十字头活塞工艺及镗φ20孔夹具设计【课程资料 含全套CAD图纸】

买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 目 录 第一部分： 工艺设计说明书 一、零件的工艺性分析 1 二、确定毛坯，画毛坯 零件合图 2 三、机械工艺路线的确定 3 四、主要工序 尺寸及其公差的确定 8 五、设备及其工艺装备的确定 10 五、切削用量及工时定额的确定 10 第二部分： 夹具设计说明书 一、 1 二、 2 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 第一部分 工艺设计说明书 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。 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 20 孔要求较高，它的表面质量直接影响工作状态，通买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 常对其尺寸要求较高。一般为 工时两 20 85 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。 要技术条件： 20 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 于 85 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。 坯类型 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 坯余量确定 由书机械加工工艺设计资料表 得毛坯加工余量为 2，毛坯尺寸偏差由表 得为 坯零件合图草图 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 3机械工艺路线确定 位基准的选择： 基准的选择：选择十字头底面与两 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。 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精基准。 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 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。 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 工工序简图 1、铸 铸造、清理 2、热处理 时效 3、粗车 85 外圆 4、粗铣上顶面 5、粗 ,精铣底平面 6、钻、攻 4 纹孔 7、扩 20 孔 9、铣十字头 10、粗镗 65 内孔 11、粗镗、半精镗、精镗 20 内孔 12、挖 24 环槽 13、精车 85 外圆 14、去毛刺： 15、终检： 85 工艺路线 基本尺寸 工序余量 经济精度 工序尺寸 铸 车 87 半精车 精车 85 85 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 20 工艺路线 基本尺寸 工序余量 经济精度 工序尺寸 铸 14 6 14 镗 17 3 17 半精镗 精镗床 20 20 所用的设备有： 验台、钳工台。 夹具有：镗 20 孔专用夹具、车床专用夹具、钻 2孔专用夹具、扩20 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、 5 钻头、锥、 20 钻头、圆锉刀 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：（ 辅 机 工 休） 挖 24 环形槽： 由表 ： f=r 由表 ： v=90m/r 则 n=2200=495 r/时定额： 由表 ：操作机床时间为： 文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 由表 ：测量工件时间为： 1=.8 表 机动时间为： .1 m/r T 基 =lz/.2 T 总 =2+T 基 =车 85 外圆时： 由表 3： f=0.5 m/r 由表 ： v=82 m/r 则 n=3185=307 m/r 工时定额： 由表 ：操作机床时间为： 表 ：测量工 件时间为： 1=.8 表 机动时间为： .1 m/r T 基 =lz/ T 总 =2+T 基 =精车 85 外圆时：（车刀刀杆尺寸 16 由表 3： f=0.4 m/r 由表 ： v=100 m/r 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 则 n=3185=374 m/r 工时定额： 由表 ：操作机床时间为： 表 ：测量工件时间为： 1=.8 表 机动时间为： .1 m/r T 基 =lz/ T 总 =2+T 基 =车 85 外圆时：（车刀刀杆尺寸 16由表 3： f=0.3 m/r 由表 ： v=107 m/r 则 n=3185=400 m/r 工时定额： 由表 ：操作机床时间为： 表 ：测量工件时间为： 1=.8 表 机动时间为： .1 m/r T 基 =lz/文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 则 T 总 =2+T 基 = 85 上顶面时： 切削用量： 表 ： f=0.2 m/r 由表 ： v=120 m/r 则 n=318V/D= 318 5=449 m/r 工时定额： 由表 ： lw+lf/表 ：操作机床时间为： 表 ：测量工件时间为： 1=3=5115 基 =lz/.5 T 总 =2+T 基 =钻 2孔 2 孔时； 切削用量： 表 ： f=m/r 由表 ： v=13 m/r 则 n=318V/D= 318 =826 m/r 工时定额： lw+lf/.1 表 ：装夹工件时间为 表 ：松开卸下工件时间为 文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 由表 ：测量工件时间为： 1=3=47 4=15 T 总 =2+T 基 =铣、半精铣 85 底平面时； 粗铣时：切削用量： 表 ： f=0.2 m/r 由表 质合金铣刀铣削灰铸铁时 v=120 m/r 则 n=318V/D=r 工时定额：由表 ： lw+lf/铣时：切削用量： 由表 ： f=m/r 由表 质合金铣刀铣削灰铸铁时 v=150 m/r 则 n=318V/D=561m/r 工时定额：由表 ： lw+lf/.5 表 ： 操作时间为 表 ：测量工件时间为： 1=3=51 4=15 T 总 =2+T 基 =粗镗 17 内孔、半精镗、精镗 20 内孔时； 粗镗时：切削用量： 由表 ： f=0.5 m/r v=80 m/r 则 n=318V/D=r 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 工时定额： lw+lf/精镗时：切削用量： 表 ： f=r v=100m/r 则 n=318V/D=r 工时定额： lw+lf/镗时：切削用量： 表 ： f=r v=80m/r 则 n=318V/D=1590m/r 工时定额： lw+lf/表 ：装夹工件时间为 表 ：松开卸下工件时间为 表 ：操作机床时间为： 表 ：测量工件时间为： 1=3=564=15 T 总 =2+T 基 =攻 纹孔时； 切削用量： 表 ： f=m/r 由表 ： v=15 m/r 则 n=318V/5= 318 =954m/r 工时定额： 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 lw+lf/.5 表 ：装夹工件时间为 表 ：松开卸下工件时间为 表 ：操作机床时间为： 1=3=47 4=15 T 总 =2+T 基 =扩 20 孔时； 切削用量： 表 ： f=m/r 由表 ： v=15 m/r 则 n=318V/D= 318 0=r 工时定额： lw+lf/表 ：装夹工件时间为 表 ：松开卸下工件时间为 表 ：操作机床时间为： 1=3=47 4=15 T 总 =2+T 基 =二部分 夹具设计说明书 4 螺纹孔夹具 : 工序尺寸精度分析 :由工序图可知此工序的加工精度要求不高，具体加工买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 要求如下：钻 2孔，无其它技术要求，该工序在摇臂钻床上加工，零件属成批量生产。定位方案确定：根据该工件的加工要求可知该工序必须限制工件五个自由度，即 x 移动、 x 转动、 y 转动、 y 移动、 z 转动，但为了方便的控制刀具的走刀位置，还应限制 z 移 动，因而工件的六个自由度都被限制，由分析可知要使定位基准与设计基准重合。选 85 外圆、底平面作为定位基准，以 85 外圆端面定位限制移动。具体结构如下 : 1、选择定位元件： 由于本工序的定位面是 85 外圆、底平面 ,所以夹具上相应的定位元件选为一个定位孔和两个平面。定位误差分析计算：分析计算孔的深度尺寸 7 的定位误差：用 85 外圆表面定位，工件定位面是外圆表面，定位元件的定位工作面是 85 外圆面，定位基准是外圆母线，当工件外圆直径发生变化时其中心线在定位孔内左右移动。定位误差计算如下： 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 (d)= 1/ ( D+ d+ (2= T/3 所以满足要求。 夹紧方案及元件确定 （ 1）计算切削力及所需加紧力： 工件在加工时所受的力有加紧力 J、切削力 F 和工件重力 G，三者作用方向一至，由机床夹具设计手册表 1切削力的计算公式： 67p=667.0 26 1083N 实际所需加紧力与计算加紧力之间的关系为： F= 由表 1得为 2）设计钻套，连接元件及夹具体，钻模板： 由于此工件是成批量生产，固选用 换钻套，选用活动式钻模板。 根据钻床 T 型槽的宽度，决定选用 度 B=14，公差带为 型两个定位键来确定夹具在机床上的位置。 夹具体选用灰铸铁的铸造夹具体，并在夹具体底部两端设计出供 T 型槽用螺栓紧固夹具用的 U 型槽耳座。 镗床夹具设 计 ( 20 上偏差为 +偏差为 0 的销孔 ): 镗床夹具又称镗模它主要用于加工相体，支架等工件上的单孔或孔系。镗模不仅广泛用于一般镗床和镗孔组合机床上也可以用在一般车床、铣床和摇臂买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 钻床上，加工有较高精度要求的孔或孔系。镗床夹具，除具有定位元件、加紧机构和夹具体等基本部分外，还有引导刀具的镗套。而且还像钻套布置在钻模板上一样，镗套也按照被加工孔或孔系的坐标位置，布置在一个或几个专用的镗孔的位置精度和孔的几何形状精度。因此，镗套、镗模支架和镗杆是镗床夹具的特有元件。根据基准面重合的原则，选定底面定 位基准，限制三个自由度，工序孔限制三个自由度，实现定位。由于定位基准是经过加工过的光平面，故定位元件等用夹具体把两个定位元件联成一体，工件放在上面，使重力与加紧方向一致。本夹具属于单支承前引导的镗床夹具，本就加以说明介绍。 单支承前引导的镗床夹具，既镗套位于被加工孔的前方，介于工件与机床主轴之间，主要用于加工 68 820 2025 2532 3240 4050 50 B - b 1 2 3 3 3 4 5 - 2 3 4 5 5 6 8 14 计算定位误差：由于孔定位有旋转角度误差 a,使加工尺寸产生定位误差 1D 和2D ，应考虑较大值对加工尺寸的影响。两个方向上的偏转其值相同。因此，只对一个方向偏转误差进行计算。 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 0 0 6 2 520 0 a a a a a a 2 式中 中心线与圆柱销中心线交点至左端面的距离 中心线与圆柱销中心线交点至右端面的距离 由于转角误差很小，不计工件左右端面的旋转对定位误差的影响， 故 ad l 0 0 6 2 1 aD l 0 0 6 2 2 较大的定位误差 1D 尚小于工件公差的三分之一 此方案可取。 2 定位销高度的计算 确定定位销高度时，要注意防止卡住现象，当安装比较笨重的工件时， 不太可能将工件托平后同时装入定位销，而是将工件一边支在夹具支承面上，逐渐套入两销。这时，如定位销高度选择不当，将使工件卡在定位销边缘上而装不进去。避免产生卡住的最大高度 可按下列计算。定位装置为一面两销，定位销的最大工作高度为 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 a x为了装卸工件方便，可使圆柱销低于 35 结论：通过本次的课程设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定 、工艺过程的分析、镗钻夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 扩（ 20 上偏差为 +偏差为 0）孔夹具 设计任务 设计在成批生产条件下 ,在专用立式钻床上扩 20 孔的钻床夹具 . 1、 20 可一次扩削保证 计基准是以外圆与另一端面 . 2、定位基准的选择 工序结合面是已加工过的平面，且又是本工序要加工的孔的设计基准，按照基准重合原则选择它作为定位基准是比较恰当的。因此，选择结合面与外圆作为定位比较合理。 3、切削力及夹紧力的计算 刀具：麻花钻， 0则 F=54.5 z (切削手册 ) 查表得： 0mm,95, 以： F=(192 20 20=79401N 查表可得，铣削水平分力，垂直分力，轴向力与圆周分力的比值： E =79401=63521N E=79401=47640N E=79401=42082N 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K=式中： 基本安全系数， 文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 加工性质系数， 刀具钝化系数， 2 断续切削系数， F/=K 63521 =211366N 选用螺 旋 板夹紧机构，故夹紧力 ， f= N=211366 2841N 4、操作的简要说明 在设计夹具时，为降低成本，可选用手动螺钉夹紧，本道工序的钻床夹具就是选择了手动螺旋 板夹紧机构。由于本工序是粗加工，切削力比较大，为夹紧工件，势必要求工人在夹紧工件时更加吃力，增加了劳动强度，因此应设法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好 地对刀（与塞尺配合使用） 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 5、工序精度分析 在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。影响设计尺寸的各项误差分析 1、重合 ,故产生定位误差 。定位尺寸公差 I =02加工尺寸方向上的投影，的方向与加工方向是一致的，所以 =为平面定位。所以 0. 故 2、垂直度所引起的夹具安装误差，对工序尺寸的影响均小，既 a 可以忽略不计。面到钻套座孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一， 。 通常不超过 偏移 t 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 9 30525(300 5 (2用概率法相加总误差为： 9 1 3 9 22098137以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加 工精度要求。 精车外圆夹具的设计 ( 85 上偏差为 偏差为 问题的提出： 夹具的种类很多，有通用夹具，专用夹具和组合夹具等，本夹具是用来车削粗车和半精车轴的外圆，由于本零件比较特殊，为了使定位误差为零 ，我们设计基准为轴顶尖位置，作为主要的基准。在刀具方面我们选用硬质合金车刀刀具加工。 确定定位方案，设计定位元件： 工件上的加工为车削轴的外圆，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响，所以根据轴本身的加工特点来选择定位的方式。我们选择用两边的顶 尖夹紧，来实现定位加工。 夹紧力计算： 计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在车削加工过程中切削力为圆周切削分力，因此，在计算夹紧力时可以不计算径向切削分力买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 和轴向切削分力。为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工 时 所 需 要 的 夹 紧 力 。 即 ： k ，即： ，其中6543210 ，查机床夹具设计手册表 1： ；K ； 2K K ； K ； K ； K ，所以 K =机床夹具设计手册表 1：，表 1 z ，其中 ， 查 机 床 夹 具 设 计 手 册 表 1： ；17.1； 7.1； 0.1； 0.1所以 K =以 1 4 0 7 3 此，实际所需要的夹紧力为23 7 7 86 9 0 4 k 。 由于两端是顶尖装夹，左顶尖直接装夹在机床尾座上，右顶尖装夹在机床主轴上，所以加紧力是满足要求的。 绘制夹具总体图如下 : 当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构，就形成了夹具体。并按要求标注夹具有关的尺寸、公差和技术要求。 35 35的方孔 ) 本夹具主 要用来铣十字头方孔。由于加工本道工序的工序简图可知。铣十字头方孔时，粗糙度要求 ，十字头上平面与下平面有平行度要求 ,并与工艺孔轴线分别垂直度的要求，本道工序是对十字头方孔进行加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。 位基准的选择 由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有垂直度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面与外圆，设计基准也是要求保证方孔应与上 ,下两平面的垂直度 要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的垂直度，便可保证垂直度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板正确贴合就行了。 为了提高加工效率，现决定用两把铣刀垂直的方孔面同时进行粗精铣加工。同时进行采用手动夹紧。 位元件的设计 本工序选用的定位基准为外圆与平面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面与 V 型。因此进行定位元件的设计主要是对 位误差分析 本夹具选用的定位元件为一面与 ,不存在定位误差 削力与夹紧力计算 本夹具是在铣床上使用的，用于定位压头螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对压头施加一定的夹紧力。由计算公式 + 1 )/2+r ) 式（ 螺旋轴线作用的夹紧力 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 用在六角螺母 L作用力的力臂 ( 纹中径 (螺纹升角 ( ) 1螺纹副的当量摩擦 ( ) 2螺杆 (或螺母 )端部与工件 (或压块 )的摩擦角 ( ) r螺杆 (或螺母 )端部与工件 (或压块 )的当量摩擦半径 ( ) 根据参考文献 6其回归方程为 中 栓夹紧力 (N)； 矩系数 (1) 用在螺母上的力矩 ( 5 2000=10000N 具体槽形与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中， 一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。 根据参考文献 11定向键的结构如图 示。 图 定向键 根据参考文献 11夹具 U 型槽的结构如图 买文档赠送全套 纸 资料 Q 号： 414951605 买文档送 全套 纸 资料 Q 号： 414951605 图 U 型槽 主要结构尺 寸参数如下表 示。 表 U 型槽的结构尺寸 螺栓直径 d D 1D L 12 14 30 20 对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相对位置。 由于本道工序是完成传动箱体上平面尺寸为 210 315铣加工，所以选用直角对刀块。根据 80 直角对到刀块的结构和尺寸 如图 101473