十字頭活塞的銑35X35方孔專用夾具設(shè)計及加工工藝裝備含非標(biāo)5張CAD圖,十字頭,活塞,35,x35,專用,夾具,設(shè)計,加工,工藝,裝備,設(shè)備,非標(biāo),cad 十字頭零件的加工工藝規(guī)程及銑35×35的方孔夾具設(shè)計 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及銑35×35方孔的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(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. The processing technology of cross head piston parts, the process design of milling 35 × 35 square holes, the process design and the design of special fixture are three parts. In the process design, it is necessary to first analyze the parts, understand the process of the parts, then design the structure of the blank, 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 design 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(shè)計說明書 4 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 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(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.主要工序尺寸及其公差確定 6 5.設(shè)備及其工藝裝備確定 7 6．切削用量及工時定額確定 7 第二部分　夾具設(shè)計說明書 13 夾緊裝置設(shè)計(銑35×35的方孔) 13 2.1定位基準(zhǔn)的選擇 13 2.2定位元件的設(shè)計 14 2.3定位誤差分析 14 2.4銑削力與夾緊力計算 14 2.5夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計 14 2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計 16 2.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明 17 第五部分　設(shè)計體會 18 參考文獻 19  第一部分　工藝設(shè)計說明書 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 第二部分　夾具設(shè)計說明書 夾緊裝置設(shè)計(銑35×35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。 2.1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。 2.2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。 2.3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。 2.4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?，還用于夾緊，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 Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2） 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(mm) d0－螺紋中徑(mm) α－螺紋升角(゜) ψ1－螺紋副的當(dāng)量摩擦(゜) ψ2－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 Fj＝ktTs 其中Fj－螺栓夾緊力(N)； kt－力矩系數(shù)(cm－1) Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =5×2000=10000N 2.5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3.7所示。 圖3.7 定向鍵 根據(jù)參考文獻[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。 圖3.8 U型槽 主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表3.5所示。 表3.5 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸 螺栓直徑 12 14 30 20 對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成傳動箱體上平面尺寸為210×315mm的粗、精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對到刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3.9所示。 圖3.9 直角對刀塊 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖3.10所示。 圖3.10 平塞尺 塞尺尺寸如表3.6所示。 表3.6 平塞尺結(jié)構(gòu)尺寸 公稱尺寸H 允差d C 3 -0.006 0.25 2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計 夾緊裝置采用移動的壓頭來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。 圖3.11 夾具圖 夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖如上所示。 2.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本夾具用于在立式銑床上加工十字頭，工件以與此相垂直的下平面為及其側(cè)面和水平面底為定位基準(zhǔn)，在V型塊與底板實現(xiàn)定位。采用轉(zhuǎn)動壓頭夾緊工件。當(dāng)加工完一邊，可松開手柄來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。 第五部分　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(xì)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(xì)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(xì)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 [1]張龍勛主編. 《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計知道書及習(xí)題》. 北京：機械工業(yè)出版社，1999 [2]鄒青 主編 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程 北京： 機械工業(yè)出版社 2004，8 [3] 王旭,王積森. 機械設(shè)計課程設(shè)計[M].北京: 機械工業(yè)出版社, 2005:78-92 [1] 馬曉春. 我國現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢[J]. 森林工程.2002,(3)：10-13. 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