20CrMnTi模板工艺课程设计.docx

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20CrMnTi模板工艺课程设计

机械制造工艺学

课程设计说明书

设计题目：

******机械加工工艺规程设计

学生：

学号：

机电工程学院

班级：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

指导教师：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXX

目录

0序言…………………………………………………………………………………………2

1零件的分析…………………………………………………………………………………2

1.1零件结构工艺性分析………………………………………………………………………2

1.2零件的技术要求分析………………………………………………………………………3

2毛坯的选择…………………………………………………………………………………3

2.1毛坯种类的选择……………………………………………………………………………3

2.2毛坯制造方法的选择………………………………………………………………………4

2.3毛坯形状及尺寸的确定……………………………………………………………………4

3工艺路线的拟定……………………………………………………………………………4

3.1定位基准的选择……………………………………………………………………………4

3.2零件表面加工方案的选择…………………………………………………………………5

3.3加工顺序的安排……………………………………………………………………………6

3.3.1加工阶段的划分………………………………………………………………………6

3.3.2机械加工顺序的安排……………………………………………………………………6

3.3.3热处理工序的安排………………………………………………………………………6

3.3.4辅助工序的安排…………………………………………………………………………6

4工序设计……………………………………………………………………………………7

4.1机床和工艺装备的选择……………………………………………………………………7

4.2工序设计……………………………………………………………………………………8

结论……………………………………………………………………………………………11

参考文献……………………………………………………………………………………12

序言

机械制造工艺学课程设计，是在学完大部分专业课之后进行的，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。

同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。

通过课程设计达到以下目的：

1.能熟练的运用所学知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制定工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2.课程设计也是理论联系实际的过程，并学会使用手册查询相关资料，增强解决工程实际问题的独立工作能力。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，请老师给予指教。

1.零件的分析

1.1零件的结构工艺性分析

零件的材料为20CrMnTi，需要模锻，模锻性能优良，工艺较复杂，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φ25外圆及四个φ8、φ6的内孔、

2、右端面Φ30×60°内孔及M8丝孔。

3、φ25外圆的同轴度为0.007，位置度为φ0.02，两端的对称度均为0.05.

由上面分析可知，可以先上四爪卡盘粗车端面和轴颈，然后钻孔锪孔倒角，再进行精加工，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。

十字轴零件图简图如图1-1。

图1-1十字轴零件简图

1.2零件的技术要求分析

零件技术要求分析见表1-1。

表1-1零件技术要求表

序号

加工表面

精度等级

表面粗糙度

形位精度

1

轴颈外圆

IT7

0.8

同轴度0.007

位置度0.02

2

轴颈端面

IT8

1.6

对称度0.05

3

M8螺纹孔

H7

6.3

4

φ23沉头孔

5

φ6孔

25

6

φ8孔

25

2.毛坯的选择

2.1毛坯种类的选择

工件为机械重要连接部件，工作中承受较多的工作载荷，要求较高刚度和强度，因此选用锻件，从而使金属纤维尽量不被切断，保证零件可靠工作。

2.2毛坯制造方法的选择

生产类型为中批，工件形状并不复杂，所以采用模锻加工工艺。

2.3毛坯形状及尺寸确定

根据加工余量和零件基本尺寸，毛坯两轴端尺寸为115.4mm，四轴颈直径为27mm。

毛坯图如图1-2。

图2-2毛坯图

3.工艺路线的拟定

3.1定位基准的选择

3.1.1粗基准的选择

考虑到端面对两对轴线的位置度要求，而且四个轴颈外圆是重要加工表面，这样做可保证重要加工表面的加工余量均匀，并防止加工余量不够而导致废品产生，同时选择外圆面作为粗基准定位比较稳定，符合便于装卡的原则，所以选择毛坯外圆为粗基准车轴端面比较合理。

3.1.2精基准的选择

根据基准重合原则，以中心孔作为加工外圆的精基准，以精加工后的外圆作为加工四轴端面的精基准，保证了定位基准和设计基准的重合。

3.2零件表面加工方案的选择

各加工表面加工方案见表3-1。

表3-1加工方案表

序号

加工表面

加工方案

1

四轴颈

粗车——精车——粗磨——精磨

2

四周端面

粗车——精车

3

螺纹

钻——攻丝

4

φ23孔

锪钻

5

φ6孔

钻

6

φ8孔

钻

3.3加工顺序的安排

3.3.1加工阶段的划分

按加工性质和作用的不同，工艺路线可分成如下几个阶段：

（1）荒加工阶段（加工余量大，用于粗加工前的去皮加工）

（2）粗加工阶段（用于切除大部分加工余量，加工精度低，表面粗糙度大。

完成次要表面加工，例如钻孔、攻丝、铣键槽等）

（3）半精加工阶段（主要表面消除粗加工留下的误差，达到一定的精度及精加工余量，为精加工做准备）

（4）精加工阶段（使主要表面均达到图纸要求）

（5）光整加工阶段（进一步提高工件尺寸精度，降低表面粗糙度）

3.3.2机械加工顺序的安排

机械加工工序的安排应遵循以下原则：

（1）遵循“基准先行”原则，首先加工基准——φ25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，后加工次要表面。

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工外圆面、端面，再加工孔，确定工艺路线。

3.3.3热处理工序安排

（1）去除内应力处理目的是消除内应力。

包括自然时效和人工时效，用于粗加工前后，半精加工后精加工前。

（2）预备热处理目的是改善切削性能，消除内应力。

包括退火、正火和调质，用在粗加工前后。

其中退火和正火用在粗加工前，调质用于粗加工后。

（3）最终热处理目的是提高工件硬度和强度。

包括淬火、渗碳、氮化等。

其中淬火和渗碳用于半精加工后精加工前，氮化用于精加工后。

3.3.4辅助工序安排

（1）表面处理工序：

金属镀层，非金属镀层，氧化膜。

（2）其他工序安排：

去毛刺、倒钝锐边，去磁，清洗，涂防锈油。

4.工序设计

4.1机床和工艺装备的选择

由于生产类型为中批生产，故加工设备以通用设备为主。

根据不同的工序选择不同的机床和工艺装备（选择参考《机械制造技术基础课程设计指导教程》表3-1~3-48、4-1~4-27以及机床夹具设计的内容）具体选择见表4-1。

机床选择表4-1

工序

机床

工艺装备

粗车四端面、钻中心孔

普车CA6140

四爪卡盘、YT15外圆车刀、中心钻、三用游标卡尺

粗车、精车四轴颈

普车CA6140

四爪卡盘、YT15外圆车刀、三用游标卡尺

钻Φ6的孔

立式钻床Z525

V型块、压板、直柄麻花钻、三用游标卡尺

扩Φ8的孔、倒角

立式钻床Z525

V型块、压板、直柄麻花钻、60°直柄锥面锪钻、三用游标卡尺

钻M8-H7小孔，攻螺纹

立式钻床Z525

V型块、压板、直柄麻花钻、、丝锥、塞规

锪Φ23沉头孔

立式钻床Z525

V型块、压板、60°直柄锥面锪钻、三用游标卡尺

精车四端面

普车CA6140

四爪卡盘、YT15外圆车刀、三用游标卡尺

粗磨、精磨四轴颈

万能外圆磨床M1412

顶尖、砂轮、外径千分尺

4.2工序设计

工序1粗车四端面，打中心孔。

安装十字轴，用四爪卡盘定位夹紧外圆，粗车端面，打中心孔。

工序2粗车、精车四轴颈

（1）工件材料:

20CrMnTi，模锻。

机床:

普车CA6140

刀具：

YT15外圆车刀

（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

粗车

，

，则

查取机床转速取

=

，于是

精车

，

，则

查取机床转速取

，于是

（3）计算基本时间

粗车四轴颈的基本时间相同，则

精车四轴颈的基本时间相同，则

（4）计算辅助时间

查表计算得：

（6）布置工作地点时间

一般为作业时间的2%~7%，

（7）休息和自然时间

一般为作业时间的2%，

（9）准备和终结时间

一般按照作业时间的3%~5%，

（10）单件时间计算

工序3钻φ6孔

安装十字轴，用V型块定位，压板夹紧外圆，钻孔。

工序4扩φ8孔，并倒60°角

安装十字轴，用V型块定位，压板夹紧外圆，扩孔倒角。

。

工序5锪φ23沉头座，并倒60°角

安装十字轴，用V型块定位，压板夹紧外圆，锪孔。

工序6钻M8-H7螺纹孔小径，攻螺纹

安装十字轴，用V型块定位，压板夹紧外圆，钻M8-H7孔，用丝锥攻螺纹。

工序7精车四端面

（1）工件材料:

20CrMnTi，模锻。

机床:

普车CA6140

刀具：

YT15外圆车刀

（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

精车

，

，则

查取机床转速取

，于是

（3）计算基本时间

精车四端面的基本时间相同，则

（4）计算辅助时间

查表计算得：

（7）布置工作地点时间

一般为作业时间的2%~7%，

（7）休息和自然时间

一般为作业时间的2%，

（9）准备和终结时间

一般按照作业时间的3%~5%，

（10）单件时间计算

工序8粗磨、精磨四轴颈

安装十字轴于外圆磨床上，用双顶尖定位夹紧，粗磨、精磨四轴颈。

工序9检验清洗

结论

通过机械制造工艺学课程设计的动手画图、翻阅资料、绘图和一步步的计算，让我们对该课程理解更加深入，老师的严格要求也督促了我们通过自己努力解决面前的重重难题。

在这次设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰了许多的问题。

但在我们的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中遇到的一连串的问题。

这次设计，我对零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计更加了解，但我觉得也还只是皮毛吧，这是一门很深厚的的学科，靠这几天也只能学会基础的；对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了同学相互之间的协同工作能力；学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。

综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。

参考文献

[1]孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，1991

[2]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1993

[3]崇凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，1993

[4]王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，1987

[5]黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，2004

[6]薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，1995

[7]崇凯主编.机械制造技术基础课程设计指南.化学工业出版社，2006.12

[8]陈于萍，高晓康主编.互换性与测量技术.北京高等教育出版社，2005.

[9]司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础.高等教育出版社，1991

[10]张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导及习题.机械工业出版社，1999.11

[11]艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社，2002

[12]陈宏钧，马素敏主编.金属切屑速查速算手册.机械工业出版社，2002

[13]邹青，呼咏主编.机械制造技术基础课程设计指导书.机械工业出版社，2011

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