十字头的机械加工工艺规程.doc
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荆楚理工学院
JINGCHUUNIVERSITYOFTECHNOLOGY
《机械制造技术》课程设计说明书
设计课题：
十字头的机械加工工艺规程
学院：
机械工程学院专业：
模具设计与制造
班级：
模具
（2）班姓名：
第1组全体成员
学号：
成绩：
指导老师：
田锐职称：
教师
设计时间：
2011年6月13日至2011年6月26日
目录
目录 2
第一章零件的工艺分析 3
一.零件的功用，结构及特点 3
二.主要加工表面及要求 3
第二章毛坯的选择 3
一.确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及公差 3
二.确定毛坯的技术要求. 4
三．绘制毛坯图。
4
第三章定位基准的选择与加工顺序的安排 4
一．定位基准的选择 4
二.加工顺序的安排 5
第四章拟定机械加工工艺路线 5
一.确定各表面的加工方法 5
二.拟定加工工艺路线 6
三.工艺路线方案的分析与比较 7
第五章确定机械加工余量、工序尺寸及公差 8
第六章选择机床与工艺设备 9
一.机床选择 9
二.选择刀具 9
三.选择夹具 10
四.选择量具 10
第七章确定切削用量及基本工时 11
⒈工序10 11
⒉工序20 13
3.工序30 17
4.工序40 18
5.工序50 18
6.工序60 20
7.工序70 21
第八章填写工艺文件 22
小结 23
参考文献 23
第一章零件的工艺分析
一.零件的功用，结构及特点
十字头的作用是连接活塞杆和连杆传递气体力与惯性力；承受侧推力以及导向的作用。
机中大量采用连杆十字头，故在十字头体内的闭式十字头，少数压缩机采用与叉形连杆相配的开式十字头，该十字头与活塞杆的连接形式为螺纹连接，故结构简单，易调节气缸中的止点间隙。
十字头的主要工作表面为85的回转面和纵向孔20以及右端面。
该零形状复杂程度一般。
由于十字头在工作中需要承受一定的压力，故需要有足够的强度、刚度、耐磨损、重量轻、工作可靠等要求。
二.主要加工表面及要求
⒈主要回转面：
十字头的最大回转直径85-0.05-0.15，表面粗糙度值为1.6um;右端面的表面粗度为0.6um。
⒉纵向中心孔：
孔径为20+0.0230，表面粗糙度值为0.8um
⒊左端面处的孔65+0.0210，其内孔表面粗糙度值为3.2um，以及65与55之间的台阶面表面粗糙度3.2um
4.他表面的表面粗糙度值均为12,5um，均为不重要表面
第二章毛坯的选择
一.确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及公差
1.因零件中材料要求为灰铸铁，故需选择铸造方法制造毛坯。
且要求的产量为大批量，十字头的轮廓尺寸不大，轴向有通孔，最小内孔为20，故选择类似阶梯轴的型芯分模。
选择金属型浇注方法成型毛坯。
2.铸件结构狠简单，为一根棒料，公差等级为8级（见表3—1），加工余量等级按CT8-MA-F级（见表3-2），查表3-3，十字头的回转面的单边余量为1.5mm。
前后端面的余量均为1.5mm。
二.确定毛坯的技术要求.
1.铸件表面应消除毛刺，披缝结瘤和粘砂，不应有裂缝，砂眼和局部缩松，气孔及夹渣等缺陷。
2.时效处理，以消除内应力，改善切削加工性能。
3.未注倒角C1
4.铸造圆角R5
三．绘制毛坯图。
根据零件图，在各加工表面上加上机械加工余量，绘制毛坯图并标注尺寸和技术要求如下图所示；
第三章定位基准的选择与加工顺序的安排
一．定位基准的选择
1.精基准的选择；选择十字头右端面面与85外圆作定位基准，因为85外圆柱面，及底面是装配结合面，且十字头底面以是空间信置的设计基准，故选择十字头的底面与外圆作定位基准，符合基准重合原则且装夹误差小，
2.粗基准的选择，以十字头上端和十字头支撑外圆定位加工出精基准。
二.加工顺序的安排
十字头零件主要由孔和平面构成与箱体零件大体相同，加工顺序为先面后孔，先加工好平面，再以平面为精基准加工孔，这样既能为孔的加工提供稳定而可靠的精基准，同时也可以使孔的加工余量较为均匀。
确定各加工表面的基准如表1所示
表1加工表面的基准
序号
加工部位
基准选择
1
两端面
85外圆
2
85外圆
85外圆
3
孔20，35，55，65，圆弧槽
85外圆
4
纵向孔20，环形槽
右端面，85外圆
第四章拟定机械加工工艺路线
一.确定各表面的加工方法
根据各加工表面的加工精度和粗糙度的要求，选定如下方法:
两端面以攻85外圆均为车削，轴向孔20，35，5，65以及圆弧槽均为车削，螺蚊为钻削及手动攻丝，纵向孔中20为钻削和铰削，环形槽为镗削，具体加工方法的分析如下；
两端面：
左端面的表面的表面粗糙度为12.5um.粗车既可，右端面的表面粗糙度值为1.6um，查表4-2和表4-5可知，应采用粗车——精车；
外圆85：
表面粗糙度值为1.6um,公差等级为IT7，表4-2，4-4，可知采用半精车——精车；
轴向孔20：
表面粗糙度值为12.5um,公差等级为IT6查表4-3可知，宜采用扩——精铰；
孔35：
其表面粗糙度的值为12.5um,宜采用粗车；
孔55及圆角：
表面粗糙度的值为12.5um，粗平及可；
孔65：
其表面粗糙度值为3.2um，公差等级为IT6，查表4-3可知，可采用粗车——半精车；
孔55端面：
表面粗糙度值为3.2um，在前道工序的基础上半精车既可；
圆弧槽：
表面粗糙度值为12.5um，采用成形刀具既可；
纵向孔20.表面粗糙度值为12.5um，公差等级为IT7，查表4-3可知可采用钻——半精镗——精镗；
两环形槽：
表面粗糙度的值为12.5um，采用精镗既可。
二.拟定加工工艺路线
表2加工方案一
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
工装设备
00
毛坯
铸造
10
车削
1.夹左端，粗车右端面，粗车85外圆，倒角C1
调头
2.夹右諯，粗车左諯面
粗车85外圆，倒角C1
85外圆
85外圆
车床，三爪卡盘
20
车削
1.车孔35
2.车孔55至距右端面15mm处
3.粗车孔65
4.半精车孔65
5.半精车孔55端面
6.用成形车刀车圆角
7.用成形车刀圆弧槽
85外圆
车床，三爪卡盘
30
钻削
1.钻孔4×5
2.扩孔20
3.精铰孔20
85外圆左端面
立式钻床
40
钳工
攻螺纹4×M6
50
车削
1.精车右端面
2.精车85外圆
85外圆
车床，三爪子卡盘
60
钻削
钻纵向孔20
85外圆右端面
钻床
70
镗削
1.半精镗孔20
2.精镗孔20
3.挖环形槽
85外圆右端面
镗床
80
钳工
去毛刺
90
终检
终检入库
表3加工方案二
工序号
工序名称
工序类容
定位基准
工艺设备
00
毛坯
铸造
10
车削
粗车85外圆
85外圆
车床，三爪卡盘
20
铣削
1.粗铣左端面
2.粗、精铣右端面
3.钻孔4×5
4.扩20孔
5.精铰20孔
6.铣纵向20孔
右端面
左端面
85外圆右端面
铣床
30
钳工
攻螺纹4×M6
40
镗削
1.镗35孔
2.镗55孔
3.粗镗65孔
4.半精镗65孔
5.镗圆角
6.镗圆弧槽
7.半精镗、精镗纵向孔20
8.挖环形槽
85外圆右端面
85外圆面、右端面
镗床
50
车削
1.精车85外圆
85外圆
车床、三爪卡盘
60
钳工
去毛刺
70
终检
终检入库
三.工艺路线方案的分析与比较
1.方案一
按工序集中原则组织工序，适合于大批量的特点。
多数表面的加工均采用普通卧式车床加工，用三爪卡盘夹持85的外圆表面，保证加工工件的位置精度。
加工纵向孔20是采用立式钻床和专用夹具其优点是减少了工件装夹次数易于保证加工表面的相互位置精度，需要的机床数种类少减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间，且设备都很普通、通用设备成本较低。
2.方案二
该工序组织得相对较分散，在卧式车床上粗车85外圆后在铣床上加工两贯穿的20孔以及两端面，在镗床上加工轴线方向的一系列孔：
65、55、35，圆弧槽、圆角以及纵向的环形槽，最后还要在车床上对外圆85精车，其优点是工艺路线较短，缺点是工件在同一方向上的尺寸加工多次装夹，不易保证加工面的相互位置精度。
由于该十字头零件的形状复杂程度一般，加工面相对集中，为适应大批生产，应尽量保证各加工面之间的相对位置精度，并尽量使工序集中及满足生产率的要求，综合考虑选择方案一更为合理。
第五章确定机械加工余量、工序尺寸及公差
加工余量可采用查表修正法确定。
确定工序尺寸的一般方法是：
由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。
当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸与工序的加工余量有关。
当基准不重合时，工序尺寸用工艺尺寸链计算。
中间工序尺寸按“单向、入题”原则标注，但毛坯和孔心距尺寸公差带一般取双向对称布置。
中间工序尺寸的公差可从相应的加工经济精度表中查得。
的第一道工序各工步无基准转换，其余各表面加工均用统一基准且基准重合，故只需查得加工余量，便可确定工序尺寸。
由于该工件属于金属性浇筑模，工件公差等级可达IT8，所以以后工序均可半精加工。
根据上述原始资料和加工工艺，查各种表面加工余量表分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表5-1所示
表4机械加工余量及工序尺寸
工序号
工序内容
单边余量/mm
工序尺寸/mm
表面粗糙度
10
（1）车左端面
1.5
85
12.5
（2）半精车右端面
1.42
85
3.2
（3）倒角
1
C1
12.5
（4）半精车外圆85-0.15-0.15
1.2
85
12.5
20
（1）车内孔35
1.5
35
12.5
（2）车孔55
10
55
12.5
（3用成形车刀车圆角
15
65
3.2
（4）粗车65
1
63
12.5
5精车孔65
4
63
3.2
6）用成形车刀车圆弧槽
15
65
12.5
30
2）扩孔20+0.180
1.35
20
1.6
3）精铰孔20
0.15
20+0.0180
0.63
40
精车右端面
0.08
85
1.6
50
精车孔85外圆
0.3
85
1.6
60
钻纵向孔20
8
160
6.3
70
（1）半精镗孔20
1.8
20
6.3
（2）精镗孔200.0230
0.2
20
0.8
（3）切环形槽×2
2
24
12.5
】
第六章选择机床与工艺设
一.机床选择
1）工序10
由于加工零件轮廓尺寸不大，工序包括的公步不多，故选择CA6140普通卧式车床
2）工序20
该工序中所夹零件不需过多变动，刀具变换只需转动刀架即可，选用CA6140机床
3）工序30
工序中需用到专用钻削，选用Z525钻床
4）工序40
钳工手工操作即可，不需用到机床
5）工序50
该工序之涉及到车削，用CA6140车床
6）工序60
工序同工序30选用Z525钻床
7）工序70
选用T68镗床
二.选择刀具
1）工序10
车外圆选用90°偏头外圆车刀，车端面选择45°普通车刀，刀具材料为高速钢
2）工序20
该工序中除车圆弧槽和ø55mm的半圆槽用成型车刀外，其余工步用90°偏头外圆车刀即可
3）工序30
钻孔用到的是ø5mm的标准麻花钻，扩孔时根据查表5-35选择公称直径为19.7的直柄麻花钻，其主偏角为75°，铰削时，根据查表5-34得选直径为20mm的直柄机用铰刀
4）工序40
根据零件尺寸选择M6丝锥
5）工序50
车端面用到的是45°普通车刀，车外圆用的是90°偏头外圆车刀
6）工序60
根据查表5-35的工序用到的是ø16直柄麻花钻
7）工序70
查表5-118得所选镗刀类型为刀头，刀具材料为高速钢，查表5-105得镗刀直径为ø20mm，镗刀或镗杆伸出长度为100mm，查表5-106得选择普通切断刀即可
三.选择夹具
该零件制作过程比较简单，夹具选用三抓卡盘或机床自带夹具即可名但工序60.70需选用专用夹具
四.选择量具
该零件制作过程中所需量具用游标卡尺即可
表5机床设备和工艺装备选择
工序号
工序类容
机床设备和工艺装备
10
车端面
车外圆
倒角
CA6140车床45°车刀游标卡尺
CA6140车床90°偏头外圆车刀游标卡尺
CA6140车床45°车刀
20
车35孔
车55孔
车圆角
车圆弧型槽
车ø65孔（包含精车）精车55端面
CA6140车床90°偏头外圆车刀游标卡尺
CA6140车床90°偏头外圆车刀游标卡尺
CA6140车床成型车刀游标卡尺
CA6140车床成型车刀游标卡尺
CA6140车床90°偏头外圆车刀游标卡尺
CA6140车床90°偏头外圆车刀游标卡尺
30
钻4×5孔
扩20孔
精铰20孔
Z525钻床5钻头游标卡尺
Z525钻床19.7mm直柄麻花钻游标卡尺
Z525钻床ø20mm直柄机用铰刀游标卡尺
40
攻4×M6螺纹
M6丝锥（手动，不需车床）
50
精车右端面
精车85外圆
CA6140车床45°车刀游标卡尺
CA6140车床90°偏头外圆车刀游标卡尺
60
钻纵向ø20孔
Z525钻床16mm直柄麻花钻游标卡尺
70
半精镗ø20孔
精镗ø20孔
挖环形槽
T68镗床20mm镗刀游标卡尺
T68镗床20mm镗刀游标卡尺
T68镗床切断刀游标卡尺
80
去毛刺
第七章确定切削用量及基本工时
⒈工序10
粗车右端面，粗车左端面，倒两个角C1，
1）粗车右端面
步骤如下：
①确定背吃刀量a：
端面总加工余量为1.2mm，一次走刀加工，a=1.2mm
②确定进给量f：
根据表5-102得，进给量f=0.6-0.9mm/r。
查表5-4，根据机床横向进给量，取f=0.73mm/r。
③确定切削速度v：
根据表5-109和表5-110，查得C=235，m=0.2，x=0.15，y=0.45，修正系数K=1.0，K=1.04，K=0.8，K=1.0，K=1.0。
刀具寿命选T=60min。
故：
v==（）m/min
≈96.696m/min
④确定机床主轴转速n：
n==r/min≈362.293r/min
根据表5-4查得相近较小的转速为n=320r/min，所以实际切削速度为85.408m/min.
⑤计算基本工时T：
切削加工长度L=33.5mm，车刀选用主偏角K=90°，背吃刀量a=2.5mm，查表5-118和表5-139得，l=+（2-3）mm，取l=3mm，l=（3～5）mm，批量生产l=0。
L=+l+l+l=40.5mm
T==≈0.173min
⑥辅助时间T：
查表5-152，装夹工件时间为0.8min，启动机床时间为0.02min，取量具并测量尺寸的时间为0.5min，启动调节切削液的时间为0.05min，共计T=1.37min。
2）粗车左端面
步骤如下：
①确定背吃刀量a：
端面总加工余量为1.5mm，一次走刀加工，a=1.5mm
②确定进给量f：
根据表5-102得，进给量f=0.6～.9mm/r。
查表5-4，根据机床横向进给量，取f=0.75mm/r。
③确定切削速度v：
根据表5-109和表5-110，查得C=235，m=0.2，x=0.15，y=0.45，修正系数K=1.0，K=1.04，K=0.8，K=1.0，K=1.0。
刀具寿命选T=60min。
故：
v==（）m/min
≈113.717m/min
④确定机床主轴转速n：
n==r/min≈426r/min
根据表5-4查得相近较小的转速为n=400r/min，所以实际切削速度为106.76m/min。
⑤计算基本工时T：
切削加工长度L=85mm，车刀选用主偏角K=90°，背吃刀量a=2.5mm，查表5-118和表5-139得，l=+（2-3）mm，取l=3.5mm，l=（3～5）mm，批量生产l=0。
L=+l+l+l=49mm
T==≈0.163min
⑥辅助时间T：
查表5-152，装夹工件时间为0.8min，启动机床时间为0.02min，取量具并测量尺寸的时间为0.5min，启动调节切削液的时间为0.05min，共计T=1.37min。
3）倒两个角
①确定背吃刀量ap：
倒角余量为１ｍｍ，一次走刀完成ap＝１ｍｍ．
②确定进给量ｆ：
根据表５—１０２查表得ｆ＝０．６～０．９ｍｍ／ｒ；查表５—５根据
机床的横向进给量，取ｆ＝０.７３ｍｍ/r.
③确定切削速度vc，根据表5-109和表5-110，查得查得C=235，m=0.2，x=0.15，y=0.45，修正系数K=1.0，K=1.04，K=0.8，K=1.0，K=1.0。
刀具寿命选T=60min。
故：
v==（）m/min
≈99.299m/min
④确定机床主轴转速n：
n==r/min≈372.046r/min
根据表5-4查得相近较小的转速为n=320r/min，所以实际切削速度为85.408m/min。
⑤计算基本时间TJ;切削加工长度L=1mm，所以
T==≈0.0028min
加工两圆角基本时间T=0.0056.
⑥辅助时间：
查表5——152得，装夹工件的时间为0.8min，启动机床时间2次为0.04min，取量具并测量尺寸的时间为1min共计Tf=1.84min
⒉工序20
车孔35，车孔中55端面15mm处，粗车65孔，半精车孔65，车55与35之间的圆角，用成形车刀车圆弧槽
1）.车孔35
步骤如下：
①确定背吃刀量a：
内孔总余量3mm，单边余量为1.5mm，一次走刀加工，a=1.5mm
②确定进给量f：
根据表5-105得，进给量f=0.20-0.30mm/r。
查表5-5，根据机床横向进给量，取f=0.25mm/r.
③确定切削速度v：
根据表5-109和表5-110，查得C=24，m=0.10，x=0.10，y=0.30，修正系数K=1.0，K=1.04K=0.8，K=0.73，K=1.0。
刀具寿命选T=60min。
故：
v==（）m/min
≈13.77m/min
④确定机床主轴转速n：
n==r/min≈137.04r/min
根据表5-5查得相近较小的转速为n=125r/min，所以实际切削速度为12.56m/min。
又因为加工内孔，其切削速度需乘以系数0.9，即v=12.56×0.9=11.30m/min.
⑤计算基本工时T：
切削加工长度L=70mm，内孔车刀选用主偏角K=90°，背吃刀量a=1.5mm，查表5-138和表5-139得，l=+（2-3）mm，取l=2mm，l=0。
L=+l+l+l=（70+2+4+0）mm=76mm
T==min≈2.43min
⑥辅助时间T：
查表5-153，变速时间为0.02min，变换刀架并快换刀具时间为0.2min，取量具并测量尺寸的时间为0.5min，共计T=0.72min。
2）车孔中55端面15mm处。
步骤如下
①确定背吃刀量ap，分5次走刀，ap=3mm。
②确定进给量F，根据表5-105查得F=0.12～0.18mm/r，查表5-5得CA6140型车床的横向进给量为，取F=0.17mm/r.
③确定切削速度vc，根据5-109得和表5-110得Cv=24，m=0.1，x0=0.15，y0=0.30,修正糸数Kmv=1.0，Khv=1.24，Khv=0.8，Kkrv=0.73，Ktv=1.0
故vc=v/TmapX0fy0kv
=（4/600.130.150.170.30×1.0×1.24×0.8×0.73×1.0）m/min
=16.71m/min
④确定机床转速n
n=1000vc/πd0=r/min=96.76r/min
根据表5-5查得相近较小的机床转速为80r/min，所以实际切削速度vc=13.82m/min.
⑤计算基本时间Tj。
切削加工长度L=15mm。
背吃刀量ap=3mm，查表5-138和表5-139得；l1=ap/tank1+（2～3）mm,L=l1+l2+l3+l=15+4+4=23mm，Tj=i==1.69min
⑥辅助时间Tf。
查表5-153得，变速或变进量为0.02min，启动调节切削液的时间为0.05min。
共计Tf=0.07min。
3）粗车65孔
步骤如下：
①确定背吃刀量a：
内孔总余量10mm，单边余量为8mm，分两次走刀加工，第一次a=3mm，第二次a=1mm。
②确定进给量f：
根据表5-105得，进给量f=0.12~0.18mm/r。
查表5-5，根据机床横向进给量，取f=0.17mm/r。
③确定切削速度v：
根据表5-109和表5-110，查得C=24，m=0.1，x=0.15，y=0.30，修正系数K=1.0，K=1.04K=0.8，K=0.73，K=1.0。
刀具寿命选T=60min。
故：
v==（）m/min
≈15.78m/min
④确定机床主轴转速n：
n==r/min≈143.59r/min
根据表5-5查得相近较小的转速为n=125r/min，所以实际切削速度为13.74m/min。
又因为加工内孔，其切削速度需乘以系数0.9，即v=13.74×0.9=12.37m/min.
⑤计算基本工时T：
切削加工长度L=9mm，内孔车刀选用主偏角K=90°，背吃刀量a=3mm，查表5-1
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