《机械制造技术课程设计-十字轴加工工艺及锪φ23孔夹具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造技术课程设计-十字轴加工工艺及锪φ23孔夹具设计.docx（17页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、目录第1章零件图的分析21.1零件的工艺分析2第2章工艺规程设计32.1 毛坯类型32.1.1 毛坯余量确定32.2 加工方法设计42.2.1 选择定位基准42.2.2 指定工艺路线42.2.3 表面加工方法的确定52.2.4 加工阶段的划分52.2.5 工序顺序的安排52.2.6 确定工艺路线62.3 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定62.3.1 钻较68丝孔的工序尺寸62.3.2 工序计算72.3.3 时间定额的计算72.3.4 其它时间计算8第3章夹具设计93.1 问题的提出93.2 定位、夹紧方案的选择93.3 切削力及夹紧力的计算93.4 误差分析与计算123.5 确定夹具体结构和
2、总体结构133.6 夹具设计及操作的简要说明14结论15参考文献16致谢17第1章零件图的分析1.1零件的工艺分析零件的材料为20GrMoTi,需要模锻，模锻性能优良，工艺较复杂，但尺寸精确，加工余量少，为此以下是十字轴需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、四处中25外圆及四个中8、4的内孔、2、右端面50X60内孔及M8丝孔。3、25外圆的同轴度为0.007,位置度为0.02,两端的对称度均为0.05.由上面分析可知，可以先上四爪卡盘粗车，然后上弯板采用专用夹具压紧、找正进行加工，并且保证形位公差精度要求。并且此零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
3、第2章工艺规程设计2.1 毛坯类型已知此十字轴零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是083Kg个，查机械制造工艺设计简明手册第2页表1.1-2,可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择锻模锻造毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用铸锻件尺寸公差等级为CT-10。2.1.1 毛坯余确定查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5,选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的锻件机械加工余量，如下表所示：表27工代号 加面
4、县图 简基本尺寸工量级加余等工量加余说明a 25 H 2双侧加工双侧加工c 25 H 5双侧加工d 25 H 5双侧加工2.2 加工方法设计2.2.1 选择定位基准1粗基准的选择：作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。该工件选择25外圆面和左端面作为粗基准。采用左端面作粗基准加工右端面，可以为后续工序准备好精基准。2精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后625的轴线为主要的定位精基准，采用小弯板为辅助的定位精基准。2.2.2 指定工艺路线生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、运输和保存，生产
5、的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若
6、干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。毛坯依次通过这些工序而变成零件。1 .工序工序是一个或一组工人，在相同的工作地对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。一个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定2.2.3 表面加工方法的确定根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
7、除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造课程设计指导书10页表1-6、17、18,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：表2-2：十字轴零件加工方案加工项目尺寸公差等级粗糙度加工方案备注25外圆IT86.3粗车-半精车表1-6左右端面ITlO12.5粗车表1-625外圆IT86.3粗车-半精车表1-8上下端面ITlO12.5粗车表1-723、孔IT93.2钻一较表1-7、内螺纹M8IT63.2攻螺纹表1-104孔IT1212.5钻表1-78孔IT1212.5钻表1-72.2.4 加工阶段的划分在粗加工阶段。首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他
8、加工表面的精度要求；首先。25圆面作为粗基准粗车右端面及025,然后以此圆轴线及端面为精基准加工其他面和孔。在采用小弯板加工另一部分，以保证其形位公差之要求。选用工序集中原则安排十字轴的加工工序。该零件的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。2.2.5 工序顺序的安排机械加工工序(I)遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准一一625外圆轴线及端面。(2)遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循
9、“先主后次”原则，先加工主要表面（4）遵循“先面后孔”原则，先加工外圆面、端面，再加工孔，确定工艺路2.2.6 确定工艺路线表2-3：工艺路线工序工序名称机床装备刀具量具1粗-半精车25两处车床车刀游标卡尺2粗车左右端面车床车刀游标卡尺3粗-半精车625两处车床车刀游标卡尺4粗车上下端面车床车刀游标卡尺5钻钱68丝孔62360o内孔，车床钻头钱刀塞规.卡尺6攻螺纹M8车床丝锥塞规.卡尺7钻48孔钻床钻头锥度较刀游标卡尺8中检游标卡尺10热处理淬火机等12终检塞规、百分表、卡尺等加工设备和工艺设备1机床的选择：采用CA6140普通车床、钻床。磨床2选择夹具：该零件的生产纲领为中批生产，所以采用专
10、用夹具。3选择量具：采用塞规.双用游标卡尺。2.3 机械加工余、工序尺寸及公差的确定2.3.1 钻较8丝孔的工序尺寸由表2-28课查得，精较余量Z=0.2mm,加工等级为IT8,公差为。015钻孔余量为Z钻=4.8mm,加工等级为Fn2,公差为0.15。表2-3钻钱08孔加工工序的加工余量项目内容精度等级工序尺寸粗糙度工序余量公差8丝钻IT127.812.54.80.15孔较IT883.20.20.0152.3.2 工序计算刀具：钻头直径为7.8mm的高速钢钻头，丝锥直径为8mm。机床：CA6140背刀吃量ap的选择粗加工时根据加工余量和工艺系统刚度确定ap=7.8mmo进给量的确定由表5-2
11、2,选取该工步得进量f=0.1mmro切削速度的计算由表5-31,按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度v=20mmin选取。由公式n=1OOOv/d可求得该工序钻头钻速n=13267min,参照表4-9所列CA6140得主轴转速，取转速n=1360rmino再将此转速代入公式v=nd/1000=20.5mmin02.3.3 时间定额的计算工序6：钻8丝孔钻孔工步根据表5-51,钻孔的基本时间可由公式：t=L=(/+/1+/2)/fn求得：=10=DcotA2+(12)=2,4j2=2jf=0.lmr;n=1360r/mino则该工步的基本时间t=(22+2.4+2)/0.lmmrX1360rm
12、in=10.8s。攻丝孔工步根据表5-41,较孔基本时间可由公式：t=L*ifn=(LP+ll)*ifn,LP=(D-d)2*tankr,kr=15o,1l=lmm,f=lmmr,n=195rmin则该工步的基本时间t=20sO辅助时间的计算tf辅助时间tf基本时间t之间的关系为tf=(0.15-0.2)to钻孔辅助时间tf=O.2X10.8=2.2so较孔辅助时间tf=O.220=4so2.3.4其它时间计算除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于该设计的生产类型为中批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计。布置工作地
13、时间tb是作业时间的2%-7%,休息与生理时间tx是作业时间的2%4%,本设计均取3%,则工序的其他时间(由+tx)可按关系式(3%+3%)X(tf+t)计算。工序6的其他时间;tb+tx=6%X(10.8s+20s+4s)=2s单件计算时间td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s第3章夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序钩孔的夹具。本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为高速钢钩孔钻。3.1 问题的提出夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的
14、制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。本夹具主要用来钩孔，没有技术要求，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。32定位、夹紧方案的选择1、定位基准选择由零件图可知，23孔，没有技术要求，为使定位误差为零，应该选择轴线为定位基准保证该角度。选择固定V型块和支撑钉作为定位元件。2、夹紧方案的选择由于零件的部位为轴类形状，为了提高加工效率，现决定采用手动压板的夹紧装置工
15、件快换装置，位于零件的两边，使得夹紧力均衡，夹紧更加牢固。3.3 切削力及夹紧力的计算刀具：钩孔钻。则轴向力：见工艺师手册表28.4式中：C=420,ZF=IQyF=0.8,f=0.35即=儒）一徽*。7F=4208,0.35o81.07=2123(N)转矩:T=CTd。ZrfK式中：C7=0.206,ZT=2Qy=0.8T=0.20613.520O.35081.07=17.34(NM)功率:Pm =2=1734 X 16.95 =KW304。30 8在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数:K=KyK2K3K,式中KI一基本安全系数，1.5;K2加工性质系数，1.1;K3一刀具钝化系数，1
16、.1；K4一断续切削系数，1.1贝IJF=KF=L5xl.1x1.Ix1.1x2123=4239(N)钻削时:T=17.34NM切向方向所受力:工=17.3467N,L65103取1=0.1p/=4416*=4416(N)WF所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：W=KF安全系数K可按下式计算有：K=KOKK2K3K4K5&式中：S为各种因素的安全系数，查参考文献表1-2-1可得：/Cc=1.21.01.0l.()1.
17、3L01.0=1.56/Cp=1.21.21.051.21.31.01.0=2.36Kf=L2xl.2XLOXI.2xl.3XLOXLO=2.25所以有：卬/=1193.08(N)U=KF766.37(N)WK=Kf%=1359.90(N)该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力F之间的关系F夹=KF轴向力：F夹=KF(N)扭距：M=CMdo*KAJ(F3=333.5410.5,9O.234o81.33103=11.93Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数K=KyK2K3由资料机床夹具
18、设计手册查表1-2-7可得：切削力公式：Ff=412D,275p式中D=5mmf=03mmr查表1-2-8得：吗os=o95P190HnFf=1980.69(V)即：j实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表1-2-11W：W=FfK安全系数K可按下式计算，由上式有：=.,2345b式中：KoK为各种因素的安全系数，见参考文献”6机床夹具设计手册表1-2-1可得：A：=1.21.21.01.21.31.01.0=2.25firhlW=KFf=1980.692.25=4456.55(V)所以：J由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。3.4
19、 误差分析与计算该夹具以V型块和支撑钉定位，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。Aj+24与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：Aj=h.z+dm+dw+Aj.jbM由参考文献5可得：销的定位误差：=B1+1+Amino+d+lmin1+2minjw=ClrCtg-!-:其中：1=0.052w=Omm1.1 -1=0.01mmd2=0.023mmAhnin=三n,2min=0.Q34mmd,w,=0.063/wmyw,=0.0032ww夹紧误差：4-=(-)/)850其中接触变形位移值:y *RaZ RaZ +Hb+ c1)(J 19.62/查5
20、表1215有:KM=0.(X)4,KHB=-0.0016,C1=0.412,=0.7“J=ycosa=0.0028机7磨损造成的加工误差：2m通常不超过0005%（4）夹具相对刀具位置误差：A取001z6误差邙和/+=0.085mm0.3mm从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.5 确定夹具体结构和总体结构见cad图对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切
21、削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（
22、5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一
23、部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。3.6 夹具设计及操作的简要说明为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。结论本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铳、馍、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在本
24、次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。参考文献1李洪.机械加工工艺手册M.北京出版社，2(X)6.1.2陈宏钧.实用金属切削手册M.机械工业出版社，2005.1.3上海市金属切削技术协会.金属切削手册M.上海科学技术出版社，2002.4杨叔子.机械加工工艺师手册M.机械工业出版社，2000.5徐鸿本.机床夹具设计手册M.辽宁科学技术出版社，2003.10.6都克勤.机床夹具结构图册M.贵州人民出版社，2003.47胡建新.机床夹具M.中国劳动社会保障出版社，2001.5.8冯道.机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M.安徽文化音像出
25、版社，2003.9王先逵.机械制造工艺学M.机械工业出版社，2(X)0.10马贤智.机械加工余量与公差手册M.中国标准出版社，1994.12.11刘文剑.夹具工程师手册M.黑龙江科学技术出版社，200712王光斗.机床夹具设计手册M.上海科学技术出版社，2002.8.致谢本文是在指导老师精心指导和大力支持下完成的。老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。在此次课程设计过程中我也学到了许多有关设计方面的知识，对其现状和未来发展趋势有了很大的了解。通过这次模具设计，本人在多方面能力都得到了提高。通过这次课程设计，综合运用了本专业
26、所学课程的理论知识和结合生产实际知识进行一次夹具设计，通过实际设计从而培养和提高了自己的独立工作能力，巩固与扩充了夹具方面设计等课程所学的内容，掌握夹具设计的方法和步骤，掌握加工工艺设计的基本的夹具技能，懂得了从分析零件的工艺性入手，确定工艺方案，了解了夹具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应规范和标准，同时对各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。并提高了查阅设计资料和手册的能力，熟悉了设计中的标准和规范等。在这次设计过程中，体现出自己单独设计夹具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
