課程設(shè)計說明書題目十字頭加工藝及專用夾具設(shè)計專業(yè)機械電子目錄第一部分工藝設(shè)計說明書一、零件的工藝性分析1二、確定毛坯，畫毛坯零件合圖2三、機械工藝路線的確定3四、主要工序尺寸及其公差的確定8五、設(shè)備及其工藝裝備的確定10五、切削用量及工時定額的確定10第二部分夾具設(shè)計說明書一、4M6的螺紋孔夾具12二、精車外圓夾具的設(shè)計5第三部分感想與體會第一部分工藝設(shè)計說明書1零件圖工藝性分析11零件結(jié)構(gòu)功用分析十字頭零件是機械中常見的一種零件，它的應(yīng)用范圍很廣。由于它們功用的不同，該類零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差異，但結(jié)構(gòu)上仍有共同特點零件的主要表面為精度要求較高的孔、零件由內(nèi)孔、外圓、端平等表面構(gòu)成。12零件圖紙分析由零件圖可知，該零件形狀較為復(fù)雜、外形尺寸不大，可以采用鑄造毛坯。由于該零件的兩個20孔要求較高，它的表面質(zhì)量直接影響工作狀態(tài)，通常對其尺寸要求較高。一般為IT5IT7。加工時兩20孔的同軸度應(yīng)該控制在001MM。85外圓的尺寸它直接影響孔在空間的位置，加工時可以將其加工精度降低，通過裝配來提高精度。13主要技術(shù)條件1孔徑精度兩20孔的孔徑的尺寸誤差和形狀誤差會造的配合不良，因此對孔的要求較高，其孔的尺寸公差為IT72主要平面的精度由于85外圓接影響聯(lián)接時的接觸剛度，并且加工過程中常作為定位基面，則會影響孔的加工精度，因此須規(guī)定其加工要求。2毛坯選擇21毛坯類型考慮到十字頭工作時的作用，要求材料要有很高的強度，并且該零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，故選用鑄造毛坯材料為HT200。22毛坯余量確定由書機械加工工藝設(shè)計資料表1210查得毛坯加工余量為2，毛坯尺寸偏差由表122查得為1423毛坯零件合圖草圖3機械工藝路線確定31定位基準(zhǔn)的選擇311精基準(zhǔn)的選擇選擇十字頭底面與兩85外圓作定位基準(zhǔn)，因為85外圓柱面，及底面是裝配結(jié)合面，且十字頭底面又是空間位置的設(shè)計基準(zhǔn)，故選擇十字頭底面與外圓作定位基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合原則且裝夾誤差小。312粗基準(zhǔn)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(zhǔn)。32加工順序的安排十字頭零件主要由孔和平面構(gòu)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(zhǔn)加工孔，這樣即能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時可以使孔的加工余量較為均勻33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。34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220內(nèi)孔12、挖224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9055590514粗車8735125（IT11）87013半精車8551563（IT9）855062精車850516（IT7）8504120工藝路線基本尺寸工序余量經(jīng)濟精度工序尺寸鑄1461414粗鏜17363（IT11）17130半精鏜1952532（IT9）195620精鏜床200516（IT7）200015設(shè)備及其工藝裝備確定所用的設(shè)備有CA6140、X62W、T618、Z4012、檢驗臺、鉗工臺。夾具有鏜220孔專用夾具、車床專用夾具、鉆2M6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(biāo)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（T1T輔T2T機T3T工T4T休）挖24環(huán)形槽AP2由表531得F04M/R由表5320得V90M/R則N220X90/40495R/MM工時定額由表333得操作機床時間為002004003007006002001002003004064MIN由表334得測量工件時間為008008016MINT106401608MIN由表541得機動時間為T200500200301M/RT基LZ/NFAP02MIN則T總T1T2T基226MIN粗車85外圓時AP2由表31得F05M/R由表5320得V82M/R則N318X82/85307M/R工時定額由表333得操作機床時間為002004003007006002001002003004064MIN由表334得測量工件時間為008008016MINT106401608MIN由表541得機動時間為T200500200301M/RT基LZ/NFAP0167MIN則T總T1T2T基0347MIN半精車85外圓時（車刀刀桿尺寸BXH取16X25）AP1由表31得F04M/R由表5320得V100M/R則N318X100/85374M/R工時定額由表333得操作機床時間為002004003007006002001002003004064MIN由表334得測量工件時間為008008016MINT106401608MIN由表541得機動時間為T200500200301M/RT基LZ/NFAP034MIN則T總T1T2T基052MIN精車85外圓時（車刀刀桿尺寸BXH取16X25）AP05由表31得F03M/R由表5320得V107M/R則N318X107/85400M/R工時定額由表333得操作機床時間為002004003007006002001002003004064MIN由表334得測量工件時間為008008016MINT106401608MIN由表541得機動時間為T200500200301M/RT基LZ/NFAP0857MIN則T總T1T2T基175MIN銑85上頂面時切削用量AP35由表632得F02M/R由表6321得V120M/R則N318V/D318X120/85449M/R工時定額由表641得T2LWLF/FXN145MIN由表337得操作機床時間為083MIN由表338得測量工件時間為014MINT1227MINT351MINT415MINT基LZ/NFAP05MIN則T總T1T2T基687MIN鉆2M6底孔25孔時；切削用量AP35由表731得F036M/R由表7311得V13M/R則N318V/D318X13/5826M/R工時定額T2LWLF/FXN01MIN由表339得裝夾工件時間為017MIN由表3310得松開卸下工件時間為015MIN由表3312得測量工件時間為004MINT1076MINT347MINT415MIN則T總T1T2T基629MIN粗銑、半精銑85底平面時；粗銑時切削用量AP25由表632得F02M/R由表6321硬質(zhì)合金銑刀銑削灰鑄鐵時V120M/R則N318V/D7632M/R工時定額由表641得T2LWLF/VF263MIN精銑時切削用量AP1由表632得F012M/R由表6321硬質(zhì)合金銑刀銑削灰鑄鐵時V150M/R則N318V/D561M/R工時定額由表641得T2LWLF/VF35MIN由表337得操作時間為083MIN由表338得測量工件時間為014MINT1227MINT351MINT415MIN則T總T1T2T基8053MIN粗鏜17內(nèi)孔、半精鏜、精鏜20內(nèi)孔時；粗鏜時切削用量AP3由表821得F05M/RV80M/R則N318V/D14965M/R工時定額T2LWLF/VF003MIN半精鏜時切削用量AP25由表632得F02M/RV100M/R則N318V/D16307M/R工時定額T2LWLF/VF004MIN精鏜時切削用量AP05由表632得F015M/RV80M/R則N318V/D1590M/R工時定額T2LWLF/VF007MIN由表331得裝夾工件時間為042MIN由表332得松開卸下工件時間為012MIN由表333得操作機床時間為002004003007006002001002003004064MIN由表334得測量工件時間為016MINT1134MINT356MINT415MIN則T總T1T2T基7262MIN攻M6螺紋孔時；切削用量AP25由表731得F027M/R由表7311得V15M/R則N318V/5318X15/5954M/R工時定額T2LWLF/FXN15MIN由表339得裝夾工件時間為004MIN由表3310得松開卸下工件時間為005MIN由表3311得操作機床時間為032MINT1043MINT347MINT415MIN則T總T1T2T基6273MIN擴20孔時；切削用量AP25由表731得F027M/R由表7311得V15M/R則N318V/D318X15/202385M/R工時定額T2LWLF/FXN1MIN由表339得裝夾工件時間為004MIN由表3310得松開卸下工件時間為005MIN由表3311得操作機床時間為032MINT1043MINT347MINT415MIN則T總T1T2T基6263MIN第二部分夾具設(shè)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2M6底孔，無其它技術(shù)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(yīng)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(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合。選85外圓、底平面作為定位基準(zhǔn)，以85外圓端面定位限制移動。具體結(jié)構(gòu)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(yīng)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(zhǔn)是外圓母線，當(dāng)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JB1/2TD1/2X002100105DB1/2DDMIN002100150023/200295DWJBDB004T/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(shè)計手冊表127得切削力的計算公式FX667DSKP667X7X700X650/7261083N7070實際所需加緊力與計算加緊力之間的關(guān)系為FKFXK由表122查得為115115FX124545N（2）設(shè)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GB226480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GB220680寬度B14，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(shè)計出供T型槽用螺栓緊固夾具用的U型槽耳座。22鏜床夾具設(shè)計20上偏差為0023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(gòu)和夾具體等基本部分外，還有引導(dǎo)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(biāo)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(zhǔn)面重合的原則，選定底面定位基準(zhǔn)，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(zhǔn)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(dǎo)的鏜床夾具，本就加以說明介紹。單支承前引導(dǎo)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D3668820202525323240405050BD05D1D2D3D4D5D5B12333451234556814計算定位誤差由于孔定位有旋轉(zhuǎn)角度誤差A(yù),使加工尺寸產(chǎn)生定位誤差和，應(yīng)考慮較大值對加工尺寸的影響。兩個方向上的1D2偏轉(zhuǎn)其值相同。因此，只對一個方向偏轉(zhuǎn)誤差進行計算。MLTGXA06281507MAX2AX1MLTGLA630120753AX2AX1X11L721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L2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MTGADL014628031221D37較大的定位誤差尚小于工件公差的三分之一；此1D1304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(dāng)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(dāng)，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HMAX度為MDLX37960192150MINAX為了裝卸工件方便，可使圓柱銷低于35MM。結(jié)論通過本次的課程設(shè)計，使我能夠?qū)镜闹R做進一步的了解與學(xué)習(xí)，對資料的查詢與合理的應(yīng)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(shè)計與分析，對我們在大學(xué)期間所學(xué)的課程進行了實際的應(yīng)用與綜合的學(xué)習(xí)。擴（20上偏差為0018下偏差為0）孔夾具設(shè)計任務(wù)設(shè)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(shè)計基準(zhǔn)是以鉆套的中心線的，設(shè)計基準(zhǔn)是以外圓與另一端面2、定位基準(zhǔn)的選擇工序結(jié)合面是已加工過的平面，且又是本工序要加工的孔的設(shè)計基準(zhǔn)，按照基準(zhǔn)重合原則選擇它作為定位基準(zhǔn)是比較恰當(dāng)?shù)摹Ｒ虼?，選擇結(jié)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，DW20MM,則F981545AP09AF074AE10ZD010FZ切削手冊查表得D020MM,AE195,AF02,AP95MM,FZ106所以F981545250902074192201062079401N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/FE08,FV/FE06,FX/FE053故FL08FE087940163521NFV06FE067940147640NFX053FE0537940142082N在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)KK1K2K3K4式中K1基本安全系數(shù)，25K2加工性質(zhì)系數(shù)，11K3刀具鈍化系數(shù)，11K2斷續(xù)切削系數(shù)，11則F/KFH2511111163521211366N選用螺旋板夾緊機構(gòu)，故夾緊力FN1/2F/F為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，F(xiàn)025則N0521136602552841N4、操作的簡要說明在設(shè)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(gòu)。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(yīng)設(shè)法降低切削力?？梢圆扇〉拇胧┦翘岣呙鞯闹圃炀龋棺畲笄邢魃疃冉档?，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(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進行精度分析和誤差計算。影響設(shè)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WDI寸方向上的投影，的方向與加工方向是一致的，所以02MM,因BJ為平面定位。所以0YJ故MBJWD22、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(yīng)尺寸A公差的五分之一，。M02通常不超過0005MM。偏移TMHSBTXS079523032用概率法相加總誤差為MAT089137079504222098137MM02MM從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。精車外圓夾具的設(shè)計85上偏差為005下偏差為015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(shè)計基準(zhǔn)為軸頂尖位置，作為主要的基準(zhǔn)。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(shè)計定位元件工件上的加工為車削軸的外圓，故應(yīng)按完全定位設(shè)計夾具，并力求遵守基準(zhǔn)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(yīng)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，KPWZKKWK6543210KK查機床夾具設(shè)計手冊表121得；115；52；，所以2691。查機床夾具013340156設(shè)計手冊表127得，表128得，其中15072943VTSPZ，查機床夾具設(shè)計手冊表121得RPPMPPKK；，所以96073NBO17PP01PKRP19。所以因此，實際所需要的486405231505Z夾緊力為。269140MNWK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(dāng)上述各種元件的結(jié)構(gòu)和布置確定之后，也就基本上決定了夾具體和夾具整體結(jié)構(gòu)的型式。繪圖時先用雙點劃線（細(xì)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(gòu)，就形成了夾具體。并按要求標(biāo)注夾具有關(guān)的尺寸、公差和技術(shù)要求。3夾緊裝置設(shè)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63ARM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(yīng)考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。321定位基準(zhǔn)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(zhǔn)是下平面與外圓，設(shè)計基準(zhǔn)也是要求保證方孔應(yīng)與上,下兩平面的垂直度要求，定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)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。322定位元件的設(shè)計本工序選用的定位基準(zhǔn)為外圓與平面定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面與V型。因此進行定位元件的設(shè)計主要是對V型和壓頭進行設(shè)計。323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。324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挥茫€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FJFSL/D0TG1/2RTG2式（32）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MMD0螺紋中徑MM螺紋升角1螺紋副的當(dāng)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(dāng)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)CM1TS作用在螺母上的力矩NCM；FJ5200010000N325夾具體槽形與對刀裝置設(shè)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(yuǎn)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(fù)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(jié)構(gòu)如圖37所示。圖37定向鍵根據(jù)參考文獻11夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖38所示。圖38U型槽主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表35所示。表35U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸螺栓直徑DD1DL12143020對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，用來確定刀具與夾具