十字头活塞工艺和钻4-M6螺纹底孔夹具设计【4张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

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  φ90.51.4
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  φ141.4
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） φ200.01
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=495 r/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=0.64 min
由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得机动时间为：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.2 min
则T总=T1+T2+T基=2.26 min
粗车φ85外圆时： ap=2
由表3-1得：：f=0.5 m/r
由表5.3-20得：v=82 m/r
则n=318x82/85=307 m/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=0.64 min
由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得机动时间为：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.167 min
则T总=T1+T2+T基=0.347 min
半精车φ85外圆时：（车刀刀杆尺寸BXH取16X25）ap=1
由表3-1得：：f=0.4 m/r
由表5.3-20得：v=100 m/r
则n=318x100/85=374 m/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=0.64 min
由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得机动时间为：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.34 min
则T总=T1+T2+T基=0.52 min
精车φ85外圆时：（车刀刀杆尺寸BXH取16X25）ap=0.5
由表3-1得：：f=0.3 m/r
由表5.3-20得：v=107 m/r
则n=318x107/85=400 m/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=0.64 min
由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得机动时间为：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.857 min
则T总=T1+T2+T基=1.75 min
铣φ85上顶面时：
切削用量：ap=3.5
由表6.3-2得：f=0.2 m/r
由表6.3-21得：v=120 m/r
则n=318V/D= 318 x120/85=449 m/r
工时定额：
由表6.4-1得：T2= lw+lf/fxn=1.45 min
由表3.3-7得：操作机床时间为：0.83 min
由表3.3-8得：测量工件时间为：0.14 min
T1=2.27min T3=51min  T4= 15min
T基=lz/nfap=0.5 min
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=0.36 m/r
由表7.3-11得：v=13 m/r
则n=318V/D= 318 x13/5=826 m/r
工时定额：
T2= lw+lf/fxn=0.1 min
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=0.76 min T3=47 min T4=15 min
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=0.2 m/r
由表6.3-21硬质合金铣刀铣削灰铸铁时v=120 m/r
则n=318V/D=763.2m/r
工时定额：由表6.4-1得：T2= lw+lf/vf=2.63 min
精铣时：切削用量：ap=1
由表6.3-2得：f=0.12 m/r
由表6.3-21硬质合金铣刀铣削灰铸铁时v=150 m/r
则n=318V/D=561m/r
工时定额：由表6.4-1得：T2= lw+lf/vf=3.5 min
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=2.27 min T3=51 min T4=15 min
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=0.5 m/r  v=80 m/r
则n=318V/D=1496.5m/r
工时定额：T2= lw+lf/vf=0.03 min
半精镗时：切削用量：ap=2.5
由表6.3-2得：f=0.2m/r  v=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/r  v=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=0.64 min
由表3.3-4得：测量工件时间为：0.16min
T1=1.34 min T3=56min T4=15 min
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=0.27 m/r
由表7.3-11得：v=15 m/r
则n=318V/5= 318 x15/5=954m/r
工时定额：
T2= lw+lf/fxn=1.5 min
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：0.32 min
T1=0.43 min T3=47 min T4=15 min
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=0.27 m/r
由表7.3-11得：v=15 m/r
则n=318V/D= 318 x15/20=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：0.32 min
T1=0.43 min T3=47 min T4=15 min
则T总=T1+T2+T基=62.63min

第二部分　夹具设计说明书
２.１  4×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=667DsKp=667x7x700x650/726≈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。