十字接头零件夹具设计说明书要点.docx

十字接头零件夹具设计说明书要点.docx

《十字接头零件夹具设计说明书要点.docx》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.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

十字接头零件夹具设计说明书要点

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*********

学生姓名范宇

指导教师丁原﹑张明

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

MachinerymanufacturingbasecoursedesignafterwefinishedschoolallthebasiccoursesoftheUniversity,andmostoftheprofessionalcourses.Duringourgraduationdesignbeforelearningacrossthecurriculumisanin-depthcomprehensivetotalreview,butalsoatheorywithpracticethetraining,therefore,itisintheacademiclifeoccupiesanimportantposition.

Formepersonally,Iwanttopassthecoursedesigntimeadaptivetrainingfortheirfuturewillbeengagedintheworkfromwhichtoexercisetheirownanalysisoftheproblem,theabilitytosolveproblemsandlayagoodfoundationforfuturelearningandwork.Thisdesignisentitledcruciformjointsfixturedesignthroughanalysis,computationaldesignfixtures,alotofproblemsencounteredinthedesignprocess,butintheendallthesolutions.

Limitedtotheleveloftheeditorandthetimethedesignisinevitableerrorsandomissionsandirregularities,toimploregivecriticism.

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。

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。

3T1,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Φ4钻—铰其经济精度IT8-10表面粗糙度Ra3.2-1.6

（3）孔Φ22+0.033Φ40+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Φ4的内壁粗糙度的要求为Ra≤1.6其它孔壁都在Ra≤6.3Φ40的上偏差为0.039Φ22的上偏差为0.033公差等级都IT8，所以对现代机加工不难。

（5）在Φ22内孔内有一个高为2mm粗糙度为Ra≤12.5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110×80×129.5，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1-1

毛坯

加工余量

零件公差等级

公差

Φ46端面

2.5mm

IT14

0.62mm

孔Φ22

2mm

IT8

0.039mm

Φ34端面

2.5mm

IT14

0.62mm

孔Φ40

2mm

IT8

0.039mm

Φ53端面

2mm

IT14

0.74mm

32端面

2.5mm

IT8

0.039mm

26端面

2.5mm

IT8

0.039mm

Φ4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0.039mm。

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：

①以Φ34为粗基准面，可加工轴Φ46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。

②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Φ53的两头端面，这样会使Φ53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。

③加工完Φ53的两头端面后可铣Φ40孔并倒角。

（先面后孔原则）

④再选择工序时，由于夹具设计的夹紧方式等问题，应先加工Φ34轴端面，而Φ22孔也在工序范围内，所以定先铣Φ22孔并在A平面倒角，然后再铣Φ34轴端面并倒角。

⑤考虑先铣平面再钻孔，铣M10-7H的端面与铣Φ14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Φ14的端面。

⑥由于要钻孔，最好先在Φ22孔内拉高为2的弧槽。

⑦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Φ4孔在后。

⑧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

毛坯、铸坯

010

铣A平面

Φ34面

020

铣Φ53的两头端面

A面

030

铣Φ40孔并倒角

040

铣Φ22孔并在A平面倒角

050

铣Φ34轴端面并倒角

A面

060

铣M10-7H的端面

A面

070

铣Φ14的端面

A面

080

在Φ22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

Φ53面

110

钻-铰Φ4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（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，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。

①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。

②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。

③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、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

①定位误差：

主要是由于定位孔Φ22H7与短定位销Φ22g6的间隙产生，最大间隙为+0.033mm。

②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。

③A面与夹具体顶面的平行度误差：

最大平行度误差为+0.018mm。

④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=√（0.0332+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，电动机主轴转速60~1030r/min,取150r/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=nπD/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=0.1~0.15mm,取0.1mm。

f=af×z=0.1×8=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0.2~0.3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+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=2~5mm，取l2=4；

l1=√（ae（d-ae）+（1~3））（取2）

l1=√（24（50-24）+2）=26.98mm

fMZ=f×n=fz×Z×n=0.8×150=120

tj=（l+l1+l2）/fMZ=（54+26.98+4）∕120=0.71min×60=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=（0.15~0.2）tj,此时取tf=（0.15~0.2）tj=0.15×42.49=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%）×（tj+tf）

计算，

tb+tx=6%×（tj+tf）=6%×（42.49+6.37）=29.32s

单件时间tdj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=78.18s

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。

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