十字轴工艺规程及夹具设计模板.doc

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：
指导老师：
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) 被加工零件零件图 1张
(2) 生产类型:大批生产
三、上交材料
(1) 被加工工件零件图 1张
(2) 工件毛坯图 1张
(3) 机械加工工艺过程卡片　　 1张
(4) 和所设计夹具对应那道工序工序卡片 1张
(5) 夹具装配图 1张
(6) 夹具体图 1张
(7) 课程设计说明书(6000～8000字) 1份
说明书关键包含以下内容（章节）
①目录
②摘要（中外文对照，各占一页）
③零件工艺性分析
④机械加工工艺规程设计
⑤指定工序专用机床夹具设计
⑥方案综合评价和结论
⑦体会和展望
⑧参考文件
列出参考文件(包含书、期刊、汇报等，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天
(2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 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、指导老师评语

成 绩：
指导老师　　　　　　　

日　　期　　　　　　　
成绩评定
采取五级分制，即优异、良好、中等、及格和不及格。
优异：设计方案合理并新奇，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：设计方案通常，设计说明书及设计图纸欠规范、内容通常。在设计过程中比较勤奋、创新思想不显著；
及格：设计方案不完善，存在部分小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容通常。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
这次设计是十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计，包含零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和和工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件和了解其作用，它在车床变速机构中，关键起换档作用。然后，依据零件性质和零件图上各端面粗糙度确定毛坯尺寸和械加工余量。最终确定拨差工艺路线图，制订该工件夹紧方案，
画出夹具装配图。
就我个人而言，我期望能经过这次课程设计，了解并认识通常机器零件生产工艺过程，巩固和加深已学过技术基础课和专业课知识，理论联络实际，从中锻炼自己分析问题、处理问题能力，为以后工作打下一个良好基础，而且为后续课程学习打好基础。

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、零件工艺分析 1
二.机械加工工艺设计 2
1、确定生产类型 2
2、确定毛坯 2
2.1、确定毛坯种类： 2
2.2、确定锻件加工余量及形状： 2
三、工艺规程设计 4
3.1选择定位基准： 4
3.2制订工艺路线: 4
3.3表面加工方法确实定 5
3.4加工阶段划分 5
3.5工序次序安排 5
3.6确定工艺路线 6
四.机械加工余量、工序尺寸及公差确实定 7
4.1 钻铰φ8丝孔 工序尺寸 7
4.1.1.钻Φ5丝孔，以φ25轴线为基准。 7
4.2.2 钻孔工步 7
4.3时间定额计算： 7
4.4 其它时间计算 8
五、夹具设计 9
5.1夹具选择 9
5.1.1问题提出 9
5.1.2夹具设计 10
5.2、定位误差分析 10
5.3、夹具设计及操作简明说明 11
六.参考文件 12
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全部基础课、技术基础课和大部分专业课以后进行.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程一次深入综合性总复习,也是一次理论联络实际训练,所以,它在我们四年大学生活中占相关键地位。
就我个人而言，我期望能经过这次课程设计，了解并认识通常机器零件生产工艺过程，巩固和加深已学过技术基础课和专业课知识，理论联络实际，对自己未来将从事工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、处理问题能力，为以后工作打下一个良好基础，而且为后续课程学习大好基础。
因为能力所限，设计还有很多不足之处，恳请各位老师给指导。
一、零件工艺分析
零件材料为 20GrMoTi， 需要模锻， 模锻性能优良， 工艺较复杂 ，但尺寸正确，加工余量少，为此以下是十字轴需要加工表面和加工表面之间位置要求：
1、 四处Φ25外圆及四个Φ8、Φ4内孔
2、右端面Φ50×60°内孔及M8丝孔。
3、Φ25外圆同轴度为0.007，位置度为Φ0.02，两端对称度均为0.05.
由上面分析可知，能够先上四爪卡盘粗车，然后上弯板采取专用夹具压紧、找正进行加工，而且确保形位公差精度要求。 而且此 零件没有复杂加工曲面，所以依据上述技术要求采取常规加工工艺均可确保。

二.机械加工工艺设计
1、确定生产类型
已知此 十字轴零件生产纲领为5000件/年，零件质量是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；工序合适集中；加工设备以通用设备为主，大量采取专用工装。
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，故选择锻模铸造毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选择铸 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，选择加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面锻件机械加工余量， 以下表所表示：

简 图
加工面代号
基
本
尺
寸
加工余量等级
加工
余量
说

明

a
25
H
2

双侧加工

b
25
H

双侧加工

c

25

H
5

双侧加工

d

25

H

5

双侧加工

三、工艺规程设计
3.1选择定位基准：
1 粗基准选择： 作为粗基准表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面缺欠。该工件选择φ25外圆面和左端面作为粗基准。采取左端面作粗基准加工右端面，能够为后续工序准备好精基准
2 精基准选择：考虑要确保零件加工精度和装夹正确方便，依据“基准重合”标准和“基准统一”标准，以粗加工后φ25轴线为关键定位精基准，采取小弯板为辅助定位精基准。
3.2制订工艺路线:
生产过程是指将原材料转变为成品全过程。它包含原材料准备、运输和保留，生产准备，毛坯制造，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，机械质量检验及其运行试验、调试，机械油漆和包装等。
工艺过程是指在生产过程中，经过改变生产对象形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品过程。机械产品工艺过程又可分为铸造、铸造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中和原材料变为成品直接相关过程，称为直接生产过程，是生产过程关键部分。而和原材料变为产品间接相关过程，如生产准备、运输、保管、机床和工艺装备维修等，称为辅助生

    因为零件加工表面多样性、生产设备和加工手段加工范围不足、零件精度要求及产量不一样，通常零件加工过程是由若干个顺次排列工序组成。工序是加工过程基础组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。毛坯依次经过这些工序而变成零件。
1. 工序 工序是一个或一组工人，在相同工作地对同一个或同时对多个工件连续完成那一部分工艺过程。 工序是组成工艺过程基础单元，也是生产计划、成本核实基础单元。一个零件加工过程需要包含哪些工序，由被加工零件复杂程度、加工精度要求及其产量等原因决定
3.3表面加工方法确实定
依据零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，和加工方法所能达成经济精度，在生产纲领已确定情况下,能够考虑采取万能性机床配以专用工卡具,并尽可能使工序集中来提升生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，方便使生产成本尽可能下降。查《机械制造课程设计指导书》10页表1-6、1-7、1-8， 选择零件加工方法及工艺路线方案以下：
十字轴零件加工方案
加工项目
尺寸公差等级
粗糙度
加工方案
备注
Φ25外圆
IT8
6.3
粗车-半精车
表1-6
左右端面
IT10
12.5
粗 车
表1-6
Φ25外圆
IT8
6.3
粗车-半精车
表1-8
上下端面
IT10
12.5
粗 车
表1-7
Φ 23、孔
IT9
3.2
钻---铰
表1-7、
内螺纹M8
IT6
3.2
攻螺纹
表1-10
Φ 4孔
IT12
12.5
钻
表1-7
Φ8孔
IT12
12.5
钻
表1-7
3.4加工阶段划分
在粗加工阶段。首先将精基准准备好，使后续工序全部能够采取精基准定位加工，确保其它加工表面精度要求；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它面和孔。在采取小弯板加工 另一部分，以确保其形位公差之要求。
选择工序集中标准安排十字轴加工工序。该零件生产类型为大批生产，能够采取万能型机床配以专用工、夹具，以提升生产率；而且利用工序集中标准使工件装夹次数少，不仅能够缩短辅助时间，而且因为和一次装夹中加工了很多表面，有利于确保多种加工表面之间相对位置精度要求。
3.5工序次序安排
机械加工工序
（1）遵照“先基准后其它”标准，首先加工基准——φ25外圆轴线及端面 。
（2）遵照“先粗后精”标准，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵照“先主后次”标准，先加工关键表面
（4）遵照“先面后孔”标准，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
工序号

工序名称
机床装备
刀具
量具
1
粗-半精车φ25 两处
车床
车刀
游标卡尺
2
粗车左右端面
车床
车刀
游标卡尺
3
粗-半精车φ25 两处
车床
车刀
游标卡尺
4
粗车上下端面
车床
车刀
游标卡尺
5
钻铰φ8丝孔φ23×60°内孔，
车床
钻头铰刀
塞规.卡尺
6
攻螺纹M8
车床
丝锥
塞规.卡尺
7
钻φ4、φ8孔
钻床
钻头锥度铰刀
游标卡尺
8
中检

游标卡尺
10
热处理
淬火机等

12
终检

塞规、百分表、卡尺等
加工设备和工艺设备
1 机床选择：采取CA6140一般车床、钻床。磨床
2 选择夹具：该零件生产纲领为大批生产，所以采取专用夹具。
3选择量具：采取塞规.双用游标卡尺。

四.机械加工余量、工序尺寸及公差确实定
4.1 钻铰φ8丝孔 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 孔加工工序加工余量
项目
内容
精度等级
工序尺寸
粗糙度
工序余量
公差
Φ8丝孔
钻
IT12
Φ7.8
12.5
4.8
0.15
铰
IT8
Φ8
3.2
0.2
0.015

主轴转速确实定
4.1.1.钻Φ5丝孔，以φ25轴线为基准。
刀具：钻头直径为7.8mm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选择
粗加工时依据加工余量和工艺系统刚度确定аp=7.8mm。
⑵进给量确实定 由表5-22，选择该工步得进量f=0.1mm/r。
⑶切削速度计算 由表5-31，按工件材料为铸铁条件选择，切削速度v=20m/min选择。由公式n=1000v/d可求得该工序钻头钻速n=1326r/min,参考表4-9所列CA6140得主轴转速，取转速n=1360r/min。再将此转速代入公式v=nd/1000=20.5m/min。
4.3时间定额计算：
工序6：钻 Φ8丝孔
钻孔工步
依据表5-51，钻孔基础时间可由公式 求得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。则该工步基础时间t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s

攻丝孔工步
依据表5-41，铰孔基础时间可由公式t=L*i/fn=(LP+l1)*i/fn, LP=(D-d)/2*tankr, kr=15°，l1=1mm，f=1mm/r，n=195r/min则该工步基础时间t=20s。
辅助时间计算tf

辅助时间tf基础时间t之间关系为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，每道工序单件时间还包含部署工作时间、休息和生理需要时间和准备和终止时间。因为该设计生产类型为大批量生产，分摊到每个工件上准备和终止时间甚微，可忽略不计。部署工作地时间tb是作业时间2%-7%，休息和生理时间tx是作业时间2%-4%，本设计均取3%，则工序其它时间（tb +tx）可按关系式（3%+3%）×（tf+t）计算。
工序6其它时间：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
为了提升劳动生产率，确保加工质量，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
夹具是一个能够使工件按一定技术要求正确定位和牢靠夹紧工艺装备，它广泛地利用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化机械和仪器制造业中，提升加工精度和生产率，降低制造成本，一直全部是生产厂家所追求目标。正确地设计并合理使用夹具，是确保加工质量和提升生产率，从而降低生产成本关键技术步骤之一。同时也扩大多种机床使用范围必不可少关键手段。

5.1.1问题提出
本夹具关键用来钻 6 孔，该孔为通孔，没有技术要求，在本工序加工时还应考虑怎样提升劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是关键问题。
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正确保该角度。
为了提升加工效率，现决定采取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。
由实际加工经验可知,钻削时关键切削力为钻头切削方向,即垂直于工作台,查《切削手册》表2.3，切削力计算公式为：

其中：，，，，d=5.8mm。，，和加工材料相关,取0.94；和刀具刃磨形状相关,取1.33；和刀具磨钝标准相关,取1.0，则：

5.2、定位误差分析
（1）定位元件尺寸及公差确实定。夹具关键定位元件为六个定位销，这六个定位销尺寸和公差要求为和本零件在工作时和其相匹配轴尺寸和公差相同，。另外，这六定位销共同确保加工孔 ，
（2）计算钻套中心线和工作台垂直度误差。
钻套外径36和衬套孔25最大间隙为：

：则钻套中心和工作台平面垂直度误差为：0.026-0.005=0.021。

（3）计算定位销轴和工作台平行度误差。
定位销轴和夹具体孔最大间隙为：

夹具体孔长度为14mm，则上述间隙引发最大平行度误差为：0.034/14，即0.24/100。
5.3、夹具设计及操作简明说明
如前所述，在设计夹具时，应该考虑提升劳动生产率。为此，设计采取了快换装置。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:

六.参考文件
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,.
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,.
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.