十字头零件的加工工艺规程及铣3535的方孔夹具设计.docx

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十字头零件的加工工艺规程及铣3535的方孔夹具设计

题目：

十字头零件的加工工艺规程及铣35×35的方孔夹具设计

目　　录

第一部分　工艺设计说明书

1.零件图工艺性分析

1.1零件结构功用分析：

十字头零件是机械中常见的一种零件，它的应用范围很广。

由于它们功用的不同，该类零件的结构和尺寸有着很大的差异，但结构上仍有共同特点：

零件的主要表面为精度要求较高的孔、零件由内孔、外圆、端平等表面构成。

1.2零件图纸分析：

由零件图可知，该零件形状较为复杂、外形尺寸不大，可以采用铸造毛坯。

由于该零件的两个φ20孔要求较高，它的表面质量直接影响工作状态，通常对其尺寸要求较高。

一般为IT5-IT7。

加工时两φ20孔的同轴度应该控制在0.01mm。

φ85外圆的尺寸它直接影响孔在空间的位置，加工时可以将其加工精度降低，通过装配来提高精度。

1.3主要技术条件：

1.孔径精度：

两φ20孔的孔径的尺寸误差和形状误差会造的配合不良，因此对孔的要求较高，其孔的尺寸公差为IT7

2.主要平面的精度：

由于φ85外圆接影响联接时的接触刚度，并且加工过程中常作为定位基面，则会影响孔的加工精度，因此须规定其加工要求。

2.毛坯选择

2.1毛坯类型

考虑到十字头工作时的作用，要求材料要有很高的强度，并且该零件结构较为复杂，故选用铸造毛坯材料为HT200。

2.2毛坯余量确定

由书机械加工工艺设计资料表1.2-10查得毛坯加工余量为2，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为

1.4.

2.3毛坯－零件合图草图

3．机械工艺路线确定

3.1定位基准的选择：

3.1.1精基准的选择：

选择十字头底面与两φ85外圆作定位基准，因为φ85外圆柱面，及底面是装配结合面，且十字头底面又是空间位置的设计基准，故选择十字头底面与外圆作定位基准，符合基准重合原则且装夹误差小。

3.1.2粗基准的选择：

以十字头上端面和十字头支撑外圆定位加工出精基准。

3.2加工顺序的安排：

十字头零件主要由孔和平面构成与箱体类零件大体相同，加工顺序为先面后孔，这样可以用加工好的平面定位再来加工孔，因为轴承座孔的精度要求较高，加工难度大，先加工好平面，再以平面为精基准加工孔，这样即能为孔的加工提供稳定可靠的精基准，同时可以使孔的加工余量较为均匀

3.3加工阶段的划分说明

加工阶段分为：

粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。

3.4加工工序简图

1、铸铸造、清理

2、热处理时效

3、粗车φ85外圆

4、粗铣上顶面

5、粗,精铣底平面

6、钻、攻4×M6螺纹孔

7、扩φ20孔

9、铣十字头

10、粗镗φ65内孔

11、粗镗、半精镗、精镗2-φ20内孔

12、挖2-φ24环槽

13、精车φ85外圆

14、去毛刺：

15、终检：

4.主要工序尺寸及其公差确定

φ85

工艺路线

基本尺寸

工序余量

经济精度

工序尺寸

铸

φ90.5

5.5

φ90.5

1.4

粗车

φ87

3.5

12.5（IT11）

φ87

半精车

φ85.5

1.5

6.3（IT9）

φ85.5

精车

φ85

0.5

1.6（IT7）

φ85

φ20

工艺路线

基本尺寸

工序余量

经济精度

工序尺寸

铸

φ14

6

φ14

1.4

粗镗

φ17

3

6.3（IT11）

φ17

半精镗

φ19.5

2.5

3.2（IT9）

φ19.5

精镗床

φ20

0.5

1.6（IT7）

φ20

0.01

5.设备及其工艺装备确定

所用的设备有：

CA6140、X62W、T618、Z4012、检验台、钳工台。

夹具有：

镗2-φ20孔专用夹具、车床专用夹具、钻2-M6底孔专用夹具、扩φ20孔专用夹具、

刀具有：

90度车刀、硬质合金铣刀、平板锉、开式自锁夹紧镗刀、φ5钻头、M6丝锥、φ20钻头、圆锉刀

量具有：

游标卡尺、专用塞规。

6．切削用量及工时定额确定

粗车、半精车、精车时：

（T1=T辅T2=T机T3=T工T4=T休）

挖φ24环形槽：

ap=2

由表5.3-1得：

：

f=0.4m/r

由表5.3-20得：

v=90m/r

则n=220x90/40=495r/mm

工时定额：

由表3.3-3得：

操作机床时间为：

0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64min

由表3.3-4得：

测量工件时间为：

0.08+0.08=0.16min

T1=0.64+0.16=0.8min

由表5.4-1得机动时间为：

T2=0.05+0.02+0.03=0.1m/r

T基=lz/nfap=0.2min

则T总=T1+T2+T基=2.26min

粗车φ85外圆时：

ap=2

由表3-1得：

：

f=0.5m/r

由表5.3-20得：

v=82m/r

则n=318x82/85=307m/r

工时定额：

由表3.3-3得：

操作机床时间为：

0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64min

由表3.3-4得：

测量工件时间为：

0.08+0.08=0.16min

T1=0.64+0.16=0.8min

由表5.4-1得机动时间为：

T2=0.05+0.02+0.03=0.1m/r

T基=lz/nfap=0.167min

则T总=T1+T2+T基=0.347min

半精车φ85外圆时：

（车刀刀杆尺寸BXH取16X25）ap=1

由表3-1得：

：

f=0.4m/r

由表5.3-20得：

v=100m/r

则n=318x100/85=374m/r

工时定额：

由表3.3-3得：

操作机床时间为：

0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64min

由表3.3-4得：

测量工件时间为：

0.08+0.08=0.16min

T1=0.64+0.16=0.8min

由表5.4-1得机动时间为：

T2=0.05+0.02+0.03=0.1m/r

T基=lz/nfap=0.34min

则T总=T1+T2+T基=0.52min

精车φ85外圆时：

（车刀刀杆尺寸BXH取16X25）ap=0.5

由表3-1得：

：

f=0.3m/r

由表5.3-20得：

v=107m/r

则n=318x107/85=400m/r

工时定额：

由表3.3-3得：

操作机床时间为：

0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64min

由表3.3-4得：

测量工件时间为：

0.08+0.08=0.16min

T1=0.64+0.16=0.8min

由表5.4-1得机动时间为：

T2=0.05+0.02+0.03=0.1m/r

T基=lz/nfap=0.857min

则T总=T1+T2+T基=1.75min

铣φ85上顶面时：

切削用量：

ap=3.5

由表6.3-2得：

f=0.2m/r

由表6.3-21得：

v=120m/r

则n=318V/D=318x120/85=449m/r

工时定额：

由表6.4-1得：

T2=lw+lf/fxn=1.45min

由表3.3-7得：

操作机床时间为：

0.83min

由表3.3-8得：

测量工件时间为：

0.14min

T1=2.27minT3=51minT4=15min

T基=lz/nfap=0.5min

则T总=T1+T2+T基=68.7min

：

钻2-M6底孔2-φ5孔时；

切削用量：

ap=3.5

由表7.3-1得：

f=0.36m/r

由表7.3-11得：

v=13m/r

则n=318V/D=318x13/5=826m/r

工时定额：

T2=lw+lf/fxn=0.1min

由表3.3-9得：

装夹工件时间为0.17min

由表3.3-10得：

松开卸下工件时间为0.15min

由表3.3-12得：

测量工件时间为：

0.04min

T1=0.76minT3=47minT4=15min

则T总=T1+T2+T基=62.9min

粗铣、半精铣φ85底平面时；

粗铣时：

切削用量：

ap=2.5

由表6.3-2得：

f=0.2m/r

由表6.3-21硬质合金铣刀铣削灰铸铁时v=120m/r

则n=318V/D=763.2m/r

工时定额：

由表6.4-1得：

T2=lw+lf/vf=2.63min

精铣时：

切削用量：

ap=1

由表6.3-2得：

f=0.12m/r

由表6.3-21硬质合金铣刀铣削灰铸铁时v=150m/r

则n=318V/D=561m/r

工时定额：

由表6.4-1得：

T2=lw+lf/vf=3.5min

由表3.3-7得：

操作时间为0.83min

由表3.3-8得：

测量工件时间为：

0.14min

T1=2.27minT3=51minT4=15min

则T总=T1+T2+T基=80.53min

：

粗镗φ17内孔、半精镗、精镗φ20内孔时；

粗镗时：

切削用量：

ap=3

由表8.2-1得：

f=0.5m/rv=80m/r

则n=318V/D=1496.5m/r

工时定额：

T2=lw+lf/vf=0.03min

半精镗时：

切削用量：

ap=2.5

由表6.3-2得：

f=0.2m/rv=100m/r

则n=318V/D=1630.7m/r

工时定额：

T2=lw+lf/vf=0.04min

精镗时：

切削用量：

ap=0.5

由表6.3-2得：

f=0.15m/rv=80m/r

则n=318V/D=1590m/r

工时定额：

T2=lw+lf/vf=0.07min

由表3.3-1得：

装夹工件时间为0.42min

由表3.3-2得：

松开卸下工件时间为0.12min

由表3.3-3得：

操作机床时间为：

0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64min

由表3.3-4得：

测量工件时间为：

0.16min

T1=1.34minT3=56minT4=15min

则T总=T1+T2+T基=72.62min

：

攻M6螺纹孔时；

切削用量：

ap=2.5

由表7.3-1得：

f=0.27m/r

由表7.3-11得：

v=15m/r

则n=318V/5=318x15/5=954m/r

工时定额：

T2=lw+lf/fxn=1.5min

由表3.3-9得：

装夹工件时间为0.04min

由表3.3-10得：

松开卸下工件时间为0.05min

由表3.3-11得：

操作机床时间为：

0.32min

T1=0.43minT3=47minT4=15min

则T总=T1+T2+T基=62.73min

：

扩φ20孔时；

切削用量：

ap=2.5

由表7.3-1得：

f=0.27m/r

由表7.3-11得：

v=15m/r

则n=318V/D=318x15/20=238.5m/r

工时定额：

T2=lw+lf/fxn=1min

由表3.3-9得：

装夹工件时间为0.04min

由表3.3-10得：

松开卸下工件时间为0.05min

由表3.3-11得：

操作机床时间为：

0.32min

T1=0.43minT3=47minT4=15min

则T总=T1+T2+T基=62.63min

第二部分　夹具设计说明书

夹紧装置设计（铣35×35的方孔）

本夹具主要用来铣十字头方孔。

由于加工本道工序的工序简图可知。

铣十字头方孔时，粗糙度要求

，十字头上平面与下平面有平行度要求,并与工艺孔轴线分别垂直度的要求，本道工序是对十字头方孔进行加工。

因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。

同时应保证加工尺寸精度和表面质量。

2.1定位基准的选择

由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有垂直度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面与外圆，设计基准也是要求保证方孔应与上,下两平面的垂直度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的垂直度，便可保证垂直度的要求。

在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板正确贴合就行了。

为了提高加工效率，现决定用两把铣刀垂直的方孔面同时进行粗精铣加工。

同时进行采用手动夹紧。

2.2定位元件的设计

本工序选用的定位基准为外圆与平面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面与V型。

因此进行定位元件的设计主要是对V型和压头进行设计。

2.3定位误差分析

本夹具选用的定位元件为一面与V型块定位,,不存在定位误差.可见这种定位方案是可行的。

2.4铣削力与夹紧力计算

本夹具是在铣床上使用的，用于定位压头螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对压头施加一定的夹紧力。

由计算公式

Fj=FsL/（d0tg（α+ψ1’）/2+r’tgψ2）式（3.2）

Fj－沿螺旋轴线作用的夹紧力

Fs－作用在六角螺母

L－作用力的力臂（mm）

d0－螺纹中径（mm）

α－螺纹升角（゜）

ψ1－螺纹副的当量摩擦（゜）

ψ2－螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）的摩擦角（゜）

r’－螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）的当量摩擦半径（゜）

根据参考文献[6]其回归方程为

Fj＝ktTs

其中Fj－螺栓夹紧力（N）；

kt－力矩系数（cm－1）

Ts－作用在螺母上的力矩（N.cm）；

Fj=5×2000=10000N

2.5夹具体槽形与对刀装置设计

定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。

其距离尽可能布置的远些。

通过定向键与铣床工作台U形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。

定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。

根据参考文献[11]定向键的结构如图3.7所示。

图3.7定向键

根据参考文献[11]夹具U型槽的结构如图3.8所示。

图3.8U型槽

主要结构尺寸参数如下表3.5所示。

表3.5U型槽的结构尺寸

螺栓直径

12

14

30

20

对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。

由于本道工序是完成传动箱体上平面尺寸为210×315mm的粗、精铣加工，所以选用直角对刀块。

根据GB2243—80直角对到刀块的结构和尺寸如图3.9所示。

图3.9直角对刀块

塞尺选用平塞尺，其结构如图3.10所示。

图3.10平塞尺

塞尺尺寸如表3.6所示。

表3.6平塞尺结构尺寸

公称尺寸H

允差d

C

3

-0.006

0.25

2.6夹紧装置及夹具体设计

夹紧装置采用移动的压头来夹紧工件，采用的移动压板的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。

图3.11夹具图

夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。

这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。

整个夹具的结构夹具装配图如上所示。

2.7夹具设计及操作的简要说明

本夹具用于在立式铣床上加工十字头，工件以与此相垂直的下平面为及其侧面和水平面底为定位基准，在V型块与底板实现定位。

采用转动压头夹紧工件。

当加工完一边，可松开手柄来加工另一边。

如夹具装配图所示。

第五部分　设计体会

课程设计是对我们所学课程知识的总结。

通过课程设计可以体现出我们在校期间的学习程度。

从而对我们所学专业知识做出有力判断。

从我们拿到零件图纸的第一天开始，我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间。

为我们圆满的完成任务奠定了良好的基础。

我们以前所接触的只是课本上的知识，对机械加工工艺只有侧面的了解。

但是同过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加了解了我们的专业。

刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。

老师给我们详细讲解了机械设计应注意的条件，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。

在设计期间，我们第一次接触了机械加工工艺的设计，对我有了很大提高。

遇到不懂的问题时，指导老师们都能细心的帮助我。

同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。

在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计期间为我们的解决了很多难题。

相信我们通过这次设计，一定会在以后的工作岗位中更好的发挥。

机械加工工艺过程卡片

产品型号

零件图号

产品名称

十字头

零件名称

十字头

共

1

页

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1

页

材料牌号

HT200

毛坯种类

铸铁

毛坯外形尺寸

每毛坯件数

每台件数

备注

工

序

号

工名

序称

工序内容

车

间

工

段

设备

工艺装备

备注

1

铸造

铸造，清理

2

热处理

时效

3

车

粗车φ85外圆保证尺寸φ88±0.10

CA6140

专用夹具、游标卡尺、车刀、

4

铣

粗铣φ85顶面

X62W

游标卡尺、硬质合金铣刀

5

铣

粗,精铣底平面

X62W

游标卡尺、硬质合金铣刀

6

钻、攻

钻、攻4×M6螺纹孔

Z4012

专用夹具、φ5钻头、M6丝锥

7

扩

扩φ20孔

Z4012

专用夹具、游标卡尺、φ20钻头

8

铣

铣十字头

X62W

硬质合金铣刀、游标卡尺

9

镗

粗镗φ65内孔

T618

游标卡尺、开式自锁夹紧镗刀

10

镗

粗镗、半精镗、精镗φ20内孔

T618

专用夹具、内径千分尺、车刀

11

车

挖2-φ24环槽

CA6140

专用夹具、内径千分尺、车刀

12

车

精车φ85外圆

CA6140

专用夹具、游标卡尺、车刀

13

去毛刺

去各部分锐边毛刺

钳工台

平板锉

14

终检

终检

检验台上

15

16

设计（日期）

校对（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

会签（日期）

韩永锋

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改文件号

签字

日期

机械加工工序卡片

产品型号

零件图号

产品名称

十字头

零件名称

十字头

共

12

页

第

1

页

车间

工序号

工序名称

材料牌号

1

粗车

HT200

毛坯种类

毛坯外形尺寸

每毛坯可制件数

每台件数

铸造

设备名称

设备型号

设备编号

同时加工件数

车床

CA6140

夹具编号

夹具名称

切削液

专用夹具

工位器具编号

工位器具名称

工序工时（分）

准终

单件

4.517

82.07

工步号

工步内容

工艺装备

主轴转速

切削速度

进给量

切削深度

进给次数

工步工时

r/min

m/min

mm/r

mm

机动

辅助

1

安装

专用夹具

0

0

0

0

2

粗车φ85外圆,保证尺寸如图

专用夹具、游标卡尺、90度车刀

268

59

1.0

2.5

1

0.52

1.26

设计（日期）

校对（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

会签（日期）

机械加工工序卡片

产品型号

零件图号

产品名称

十字头

零件名称

十字头

共

12

页

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2

页

车间

工序号

工序名称

材料牌号

2

铣φ85上平面

HT-200

毛坯种类

毛坯外形尺寸

每毛坯可制件数

每台件数

铸造

设备名称

设备型号

设备编号

同时加工件数

铣床

X62W

夹具编号

夹具名称

切削液

工位器具编号

工位器具名称

工序工时（分）

准终

单件

1.45

68.7

工步号

工步内容

工艺装备

主轴转速

切削速度

进给量

切削深度

进给次数

工步工时

r/min

m/min

mm/r

mm

机动

辅助

1

安装

大平面

0

0

0

0

2

铣φ85上平面

大平面、游标卡尺、硬质合金铣刀

1272

120

0.2

3.5

1

1.45

2.27

设计（日期）

校对（日期）

审核（日期）

标准化（日期）

会签（日期）

机械加工工序卡片

产品型号

零件图号

产品名称

十字头

零件名称

十字头

共

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车间

工序号

工序名称

材料牌号

3

铣φ85下平面

HT200

毛坯种类

毛坯外形尺寸

每毛坯可制件数

每台件数

铸造

设备名称

设备型号

设备编号

同时加工件数

铣床床

X62W

夹具编号

夹具名称

切削液

粗铣下面夹具

工位器具编号

工位器具名称

工序工时（分）

准终

单件

0.8

62.9

工步号

工步内容

工艺装备

主轴转速

切削速度

进给量

切削深度

进给次数

工步工时

r/min

m/min

mm/r

mm

机动

辅助

1

安装

一面两孔定位、

0

0

0

0

2

粗铣、精铣φ80下平面保证如图

硬质合金铣刀、游标卡尺

954

15