機械制造工藝學

課程設(shè)計說明書

設(shè)計題目：“十字軸”零件的機械加工工藝規(guī)程及典型夾具

設(shè)計（年度生產(chǎn)綱領(lǐng)為8000件）

學

院

機械服I學院

班

級

設(shè)

計

學

號

指

師

導老

2014年01月16日

機械制造工藝學課程設(shè)計任務(wù)書

題目：“十字粕”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝配設(shè)

計

生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批或大批生產(chǎn)

內(nèi)容：

L零件圖1張

2.毛坯圖1張

3.機械加工工藝過程綜合卡片1張

4.工藝裝備設(shè)計1?2套

5.工藝裝備主要零件圖1張

6.課程設(shè)計說明書1份

書目

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

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

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

1.2零件的工藝分析......................................4

二、工藝規(guī)程設(shè)計...................................5

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

2.2基面的選擇..........................................-5

2.3制定工藝路途........................................-5

2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.............-7

2.5確定切削用量及基本工時.............................?

三、專用夾具設(shè)計..................................10

3.1設(shè)計主旨...........................................10

3.1夾具設(shè)計...........................................10

3.1夾具設(shè)計及操作的主要說明..........................11

參考文獻11

摘要

這次設(shè)計的是十字軸機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)

計，包括零件圖、裝配圖各一張，機械加工工藝過程卡片和

與工序卡片各一張。首先我們要熟識零件和了解其作用，它

位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔作用。然后，依據(jù)零件的

性質(zhì)和零件圖上各端面的粗糙度確定毛坯的尺寸和機械加工

余量。最終擬定工藝路途圖，制定該工件的夾緊方案，畫出

夾具裝配圖。

就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計，了解并相

識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學過的技術(shù)

基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學問，理論聯(lián)系實際，從中熬煉自己分析

問題、解決問題的實力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，

并且為后續(xù)課程的學習打好基礎(chǔ)。

一、零件的分析

1.1零件的作用

十字軸是萬向聯(lián)軸器的重要而基本零件，通過滾動軸承與兩個義形頭連接起到換向和

傳遞扭矩和運動的作用。按虎克較鏈原理工作，傳遞轉(zhuǎn)矩可達8()()()~10000KN-％o

十字軸的四個軸頸安裝滾動軸承，中間孔為油路通道，便于潤滑滾動軸承。十字軸的

主要失效形式是軸頸根部處的斷裂，所以在設(shè)計十字軸萬向節(jié)時，應(yīng)保證十字軸軸頸

有足夠的抗彎強度。

L2零件的工藝分析

附圖1

技概求

1.廨硼限0.87.3：制圖匕的1:1

2?在四個版用火觸M5W3：十字輸

3■未注鼬為區(qū)校核棉20CrMnI1

長春蝦大學觴

從圖紙分析十字軸的主要技術(shù)要求為：

保證。25軸頸的尺寸精度、同軸度以及表面粗糙度，在四個軸頸上淬火硬度

HBC58?63,滲碳層深度0.8~1.3。加工表面及其要求為：

。25軸頸：軸頸尺寸625二器兩端倒角C2,表面粗糙度R3.63。兩垂直軸頸位置度

誤差4>002@o

軸端面：保證尺寸，表面粗糙度為RH.25。

06孔：孔徑。6,表面粗糙度R〃20

。8孔：孔徑。8,表面粗糙度&

M8-7H：為螺距為1〃〃%的單線粗齒一般螺紋

二.機械加工工藝設(shè)計

1、確定生產(chǎn)類型

已知此十字軸零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是

083Kg/個，查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》第2頁表1.1-2,可確

定該撥叉生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝支配為：加工過程

劃分階段；工序適當集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采納專用

工裝。

2、確定毛坯

2.1、確定毛坯種類：

零件結(jié)構(gòu)又比較簡潔，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇鍛模鍛造毛

坯。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鑄鍛件

尺寸公差等級為CT-10o

2.2、確定鍛件加工余量及形態(tài)：

查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用加工余

量為MA-H級，并查表2.2-4確定各個加工面的鍛件機械加工余量，如

下表所示：

加工基加工加工說

本

筒圖面代尺余量余量

號寸等級明

a25H2

雙側(cè)加工

—Jb25H

—r1__--雙側(cè)加工

r°v

L5

c25H雙側(cè)加工

12

d25H5雙側(cè)加工

三、工藝規(guī)程設(shè)計

3.1選擇定位基準：

1粗基準的選擇：作為粗基準的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、

毛刺或其他表面缺欠。該工件選擇625外圓面和左端面作為粗基準。

采納左端面作粗基準加工右端面,可以為后續(xù)工序打算好精基準

2精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾精確便

利，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后625

的軸線為主要的定位精基準，采納小彎板為協(xié)助的定位精基準。

3.2制定工藝路途：

生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的打

算、運輸和保存，生產(chǎn)的打算，毛坯的制造，毛坯經(jīng)過加工、熱處理

而成為零件，零件、部件經(jīng)裝配成為產(chǎn)品，機械的質(zhì)量檢查及其運行

試驗、調(diào)試，機械的油漆與包裝等。

工藝過程是指在生產(chǎn)過程中，通過變更生產(chǎn)對象的形態(tài)、相互位

置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。機械產(chǎn)品的工藝過程又

可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配、涂裝等

工藝過程。其中與原材料變?yōu)槌善犯纱嘤嘘P(guān)的過程，稱為干脆生產(chǎn)過

程，是生產(chǎn)過程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a(chǎn)品間接有關(guān)的過程，

如生產(chǎn)打算、運輸、保管、機床與工藝裝備的修理等，稱為協(xié)助生

由于零件加工表面的多樣性、生產(chǎn)設(shè)備和加工手段的加

工范圍的局限性、零件精度要求及產(chǎn)量的不同，通常零件的加工過程

是由若干個順次排列的工序組成的。工序是加工過程的基本組成單元。

每一個工序又可分為一個或若干個安裝、工位、工步或走刀。毛坯依

次通過這些工序而變成零件。

1.工序工序是一個或一組工人，在相同的工作地對同一個或同

時對幾個工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。工序是組成工藝過程的

基本單元，也是生產(chǎn)支配、成本核算的基本單元。一個零件的加工過

程須要包括哪些工序，由被加工零件的困難程度、加工精度要求及其

產(chǎn)量等因素確定

3.3表面加工方法的確定

依據(jù)零件的幾何形態(tài)、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加

工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的狀況下，可以考慮采

納萬能性機床配以專用工卡具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此

之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制

造課程設(shè)計指導書》10頁表1-6.1-7.1-8,選擇零件的加工方法及

工藝路途方案如下：

十字軸零件加工方案

加工項目尺寸公差等級粗糙度加工方案備注

①25外圓IT86.3粗車一半精車表1-6

左右端面IT1012.5粗車表1-6

025外圓IT86.3粗車一半精車表1-8

上卜端面IT1012.5粗車表1-7

①23、孔TT93.2鉆一-錢表1-7、

內(nèi)螺紋M8IT63.2攻螺紋表1-10

①4孔IT1212.5鉆表1-7

①8孔IT1212.5鉆表1-7

3.4加工階段的劃分

在粗加工階段。首先將精基準打算好，使后續(xù)工序都可以采納精

基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；首先625圓面作為粗

基準粗車右端面及625,然后以此圓軸線及端面為精基準加工其他面

和孔。在采納小彎板加工另一部分，以保證其形位公差之要求。

選用工序集中原則支配十字軸的加工工序。該零件的生產(chǎn)類型為

大批生產(chǎn)，可以采納萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；

而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短協(xié)助時間，

而且由于與一次裝夾中加工了很多表面，有利于保證各種加工表面之

間的相對位置精度要求。

3.5工序依次的支配

機械加工工序

(1)遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準一一625外圓

軸線及端面。

(2)遵循“先粗后精”原則，先支配粗加工工序，后支配精加工

工序。

(3)遵循“先主后次”原則，先加工主要表面

(4)遵循“先面后孔”原則，先加工外圓面、端面，再加工孔,

確定工藝路

3.6確定工藝路途

工序號工序名稱機床裝備刀具量具

粗一半精車巾25兩

1車床車刀游標卡式

處

2粗車左右端面車床車刀游標卡尺

粗一半精車4)25兩

3車床車刀游標卡尺

處

4粗車上下端面車床車刀游標卡尺

鉆較68絲孔623

5車床鉆頭較刀塞規(guī).卡尺

X6O0內(nèi)孔，

6攻螺紋M8車床絲錐塞規(guī).卡尺

7鉆64、38孔鉆床鉆頭錐度較刀游標卡式

8中檢游標卡尺

10熱處理淬火機等

塞規(guī)、百分表、

12終檢

卡尺等

加工設(shè)備和工藝設(shè)備

1機床的選擇：采納CA6140一般車床、鉆床。磨床

2選擇夾具：該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采納專用夾

具。

3選擇量具：采納塞規(guī).雙用游標卡尺。

四.機械加工余量、工序尺寸及公差的確定

4.1鉆較68絲孔的工序尺寸

由表2-28課查得，精較余量Z=0.2mm,加工等級為IT8,公差為

0.015鉆孔余量為Z鉆=4.8mm,加工等級為IT12,公差為0.15。

鉆校68孔加工工序的加工余量

項目內(nèi)容精度等級工序尺寸粗糙度工序余量公差

鉆IT1207.812.54.80.15

中8絲孔

較IT8①83.20.20.015

主軸轉(zhuǎn)速的確定

4.1.L鉆①5絲孔，以625軸線為基準。

刀具：鉆頭直徑為7.8mni的高速鋼鉆頭，絲錐直徑為8mm。

機床：CA6140

4.2.2鉆孔工步

⑴背刀吃量ap的選擇

粗加工時依據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度確定ap=7.8nlm0

⑵進給量的確定由表5-22,選取該工步得進量f=0.Imm/r。

⑶切削速度的計算由表5-31,按工件材料為鑄鐵的條件選取，

切削速度v=20m/min選取。由公式n=1000v/^d可求得該工序鉆頭鉆

速n=1326r/min,參照表4-9所列CA6140得主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速

n=1360r/mino再將此轉(zhuǎn)速代入公式v=n乃d/1000=20.5m/min。

4.3時間定額的計算：

工序6：鉆中8絲孔

鉆孔工步

依據(jù)表5-51,鉆孔的基本時間可由公式求

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

則該工步的基本時間t=(22+2.4+2)/0.Imm/rx1360r/min=10.8s

攻絲孔工步

依據(jù)表5-41,較孔基本時間可由公式t=L*i/fn=(LP+ll)*i/fn,

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

步的基本時間t=20so

協(xié)助時間的計算tf

協(xié)助時間tf基本時間t之間的關(guān)系為tf=(0.15-0.2)t

鉆孔協(xié)助時間tf=0.2X10.8=2.2s

釵孔協(xié)助時間tf=0.2X20=4s

4.4其它時間計算

除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作時間、

休息與生理須要時間和打算與終結(jié)時間。由于該設(shè)計的生產(chǎn)類型為大

批量生產(chǎn)，分攤到每個工件上的打算與終結(jié)時間甚微，可忽視不計。

布置工作地時間tb是作業(yè)時間的2%-7%,休息與生理時間tx是作業(yè)

時間的2%-4%,本設(shè)計均取3%,則工序的其他時間(tb+tx)可按關(guān)

系式(3%+3%)X(tf+t)計算。

工序6的其他時間：tb+tx=6%X(10.8s+20s+4s)=2s

單件計算時間td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s

三、專用夾具設(shè)計

贏使工件按肯定的技術(shù)要求精確定位和堅固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加

工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度

和生產(chǎn)率，降低制造成本，始終都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設(shè)計并合理的運用

夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也

擴大各種機床運用范圍必不行少重要手段

3.1設(shè)計主旨

本夾具主要用來鉆側(cè)面M8—7H底孔，后面還須要攻螺紋。此孔主要用來連

接油路管道，精度要求不是太高，沒有技術(shù)要求。因此，在本工序加工時主

要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而其位置尺寸為自由公

差，精度不是主要問題。

3.2夾具設(shè)計

定位基準的選擇

由零件圖可知，側(cè)面M8—7H底孔沒有技術(shù)要求，為使定位誤差為零，

應(yīng)當選擇十字軸的兩個軸線為定位基準保證該底孔位置。因此，選用

標準V形塊來定位。再采納定位銷來協(xié)助支撐.

為了裝夾零件便利，現(xiàn)確定采納螺母副夾緊工件快換裝置。

切削力及夾緊力計算

切削刀具：高速鋼莫氏錐柄階梯麻花鉆，J=6.8mmo

由實際加工的閱歷可知，鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向，

即垂直于工作臺，查《切削手冊》表2.3,切削力計算公式為：

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“.與加工材料有關(guān)，取0.94；與刀具刃磨形態(tài)有關(guān)，取1.33；與刀具磨

鈍標準有關(guān)，