十字轴工艺规程及夹具设计.docx
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十字轴工艺规程及夹具设计
十字轴工艺规程及夹具设计
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1张
（2）生产类型:
大批生产
三、上交材料
（1）被加工工件的零件图1张
（2）工件的毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程卡片 1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片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
说明书要紧包括以下内容（章节）
①名目
②摘要（中外文对比的，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方案综合评判与结论
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）预备及答辩2天
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
成绩评定
采纳五级分制，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：
设计方案一样，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一样。
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、内容一样。
在设计过程中勤奋精神不够：
不及格：
设计方案有严峻错误，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。
第一我们要熟悉零件和了解其作用，它位于车床变速机构中，要紧起换档作用。
然后，依照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，我期望能通过这次课程设计，了解并认识一样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，从中锤炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，同时为后续课程的学习打好基础。
Abstract
ThistimeIdesignthelathesoftheshiftforksCA6140（831005）,includingthatthepartpursuing,theblankpursues,assemblingpursues,themachineworkprocedurecardtheworkingprocedurecardeverysheet.Weshouldknowthepartverywellandknowitseffectfirst,itisworkedintheorganizationwhichisusedforchangethespeedinalathe,andthemainlyroleofthepartisalterthespeed.Then,wedesignthedimensionoftheblankandinstrumentprocessamarginofthepartaccordingtopartcharacterandtheharshnessofeachface.Finally,Idesignthehandicraftsroutepictureoftheshiftforks,workoutthefasteningmotionschemebeingworkpiece'sturn,drawupclampassemblingpicture.
Asfarasmyindividualbeconcerned,Iwanttoknowingthegeneralproductivetechnologyofmachinepart,consolidatinganddeepeningtheknowledgeofbasiccourseandspecializedcoursewhatIhavealreadylearned,integratestheorywithpractice,andimprovethe
abilitytosolveproblems,what’smore,strikingthebasisforthefutureworkandthefollowingcourse’sstudying.
名目
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，我期望能通过这次课程设计，了解并认识一样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，对自己以后将从事的工作进行一次适应性训练，从中锤炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，同时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，能够先上四爪卡盘粗车，然后上弯板采纳专用夹具压紧、找正进行加工，同时保证形位公差精度要求。
同时此零件没有复杂的加工曲面，因此依照上述技术要求采纳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，因此初步确定工艺安排为：
加工过程划分时期；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采纳专用工装。
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，如下表所示：
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粗基准的选择：
作为粗基准的表面应平坦，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。
采纳左端面作粗基准加工右端面，能够为后续工序预备好精基准
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的轴线为要紧的定位精基准，采纳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。
它包括原材料的预备、运输和储存，生产的预备，毛坯的制造，毛坯通过加工、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截了当有关的过程，称为直截了当生产过程，是生产过程的要紧部分。
而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产预备、运输、保管、机床与工艺装备的修理等，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畴的局限性、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。
工序是加工过程的差不多组成单元。
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差不多单元，也是生产打算、成本核算的差不多单元。
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
依照零件的几何形状、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形下,能够考虑采纳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，还应当考虑经济成效，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：
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
Φ23、孔
IT9
3.2
钻---铰
表1-7、
内螺纹M8
IT6
3.2
攻螺纹
表1-10
Φ4孔
IT12
12.5
钻
表1-7
Φ8孔
IT12
12.5
钻
表1-7
3.4加工时期的划分
在粗加工时期。
第一将精基准预备好，使后续工序都能够采纳精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；第一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。
在采纳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，能够采纳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，不但能够缩短辅助时刻，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，第一加工基准——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，先加工要紧表面
（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
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
粗车内下端面
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机床的选择：
采纳CA6140一般车床、钻床。
磨床
2选择夹具：
该零件的生产纲领为大批生产，因此采纳专用夹具。
3选择量具：
采纳塞规.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
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
粗加工时依照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切削速度的运算由表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/
d可求得该工序钻头钻速n=1326r/min,参照表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=n
d/1000=20.5m/min。
4.3时刻定额的运算：
工序6：
钻Φ8丝孔
钻孔工步
依照表5-51，钻孔的差不多时刻可由公式
求得。
;f=0.1mm/r;n=1360r/min。
则该工步的差不多时刻t=（22+2.4+2）/0.1mm/rx1360r/min=10.8s
攻丝孔工步
依照表5-41，铰孔差不多时刻可由公式t=L*i/fn=（LP+l1）*i/fn,LP=（D-d）/2*tankr,kr=15°，l1=1mm，f=1mm/r，n=195r/min则该工步的差不多时刻t=20s。
辅助时刻的运算tf
辅助时刻tf差不多时刻t之间的关系为tf=（0.15-0.2）t
钻孔辅助时刻tf=0.2×10.8=2.2s
铰孔辅助时刻tf=0.2×20=4s
4.4其它时刻运算
除了作业时刻以外，每道工序的单件时刻还包括布置工作时刻、休息与生理需要时刻和预备与终结时刻。
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预备与终结时刻甚微，可忽略不计。
布置工作地时刻tb是作业时刻的2%-7%，休息与生理时刻tx是作业时刻的2%-4%，本设计均取3%，则工序的其他时刻（tb+tx）可按关系式（3%+3%）×（tf+t）运算。
工序6的其他时刻：
tb+tx=6%×（10.8s+20s+4s）=2s
单件运算时刻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，一直差不多上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畴必不可少重要手段。
5.1.1问题的提出
本夹具要紧用来钻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，精度不是要紧问题。
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，现决定采纳手动夹紧工件快换装置，
2、切削力及夹紧力运算
刀具：
硬质合金麻花钻，d=5.8mm。
由实际加工的体会可知,钻削时的要紧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，切削力运算公式为：
其中：
，
，
，，d=5.8mm。
，
，
与加工材料有关,取0.94；
与刀具刃磨形状有关,取1.33；
与刀具磨钝标准有关,取1.0，则：
5.2、定位误差分析
（1）定位元件尺寸及公差的确定。
夹具的要紧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）运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：
：
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）运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：
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，设计采纳了快换装置。
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.
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