十字轴加工工艺与夹具设计说明书

课程设计说明书设计：十字轴的机械加工工艺规程及典型夹具设计学院：机械制造及其自动化工程专业：机械设计制造及其自动化班级：机制二班姓名：指导教师：2014 年 12 月 28 日完整CAD图纸、工艺过程卡联系QQ1394951471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，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，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。

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。

目录序言I目录II一、设计的要求11.2设计的要求11.3时间大致分配1二、零件的分析22.1零件的作用22.2 零件的工艺分析 ____________________________________ 2三、机械加工工艺设计 ______________________________________ 23.1确定生产类型23.2确定毛坯种类_______________________________________ 33.3确定锻件加工余量及形状 _____________________________ 3四、工艺规程设计__________________________________________ 44.1选择定位基准44.2制定工艺路线44.3表面加工方法的确定54.4加工阶段的划分64.5工序顺序的安排64.6确定工艺路线6五、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 ___________________ 75.1工序1铣四轴端面___________________________________ 85.2工序2粗车四轴外圆85.3工序3半精车四轴外圆95.4工序4钻孔，攻螺纹，锪锥面105.5工序5钻四轴向轴中心孔，锪锥面115.6工序6渗碳淬火125.7工序7精磨四轴外圆、端面12六、夹具设计_____________________________________________ 136.1夹具选择136.1.1问题的提出 __________________________________ 136.1.2定位基准的选择136.2定位加紧方案146.3 夹具元件的设计计算146.3.1夹紧力作用点146.3.2夹紧力的方向156.3.3夹紧方案156.4 夹具装配图的绘制15七、体会与展望16八、参考文献____________________________________________ 17一、设计的要求1.1机械制造工艺学课程设计题目及生产纲领题目为十字轴的机械加工工艺规程及工艺装备设计。

生产纲领为中批或大批生产。

1.2设计的要求零件图 1 张毛坯图 1 张机械加工工艺过程综合卡片 1 张工艺装备设计1～2 套工艺装备主要零件图 1 张课程设计说明书 1 份1.3时间大致分配熟悉零件，画零件图约占一天（10%）选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，填写工艺过程综合卡约占三天（40%）工艺装备设计（画总装图及主要零件图约占四天（40%）编写设计说明书约占二天（10%）二、零件的分析2.1零件的作用十字轴零件主要用于各种机械的多向传动连接，常与联轴器配套使用，如：十字轴式万向器等。

由于其主要承受扭转等力矩，所以在轴颈上进行一定的热处理用以提高零件强度。

2.2 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、φ6的内孔、2、右端面Φ23×60°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。

三、机械加工工艺设计3.1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0.83Kg/个，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该零件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，大量采用专用工装。

3.2确定毛坯种类零件结构比较简单，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。

毛坯尺寸29×122×122；毛坯图如下：3.3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：简图加工面序基本尺寸余量等级余量等级说明上25 H 2 双侧加工下25 H 2 双侧加工左25 H 2 双侧加工四、工艺规程设计4.1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φ25外圆面和左端面作为粗基准。

采用左端面作粗基准加工右端面，可以为后续工序准备好精基准（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的轴线为主要的定位精基准，采用小弯板为辅助的定位精基准。

4.2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。

它包括原材料的准备、运输和保存，生产的准备，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接有关的过程，称为直接生产过程，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，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生产。

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。

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，也是生产计划、成本核算的基本单元。

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。

4.3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。

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4.4加工阶段的划分在粗加工阶段。

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。

4.5工序顺序的安排机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，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4.6确定工艺路线加工设备和工艺设备1 机床的选择：采用CA6140普通车床、Z535立式钻床、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。

五、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定5.1工序1铣四轴端面1、工件材料:20CrMnTi ，σ=1018Mpa ，模锻。

机床：卧式车床CA6140刀具：YT15圆柱车刀，齿数Z=6，依据手册，由切削深度，以及加工类型（不经粗铣的半精铣），选用粗齿。

2、计算切削用量根据刀具材料以及加工类型，依据《机械工艺简明手册》查表z f =0.12mm ，144/min c V r =。

采用硬质合金圆柱车刀，w d =50mm ，Z=6，则1000917.2min c s v r n dπ==，由机床说明书s n 取920min r ， 于是144min c r v =。

刀具每分钟进给量为z w f f Zn ==662.4mm/min.3、计算基本时间本工序为相同的四个工步11244486.40.12920w l t s fn ==⨯=⨯ 4、计算其他时间t1=6%×t=29.2s单件时间计算td=t+t1=486.4s+29.2s=515.6s5.2工序2粗车四轴外圆1、加工条件机床：卧式车床C6140刀具：YT5外圆车刀，由于σ=1018Mpa ，加工材料为结构钢，选用前角25°，系统刚性足够，切削深度不大应选用较小主偏角，依据手册主偏角范围10°～15°，由于取较小主偏角可以提高刀具寿命，因此选择10°，根据前角大小，以及加工类型（粗车），查的相应的α=8°，刀杆尺寸为21625cm ⨯。

2、计算切削用量根据加工尺寸确定背吃刀量为0.6p a mm =工件直径靠近20mm ，刀具材料为硬质合金，背吃刀量0.6mm ，有工艺手册查表得0.3mm f r =，通过查表法确定切削速速，根据纵车外圆的切削速度表，并根据以上得出的切削标准，选出对应的切削速度为152min m ，10001861.8min c s v r n dπ==，由机床说明书取转速为w n =1800min r 相应的转速为147min 1000w w n d m v π== 3、计算基本时间本工序为四个相同工步304413.320.31800w l t s fn ==⨯=⨯ 4、计算其他时间t1=6%×t=0.8s5、单件时间计算td=t+t1=13.32s+0.8s=14.12s5.3工序3半精车四轴外圆1、加工条件机床：卧式车床CA6140刀具：YT15外圆车刀，由于σ=1018Mpa ，加工材料为结构钢，查表得前角范围12°～15°，由于工件硬度低，前角需大一点，因此选用前角α=15°，15r k =，'5r k =，刀杆尺寸为21625cm ⨯，刀尖半径取1mm 。