“十字轴”零件的机械加工工艺规程及典型夹具设计

机械制造工艺学

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）

学

院

机械服I学院

班

级

设

计

学

号

指

师

导老

2014年01月16日

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：“十字粕”零件的机械加工工艺规程及工艺装配设

计

生产纲领为中批或大批生产

内容：

L零件图1张

2.毛坯图1张

3.机械加工工艺过程综合卡片1张

4.工艺装备设计1〜2套

5.工艺装备主要零件图1张

6.课程设计说明书1份

书目

摘要...............................................3

一、零件的分析.....................................4

1.1零件的作用..........................................4

1.2零件的工艺分析......................................4

二、工艺规程设计...................................5

2.1确定毛坯的制造形式.................................-5

2.2基面的选择..........................................-5

2.3制定工艺路途........................................-5

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.............-7

2.5确定切削用量及基本工时.............................«

三、专用夹具设计..................................10

3.1设计主旨...........................................10

3.1夹具设计...........................................10

3.1夹具设计及操作的主要说明..........................11

参考文献11

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、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。首先我们要熟识零件和了解其作用，它

位于车床变速机构中，主要起换档作用。然后，依据零件的

性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工

余量。最终拟定工艺路途图，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，了解并相

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

基础课和专业课的学问，理论联系实际，从中熬炼自己分析

问题、解决问题的实力，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、零件的分析

1.1零件的作用

十字轴是万向联轴器的重要而基本零件，通过滚动轴承与两个义形头连接起到换向和

传递扭矩和运动的作用。按虎克较链原理工作，传递转矩可达8()()()~10000KN-％o

十字轴的四个轴颈安装滚动轴承，中间孔为油路通道，便于润滑滚动轴承。十字轴的

主要失效形式是轴颈根部处的断裂，所以在设计十字轴万向节时，应保证十字轴轴颈

有足够的抗弯强度。

L2零件的工艺分析

附图1

技概求

1.廨硼限0.87.3：制图匕的1:1

2•在四个版用火触M5W3：十字输

3■未注鼬为区校核棉20CrMnI1

长春虾大学觞

从图纸分析十字轴的主要技术要求为：

保证。25轴颈的尺寸精度、同轴度以及表面粗糙度，在四个轴颈上淬火硬度

HBC58〜63,渗碳层深度0.8~1.3。加工表面及其要求为：

。25轴颈：轴颈尺寸625二器两端倒角C2,表面粗糙度R3.63。两垂直轴颈位置度

误差4>002@o

轴端面：保证尺寸，表面粗糙度为RH.25。

06孔：孔径。6,表面粗糙度R〃20

。8孔：孔径。8,表面粗糙度&

M8-7H：为螺距为1〃〃%的单线粗齿一般螺纹

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，所以初步确定工艺支配为：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：

零件结构又比较简洁，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-10o

2.2、确定锻件加工余量及形态：

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：

加工基加工加工说

本

筒图面代尺余量余量

号寸等级明

a25H2

双侧加工

—Jb25H

—r1__--双侧加工

r°v

L5

c25H双侧加工

12

d25H5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整，没有飞边、

毛刺或其他表面缺欠。该工件选择625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,可以为后续工序打算好精基准

2精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹精确便

利，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后625

的轴线为主要的定位精基准，采纳小弯板为协助的定位精基准。

3.2制定工艺路途：

生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的打

算、运输和保存，生产的打算，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，通过变更生产对象的形态、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干脆有关的过程，称为干脆生产过

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，

如生产打算、运输、保管、机床与工艺装备的修理等，称为协助生

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，也是生产支配、成本核算的基本单元。一个零件的加工过

程须要包括哪些工序，由被加工零件的困难程度、加工精度要求及其

产量等因素确定

3.3表面加工方法的确定

依据零件的几何形态、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状况下，可以考虑采

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

工艺路途方案如下：

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

①25外圆IT86.3粗车一半精车表1-6

左右端面IT1012.5粗车表1-6

025外圆IT86.3粗车一半精车表1-8

上卜端面IT1012.5粗车表1-7

①23、孔TT93.2钻一-钱表1-7、

内螺纹M8IT63.2攻螺纹表1-10

①4孔IT1212.5钻表1-7

①8孔IT1212.5钻表1-7

3.4加工阶段的划分

在粗加工阶段。首先将精基准打算好，使后续工序都可以采纳精

基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；首先625圆面作为粗

基准粗车右端面及625,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。

选用工序集中原则支配十字轴的加工工序。该零件的生产类型为

大批生产，可以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，不但可以缩短协助时间，

而且由于与一次装夹中加工了很多表面，有利于保证各种加工表面之

间的相对位置精度要求。

3.5工序依次的支配

机械加工工序

(1)遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准一一625外圆

轴线及端面。

(2)遵循“先粗后精”原则，先支配粗加工工序，后支配精加工

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确定工艺路途

工序号工序名称机床装备刀具量具

粗一半精车巾25两

1车床车刀游标卡式

处

2粗车左右端面车床车刀游标卡尺

粗一半精车4)25两

3车床车刀游标卡尺

处

4粗车上下端面车床车刀游标卡尺

钻较68丝孔623

5车床钻头较刀塞规.卡尺

X6O0内孔，

6攻螺纹M8车床丝锥塞规.卡尺

7钻64、38孔钻床钻头锥度较刀游标卡式

8中检游标卡尺

10热处理淬火机等

塞规、百分表、

12终检

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，所以采纳专用夹

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钻较68丝孔的工序尺寸

由表2-28课查得，精较余量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。

钻校68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

钻IT1207.812.54.80.15

中8丝孔

较IT8①83.20.20.015

主轴转速的确定

4.1.L钻①5丝孔，以625轴线为基准。

刀具：钻头直径为7.8mni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ap的选择

粗加工时依据加工余量和工艺系统刚度确定ap=7.8nlm0

⑵进给量的确定由表5-22,选取该工步得进量f=0.Imm/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/mino再将此转速代入公式v=n乃d/1000=20.5m/min。

4.3时间定额的计算：

工序6：钻中8丝孔

钻孔工步

依据表5-51,钻孔的基本时间可由公式求

得。/=10"〃H=Qcolk/2+(l〜2)=2.4,/2=2；f=o.1mm/r；n=1360r/min。

则该工步的基本时间t=(22+2.4+2)/0.Imm/rx1360r/min=10.8s

攻丝孔工步

依据表5-41,较孔基本时间可由公式t=L*i/fn=(LP+ll)*i/fn,

LP=(D-d)/2*tankr,kr=15°,1l=f=lmm/r,n=195r/min则该工

步的基本时间t=20so

协助时间的计算tf

协助时间tf基本时间t之间的关系为tf=(0.15-0.2)t

钻孔协助时间tf=0.2X10.8=2.2s

钗孔协助时间tf=0.2X20=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、

休息与生理须要时间和打算与终结时间。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打算与终结时间甚微，可忽视不计。

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%)X(tf+t)计算。

工序6的其他时间：tb+tx=6%X(10.8s+20s+4s)=2s

单件计算时间td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s

三、专用夹具设计

赢使工件按肯定的技术要求精确定位和坚固夹紧的工艺装备，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，始终都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的运用

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

扩大各种机床运用范围必不行少重要手段

3.1设计主旨

本夹具主要用来钻侧面M8—7H底孔，后面还须要攻螺纹。此孔主要用来连

接油路管道，精度要求不是太高，没有技术要求。因此，在本工序加工时主

要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。

3.2夹具设计

定位基准的选择

由零件图可知，侧面M8—7H底孔没有技术要求，为使定位误差为零，

应当选择十字轴的两个轴线为定位基准保证该底孔位置。因此，选用

标准V形块来定位。再采纳定位销来协助支撑.

为了装夹零件便利，现确定采纳螺母副夹紧工件快换装置。

切削力及夹紧力计算

切削刀具：高速钢莫氏锥柄阶梯麻花钻，J=6.8mmo

由实际加工的阅历可知，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：

Fj=cydo"/'，k

其中：C7、=410，ZF=L2，yf—0.75,d=6.8〃〃％。f=0.22>=AM尸3尸公尸，

心“.与加工材料有关，取0.94；与刀具刃磨形态有关，取1.33；与刀具磨

钝标准有关，