十字头滑套的加工工艺及夹具设计.docx

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十字头滑套的加工工艺及夹具设计

毕业设计说明书

课题名称

十字头滑套的加工工艺与夹具设计

系/专业

班级

学号

学生姓名

指导教师：

二〇一六年四月

摘要

十字头滑套，典型的配套类零件,主要由车床加工完成，用途较大，尺寸精度，表面质量和公差的准确度要求较高，但是数控车床加工只是设计表面粗加工和精加工部分，最主要的钻孔由夹具来完成。

此设计是对十字头滑套零部件加工的分析和工艺的分析及夹具的制造。

工艺分析为零件的尺寸和加工工序的分析，要确定零件的尺寸和零件的加工顺序计算切削的多少。

夹具绘图包含零件图和装配图，用此夹具夹紧加工的零件然后钻孔。

关键词：

夹具；工艺设计；十字头滑套

Abstract

Crossslidingsleeve,atypicalsupportingparts,mainlycompletedbylatheprocessing,uselarge,dimensionalaccuracy,surfacequalityandtheaccuracyofthetolerancerequirementishigher,butthenumericalcontrollatheprocessingjustdesignsurfaceroughingandfinishmachiningparts,themaindrillingaredonebythefixture.

Thisdesignforthecrossheadslidingsleevepartsmachiningprocessanalysisandprocessdesignanalysisandfixturemanufacturing.Thesizeoftheprocessanalysisofpartsandthemachiningprocessanalysis,todeterminethesizeofthepartsandcomponentsprocessingsequencecalculationofcutting.Fixturemanufacturingcanbedividedintothedesignofthepartdrawingandassemblydrawing,wanttousethefixtureclampingpartanddrilling.

Keywords:

fixture；processdesign；crossslidingsleeve

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1引言

毕业设计是毕业必过的坎之一，在所有必修与选修完成后，它就是我最后的考验。

这对我意义重大，让我懂得自己动手设计的快乐，使我有了自我的能力加强的机会，通过自我完成的这套设计，给了我在一次的适应自己的将来的工作中，磨炼自己解决各种难题的能力，感受自己的不足后享受自己的获得的成功。

1.2设计的背景

近年来，制造技术急速发展，传统的加工逐渐被淘汰。

但是，各国的学者在各种理论上深入地研究各种各样的特殊加工技术，获得卓越的理论成果，定量的实际有一定的距离。

但是，根据特殊加工方法得到的加工精度和表面的质量和加工条件的参数的之间有规律。

如今的传统切削加工机构虽然可以实际应用，但是系统性欠缺，受限制较多，现在先进的加工技术，参数依然根据经验选择，通常以优化和自动化，和以前的加工作为主要加工手段。

1.3本文研究的内容

（1）零件的工艺分析分析零件的材料，尺寸，加工表面。

（2）零件的绘制及加工步骤用cad绘出毛坯图和零件图，分析加工尺寸并写出加工工序进行加工。

（3）夹具的设计方法夹具由多部分组成，要查阅资料写出夹具的特点和设计方法，运用cad画出夹具零件图螺杆，压板，中间板等和装配图。

（4）定位原件定位原件要求充分的精度，刚度和良好的抗磨性。

定位的方式要求严谨但允许有误差。

1.4十字头滑套的内容和设计意义

十字头滑套配套元件加工，主要内容由车床加工完成，用途较大，尺寸精度，表面质量和形式的公差要求高，数控车床加工完成主要内容，保证形式公差，设计车床。

对十字头滑套零件加工过程的分析，是对滑套零件的了解的第一步，使我十字头滑套更加熟悉，设计此零件有助于科学的发展与进步。

第二章零件的分析

2.1零件的作用

题目所给定的零件是十字头滑套，十字头滑套位于轴的端部，连接轴与下一级的传动部件，起到传递扭矩与动力的作用。

图2.1零件二维图

2.2零件的工艺分析

十字头滑套共有两个加工表面，现分述如下：

（1）φ190mm内止口为中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

φ1900.100.20mm定位内止口、φ1900-0.10mm定位凸台，φ1800.150.06mm内孔，φ335mm、φ320mm的外圆表面，左右两端各14个φ14mm的孔。

（2）螺孔为主要中心的加工表面。

这一组加工表面包括：

8个M6的螺孔。

加工表面的位置要求：

φ1900.100.20mm定位凸台与φ1800.150.06mm滑道孔同轴度公差为φ0.05mm。

φ1900.100.20mm定位内止口与mm滑道孔同轴度公差为φ0.05mm。

对这2组的加工方面，首先可以加工，保证专用治具加工的另组方面，保证它们的位置精度要求。

主要是划线，铸件的墙的厚度也为主，各部分的加工量完成最精准化，保证废品率减少。

φ1800.150.06mm内孔，中间部分由两段圆弧组成，但是孔的表面粗糙度要求较高，在工作中会出现很长时间的不间断切削，我们在工作中，切削用量的多少及选用刀具的合理性是主要问题，应该要多加注意。

图2.2零件三维示意图

第三章加工工艺设计

3.1零件毛坯的制造

零件为40Cr锻件。

由于零件年产量大。

此零件为大批生产，零件为小型零件。

有助于生产率的保证、不亏本，加工出的零件质量较高。

已经确定的零件材料是HT200，考虑到零件在车床中的加工不断续，要保证零件的实用性，零件应少量生产，而且部件的尺寸不是很大，所以，采用砂型铸造来提高效率。

3.2基面的选择

基准面选择是过程中的重要工作之一。

基准面正确，合理，可提升加工品质，提高生产效率。

但是，一旦在加工的过程问题出现，会出现意想不到的麻烦。

严重的话会导致零件大量废弃，生产成为无用功。

（1）粗基准选择

其它的轴类零件，外圆作为粗基准是合理的方法。

但对本零件来说，应以两端的外圆表面作为基准，现定以φ335mm外表面为粗基准，利用止口盘定位，螺栓压板夹紧，达到定位要求。

（2）精基准选择

主要考虑的问题是考虑到参考标准的问题。

设计基准和工艺基准不相符合时，应进行尺寸换算。

3.3制订大概加工步骤

制订要求首先，零件的形状、加工的精度、各种尺寸等的技术要求得到合理的保证。

以生产纲领为生产的条件，万能机床为专用夹具提高生产效率。

同时，为了降低经济效率，生产成本，考虑经济效率，降低成本。

工艺路线方案

工序Ⅰ铸造。

工序Ⅱ清砂

工序Ⅲ热处理

工序Ⅳ清砂

工序Ⅴ涂漆非加工表面涂防锈漆

工序Ⅵ划线划十字线

工序Ⅶ粗车加工。

工序Ⅷ精车加工。

工序Ⅸ划线划两个方法兰线215mm

工序Ⅹ铣

工序XI钻

工序XII质检，入库

3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“十字头滑套”零件材料为40cr，生产类型为大批生产。

根据所画的各种零件图确定加工表面的加工零件余量、尺寸及毛坯尺寸如下:

（1）外圆表面（φ335mm及φ320mm）

分析毛坯，根据其零件图。

两端的外圆的直径余量取2Z=3mm，所以取外圆表面直径为φ338mm、φ323mm。

（2）外圆表面加工余量（350mm）

考虑加工工艺的需要，切削两端面时各留5mm。

（3）内孔（φ1800.150.06mm）

车孔尺寸及余量为：

粗车孔：

φ175mm

精车孔：

φ180mm2Z=5mm

本设计规定的零件是大量生产，调整法加工，采用最大最小加工余量的时候，使用调整法加工方式规定。

图2.3十字头滑套毛坯图

3.5确定切削用量及基本工时

工序1：

车切削外圆、端面、凸台及内孔

粗车加工顺序为:

夹φ335mm毛坯外圆，找正，车右端φ320mm至图样尺寸车端面及凸台，留加工余量5mm。

法兰盘厚度尺寸18mm。

完成加工后，使零件换头反向夹，即加工φ320mm那头，以内孔为φ175mm正反向，车φ335mm孔至应达到的要求，φ1900.100.20mm的加工口各自余下5mm，法兰盘厚度尺寸18mm。

精车加工工序为：

夹φ320mm外圆，按内孔按内孔φ175mm找正，车φ335mm端面及φ1900.100.20mm内止口至图样尺寸。

换一头再加工，以φ1900.100.20mm口及φ335mm端面为基准夹紧，φ320mm孔开始精车加工，然后进行φ1900.100.20mm凸台和端面的加工，保证总长350mm。

取a2.5mm，f0.81mm/r，

切削速度：

硬质合金车刀切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s，即uc=70.2m/min。

ns=1000uc/πdw=（1000x70.2）/π*175≈128r/min

按机床的标准速度为主进行计算

切削工时：

t=（l+l1+l2）/nf式中，l=180,l1=4,l2=0

所以，t=（l+l1+l2）/nf=（180+4）/（160*0.8）=1.438min

工序2：

φ335mm的外圆粗车加工，并粗车左右的端面及φ1900.100.20mm口

CA6140的卧式机床为加工机床。

计算过程如下：

1）确定端面加工余量：

考虑内止口的影响，取毛坯长度的加工余量为：

Zmax=5mm,分两次加工，ap=2.5mm，取整数ap=3mm计。

2）速度：

切削速度为70.2m/min。

确定机床主轴转速:

ns=1000uc/πdw=（1000*70.2）/π*338≈66r/min

按机床说明书，与66r/min相近的机床转速为63r/min、80r/min。

计算切削工时：

l=（338-40）/2=149mm,l1=2mm,l2=0,l3=0

tm=i（l+l1+l2+l3）/nwf=2*（149+2）/（100*0.8）=3.775min

粗车φ335mm外圆

1）背吃刀量：

单边余量Z=1.5mm,可一次切除。

2）进给量：

选用f=0.8mm/r。

3）计算切削速度：

Vc={242/（600.2*1.50.15*0.80.35）}*1.44*0.8*0.81*0.97=98m/min

4）确定主轴转速：

ns=1000uc/πdw=（1000*98）/（π*338）=92.34r/min

速度的计算如下：

u=πdn/1000=π*338*98/1000=104.01m/min

切削工时：

t=（l+l1+l2）/nf

式中，l=18,l1=4,l2=0

所以，t=（l+l1+l2）/nf=（18+4）/（100*0.8）=0.275min

工序3：

φ335mm和φ320mm端面精车及φ1900.100.20mm*5mm内止口的，1900.100.20mm*5mm凸台的加工，精车内孔φ1800.150.06mm

切削速度：

硬质合金车刀切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s，即uc=70.2m/min。

ns=1000uc/πdw=（1000*70.2）/π*185≈121r/min

取ns=125r/min则此时：

u=72.61m/min

切削工时：

t=（l+l1+l2）/nf式中，l=5,l1=4,l2=0

所以，t=（l+l1+l2）/nf=（5+4）/（125*0.8）=0.09min

铣和钻工序。

工序4：

钻左端兰盘14*φ22mm所有孔，锪φ36mm面

以φ1900.100.20mm*5mm口与φ335mm端面为定位找正（按线）压紧，再铣装两侧平面（端铣），加工后精确要求为215mm。

完成后进行钻工序。

钻左端兰盘14*φ22mm各孔，锪φ36mm平面。

最后进行钻模，按法兰盘外形找正，钻，攻8*M6,深10MM螺纹。

切削速度：

确定u=27m/min。

采用快速钢，三面刃铣刀，dw=225mm,齿数z=20。

则

ns=1000u/πdw=1000*27/（π*225）=38r/min

nw=37.5r/min时，作业台每分钟进给量：

fm=fzZnw=0.08*20*37.5=60mm/min

机床的使用说明书进行调查，正好fm=60毫米/min，所以直接使用值。

因为是切削工数铣刀，所以在所有的铣刀上铣刀上的铣刀整体工件，使用作图法，得铣刀的日程表l+12+13=105毫米。

因此，机动的工时：

tm=（l+l1+l2）/fm=105/60min=1.75min

工序4：

钻右端兰盘14*φ22mm各孔，锪φ36mm平面。

采用钻模钻右端兰盘14*φ22mm各孔，锪φ36mm平面。

（1）钻孔φ20mm

转速的算法ns=（1000*12.25）/25π=155r/min

所以切削工时：

t=3min

（2）扩孔φ22mm

f=1.6*0.41=0.656mm/r,u=0.4*12.25=4.9m/min

ns=（1000*4.9）/25π=62.4r/min

t=（150+3+1.5）/（68*1.24）=1.83min

（3）锪φ36mm平面

f=1/3*0.5=0.17mm/r,按机床取0.19mm/r

u=1/3*25=8.3m/minns=1000u/πD=1000*8.3/（π*25）=106r/min

速度的确定u=πDnw/1000=（π*36*132）/1000=14.9m/min

切削工时：

切入时l1=2mm,切除时l2=0mm，l=8mm则

t=（2+8）/（132*0.19）=0.40min

工序5：

钻、攻8*M6、深10mm螺纹

（1）钻孔φ=20mm

f=0.41mm/r，u=12.25m/minns=（1000*12.25）/25π=155r/min

速度计算u=πdwnw/1000=10.68m/min

切削工时：

t=（l+l1+l2）/nwf=（150+10+4）/（136*0.41）=3min

（2）扩孔φ22mm

，f=1.6*0.41=0.656mm/r,u=0.4*12.25=4.9m/min

ns=（1000*4.9）/25π=62.4r/min

切入l1=3mm,切除l2=1.5mm得到答案

t=（150+3+1.5）/（68*1.24）=1.83min

（3）锪φ36mm平面

f=1/3*0.5=0.17mm/r,按机床取0.19mm/r

u=1/3*25=8.3m/min

ns=1000u/πD=1000*8.3/（π*25）=106r/min

实际速度

u=πDnw/1000=（π*36*132）/1000=14.9m/min

切削工时：

：

切入时l1=2mm,切除时l2=0mm,l=8mm则

t=（2+8）/（132*0.19）=0.40min

开始钻、攻8*M6、深10mm螺纹。

（1）切削速度的计算

粗车螺纹时：

uc=1.11*0.75*11.8/（600.11*0.170.7*10.3）=21.57m/min

精车螺纹时：

uc=1.11*0.75*11.8/（600.11*0.080.7*10.3）=36.8m/min

（2）确定主轴转速：

粗车螺纹时：

n1=1000uc/πD=1000*21.57/（π*6）=1145r/min

机床转速n=1400r/min

实际切削速度uc=26.38m/min

精车螺纹时：

n2=1000uc/πD=1000*36.8/（π*6）=1953r/min

机床转速n=2000r/min

实际切削速度uc=37.68m/min

（3）切削工：

取切入的长度为l1=3mm,粗车螺纹工：

t1=（l+l1）i/nf=4*（10+3）/（1145*1）=0.045min

t2=（l+l1）i/nf=2*（10+3）/（1953*1）=0.013min

所以车螺纹的总工时为：

t=t1+t2=0.058min

第四章夹具的设计

4.1夹具的特点

（1）保证工件的加工精度

专用夹具使用比较严谨，它应合理，尺寸要求很高，并且要求公差的准确度，确保加工的精度，使工件的加工方式简单。

（2）提高生产效率

和所有的专业夹具的复杂的生产方法和工件的生产纲领相适应，根据工件生产要求的尺寸，高复杂度和高效率拧紧装置，减小生产时间，提高生产效率。

（3）工艺性好

专用夹具应该简单，使其组装起来方便，并且安全耐用，如果条件允许的情况下，可设置漂亮的外表。

（4）使用性好

专用夹具应使用优秀的材料，外表可接受，方便拆分，零件应刷漆，使外表美观。

如果用途多，应设置保养装置。

（5）经济型好

夹具的各个材料成本要求低，零件数越少越好，但要求要每个零件都应精准，经济效益要求最大化。

4.2夹具的设计要点

夹具的要求，考虑到所有孔的加工方法，应该注意考虑以下几点：

（1）各加工及品质要求，各加工方面的技术要求，考虑加工方法及分式加工方法加工。

（2）由于生产类型选择，选择大量生产应使用专用的高效率的设备。

（3）考虑加工材料的性质进行选择。

（4）改善现有的加工方法和设备，普及新的技术，提高技术。

4.3设计任务

这次主要的设计任务是设计一个钻床夹具，零部件端钻出同一尺寸，相互对称的孔，再在各个壁上钻孔，要求正确地固定零件的位置，精准的做出每个零件后，使之以后可以正常使用。

使用高效的夹紧方法、方便配合加工及装卸、节约工人和机床时间、提高工作效率。

加工的零件模拟图如下：

图4.1滑套零件图

4.4定位方案

零件在夹具中定位过程是：

使每个加工工序中的零部件都能在夹具中固定，零件夹紧位置要反复试验，以加工的结果示例图来衡量的话，以最接近的图为正确，如不行的话，要反复试验，不满足图要求为错误。

零件在夹具上定位并进行加工时，夹具应该与零件紧凑来减小误差，零件固定在定位销上，旋转钻孔。

图4.2定位销

4.5夹紧方案

图4.3夹紧主视图

加工零件表面上的孔时，由于钻削与零件表面接触，零件会抖动，加工孔的位置和精度会产生较大误差。

这种情况会经常发生，为了提高零件的加工精度，在钻孔时，采用压紧装置来固定零件的位置。

方案的实行步骤：

压板由螺杆固定。

此时，压板相对于支板通过轴开始移动，方便压紧或放开盖板，这样设计方便，简单。

图4.4，用夹板夹紧的方式给零件钻孔，工作步骤方式如下：

两个夹板通过两个双头螺栓固定连接，在钻孔运动时，因为双头螺栓会发生转动，所以在设计时，考虑零件之间的间隙，要让运动灵活，将阻碍减到最小。

夹板和轴采用螺纹与夹具体相互紧密连接，螺纹使用的是梯形螺纹，这样就变旋转运动为直线运动；省力也省时；看上去也会很舒服。

如果变直线运动为旋转运动的话，这样的优点是传动效率高，定位准确；看似很不错：

但会产生一些误差，所以还是要用直线运动。

当夹具运作时，零件就会与分度盘同步运转，然后钻孔开始，每次钻一个孔后，停止工作再一遍旋转分度盘一边观察，然后再钻孔。

图4.4夹紧俯视图

4.6夹具零件

钻孔是需要钻套和钻模板的，钻模板通过螺钉与夹具体相固定；而钻套也通过螺钉与钻模板相连接。

4.6.1钻套尺寸参考JB/T8045.2-1999《机床夹具零件及部件》及零件尺寸

图4.5可换钻套

4.6.2钻模板

图4.6钻模板

4.6.3夹具体

4.7夹具体

4.7钻床夹具总装图

为了提高加工效率，确保加工的质量，降低劳动成本，需要一个专用夹具配合工作。

该夹具主要用于钻孔，由于此零件的孔较多，要特别为之设计一个专用夹具。

图片如下：

图4.8夹具主视图

夹具体由多部分组成，材料为HT200。

夹具体可以有效的固定零件，保证零件在加工过程中的稳定来减少误差。

其中两个双头螺栓3用来固定压板7，4为定位销用于定位。

螺钉6用于支撑板5与中间夹具体8的连接与固定。

同时定位键9也用于中间夹具体8的底面定位。

加工零件时将其插入分度盘的定位圆柱面上，旋紧双头螺栓，使零件固定在分度盘上然后装上钻套，将钻板翻转至工作位置，用螺钉将其固定住，即可开始第一孔的钻孔加工。

完成后，通过旋转轴，使锁紧轴上移。

再通过分度操纵杆，旋转端面凸轮，让对定销在弹簧的作用下退出分度盘的定位孔，旋转分度盘至下一个孔位，反方向旋转端面凸轮，推动对定销重新插入定位孔中，再旋转锁紧轴使其下移，将分度盘锁紧，再次钻孔。

总结

十字头滑套的设计让我明白工程师的辛苦与疲惫,十字头滑套的设计需要夹具与精心计算，本课题的完成主要参考机械类书籍和上网查阅文件，该滑套的完成，我主要学会了设计夹具，我认为该滑套偏向简单，但由于知识有限，制造仍然很吃力，希望老师们见谅。

数周的奋战，自己能力的提高不少。

这次的毕业设计我知道自己的知识是欠缺的。

自己学习的东西太多，以前总是认为自己，什么都不懂，low的丢人。

毕业设计完成后，我发现学习需要长期的积累，在以后的工作，生活中我要加倍努力提高自己的知识和综合素质。

这次的毕业的设计中，我和同学的关系变得融洽，不止是自己班也包括其他班的同学。

在同学之间的相互帮助，不知道什么的大家一起商量，表达我们的不同的看法，在这里非常感谢我的同班同学。

我的心变得更加复杂和细心。

总之，在学术上我对自己的要求更高，不学习真的困难很多，真的是万事开头难，不知道怎样着手。

最后终于感觉到了，感觉安心了。

知识是应用就能够实现其价值！

我想，只有真正用到的时候才能真正的体会。

参考文献

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[9]贾亚洲.金属切削机床概论.北京机械工业出版社,1996

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[11]张君安.机电一体化设计.北京兵器工业出版社,1997

致谢

在这里感谢我的指导老师，感谢老师给我的帮助。

在设计零件过程中，查阅各式各样相关资料，和班上同学交流经验和难点加上自学，老师教了我很多解决问题的方法，虽然最后我自主解决了问题，自学到了许多属于自己的知识，当然也吃了很多苦不得不感叹人生中的大起大落。

在总体设计中，我相信我的独立工作能力、自己的工作能力和