十字接头加工工艺及钻孔夹具设计

武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 本科毕业论文（设计） 论文题目 ： 十字接头加工工艺及夹具设计 姓名 ： 学号 ： 班级 ： 年级 ： 专业 ： 系部 ： 指导教师 ： 完成时间 ： 2013 年 4 月 23 日 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 作者声明 本毕业设计是在导师的指导下由本人独立撰写完成，没有剽窃抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本设计的研究作出重要贡献的个人和集体，均以在文中以明确方式标明。因本毕业设计引起的法律结果完全由本人承担。 毕业设计成果归武昌工学院所有。 特此声明 作者专业： 作者学号： 作者签名： 年 月 日 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 十字接头加工工艺及钻孔夹具设计 Cross Processing Technology and Drilling Fixture Design 2013 年 4 月 25 日 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 摘 要 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 产都向着自动化、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。特别是近年 来与微电子、计算机技术相结合后，使十字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域的拓展还需要 不断的更新。 关键词：十 字接头 . 自动化 . 技术领域 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 Abstract Cross connector has been widely used in various fields of technology, as technology advances toward the production of automation, Specialization and a large number of quantization direction. This will require the enterprises to increase productivity, improve utilization. Reduce wastage to reduce costs. Crusaders in joint increasingly reflects its broad application areas and market prospects. Especially in recent years and microelectronics, computer technology integration, the cross connector entered a new stage of development. Mechanical equipment to meet the requirements of cross connector design requirements and technical fields is also expanding the need to constantly update Keywords : Cross joints. Automation. Technology 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 目 录 绪 论 . 1 一、十字接头零件的工艺分析 . 2 二、选择毛坯，确定毛坯尺寸 . 3 三、选择加工方法，制定工艺路线 . 3 1、定位基准的选择 . 3 2、零件表面加工方法的选择 . 3 3、制定工艺路线 . 3 四、工序设计 . 4 1、选择加工设备与工艺装备 . 4 2、确定工序尺寸 . 5 五、确定切削用量及基本工时 . 5 1、工序切削用量及基本时间的确定 . 5 2、半精车 20 螺纹面的切削用量及基本时间 . 7 3、精车 20 螺纹面的切削用量及基本时间 . 7 4、确定 M20 1.5 螺纹的切削用量及基本时间 . 7 5、确定钻 8通孔的切削用量及基本时间 . 9 6、确定 1:10 锥面的切削用量及基本时间 . 10 六、夹具设计 . 11 七、参考文献 . 12 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 1 - 绪 论 十字接头已经广泛被应用到各个技术领域，随着技术的不断进步，生产都向着自动化、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。特别是近年来与微电子、计算机技术结合后，使十字接头 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域的拓展还需要不断的更新目前国的十字接头市场在逐渐增长，经过金融风暴的冲击，有不少的企业倒闭了，但陆续的又有一些新的力量加入进来，目前很多企业通过不断地学习和战略规划改革，已经占据了市场不少的份额，但在企业发展中还是凸显了一些问题，如果得不到好的处理将严重影响企业的发展和行业的进步，很多企业在改革中也开始注意根据自身条件准确定位，悬着合理的发展模式，但特色产品和服务的比重还不够大，转型剫还不够快，说明紧迫感不强，没有摆脱传统体制的影响，还应加快改革的步伐。 在市场经济竞争中，企业是竞争的主体，它必须为自身的生存和发展负责。所以，当前我国市场的发展，不能满足制造业的需要，首先要从企业本身找原因，想出解决的办法。但另一方面，必须看到，我国市场经济的发展历史还需要一段漫长的开拓，市场运作上还有很多不规范不完善的地方，影响了企业的健康发展，有时这种影响还十分严重。必须要政、企沟通，取得共识，由政府出面来解决。例如，多年来阻碍刀具工业健康发展的劣质低价产品恶性竞争和不公平的 投资 导向。这两大问题，都和政府的政策有直接的关系。相信在未来五年内 十字接头 行业 将迎来其高速发展时期，行业 也将 面临着由低端产品向高端产品过渡的时期。 “十二五 ”期间我国刀具行业将呈现群雄逐鹿激烈竞争之态。国企重组，外资入驻，由于管理不善破产倒闭再所难免。面对这严峻的考验广大企业应时刻保持警惕。改革才能 使 市场的发展步伐得到加快。 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 2 - 一、十字接头零件的工艺分析 1、零件的作用 ： 十字接头为液压系统中常用的一种元件，主要用于连接液压管路之间的压力传动，所以对外形尺寸、形位公差要求不高，主要注意抗压、密封、接口锥度的问题。 2、零件的图样分析 （ 1） 十字接头的内孔端部都有相同的 1:10 锥孔。用 1:10 锥度塞规检查锥孔时，其接触面不少于 85%。 （ 2）十字接头的四个外螺纹均为细牙螺纹 M20X1.5. （ 3)十字接头 8mm 必须贯通。 3、基面的选择 由于十字接头一般都是软管的接头所以对形位公差要求不高，所以每次装夹武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 3 - 时只需以当前加工面的外圆定心，在保证螺纹长度的前提下光端面。 如零件图所示该零件主要加工表面及技术要求分析如下 :它的所有表面均需要切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。径向和轴向两轴线互成 90垂直分布 ，其设 计基准分别是两孔的轴线，加工不 成问题，零件的工艺性较好。 二、选择毛坯，确定毛坯尺寸 零件材料选择 Q235-A，考虑到液压元件所需的抗压、密封等要求，在中小批量的生产过程中一般采用锻造成型，锻造精度为 2级，保证铸件的外形尺寸要求，减少后期加工工序。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： （ 1） 4XM20X1.5 细牙螺纹，需要粗车、精车外圆，以及螺纹加工，所以毛坯尺寸定为 25。 (2）接头的四个端面，为保证螺纹长度，每端留余量 1.5mm。 三、选择加 工方法，制定工艺路线 1、定位基准的选择 本零件是带孔的十字接头，孔是其设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则，具体而言，即选 8孔及一端面做基准。 2、零件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有外圆、内孔、端面及螺纹等。以公差等级和表面粗糙要求，参考机械制造技术基础课程设计指南有关资料，其加工方法如下： (1) 20mm 螺纹面，为未标注公差尺寸，根据 GB1800-79 规定其公差等级按 IT14，表面粗糙 度 Ra1.6m，需进行粗车半精车精车（机械制造技术基础课程设计指南表 5-14）。 （ 2） 16mm 外圆，未标注表面粗糙度，采用粗车 （ 3） 20mm 外圆左端面，表面粗糙度 Ra6.3m，采用粗车。 （ 4）钻 8mm 通孔，公差等级按 IT14，表面粗糙度为 Ra6.3 采用钻 （ 5）车 1:10 圆锥面，公差等级按 IT11，表面粗糙度 Ra3.2 采用粗车半精车。 （ 6）车 M20 1.5 螺纹。 3、制定工艺路线 工序：粗车 20mm、 16mm 外圆。 工序：粗车 20mm 外 圆端面。 工序：半精车，精车 20mm 外圆。 工序：钻 8mm 通孔。 工序：车 1:10 锥面。 工序：车 M20 1.5 螺纹。 工序：终检。 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 4 - 四、工序设计 1、选择加工设备与工艺装备 （ 1）选择机床，根据不同工序选择机床 工序、为粗车、半精车和精车。 工序的工步数不多，故选用卧式车床就能满足要求 各参看机械制造工艺设计简明手册选用 C610-1 型卧式车床即可（机械制造技术基础课程设计指南表 5-55）。 工序为 钻 8mm 通孔， 选择选择 Z525 立式钻床。 （ 2）选择夹具 本零件除钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。车床工序选用三爪自定心卡盘。 （ 3）刀具选择，根据不同的工序选择刀具 在车床上加工的工序一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢制零件采用 YT类硬质合金，粗加工用 YT5，半精加工用， YT15 精加工用 YT30，切槽加工宜选用高速钢，车螺纹选用螺纹车刀。 钻 8mm 通孔 选用 8高速钢锥柄标准麻花钻。 （ 4）选择量具 本零件属成批生产，一般情况下尽量选择通用量具。根据表面的粗糙度要求、尺寸和形状特点，参考 机械制造技术基础课程设计指南有关资料，选择如下： 选择各外圆加工面的量具。本零件各外圆加工面的量具见表 1。 表 1 外圆加工面所用量具 /mm 工序 加工面尺寸 尺寸公差 量具 20mm 0.14 读书值 0.01、测量范围 0-25千分尺 16mm 0.10 读书值 0.01、测量范围 0-25千分尺 20mm 0.06 读书值 0.01、测量范围 0-25千分尺 选择加工孔用量具。 钻 8mm 的 孔，根据机械制造技术基础课程设计指南表 5-108 可选读值为 0.01mm、测量范围为 5-30mm 的内径千分尺。 加工轴向尺寸所需量具。加工 20mm 外圆端面，可选择读值为 0.01mm 测量范围为 18-35mm 的游标卡尺。 2、确定工序尺寸 （ 1）确定外圆工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见表 2。 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 5 - 表 2 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度 /mm 加工表面 工序双边余量 工 序尺寸及公差 表面粗糙度 /m 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 20mm 外圆 2.5 1.5 - - - Ra6.3 Ra3.2 Ra1.6 16mm 外圆 2.5 - - - - Ra6.3 (2)确定各加工表面的工序加工余量。本零件各端面的工序加工余量见表 4。 表 4 各端面的工序加工余量 /mm 工序 加工表面 总加工余量 工序加工余量 1 2 2 2 Z11=1.3 Z21=1.3 五、确定切削用量及基本工时 1、工序切削用量及基本时间的确定 （ 1）切削用量，本工序为粗车。机床为 C620-1 型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中 确定粗车 20mm 外圆的切削用量。所 选用道具为 YT15 硬质合金可转位车刀。根据机械制造技术基础课程设计指南表 2-211， C620-1卧式车床，中心高度 200mm。故选刀杠尺寸 B H=16mm 25mm，刀片厚度为 4.5mm。选择车刀几何形状为卷屑槽道棱型前刀面，前角 0=10、后角 0=8、主偏角 90，副偏角 10、刀尖角圆弧半 径 0.8mm、刃倾角 -10。 1确定背吃刀量 pa 粗车双边余量为 Z=4mm，显然 pa 为单边余量，4 222p za m m 2确定进给量：根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-3 查取横向进量 0.76f mm 。 3确定切削速度：根据机械设计制造技术基础课程设计指南表 2-8 得车削外圆时速度计算公式：vvvcvxympCvkT a f 其中： vC =342, vx =0.15, vy =0.35, m=0.2。修正系数 vk 见切削手册表1.28，即 Mvk =1.44 , svk =0.8 , kvk =1.04 , krvk =0.81 , Bvk =0.97。 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 6 - 则 ： vcv 35.015.02.0 8.02.260 3 42 1.44 08 1.04 0.81 0.97=60m/min 4计算基本工序时：按机械设计制造技术基础课程设计指南工序时间间计算公式：1 2 3jLT i L l l l lfn ， 式中：120 . 8 2 0 9 6 0 / m i nf m m l m m l m m n r 、 、 、 12 1 5 2 0 2 0 . 1 m i n0 . 8 9 6 0j l l lT nf 确定粗车 16mm 外圆的切削用量 1 确定背吃刀量：粗车外圆，加工余量为 5+3.6=8.6mm,两次走刀：8 .6 2 .1 54pa m m 。 2确定进给量：根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-3 查取横向进量 0.52f mm 。 3确定 切削速度：根据机械设计制造技术基础课程设计指南表 2-8得车削外圆时速度计算公式：vvvcvxympCvkT a f 式中： 1 5 8 0 . 1 5 0 . 4 0 . 2 0 . 8 5 6 0 m i nv v v vC x y m k T 、 、 、 、 、 则：0 . 2 0 . 1 5 0 . 4158 0 . 8 5 5 9 / m i n6 0 2 . 1 5 0 . 7 6cvm , 1 0 0 0 1 0 0 0 5 9 4 1 7 / m i n3 . 1 4 1 6vnrd 按 C620-1 车床转速机械制造工艺设计简明手册表 4.2 2选择机床转速420 / minnr 则实际切削速度： 3 . 1 4 4 5 4 2 0 5 9 . 3 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0c dnvm 4计算基本工序时： 按机械设计制造技术基础课程设计指南工序时间计算公式：1 2 3jLT i L l l l lfn ， 式中：120 . 5 2 - 3 0 4 2 0 / m i nf m m l m m l n r 、 、 、 1 0 2l m m i、 则： 12 1 0 - 2 2 0 . 0 7 m i n 50 . 5 2 4 2 0jl l lTsnf 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 7 - 2、半精车 20 螺纹面 的切削用量及基本时间 1 确定背吃刀量：半精车外圆，加工余量为 1.1mm ，一次走刀： 1.1pa mm 。 2确定进给量：根据机械制造工艺设计简明手册表 4-1-2 查取横向进量 0.28f mm 。 3确定切削速度：根据机械设计制造技术基础课程设计指南表 2-8得车削外圆时速度计算公式：vvvcvxympCvkT a f 式中： 1 5 8 0 . 1 5 0 . 4 0 . 2 0 . 8 5 6 0 m i nv v v vC x y m k T 、 、 、 、 、 则：0 . 2 0 . 1 5 0 . 4158 0 . 8 5 9 7 / m i n6 0 1 . 1 0 . 2 8cvm , 1 0 0 0 1 0 0 0 9 7 3 0 9 / m i n3 . 1 4 1 0 0vnrd 按 C620-1 车床转速机械制造工艺设计简 明手册表 4.2 2选择机床转速322 / minnr 则实际切削速度： 3 . 1 4 1 0 0 3 2 2 1 0 1 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0c dnvm 4计算基本工序时： 按机械设计制造技术基础课程设计指南工序时间计算公式：1 2 3jLT i L l l l lfn ， 式中：1 2 30 . 2 8 3 3 0 3 2 2 / m i nf m m l m m l m m l n r 、 、 、 、 92l m m i、 则：12 9 3 3 2 0 . 3 3 m i n 1 9 . 80 . 2 8 3 2 2j l l lTsnf 。 3、精车 20 螺纹面 的切削用量及基本时间 1确定背吃刀量 半精车外圆，加工余量为 0.5mm，一次走刀： 0.5pa m m。 2确定进给量：根据机械制造工艺设计简明手册表 4-1-2 查取横向进量 0.4f mm 。 3 确定切削速度：根据机械设计制造技术基础课程设计指南表 2-8得车削外圆时速度计算公式：vvvcvxympCvkT a f 其中： vC =342, vx =0.15, vy =0.35, m=0.2。修正系数 vk 见切削手册表1.28,即 Mvk =1.44 , svk =0.8 , kvk =1.04 , krvk =0.81 , Bvk =0.97。 所以：vcv 35.015.02.0 4.02.260 342 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=45m/min 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 8 - 1 0 0 0 1 0 0 0 4 5 7 1 6 / m i n3 . 1 4 2 0vn d 按 C620-1车床转速机械制造工艺设计简明手册表 4.2 2选择机床转速715 / minnr 则实际切削速度： 3 . 1 4 2 0 7 5 0 4 7 . 9 8 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0c dnvm 4计算基本工序时： 按机械设计制造技术基础课程设计指南工序时间计算公式：1 2 3jLT i L l l l lfn ， 式中：120 . 4 2 0 7 5 0 / m i nf m m l m m l n r 、 、 、 1 5 2l m m i、 则：12 1 5 2 2 0 . 1 1 m i n 6 . 60 . 4 7 5 0j l l lTsnf 。 4、确定 M20 1.5螺纹的切削用量 及基本时间 1确定背吃刀量 半精车外圆，加工余量为 1.5mm，一次走刀： 1.5pa mm。 2确定进给量：根据机械制造工艺设计简明手册表 4-1-2 查取横向进量 0.6f mm 。 3 确定切削速度：根据机械设计制造技术基础课程设计指南表 2-8得车削外圆时速度计算公式：vvvcvxympCvkT a f 其中： vC =342, vx =0.15, vy =0.35, m=0.2。修正系数 vk 见切削手册表1.28,即 Mvk =1.44 , svk =0.8 , kvk =1.04 , krvk =0.81 , Bvk =0.97。 则： vcv 35.015.02.0 6.02.260 342 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=60m/min 4确定机床主轴转速： 由机床主轴转速计算公式：Wd1000 csvn ，可得 m in/1 0 0 020 601 0 0 0 rn 与1000r/min 相近的机床 转速为 960r/min。现选取 wn =960r/min。所以实际切削速度： cv =1000sdn= m in/98.601000 96020 mx 。 5计算基本工序时： 按机械设计制造技术基础课程设计指南工序时间计算公式：1 2 3jLT i L l l l lfn ， 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 9 - 式中：120 . 6 2 0 9 6 0 / m i nf m m l m m l n r 、 、 、 2 0 2l m i、 则：12 2 0 2 2 0 . 6 m i n 3 60 . 6 9 6 0j l l lTsnf 。 5、确定钻 8通孔的切削用量 及基本时间 1确定背吃刀量： 8 422p Da m m 。 2确定进给量： 根据参考文献表 2-7，当钢的 MPab 800， mmd 90 时， rmf /47.039.0 。由于本零件在加工 mm8 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则： rmmf /35.029.075.047.039.0 根据 C620机床说明书，现取 rmmf /25.0 3确定切削速度：查机械设计制造技术基础课程设计技术指南表 2-13得切削速度： 0 vvvzvcvxympCdvkT a f 式中 6 . 6 0 . 4 0 0 . 5 0 . 2v v v vC x y m 、 z 、 、 、 45minT 、 0.62vk 则 ： 0 . 40 . 2 0 0 . 56 . 6 8 0 . 6 2 1 8 / m i n4 5 4 0 . 2 5cvm ， 1 0 0 0 1 0 0 0 1 8 7 1 6 / m i n3 . 1 4 8vnrd 根据 Z525 型立式钻床主轴转速表 5-65 选 680 / minnr ， 实际的切削速度为： m in/1.171 0 00 68081 0 00 mndv ww 。 4基本时间：按机械制造工艺设计简明手册工序时计算公式： 12j l l lLT f n f n 其中： 129 0 c o t ( 1 2 ) 1 1 02Dl m m l m m l 、 、。 则： 12 9 0 1 0 3 0 . 6 1 m i n6 8 0 0 . 2 5j l l lLT f n f n 6、确定 1:10锥面切削用量 及基本时间 1确定背吃刀量 加工余量为 0.5mm，一次走刀： 0.5pa m m。 2确定进给量：根据机械制造工艺设计简明手册表 4-1-2 查取横向进量 0.4f mm 。 3 确定切削速度：根据机械设计制造技术基础课程设计指南表 2-8得车削外圆时速度计算公式：vvvcvxympCvkT a f 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 10 - 其中：vC=342, vx=0.15, vy=0.35, m=0.2。修正系数vk见切削手册表1.28,即Mvk=1.44 , svk=0.8 , kvk=1.04 , krvk=0.81 , Bvk=0.97。 则 : vcv 35.015.02.0 4.02.260 342 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=45m/min 4确定机床主轴转速 根据机床主轴转速计算公式：Wd1000 csvn ，可得 m in/5.9 0 09 451 0 0 0 rn 与 900.5r/min 相近的机床 转速为 960r/min。现选取wn=960r/min。所以实际切削速度：cv=1000sdn= m in/98.601000 96020 m。 5计算基本工序时： 按机械设计制造技术基础课程设计指南工序时间计算公式：1 2 3jLT i L l l l lfn ， 式中：120 . 4 2 0 9 6 0 / m i nf m m l m m l n r 、 、 、 1 0 2l m m i、 则：12 1 0 2 2 0 . 0 7 m i n 4 . 20 . 6 9 6 0j l l lTsnf 。 武昌工学院毕业论文（设计）专用稿纸 - 11 - 六、夹具设计 本夹具是工序 用 8 高速钢锥柄标准麻花钻加工 8mm 孔的专用夹具，本夹具将用于 Z525 摇臂钻床。所设计的夹具装配图、工序图及夹具体零件图见相关图纸。有关说明如下。 1、定位方案：工件以 16mm 外圆表面及 20 外圆为定位基准，采用 V形块和定位套组合定位方案， 其中定位套限制了 X轴正、负， Y 轴正、负四个方向自由度， V 形块限制了 Z轴负方向的自由度，共限制了五个自由度。 2、加紧机构：运用手动加紧即可满足要求。采用螺旋压板联动夹板机构，通过拧紧加紧螺母使压板加紧工件，实现加紧，有效的提高了工作效率。手动螺旋加紧是可靠的，可免去夹紧力计算。 3、对刀装置： 采用固定钻套对高速麻花钻刀具进行引导，通过钻套可保证所加工的孔的位置，这样便不受工件转位的影响。 4、夹具与机床的连接元件： 采用四个标准螺栓 GB/T 5782-2000，固定在底面的四个孔中，用 于确定钻床刀具相对于工件大的位置及机床进给的方向，并能保证与机床工作台 T 形槽相匹配的要求。 5、夹具体：工件的夹紧元件和定位元件由圆柱销连接固定在底座上。 6、使用说明：安装工件时先松开夹紧螺母，将工件放入定位套里，水平的部分放在 V 型块上，然后将另一个定