十字頭活塞的鉆擴底Φ20孔專用夾具設計及加工工藝裝備含4張CAD圖
十字頭活塞的鉆擴底Φ20孔專用夾具設計及加工工藝裝備含4張CAD圖,十字頭,活塞,鉆擴底,20,專用,夾具,設計,加工,工藝,裝備,設備,cad
十字頭零件的加工工藝規(guī)程及擴φ２０孔工裝夾具設計
摘要
本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。
十字頭活塞零件的加工工藝的工藝設計、工序設計以及鉆擴底孔專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：十字頭活塞；工藝；工序；專用夾具；切削用量
Abstract
This design involves the knowledge of machine manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tools, tolerance matching and measurement.
There are three parts of the process design, process design and the design of the special fixture for drilling and expanding the Φ 20 hole of the crosshead piston parts. In the process design, we should first analyze the parts, understand the process of the parts, then design the structure of the blank, and select the processing benchmark of the parts, and design the process route of the parts; then calculate the size of each process step of the parts, the key is to determine the process equipment and cutting parameters of each process; then carry out the design of the special fixture, and select and design the fixture Each component of the fixture, such as positioning element, clamping element, guiding element, connecting part between the fixture and the machine tool and other parts; calculate the positioning error generated during the fixture positioning, analyze the rationality and shortcomings of the fixture structure, and pay attention to improvement in the later design.
Key words: crosshead piston; process; process; special fixture; cutting amount
目 錄
摘要 1
Abstract 2
第一部分 工藝設計說明書 4
1.零件圖工藝性分析 4
1.1零件結構功用分析： 4
1.2零件圖紙分析： 4
1.3主要技術條件： 4
2.毛坯選擇 4
2.1毛坯類型 4
2.2毛坯余量確定 5
2.3毛坯－零件合圖草圖 5
3．機械工藝路線確定 5
3.1定位基準的選擇： 5
3.2加工順序的安排： 6
3.3加工階段的劃分說明 6
3.4加工工序簡圖 6
4.主要工序尺寸及其公差確定 7
5.設備及其工藝裝備確定 7
6．切削用量及工時定額確定 8
第二部分 夾具設計說明書 14
擴φ２０（Φ20上偏差為+0.018下偏差為0）孔夾具 14
第五部分 設計體會 18
參考文獻 19
第一部分 工藝設計說明書
1.零件圖工藝性分析
1.1零件結構功用分析：
十字頭零件是機械中常見的一種零件，它的應用范圍很廣。由于它們功用的不同，該類零件的結構和尺寸有著很大的差異，但結構上仍有共同特點：零件的主要表面為精度要求較高的孔、零件由內(nèi)孔、外圓、端平等表面構成。
1.2零件圖紙分析：
由零件圖可知，該零件形狀較為復雜、外形尺寸不大，可以采用鑄造毛坯。由于該零件的兩個φ20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IT5-IT7。加工時兩φ20孔的同軸度應該控制在0.01mm。φ85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。
1.3主要技術條件：
1.孔徑精度：兩φ20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IT7
2.主要平面的精度：由于φ85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
2.1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，并且該零件結構較為復雜，故選用鑄造毛坯材料為HT200。
2.2毛坯余量確定
由書機械加工工藝設計資料表1.2-10查得毛坯加工余量為2，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得為1.4.
2.3毛坯－零件合圖草圖
3．機械工藝路線確定
3.1定位基準的選擇：
3.1.1精基準的選擇：選擇十字頭底面與兩φ85外圓作定位基準，因為φ85外圓柱面 ，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φ85外圓
4、粗銑上頂面
5、粗,精銑底平面
6、鉆、攻4×M6螺紋孔
7、擴φ20孔
9、銑十字頭
10、粗鏜φ65內(nèi)孔
11、粗鏜、半精鏜、精鏜2-φ20內(nèi)孔
12、挖2-φ24環(huán)槽
13、精車φ85外圓
14、去毛刺：
15、終檢：
4.主要工序尺寸及其公差確定
φ85
工藝路線
基本尺寸
工序余量
經(jīng)濟精度
工序尺寸
鑄
φ90.5
5.5
φ90.51.4
粗車
φ87
3.5
12.5（IT11）
φ87
半精車
φ85.5
1.5
6.3（IT9）
φ85.5
精車
φ85
0.5
1.6（IT7）
φ85
φ20
工藝路線
基本尺寸
工序余量
經(jīng)濟精度
工序尺寸
鑄
φ14
6
φ141.4
粗鏜
φ17
3
6.3（IT11）
φ17
半精鏜
φ19.5
2.5
3.2（IT9）
φ19.5
精鏜床
φ20
0.5
1.6（IT7）
φ200.01
5.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-φ20孔專用夾具、車床專用夾具、鉆2-M6底孔專用夾具、擴φ20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、φ5鉆頭、M6絲錐、φ20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φ24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 min
T1=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/r
T基=lz/nfap=0.2 min
則T總=T1+T2+T基=2.26 min
粗車φ85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 min
T1=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/r
T基=lz/nfap=0.167 min
則T總=T1+T2+T基=0.347 min
半精車φ85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 min
T1=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/r
T基=lz/nfap=0.34 min
則T總=T1+T2+T基=0.52 min
精車φ85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 min
T1=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/r
T基=lz/nfap=0.857 min
則T總=T1+T2+T基=1.75 min
銑φ85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 min
T1=2.27min T3=51min T4= 15min
T基=lz/nfap=0.5 min
則T總=T1+T2+T基=68.7min
：鉆2-M6底孔2-φ5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：0.04min
T1=0.76 min T3=47 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=62.9min
粗銑、半精銑φ85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：0.14min
T1=2.27 min T3=51 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=80.53min
：粗鏜φ17內(nèi)孔、半精鏜、精鏜φ20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：0.16min
T1=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 min
T1=0.43 min T3=47 min T4=15 min
則T總=T1+T2+T基=62.73min
：擴φ20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 min
T1=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
擴φ２０（Φ20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φ20孔的鉆床夾具.
1、φ20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=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0δFz (《切削手冊》)
查表得：d0=20mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, δFz =1.06所以：
F=(9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×20×1.06) ÷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 =0.8×79401=63521N
FV=0.6 FE=0.6×79401=47640N
FX =0.53 FE=0.53×79401=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=2.5×1.1×1.1×1.1×63521
=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=0.5×211366÷0.25=52841N
4、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?？梢圆扇〉拇胧┦翘岣呙鞯闹圃炀?，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：
098137mm<0.2mm
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。
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。
參考文獻
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