十字头滑套机械制造技术课程设计说明书汇总.docx

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十字头滑套机械制造技术课程设计说明书汇总

机械制造工艺课程设计任务书

题目：

十字头滑套机械加工工艺规程及工艺装配

设计内容：

1、产品零件图1张

2、产品毛坯图1张

3、机械加工工艺工程卡片1份

4、机械加工工序卡片1套

5、课程设计说明书1份

6、夹具设计装配图1张

7、夹具设计零件图1~2张

序言

机械制造工艺学课程设计是在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科之后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程设计的一次深入的综合性的连接，也是一次理论联系实际的训练。

因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的低位。

就我个人而言，希望通过这次课程设计对自己的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，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

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教。

一．零件的工艺分析

（一）零件的作用

题目所给定的零件是十字头滑套，十字头滑套位于轴的端部，连接轴与下一级的传动部件，起到传递扭矩与动力的作用。

十字头滑套共有两个加工表面，现分述如下：

1、φ190mm内止口为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

φ190

mm定位内止口、φ190

mm定位凸台，φ180

mm内孔，φ335mm、φ320mm的外圆表面，左右两端各14个φ22mm的孔。

2、M6为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

8个M6的螺孔。

加工表面的位置要求：

1）φ190

mm定位凸台与φ180

mm滑道孔同轴度公差为φ0.05mm。

2）φ190

mm定位内止口与φ180

mm滑道孔同轴度公差为φ0.05mm。

由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

1）划线工序（序6）主要是为了照顾铸件的壁厚均匀，兼顾各部分的加工量，减少铸件的废品率。

2）φ180

mm内孔，中间部分，由两段圆弧组成，而内孔表面粗糙度要求又较高（Ra1.6μm），在加工中会出现很长一段断续切削，所以在加工时，应注意切削用量的选择及合理的选用刀具的几何角度。

二、确定毛坯

1.确定毛坯种类

考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，并且零件的尺寸不大，但是零件形状较为复杂，可以考虑铸造或者锻造，由于是大批量生产，所以毛坯选择金属模砂型铸造，材料为HT200。

2.确定加工余量、毛坯尺寸及公差

“十字头滑套”零件材料为HT200，生产类型为大批生产，可采用砂型铸造形成毛坯。

1.根据技术要求及为简化毛坯的外形，两端外圆的直径余量取2Z=3mm，即直接取两端外圆表面直径为φ338mm、φ323mm。

2.轴向尺寸需要粗车与精车要留有足够的加工余量，两端各留5mm。

3.内孔φ180

mm有公差要求，需分两次加工，根据内孔的精度要求，参照《工艺手册》余量为2Z=5mm；

4.内止口（φ190

mm×5mm内止口）、凸台（φ190

mm×5mm）根据精度要求，参照《工艺手册》余量为2Z=5mm；

所以确定铸造毛坯尺寸如毛坯图所示。

毛坯留有足够的余量，因此毛坯不需要公差。

三、工艺规程设计

1.定位基准的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。

否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的话还会造成零件大批报废，使生产无法进行。

（1）.粗基准的选择

对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。

但对本零件来说，应以两端的外圆表面作为基准，现定以φ335mm外表面为粗基准，利用止口盘定位，螺栓压板夹紧，达到定位要求。

（2）.精基准的选择

精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。

当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

2.制订工艺路线

2.1表面加工方法的选择

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。

在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。

除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降；十字滑套外形尺寸较小，且需要加工面接近轴类，并且有平面与孔，所以表面加工方法为：

车、铣、钻。

2.2工艺路线方案

工序1铸造。

工序2时效处理。

工序3粗车

工序4精车

工序5铣

工序6钻

工序7检验

工序8入库

3.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定加工表面的机械加工余量、工序尺寸及公差如下:

1、外圆表面（φ335mm及φ320mm）

外圆表面无公差要求可直接车加工至所需尺寸

2、外圆表面沿轴线长度方向的加工余量（350mm）

考虑加工工艺的需要，切削两端面时各留5mm。

3、内孔（φ180

mm）

根据内孔的精度要求，参照《工艺手册》确定工序尺寸及余量为：

粗车孔：

φ175mm

精车孔：

φ180mm2Z=5mm

4、内止口（φ190

mm×5mm内止口）、凸台（φ190

mm×5mm）

加工内止口和凸台时，各留加工余量5mm。

由于毛坯尺寸及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。

实际上，加工余量有最大及最小之分。

由于本设计规定的零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以规定。

4.加工设备与及工艺设备的选择

4.1机床的选择

加工十字滑套主要涉及的加工方法有铸造、热处理、车、铣、钻等。

根据零件的外形尺寸与各种机床能够加工的范围，可以采取一下选择：

铸造采用金属砂型模；热处理用热处理炉；车加工利用CA6140卧式车床；铣加工可选用X63卧式铣床；钻加工可选用深孔钻床。

4.2夹具的选择

车加工夹具主要是CA6140专用夹具（三抓卡盘，顶针等）；铣加工夹具为X64w专用工装和组合夹具；钻夹具主要为ZAx3050专用工装。

4.3刀具的选择

零件毛坯材料为HT200，热处理后材料有了一定硬度，所以车床刀具选用硬质合金刀，刀杆尺寸为16x25mm,Kr=450,rs=00,rE=2mm；铣床刀具选用高速钢镶齿三面刃铣刀；钻床刀具选用深孔钻，锪钻，均为硬质合金料。

4.4量具的选择

需要用的量具的地方主要有：

测材料硬度，零件外形尺寸等；需要用到的量具有，硬度测量仪，游标卡尺，千分尺等。

5.切削用量及时间定额的确定

工序1：

铸造毛坯；

工序2：

时效处理；

工序3：

车削外圆、端面、凸台及内孔。

本工序采用计算法确定切削用量。

1、加工条件

工件材料：

HT200

加工要求：

车右端φ320mm外圆，粗车端面及φ190

mm凸台，粗车内孔φ180

mm。

机床：

CA6140卧式机床。

刀具：

刀片材料为硬质合金，刀杆尺寸为16x25mm,Kr=450,rs=00,

rE=2mm。

2、计算切削用量

（1）粗车右端面

1）确定端面加工余量：

考虑凸台的影响，取毛坯长度的加工余量为：

Zmax=5mm,分两次加工，ap=2.5mm，按ap=3mm计。

2）确定进给量f：

经查表《切削手册》（表2.23）可知，当刀杆尺寸为16x25mm，ap≦3mm以及工件直径为323mm时，

f=0.8～1.2mm/r

按CA6140车床说明书取f=0.81mm/r（表3.9）。

3）计算切削速度：

硬质合金车刀切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s，即uc=70.2m/min。

4）确定机床主轴转速:

ns=1000uc/∏dw=（1000x70.2）/∏x323≈69r/min

按机床说明书，与69r/min相近的机床转速为63r/min、80r/min。

现选取80r/min。

所以实际切削速度为99.39m/min。

5）计算切削工时：

l=（323-40）/2=141.5mm,l1=2mm,l2=0,l3=0

tm=i（l+l1+l2+l3）/nwf=2x（141.5+2）/（100x0.8）=3.5875min

（2）粗车φ320mm外圆，同时应校验机床功率及进给机构强度。

1）背吃刀量：

单边余量Z=1.5mm,可一次切除。

2）进给量：

根据《切削手册》选用f=0.8mm/r。

3）计算切削速度：

见《切削手册》

Vc=

={242/（600.2X1.50.15X0.80.35）}X1.44X0.8X0.81X0.97=98m/min

4）确定主轴转速：

ns=1000uc/∏dw=（1000x98）/（∏x323）=97r/min

按机床选取n=100r/min。

所以实际切削速度为

u=∏dn/1000=∏x323x98/1000=99.39m/min

5）校验机床功率：

主切削力按《切削手册》中公式计算

FC=

式中，

=900，

=1.0，

=0.75，

=0

=

（

）nF=（

）0.75=0.94,

=0.89

所以，FC=900x1.5x0.80.75×99.390×0.94×0.89N=955.4N

切削时消耗功率为:

Pc＝

＝（955.4x99.39）/（6x104）kw≈1.58KW

由CA6140机床说明书可知，CA6140主电动机功率为7.8KW,当主轴转速为100r/min时，主轴传递的最大功率为5.5KW，所以机床功率足够，可以正常加工。

6）校验机床进给系统强度：

已知主切削力FC=955.4N，径向切削力FP按《切削手册》中公式计算

FP＝

式中，

=530，

=0.9，

=0.75，

=0

=

（

）nF=（

）1.35=0.897,

=0.5

所以FP＝530×1.50.9×0.50.6×99.390×0.897×0.5N＝225.9N

而轴向切削力Ff＝

式中，

＝450，

＝1.0，

＝0.4，

＝0

KM=（

）Nf=（

）0.1＝0.923，KK=1.17

于是轴向切削力为

FF=450×1.5×0.50.5×99.390×0.923×1.17N=515.4N

取机床导轨与机床之间的摩擦系数

=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为：

F＝FF+

（FC+FP）=515.4+0.1×（955.4+225.9）=633.53N

而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N（见《切削手册》表1.30），故机床进给系统可正常工作。

7）切削工时：

t=（l+l1+l2）/nf

式中，l=15,l1=4,l2=0

所以，t=（l+l1+l2）/nf=（15+4）/（100x0.8）=0.238min

（3）粗车凸台

取ap=2.5mm，f=0.81mm/r，

切削速度：

硬质合金车刀切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s，即uc=70.2m/min。

ns=1000uc/∏dw=（1000x70.2）/∏x320≈69r/min

按机床说明书取ns=80r/min

则此时：

u=98.47m/min

切削工时：

t=（l+l1+l2）/nf式中，l=5,l1=4,l2=0

所以，t=（l+l1+l2）/nf=（5+4）/（80x0.8）=0.141min

（4）粗车内孔

取ap=2.5mm，f=0.81mm/r，

切削速度：

硬质合金车刀切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s，即uc=70.2m/min。

ns=1000uc/∏dw=（1000x70.2）/∏x175≈128r/min

按机床说明书取ns=160r/min

则此时：

u=87.92m/min

切削工时：

t=（l+l1+l2）/nf式中，l=180,l1=4,l2=0

所以，t=（l+l1+l2）/nf=（180+4）/（160x0.8）=1.438min

工序2：

车φ335mm外圆，粗车端面及φ190

mm内止口，选用机床：

CA6140卧式机床。

切削用量计算如下：

（1）车左端面

1）确定端面加工余量：

考虑内止口的影响，取毛坯长度的加工余量为：

Zmax=5mm,分两次加工，ap=2.5mm，按ap=3mm计。

2）确定进给量f：

经查表《切削手册》（表2.23）可知，当刀杆尺寸为16x25mm，ap≦3mm以及工件直径为338mm时，

f=0.8～1.2mm/r

按CA6140车床说明书取f=0.81mm/r（表3.9）。

3）计算切削速度：

硬质合金车刀切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s，即uc=70.2m/min。

4）确定机床主轴转速:

5）ns=1000uc/∏dw=（1000x70.2）/∏x338≈66r/min

按机床说明书，与66r/min相近的机床转速为63r/min、80r/min。

现选取80r/min。

所以实际切削速度为85.41m/min。

5）计算切削工时：

l=（338-40）/2=149mm,l1=2mm,l2=0,l3=0

tm=i（l+l1+l2+l3）/nwf=2x（149+2）/（100x0.8）=3.775min

（2）粗车φ335mm外圆

1）背吃刀量：

单边余量Z=1.5mm,可一次切除。

2）进给量：

根据《切削手册》选用f=0.8mm/r。

3）计算切削速度：

见《切削手册》

Vc=

={242/（600.2X1.50.15X0.80.35）}X1.44X0.8X0.81X0.97=98m/min

4）确定主轴转速：

ns=1000uc/∏dw=（1000x98）/（∏x338）=92.34r/min

按机床选取n=100r/min。

所以实际切削速度为

u=∏dn/1000=∏x338x98/1000=104.01m/min

7）切削工时：

t=（l+l1+l2）/nf

式中，l=18,l1=4,l2=0

所以，t=（l+l1+l2）/nf=（18+4）/（100x0.8）=0.275min

（3）粗车φ190

mm内止口

取ap=2.5mm，f=0.81mm/r，

切削速度：

硬质合金车刀切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s，即uc=70.2m/min。

ns=1000uc/∏dw=（1000x70.2）/∏x185≈121r/min

按机床说明书取ns=125r/min

则此时：

u=72.61m/min

切削工时：

t=（l+l1+l2）/nf式中，l=5,l1=4,l2=0

所以，t=（l+l1+l2）/nf=（5+4）/（125x0.8）=0.09min

工序4：

（1）精车φ335mm端面及φ190

mm×5mm内止口，倒角1×45°。

参照工序2的计算过程。

（2）精车φ320mm端面及φ190

mm×5mm凸台，精车内孔φ180

mm。

参照工序1的计算过程。

工序5：

铣兰盘两侧平面。

fz=0.08mm/齿（参考《切削手册》）

切削速度：

参考有关手册，确定u=27m/min。

采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数z=20。

则

ns=1000u/∏dw=1000x27/（∏x225）=38r/min

现选用X63卧式铣床，根据机床使用说明书，取nw=37.5r/min,故实际切削速度为u=∏dwnw/1000=∏x225x37.5=26.5r/min

当nw=37.5r/min时，工作台每分钟进给量为：

fm=fzZnw=0.08x20x37.5=60mm/min

查机床使用说明书，刚好有fm=60mm/min，故直接选用该值。

切削工时：

由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程l+l1+l2=105mm。

因此，机动工时为：

tm=（l+l1+l2）/fm=105/60min=1.75min

工序6：

（1）钻右端兰盘14×φ22mm各孔，锪φ36mm平面。

（1）钻孔φ20mm

f=0.41mm/r，u=12.25m/min（见《切削手册》）

ns=（1000x12.25）/25∏=155r/min

按机床选取nw=136r/min（按《工艺手册》）

所以实际切削速度u=∏dwnw/1000=10.68m/min

切削工时：

t=（l+l1+l2）/nwf=（150+10+4）/（136x0.41）=3min

（2）扩孔φ22mm

根据《切削手册》可知，

f=1.6x0.41=0.656mm/r,u=0.4x12.25=4.9m/min

ns=（1000x4.9）/25∏=62.4r/min

按机床选取：

nw=68r/min

切削工时：

切入时l1=3mm,切除时l2=1.5mm则

t=（150+3+1.5）/（68x1.24）=1.83min

（3）锪φ36mm平面

f=1/3x0.5=0.17mm/r,按机床取0.19mm/r

u=1/3x25=8.3m/min

ns=1000u/∏D=1000x8.3/（∏x25）=106r/min

按机床选取nw=132r/min,所以实际切削速度为

u=∏Dnw/1000=（∏x36x132）/1000=14.9m/min

切削工时：

：

切入时l1=2mm,切除时l2=0mm，l=8mm则

t=（2+8）/（132x0.19）=0.40min

（2）钻左端兰盘14×φ22mm各孔，锪φ36mm平面。

①钻孔φ20mm

f=0.41mm/r，u=12.25m/min（见《切削手册》）

ns=（1000x12.25）/25∏=155r/min

按机床选取nw=136r/min（按《工艺手册》）

所以实际切削速度u=∏dwnw/1000=10.68m/min

切削工时：

t=（l+l1+l2）/nwf=（150+10+4）/（136x0.41）=3min

②扩孔φ22mm

根据《切削手册》可知，

f=1.6x0.41=0.656mm/r,u=0.4x12.25=4.9m/min

ns=（1000x4.9）/25∏=62.4r/min

按机床选取：

nw=68r/min

切削工时：

切入时l1=3mm,切除时l2=1.5mm则

t=（150+3+1.5）/（68x1.24）=1.83min

③锪φ36mm平面

f=1/3x0.5=0.17mm/r,按机床取0.19mm/r

u=1/3x25=8.3m/min

ns=1000u/∏D=1000x8.3/（∏x25）=106r/min

按机床选取nw=132r/min,所以实际切削速度为

u=∏Dnw/1000=（∏x36x132）/1000=14.9m/min

切削工时：

：

切入时l1=2mm,切除时l2=0mm，l=8mm则

t=（2+8）/（132x0.19）=0.40min

（3）钻、攻8×M6、深10mm螺纹。

1）进给量确定：

参见《切削用量手册》刀具寿命T=180min,钻M6预钻孔的进给量为0.28mm/r，攻螺纹时进给量为1.0mm/r，铣削进给量查切削用量手册表3-5知每齿进给量为0.14-0.24mm/z，取0.24mm/z；

2）计算切削速度和主轴转速，切削速度照《切削手册》表14，查得预钻孔时切削速度为1.5m/min，转速191r/min；攻螺纹时，切削速度为1.2m/min，主轴转速为180r/min。

3）切削工时：

取切入长度l1=10mm,钻攻螺纹工时：

t1=（l+l1）i/nf=4x（10+10）/（191x1）=0.42min

t2=（l+l1）i/nf=2x（10+10）/（180x1）=0.22min

所以钻攻螺纹的总工时为：

t=t1+t2=0.64min

四、专用夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。

现为加工给定零件设计所必须的夹具一套，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）

四、课程设计心得

经过三个星期的努力，我终于将机械制造课程设计做完了。

在这次作业过程中，我遇到了许多困难，一遍又一遍的计算，一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

特别是在做夹具的时候，在夹具我根本什么也不知道，效率太慢，还经常出错，令我非常苦恼。

后来在翻阅各种资料下，我找到了问题所在之处，将之解决了。

这使我对机械加工工艺规程分析有了更进一步的了解。

尽管这次作业的时间是漫长的，过程是曲折的，但我的收获还是很大的。

不仅仅掌握了加工工艺的各种数据的计算机加工流程，还使得我对一些必备的操作软件掌握的更加彻底了。

对我来说,收获最大的是方法和能力，那些分析和解决问题的方法与能力。

在整个过程中，我发现像我们这些学生最最缺少的是经验，