十字头滑套机械制造技术课程设计说明书概要

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1~2张序言2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。3十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：φ19010.002.0mm定位内止口、φ190010.0mm定位凸台，φ18015.006.0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：41）φ190010.0mm定位凸台与φ18015.006.0mm滑道孔同轴度公差为φ0.05mm。2）φ19010.002.0mm定位内止口与φ18015.006.0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）φ18015.006.0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φ18015.006.0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；54.内止口（φ19010.002.0mm×5mm内止口）、凸台（φ190010.0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6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（φ18015.006.0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=5mm4、内止口（φ19010.002.0mm×5mm内止口）、凸台（φ190010.0mm×5mm）7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。81、加工条件工件材料：HT200加工要求：车右端φ320mm外圆，粗车端面及φ190010.0mm凸台，粗车内孔φ18015.006.0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：9l=(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=ααxyvvfTCmvkv={242/(600.2X1.50.15X0.80.35)}X1.44X0.8X0.81X0.97=98m/min4)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=kvfcfnyxfcfcfcfccpcα式中，cfc=900，xfc=1.0，yfc=0.75，nfc=0kmp=（650σb）nF=(650600)0.75=0.94,kkr=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＝1064vfcc＝(955.4x99.39)/(6x104)kw≈1.58KW10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＝kvfcfnyxfpcfcfcfpccp式中，cfp=530，xfp=0.9，yfp=0.75，nfp=0kmp=（650σb）nF=(650600)1.35=0.897,kk=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＝kvfcfnyxffffcffcp式中，cff＝450，xff＝1.0，yff＝0.4，nff＝0KM=（650σb）Nf=(650600)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。117)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=012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φ19010.002.0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