十字头滑套课程设计设计十字头滑套的机械加工工艺规程及夹具.doc

机械制造技术基础
课程设计说明书

设计题目：设计十字头滑套的机械加工工艺
规程及夹具

目录
内容摘要
前言
1零件的分析…………………………………………（6）
2工艺规程设计………………………………………（7）
2.1确定毛坯的制造形式……………………（7）
2.2基面的选择…………………………………（7）
2.3制定工艺路线………………………………（7）
2.4机械加工余量、工序尺寸
及毛坯尺寸的确定……………………………（8）
2.5确定切削用量及基本工时…………………（8）
3专用夹具的选择……………………………………………（20）
4机床及刀具的选择…………………………………（21）
5致谢与总结……………………………………………（25）
6参考文献………………………………………………（27）

1 零件的分析

零件的工艺分析
这个零件从零件图上可以看出，它一共有3组加工表面，而这三组加工表面之间有一定的位置要求，现将这二组加工表面分述如下：
1.1 以Φ180mm孔为中心的加工表面。这组加工表面包括：Φ180mm的内孔加工面和Φ190的止口加工件及其倒角，尺寸为Φ190止口和Φ180mm的孔的同轴度误差很高，为了保证加工精度。要以止口定位加工孔。
1.2与Φ320mm和Φ190mm的断面没有严格的公差要求，可以不着重考虑，上下两个215x140的面没有什么要求，见光即可。

2、工艺规程设计
2.1 确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200，考虑到该零件在车床中受的力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可以采用金属磨砂型制造。
2.2基面的选择
基准面选择是工艺规程设计中重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
粗基准的选择：以上下表面和两侧面作为粗基准，以消除Z向，X向，Y向三个自由度，达到完全定位。
对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。
2.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状得到合理的保证。在生产纲领中为中批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。
1、 工艺路线方案一
工序Ⅰ 铸造。
工序Ⅱ 时效处理。
工序Ⅲ 平Φ335端面，见光。
工序Ⅳ 平另一端面。
工序Ⅴ 铣上平面。
工序Ⅵ 铣下平面。
工序Ⅶ 钻上平面孔。
工序Ⅷ 钻下平面孔。
工序Ⅸ 以下平面和端面定位镗Φ180的孔和Φ190的止口。
工序Ⅹ 镗Φ190偏差为-0.1的外圆。
工序Ⅺ 钻Φ335面上的14-Φ22孔。
工序Ⅻ 钻Φ320面上的14-Φ22的孔。
工序Ⅻⅰ 去毛刺。
工序ⅩⅢ 质检，入库。

2、 工艺路线方案二
工序Ⅰ 铸造。
工序Ⅱ 时效处理。
工序Ⅲ 平Φ335端面，见光。
工序Ⅳ 平另一端面。
工序Ⅴ 铣上平面。
工序Ⅵ 铣下平面。
工序Ⅶ 钻上平面孔。
工序Ⅷ 钻下平面孔。
工序Ⅸ 以下平面和端面定位镗Φ180的孔和Φ190的止口。
工序Ⅹ 镗Φ190偏差为-0.1的外圆。
工序Ⅺ 钻Φ335面上的14-Φ22孔。
工序Ⅻ 钻Φ320面上的14-Φ22的孔。
工序ⅹⅡⅰ去贸促
工序ⅩⅡⅡ质检，入库。
工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先山下面，再以下面为基准镗孔。方案二是先镗孔在加工上下表面。两相比较可以看出，方案一可以避免加工上定位基准和设计基准不重合的问题，从而保证了止口和内孔的同轴度，而方案二不能，所以选用方案一作为零件的加工工序。
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“拔叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为54Kg,生产类型为中批量生产。采用金属磨砂铸造。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.铣端面
考虑左端面的粗糙度Ra为3.2，参照《机械制造工艺设计手册》——一以下简称“手册”，表1—43，确定工序尺寸为Z=3.0mm，其中粗加工的加工余量Z=2.0mm,精加工余量Z=1.0mm，右端面没有粗精度要求，只要求粗加工，所以余量定位3.0mm
2.铣表面
根据“手册”表1—49，取上表面的机械加工余量为4.0mm，下表面的余量为3.0mm.
粗铣上表面 Z=3.0mm
精铣上表面的台阶面 Z=1.0mm
粗铣下表面 Z=3.0mm
2.5确定切削用量及基本工时
工序Ⅰ： 铣端面
1\粗铣直径为335端面
a(f)=0.25mm/Z
v=0.35m/s (21m/min)
采用高速端面铣刀，d(w)=175mm,齿数Z=16

n (x)=x=x=0.637r/s (38.2r/min)

按机床选取n(w)=31.5r/min=0.522r/s
故实际切削速度v=0.29m/s

切削工时
I=75mm, I (1)=175mm, I(2)=3mm
T(m)=++==121.2s=2.02min
(2) 粗直径为320端面

粗铣右端面的进给量、切削速度和背吃刀量与粗铣左端面的切削用量相同。

切削工时
I=45mm, I (1)=175mm, I(2)=3mm

T(m)=++==106.8s=1.78min

(3) 精铣直径为320端面
a (f)=0.10mm/Z
v=0.30m/s(18m/min)
采用高速端面铣刀，d(w)=175mm，齿数Z=16

n (x)=x==0.546r/s=(32.76r/min)

按机床选取n(w)=31.5r/min=0.522r/s

故实际切削速度v=0.29m/s

切削工时
T(m)=++==302.92s=5.05min

工序I：铣215x140上表面。
（1） 粗铣直径为215x140端面。
a(f)=0.25mm/Z
v=0.35m/s (21m/min)
采用高速端面铣刀，d(w)=175mm,齿数Z=16.

n (x)=x==0.637r/s(38.2r/min)
按机床选取n(w)=31.5r/min=0.522r/s
故实际切削速度v=0.29m/s
I=75mm, I (1)=175mm, I(2)=3mm

t(m)=工序1：铣端面，
（1） 粗铣为215x140另一端面。
a(f)=0.255mm/Z
v=0.35m/s(21m/min)
采用高速端面铣刀，d(w)=175mm,齿数Z=16.
n (x)=x==0.637r/s(38.2r/min)
按机床选取n(w)=31.5r/min=0.522r/s
故实际切削速度v=0.29m/s
I=75mm, I (1)=175mm, I(2)=3mm
T(m)=++==121.2s=2.02min

工序Ⅱ：镗直径为180的孔
(1)
f=0.75mm/r. k(f)=0.75x0.95=0.71mm/s

v=0.35m/s (21m/min)

n (x)=x==5.57/s (334r/min)

按机床选取n(w)=338r/min=5.63r/s

故实际切削速度v=0.35m/s

切削工时 I=80mm, I (1)=10mm, I(2)=2mm

T(m)=++==23s (0.4min)

(2)
f=1.07
v=0.175m/s (10.5m/min)
n (x)=x==2.53r/s (151.8r/min)

按机床选取n(w)=136r/min=2.27r/s

故实际切削速度v=0.16m/s

切削工时 I=80mm, I (1)=3mm, I(2)=1.5mm

T(m)===35s (0.6min)

镗直径190止口
F=0.75mm/r. K=0.75x0.95=0.71mm/s

V=0.35m/s (21m/min)

n (x)=x==5.57r/s (334r/min)

按机床选取n(w)=338r/min=5.63r/s

故实际切削速度v=0.35m/s

切削工时 I=80mm, I (1)=10mm, I(2)=2mm

T(m)== =23s (0.4min)

(2)
f=1.07

v=0.175m/s (10.5m/min)

n (x)=x=2.53r/s (151.8r/min)

按机床选取n(w)=136r/min=2.27r/s

故实际切削速度v=0.16m/s

切削工时 I=80mm, I (1)=3mm, I(2)=1.5mm

T(m)===35s (0.6min)
工序Ⅲ:倒角12x45°

f=0.05r/s

v=0.516m/s

n (x)=x==6.3r/s (378r/min)

按机床选取n(w)=380r/min=6.33r/s

切削工时 I=2.0mm, I (1)=2.5mm,

t(m)===14s =(0.23min)

工序Ⅳ 单面齿升 0.05mm

V=0.06m/s (3.6m/min)

切削工时
t(m)=

式中： h---单面余量1.5mm（由Φ22mm—Φ25mm）;

I---拉削表面长度80mm;

n---考虑标准部分的长度系数，取1.20；

k---考虑机床返回行程的系数，取1.40；

v---切削速度3.6m/min;

s---拉刀同时工作齿数Z=L/t

t---拉刀齿距，
t=(1.25-1.5)xL的次方=1.35x80的次方=12mm

所以 Z= L/t=80/12=6齿

所以t(m)==0.15min (9s)

钻M6底孔

攻丝M6 e=1.3mm
确定切削用量及基本工时
工序Ⅲ：钻215x140面上的底孔6.8

a/ 加工条件：机床：Z525

刀具：锥柄麻花钻 GB1106-85

其中d=80mm, L=82mm I=22mm

b/计算切削用量：a(f)=2.5mm

由《机械加工工艺手册》表15.53可知：

f=a(f)xZ=0.20x6=1.2mm/r

由《切削用量手册》表9.4-8可知：

V(t)=0.34m/s n1=1.35r/s v=1.70m/s

各休整系数为 Kmv=Kmn=Kmf=0.69

Ksv=Ksn=Ksf=0.8

所以有V=0.34x0.69x0.8=0.19m/s

V=1.35x0.69x0.8=0.75r/s

V=1.70x0.69x0.8=0.94mm/s

由X62w机床取n(t)=0.792r/s=47.5r/min

所以实际切削速度为 v==0.20m/s=12m/min
a(fz)==0.21mm/z

确定主轴转速： I1+I2=17mm I=75mm

n==7r/s=420r/min

切削工时： t(m)==92s=1.53min

攻丝M6的丝
手动攻丝，刀具，手用锥柄丝锥
钻14—22的孔
e=1.3mm

（一） 确定切削用量及基本工时
工序Ⅲ：钻直径为335面上的14-22的孔

a/ 加工条件：机床：Z525

刀具：锥柄麻花钻 GB1106-85

其中d=80mm, L=82mm I=22mm

b/计算切削用量：a(f)=2.5mm

由《机械加工工艺手册》表15.53可知：

f=a(f)xZ=0.20x6=1.2mm/r

由《切削用量手册》表9.4-8可知：

V(t)=0.34m/s n1=1.35r/s v=1.70m/s

各休整系数为Kmv=Kmn=Kmf=0.69

Ksv=Ksn=Ksf=0.8

所以有V=0.34x0.69x0.8=0.19m/s

V=1.35x0.69x0.8=0.75r/s

V=1.70x0.69x0.8=0.94mm/s

由X62w机床取n(t)=0.792r/s=47.5r/min

所以实际切削速度为 v==0.20m/s=12m/min

a(fz)==0.21mm/z

确定主轴转速： I1+I2=17mm I=75mm

n==7r/s=420r/min

切削工时： t(m)==92s=1.53min
攻丝M6的丝
手动攻丝，刀具，手用锥柄丝锥
钻14—22的孔
e=1.3mm

确定切削用量及基本工时
工序Ⅲ：钻直径为320面上的14-22的孔
a/ 加工条件：机床：Z525

刀具：锥柄麻花钻 GB1106-85

其中d=80mm, L=82mm I=22mm

b/计算切削用量：a(f)=2.5mm

由《机械加工工艺手册》表15.53可知：

f=a(f)xZ=0.20x6=1.2mm/r

由《切削用量手册》表9.4-8可知：

V(t)=0.34m/s n1=1.35r/s v=1.70m/s

各休整系数为Kmv=Kmn=Kmf=0.69

Ksv=Ksn=Ksf=0.8

所以有V=0.34x0.69x0.8=0.19m/s

V=1.35x0.69x0.8=0.75r/s

V=1.70x0.69x0.8=0.94mm/s

由Z525w机床取 n(t)=0.792r/s=47.5r/min

v(fc)=1.0mm/s

所以实际切削速度为 v==0.20m/s=12m/min

a(fz)==0.21mm/z

确定主轴转速： I1+I2=17mm I=75mm

n==7r/s=420r/min

切削工时： t(m)==92s=1.53min

3专用夹具选择
4、夹具设计
要求在课程设计中，设计为加工给定零件所必须的夹具一套，具体设计步骤如下；
（1）确定定位方案
① 分析零件图和工艺文件，熟悉加工的技术要求；
② 分析工件在加工时学要限定的自由度；
③ 确定定位基准,本设计的基准为直径180孔的轴线；
④ 选择和确定定位元件，本设计为一面一销。
⑤ 画定位简图（如下图），首先画出工件定位基准与加工表面的理想位置，然后选则定位元件（一面两销）；

⑥确定夹具在机床上的位置和对刀元件的位置；
⑦定位误差的分析和计算。
（2）夹紧机构的设计与定位方案设计密切相关，夹紧机构的优劣决定夹具设计的成功与否，因为必须充分的研究讨论以确定最佳方案，而不是及于画图。在确定夹具设计方案是应该遵循下列原则：保证加工质量，结构简单，操作省力可靠，效率高，制造成本低。其步骤如下：
① 合理的选择力的作用点、方向、大小，保证夹紧时稳定变形小。
② 设计夹紧力的大小。设计时所进行的夹紧力实际上主要考虑在切削力、夹紧力作用下，按照静力平衡条件求得理论夹紧力，为了保证夹紧力的安全可靠、实际的夹紧力比理论夹紧力大，安全系数可从有关手册中查处。
③ 加紧机构的设计，本设计的加紧机构如下图

④ 对主要零件（杆件）进行强度计算，对于受压细长杆，其稳定性必须给与考虑。
⑤ 动力装置的选择及其他部件的选择，在大批大量生产中广泛采用起气动、液压和气动—液压作为夹紧机构的动力装置以实现加紧，如果采用手动，一定要满足自锁条件，对刀元件和导向元件为标准元件，学生可以从有关手册中选出，并根据具体情况是否采用辅助支撑，夹具体是非标准元件，设计时要遵循下列原则。
（a） 有足够的刚度和强度；
（b） 结构紧凑并保证使用要求；
（c） 具有良好的机构工艺性；
（d） 夹具体安放稳定，装卸方便。
在进行夹具草图设计时可以多考虑几个方案，以便进行分析，从中选择最佳的方案。
（2）绘制总图和零件图，如下图
①本设计中要求按1：1比例画夹具总装配图，被加工零件在夹具上的位置，要用双点划线表示，夹紧机构应处于夹紧状态。
②确定图面，本设计为左视图和俯视图。
③工件的轮廓用双点划线表示，夹具在投影时可将工件看成“玻璃体”，不影响投影关系。
④按定位方案画出定位元件，必要时用双点划线将刀具画出。
⑤对于标准件和成套借用的部件在夹具总图中只画出外形轮廓。

⑥保证夹具机构合理。
⑦保证机床与夹具、刀具与夹具的相对位置的正确性。
⑧运动部件运动灵活。
⑨夹具具有良好工艺性。
⑩运动部件有润滑装置，排屑方便。
零件的选材，尺寸标注及总装技术要求合理（有关技术要求参阅教材）

总结
毕业设计虽已结束，但想想我在其中所学到底知识，所遇到的苦难，仍记忆犹新。它让我明白了无论是设计新产品，还是改造原先的老产品，都是一个复杂度技术过程，容不得半点含糊，设计人员应先明白设计的目的，了解产品的价值和实用性，其次要对设计的产品进行构思，确定总体方案，查阅资料，最后编写产品的说明书，进行绘图。

7参考文献
1、 王光斗、王春福主编。机床夹具设计手册。上海：上海科学技术出版社。
2、 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、
3、 孙巳德主编，机床夹具图册。北京机械工业出版社
4、 李庆余主编，机械制造装备设计，北京：机械工业出版社
5、 王先逵主编。机械制造工艺学，北京：机械制造工业出版社。