十字頭活塞的鏜側(cè)面Φ20銷孔專用夾具設(shè)計及加工工藝裝備含4張CAD圖
十字頭活塞的鏜側(cè)面Φ20銷孔專用夾具設(shè)計及加工工藝裝備含4張CAD圖,十字頭,活塞,側(cè)面,20,專用,夾具,設(shè)計,加工,工藝,裝備,設(shè)備,cad
摘要
本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)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設(shè)計、工序設(shè)計以及鏜側(cè)面Φ20銷孔專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)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(guān)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(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)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(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。
關(guān)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 in the process design, working procedure design of cross head piston parts and the design of special fixture for boring side Φ 20 pin hole. 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
1.零件圖工藝性分析 4
1.1零件結(jié)構(gòu)功用分析： 4
1.2零件圖紙分析： 4
1.3主要技術(shù)條件： 4
2.毛坯選擇 4
2.1毛坯類型 4
2.2毛坯余量確定 4
3．機械工藝路線確定 5
3.1定位基準(zhǔn)的選擇： 5
3.2加工順序的安排： 5
3.3加工階段的劃分說明 6
3.4加工工序簡圖 6
4. 鏜側(cè)面Φ20銷孔夾具設(shè)計 14
設(shè)計體會 18
參考文獻 19
1.零件圖工藝性分析
1.1零件結(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。
1.2零件圖紙分析：
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(yīng)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(shù)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(jié)構(gòu)較為復(fù)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(shè)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(zhǔn)的選擇：
3.1.1精基準(zhǔn)的選擇：選擇十字頭底面與兩φ85外圓作定位基準(zhǔn)，因為φ85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。
3.1.2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)。
3.2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
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(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(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：（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
4. 鏜側(cè)面Φ20銷孔夾具設(shè)計
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D<90mm。
夾緊力大小的確定原則：夾緊力大小對于確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，保證夾緊可靠性等有很大影響。夾緊力過大易引起工件變形，影響加工精度。夾緊力過小則工件夾不緊，在加工過程中容易發(fā)生工件位移，從而破壞工件定位，也影響加工精度，甚至造成安全事故。由此可見夾緊力大小必須適當(dāng)。
計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件還應(yīng)考慮重力，運動的工件還需考慮慣性）后處于靜力平衡條件，求出理論夾緊力，為了安全起見再乘以安全系數(shù)K。
式中W`——計算出的理論夾緊力；
W——實際夾緊力；
K——安全系數(shù)，通常k=1.5~3.當(dāng)用于粗加工時，k=2.5~3,用于精加工時k=1.5~2.
（二）在分析受力時，往往可以列出不同的工件靜平衡方程式。這時應(yīng)選產(chǎn)生夾緊力最大的一個方程，然后求出所需的夾緊力。如圖所示垂直方向平衡式為 W=1.5KN;水平方向可以列出：,f 為工件與定位件間的摩擦系數(shù)，一般0.15,即W=10KN；對o點取矩可得下式
比較上面三種情況，選最大值，既W=10KN。
（三）上述僅是粗略計算的應(yīng)用注意點，可作大致參考。由于實際加工中切削力是一個變值，受工件材料性質(zhì)的不均勻、加工余量的變動、刀具的鈍化等因素影響，計算切削力大小的公式也與實際不可能完全一致，故夾緊力不可能通過這種計算而得到結(jié)果。生產(chǎn)中也有根據(jù)一定生產(chǎn)實際經(jīng)驗而用類比法估算夾緊力的，如果是一些關(guān)鍵性的重要夾具，則往往還需要通過實驗的方法來確定所需夾緊力。
表2-1，削邊銷尺寸參考表（mm）
d
>3~6
>6~8
>8~20
>20~25
>25~32
>32~40
>40~50
>50
B
d-0.5
d-1
d-2
d-3
d-4
d-5
d-5
--
b
1
2
3
3
3
4
5
--
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(yīng)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(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度為
為了裝卸工件方便，可使圓柱銷低于3~5mm。
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)。
設(shè)計體會
課程設(shè)計是對我們所學(xué)課程知識的總結(jié)。通過課程設(shè)計可以體現(xiàn)出我們在校期間的學(xué)習(xí)程度。從而對我們所學(xué)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(shè)計的步驟，還安排了輔導(dǎo)時間。為我們圓滿的完成任務(wù)奠定了良好的基礎(chǔ)。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(shè)計，我們才全方位的懂得了什么是機械設(shè)計，從而更加了解了我們的專業(yè)。
剛開始設(shè)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(shè)計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設(shè)計。老師給我們詳細講解了機械設(shè)計應(yīng)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(shù)要求，在根據(jù)零件的技術(shù)要求畫出毛坯和零件合圖。
在設(shè)計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設(shè)計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，指導(dǎo)老師們都能細心的幫助我。同學(xué)之間雖然每個人的設(shè)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(xué)會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設(shè)計中，要感謝我們的指導(dǎo)老師，他們在設(shè)計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設(shè)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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