十字头滑套机械制造技术课程设计说明书

1、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 12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

2、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、190mm内止口为中心的加工表面。这一组加工表面包括：190mm定位内止口、190mm定位凸台，180mm内孔，335mm、320mm的外圆表面，左右两端各14个22mm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）190mm定位凸台与180

3、mm滑道孔同轴度公差为0.05mm。2）190mm定位内止口与180mm滑道孔同轴度公差为0.05mm。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）180mm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(Ra1.6m)，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

4、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338mm、323mm。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180mm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（190mm×5mm内止口）、凸台（190mm×5

5、mm）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335mm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

6、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

7、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（335mm及320mm） 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（180mm）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：175mm精车孔：180 mm 2Z=5mm4、内止口（190mm×5mm内止口）、凸台（190mm×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

8、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

9、.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320mm外圆，粗车端面及190mm凸台，粗车内孔1

10、80mm。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，ap3mm以及工件直径为323mm时， f=0.81.2mm/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）

11、确定机床主轴转速:ns =1000uc/dw=(1000x70.2)/ x32369r/min按机床说明书，与69 r/min相近的机床转速为63 r/min、80 r/min。现选取80 r/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=0tm=i(l+ l1+ l2+ l3)/ nwf=2x(141.5+2)/(100x0.8)=3.5875min(2)粗车320mm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

12、/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/min5）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，FC0.75×99.390×0.94×0.89N=955.4N

13、切削时消耗功率为: Pc(955.4x99.39)/(6x104)kw1.58KW由CA6140机床说明书可知，CA6140主电动机功率为7.8 KW,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 FP530×1.50.9×0.50.6×99.390×0.897×0.5N225.9N而轴向切削力 Ff式中

14、， 450，1.0，0.4， 0KM=（）Nf=()0.10.923，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：FFF+(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

15、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)/ x32069r/min按机床说明书取 ns =80 r/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，

16、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)/ x175128r/min按机床说明书取 ns =160 r/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335mm外圆，粗车端面及190mm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

17、：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，ap3mm以及工件直径为338mm时， f=0.81.2mm/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)/ x33866r/min按机床说明书，与66 r/min相近的机床转速为63 r/min、80 r/min。现选取80 r/min。所以实际切削速

18、度为85.41m/min。5)计算切削工时： l=(338-40)/2=149mm,l1=2mm,l2=0,l3=0tm=i(l+ l1+ l2+ l3)/ nwf=2x(149+2)/(100x0.8)=3.775min(2)粗车335mm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

19、=100r/min。所以实际切削速度为u=dn/1000=x338x98/1000=104.01m/min7)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190mm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)/ x185121r/min按机床说明书取 ns =125 r/min则此时： u=72.61m/min切削工时： t

20、=(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335mm端面及190mm×5mm内止口，倒角1×45°。参照工序2的计算过程。（2）精车320mm端面及190mm×5mm凸台，精车内孔180mm。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)

21、=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14×22mm各孔，锪

22、36mm平面。（1） 钻孔20mm 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）/ nw f=(150+10+4)/(136x0.41)=3min(2)扩孔22mm 根据切削手册可知，f=1.6x0.41=0.656mm/r , u=0.4x12.25=4.9m/minns=(1000x4.9)/25=62.4r/min按机床选取：nw=68r/min切削工时：切入时l1=3m

23、m ,切除时l2=1.5mm 则t=(150+3+1.5)/(68x1.24)=1.83min(3) 锪36mm平面f=1/3x0.5=0.17mm/r , 按机床取0.19mm/ru=1/3x25=8.3m/minns=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=D nw/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14×22mm各孔，锪36mm平面。钻孔20

24、mm 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）/ nw f=(150+10+4)/(136x0.41)=3min扩孔22mm 根据切削手册可知，f=1.6x0.41=0.656mm/r , u=0.4x12.25=4.9m/minns=(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=

25、(150+3+1.5)/(68x1.24)=1.83min 锪36mm平面f=1/3x0.5=0.17mm/r , 按机床取0.19mm/ru=1/3x25=8.3m/minns=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=D nw/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

26、预钻孔的进给量为0.28mm/r，攻螺纹时进给量为1.0 mm/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)=0.42mint2=(l+ l1)i/nf=2x(10+10)/(180x1)=0.22min所以钻攻螺纹的总工时为：t=t1+ t2=

27、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 分析零件图和工艺文件，熟悉加工的技术要求； 分析工件在加工时学要限定的自由度； 确定定位基准,本设计的基准为直径180孔的轴线； 选择和确定定位元件，本设计为一面一销。 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）； 确定夹具在机床上的位置和对刀元件的位置；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

28、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： 合理的选择力的作用点、方向、大小，保证夹紧时稳定变形小。 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。 加紧机构的设计，本设计的加紧机构如下图 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。 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

29、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。确定图面，本设计为左视图和俯视图。工件的轮廓用双点划线表示，夹具在投影时

30、可将工件看成“玻璃体”，不影响投影关系。按定位方案画出定位元件，必要时用双点划线将刀具画出。 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。保证夹具机构合理。保证机床与夹具、刀具与夹具的相对位置的正确性。运动部件运动灵活。夹具具有良好工艺性。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

31、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，没有感性的认识，空有理论知识，有些东西很可能与实际脱节。总体来说，我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来，从中暴露出自身的不足，以待改进。有时候，一

32、个人的力量是有限的，合众人智慧，我相信我们的作品会更完美！参考文献1、现代制造工艺设计方法 段明扬主编2007年1月。 广西师范大学出版社2、现代机械制造工艺设计实训教程 段明扬主编 2007年1月。 广西师范大学出版社3、机械制造工艺设计简明手册 李益民主编1999年10月。 机械工业出版社4、切削用量简明手册 艾兴等编2000年3月 机械工业出版社5、金属机械加工工艺人员手册 上海科技出版6、机械制造技术基础 华楚生 主编2000年4月十字头滑套主轴工艺编制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滑套零件名称 十字头滑套零件共 页第 页材 料 牌 号 毛 坯 种 类 HT200毛坯外