《十字接头零件夹具设计说明书要点.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《十字接头零件夹具设计说明书要点.pdf（21页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、机械加工工艺规程与机床 夹具设计 设计题目：十字接头第6 工序铣床夹具 学院机械与车辆工程学院 专业工业工程 班级工程 09407 学号010940727 学生姓名范宇 指导教师丁原张明 目录 前言 .3 设计目的 .4 第1章十字接头零件及毛坯件分析.5 1.1十字接头零件分析.5 1.2 选择毛坯及毛坯制造方法8 1.3退火热处理 .8 1.4 加工方法.8 1.5 毛坯余量与零件公差 9 第 2 章加工方案及生产类型的确定.10 2.1 加工方案的确定.10 2.2 生产类型的确定.11 第 3 章定位误差分析与计算12 3.1定位误差分析12 3.2定位误差的计算.12 第 4 章机床
2、及刀具的选择14 4.1 机床的选择14 4.2 刀具的选择14 第 5 章计算工序的切削用量15 5.1 切削速度15 5.2 背吃刀量15 5.3 进给量15 5.4 铣刀磨钝标准和耐用度15 第6章基本工时的确定与计算16 第 7 章夹具的设计 17 7.1 研究加工工件图样.17 7.2 熟悉工艺文件，明确以下内容17 7.3 拟定夹具的结构方案.17 7.4 工件的夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置18 7.5 夹具体设计18 7.6 夹具上的元件18 7.7 安装顺序及方法18 参考文献 .19 总结感言 .20 前言 机械制造基础课程设计是在我们学完了大学的全部基础课及大部分专业
3、课 之后进行的 . 这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的 总复习 , 也是一次理论联系实际的训练, 因此, 它在大学学习生活中占有重要的地 位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适 应性训练， 从中锻炼自己分析问题、 解决问题的能力， 为今后的学习以及工作打 下一个良好的基础。 此次设计是题目是十字接头夹具设计，通过分析、 计算设计 出夹具，在设计过程中遇到了很多问题，但最后都一一解决。 限于编者的水平和时间，本设计难免错漏及不当之处，恳请各位给予批评指正. 编者 2012 年 12 月 28日 Machinery manufactur
4、ing base course design after we finished school all the basic courses of the University, and most of the professional courses. During our graduation design before learning across the curriculum is an in-depth comprehensive total review, but also a theory with practicethe training, therefore, it is i
5、n the academic life occupies an important position. For me personally, I want to pass the course design time adaptive training for their future will be engaged in the work from which to exercise their own analysis of the problem, the ability to solve problems and lay a good foundation for future lea
6、rning and work. This design is entitled cruciform joints fixture design through analysis, computational design fixtures, a lot of problems encountered in the design process, but in the end all the solutions. Limited to the level of the editor and the time the design is inevitable errors and omission
7、s and irregularities, to implore give criticism . 设计目的 机械制造设计是培养机械工程类专业学生用职应岗能力的重要实践性教学环节， 它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规 程和工艺装备的 设计。其基本目的是： 1 培养工程意识。 2 训练基本性能。 3 培养质量意识。 4 培养规范意识。 第 1 章十字接头零件及毛坯件分析 1.1十字接头零件分析 十字接头已经广泛被用到各个技术领域，随着技术的不断进步，生产都向自 动化、 专业化和大批量化的方向发展。 这就要求企业提高生产率， 提高利用率 , 减 少浪费降低成本。
8、 在十字接头越发体现出其广阔的应用领域和市场前景。特别是 近华来与微电子、 计算机技术相结合后， 使十宇接头 ; 进入了一个新的发展阶段。 为适应机械设备的要求，十字接头的设计要求和技术领的拓展还需要不断的更 新。 （1）首先在对加工零件进行充分的工艺分析，确定零件的编程坐标系，计算零 件的几何元素坐标参数。 确定钻孔或扩孔的中心坐标， 铣面时的起点坐标和终点 坐标，两端点坐标。 （2）其次零件加工工艺路线或加工顺序。根据零件图、零件的制造材料、零件 的质量要求确定主运动的启动、停止、方向、变速；进给运动的速度大小；选择 刀具的参数及冷却液开、关等辅助装置的动作。 （3）根据零件的形状和加工位
9、置设计制造其专用夹具，适合用于工件的大批量 生产。 （4）零件的图形、尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度、材料、热处理及其他 技术要求要表示清晰明了。 （5）要做到加工效率高、加工质量符合要求、加工费用低等要求。 基本尺寸 考虑材料力学性能：强度、塑形、硬度、冲击韧性、疲劳强度、内外表面质量。 十字接头此零件用于两轴，杆之间连接传递，扭力或运动的中间连接器，所 以对韧性和强度耐磨性有一定的要求，如零件图所示该零件主要加工表面及技术 要求分析如下： 1 零件整体在未注尺寸公差为IT14 级，对这一般的铣削加工都不难达到。 2 零件的形位公差要求也不高，它是GBIT1814-1996K级也容易打到。
10、 3 T1,T2,T3,T4,T5表面。 下面图 1-1 是十字接头零件的实体三维图： 图 1-1 下面图 1-2 是十字接头零件的零件图： 图 1-2 1.2 选择毛坯及毛坯制造方法 根据零件材料确定毛坯为铸件，根据其结构形状、尺寸大小和材料性能毛坯 的铸造方法选用 - 低压铸造。 毛坯公差等级 -IT8级 球墨铸铁：在铁水（球迷生铁）浇注前加一定量的球化剂（硅、镁）使铸铁中的 石墨球化， 由于探以球状存在语铸件基体中，改善其对基体的割裂作用， 球墨铸 铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性大大提高，并且耐磨，减震。工艺性 能良好，成本低等优点， 因为零件要求无沙眼， 所以在毛坯铸造时要注意
11、产生气 孔原因： （1）空气夹杂在熔汤中； （2）气体的来源：熔解时、在管料中、在模具中、离型剂。 改善方法： （1）适当的慢速； （2）检查流道转弯是否圆滑，截面积是否渐减； （3） 检查逃气道面积是否够大， 是否有被阻塞，位置是否位于最后充填的地方； （4）检查离型剂是否喷太多，模温是否太低； （5）使用真空。 1.3退火热处理 由于铸件壁厚不均匀，在加热、冷却及想变过程中，会产生效应力和组织 应力。另外大型零件在机加工之后其内部也易残存应力，所有这些内应力都必须 消除。 去应力退火通常的加热温度为500-550保温时间为 2-8h， 然后炉冷（灰 口铁）或空冷（球铁）。采用这种工艺可消除
12、铸件内应力的90%-95% ，但铸铁组 织不发生变化。 1.4 加工方法 （1）大部分外表面可到达要求其精度IT12-14 。表面粗糙度 Ra12.5-6.3 ， 都可以达到零件设计要求。 （2）孔 4 钻铰其经济精度 IT8-10 表面粗糙度 Ra3.2-1.6 （3） 孔 22+0.033 40+0.039 其他公差为 IT8 级 其经济精度 IT11-13 表面粗糙度 Ra12.5-6.3 有 Ra 12.5 的粗糙度要求 （4） 在孔 4 的内壁粗糙度的要求为Ra 1.6 其它孔壁都在 Ra 6.3 40 的上偏差为 0.039 22 的上偏差为 0.033 公差等级都 IT8，所以对
13、现代机加工 不难。 （5）在 22 内孔内有一个高为 2mm 粗糙度为 Ra12.5 的圆弧凹槽。 （6）m10-7H螺孔 普通螺（粗压螺纹） 螺距 1.5 中径 9.026 小径 8.376 m6-6H 螺距 1 中径 5.350 小径 4.917 1.5 毛坯余量与零件公差 根据零件毛坯的尺寸查机械加工余量手册，铸造件，中批量生产 5000 件，加 工方法为低压铸造，工件尺寸为 11080129.5， 确定其加工余量等级为F， 7 9， 取 8 级， 查表 2-23， 加工余量为 2.5mm或 2.0mm,平面铣 M10-7H的端面 , 取 2.5mm 。 查得毛坯的尺寸如下表1-1. 表
14、 1-1 毛坯加工余量零件公差等级公差 46端面2.5mm IT14 0.62mm 孔 22 2mm IT8 0.039mm 34端面2.5mm IT14 0.62mm 孔 40 2mm IT8 0.039mm 53端面2mm IT14 0.74mm 32 端面2.5mm IT8 0.039mm 26 端面2.5mm IT8 0.039mm 4 孔直接铸实IT14 0.72mm M10螺纹孔直接铸实IT8 0.039mm 其它端面2.5mm IT14 0.52mm 0.62mm 0.74mm 0.87mm 有上可知平面铣 M10-7H的端面加工余量为2.5mm,零件公差等级为 IT8，公差 0
15、.039mm 。 第2章 加工方案及生产类型的确定 2.1 加工方案的确定 十字接头零件一共有12 道工序，其间有一定的位置要求，分述如下： 以 34 为粗基准面，可加工轴46 的端面（即 A面），这样可以方便以下工 序的加工，多以 A面为基准面加工。 在选择其他表面加工时， 要考虑以加工完的表面为新的基准面去定基准，此时 选择铣 53 的两头端面，这样会使 53 的两头端面可做基准面而且与A面为相 互垂直的两面，也满足先面后孔原则。 加工完 53 的两头端面后可铣40 孔并倒角。（先面后孔原则） 再选择工序时，由于夹具设计的夹紧方式等问题，应先加工34 轴端面，而 22 孔也在工序范围内，所
16、以定先铣22 孔并在 A 平面倒角，然后再铣34 轴端面并倒角。 考虑先铣平面再钻孔，铣M10-7H的端面与铣 14 的端面比较，铣 M10-7H的 端面比较好加工，（即可以卧铣也可以立铣）所以先铣M10-7H的端面，然后再 铣 14 的端面。 由于要钻孔，最好先在22 孔内拉高为 2 的弧槽。 钻孔时，应先钻比较好加工的，钻螺纹M6-6H深 12/ 钻孔深 16 的螺纹孔，钻 两个 M10-7H贯穿的螺纹孔在前，钻 -铰 4 孔在后。 最后去毛刺。 根据以上分析的零件结构特征以及各工序加工的难易程度、定位基准的选择确定 如下加工方案为最优加工方案如表2-1 表 2-1 工序号工序内容定位基准
17、 毛坯、铸坯 010 铣 A平面34面 020 铣 53 的两头端面A面 030 铣 40 孔并倒角 040 铣 22 孔并在 A平面倒角 050 铣 34 轴端面并倒角A面 060 铣 M10-7H的端面A面 070 铣 14 的端面A面 080 在 22 孔内拉高为 2 的弧槽 090 钻螺纹 M6-6H深 12/ 钻孔深 16的螺纹孔 100 钻两个 M10-7H贯穿的螺纹孔53面 110 钻- 铰 4 孔A面 120 去毛刺 2.2 生产类型的确定 依设计题目知： Q=5000台/ 年，m=1件/ 台；结合生产实际，备品率a% 和废品 率 b%分 别 取 2%和 3% 代 入 N=Qm
18、(1+a%)(1+b%)=5000 台 / 年 1 件 / 台 (1+2%)(1+3%)=5253件/ 年 根据十字接头的质量查机械制造技术基础课程设计指导教程书表1-4 知， 改十字 接头属于轻型零件；再由表1-5 可知，改十字接头生产类型为大批生产。 （由于是大批生产， 所以装卸最好用气动或液压， 如不是可根据具体情况配合高 效率设备一起使用，如自动装卸扳手等） 。 第 3 章定位误差分析与计算 3.1 定位误差分析 工件的加工误差， 是指工件加工后在尺寸， 形状和位置三个方面偏离理想工件 的大小，它是由三部分因素产生的： 1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。 2）夹具带着工件安装在机床上，
19、夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的 位置误差，也称对定误差。 3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振 动等原因引起的误差。 其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误 差。 产生定位误差的原因 1. 基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表 面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。 间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心 不准产生定位误差。 与夹具有关的因素产生的定位误差 1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 2）导向元件
20、、 对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生 的导向误差和对刀误差。 3）夹具在机床上的安装误差， 即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向 产生的位置误差。 4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元 件、定向元件等元件的磨损。 3.2 定位误差的计算 定位误差： 主要是由于定位孔22H7与短定位销 22g6的间隙产生， 最大间 隙为+0.033mm 。 支撑件 V型块的误差：由于被加工面需要支撑，所以在支撑件与工件接触时， 会产生误差，过支撑或欠支撑，最大间隙为0 +0.023 -0.023mm 。 A面与夹具体顶面的平行度误差：最大平行度误差为+
21、0.018mm 。 由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各 误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和 总误差 =（0.033 2+0.0462+0.0182）=0.060mm 该误差小于 0.1mm ，故方案可行。 第 4 章机床及刀具的选择 4.1 机床的选择： 根据工件尺寸以及被加工表面的空间位置，本工序（平面铣M10-7B的端面）采 用卧式升降台铣床加工，先选择机床型号，查阅机械加工工艺手册第九章9-4 表 9.1-1 ，选择型号 XQ6125的卧式升降铣床。其部分参数如下：电动机功率： 主电机 1.5kw, 电动机总功率 2.22， 电动机主
22、轴转速 60 1030r/min, 取 150 r/min （由于粗铣）。 4.2 刀具的选择： 由于平面铣 M10-7B的端面是粗铣及半精铣平面，所以采用圆柱形铣刀比较好， 再选择刀具型号，查阅机械加工工艺手册第九章9-40 表 9.2-11 ， 选择 GB1115-85 的圆柱形铣刀 D=50mm,d=22mm,L=63,细齿 z=8。 第 5 章计算工序的切削用量 5.1 切削速度： v=nD/1000=(150 3.14 50) 1000=23.55m/min n 为主轴转速， D为工件或刀具外圆直径 5.2 背吃刀量： 根据零件毛坯的尺寸的确定，即背吃刀量为2.5mm 。 5.3 进
23、给量： 根据所选机床功率和铣刀类型， 查机械加工工艺手册9-100 表 9.4-1 ， 材质为钢。 确定粗铣时每齿进给量af=0.10.15mm,取 0.1mm 。 f=afz=0.18=0.8mm/r z 为细齿的齿数 5.4 铣刀磨钝标准和耐用度 : 由 机 械制 造工 艺设 计 简 明 手 册 查 得磨 钝 标 准 为0.20.3 耐用 度 为 T=150min 。 第6章基本工时的确定与计算 工序6平面铣 M10-7H的端面 基本时间 tj 的计算 根据机械制造技术基础课程设计指导教程第五章，表5-43中面铣刀铣平面 （对称 铣削、主偏角kr=90 。）的基本时间公式 tj=(l+l1
24、+l2)/fMZ可求得该工序的基本时 间。 根据刀具的选择式中l=54mm; l2=25mm ，取 l2=4； l1=（ae(d-ae)+(13) ）( 取2) l1=（24（50-24）+2）=26.98mm fMZ=fn=fz Zn=0.8150=120 tj=( l+l 1+l2)/ fMZ=（54+26.98+4）120=0.71min60=42.49s 辅助时间 tf 的计算 辅助时间 tf 与基本时间 tj之间的关系为 tf=(0.150.2) tj, 此时取 tf=(0.150.2) tj=0.1542.49=6.37s 其他时间的计算 除了作业时间 （基本时间与辅助时间之和）以
25、外，每道工序的单件时间还包括布 置工作的时间、 休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于本次中十字接头的 生产类型为大中批生产分配到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不记； 布置工作的时间tb是作业时间的2%7%,休息与生理需要时间tx是作业时间的 2%4% ，此次取 3% 则工序的其他时间为（ tb+tx）可按关系式（ 3%+3%） (t j+tf) 计算， tb+tx=6% (tj+tf)= 6%(42.49+6.37)=29.32s 单件时间 t dj的计算 此工序的单件时间： tdj=tj+tf+tb+tx tdj=tj+tf+tb+tx=42.49+6.37+29.32=78.1
26、8s 第 7 章夹具的设计 7.1 研究加工工件图样 了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处理要求，主要是表面的加工精度。 表面粗糙度及其他技术要求。 7.2 熟悉工艺文件，明确以下内容 （1）毛坯的种类、形状、加工余量及精度要求。 （2）工件的加工工艺过程，工序图，本工序所处的位置，本工序前以加工表面 的精度及表面粗糙度、基面的状况。 （3）本工序所使用的机床，刀具及其他辅助工具的规格。 （4）本工序所采用的切削用量。 7.3 拟定夹具的结构方案 （1）确定夹具的类型 （2）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可 以使加工质量得到保证， 生产率得以提高。
27、否则，加工工艺过程中回问题百出， 更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 粗基准的选择 : 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表 面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。 精基准的选择 : 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进 行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 确定工件的定位方式及定位元件的构造 工件的定位方式主要取决于工件的加工要求和定位基准的形状、尺寸。分析加工 工序的技术条件和定位技术条件和定位基准选择的合理性，遵循六点定位原则。 按定位可靠，结构简单的原则，确定定位方式。
28、常见的定位方式有平面定位、内 孔定位，外圆定位和组合表面定位等。在确定了工件的定位方式后，即可根据定 位基面的形状，选取相应的定位原件及结构。 定位平面 在夹具设计中常用的平面定位原件有固定支撑，可调支撑，自位支撑及辅助支撑， 其中固定支撑又可分为支撑钉和支撑板。 本工序采用的定位面为A面 定位方式 根据零件的结构特点，为了满足六点定位原则，工件采用一面一短销加一圆柱 挡块定位。 一面：可定位 Z轴平动 X轴和 Y轴的转动三个方向的自由度； 一短销：可定位 X轴Y轴平动两个方向的自由度； 一圆柱挡块：可和短销配合定位Z轴的转动一个方向的自由度。 7.4 工件的夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置
29、 加紧机构应保证工件夹紧可靠， 安全，不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗 糙度。在设计夹紧装置时必须合理的选择夹紧力的方向和作用点，必要时还应进 行夹紧力的估算。 查机械加工工艺手册第六章6-34 表 6.3-7 夹紧机构选用螺旋夹紧机构，端面为 环面接触。用六角螺母使之夹紧，具体可参照装配图。 d=M16 d2=14.701mm L=100mm Q=10N W=421N 所以夹紧力大小近似可查的为421N 。 7.5 夹具体设计 材料选用 HT200 为了满足在夹具体上安装各个零件， 需在夹具体上打上相应的螺纹孔并保证其精 度。具体形状可参考夹具体零件图。 7.6 夹具上的元件 （1）V型
30、块（2）对刀块（ 3）定位销（ 4）导向件（ 5）六角头螺栓（ 6）六角螺 母（7）垫圈（ 8）垫圈（ 9）圆柱头螺钉 2 7.7 安装顺序及方法 首先安装定位销， 定位销上要有垫圈， 然后安装圆柱头螺钉使装卸工件时防止 定位销松动， 然后安装导向件用圆柱头螺钉固定，次之安装对刀块调整距离保证 它与工件工作面的位置精度。 再次之开始安装工件并用六角螺母和垫圈来固定 工件。 （装卸工件用机械扳手）安装完工件后再安装支撑件（V 型块）使之起到 支撑工件的作用。 总结感言 机械制造工艺学课程设计是我们在学完了大学的大部分基础课专业基础 课以及专业课后进行的。 这是进行了生产实习之后的一项重要的实践性
31、教学环节 也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习和一次理 论联系实际的训练。 经过三周的课程设计， 我对机械制造技术基础这门课程有了 更深的学习， 尤其是对夹具设计相关的知识进行深入理解，并且把理论知识渗透 到实际设计中，受益匪浅。因此此次它在我们的学习生活中占有重要的地位。就 我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的 训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为 以后的工作打下良好的基础。由于能力有限、时间有限设此次计尚有很多不足 之处，希望各位老师给予指导。 参考文献 1 浦林祥 . 金属切削机床夹具设计手册. 北京：机械工业出版社 . 1995 年 2 东北重型机械学院 . 机床夹具设计手册 . 上海：上海科学技术出版社. 1984 年4月 3 寇尊权 . 机械设计课程设计 . 北京：机械工业出版社 . 2006 年10月 4 吕明. 机械制造基础 . 武汉：武汉理工大学出版社. 2010 年8月 5 杨黎明 . 机床夹具设计手册 . 北京：机械工业出版社 . 1984 年12月 6 陈宏钧 . 简明机械加工工艺手册 . 北京：机械工业出版社 . 2008 年1月 7 邹青. 机械制造技术基础课程设计指导教程. 北京：机械工业出版社 . 2008 年1月