十-字頭活塞工藝及鏜φ20孔夾具設計-徑向通孔[含CAD圖紙和文檔所見所得]

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，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85外圓4、粗銑上頂面5、粗,精銑底平面6、鉆、攻4M6螺紋孔7、擴20孔9、銑十字頭10、粗鏜65內(nèi)孔11、粗鏜、半精鏜、精鏜2-20內(nèi)孔12、挖2-24環(huán)槽13、精車85外圓14、去毛刺：15、終檢：4.主要工序尺寸及其公差確定85工藝路線基本尺寸工序余量經(jīng)濟精度工序尺寸鑄90.55.590.51.4粗車873.512.5（IT11）87半精車85.51.56.3（IT9）85.5精車850.51.6（IT7）8520工藝路線基本尺寸工序余量經(jīng)濟精度工序尺寸鑄146141.4粗鏜1736.3（IT11）17半精鏜19.52.53.2（IT9）19.5精鏜床200.51.6（IT7）200.015.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2-20孔專用夾具、車床專用夾具、鉆2-M6底孔專用夾具、擴20孔專用夾具、刀具有：90度車刀、硬質(zhì)合金銑刀、平板銼、開式自鎖夾緊鏜刀、5鉆頭、M6絲錐、20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24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 minT1=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/rT基=lz/nfap=0.2 min則T總=T1+T2+T基=2.26 min粗車85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 minT1=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/rT基=lz/nfap=0.167 min則T總=T1+T2+T基=0.347 min半精車85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 minT1=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/rT基=lz/nfap=0.34 min則T總=T1+T2+T基=0.52 min精車85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 minT1=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/rT基=lz/nfap=0.857 min則T總=T1+T2+T基=1.75 min銑85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 minT1=2.27min T3=51min T4= 15minT基=lz/nfap=0.5 min則T總=T1+T2+T基=68.7min：鉆2-M6底孔2-5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：0.04minT1=0.76 min T3=47 min T4=15 min則T總=T1+T2+T基=62.9min粗銑、半精銑85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(zhì)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(zhì)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：0.14minT1=2.27 min T3=51 min T4=15 min則T總=T1+T2+T基=80.53min：粗鏜17內(nèi)孔、半精鏜、精鏜20內(nèi)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：0.16minT1=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 minT1=0.43 min T3=47 min T4=15 min則T總=T1+T2+T基=62.73min：擴20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 minT1=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. 4M6的螺紋孔夾具:工序尺寸精度分析:由工序圖可知此工序的加工精度要求不高，具體加工要求如下：鉆2-M6底孔，無其它技術要求，該工序在搖臂鉆床上加工，零件屬成批量生產(chǎn)。定位方案確定：根據(jù)該工件的加工要求可知該工序必須限制工件五個自由度，即x移動、x轉(zhuǎn)動、y轉(zhuǎn)動、y移動、z轉(zhuǎn)動，但為了方便的控制刀具的走刀位置，還應限制z移動，因而工件的六個自由度都被限制，由分析可知要使定位基準與設計基準重合。選85外圓、底平面作為定位基準，以85外圓端面定位限制移動。具體結構如下: 1、選擇定位元件：由于本工序的定位面是85外圓、底平面,所以夾具上相應的定位元件選為一個定位孔和兩個平面。定位誤差分析計算：分析計算孔的深度尺寸7的定位誤差：用85外圓表面定位，工件定位面是外圓表面，定位元件的定位工作面是85外圓面，定位基準是外圓母線，當工件外圓直徑發(fā)生變化時其中心線在定位孔內(nèi)左右移動。定位誤差計算如下：jb=1/2T(d)= 1/2x0.021=0.0105db=1/2(D+d+min)=(0.021+0.015+0.023)/2=0.0295dw=jb+db-=0.04T/3 所以滿足要求。夾緊方案及元件確定（1）計算切削力及所需加緊力：工件在加工時所受的力有加緊力J、切削力F和工件重力G，三者作用方向一至，由機床夾具設計手冊表1-2-7得切削力的計算公式：Fx=667DsKp=667x7x700x650/7261083N實際所需加緊力與計算加緊力之間的關系為：F=KFx(K由表1-2-2查得為1.15)=1.15Fx=1245.45N（2）設計鉆套，連接元件及夾具體，鉆模板：由于此工件是成批量生產(chǎn)，固選用GB2264-80可換鉆套，選用活動式鉆模板。根據(jù)鉆床T型槽的寬度，決定選用GB2206-80寬度B=14，公差帶為h6的A型兩個定位鍵來確定夾具在機床上的位置。夾具體選用灰鑄鐵的鑄造夾具體，并在夾具體底部兩端設計出供T型槽用螺栓緊固夾具用的U型槽耳座。2.2 鏜床夾具設計(20上偏差為+0.023下偏差為0的銷孔): 鏜床夾具又稱鏜模它主要用于加工相體，支架等工件上的單孔或孔系。鏜模不僅廣泛用于一般鏜床和鏜孔組合機床上也可以用在一般車床、銑床和搖臂鉆床上，加工有較高精度要求的孔或孔系。鏜床夾具，除具有定位元件、加緊機構和夾具體等基本部分外，還有引導刀具的鏜套。而且還像鉆套布置在鉆模板上一樣，鏜套也按照被加工孔或孔系的坐標位置，布置在一個或幾個專用的鏜孔的位置精度和孔的幾何形狀精度。因此，鏜套、鏜模支架和鏜桿是鏜床夾具的特有元件。根據(jù)基準面重合的原則，選定底面定位基準，限制三個自由度，工序孔限制三個自由度，實現(xiàn)定位。由于定位基準是經(jīng)過加工過的光平面，故定位元件等用夾具體把兩個定位元件聯(lián)成一體，工件放在上面，使重力與加緊方向一致。本夾具屬于單支承前引導的鏜床夾具，本就加以說明介紹。單支承前引導的鏜床夾具，既鏜套位于被加工孔的前方，介于工件與機床主軸之間，主要用于加工D3668820202525323240405050 Bd-0.5d-1d-2d-3d-4d-5d-5- b1233345- 2 3 4 5 5 6 8 14計算定位誤差：由于孔定位有旋轉(zhuǎn)角度誤差a,使加工尺寸產(chǎn)生定位誤差和，應考慮較大值對加工尺寸的影響。兩個方向上的偏轉(zhuǎn)其值相同。因此，只對一個方向偏轉(zhuǎn)誤差進行計算。式中中心線與圓柱銷中心線交點至左端面的距離中心線與圓柱銷中心線交點至右端面的距離由于轉(zhuǎn)角誤差很小，不計工件左右端面的旋轉(zhuǎn)對定位誤差的影響，故較大的定位誤差尚小于工件公差的三分之一；此方案可取。2定位銷高度的計算 確定定位銷高度時，要注意防止卡住現(xiàn)象，當安裝比較笨重的工件時，不太可能將工件托平后同時裝入定位銷，而是將工件一邊支在夾具支承面上，逐漸套入兩銷。這時，如定位銷高度選擇不當，將使工件卡在定位銷邊緣上而裝不進去。避免產(chǎn)生卡住的最大高度，可按下列計算。定位裝置為一面兩銷，定位銷的最大工作高度為 為了裝卸工件方便，可使圓柱銷低于35mm。結論：通過本次的課程設計，使我能夠?qū)镜闹R做進一步的了解與學習，對資料的查詢與合理的應用做了更深入的了解，本次進行工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、鏜鉆夾具的設計與分析，對我們在大學期間所學的課程進行了實際的應用與綜合的學習。擴（20上偏差為+0.018下偏差為0）孔夾具設計任務 設計在成批生產(chǎn)條件下,在專用立式鉆床上擴20孔的鉆床夾具.1、20可一次擴削保證.該孔在軸線方向的設計基準是以鉆套的中心線的，設計基準是以外圓與另一端面.2、定位基準的選擇工序結合面是已加工過的平面，且又是本工序要加工的孔的設計基準，按照基準重合原則選擇它作為定位基準是比較恰當?shù)?。因此，選擇結合面與外圓作為定位比較合理。3、切削力及夾緊力的計算刀具：麻花鉆，dw=20mm,則F=9.8154.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0Fz (切削手冊)查表得：d0=20mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, Fz =1.06所以：F=(9.8154.52.50.90.20.74192201.06) 20=79401N查表可得，銑削水平分力，垂直分力，軸向力與圓周分力的比值：FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53故FL=0.8 FE =0.879401=63521N FV=0.6 FE=0.679401=47640N FX =0.53 FE=0.5379401=42082N在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) K=K1K2K3K4 式中：K1 基本安全系數(shù)，2.5 K2加工性質(zhì)系數(shù)，1.1 K3刀具鈍化系數(shù)，1.1 K2斷續(xù)切削系數(shù)，1.1則F/=K FH=2.51.11.11.163521 =211366N選用螺旋板夾緊機構，故夾緊力 fN=1/2 F/ f為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f=0.25則 N=0.52113660.25=52841N4、操作的簡要說明在設計夾具時，為降低成本，可選用手動螺釘夾緊，本道工序的鉆床夾具就是選擇了手動螺旋板夾緊機構。由于本工序是粗加工，切削力比較大，為夾緊工件，勢必要求工人在夾緊工件時更加吃力，增加了勞動強度，因此應設法降低切削力。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。夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀（與塞尺配合使用）5、工序精度分析 在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。影響設計尺寸的各項誤差分析1、重合,故產(chǎn)生定位誤差。定位尺寸公差=02mm，在加工尺寸方向上的投影，的方向與加工方向是一致的，所以=0.2mm,因為平面定位。所以故2、垂直度所引起的夾具安裝誤差，對工序尺寸的影響均小，既可以忽略不計。面到鉆套座孔之間的距離公差，按工件相應尺寸公差的五分之一，。通常不超過0.005mm.。偏移用概率法相加總誤差為：098137mm0.2mm從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 精車外圓夾具的設計(85上偏差為-0.05下偏差為-0.15:)問題的提出：夾具的種類很多，有通用夾具，專用夾具和組合夾具等，本夾具是用來車削粗車和半精車軸的外圓，由于本零件比較特殊，為了使定位誤差為零 ，我們設計基準為軸頂尖位置，作為主要的基準。在刀具方面我們選用硬質(zhì)合金車刀刀具加工。確定定位方案，設計定位元件：工件上的加工為車削軸的外圓，故應按完全定位設計夾具，并力求遵守基準重合原則，以減少定位誤差對加工精度的影響，所以根據(jù)軸本身的加工特點來選擇定位的方式。我們選擇用兩邊的頂尖夾緊，來實現(xiàn)定位加工。夾緊力計算：計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。本工序在車削加工過程中切削力為圓周切削分力，因此，在計算夾緊力時可以不計算徑向切削分力和軸向切削分力。為保證夾緊可靠，應將理論夾緊力乘上安全系數(shù)作為工件加工時所需要的夾緊力。即：，即：，其中，查機床夾具設計手冊表1-2-1得：；1.15；，所以=2.691。查機床夾具設計手冊表1-2-7得：，表1-2-8得，其中，查機床夾具設計手冊表1-2-1得：；，所以=1.9。所以因此，實際所需要的夾緊力為。由于兩端是頂尖裝夾，左頂尖直接裝夾在機床尾座上，右頂尖裝夾在機床主軸上，所以加緊力是滿足要求的。 繪制夾具總體圖如下:當上述各種元件的結構和布置確定之后，也就基本上決定了夾具體和夾具整體結構的型式。繪圖時先用雙點劃線（細線）繪出工件，然后在各個定位面繪制出定位元件和夾緊機構，就形成了夾具體。并按要求標注夾具有關的尺寸、公差和技術要求。3.夾緊裝置設計(3535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(chǎn)率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。3.2.1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(xiàn)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。3.2.2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。3.2.3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。3.2.4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?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產(chǎn)生振動，必須對壓頭施加一定的夾緊力。由計算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) 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)螺紋升角()1螺紋副的當量摩擦()2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(jù)參考文獻6其回歸方程為 FjktTs其中Fj螺栓夾緊力(N)； kt力矩系數(shù)(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N3.2.5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(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)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(jù)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(jù)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(shù)如下表3.5所示。表3.5 U型槽的結構尺寸螺栓直徑12143020對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，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210315mm的粗、精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB224380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dC3-0.0060.253.2.6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(lián)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。3.2.7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(cè)面和水平面底為定位基準，在V型塊與底板實現(xiàn)定位。采用轉(zhuǎn)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(xiàn)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(cè)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(jù)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(jīng)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。 28課程設計說明書題目：十字頭加工藝及專用夾具設計專業(yè)： 機械制造與設計及其自動化班級： 機制 班姓名： 學號： 指導老師：