课 程 设 计 说 明 书

设计题目： 十字轴零件的机械加工工艺规程及典型夹具设计（年度生产纲领为8000件）

机械制造工艺学课程设计任务书

题目： 十字轴零件的机械加工工艺规程

及典型夹具设计（年产量为8000件）

内容：

1.零件图                                   1张4#

2.毛坯图                                   1张4#

3.机械加工工艺过程综合卡片                 1张4#

4.夹具装配图                               1张2#

5.夹具零件图                               1张1#

6.课程设计说明书                           1份

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。

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，查参考书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。

2、确定毛坯

零件材料为20GrMnTi，考虑到零件在工作过程中承受经常性的交变载荷，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。此外考虑到生产性质为大批大量，所以采用效率和精度等级都比较高的模锻成型加工工艺。

三、工艺规程设计

1选择定位基准：

（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铣轴端面比较合理。

（2）.精基准的选择

以中心孔作为加工外圆的精基准，以外圆作为加工四轴端面的精基准。

2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。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

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。

4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

5确定工艺路线

根据以上资料确定加工工艺路线，作出机械加工工艺过程综合卡片和工序卡（见附录）。

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。

6机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

根据资料书可查的加工余量和工序尺寸及公差，作出工序卡片（见附录）。现在以加工Φ6丝孔为例介绍加工余量及加工时间的确定。

6.1  钻Φ6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

6.2  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/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=nd/1000=20.5m/min。

6.3  时间定额的计算：

工序6：钻 Φ8丝孔

   钻孔工步

根据表钻孔的基本时间可由公式求得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。则该工步的基本时间t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s

   攻丝孔工步

 根据表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

6.4  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。

四、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——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。

4.1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。

4.2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。

4.3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》切削力计算公式为：

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：

4.4  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：

：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：

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。

4.5 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，实现工件的快换。

五、小结

为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我在老师的指导下，取得了可喜的成绩，在此对老师致以衷心的谢意！

课程设计作为《机械制造技术基础》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程设计主要经历了三个阶段：第一阶段是零件分析，第二阶段是机械加工工艺规程设计，第三阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了几何尺寸，公差配合等知识；第二阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查相关手册、选择使用工艺装备。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请批阅老师批评指正！

参考文献

1 赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2002

2 邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社，2007

3 东北重型机械学院，洛阳工学院，第一汽车制造厂职工大学编.机床夹具设计手册.上海：上海科学技术出版社，1990

4 艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，1994

5 孙堃，王文才．机械制造工艺学课程设计指南．长春：吉林工业大学，1997

6 马贤智主编．实用机械加工手册．沈阳：辽宁科学技术出版社，2002

7 李益民主编．机械制造工艺设计简明手册．北京：机械工业出版社,2002

8 (美)Hiram E.Grant.夹具—非标准夹紧装置.北京：机械工业出版社，1985 

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