十字头夹具设计说明书.doc
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十字头夹具设计说明书.doc
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课程设计说明书
题目:
十字头加工艺工装夹具设计
专业:
机械设计制造及其自动化
班级:
机自082班
:
锴
学号:
0815014044
指导老师:
志峰
目录
第一部分:
工艺设计说明书 -3-
一、零件图的工艺分析 -3-
1.1十字头零件的功用和原理分析 -3-
1.2十字头的结构分析 -3-
1.3零件图纸分析 -4-
1.4主要技术条件 -5-
二、毛坯的材料及生产类型的确定 -6-
2.1毛坯类型和批量的确定 -6-
2.2毛坯制造方法的确定 -6-
三、工艺规程的编制 -7-
3.1定位基准的选择 -7-
3.2拟定加工工艺路线 -8-
3.3加工余量、工序尺寸及公差的选择 -11-
3.4加工设备刀具量具及切削用量的计算和确定 -21-
3.5工序卡片的编制 -36-
第二部分 夹具设计说明书 -36-
第三部分 设计体会 -40-
附:
参考文献 -41-
.
第一部分:
工艺设计说明书
一、零件图的工艺分析
1.1十字头零件的功用和原理分析
题目所给的零件是十字头的机械加工工艺及指定工序专用夹具的设计,它主要是连接连杆和活塞杆的部件,是将回转运动转化为往复运动的关节。
对十字头的基本要:
有足够的强度,刚度,耐磨损,重量轻,工作可靠。
本十字头零件与活塞杆是依靠法兰连接的结构,这种结构使用可靠,调整方便,活塞杆与十字头容易对中,不足之处是结构相对复杂,加工不方便。
1.2十字头的结构分析
根据十字头的结构、尺寸公差、粗糙度等要求对十字头零件进行结构分析,使零件可以达到设计的要求。
十字头的结构相对复杂属于一般复杂零件,在加工时要考虑它的加工先后顺序,首先外圆是基准,所以在加工时我们要先把基准定出来,以此保证零件的尺寸要求,十字头的组要工作面为Φ20孔,底面Φ20孔及顶面Φ65腔,外圆的尺寸公差要求不高,但粗糙度要求很高,所以在加工中,我们应该在保证精度的条件下劲量满足粗糙度要求,但是同时我们也要考虑好加工经济方面的问题,以此减少加工成本。
加工Φ20孔是要保证其空的位置度,但是该孔加工起来不方便,由于十字头零件属于大批量生产的零件,所以在某些加工部分可以设计一个专用夹具,以此来减少加工需要的时间,已达到降低成本的目的。
十字头的加工面有很多可以采用同一种机床进行加工,所以,在加工中我们可以适量的工序集中,这样可提高加工速度。
1.3零件图纸分析:
由零件图可知,该零件形状较为复杂、外形尺寸不大,可以采用铸造毛坯。
由于该零件的两个φ20孔要求较高,它的表面质量直接影响工作状态,通常对其尺寸要求较高。
一般为IT5-IT7。
加工时两φ20孔的同轴度应该控制在0.01mm。
φ85外圆的尺寸它直接影响孔在空间的位置,加工时可以将其加工精度降低,通过装配来提高精度。
零件图
1.4主要技术条件:
1.孔径精度:
两φ20孔的孔径的尺寸误差和形状误差会造的配合不良,因此对孔的要求较高,其孔的尺寸公差为IT7。
2.主要平面的精度:
由于φ85外圆接影响联接时的接触刚度,并且加工过程中常作为定位基面,则会影响孔的加工精度,因此须规定其加工要求。
对全部技术要求应进行归纳整理,即如下表:
十字头零件的技术要求表
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度/mm
表面粗糙度/mm
形位公差/mm
Φ85mm外圆
0.1/IT10
Ra1.6
无
Φ85mm顶面
无
无
Ra1.6
无
Φ85mm底面
无
无
Ra12.5
无
M6螺纹孔
无
无
Ra12.5
无
Φ20mm孔
0.018/IT7
无
无
Φ35mm十字头
无
无
Ra12.5
无
Φ65mm孔
0.021/IT7
Ra3.2
无
Φ20孔
0.023/IT8
Ra0.8
Φ24环槽
无
无
Ra12.5
无
Φ55孔
无
无
Ra12.5
无
二、毛坯的材料及生产类型的确定
2.1毛坯类型和批量的确定
考虑到十字头工作时的作用,要求材料要有很高的强度,并且该零件结构较为复杂,故选用铸造毛坯材料为HT200。
已知该十字头零件的生产纲领为5000件/年,由文献1表1-1,可以确定该零件为成批生产,所以初步确定工艺安排为:
加工过程工序划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主。
2.2毛坯制造方法的确定
由于十字头零件的结构相对复杂,根据图纸要求,该零件毛坯的加工工艺为铸造,同时又为大批量生产,所以我们应该选用砂型铸造中的机器造型和壳型铸造。
又因为它所用的材料为HT200,由文献2表2-45查得毛坯铸件典型的机械加工余量等级为E~G,文献二表2-40,查得毛坯铸件的公差等级为CT8~12。
如下表:
方法
要求的机械加工余量
铸钢
灰铸铁
球墨铸铁
可锻铸铁
机器造型
E~H
E~G
E~G
E~G
方法
公差等级CT
铸钢
灰铸铁
球墨铸铁
可锻铸铁
机器造型
8~12
8~12
8~12
8~12
--摘至蔡兰《机械零件工艺性手册》机械工业出版
三、工艺规程的编制
3.1定位基准的选择
3.1.1粗基准的选择:
在选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量,及保证不加工表面与加工表面的尺寸,位置符合零件图样设计要求,粗基准的选择原则:
1.重要表面余量均匀原则;2.表面间的相互位置要求原则,必须首先保证工件加工表面与不加工表面之间的相互位置要求,应以不加工表面为粗基准;3.余量足够原则,如果零件上各表面均需加工,则以加工表面余量较小的粗基准;4.定位可靠性原则,作为粗基准的表面,应选用比较可靠,平整光洁的表面,以便定位准确、夹紧可靠;5.不重复使用原则,根据这些基准原则,我们可选用十字头的底面作为粗基准,然后加工出基准A,再由基准外圆面来定位加工其他的加工面,以保准相关尺寸的精度。
3.1.2精基准的选择
精基准的选择主要考虑的问题是是如何减少误差,保证加工精度及安装方便以及设计基准和工序基准重合的问题。
当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,选择十字头底面与两φ85外圆作定位基准,因为φ85外圆柱面,及底面是装配结合面,且十字头底面又是空间位置的设计基准,故选择十字头底面与外圆作定位基准,符合基准重合原则且装夹误差小。
3.2拟定加工工艺路线
制定加工工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为大批量生产的条件下,可以采用万能机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外,还应考虑经济效果,以便降低生产成本。
1.工艺路线方案一:
工序1:
铸造
工序2:
清砂
工序3:
时效处理
工序4:
粗车Φ85外圆
工序5:
粗车十字头顶面
工序6:
粗车,半精车,精车,十字头底面
工序7:
钻,攻4Xm6螺纹孔
工序8:
钻、扩、铰,Φ20孔
工序9:
铣十字头
工序10:
粗镗、半精镗、精镗Φ65孔
工序11:
车Φ55孔
工序12:
车圆环工序
工序13:
钻、扩、铰、Φ20底面孔
工序14:
车挖Φ24环槽
工序15:
半精车,精车Φ85外圆
工序16:
去毛刺
工序17:
终检
2.工艺路线方案二:
工序1:
铸造
工序2:
清砂
工序3:
时效处理
工序4:
粗车Φ85外圆
工序5:
粗铣十字头顶面
工序6:
粗铣、半精铣、精铣十字头顶面
工序7:
钻、攻Φ6螺纹孔
工序8:
钻、扩、铰,Φ20孔
工序9:
铣十字头
工序10:
粗镗、半精镗、精镗Φ65孔
工序11:
车Φ55孔
工序12:
车圆环
工序13:
粗镗、半精镗、精镗Φ20底面孔
工序14:
车挖Φ24环槽
工序15:
半精车,精车Φ85外圆
工序16:
去毛刺
工序17:
终检
以上加工方案大致看来是合理的,但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题,只要表现在Φ20底面圆孔和两端面的加工方式,根据工序的集中,加工经济度和加工难易程度通过分析比较,方案一比较合理,故选用方案一。
3.3加工余量、工序尺寸及公差的选择
(1)铸件的基本尺寸机械加工前毛坯铸件,包括必要的机械加工余量。
(2)尺寸公差允许尺寸的变动量。
公差等于最大极限尺寸之代数差的绝对值;也等于上偏差与下偏差之代数差的绝对值。
(3)错行由于合型时错位,铸件的一部分与另一部分在分型面处相互错开。
(4)要求的机械加工余量在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸件对金属表面的影响,冰室之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。
对圆柱形部分或者在双侧机械加工的情况下,RMA应加倍。
铸件毛坯基本尺寸表达式子如下:
R=F+2RMA+CT/2外圆
R=F-2RMA-CT/2腔
R=F+RMA+CT/2单侧
按上述式子计算各毛坯尺寸:
Φ85的外圆,查文献二表2-3和表2-4可算出R1=F+2RMA+CT/2=85+2.8+3=90.8;
85两端面,查文献二表2-3和表2-4可算出R2=F+2RMA+CT/2=85+2.8+3=90.8;
Φ65孔,查文献二表2-3和表2-4可算出R3=F-2RMA-CT/2=65-2.8-3=Φ59.2;
Φ35十字头,查文献二表2-3和表2-4可算出R4=F-2RMA-CT/2=35-1-2.5=31.5;
Φ55孔,查文献二表2-3和表2-4可算出R5=F-2RMA-CT/2=55-2.8-1.4=50.8;
其他尺寸由于过小铸造时可不铸造。
表2—3
毛坯铸件基本尺寸/mm
铸件尺寸公差等级CT
大于
至
9
10
11
12
25
40
1.8
2.6
3.6
5.0
40
63
2
2.8
4
5.6
63
100
2.2
3.2
4.4
6
表2—4
最大尺寸
要求的机械加工余量等级
大于
至
E
F
G
40
0.4
0.5
0.5
40
63
0.4
0.5
0.7
63
100
0.7
1
1.4
--摘至蔡兰《机械零件工艺性手册》机械工业版版
计算各工序加工余量
Φ85的外圆,
(1)加工基本尺寸为Φ85mm,公差为0.1mm,其公差等级为IT10,确定其加工方案为:
粗车-半精车-精车
(2)用查表法定加工余量:
由表可知,对于大批量生产,采用砂型机器造型,取尺寸公差为12,加工余量为G级,毛坯外圆的加工总余量由上面计算结果可知为Z总=5.8mm
精车:
=1.2mm
半精车:
=1.8mm
粗车:
=2.8mm
(3)计算各工序的基本尺寸,精车后工序基本尺寸为Φ85,其他各工序基本尺寸依次为:
半精车:
Φ85+1.2=Φ86.2mm
粗车:
Φ86.2+1.8=Φ88mm
毛坯:
Φ88+2.8=Φ90.8mm
(4)确定各工序的公差及偏差。
工序尺寸的公差按加工经济精度确定。
精车IT8,公差值为0.054mm
半精车IT10,公差值为0.140mm
粗车IT12,公差值为0.350mm
按工序入体原则:
精车:
Φmm
半精车:
Φmm
粗车:
Φmm
毛坯:
Φ90.8±3mm
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
精车
1,2mm
85mm
0.054mm
Φ
半精车
1.8mm
86.2mm
0.140mm
Φmm
粗车
2.5mm
88mm
0.350mm
Φmm
毛坯
5.5mm
90.8mm
6mm
Φ90.8±3mm
85两端面
(1)加工基本尺寸为85mm的底面,公差为无要求,其公差等级为无要求,确定其加工方案为:
粗车
(2)用查表法定加工余量:
Z总=2.9mm
粗车:
Z=2.9mm
(3)计算各工序的基本尺寸,粗车工序基本尺寸为Φ85,其他各工序基本尺寸依次为:
毛坯:
85+2.9=87.9mm
(4)确定各工序的公差及偏差。
工序尺寸的公差按加工经济精度确定
粗车IT12,公差值为0.350mm
按工序入体原则
粗车:
mm
毛坯:
87.9±1.5mm
计算结果如下表:
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
粗车
2.9mm
85mm
0.350mm
mm
毛坯
2.9mm
87.8mm
3mm
87.9±1.5mm
(1)加工基本尺寸为85mm,粗糙度要求1.6,公差为无要求,其公差等级为IT10,确定其加工方案为:
粗车—半精车—精车
(2)用查表法定加工余量:
毛坯外圆的加工总余量由上面计算结果可知为Z总=2.9mm
粗车:
Z粗=1.3mm
半精车:
Z半精=1mm
精车:
Z精=0.6mm
(3)计算各工序的基本尺寸,精车后工序基本尺寸为Φ85,其他各工序基本尺寸依次为:
半精车:
85+0.6=85.6mm
粗车:
85.6+1=86.6mm
毛坯:
86.6+1.3=87.9mm
(4)确定各工序的公差及偏差。
工序尺寸的公差按加工经济精度确定。
精车IT8,公差值为0.054mm
半精车IT10,公差值为0.140mm
粗车IT12,公差值为0.350mm
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
精车
0.6mm
85mm
0.054mm
mm
半精车
1mm
85.6mm
0.140mm
mm
粗车
1.3mm
86.6mm
0.350mm
mm
毛坯
2.9mm
87.9mm
3mm
87.9±1.5mm
Φ55孔
(1)加工基本尺寸为Φ55mm,公差为无要求,其公差等级为无要求,确定其加工方案为:
粗车
(2)用查表法定加工余量:
由表可知,对于大批量生产,采用砂型机器造型,取尺寸公差为12,加工余量为G级其加工余量等级为CT10级,毛坯外圆的加工总余量由上面计算结果可知为Z总=4.2mm
粗车:
Z粗=4.2mm
(3)计算各工序的基本尺寸,精车后工序基本尺寸为55,其他各工序基本尺寸依次为
毛坯:
55-4.2=50.8mm
(4)确定各工序的公差及偏差。
工序尺寸的公差按加工经济精度确定。
粗车IT12,公差值为0.350mm
按工序入体原则:
粗车:
mm
毛坯:
50.8±2.6mm
计算结果如下表:
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
粗车
4.2mm
55mm
0.350mm
mm
毛坯
4.2mm
50.8mm
5.2mm
50.8±2.6mm
Φ35十字头
(1)加工基本尺寸为Φ35mm,公差为无要求,其公差等级为无要求,确定其加工方案为:
粗铣
(2)用查表法定加工余量:
由表可知,对于大批量生产,采用砂型机器造型,取尺寸公差为12,加工余量为G级其加工余量等级为CT10级,毛坯外圆的加工总余量由上面计算结果可知为Z总=3.5mm
粗铣:
Z粗=3.5mm
(3)计算各工序的基本尺寸,精铣后工序基本尺寸为35,其他各工序基本尺寸依次为:
毛坯:
35-3.5=31.5mm
(4)确定各工序的公差及偏差。
工序尺寸的公差按加工经济精度确定。
粗铣IT12,公差值为0.250mm
按工序入体原则:
粗铣:
mm
毛坯:
31.5±2.5mm
计算结果列表如下表:
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
粗铣
3.5mm
35mm
0.250mm
mm
毛坯
3.5mm
31.5mm
5mm
31.5±2.5mm
Φ65孔
(1)加工基本尺寸为Φ65mm,公差为0.021mm,其公差等级为IT7,确定其加工方案为:
粗镗-半精镗-精镗
(2)用查表法定加工余量:
由表可知,对于大批量生产,采用砂型机器造型,取尺寸公差为12,加工余量为G级其加工余量等级为CT10级,毛坯外圆的加工总余量由上面计算结果可知为Z总=5.8mm
粗镗:
Z粗=0.5mm
半精镗:
Z半精=1.5mm
精镗:
Z精=3.8mm
(3)计算各工序的基本尺寸,精镗后工序基本尺寸为Φ65,其他各工序基本尺寸依次为:
半精镗:
Φ65—0.5=Φ64.5mm
粗镗:
Φ64.5-1.5=Φ63mm
毛坯:
Φ63-3.8=Φ59.2mm
(4)确定各工序的公差及偏差。
工序尺寸的公差按加工经济精度确定。
精镗IT7,公差值为0.021mm
精镗IT9,公差值为0.074mm
粗镗IT11,公差值为0.190mm
按工序入体原则:
精镗:
Φmm
半精镗:
Φmm
粗镗:
Φmm
毛坯:
Φ59.2±3mm
计算结果列表如下表:
工序名称
工序余量
工序尺寸
工序公差
工序尺寸及偏差
精镗
0.5mm
65mm
0.021mm
Φmm
半精镗
1.5mm
64.5mm
0.074mm
Φmm
粗镗
3.8mm
63mm
0.190mm
Φmm
毛坯
5.8mm
59.2mm
6mm
Φ59.2±3mm
毛坯图如图所示:
3.4加工设备刀具量具及切削用量的计算和确定
加工设备的选择主要从加工经济并保持精度的方面来保正零件的要求,刀具的选择是用于切削的工具,根据加工工艺的种类和加工的部位及材料的类型来选定,量具的选择主要是在加工后进行抽检,以保证加工后零件的尺寸精度。
切削用量的计算主要是计算出每道工序的加工所用的进给时间和切削速度。
3.4.1加工设备刀具及量具的选择
正确选择机床、刀具和量具是一件很重要的工作,他不但影响工件的加工质量,而且还影响工件的加工效率和制造成本。
(1)粗车、半精车、精车Φ85外圆
加工设备:
车床型号:
CM6125夹具:
专用夹具
量具:
游标卡尺刀具:
车刀
(2)粗车85两端面
加工设备:
车床型号:
CM6125夹具:
三爪卡盘
量具:
游标卡尺刀具:
车刀
(3)钻、攻Φ6螺纹孔
加工设备:
立式钻床型号:
Z535夹具:
专用夹具
量具:
无刀具:
M6丝锥、Φ5麻花钻
(4)钻、扩、铰Φ20底面孔
加工设备:
立式钻床型号:
Z535夹具:
专用夹具
量具:
径千分尺
刀具:
Φ19麻花钻,Φ19.7直柄扩孔钻,Φ20直柄机用铰刀
(5)铣十字头
加工设备:
卧式铣床型号:
X62W夹具:
三爪卡盘
量具:
游标卡尺刀具:
硬质合金铣刀
(6)粗镗、半精镗、精镗Φ65孔
加工设备:
卧室镗床型号:
T618夹具:
三爪卡盘
量具:
径千分尺刀具:
开式自锁夹紧镗刀
(7)钻、扩、铰Φ20孔
加工设备:
立式钻床型号:
Z535夹具:
专用夹具
量具:
游标卡尺
刀具:
Φ19麻花钻,Φ19.7直柄扩孔钻,Φ20直柄机用铰刀
(8)车挖Φ24环
加工设备:
卧式车床型号:
CM6125夹具:
专用夹具
量具:
径千分尺刀具:
车刀
(9)粗车Φ55孔
加工设备:
卧式车床型号:
CM6125夹具:
三爪卡盘
量具:
游标卡尺刀具:
车刀
(10)车圆环
加工设备:
卧式
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- 十字头 夹具 设计 说明书