十字头的机械加工工艺规程及夹具设计

2013届本科毕业设计（论文）

任务书

一． 设计题目：

设计如下十字头的机械加工工艺规程及工装夹具设计

十字头

二、原始数据和技术要求： 生产类型：成批生产 三、设计内容与要求：

1、毛坯图1张（A4幅面）；

2、制定零件的机械加工工艺规程，填写机械加工工艺过程卡片

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及所有工序的机械加工工序卡片1套； 3、设计说明书1份。 四、进度安排：

序号 1 2 3 4 5 6 内容 领取设计任务书，熟悉资料，搜集设计资料 分析零件图及加工要求 选择毛坯的种类及制造方法，确定毛坯尺寸，绘制毛坯图 选择加工方法，拟订工艺路线 进行工序设计和工艺计算 编写课程 设计说明书 时间（天） 1 0.5 1 2 4 1.5

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目录

第一部分 工艺设计说明书........................................................................................................... 4

1.零件图工艺性分析 ................................................................................................................ 4

1.1零件结构功用分析： ................................................................................................. 4 1.2零件图纸分析： ......................................................................................................... 4 1.3主要技术条件： ......................................................................................................... 4 2.毛坯选择 ................................................................................................................................ 4

2.1毛坯类型 ..................................................................................................................... 4 2.2毛坯余量确定 ............................................................................................................. 5 2.3毛坯－零件合图草图 ................................................................................................. 5 3．机械工艺路线确定 ............................................................................................................. 5

3.1定位基准的选择： ..................................................................................................... 5 3.2加工顺序的安排： ..................................................................................................... 6 3.3加工阶段的划分说明 ................................................................................................. 6 3.4加工工序简图 ............................................................................................................. 6 4.主要工序尺寸及其公差确定 ................................................................................................ 7 5.设备及其工艺装备确定 ........................................................................................................ 7 6．切削用量及工时定额确定 ................................................................................................. 8 第二部分 夹具设计说明书......................................................................................................... 14

２.１ 4×M6的螺纹孔夹具: ............................................................................................... 14 2.2 镗床夹具设计(Φ20上偏差为+0.023下偏差为0的销孔): ...................................... 16 2.3扩φ２０（Φ20上偏差为+0.018下偏差为0）孔夹具 ................................................ 21 2.4精车外圆夹具的设计(Φ85上偏差为-0.05下偏差为-0.15:) ......................................... 24 2.5.夹紧装置设计(35×35的方孔) ................................................................................... 26

2.5．1定位基准的选择 ................................................................................................ 26 2.5．2定位元件的设计 ................................................................................................ 26 2.5．3定位误差分析 .................................................................................................... 27 2.5．4铣削力与夹紧力计算 ........................................................................................ 27 2.5．5夹具体槽形与对刀装置设计 ............................................................................ 27 2.5．6夹紧装置及夹具体设计 .................................................................................... 30 3.2.7夹具设计及操作的简要说明 .............................................................................. 30

第五部分 设计体会..................................................................................................................... 31 参考文献： .................................................................................................................................... 32

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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

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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

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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

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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 铸 粗车 半精车 精车 φ20

工艺路线 基本尺寸 铸 粗镗 半精镗 精镗床 φ14 φ17 φ19.5 φ20 工序余量 6 3 2.5 0.5 经济精度 6.3（IT11） 3.2（IT9） 1.6（IT7） 工序尺寸 φ14?1.4 φ17?0.130工序余量 5.5 3.5 1.5 0.5 经济精度 工序尺寸 φ90.5?1.4 0φ90.5 φ87 φ85.5 φ85 12.5（IT11） φ87?0.13 6.3（IT9） 1.6（IT7） φ85.5φ850?0.062 ?0.020?0.041 φ19.5?0.0620φ20?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

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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：

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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

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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

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