十字轴工艺规程及夹具设计

长春大学

课 程 设 计

题 目：十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计

班 级：

姓 名： 指导教师： 完成日期:

课程设计任务书

一、设计题目

十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计

二、原始资料

(1) 被加工零件的零件图 (2) 生产类型:大批生产

三、上交材料

(1) 被加工工件的零件图 (2) 工件的毛坯图 (3) 机械加工工艺过程卡片 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 (5) 夹具装配图 (6) 夹具体图 (7) 课程设计说明书(6000～8000字) 说明书主要包括以下内容（章节） ①目录

②摘要（中外文对照的，各占一页）

③零件工艺性分析 ④机械加工工艺规程设计 ⑤指定工序的专用机床夹具设计 ⑥方案综合评价与结论

⑦体会与展望 ⑧参考文献

列出参考文献(包括书、期刊、报告等，10条以上)

课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印.

四、进度安排(参考)

(1) 熟悉零件, 画零件图 (2) 选择工艺方案, 确定工艺路线, 填写工艺过程综合卡片 1张 1张 1张 1张 1张 1张 1张 1份

2天 5天

(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天 (4) 编写说明书 3天 (5) 准备及答辩 2天

五、指导教师评语

成 绩：

指导教师

日 期

成绩评定

采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。 优秀：设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；

良好：设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；

中等：设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显；

及格：设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中勤奋精神不够：

不及格：设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。

摘 要

这次设计的是十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件和了解其作用，它位于车床变速机构中，主要起换档作用。然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。最后拟定拨差的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，

画出夹具装配图。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。

Abstract

This time I design the lathes of the shift forks CA6140(831005), including that the part pursuing , the blank pursues , assembling pursues , the machine work procedure card the working procedure card every sheet .We should know the part very well and know its effect first , it is worked in the organization which is used for change the speed in a lathe, and the mainly role of the part is alter the speed. Then, we design the dimension of the blank and instrument process a margin of the part according to part character and the harshness of each face .Finally, I design the handicrafts route picture of the shift forks, work out the fastening motion scheme being workpiece's turn , draw up clamp assembling picture.

As far as my individual be concerned, I want to knowing the general productive technology of machine part , consolidating and deepening the knowledge of basic course and specialized course what I have already learned , integrates theory with practice, and improve the ability to solve problems, what ’s more , striking the basis for the future work and the following course’s studying .

目录

一、零件的工艺分析 ....................................................... VII 二. 机械加工工艺设计 .................................................... VIII

1、确定生产类型 . ............................ VIII

2、确定毛坯 . ................................ VIII

2.1、确定毛坯种类： . ..................... VIII 2.2、确定锻件加工余量及形状： ............ VIII 三、工艺规程设计 . ............................................................. X

3.13.23.33.43.53.6

选择定位基准： ............................. X 制定工艺路线: .............................. X 表面加工方法的确定 ........................ XI 加工阶段的划分 ............................ XI 工序顺序的安排 ............................ XI 确定工艺路线 ............................. XII

四. 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 .................... XIII

4.1 钻铰Φ8丝孔 的工序尺寸 ................. XIII

4.1.1. 钻Φ5丝孔，以φ25轴线为基准。 .... XIII 4.2.2 钻孔工步 .......................... XIII 4.3时间定额的计算： ........................ XIII 4.4 其它时间计算 . ............................ XIV 五、夹具设计 .................................................................. XV

5.1夹具选择 .................................. XV

5.1.1问题的提出 ........................... XV 5.1.2夹具设计 ............................ XVI 5.2、定位误差分析 . ........................... XVI 5.3、夹具设计及操作的简要说明 ............... XVII 六. 参考文献 . ................................................................ X VIII

十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计:

序言

机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的. 这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习, 也是一次理论联系实际的训练, 因此, 它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

一、零件的工艺分析

零件的材料为 20GrMoTi ， 需要模锻， 模锻性能优良， 工艺

较复杂 ，但尺寸精确，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、Φ4的内孔、 2、右端面Φ50×60°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，然后上弯板采用专用夹具压紧、找正进行加工，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。

二. 机械加工工艺设计

1、确定生产类型

已知此 十字轴零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是

083Kg/个，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

2、确定毛坯

2.1、确定毛坯种类：

零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择锻模锻造毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5, 选用铸 锻件尺寸公差等级为CT-10。 2.2、确定锻件加工余量及形状：

查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H 级，并查表2.2-4确定各个加工面的锻件机械加工余量， 如

三、工艺规程设计

3.1选择定位基准：

1 粗基准的选择： 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、

毛刺或其他表面缺欠。该工件选择φ25外圆面和左端面作为粗基准。采用左端面作粗基准加工右端面，可以为后续工序准备好精基准

2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后φ25的轴线为主要的定位精基准，采用小弯板为辅助的定位精基准。

3.2制定工艺路线:

生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。

工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生

由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。毛坯依次通过这些工序而变成零件。

1. 工序 工序是一个或一组工人，在相同的工作地对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。 工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。一个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定

3.3表面加工方法的确定

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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工卡具, 并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造课程设计指导书》10页表1-6、1-7、1-8， 选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

3.4加工阶段的划分

在粗加工阶段。首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；首先φ25圆面作为粗基准粗车右端面及φ25，然后以此圆轴线及端面为精基准加工其他面和孔。在采用小弯板加工 另一部分，以保证其形位公差之要求。

选用工序集中原则安排十字轴的加工工序。该零件的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。

3.5工序顺序的安排

机械加工工序

（1）遵循“先基准后其他”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

（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

3.6确定工艺路线

加工设备和工艺设备

1 机床的选择：采用CA6140普通车床、钻床。磨床

2 选择夹具：该零件的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。

3选择量具：采用塞规. 双用游标卡尺。

四. 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

4.1 钻铰φ8丝孔 的工序尺寸

由表2-28课查得，精铰余量Z=0.2mm，加工等级为IT8，公差为0.015钻孔余量为Z 钻=4.8mm，加工等级为IT12，公差为0.15。

钻铰φ8 孔加工工序的加工余量

主轴转速的确定

4.1.1. 钻Φ5丝孔，以φ25轴线为基准。

刀具：钻头直径为7.8mm 的高速钢钻头，丝锥直径为8mm 。 机床：CA6140 4.2.2 钻孔工步

⑴背刀吃量аp 的选择

粗加工时根据加工余量和工艺系统刚度确定аp=7.8mm。 ⑵进给量的确定 由表5-22，选取该工步得进量f=0.1mm/r。 ⑶切削速度的计算 由表5-31，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v=20m/min选取。由公式n=1000v/πd 可求得该工序钻头钻速n=1326r/min,参照表4-9所

CA6140得主轴转速，取转速

n=1360r/min。再将此转速代入公式v=nπd/1000=20.5m/min。

4.3时间定额的计算：

工序6：钻 Φ8丝孔 钻孔工步

根据表5-51，钻孔的基本时间可由公式 求

2(1~2=) , 2. l 24=2;f=0.1mm/r;n=1360r/min。得。l =10mm ; 1l =D c o t r k /+

则该工步的基本时间t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s

t=L /fn =(l +l 1+l 2)/fn

攻丝孔工步

根据表5-41，铰孔基本时间可由公式t=L*i/fn=(LP+l1)*i/fn, LP=(D-d)/2*tankr, kr=15°，l1=1mm，f=1mm/r，n=195r/min则该工步的基本时间t=20s。

辅助时间的计算tf

辅助时间tf 基本时间t 之间的关系为tf=（0.15-0.2）t 钻孔辅助时间tf=0.2×10.8=2.2s 铰孔辅助时间tf=0.2×20=4s

4.4 其它时间计算

除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于该设计的生产类型为大批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计。布置工作地时间tb 是作业时间的2%-7%，休息与生理时间tx 是作业时间的2%-4%，本设计均取3%，则工序的其他时间（tb +tx）可按关系式（3%+3%）×（tf+t）计算。

工序6的其他时间：tb +tx=6%×（10.8s+20s+4s）=2s 单件计算时间td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s

。

五、夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序7——钻φ6通孔的夹具。本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。

5.1夹具选择

夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重

要手段。

5.1.1问题的提出

本夹具主要用来钻 6 孔，该孔为通孔，没有技术要求，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。

5.1.2夹具设计

1、定位基准选择

由零件图可知，4×φ6孔 ，没有技术要求，为使定位误差为零，应该选择轴线为定位基准保证该角度。

为了提高加工效率，现决定采用手动夹紧工件快换装置， 2、切削力及夹紧力计算

刀具：硬质合金麻花钻，d=5.8mm。

由实际加工的经验可知, 钻削时的主要切削力为钻头的切削方向, 即垂直于工作台, 查《切削手册》表2.3，切削力计算公式为：

y Z

=f k C d F f F 0

其中：C F =410，Z F =1. 2，y F =0. 75，，d=5.8mm。f =0. 22，

F

F

F

k F =k MF ⋅k xF ⋅k hF ，k MF 与加工材料有关, 取0.94；k xF 与刀具刃磨形状有关, 取1.33；k hF 与刀具磨钝标准有关, 取1.0，则：

1. 20. 75

1 F =410⨯4. 8⨯0. 22⨯1. 25=108N

5.2、定位误差分析

（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为六个定位销，这六个定位销的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同，。此外，这六定位销共同保证加工孔 ，

（2）计算钻套中心线与工作台的垂直度误差。 钻套外径36与衬套孔25的最大间隙为：

∆max =0. 015-(-0. 011) =0. 026

：则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为：0.026-0.005=0.021。 （3）计算定位销轴与工作台的平行度误差。 定位销轴与夹具体孔的最大间隙为：

∆max =0. 035-0. 001=0. 034

夹具体孔的长度为14mm ，则上述间隙引起的最大平行度误差为：0.034/14，即0.24/100。

5.3、夹具设计及操作的简要说明

如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，

设计采用了快换装置。拆卸时，松开夹紧螺母1~2扣，拔下开口垫圈，实现工件的快换。攻螺纹时，松开压紧螺母即可替换可换钻套，进行攻螺纹加工。

十字

轴零件图:

六. 参考文献

1、赵家奇, 机械制造工艺学课程设计指导书(2版), 机械工业出版社,2006年.

2、曾志新, 吕明主编, 机械制造技术基础,:武汉理工大学出版社,2001年.

3、李益明主编, 机械制造工艺设计简明手册, 机械工业出版社,1993年.

4、肖诗纲主编, 切削用量手册, 机械工业出版社,1993年. 5、金属切削机床夹具设计手册. 上海柴油机厂工艺设备研究所编, 机械工业出版社，1987年.