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设计说明书
目 录
第一部分：
工艺设计说明书
一、零件的工艺性分析……………………………………………………1
二、确定毛坯，画毛坯——零件合图……………………………………2
三、机械工艺路线的确定………………………………………………3
四、主要工序尺寸及其公差的确定……………………………………8
五、设备及其工艺装备的确定……………………………………………10
五、切削用量及工时定额的确定…………………………………………10
第二部分：
夹具设计说明书
一、…………………………………………1
二、………………2
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
２.１4×M6的螺纹孔夹具:
工序尺寸精度分析:
由工序图可知此工序的加工精度要求不高，具体加工要求如下：
钻2-M6底孔，无其它技术要求，该工序在摇臂钻床上加工，零件属成批量生产。
定位方案确定：
根据该工件的加工要求可知该工序必须限制工件五个自由度，即x移动、x转动、y转动、y移动、z转动，但为了方便的控制刀具的走刀位置，还应限制z移动，因而工件的六个自由度都被限制，由分析可知要使定位基准与设计基准重合。
选φ85外圆、底平面作为定位基准，以φ85外圆端面定位限制移动。
具体结构如下:
1、选择定位元件：
由于本工序的定位面是φ85外圆、底平面,所以夹具上相应的定位元件选为一个定位孔和两个平面。
定位误差分析计算：
分析计算孔的深度尺寸7的定位误差：
用φ85外圆表面定位，工件定位面是外圆表面，定位元件的定位工作面是φ85外圆面，定位基准是外圆母线，当工件外圆直径发生变化时其中心线在定位孔内左右移动。
定位误差计算如下：
△jb=1/2T（d）=1/2x0.021=0.0105
△db=1/2（△D+△d+△min）=（0.021+0.015+0.023）/2=0.0295
△dw=△jb+△db-=0.04≤T/3所以满足要求。
夹紧方案及元件确定
（1）计算切削力及所需加紧力：
工件在加工时所受的力有加紧力J、切削力F和工件重力G，三者作用方向一至，由机床夹具设计手册表1-2-7得切削力的计算公式：
Fx=667Ds
Kp=667x7x700
x650/726≈1083N
实际所需加紧力与计算加紧力之间的关系为：
F=KFx（K由表1-2-2查得为1.15）=1.15Fx==1245.45N
（2）设计钻套，连接元件及夹具体，钻模板：
由于此工件是成批量生产，固选用GB2264-80可换钻套，选用活动式钻模板。
根据钻床T型槽的宽度，决定选用GB2206-80宽度B=14，公差带为h6的A型两个定位键来确定夹具在机床上的位置。
夹具体选用灰铸铁的铸造夹具体，并在夹具体底部两端设计出供T型槽用螺栓紧固夹具用的U型槽耳座。
2.2镗床夹具设计（Φ20上偏差为+0.023下偏差为0的销孔）:
镗床夹具又称镗模它主要用于加工相体，支架等工件上的单孔或孔系。
镗模不仅广泛用于一般镗床和镗孔组合机床上也可以用在一般车床、铣床和摇臂钻床上，加工有较高精度要求的孔或孔系。
镗床夹具，除具有定位元件、加紧机构和夹具体等基本部分外，还有引导刀具的镗套。
而且还像钻套布置在钻模板上一样，镗套也按照被加工孔或孔系的坐标位置，布置在一个或几个专用的镗孔的位置精度和孔的几何形状精度。
因此，镗套、镗模支架和镗杆是镗床夹具的特有元件。
根据基准面重合的原则，选定底面定位基准，限制三个自由度，工序孔限制三个自由度，实现定位。
由于定位基准是经过加工过的光平面，故定位元件等用夹具体把两个定位元件联成一体，工件放在上面，使重力与加紧方向一致。
本夹具属于单支承前引导的镗床夹具，本就加以说明介绍。
单支承前引导的镗床夹具，既镗套位于被加工孔的前方，介于工件与机床主轴之间，主要用于加工D<90mm。
夹紧力大小的确定原则：
夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有很大影响。
夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。
夹紧力过小则工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成安全事故。
由此可见夹紧力大小必须适当。
计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动的工件还需考虑惯性）后处于静力平衡条件，求出理论夹紧力，为了安全起见再乘以安全系数K。
式中W`——计算出的理论夹紧力；
W——实际夹紧力；
K——安全系数，通常k=1.5~3.当用于粗加工时，k=2.5~3,用于精加工时k=1.5~2.
（二）在分析受力时，往往可以列出不同的工件静平衡方程式。
这时应选产生夹紧力最大的一个方程，然后求出所需的夹紧力。
如图所示垂直方向平衡式为W=1.5KN;水平方向可以列出：
f为工件与定位件间的摩擦系数，一般0.15,即W=10KN；对o点取矩可得下式
比较上面三种情况，选最大值，既W=10KN。
（三）上述仅是粗略计算的应用注意点，可作大致参考。
由于实际加工中切削力是一个变值，受工件材料性质的不均匀、加工余量的变动、刀具的钝化等因素影响，计算切削力大小的公式也与实际不可能完全一致，故夹紧力不可能通过这种计算而得到结果。
生产中也有根据一定生产实际经验而用类比法估算夹紧力的，如果是一些关键性的重要夹具，则往往还需要通过实验的方法来确定所需夹紧力。
表2-1，削边销尺寸参考表（mm）
d
>3~6
>6~8
>8~20
>20~25
>25~32
>32~40
>40~50
>50
B
d-0.5
d-1
d-2
d-3
d-4
d-5
d-5
--
b
1
2
3
3
3
4
5
--
2
3
4
5
5
6
8
14
计算定位误差：
由于孔定位有旋转角度误差
a,使加工尺寸产生定位误差
和
，应考虑较大值对加工尺寸的影响。
两个方向上的偏转其值相同。
因此，只对一个方向偏转误差进行计算。
式中
——中心线与圆柱销中心线交点至左端面的距离
——中心线与圆柱销中心线交点至右端面的距离
由于转角误差很小，不计工件左右端面的旋转对定位误差的影响，
故
较大的定位误差
尚小于工件公差的三分之一
；此方案可取。
2定位销高度的计算
确定定位销高度时，要注意防止卡住现象，当安装比较笨重的工件时，不太可能将工件托平后同时装入定位销，而是将工件一边支在夹具支承面上，逐渐套入两销。
这时，如定位销高度选择不当，将使工件卡在定位销边缘上而装不进去。
避免产生卡住的最大高度
，可按下列计算。
定位装置为一面两销，定位销的最大工作高度为
为了装卸工件方便，可使圆柱销低于3~5mm。
结论：
通过本次的课程设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、镗钻夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。
扩φ２０（Φ20上偏差为+0.018下偏差为0）孔夹具
设计任务
设计在成批生产条件下,在专用立式钻床上扩φ20孔的钻床夹具.
1、φ20可一次扩削保证.该孔在轴线方向的设计基准是以钻套的中心线的，设计基准是以外圆与另一端面.
2、定位基准的选择
工序结合面是已加工过的平面，且又是本工序要加工的孔的设计基准，按照基准重合原则选择它作为定位基准是比较恰当的。
因此，选择结合面与外圆作为定位比较合理。
3、切削力及夹紧力的计算
刀具：
麻花钻，dw=20mm,
则F=9.81×54.5ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz（《切削手册》）
查表得：
d0=20mm,ae=195,af=0.2,ap=9.5mm,δFz=1.06所以：
F=（9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×20×1.06）÷20=79401N
查表可得，铣削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值：
FL/FE=0.8,FV/FE=0.6,FX/Fe=0.53
故FL=0.8FE=0.8×79401=63521N
FV=0.6FE=0.6×79401=47640N
FX=0.53FE=0.53×79401=42082N
在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数
K=K1K2K3K4
式中：
K1—基本安全系数，2.5
K2—加工性质系数，1.1
K3—刀具钝化系数，1.1
K2—断续切削系数，1.1
则F/=KFH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521
=211366N
选用螺旋—板夹紧机构，故夹紧力
fN=1/2F/
f为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，f=0.25
则N=0.5×211366÷0.25=52841N
4、操作的简要说明
在设计夹具时，为降低成本，可选用手动螺钉夹紧，本道工序的钻床夹具就是选择了手动螺旋—板夹紧机构。
由于本工序是粗加工，切削力比较大，为夹紧工件，势必要求工人在夹紧工件时更加吃力，增加了劳动强度，因此应设法降低切削力。
可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。
夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）
5、工序精度分析
在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。
影响设计尺寸的各项误差分析
1、重合,故产生定位误差
。
定位尺寸公差
=02mm，在加工尺寸方向上的投影，的方向与加工方向是一致的，所以
=0.2mm,因为平面定位。
所以
故
2、垂直度所引起的夹具安装误差，对工序尺寸的影响均小，既
可以忽略不计。
面到钻套座孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一，
。
通常不超过0.005mm.。
偏移
用概率法相加总误差为：
098137mm<0.2mm
从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。
精车外圆夹具的设计（Φ85上偏差为-0.05下偏差为-0.15:
）
问题的提出：
夹具的种类很多，有通用夹具，专用夹具和组合夹具等，本夹具是用来车削粗车和半精车轴的外圆，由于本零件比较特殊，为了使定位误差为零，我们设计基准为轴顶尖位置，作为主要的基准。
在刀具方面我们选用硬质合金车刀刀具加工。
确定定位方案，设计定位元件：
工件上的加工为车削轴的外圆，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响，所以根据轴本身的加工特点来选择定位的方式。
我们选择用两边的顶尖夹紧，来实现定位加工。
夹紧力计算：
计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。
本工序在车削加工过程中切削力为圆周切削分力，因此，在计算夹紧力时可以不计算径向切削分力和轴向切削分力。
为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力。
即：
，即：
，其中
，查《机床夹具设计手册》表1-2-1得：
；
；
1.15；
；
；
；
，所以
=2.691。
查《机床夹具设计手册》表1-2-7得：
，表1-2-8得
，其中
，查《机床夹具设计手册》表1-2-1得：
；
；
；
；
，所以
=1.9。
所以
因此，实际所需要的夹紧力为
。
由于两端是顶尖装夹，左顶尖直接装夹在机床尾座上，右顶尖装夹在机床主轴上，所以加紧力是满足要求的。
绘制夹具总体图如下:
当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。
绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构，就形成了夹具体。
并按要求标注夹具有关的尺寸、公差和技术要求。
3.夹紧装置设计（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
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