十字滑套 设计说明书

目录
一、零件图样分析…………………………3.
二、工艺分析………………………………4.
三、零件制造方法 (5)
四、加工参数分析 (7)
五、数控加工仿真 (10)
六、数控加工代码 (15)
七、参考文献 (15)
十字头滑套加工的综合性实验
序言
机械制造技术基础课程设计是学完了机械制造设计基础和大部分专业课，并进行生产实习的基础上又一个实践性教学环节，这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实际知识，独立的分析和解决了零件机械制造工艺问题，提高了结构设计能力，为以后毕业设计及未来从事的工作打下了良好基础，由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望老师多加指教。

（零件如图1所示）
一、零件图样分析
（一）零件的工艺分析
这个零件从零件图上可以看出，它一共有 3 组加工表面，而这三组加工表面之间有一定的位置要求，现将这二组加工表面分述如下：
1．以180mm 孔为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：180mm 内孔加工面和190 的止口加工件及其倒角及倒角，尺寸为190 止口与180 的孔的同轴度误差很高，为了保证加工精度。

要以止口定位加工孔。

2．与320mm 和190mm 的端面没有严格的公差要求。

可以不着重考虑，一半加
工就能达到精度要求。

图2 零件三维图
二、工艺分析
2）毛坯材料为40Cr锻件，根据加工数量的不同，可以采用自由锻或模锻，锻造后要进行正火。

锻造的目的是为了改善材料的性能。

二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造。

（二）基面的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

粗基准的选择：以上下表面和两侧面作为粗基准，以消除z ，x ，y 三个自由度，达到完全定位。

对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。

（三）制订工艺路线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。

1.工艺路线方案一
工序Ⅰ铸造。

工序Ⅱ时效处理。

工序Ⅲ平335 端面，见光
工序Ⅳ平另一端面。

工序Ⅴ铣上平面。

工序Ⅵ铣下平面。

工序Ⅶ钻上平面孔。

工序Ⅷ钻下平面孔。

工序Ⅸ以下平面和端面定位镗180 的孔和190 的止口。

工序Ⅹ。

镗190 偏差为-0.1 的外圆
工序XI 钻335 面上的14- 22 孔。

工序XII 钻320 面上的14- 22 的孔
工序XIIi 去毛刺工序
XIIII 质检，入库
2.工艺路线方案二
工序Ⅰ铸造。

工序Ⅱ时效处理。

工序Ⅲ平335 端面，见光工序Ⅳ平另一端面。

工序Ⅴ铣上平面。

工序Ⅵ铣下平面。

工序Ⅶ钻上平面孔。

工序Ⅷ钻下平面孔。

工序Ⅸ以下平面和端面定位镗180 的孔和190 的止口。

工序Ⅹ。

镗190 偏差为-0.1 的外圆工序XI 钻335 面上的14- 22 孔。

工序XII 钻320 面上的14- 22 的孔
工序XIIi 去毛刺工序
XIIII 质检，入库
工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先上下面，再以下面为基准镗孔；方案二是先镗孔在加工上下表面。

两相比较可以看出，方案一可以避免加工上定位精准和设计基准不重和的问题，从而保证了止口和内孔的同轴度，而方案而不能，所以选用方案一作为零件的加工工序。

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“拨叉”零件材料为HT200，毛坯重量约为54Kg，生产类型为中批生产，采用金属砂型铸造。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1. 铣端面考虑左端面的粗糙度Ra 为 3.2，参照《机械制造工艺设计手册》——以下简称“手册” ，表1—43，确定工序尺寸为Z3.0mm，其中粗加工的加工余量Z
2.0mm，精加工的加工余量Z1.0mm。

右端面有一突出5mm直径为90的孔,留5mm的切削余量
3．铣表面表面没有粗糙度的要求，根据“手册”表1—49，取上表面的机械加工余量为 3.0 ㎜，下表面的余量为 3.0 ㎜。

三、零件制造方法
1 草绘如图3所示截面，拉伸长度为317mm得到如图4所示实体
图3草绘截面图4 拉伸实体
2 草绘如图5所示截面，拉伸长度为18mm得到如图6所示实体
图5草绘截面图6拉伸实体
3 端面直径22的通孔加工，草绘如图7所示截面，去除材料，经过阵列后得到如图8所示实体
图7草绘截面图8拉伸实体
4 上下表面，草绘如图9所示截面，拉伸长度为215mm得到如图10所示实体
图9草绘截面图10拉伸实体
5 另一端面的绘制和步骤2的端面一样
6拉伸去除材料直径180的中心孔，倒角，得出最后实体图形如图11所示
图11 最后生成实体图形
四、加工参数分析
1、铣端面1）粗铣直径为335 端面
1. 加工条件
工件材料：HT200,σ
b =170~240MPa，铸造;工件尺寸：a
emax
=72mm，l=176mm;
加工要求：粗铣直径为 335 端面，加工余量2mm; 机床：X51立式铣床；
刀具：YG6硬质合金端铣刀。

铣削宽度a
e ≤90,深度a
p
≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺
设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d
=24mm。

根据《切削用量手册》（后简
称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ
0＝0°后角α
＝8°，副后角α
’=10°，刃倾角：
λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。

2. 切削用量
1）确定切削深度a
p
因为余量较小，故选择a
p
=2mm，一次走刀即可完成。

2）确定每齿进给量f
z
由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。

根据《切削手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：
f z =0.09~0.18mm/z 故选择：f z =0.18mm/z 。

3）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm ；由于铣刀直径d 0=24mm ，故刀具使用寿命T=180min （据《简明手册》表3.8）。

4）计算切削速度v c 和每分钟进给量v f
根据《切削手册》表 3.16，当d 0=24mm ，Z=12，a p ≤7.5，f z ≤0.18mm/z 时，v t =98m/min,n t =250r/min,v ft =471mm/min 。

各修正系数为：k MV = 1.0，k SV = 0.8。

切削速度计算公式为：
v p
v e v z v p T
v
v c k z
u a y f x a q d c v v
m
0=
其中 mm a e 72=，mm a p 4=，245=v C ，2.0=q v ，15.0=x v ，35.0=y v ，
8.08.00.1=⨯=⋅=k k k Sv Mv v ，2.0=u v ，0=p v ，32.0=m ，m in 180=T ，
z mm f z /18.0=，12=Z ，将以上数据代入公式：
min
/1428
.012
2.07235.008.015.04180
2
.02424532
.0m v c =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
确定机床主轴转速： min /3611000r d v n w
c
s ==
π。

根据《简明手册》表4.2-36，选择n c =300r/min,v fc =390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：
v c =
1000
0n
d π=
1000
300
2414.3⨯⨯m/min=118m/min
f zc =v fc /n c z=390/300×12 mm/z=0.1mm/z
5)校验机床功率
根据《切削手册》表 3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc。

故校验合格。

最终确定:a p =2.0mm ，n c =300r/min ，v f =390mm/s ，
v c =118m/min ，f z =0.1mm/z 。

6）计算基本工时
t m ＝L/ v f ，L=l+ y+Δ，l=176mm.
查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：y+Δ=40mm ，则：
t m ＝L/ V f =(176+40)/390=0.81min 。

1）精铣直径为 335 端面
刀具：YG6硬质合金端铣刀； 机床：X51立式铣床；
查《切削手册》表3.5，进给量为：min /0.1~5.0mm f z =，取为0.08mm/r
参考有关手册，确定m in /124m v =，采用YG6硬质合金端铣刀，12,24==z mm d w ，则：
min /316125
124
10001000r d v
n w
s =⨯⨯=
=
ππ
现采用X51立式铣床，根据《简明手册》表4.2-36，取min /300r n w =，故实际切削速度：
min /75.1171000
300
1251000
m n d v w
w =⨯⨯=
=
ππ
当min /300r n w =时，工作台每分钟进给量min /290mm n z f f
w z m
=⋅⋅=，取为280mm/min
2 铣端面 1）粗铣直径为 320端面 选用铣床X51
铣刀直径D = 24 mm 切削速度V = 118 m/min
铣刀齿数Z = 12
切削深度ap =3mm v f =390mm/s 按机床选取n c =300r/min
1）精铣直径为 335 端面
选用铣床X62W
铣刀直径D = 24 mm 切削速度V = 117.75 m/min 切削宽度ae = 3 mm 铣刀齿数Z =12 切削深度ap =2 mm af =280mm/r 按机床选取n=300 r/min 3、 铣上表面 选用铣床X62W
铣刀直径D = 12 mm 切削速度V = 0.34 m/s 切削宽度ae = 3 mm 铣刀齿数Z = 12 切削深度ap =3mm af = 0.20 mm/r 按机床选取n=1000 r/min
则实际切削速度V = π Dn/（1000×60） = 1.80m/s
4、 铣下表面 选用铣床X62W
铣刀直径D = 12 mm 切削速度V = 0.34 m/s 切削宽度ae = 3 mm 铣刀齿数Z = 16 切削深度ap =3mm af = 0.20 mm/r 按机床选取n=1000 r/min
则实际切削速度V = π Dn/（1000×60） = 1.80m/s
5、钻M6底孔，攻螺纹 （1）钻螺纹底孔8.4Φmm
机床：Z525立式钻床 刀具：高速钢麻花钻
根据《切削手册》查得，进给量为=f 0.18～0.22mm/r,现取f=0.22mm/r ，v=17m/min ，则：
min /11288
.417
10001000r d v
n w
s =⨯⨯=
=
ππ
查《简明手册》表4.2-15，取min /960r n w =。

所以实际切削速度为：
min /48.141000
960
8.41000
m n d v w
w =⨯⨯=
=
ππ
计算切削基本工时：
min 047.022
.096046=⨯+=
∆
++=
f
y l t m
m
（2）攻螺纹M6
机床：Z525立式钻床 刀具：丝锥M6，P=1mm
切削用量选为：m in /6/1.0m s m v ==，机床主轴转速为：min /318r n s =，按机床使
用说明书选取：min /272r n w =，则 m in /1.5m v =；机动时，mm l 1046=+=，计算切削基本工时：
min 04.0272
110=⨯=
⋅=
n
f l t m
6 钻上表面孔，攻丝上表面孔，同工序5
7 镗中心直径为180的中心孔 1）粗镗直径180中心孔
选用镗床T616 镗刀直径D = 180 单边余量mm z 3=,可一次切除，则 mm a p 0.350=。

由《切削手册》表1.6查得，进给量,/40.0~25.0r mm f z =取为0.27mm/r 。

由《切削手册》表1.1查得，则：
min /63750
100
10001000r d v
n w
w =⨯⨯=
=
ππ
查《简明手册》表4.2-20，n w 取为630r/min 。

加工基本工时：min 038.05
.063012=⨯=
⋅=
f
n l t w
2）精镗直径180中心孔
单边余量mm z 1=,可一次切除
镗刀直径D = 180 切削速度V = 0.99 mm
切削深度ap = 350mm 进给量f = 0.20mm/r 则主轴转速n = 1000*60v/ πD =637 r/min
按机床选取n = 630r/min
则实际钻削速度V = πDn/（1000×60） =1.21 m/s
8 镗直径为190的止口 1）粗镗直径190 止口
单边余量mm z 3=,可一次切除
镗刀直径D = 186 切削速度V = 0.99 mm
切削深度ap = 350mm 进给量f = 0.27mm/r 则主轴转速n = 1000*60v/ πD =637 r/min 按机床选取n = 630r/min
则实际钻削速度V = πDn/（1000×60） =1.21 m/s
2）精镗直径190止口
单边余量mm z 2=,可一次切除
镗刀直径D = 190 切削速度V = 0.99 mm
切削深度ap = 350mm 进给量f = 0.20mm/r
则主轴转速n = 1000*60v/ πD =637 r/min
按机床选取n = 630r/min
则实际钻削速度V = πDn/（1000×60） =1.21 m/s
9 镗直径为190的外圆
1）粗镗直径190 外圆
单边余量mm z 3=,可一次切除
镗刀直径D = 186 切削速度V = 0.99 mm
切削深度ap = 350mm 进给量f = 0.27mm/r
则主轴转速n = 1000*60v/ πD =637 r/min
按机床选取n = 630r/min
则实际钻削速度V = πDn/（1000×60） =1.21 m/s
2）精镗直径190外圆
单边余量mm z 2=,可一次切除
镗刀直径D = 190 切削速度V = 0.99 mm
切削深度ap = 350mm 进给量f = 0.20mm/r
则主轴转速n = 1000*60v/ πD =637 r/min
按机床选取n = 630r/min
则实际钻削速度V = πDn/（1000×60） =1.21 m
10、钻端面直径22孔
（1）钻孔22Φmm
机床：Z525立式钻床
刀具：高速钢麻花钻
根据《切削手册》查得，进给量为=f 0.18～0.22mm/z,现取f=0.22mm/z ，v=17m/min ，则： min /11288.41710001000r d v n w s =⨯⨯==ππ
查《简明手册》表4.2-15，取min /960r n w =。

所以实际切削速度为：
min /48.141000960
8.41000m n d v w
w =⨯⨯==ππ
11锪直径36的沉头孔
机床：Z525立式钻床
刀具：高速钢麻花钻
根据《切削手册》查得，进给量为=f 0.18～0.22mm/z,现取f=0.22mm/z ，v=17m/min ，则： min /11288.41710001000r d v n w s =⨯⨯==ππ
查《简明手册》表4.2-15，取min /960r n w =。

所以实际切削速度为：
min /48.141000960
8.41000m n d v w
w =⨯⨯==ππ
12 钻下端面直径22孔同10
13锪直径36的沉头孔同11
五、数控加工仿真
在操作中新建机床如图2-1所示，选择的3轴铣床，选取机床加工零点并退刀曲面，如图2-2
所示。

图12 铣床设置 图13 铣床加工设置
1、窗口铣削直径335端面
选择体积快粗加工，设置刀具参数如图14所示和切削参数如图15所示。

按照此参数完成端面的粗铣
图14刀具参数设置
图15切削参数设置窗口建立如图16所示
图16建立铣削窗口播放路径如图17所示。

图17播放路径
2 铣上表面
选择端面铣削，设置刀具参数如图18所示和切削参数如图19所示。

按照此参数完成表面铣削
图18刀具参数设置
图19切削参数设置
图20为播放路径
图20播放路径
3 钻直径为6的螺纹孔
选择钻基本孔，设置刀具参数如图21所示和切削参数如图22所示，孔集选择如图23所示按照此参数完成钻孔，播放路径如图24所示
图21刀具参数设置
图22切削参数设置
4镗直径为180的中心孔
选择镗孔，设置刀具参数如图25所示和切削参数如图26所示，孔集选择如图27所示按照此参
数完成钻孔，播放路径如图28所示
图25刀具参数设置图26播放路径
图26切削参数设置图27孔集选取
数控加工代码
G010
%
G71
O0000
( 譢010.ncl.1)
(12/14/11-11:29:04)
N0010T1M06
S1000M03
G00X.26Y155.417
G43Z50.H01
Z3.
G01Z-2.F250.
X.211
X-16.036Y154.247
G03X-30.483Y152.068I6.698J-93.411
G01X-45.557Y148.396
X-59.761Y143.21
X-65.931Y140.61
X66.624
G02X72.983Y137.27I-36.726J-77.665
G01X73.026Y137.245
X86.377Y129.58
X91.277Y125.802
X-90.816
X-98.615Y119.998
G03X-108.755Y110.994I62.957J-81.114 G01X108.856
X110.19Y109.673
X121.082Y97.734
X122.169Y96.187
X-121.991
X-125.002Y92.18
X-129.463Y85.7
X-129.516Y85.622
G03X-132.341Y81.379I89.09J-62.361 G01X132.456
X134.093Y78.938
X137.325Y72.599
X140.101Y66.572
X-140.088
X-143.354Y59.512
X-146.045Y51.764
X146.036
X148.554Y44.191
X150.682Y37.034
X150.7Y36.956
X-150.752
X-152.167Y31.15
X-153.569Y22.149
X153.462
X154.523Y15.132
X154.968Y7.341
X-155.076
X-155.555Y.225
G03X-155.378Y-7.467I113.768J-1.229 G01X155.272
G02X154.445Y-16.215I-115.222J6.474 G01X153.51Y-22.274
X-153.602
X-152.382Y-30.427
X-150.922Y-37.082
X150.737
X150.31Y-38.813
X148.04Y-46.232
X146.28Y-51.889
X-146.397
X-146.342Y-52.067
X-143.937Y-58.867
X-140.284Y-66.697
X140.17
X136.634Y-74.254
X133.21Y-80.513
X132.536Y-81.505
X-132.667
G03X-130.406Y-84.726I52.222J34.251 G01X-130.205Y-85.003
X-125.489Y-91.678
X-125.225Y-92.068
X-123.635Y-94.517
X-123.423Y-94.784
G02X-122.386Y-96.312I-9.384J-7.478 G01X122.141
X119.943Y-99.177
X108.978Y-111.12
X-108.976
X-105.735Y-114.42
X-99.935Y-119.222
X-91.404Y-125.927
X91.529
X91.054Y-126.3
X85.02Y-130.549
X71.472Y-138.268
G02X66.727Y-140.735I-40.61J72.307 G01X-66.833
X-61.591Y-142.973
X-47.384Y-148.292
X-32.347Y-152.212
G03X-18.114Y-154.532I21.501J87.09 G01X-4.948Y-155.543
X4.293
Z50.
M30
%
G50
%
G71
O0000
( 譢050.ncl.1) (12/14/11-11:33:58) N0010T2M06
S1000M03
G00X-45.Y162.5 G43Z-299.H02
Y115.5
G01Y110.5F200. Z-267.
X-40.
Z-299.
X-35.
Z-267.
X-30.
Z-299.
X-25.
Z-267.
X-20.
Z-299.
X-15.
Z-267.
X-10.
Z-299.
X-5.
Z-267.
X0.
Z-299.
X5.
Z-267.
X10.
Z-299.
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参考文献
1、赵家奇,机械制造工艺学课程设计指导书(2版),机械工业出版社,2006年.
2、曾志新,吕明主编,机械制造技术基础,:武汉理工大学出版社,2001年.
3、李益明主编,机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社,1993年.
4、肖诗纲主编,切削用量手册,机械工业出版社,1993年.。