十字頭活塞的銑35X35方孔專用夾具設計及加工工藝裝備含非標5張CAD圖
十字頭活塞的銑35X35方孔專用夾具設計及加工工藝裝備含非標5張CAD圖,十字頭,活塞,35,x35,專用,夾具,設計,加工,工藝,裝備,設備,非標,cad
任務書
一． 設計題目：
設計如下十字頭的機械加工工藝規(guī)程
十字頭
二、原始數據和技術要求：
生產類型：成批生產
三、設計內容與要求：
1、毛坯圖1張（A4幅面）；
2、制定零件的機械加工工藝規(guī)程，填寫機械加工工藝過程卡片及所有工序的機械加工工序卡片1套；
3、設計說明書1份。
四、進度安排：
序號
內容
時間（天）
1
領取設計任務書，熟悉資料，搜集設計資料
1
2
分析零件圖及加工要求
0.5
3
選擇毛坯的種類及制造方法，確定毛坯尺寸，繪制毛坯圖
1
4
選擇加工方法，擬訂工藝路線
2
5
進行工序設計和工藝計算
4
6
編寫課程 設計說明書
1.5
1． 明確設計要求和生產條件；
2． 擬定夾具的結構方案；
（1） 對工件的定位方案：選擇定位方法及元件；
（2） 對工件的夾緊方案：確定夾緊方法和夾緊裝置；
（3） 對刀具的對到或導引方案；
（4） 夾具在機床上的安裝方式以及夾具體的結構型式；
3． 對結構方案進行精度分析和估算；
4． 夾具精度的校核。
夾具的工序位置： 35×35的方孔。
學生姓名
學 號
專 業(yè)
班 級
指導教師
教研室主任簽名：
20 年 月 日
摘要
本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
十字頭活塞零件的加工工藝及銑35×35方孔的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：十字頭活塞；工藝；工序；專用夾具；切削用量
Abstract
This design involves the knowledge of machine manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tools, tolerance matching and measurement.
The processing technology of cross head piston parts, the process design of milling 35 × 35 square holes, the process design and the design of special fixture are three parts. In the process design, it is necessary to first analyze the parts, understand the process of the parts, then design the structure of the blank, select the processing benchmark of the parts, and design the process route of the parts; then calculate the size of each process step of the parts, the key is to determine the process equipment and cutting parameters of each process; then design the special fixture, and select and design the fixture Each component of the fixture, such as positioning element, clamping element, guiding element, connecting part between the fixture and the machine tool and other parts; calculate the positioning error generated during the fixture positioning, analyze the rationality and shortcomings of the fixture structure, and pay attention to improvement in the later design.
Key words: crosshead piston; process; process; special fixture; cutting amount
目錄
摘要 1
Abstract 2
1.零件圖工藝性分析 4
1.1零件結構功用分析： 4
1.2零件圖紙分析： 4
1.3主要技術條件： 4
2.毛坯選擇 4
2.1毛坯類型 4
2.2毛坯余量確定 4
3．機械工藝路線確定 5
3.1定位基準的選擇： 5
3.2加工順序的安排： 5
3.3加工階段的劃分說明 6
3.4加工工序簡圖 6
4.銑35×35的方孔夾緊裝置設計 14
4.1定位基準的選擇 14
4.2定位元件的設計 14
4.3定位誤差分析 14
4.4銑削力與夾緊力計算 14
4.5夾具體槽形與對刀裝置設計 15
4.6夾緊裝置及夾具體設計 17
4.7夾具設計及操作的簡要說明 18
設計體會 19
參考文獻 20
1.零件圖工藝性分析
1.1零件結構功用分析：
十字頭零件是機械中常見的一種零件，它的應用范圍很廣。由于它們功用的不同，該類零件的結構和尺寸有著很大的差異，但結構上仍有共同特點：零件的主要表面為精度要求較高的孔、零件由內孔、外圓、端平等表面構成。
1.2零件圖紙分析：
由零件圖可知，該零件形狀較為復雜、外形尺寸不大，可以采用鑄造毛坯。由于該零件的兩個φ20孔要求較高，它的表面質量直接影響工作狀態(tài)，通常對其尺寸要求較高。一般為IT5-IT7。加工時兩φ20孔的同軸度應該控制在0.01mm。φ85外圓的尺寸它直接影響孔在空間的位置，加工時可以將其加工精度降低，通過裝配來提高精度。
1.3主要技術條件：
1.孔徑精度：兩φ20孔的孔徑的尺寸誤差和形狀誤差會造的配合不良，因此對孔的要求較高，其孔的尺寸公差為IT7
2.主要平面的精度：由于φ85外圓接影響聯接時的接觸剛度，并且加工過程中常作為定位基面，則會影響孔的加工精度，因此須規(guī)定其加工要求。
2.毛坯選擇
2.1毛坯類型
考慮到十字頭工作時的作用，要求材料要有很高的強度，并且該零件結構較為復雜，故選用鑄造毛坯材料為HT200。
2.2毛坯余量確定
由書機械加工工藝設計資料表1.2-10查得毛坯加工余量為2，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得為1.4.
2.3毛坯－零件合圖草圖
3．機械工藝路線確定
3.1定位基準的選擇：
3.1.1精基準的選擇：選擇十字頭底面與兩φ85外圓作定位基準，因為φ85外圓柱面 ，及底面是裝配結合面，且十字頭底面又是空間位置的設計基準，故選擇十字頭底面與外圓作定位基準，符合基準重合原則且裝夾誤差小。
3.1.2粗基準的選擇：以十字頭上端面和十字頭支撐外圓定位加工出精基準。
3.2加工順序的安排：
十字頭零件主要由孔和平面構成與箱體類零件大體相同，加工順序為先面后孔，這樣可以用加工好的平面定位再來加工孔，因為軸承座孔的精度要求較高，加工難度大，先加工好平面，再以平面為精基準加工孔，這樣即能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的精基準，同時可以使孔的加工余量較為均勻
3.3加工階段的劃分說明
加工階段分為：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。
3.4加工工序簡圖
1、鑄 鑄造、清理
2、熱處理 時效
3、粗車φ85外圓
4、粗銑上頂面
5、粗,精銑底平面
6、鉆、攻4×M6螺紋孔
7、擴φ20孔
9、銑十字頭
10、粗鏜φ65內孔
11、粗鏜、半精鏜、精鏜2-φ20內孔
12、挖2-φ24環(huán)槽
13、精車φ85外圓
14、去毛刺：
15、終檢：
4.主要工序尺寸及其公差確定
φ85
工藝路線
基本尺寸
工序余量
經濟精度
工序尺寸
鑄
φ90.5
5.5
φ90.51.4
粗車
φ87
3.5
12.5（IT11）
φ87
半精車
φ85.5
1.5
6.3（IT9）
φ85.5
精車
φ85
0.5
1.6（IT7）
φ85
φ20
工藝路線
基本尺寸
工序余量
經濟精度
工序尺寸
鑄
φ14
6
φ141.4
粗鏜
φ17
3
6.3（IT11）
φ17
半精鏜
φ19.5
2.5
3.2（IT9）
φ19.5
精鏜床
φ20
0.5
1.6（IT7）
φ200.01
5.設備及其工藝裝備確定
所用的設備有： CA6140、X62W、T618、Z4012、檢驗臺、鉗工臺。
夾具有：鏜2-φ20孔專用夾具、車床專用夾具、鉆2-M6底孔專用夾具、擴φ20孔專用夾具、
刀具有：90度車刀、硬質合金銑刀、平板銼、開式自鎖夾緊鏜刀、φ5鉆頭、M6絲錐、φ20鉆頭、圓銼刀
量具有：游標卡尺、專用塞規(guī)。
6．切削用量及工時定額確定
粗車、半精車、精車時：（T1=T輔 T2=T機 T3=T工 T4=T休）
挖φ24環(huán)形槽： ap=2
由表5.3-1得：：f=0.4m/r
由表5.3-20得：v=90m/r
則n=220x90/40=495 r/mm
工時定額：
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得機動時間為：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.2 min
則T總=T1+T2+T基=2.26 min
粗車φ85外圓時： ap=2
由表3-1得：：f=0.5 m/r
由表5.3-20得：v=82 m/r
則n=318x82/85=307 m/r
工時定額：
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得機動時間為：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.167 min
則T總=T1+T2+T基=0.347 min
半精車φ85外圓時：（車刀刀桿尺寸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
則n=318x100/85=374 m/r
工時定額：
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得機動時間為：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.34 min
則T總=T1+T2+T基=0.52 min
精車φ85外圓時：（車刀刀桿尺寸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
則n=318x107/85=400 m/r
工時定額：
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得機動時間為：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.857 min
則T總=T1+T2+T基=1.75 min
銑φ85上頂面時：
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
則n=318V/D= 318 x120/85=449 m/r
工時定額：
由表6.4-1得：T2= lw+lf/fxn=1.45 min
由表3.3-7得：操作機床時間為：0.83 min
由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14 min
T1=2.27min T3=51min T4= 15min
T基=lz/nfap=0.5 min
則T總=T1+T2+T基=68.7min
：鉆2-M6底孔2-φ5孔時；
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
則n=318V/D= 318 x13/5=826 m/r
工時定額：
T2= lw+lf/fxn=0.1 min
由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.17min
由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.15min
由表3.3-12得：測量工件時間為：0.04min
T1=0.76 min T3=47 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=62.9min
粗銑、半精銑φ85底平面時；
粗銑時：切削用量：ap=2.5
由表6.3-2得：f=0.2 m/r
由表6.3-21硬質合金銑刀銑削灰鑄鐵時v=120 m/r
則n=318V/D=763.2m/r
工時定額：由表6.4-1得：T2= lw+lf/vf=2.63 min
精銑時：切削用量：ap=1
由表6.3-2得：f=0.12 m/r
由表6.3-21硬質合金銑刀銑削灰鑄鐵時v=150 m/r
則n=318V/D=561m/r
工時定額：由表6.4-1得：T2= lw+lf/vf=3.5 min
由表3.3-7得：操作時間為0.83min
由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14min
T1=2.27 min T3=51 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=80.53min
：粗鏜φ17內孔、半精鏜、精鏜φ20內孔時；
粗鏜時：切削用量：ap=3
由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r
則n=318V/D=1496.5m/r
工時定額：T2= lw+lf/vf=0.03 min
半精鏜時：切削用量：ap=2.5
由表6.3-2得：f=0.2m/r v=100m/r
則n=318V/D=1630.7m/r
工時定額：T2= lw+lf/vf=0.04min
精鏜時：切削用量：ap=0.5
由表6.3-2得：f=0.15m/r v=80m/r
則n=318V/D=1590m/r
工時定額：T2= lw+lf/vf=0.07min
由表3.3-1得：裝夾工件時間為0.42min
由表3.3-2得：松開卸下工件時間為0.12min
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.16min
T1=1.34 min T3=56min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=72.62min
：攻M6螺紋孔時；
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
則n=318V/5= 318 x15/5=954m/r
工時定額：
T2= lw+lf/fxn=1.5 min
由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.04min
由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.05min
由表3.3-11得：操作機床時間為：0.32 min
T1=0.43 min T3=47 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=62.73min
：擴φ20孔時；
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
則n=318V/D= 318 x15/20=238.5m/r
工時定額：
T2= lw+lf/fxn=1min
由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.04min
由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.05min
由表3.3-11得：操作機床時間為：0.32 min
T1=0.43 min T3=47 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=62.63min
4.銑35×35的方孔夾緊裝置設計
本夾具主要用來銑十字頭方孔。由于加工本道工序的工序簡圖可知。銑十字頭方孔時，粗糙度要求，十字頭上平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求，本道工序是對十字頭方孔進行加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。
4.1定位基準的選擇
由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準是下平面與外圓，設計基準也是要求保證方孔應與上,下兩平面的垂直度要求，定位基準與設計基準重合，不需要重新計算上下平面的垂直度，便可保證垂直度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。
為了提高加工效率，現決定用兩把銑刀垂直的方孔面同時進行粗精銑加工。同時進行采用手動夾緊。
4.2定位元件的設計
本工序選用的定位基準為外圓與平面定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面與V型。因此進行定位元件的設計主要是對V型和壓頭進行設計。
4.3定位誤差分析
本夾具選用的定位元件為一面與V型塊定位,,不存在定位誤差.可見這種定位方案是可行的。
4.4銑削力與夾緊力計算
本夾具是在銑床上使用的，用于定位壓頭螺釘的不但起到定位用，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產生振動，必須對壓頭施加一定的夾緊力。由計算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2）
Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺紋中徑(mm)
α－螺紋升角(゜)
ψ1－螺紋副的當量摩擦(゜)
ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當量摩擦半徑(゜)
根據參考文獻[6]其回歸方程為
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
4.5夾具體槽形與對刀裝置設計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據參考文獻[11]定向鍵的結構如圖3.7所示。
圖4.7 定向鍵
根據參考文獻[11]夾具U型槽的結構如圖3.8所示。
圖4.8 U型槽
主要結構尺寸參數如下表3.5所示。
表3.5 U型槽的結構尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對刀裝置由對刀塊來實現，用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成傳動箱體上平面尺寸為210×315mm的粗、精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據GB2243—80直角對到刀塊的結構和尺寸如圖3.9所示。
圖4.9 直角對刀塊
塞尺選用平塞尺，其結構如圖3.10所示。
圖4.10 平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結構尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
4.6夾緊裝置及夾具體設計
夾緊裝置采用移動的壓頭來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。
圖4.11 夾具圖
夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構夾具裝配圖如上所示。
4.7夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在立式銑床上加工十字頭，工件以與此相垂直的下平面為及其側面和水平面底為定位基準，在V型塊與底板實現定位。采用轉動壓頭夾緊工件。當加工完一邊，可松開手柄來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。
設計體會
課程設計是對我們所學課程知識的總結。通過課程設計可以體現出我們在校期間的學習程度。從而對我們所學專業(yè)知識做出有力判斷。
從我們拿到零件圖紙的第一天開始，我們的老師就詳細給我們講了設計的步驟，還安排了輔導時間。為我們圓滿的完成任務奠定了良好的基礎。我們以前所接觸的只是課本上的知識，對機械加工工藝只有側面的了解。但是同過這次設計，我們才全方位的懂得了什么是機械設計，從而更加了解了我們的專業(yè)。
剛開始設計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設計。老師給我們詳細講解了機械設計應注意的條件，讓我們先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術要求，在根據零件的技術要求畫出毛坯和零件合圖。
在設計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，指導老師們都能細心的幫助我。同學之間雖然每個人的設計課題不一樣，但我們之間還是會經常討論，互相幫助，不緊學會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設計中，要感謝我們的指導老師，他們在設計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設計，一定會在以后的工作崗位中更好的發(fā)揮。
參考文獻
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20
設計說明書
題目：十字頭加工藝及專用夾具設計
?！ I(yè)：
班 級：
姓 名：
學 號：
指導老師：
十字頭零件的加工工藝規(guī)程及銑35×35的方孔夾具設計
摘要
本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
十字頭活塞零件的加工工藝及銑35×35方孔的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：十字頭活塞；工藝；工序；專用夾具；切削用量
Abstract
This design involves the knowledge of machine manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tools, tolerance matching and measurement.
The processing technology of cross head piston parts, the process design of milling 35 × 35 square holes, the process design and the design of special fixture are three parts. In the process design, it is necessary to first analyze the parts, understand the process of the parts, then design the structure of the blank, select the processing benchmark of the parts, and design the process route of the parts; then calculate the size of each process step of the parts, the key is to determine the process equipment and cutting parameters of each process; then design the special fixture, and select and design the fixture Each component of the fixture, such as positioning element, clamping element, guiding element, connecting part between the fixture and the machine tool and other parts; calculate the positioning error generated during the fixture positioning, analyze the rationality and shortcomings of the fixture structure, and pay attention to improvement in the later design.
Key words: crosshead piston; process; process; special fixture; cutting amount
目 錄
摘要 1
Abstract 2
第一部分 工藝設計說明書 4
1.零件圖工藝性分析 4
1.1零件結構功用分析： 4
1.2零件圖紙分析： 4
1.3主要技術條件： 4
2.毛坯選擇 4
2.1毛坯類型 4
2.2毛坯余量確定 4
2.3毛坯－零件合圖草圖 5
3．機械工藝路線確定 5
3.1定位基準的選擇： 5
3.2加工順序的安排： 5
3.3加工階段的劃分說明 6
3.4加工工序簡圖 6
4.主要工序尺寸及其公差確定 6
5.設備及其工藝裝備確定 7
6．切削用量及工時定額確定 7
第二部分 夾具設計說明書 13
夾緊裝置設計(銑35×35的方孔) 13
2.1定位基準的選擇 13
2.2定位元件的設計 14
2.3定位誤差分析 14
2.4銑削力與夾緊力計算 14
2.5夾具體槽形與對刀裝置設計 14
2.6夾緊裝置及夾具體設計 16
2.7夾具設計及操作的簡要說明 17
第五部分 設計體會 18
參考文獻 19
第一部分 工藝設計說明書
1.零件圖工藝性分析
1.1零件結構功用分析：
十字頭零件是機械中常見的一種零件，它的應用范圍很廣。由于它們功用的不同，該類零件的結構和尺寸有著很大的差異，但結構上仍有共同特點：零件的主要表面為精度要求較高的孔、零件由內孔、外圓、端平等表面構成。
1.2零件圖紙分析：
由零件圖可知，該零件形狀較為復雜、外形尺寸不大，可以采用鑄造毛坯。由于該零件的兩個φ20孔要求較高，它的表面質量直接影響工作狀態(tài)，通常對其尺寸要求較高。一般為IT5-IT7。加工時兩φ20孔的同軸度應該控制在0.01mm。φ85外圓的尺寸它直接影響孔在空間的位置，加工時可以將其加工精度降低，通過裝配來提高精度。
1.3主要技術條件：
1.孔徑精度：兩φ20孔的孔徑的尺寸誤差和形狀誤差會造的配合不良，因此對孔的要求較高，其孔的尺寸公差為IT7
2.主要平面的精度：由于φ85外圓接影響聯接時的接觸剛度，并且加工過程中常作為定位基面，則會影響孔的加工精度，因此須規(guī)定其加工要求。
2.毛坯選擇
2.1毛坯類型
考慮到十字頭工作時的作用，要求材料要有很高的強度，并且該零件結構較為復雜，故選用鑄造毛坯材料為HT200。
2.2毛坯余量確定
由書機械加工工藝設計資料表1.2-10查得毛坯加工余量為2，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得為1.4.
2.3毛坯－零件合圖草圖
3．機械工藝路線確定
3.1定位基準的選擇：
3.1.1精基準的選擇：選擇十字頭底面與兩φ85外圓作定位基準，因為φ85外圓柱面 ，及底面是裝配結合面，且十字頭底面又是空間位置的設計基準，故選擇十字頭底面與外圓作定位基準，符合基準重合原則且裝夾誤差小。
3.1.2粗基準的選擇：以十字頭上端面和十字頭支撐外圓定位加工出精基準。
3.2加工順序的安排：
十字頭零件主要由孔和平面構成與箱體類零件大體相同，加工順序為先面后孔，這樣可以用加工好的平面定位再來加工孔，因為軸承座孔的精度要求較高，加工難度大，先加工好平面，再以平面為精基準加工孔，這樣即能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的精基準，同時可以使孔的加工余量較為均勻
3.3加工階段的劃分說明
加工階段分為：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。
3.4加工工序簡圖
1、鑄 鑄造、清理
2、熱處理 時效
3、粗車φ85外圓
4、粗銑上頂面
5、粗,精銑底平面
6、鉆、攻4×M6螺紋孔
7、擴φ20孔
9、銑十字頭
10、粗鏜φ65內孔
11、粗鏜、半精鏜、精鏜2-φ20內孔
12、挖2-φ24環(huán)槽
13、精車φ85外圓
14、去毛刺：
15、終檢：
4.主要工序尺寸及其公差確定
φ85
工藝路線
基本尺寸
工序余量
經濟精度
工序尺寸
鑄
φ90.5
5.5
φ90.51.4
粗車
φ87
3.5
12.5（IT11）
φ87
半精車
φ85.5
1.5
6.3（IT9）
φ85.5
精車
φ85
0.5
1.6（IT7）
φ85
φ20
工藝路線
基本尺寸
工序余量
經濟精度
工序尺寸
鑄
φ14
6
φ141.4
粗鏜
φ17
3
6.3（IT11）
φ17
半精鏜
φ19.5
2.5
3.2（IT9）
φ19.5
精鏜床
φ20
0.5
1.6（IT7）
φ200.01
5.設備及其工藝裝備確定
所用的設備有： CA6140、X62W、T618、Z4012、檢驗臺、鉗工臺。
夾具有：鏜2-φ20孔專用夾具、車床專用夾具、鉆2-M6底孔專用夾具、擴φ20孔專用夾具、
刀具有：90度車刀、硬質合金銑刀、平板銼、開式自鎖夾緊鏜刀、φ5鉆頭、M6絲錐、φ20鉆頭、圓銼刀
量具有：游標卡尺、專用塞規(guī)。
6．切削用量及工時定額確定
粗車、半精車、精車時：（T1=T輔 T2=T機 T3=T工 T4=T休）
挖φ24環(huán)形槽： ap=2
由表5.3-1得：：f=0.4m/r
由表5.3-20得：v=90m/r
則n=220x90/40=495 r/mm
工時定額：
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得機動時間為：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.2 min
則T總=T1+T2+T基=2.26 min
粗車φ85外圓時： ap=2
由表3-1得：：f=0.5 m/r
由表5.3-20得：v=82 m/r
則n=318x82/85=307 m/r
工時定額：
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得機動時間為：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.167 min
則T總=T1+T2+T基=0.347 min
半精車φ85外圓時：（車刀刀桿尺寸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
則n=318x100/85=374 m/r
工時定額：
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得機動時間為：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.34 min
則T總=T1+T2+T基=0.52 min
精車φ85外圓時：（車刀刀桿尺寸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
則n=318x107/85=400 m/r
工時定額：
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min
T1=0.64+0.16=0.8 min
由表5.4-1得機動時間為：
T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r
T基=lz/nfap=0.857 min
則T總=T1+T2+T基=1.75 min
銑φ85上頂面時：
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
則n=318V/D= 318 x120/85=449 m/r
工時定額：
由表6.4-1得：T2= lw+lf/fxn=1.45 min
由表3.3-7得：操作機床時間為：0.83 min
由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14 min
T1=2.27min T3=51min T4= 15min
T基=lz/nfap=0.5 min
則T總=T1+T2+T基=68.7min
：鉆2-M6底孔2-φ5孔時；
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
則n=318V/D= 318 x13/5=826 m/r
工時定額：
T2= lw+lf/fxn=0.1 min
由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.17min
由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.15min
由表3.3-12得：測量工件時間為：0.04min
T1=0.76 min T3=47 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=62.9min
粗銑、半精銑φ85底平面時；
粗銑時：切削用量：ap=2.5
由表6.3-2得：f=0.2 m/r
由表6.3-21硬質合金銑刀銑削灰鑄鐵時v=120 m/r
則n=318V/D=763.2m/r
工時定額：由表6.4-1得：T2= lw+lf/vf=2.63 min
精銑時：切削用量：ap=1
由表6.3-2得：f=0.12 m/r
由表6.3-21硬質合金銑刀銑削灰鑄鐵時v=150 m/r
則n=318V/D=561m/r
工時定額：由表6.4-1得：T2= lw+lf/vf=3.5 min
由表3.3-7得：操作時間為0.83min
由表3.3-8得：測量工件時間為：0.14min
T1=2.27 min T3=51 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=80.53min
：粗鏜φ17內孔、半精鏜、精鏜φ20內孔時；
粗鏜時：切削用量：ap=3
由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r
則n=318V/D=1496.5m/r
工時定額：T2= lw+lf/vf=0.03 min
半精鏜時：切削用量：ap=2.5
由表6.3-2得：f=0.2m/r v=100m/r
則n=318V/D=1630.7m/r
工時定額：T2= lw+lf/vf=0.04min
精鏜時：切削用量：ap=0.5
由表6.3-2得：f=0.15m/r v=80m/r
則n=318V/D=1590m/r
工時定額：T2= lw+lf/vf=0.07min
由表3.3-1得：裝夾工件時間為0.42min
由表3.3-2得：松開卸下工件時間為0.12min
由表3.3-3得：操作機床時間為：
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：測量工件時間為：0.16min
T1=1.34 min T3=56min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=72.62min
：攻M6螺紋孔時；
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
則n=318V/5= 318 x15/5=954m/r
工時定額：
T2= lw+lf/fxn=1.5 min
由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.04min
由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.05min
由表3.3-11得：操作機床時間為：0.32 min
T1=0.43 min T3=47 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=62.73min
：擴φ20孔時；
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
則n=318V/D= 318 x15/20=238.5m/r
工時定額：
T2= lw+lf/fxn=1min
由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.04min
由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.05min
由表3.3-11得：操作機床時間為：0.32 min
T1=0.43 min T3=47 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=62.63min
第二部分 夾具設計說明書
夾緊裝置設計(銑35×35的方孔)
本夾具主要用來銑十字頭方孔。由于加工本道工序的工序簡圖可知。銑十字頭方孔時，粗糙度要求，十字頭上平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求，本道工序是對十字頭方孔進行加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。
2.1定位基準的選擇
由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準是下平面與外圓，設計基準也是要求保證方孔應與上,下兩平面的垂直度要求，定位基準與設計基準重合，不需要重新計算上下平面的垂直度，便可保證垂直度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。
為了提高加工效率，現決定用兩把銑刀垂直的方孔面同時進行粗精銑加工。同時進行采用手動夾緊。
2.2定位元件的設計
本工序選用的定位基準為外圓與平面定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面與V型。因此進行定位元件的設計主要是對V型和壓頭進行設計。
2.3定位誤差分析
本夾具選用的定位元件為一面與V型塊定位,,不存在定位誤差.可見這種定位方案是可行的。
2.4銑削力與夾緊力計算
本夾具是在銑床上使用的，用于定位壓頭螺釘的不但起到定位用，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產生振動，必須對壓頭施加一定的夾緊力。由計算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2）
Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm)
d0－螺紋中徑(mm)
α－螺紋升角(゜)
ψ1－螺紋副的當量摩擦(゜)
ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜)
r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當量摩擦半徑(゜)
根據參考文獻[6]其回歸方程為
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夾緊力(N)；
kt－力矩系數(cm－1)
Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)；
Fj =5×2000=10000N
2.5夾具體槽形與對刀裝置設計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據參考文獻[11]定向鍵的結構如圖3.7所示。
圖3.7 定向鍵
根據參考文獻[11]夾具U型槽的結構如圖3.8所示。
圖3.8 U型槽
主要結構尺寸參數如下表3.5所示。
表3.5 U型槽的結構尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對刀裝置由對刀塊來實現，用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成傳動箱體上平面尺寸為210×315mm的粗、精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據GB2243—80直角對到刀塊的結構和尺寸如圖3.9所示。
圖3.9 直角對刀塊
塞尺選用平塞尺，其結構如圖3.10所示。
圖3.10 平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結構尺寸
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
2.6夾緊裝置及夾具體設計
夾緊裝置采用移動的壓頭來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。
圖3.11 夾具圖
夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構夾具裝配圖如上所示。
2.7夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在立式銑床上加工十字頭，工件以與此相垂直的下平面為及其側面和水平面底為定位基準，在V型塊與底板實現定位。采用轉動壓頭夾緊工件。當加工完一邊，可松開手柄來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。
第五部分 設計體會
課程設計是對我們所學課程知識的總結。通過課程設計可以體現出我們在校期間的學習程度。從而對我們所學專業(yè)知識做出有力判斷。
從我們拿到零件圖紙的第一天開始，我們的老師就詳細給我們講了設計的步驟，還安排了輔導時間。為我們圓滿的完成任務奠定了良好的基礎。我們以前所接觸的只是課本上的知識，對機械加工工藝只有側面的了解。但是同過這次設計，我們才全方位的懂得了什么是機械設計，從而更加了解了我們的專業(yè)。
剛開始設計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設計。老師給我們詳細講解了機械設計應注意的條件，讓我們先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術要求，在根據零件的技術要求畫出毛坯和零件合圖。
在設計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，指導老師們都能細心的幫助我。同學之間雖然每個人的設計課題不一樣，但我們之間還是會經常討論，互相幫助，不緊學會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設計中，要感謝我們的指導老師，他們在設計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設計，一定會在以后的工作崗位中更好的發(fā)揮。
參考文獻
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