毛坯及毛坯制造方法

3.1 选择毛坯

零件材料HT200，考虑零件冲击不大，零件结构比较简单，故选择铸件毛坯。

有参考文献可知，灰铸铁铸件的尺寸公差等级CT为8-10级（砂型机器造型），机械加工余量RAM为E-G。选择C7=10级，RAM为G级。经查表法确定各加工面总余量：

铸件主要尺寸如下表：

4 加工方案的确定

4.1定位基准的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

1）粗基准的选择:

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

2）精基准的选择:

主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。确定工件的定位方式及定位元件的构造

工件的定位方式主要取决于工件的加工要求和定位基准的形状、尺寸。分析加工工序的技术条件和定位技术条件和定位基准选择的合理性，遵循六点定位原则。按定位可靠，结构简单的原则，确定定位方式。常见的定位方式有平面定位、内孔定位，外圆定位和组合表面定位等。在确定了工件的定位方式后，即可根据定位基面的形状，选取相应的定位原件及结构。

3）定位平面

在夹具设计中常用的平面定位原件有固定支撑，可调支撑，自位支撑及辅助支撑，其中固定支撑又可分为支撑钉和支撑板。

本工序采用的定位面为A面

4）定位方式

根据零件的结构特点，为了满足六点定位原则，工件采用一面一短销加一圆柱挡块定位。

一面：可定位Z轴平动﹑X轴和Y轴的转动三个方向的自由度；

一短销：可定位X轴﹑Y轴平动两个方向的自由度；

一圆柱挡块：可和短销配合定位Z轴的转动一个方向的自由度。

4.2 加工方案的确定

工艺路线选择的重要程度因不同类型的生产系统而异。对于不同的生产纲领，在排工序时，可以采用不同的原则，精基准一般应安排在工艺过程一开始就进行加工。该零件根据图纸要求，以底面为精基

准，先加工下表面，在以下表面为精基准加工各个表面。在加工位置度，表面粗糙度等要求高的表面，采用粗加工，再半精加工最后精加工等原则，确保达到加工要求。制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,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夹具,并尽量使工序分散，均分每一道工序的时间，使节拍相符，降低积压时间，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。

十字接头零件一共有12道工序，其间有一定的位置要求，分述如下：①以Φ34为粗基准面，可加工轴Φ46的端面（即A面），这样可以方便以下工序的加工，多以A面为基准面加工。

②在选择其他表面加工时，要考虑以加工完的表面为新的基准面去定基准，此时选择铣Φ53的两头端面，这样会使Φ53的两头端面可做基准面而且与A面为相互垂直的两面，也满足先面后孔原则。

③加工完Φ53的两头端面后可铣Φ40孔并倒角。（先面后孔原则）

④再选择工序时，由于夹具设计的夹紧方式等问题，应先加工Φ34轴端面，而Φ22孔也在工序范围内，所以定先铣Φ22孔并在A平面倒角，然后再铣Φ34轴端面并倒角。

⑤考虑先铣平面再钻孔，铣M10-7H的端面与铣Φ14的端面比较，铣M10-7H的端面比较好加工，（即可以卧铣也可以立铣）所以先铣M10-7H的端面，然后再铣Φ14的端面。

⑥由于要钻孔，最好先在Φ22孔内拉高为2的弧槽。

⑦钻孔时，应先钻比较好加工的，钻螺纹M6-6H深12/钻孔深16的螺纹孔，钻两个M10-7H贯穿的螺纹孔在前，钻-铰Φ4孔在后。

⑧最后去毛刺。

5机床及刀具的选择

1）机床的选择

根据工件尺寸以及被加工表面的空间位置，本工序（平面铣M10-7B的端面）采用卧式升降台铣床加工，先选择机床型号，查阅机械加工工艺手册第九章9-4表9.1-1，选择型号XA6132的卧式升降铣床。其部分参数如下：电动机功率：主电机7.5kw,电动机总功率2.22，电动机主轴转速60 ~ 1030r/min,取150 r/min（由于粗铣）。

工序1、2、4、6、9以A面为定位基准，机床选择XA6132卧式铣床。如下图：

图5-1 XA6132卧式升降铣床

工序 03、5、11 钻、扩、铰 40mm，倒角 45°。选用 Z550A 立式钻床。

图5-2 Z550A立式钻床

工序 7、10攻螺纹选用 S5016立式攻丝机。

2）刀具的选择

平面铣A端面，53㎜左右端面以及M10-7B的端面是粗铣，，所以采用圆柱形铣刀比较好，再选择刀具型号，查阅机械加工工艺实用手册，选择GB1115-85的圆柱形铣刀D=50mm,d=22mm,L=63,细齿z=8 6确定切削用量及基本工时

6.1 背吃刀量

根据零件毛坯的尺寸的确定，即背吃刀量为3.0mm。

6.2 进给量

根据所选机床功率和铣刀类型，查机械加工工艺实用手册，材质为钢。确定粗铣时每齿进给量a f=0.12~0.2mm,取0.12mm。

f=a f×z=0.12×8=0.96mm/r

z为细齿的齿数

6.3 切削速度：

由切削速度公式：

V=πdn/1000

式中：d…..铣刀直径最大50 mm；

n…..主轴转速200 r/min；

V…..为切削速度 m/min；

《机械加工工艺设计手册》表10-32所列卧式升降台铣床的主轴转速，取主轴转数为n=150r/min，再将此转速代入公式，可求出粗铣的实际铣削速度

v=nπD/1000=(200×3.14×50) ∕1000=31.4m/min

n为主轴转速，D为工件或刀具外圆直径

6.4计算工时

1）基本时间t j 的计算

根据机械制造技术基础课程设计指导教程第五章，表5-43中面铣刀铣平面（对称铣削、主偏角kr=90。）的基本时间公式t j=(l+l1+l2)i/nf MZ 可求得该工序的基本时间。

根据刀具的选择式中l=54mm; l2=2~5mm，取l2=4；

l1=√（a e(d-a e)+(1~3)）(取2)

l1=√（24（50-24）+2）=26.98mm

f MZ=f×n=fz×Z×n=0.8×200=192

tj=( l+l1+l2)/ f MZ=（54+26.98+4）∕192=0.44min×60=26.65s

2)辅助时间tf的计算

辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为t f=(0.15~0.2) t j,此时取t f=(0.15~0.2) t j=0.15×26.65=5.32s

3)其他时间的计算

除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时

间还包括布置工作的时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于本次中十字接头的生产类型为大中批生产分配到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不记；布置工作的时间t b是作业时间的2%~7%,休息与生理需要时间t x是作业时间的2%~4%，此次取3%则工序的其他时间为（t b+t x）可按关系式（3%+3%）× (t j+t f)

计算，

t b+t x=6%×(t j+t f)= 6%×(26.65+5.32)=1.92s

4)单件时间t dj的计算

此工序的单件时间：t dj=t j+t f+t b+t x

t dj=t j+t f+t b+t x=26.65+5.32+1.92=33.89s

总结

这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和同学们的热情帮助下，使我找到了信心。现在想想其实课程设计当中的每一天都是很累的，其实正向老师说得一样，机械设计的课程设计没有那么简单，虽然种种困难我都已经克服，但是还是难免我有些疏忽和遗漏的地方。完美总是可望而不可求的，不在同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这个心理我一步步走了过来，最终完成了我的任务。

十几天的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学

到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化.

其实在生活中这样的事情也是很多的,当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题.

参考文献

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