十字軸鉆6孔和8孔階梯孔夾具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】
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目錄前言2(一、)零件的分析2(一)、零件作用2(二)、零件的工藝分析2(二 )工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3(一)、確定毛坯的制造形式3(二)、基面的選擇3(一)粗基準(zhǔn)的選擇3(二).精基準(zhǔn)的選擇3(三)制定工藝路線31、工序路線方案一32、工序路線方案二43、最終方案4(四)機(jī)械加工余量,工藝尺寸及毛坯尺寸的確定41、四軸外圓加工余量42、四軸端面43.兩側(cè)面5(五)、確定切削用量及基本工時(shí)5工序1銑四軸端面5工序2鉆四軸徑向中心孔,锪錐面6工序3粗車四軸外圓6工序4鉆孔,攻螺紋,锪錐面8工序5滲碳淬火8工序6精磨四軸外圓8工序7精磨四軸端面9(三)夾具設(shè)計(jì)9(一)夾具設(shè)計(jì)初步分析9(二)定位誤差分析10(三)確定夾具結(jié)構(gòu)方案10(四) 參考文獻(xiàn)1110前 言機(jī)械制造課程設(shè)計(jì),是在學(xué)完機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)原理課程,經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識(shí)后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié);在老師的指導(dǎo)下,要求在設(shè)計(jì)中能初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用以前所學(xué)過的全部課程,并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時(shí),也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的:1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí),正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位,夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問題的方法,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。2、通過對(duì)零件某道工序的夾具設(shè)計(jì),學(xué)會(huì)工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方法。通過學(xué)生親手設(shè)計(jì)夾具(或量具)的訓(xùn)練,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。3、課程設(shè)計(jì)過程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過程,并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查詢相關(guān)資料等,增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力。(一、)零件的分析(一)、零件作用十字軸是萬向節(jié)典型結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵零件,起傳遞動(dòng)力的作用,承受較大載荷,故毛坯采用強(qiáng)度和韌性都較好的20GrMnTi。(二)、零件的工藝分析以毛坯四個(gè)軸頸為粗基準(zhǔn)的加工表面以四個(gè)軸頸為基準(zhǔn)的加工軸向中心孔和銑軸端面的安排,這是因?yàn)樗膫€(gè)軸頸是重要加工表面,這樣做可保證它們的加工余量均勻,并防止加工余量不夠而導(dǎo)致廢品產(chǎn)生,同時(shí)這也符合便于裝卡的原則。為了避免多次裝卡,引起誤差以及造成工時(shí)的損耗,故采用一次裝卡同時(shí)加工8和6,為了減小鉆孔走刀長度,先加工8的孔鉆中心孔注意盡量保證處于同一軸線的中心孔有較好的同軸度,這樣便于四軸頸加工,而且夾緊力不宜過大,防止產(chǎn)生變形。以軸向中心孔為精基準(zhǔn)的加工表面這一組加工表面包括:軸頸,徑向中心孔(鉆孔,攻絲,),軸頸是最重要的加工表面,由于十字軸的剛性較差,毛坯的圓柱度誤差很容易反映到工件上來,造成工件的圓柱度誤差,四軸的圓柱度誤差允許值為0.007,要求較高,故軸頸安排了粗車,半精車,磨削,這樣毛坯誤差復(fù)映到工件的誤差就明顯減小,從而保證了零件的加工精度。此外,為了減小磨削力引起的變形,選用切削性能較好的白剛玉粒度號(hào)為46的較軟砂輪。以軸頸為精加工基準(zhǔn)的加工表面磨四周端面,四個(gè)軸端面的對(duì)稱度要求比較高故最終安排一道軸頸為精基準(zhǔn)的磨削加工。(二 )工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(一)、確定毛坯的制造形式零件材料為20GrMnTi,考慮到零件在工作過程中承受經(jīng)常性的交變載荷,因此選用鍛件,從而使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件可靠工作。此外考慮到生產(chǎn)性質(zhì)為大批大量,所以采用效率和精度等級(jí)都比較高的模鍛成型加工工藝。(二)、基面的選擇基面選擇在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中占有很重要的位置,關(guān)系到能否保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。基面選擇合理可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)效率得以提高; 否則,最直接的后果是無法保證加工質(zhì)量,造成零件大批報(bào)廢,浪費(fèi)原材料和勞動(dòng)力以及能源,降低生產(chǎn)效率。(一)粗基準(zhǔn)的選擇考慮到端面對(duì)兩對(duì)軸線的位置度要求,而且四個(gè)軸頸外圓是重要加工表面,這樣做可保證重要加工表面的加工余量均勻,并防止加工余量不夠而導(dǎo)致廢品產(chǎn)生,同時(shí)選擇外圓面作為粗基準(zhǔn)定位比較穩(wěn)定,符合便于裝卡的原則,所以選擇毛坯外圓為粗基準(zhǔn)銑軸端面比較合理。(二).精基準(zhǔn)的選擇以中心孔作為加工外圓的精基準(zhǔn),以外圓作為加工四軸端面的精基準(zhǔn)。(三)制定工藝路線1、工序路線方案一工序1 粗車四軸端面工序2半精車四軸端面工序3 鉆四軸徑向中心孔,攻螺紋,锪錐面 工序4鉆端面中心孔,锪錐面工序5粗車四軸外圓工序6 半精車四軸外圓工序7精車四軸外圓 工序8 滲碳淬火處理 工序9 磨四軸外圓2、工序路線方案二工序1 銑四軸端面工序2鉆四軸中心孔工序3粗車四軸外圓工序4鉆四軸軸向中心孔,锪錐面工序5 鉆端面中心孔,攻螺紋,锪錐面 工序6 滲碳淬火處理 工序7磨四軸外圓序工8最終檢查3、最終方案方案一車削兩次浪費(fèi)工時(shí),增加了工人的勞動(dòng)量,不利于提高效率,縮減成本;此外端面的中心孔以及螺紋孔為非工作表面,因此安排在粗加工之后,熱處理之前加工進(jìn)行,這樣可以提高重要加工表面的加工精度,減小不重要表面對(duì)它們的影響;方案一還有一個(gè)不足就是,四軸外圓也屬于重要加工表面,熱處理以后,它的尺寸和形狀都要發(fā)生改變從而影響精度,方案二中去掉了方案一中的精加工四軸外圓,而是在熱處理之后加了一道磨削外圓的工序,這樣就可以很好地保證四軸外圓的加工精度,減小廢品率,提高生產(chǎn)效率,根據(jù)上述原因,選擇方案二作為最終十字軸加工工藝路線。方案二通過對(duì)外圓以四軸中心孔為基準(zhǔn)的粗車和半精車,以及磨削使外圓達(dá)到精度要求(四)機(jī)械加工余量,工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 1、四軸外圓加工余量直徑考慮其加工長度為30mm,零件直徑為25mm,與其聯(lián)系的非加工表面的尺寸為28mm,由于是大批生產(chǎn)并且采用模鍛件作為毛坯,為了降低毛坯加工難度,簡化工藝路線,現(xiàn)直接取外圓的毛皮尺寸為28mm,外圓的表面粗糙度及圓柱度要求很高,2 Z=3mm的加工余量可以滿足要求,但為了增加零件加工的可靠性,現(xiàn)取模鍛件四軸外圓部分為精密級(jí),鍛件質(zhì)量約為1.5KG,復(fù)雜系數(shù), 屬于S2級(jí),一般復(fù)雜等級(jí),材質(zhì)系數(shù)為M1,查表(機(jī)械制造技術(shù)指導(dǎo)教程)得尺寸公差和偏差為mm ,因此毛坯的尺寸為,實(shí)際加工余量為。2、四軸端面四周端面的相對(duì)面間的零件尺寸為mm,粗糙度為1.25,相對(duì)于中心軸的對(duì)稱度為0.05,因此選加工余量Z=3mm可以滿足加工要求,零件復(fù)雜度為S2,材質(zhì)系數(shù)為M1,因此毛坯尺寸的公差和上下偏差為mm,因此加工余量為,毛坯尺寸為。3.兩側(cè)面加工余量為0mm,毛坯尺寸為mm。鉆孔余量,攻螺紋余量,锪錐面余量,四軸中心孔。非重要表面,既無尺寸偏差,又無位置度要求,加工余量8mm孔為4 mm, 6mm孔為3mm。(五)、確定切削用量及基本工時(shí)工序1銑四軸端面1、工件材料:20CrMnTi,=1018Mpa,模鍛。加工要求:銑四軸端面兩向?qū)γ娉叽缬蒻m至兩端面尺寸為(公差平均分配(2+0.054)/2*2=1.027/2)mm,各端面距中心平面距離為mm按入體原則標(biāo)注。機(jī)床:臥式銑床X550刀具:YT15圓柱銑刀,齒數(shù)Z=6,依據(jù)手冊(cè),由切削深度,以及加工類型(不經(jīng)粗銑的半精銑),選用粗齒。2、計(jì)算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型,依據(jù)機(jī)械制造指導(dǎo)手冊(cè)查表=0.12mm,。采用硬質(zhì)合金圓柱銑刀,=50mm,Z=6,則,由機(jī)床說明書取,于是。刀具每分鐘進(jìn)給量為=662.4mm/min.3、計(jì)算基本時(shí)間本工序?yàn)橄嗤乃膫€(gè)工步工序2鉆四軸徑向中心孔,锪錐面為了盡量保證6mm和8mm同軸,采用一次裝卡,連續(xù)加工的方法,這也有利于節(jié)約工時(shí),提高生產(chǎn)效率,減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度。先加工8mm的孔,后加工6mm的孔,這樣可以減小加工6mm孔的走刀距離和加工時(shí)受的阻力,從而減小加工誤差。由于這些孔的加工精度較低,因此只進(jìn)行粗加工就可以滿足要求,以下就對(duì)切削用量作具體的闡述。1、加工條件及加工要求工件材料:20CrMnTi,=1018Mpa,模鍛。加工要求:機(jī)床:臥式鉆床刀具:中心鉆8mm, ; 6mm,。 2、計(jì)算切削用量根據(jù)刀具材料以及加工類型,依據(jù)=1018Mpa0.748Gpa, ,由機(jī)械制造指導(dǎo)手冊(cè)查表得加工8mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為,計(jì)算得,查表的機(jī)床恰有此轉(zhuǎn)速。加工6mm孔的進(jìn)給量以及切削速度分別為,轉(zhuǎn)速計(jì)算結(jié)果與8mm為了簡化加工過程采用與加工8mm孔一樣的轉(zhuǎn)速。3、計(jì)算基本時(shí)間加工各軸兩孔的走刀長度、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速分別為工序3粗車四軸外圓1、加工條件及加工要求加工要求:粗車四軸外圓由(由工藝手冊(cè)查的毛坯尺寸公差及上下偏差為公差平均分配(1+0.02)/3=0.34)mm, 機(jī)床:臥式車床CA6140刀具:YT5外圓車刀,由于=1018Mpa,加工材料為結(jié)構(gòu)鋼,選用前角25,系統(tǒng)剛性足夠,切削深度不大應(yīng)選用較小主偏角,依據(jù)手冊(cè)主偏角范圍1015,由于取較小主偏角可以提高刀具壽命,因此選擇10,根據(jù)前角大小,以及加工類型(粗車),查的相應(yīng)的=8,刀桿尺寸為。2、計(jì)算切削用量根據(jù)加工尺寸確定背吃刀量為工件直徑靠近20mm,刀具材料為硬質(zhì)合金,背吃刀量0.6mm,有工藝手冊(cè)查表得,通過查表法確定切削速速,根據(jù)縱車外圓的切削速度表,并根據(jù)以上得出的切削標(biāo)準(zhǔn),選出對(duì)應(yīng)的切削速度為,由機(jī)床說明書取轉(zhuǎn)速為=相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為3、計(jì)算基本時(shí)間本工序?yàn)樗膫€(gè)相同工步工序3半精車四軸外圓1、加工條件及加工要求加工要求:粗車四軸外圓由mm至兩端面尺寸為(由工藝手冊(cè)查的毛坯尺寸公差及上下偏差為公差平均分配(1+0.02)/3=0.34)mm, 機(jī)床:臥式車床CA6140刀具: ,由于=1018Mpa,加工材料為結(jié)構(gòu)鋼,查表得前角范圍1215,由于工件硬度低,前角需大一點(diǎn),因此選用前角=15,刀桿尺寸為,刀尖半徑取。2、計(jì)算切削用量根據(jù)切削尺寸及加工要求。 按表面粗糙度選取切削用量:根據(jù)刀具的相關(guān)參數(shù),并選擇有利于下步磨削最終達(dá)到最終的加工要求的表面粗糙度,查的進(jìn)給量為。用查表法確定切削速度,依據(jù)表加工工藝手冊(cè)表14-13(硬質(zhì)合金外圓縱車削的切削速度)。,根據(jù)機(jī)床說明書,取,計(jì)算切削速度3、計(jì)算基本時(shí)間本工序?yàn)樗膫€(gè)相同工步工序4鉆孔,攻螺紋,锪錐面1、加工條件及加工要求2、加工要求:鉆7mm 的孔,深度為15mm;攻螺紋M8-7H;锪錐面深度4mm,小端直徑23mm,角度為60。機(jī)床:立式鉆床Z518。刀具:6mm中心鉆;M8絲錐;60锪鉆。確定切削用量鉆孔由材料=1018Mpa0.748Gpa,查表取。依據(jù)鉆直徑以及進(jìn)給量查表確定,計(jì)算轉(zhuǎn)速,車床為無極轉(zhuǎn)速因此轉(zhuǎn)速不需修正。攻螺紋查表取,切削速度計(jì)算公式:查表確定各系數(shù):,3、計(jì)算基本時(shí)間加工各步的走刀長度、進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速分別為工序5滲碳淬火滲碳深度嚴(yán)格控制為1.72.2,淬火硬度為HRC5860工序6精磨四軸外圓1、加工條件及加工要求加工要求:磨削外圓由至機(jī)床:外圓磨床。磨輪:由表14-22(磨輪的選擇)確定砂輪材料為白剛玉,粒度為46,粘結(jié)劑為陶瓷的平型砂輪,砂輪直徑d=250mm,厚度h=6mm。2、確定切削用量由加工要求。由于加工類型是直接精磨,且粗糙度為工序7精磨四軸端面(三)夾具設(shè)計(jì)(一)夾具設(shè)計(jì)初步分析精度與批量分析:本夾具主要用來鉆8孔,沒有技術(shù)要求,在本工序加工時(shí)還應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,而其位置尺寸為自由公差,精度不是主要問題。(一)定位基準(zhǔn)的選擇,由圖可知4*8,沒有技術(shù)要求,為使定位誤差為零,應(yīng)該選擇軸線為定位基準(zhǔn)保證該角度。 為了提高加工效率,現(xiàn)決定采用手動(dòng)夾緊工件快換裝置, 2、切削力及夾緊力計(jì)算 刀具:硬質(zhì)合金麻花鉆,d=8mm。由實(shí)際加工的經(jīng)驗(yàn)可知,鉆削時(shí)的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺(tái),查切削手冊(cè)表2.3,切削力計(jì)算公式為: 其中:,d=8mm。,與加工材料有關(guān),取0.94;與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33;與刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)有關(guān),取1.0,則: F=1505.88N(二)定位誤差分析(1)定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為六個(gè)定位銷,這六個(gè)定位銷的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相匹配軸的尺寸與公差相同,。此外,這六定位銷共同保證加工孔 , (2)計(jì)算鉆套中心線與工作臺(tái)的垂直度誤差。鉆套外徑36與襯套孔25的最大間隙為:則鉆套中心與工作臺(tái)平面的垂直度誤差為:0.026-0.005=0.021。(3)計(jì)算定位銷軸與工作臺(tái)的平行度誤差。定位銷軸與夾具體孔的最大間隙為:夾具體孔的長度為14mm,則上述間隙引起的最大平行度誤差為:0.034/14,即0.24/100。(三)確定夾具結(jié)構(gòu)方案1確定定位方案,選擇定位元件 工件以外圓表面定位,采用支撐定位方式,定位元件為2個(gè)V型塊。2 確定導(dǎo)向裝置 本工序精度要求不高一次裝夾完成,故采用快換鉆套。(4) 參考文獻(xiàn)1 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版2 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 機(jī)械工業(yè)出版社3 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版4 機(jī)床夾具圖冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社5 機(jī)械制造 11
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