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机油泵体工艺和车φ10偏心孔夹具设计(全套含CAD图纸)

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编号:9709672    类型:共享资源    大小:3.32MB    格式:ZIP    上传时间:2018-03-22 上传人:机****料 IP属地:河南
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机油 工艺 以及 10 偏心 夹具 设计 全套 cad 图纸
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内容简介:
下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IXX大学毕业设计论文机油泵体工艺和车10偏心孔夹具设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985II摘要21机油泵体零件加工工艺及钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词工艺,工序,切削用量,夹紧,定位,误差下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985III目录摘要II目录III第1章序言5第2章零件的分析621零件的形状622零件的工艺分析6第3章工艺规程设计731确定毛坯的制造形式732基面的选择733制定工艺路线8331工艺路线方案一8332工艺路线方案二8333工艺方案的比较与分析934选择加工设备和工艺装备9341机床选用9342选择刀具9343选择量具1035机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1036确定切削用量及基本工时11第四章加工中心孔夹具设计1841车床夹具设计要求说明1842车床夹具的设计要点1843定位机构2044夹紧机构2045零件的车床夹具的加工误差分析2146确定夹具体结构尺寸和总体结构2146零件的车床专用夹具简单使用说明22下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985IV总结24致谢25参考文献26下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985V下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985VI7第1章序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。21机油泵体零件加工工艺及钻床夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。8第2章零件的分析21零件的形状题目给的零件是21机油泵体零件,主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示,从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单。具体尺寸,公差如下图所示。22零件的工艺分析由零件图可知,其材料为QT45010,该材料为球墨铸铁,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。21机油泵体零件主要加工表面为1车外圆及端面,表面粗糙度值为AR32。2车外圆及端面,表面粗糙度值32。3车装配孔,表面粗糙度值MARMA32。4半精车侧面,及表面粗糙度值32。5两侧面粗糙度A值63、125,法兰面粗糙度值63。A921机油泵体共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下1左端的加工表面这一组加工表面包括左端面,60外圆,24内圆,倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有32的粗糙度要求,。其要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求,因此一道工序就可以达到要求,并不需要扩孔、铰孔等工序。2右端面的加工表面这一组加工表面包括右端面;40外圆,粗糙度为32;钻中心孔。其要求也不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。其中,10的孔或内圆直接在上做镗工就行了。第3章工艺规程设计本21机油泵体假设年产量为10万台,每台车床需要该零件1个,备品率为19,废品率为025,每日工作班次为2班。该零件材料为QT45010,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁铸造。依据设计要求Q100000件/年,N1件/台;结合生产实际,备品率和废品率分别取19和025代入公式得该工件的生产纲领N2XQN1(1238595件/年31确定毛坯的制造形式零件材料为QT45010,铸件的特点是液态成形,其主要优点是适应性强,即适用于不同重量、不同壁厚的铸件,也适用于不同的金属,还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用,分析其在工作过程中所受载荷,最后选用铸件,以便使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型铸造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。1032基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。粗基准的选择,对像21机油泵体这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准。对于精基准而言,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,此处不在重复。33制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。331工艺路线方案一工序10铸造出毛坯。工序20清砂,浇冒口。工序30人工时效热处理工序40夹MM外圆,车MM外圆、MM孔至图纸要求,保证孔深0254600214度MM,倒角C10842工序50翻面车总长32MM,车MM外圆、长度22MM至图纸要求,倒角C10254工序60以MM孔和端面定位,钻铰MM孔至图纸要求021015工序70图纸要求检验各部尺寸及形位公差工序80清洗,加工表面涂防锈油,入库。332工艺路线方案二工序10铸造出毛坯。工序20清砂,浇冒口。11工序30人工时效热处理工序40以MM孔和端面定位,钻铰MM孔至图纸要求0214015工序50夹MM外圆,车MM外圆、MM孔至图纸要求,保证孔深56024度MM,倒角C10842工序60翻面车总长32MM,车MM外圆、长度22MM至图纸要求,倒角C10254工序70图纸要求检验各部尺寸及形位公差工序80清洗,加工表面涂防锈油,入库。333工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于方案一的定位和装夹等都比较方便,但是要更换多台设备,加工过程比较繁琐,而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数,但是要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工,镗、钻孔等等,需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度,要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下工序10铸造出毛坯。工序20清砂,浇冒口。工序30人工时效热处理工序40夹MM外圆,车MM外圆、MM孔至图纸要求,保证孔深0254600214度MM,倒角C10842工序50翻面车总长32MM,车MM外圆、长度22MM至图纸要求,倒角C10254工序60以MM孔和端面定位,钻铰MM孔至图纸要求021015工序70图纸要求检验各部尺寸及形位公差工序80清洗,加工表面涂防锈油,入库。34选择加工设备和工艺装备341机床选用工序和工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的C6132卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表427。工序是钻孔,选用Z525摇臂钻床。12342选择刀具在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀GB5343185,GB5343285。钻孔时选用高速钢麻花钻,参考机械加工工艺手册(主编孟少农),第二卷表102147及表10253可得到所有参数。磨具的选用磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册(主编徐圣群)表1247,选择双斜边二号砂轮。343选择量具本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。35机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“21机油泵体”零件材料为QT45010,查机械加工工艺手册(以后简称工艺手册),表2217各种铸铁的性能比较,球墨铸铁的硬度HB为143269,表2223球墨铸铁的物理性能,QT45010密度7273(),计算零件毛坯的重3CMG量约为2。KG表31机械加工车间的生产性质同类零件的年产量件生产类别重型(零件重1600KG)中型(零件重1001600KG)轻型(零件重1202506040顶、侧面底面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。36确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深14度、进给量,再确定切削速度。现根据切削用量简明手册(第三版,艾兴、肖诗纲编,1993年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以号,与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。361工序40夹MM外圆,车MM外圆、MM孔至图纸要求,保证孔深度MM,倒角C102546002140842所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表11,由于C6132机床的中心高为160(表130),故选刀杆尺寸,刀片MHBM516厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角,后角540V20,主偏角,副偏角,刃倾角,刀尖圆弧半径。06VK09VK01S0SR8确定切削深度PA由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故(3P26957M31)确定进给量F根据切削加工简明实用手册可知表14刀杆尺寸为,工件直径400之间时,M1625PAM410进给量0510FR按C6132机床进给量(表429)在机械制造工艺设计手册可知07F确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,C6132机床进给机构允许进给力3530。MAXFN根据表121,当强度在174207时,HBSP4F750RMRK时,径向进给力950。045RN切削时的修正系数为10,10,117(表1292),故实际FFROFFKSFFKRFFK进给力为95011115(3F17N2)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选可用。FRM70选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表19,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀51寿命。TMIN6015确定切削速度0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表111,当硬质合金刀加工硬度1602196YG的铸件,切削速度。HBSPAM4FR75VMIN3切削速度的修正系数为10,092,08,10,10(见表TVKMVSVKTVKV128),故TVV63(30018492013)IN48120(3NDC1127MIR4)根据C6132车床说明书选择1250NIR这时实际切削速度为CV(31CD01257MIN5)校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表125,HBS160245PAM3F,切削速度时,RM750MIN50VCPKW71切削功率的修正系数073,09,故实际切削时间的功率为KRCPCR01712(336)根据表130,当时,机床主轴允许功率为,故所NMI125REPKW95CEP选切削用量可在C6132机床上进行,最后决定的切削用量为375,PAF70NI125RSR08VMIN0倒角为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同SRN28316换车刀手动进给。计算基本工时(3NFLT7)式中,M127LLYL由切削用量简明使用手册表126,车削时的入切量及超切量Y,则M11278(38)MT701258IN463613确定粗镗的切削用量及基本工时确定切削深度PA25确定进给量F根据切削用量简明使用手册表15可知,当粗镗铸件时,镗刀直径,M20PA,镗刀伸出长度为时M3M125015040FR按C6132机床的进给量(表429),选择,025F确定切削速度V(3VYVXPMKFATC9)式中,02,020,015CV819VYIN60X(36508925608192V10)37MIN(3DV109743MIN12R11)按C6132机床的转速,选择1716026NMIRSR计算基本工时选镗刀的主偏角,则,RK0451L53M69L4203,则MF250S26I117IT249S362工序50翻面车总长32MM,车MM外圆、长度22MM至图纸要求,倒角C105确定切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表11,的中心高为160(表130),故选刀杆尺寸,刀片厚度为。选MHBM2516M54择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角,后角,主偏角0V06,副偏角,刃倾角,刀尖圆弧半径。VK09VK01S0SR8确定切削深度PA由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故52PM251确定进给量F根据切削加工简明实用手册可知表14刀杆尺寸为,工件直径400之间时,M1625PA410进给量0510FRM按C6132机床进给量(表429)在机械制造工艺设计手册可知07F确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,C6132机床进给机构允许进给力3530。MAXFN根据表121,当强度在174207时,HBSP4F750RMRK时,径向进给力950。045RN切削时的修正系数为10,10,117(表1292),故实际FFROFFKSFFKRFFK进给力为95011115由F17N于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选可用。FRM70选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表19,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀5118寿命。TMIN60确定切削速度0V切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表111,当硬质合金刀加工硬度16021915YT的铸件,切削速度。HBSPA4FRM75VMIN63切削速度的修正系数为10,092,08,10,10(见表TVKVSVKTVKV128),故TVV63(300184920112)MIN48120(3NDC127IR13)根据C6132车床说明书选择1250NMIR这时实际切削速度为CV(31CD01257MIN14)校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表125,HBS160245PAM3F,切削速度时,RM750MIN50VCPKW71切削功率的修正系数073,09,故实际切削时间的功率为RCPCRK017123K根据表130,当时,机床主轴允许功率为,故所NI125EPKW95CEP选切削用量可在C6132机床上进行,最后决定的切削用量为125,PAMFR70NMI125RSR08VMIN0计算基本工时(3FLT15)19式中,M127LLYL由切削用量简明使用手册表126,车削时的入切量及超切量Y,则M1126128MT05IN41363确定以MM孔和端面定位,钻铰MM孔至图纸要求切削用量0214015所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀,主偏角为K45,直径为16MM的圆形V0镗刀,其耐用度为。6TMIN确定切削深度AP250根据表15,当半精镗铸料,镗刀直径为,A,镗刀伸出长度M16P2时,进给量为。M80RF1确定切削速度按表127的计算公式确定V(316)式中C1898M02X015Y020VVVMIN60TV1246IN选择C6132机床转速NN116020MINRSR实际切削速度为V208S确定基本时间确定精镗孔的基本时间50SVYXPKFATCMI130456210R20第四章加工中心孔夹具设计41车床夹具设计要求说明车床夹具主要用于加工中心孔夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。(1)安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多,有通用的三爪卡盘、四爪卡盘,花盘,顶尖等,还有自行设计的心轴;专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转,刀具做进给运动定心式车床夹具在定心式车床夹具上,工件常以孔或外圆定位,夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时,由于零件形状较复杂,难以装夹在通用卡盘上,因而须设计专用夹具。这种夹具的夹21具体呈角铁状,故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具这类夹具的夹具体称花盘,上面开有若干个T形槽,安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件,可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称,要注意平衡。(2)安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件,常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动,夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少,属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具,所以零件在车床上加工用专用夹具。42车床夹具的设计要点(1)定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时,要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合,夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时,则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转,故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外,整个夹具还要受到重力和离心力的作用,转速越高离心力越大,这些力不仅降低夹紧力,同时会使主轴振动。因此,夹紧机构必须具有足够的夹紧力,自锁性能好,以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具,夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。(2)夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此,要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接,用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小,其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式1对于径向尺寸D140MM,或D23D的小型夹具,一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中,并用螺杆拉紧,如图1A所示。这种连接方式定心精度较高。222对于径向尺寸较大的夹具,一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1B所示的过渡盘,其上有一个定位圆孔按H7/H6或H7/JS6与主轴轴颈相配合,并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开,可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/H6或H7/JS6装配在过渡盘的凸缘上,用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度,可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构,如图1C所示,过渡盘在其长锥面上配合定心,用活套在主轴上的螺母锁紧,由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高,但端面要求紧贴,制造上较困难。图1D所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后,其端面与主轴端面只允许有00501MM的间隙,用螺钉均匀拧紧后,即可保证端面与锥面全部接触,以使定心准确、刚度好。图1车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用,设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸,可查阅有关手册43定位机构由零件图分析孔F的加工要求,必须保证孔轴向和径向的加工尺寸,得出,夹具必须限制工件的六个自由度,才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下选择定位元件为支承板,支撑钉,定位销,上下盖板。支撑板限制了X,Y,Z方向23的移动自由度,X,Y方向的转动自由度,支撑钉限制了Z方向的转动自由度。可见,定位方案选择合理。44夹紧机构选择工件的夹紧方案,夹紧方案的选择原则是夹得稳,夹得劳,夹得快。选择夹紧机构时,要合理确定夹紧力的三要素大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下1夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置;2夹紧力要适当,既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动,又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4机构应尽量简单,制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质,确定夹紧动力源类型为手动夹紧,夹紧装置为压板,压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。45零件的车床夹具的加工误差分析工件在车床夹具上加工时,加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具D误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。JAG如夹具图所示,在夹具上加工时,尺寸的加工误差的影响因素如下所述(1)定位误差D由于C面既是工序基准,又是定位基准,基准不重合误差为零。工件在夹具上B定位时,定位基准与限位基准是重合的,基准位移误差为零。因此,尺寸的定位误Y差等于零。D(2)夹具误差J夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差,以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是001(3)安装误差A因为夹具和主轴是莫氏锥度配合,夹具的安装误差几乎可以忽略不计。(4)加工方法误差G如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜24板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取/3005/30017MMGK零件的车床夹具总加工误差是2A2JDG062170精度储备238650CJ故此方案可行。46确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体设计的基本要求(1)应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面,如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面,应有适当的尺寸精度和形状精度,它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定,铸造夹具体要进行时效处理,焊接和铸造夹具体要进行退火处理。(2)应有足够的强度和刚度为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动,夹具体应有足够的壁厚,刚性不足处可适当增设加强筋。(3)应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大,结构比较复杂,而且各表面间的相互位置精度要求高,因此应特别注意其结构工艺性,应做到装卸工件方便,夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下,应尽量能减轻重量,缩小体积,力求简单。(4)应便于排除切屑在机械加工过程中,切屑会不断地积聚在夹具体周围,如不及时排除,切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度,切屑的抛甩可能缠绕定位元件,也会破坏定位精度,甚至发生安全事故。因此,对于加工过程中切屑产生不多的情况,可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间对于加工过程中切削产生较多的情25况,一般应在夹具体上设置排屑槽。(5)在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时,夹具的重心应尽量低,支承面积应足够大,安装基面应有较高的配合精度,保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空,大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸,然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。46零件的车床专用夹具简单使用说明(1)夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便,悬臂尺寸要短,重心尽可能靠近主轴。(2)当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时,将产生较大的离心力和振动,影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产,特别是在转速较高的情况下影响更大。因此,对于重量不对称的夹具,要有平衡要求。平衡的方法有两种设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中,常用适配的方法进行夹具的平衡工作。(3)为了保证安全,夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此,还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题,必要时应该加防护罩。26总结毕业设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件,为我们踏入社会打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了很多,也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会,它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。27致谢这次毕业设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下他的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成,他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,他不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。28参考文献1东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海上海科学技术出版社,1980。2张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社,1995。3李庆寿。机床夹具设计。机械工业出版社,1991。4李洪。机械加工工艺手册。北京出版社,1996。5上海市金属切削技术协会。金属切削手册。上海科学技术出版社,2544。6黄如林,刘新佳,汪群。切削加工简明实用手册。化学工业出版社,2544。7余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆重庆大学出版社,1995。8周永强,高等学校毕业设计指导M,北京中国建材工业出版社,2542。9刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨黑龙江科学技术出版社,1987。10王光斗,王春福。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社,2542。11东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册上海科学技术出版社,1984。12李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册M,银州宁夏人民出版社,1991。13廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量M,中国计量出版社,254092919。14王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,2540。15乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2545417可持续夹具及固定装置的高精度安装的方法论JJAMSHIDI,PGMAROPOULOS英国巴斯大学机械工程学系摘要在夹具安装阶段,夹具组件的精确测量能力决定其精确性,尤其是对大尺寸的产品和应用来说。大量定制一些在设计上有多样性的小批量产品和零部件是十分重要的。产品质量应该与迅速转换理念相互协调,对于敏感元器件及组件而言,以牺牲产品质量来提高速度是不明智的,例如在航空航天工业中所看到的那些零部件。提高精确性对于夹具的安装是很有必要的,为了要尽量少用,这可取决于夹具和夹具定位变化的耐受性预算。在航空航天工业中,灵活和可重构夹具的概念的发展及固定装置是夹具的主要开销成本。吸引他们的是重构夹具的可重用性,可持续使用是由于那些零部件也能够被重新应用到许多种产品和装配中去。一直不佳的准确性和可靠性为这类夹具的缺点,这篇论文主要是研究可持续夹具主要零部件的精确定位,影响夹具性能的因素在安装阶段会得以审查。本文介绍了一种在灵活夹具中为了最大限度地减少定位和夹紧的不确定性的方法。关键词可持续性夹具;夹具安装;校准不确定性;夹具的监测;计量;可重复使用的夹具1引言质量和可靠性等因素早已经转换为新零件固有的特征。在他们的产品和服务范围内,近期市场趋势已经迫使制造业走向大规模定制。其次增加新陈品的多样化设计在部件和组件级别上遵循第二次高幅度的变化。有先进制造系统和技术的国家提供了更多的灵活性,能使设计师更加自由的发挥想象。例如在过去几十年发展起来的一种新的大体积测量方法,就能测量及公丈的距离。用来检测大尺寸零件的这些设备通常是由多个组装部件所制造出来的。在重组和装配期间,那些大尺寸产品的制造需要用到专用的夹具和固定装置,以便于他们的零部件能够被定位在设计基准上。对于大批量产品,在计算机辅助软件上就能估算出其主要的花费需求,否则,在某些情况下或以其他方式生产的产品成本可能会是非常高的。这个问题与客户不断用钱来寻求具有更高价值的市场需求相互矛盾。用一种典型的变化产品可以创建一个更加具有持续性的商业,因为它能够满足相对比较大地市场需求。由支持产品变化的不同形状的产品而形成的灵活和可重构夹具及固定装置则是应对上述挑战关键的解决方案。灵活夹具的概念已经在研究领域存在了几年1。然而,它们在很大程度上没有充分利用真正的生产设施,尤其是大尺寸产品的制造,如航空航天设备。这是由于关于它们的初始安装、校准困难和可重复性等挑战往往超出公差要求。这些夹具和高品质关键部件装置的制造以及大量的集成计量系统,都可以减少上述限制。本文包括了有关安装的计量问题和灵活的夹具校准以及检测服务。2相关工作21大型零件的制造和装配通常把要精密制造的机械零件移动到机床工作台是必需的,先进行粗加工,然后精对准和夹紧。在这个阶段,一方面是准备用于加工高精度的关键所在,然而,这对于一些大尺寸或重的零部件并不总是可以实现的。大型产品是指那些与一些不经济的可能需要处理或在工厂周围移动的的组件一起来达到制造和装配的目的2。制造业和这些部件的装配工艺包括所需机器和系统的运动以及这些部件的位置和方向。这些零部件通常定位在大尺寸夹具及固定装置上该定位的位置。如果这些部件以小批量生产,在航空航天工业、高开销的情况下,每个产品将会出现。在设计和制造夹具上,已经有了许多尝试,以便于能够持有许多种组件的变种。然而,这方法是不可行的,因为敏感或关键的零部件完全是由它们的高精度要求所决定的。与固定的夹具相比较,可调、可重构夹具会产生更低的重复性。固定夹具有固定的方式,可以通过焊接或铆接的接头固定在一起来实现。这些机械故障,例如夹具和固定装置由于疲劳和塑料变形就是一个终止其服务的主要原因,发送它们再进行回收。小批量制造的需求是目前常见的淘汰不合格夹具,其使用寿命取决于产品的生命周期。换句话说,在制造变种零件停止不久之后,与之有关联的夹具和固定装置将会变得多余。即使夹具有工作顺序,但它们仍然有报废并送往循环再造。这种方法会带来高负担回收的能耗。在大尺寸零件下的固定夹具和夹具的漂移以及夹具都能影响大尺寸零件组装的精确性5。对于大尺寸的夹具已经开发出了几种分析夹具刚性的方法,可用来评估振动的影响因素。在任何情况下更加可持续生产要通过选择性方案才能得以实现。如图21所示。图21典型的大型夹具元件用于制造所延误的时间是固定夹具的又一重大缺点,这些夹具应该在制造前就被订购,在生产计划和产品上市前还可以创建额外的复杂性。不管他们的类型,大型夹具有一些共同的元素,包括一个主框架、内在的框架,有可能有一个或数多个可移动的机制或更小的组件,如钳、套管、皮卡和可调螺丝表1。22柔性夹具开发的柔性夹具的概念增加了其可持续性、快速转换以及降低了成本。现在可以使用现成的模块来设计和组装夹具。根据规定,只有极少数夹具的专用零件需要设计和制造。以这种概念看,大多数散装部件、附件关节都应用的很具体。一旦产品设计变异完全制造出来,然后就可以拆卸上述组件和重组成一种新的元件来与未来的设计变异相匹配。因为组装和组件范围上的设计都相当接近,所以这种方法是最能降低夹具成本的。根据组件的变化水平和工作类型的需求,每一个不同比例的柔性夹具都需要被重新安排。为了增加使用这种类型夹具的效益,这个问题在设计阶段考虑是十分重要的。例如,在可能的情况下,皮卡车的位置和三维定位夹具上的组件的不同变种,甚至完全不同的部分应该是在靠近增加兼容性和夹具子系统间变性。夹具关键部件的收集在短期内能保证所需夹具的可用性。另外,这些夹具的存储需要很少空间,因为拆除所有模块是可能的,通常以脚手架的形式并把它们彼此放在一起。目前在一些汽车公司应用到柔性夹具,因为它们的精度等级是足够满足的。大尺寸制造的夹具设施尽管没有许多柔性夹具那样操作灵活,比如航空航天设备。准确性和定位销的不确定性、夹具的可重复性以及夹具结构的漂移都出现这样一个事实,这些夹具在发电和航空航天等工业不能满足公差要求。一旦它们的精度问题得以解决,这些夹具在上述的工业中将会有很高的利用价值。图22夹具与汽车行业中的可重构组件大量的体积计量系统和技术一直有许多新的发展。依靠计量系统和技术的现代激光技术现在就能够测量一些可接受精度的大尺寸产品甚至到几公丈的产品。在安装和初期安装调试期间,这些系统能够用来精确定位一些夹具的关键部件。夹具的安装通常开始形成机架或主要框架,然后是那些大的部件和像皮卡和夹具那样逐渐更小的零部件。计量系统能够用于柔性夹具的主要框架和其内部框架的安装,从而来保证每个零部件彼此之间的准确定位。表1显示了这些大规模的测量系统数。跟踪系统能够测量基准点,它是实现这一目的的最合适的测量系统。一起跟踪球式反射镜在三维空间内都可以认准所要记录的位置。球式反射镜可以直接练习目标对象来提供几何位置信息或可以在机械重复的球式反射镜下应用,从这个角度用激光来跟踪目标或短期目标。像一些其他测量仪器的激光跟踪有时候不确定,在夹具的安装过程中需要做以说明。此外,激光跟踪和目标点之间的光线问题还应该考虑到。如果必要的话,多个跟踪职位都可以使用,在实际测量活动中,其结果必然是伴随着一个不确定的说明。经过测量,这些给定的分散的特征值是合理的,这个问题与一些夹具或夹具的安装及以后的审核都是一样的。这些知识阐明了一个给定的定位夹具的能力和装配任务。换句话说,它表示在其相关流程中一套夹具是否能够满足公差要求。23夹具理论比较为了用于多种生产装置和组装应用,在不同的公司也有大量不同形状和设计的夹具。这些夹具中的某一些的形式都是标准形式,然而另一些是经过专门设计和制造的特殊零部件。后者可以说是建立在产品的复杂性和大规模的基础上的,所以可能会是非常昂贵的9。无论成本和目的如何,制造和组装过程都可以完成,要么不使用夹具,要么用固定帧夹具或用可重构或柔性夹具。表2对它们的典型应用的这些方法做出了比较。固定框夹具通常用于重型应用上,它们更适合于应用在能够减轻花费开销的大量产品上。对于制造业和大型组装及复杂产品来说,柔性夹具的应用有很多好处。特别是在研究和发展工作中,以及低容量产品的情况下,制造柔性夹具和夹具可能会是非常有益的。除了在时间和金钱上使利益均衡外,柔性夹具还会有一个更加灵活的设计思路。由于在夹具的制造和装配过程中,会直接和经常改变夹具的拓扑成本。与传统夹具相比较,这种类型的柔性夹具的可重用性和可重构性是一个主要的优点。这一点尤为重要,因为它在绿色制造方面符合行业的发展方向,通过回收使用系统的组成部件,为相关项目的工装费用降低了项目成本。表21用于验证夹具大量的例子、便携式测量仪器仪器辅助部件测量类型接触式非接触式图像赛立信探头是激光跟踪仪T型探头是激光雷达球形目标是目标是摄影光投影是基于激光扫描头是关节臂三坐标测量机接触探头是24柔性夹具的安装本节中描述的夹具在安装过程中需要考虑一些问题。夹具元件安装在合适位置可以说是一种挑战,尤其是当定位公差比较小时,柔性夹具也应当被监测以便于开发和与传统夹具相比较它们的刚性。给出了一个通用的描述阶段根据初步夹具安装在仿真软件环境和利用一些尺寸为5M4M3M的大尺寸夹具的实际实验结果来测量指令阶段。这是不论这个夹具是否是第一次安装在夹具中还是对已经存在的夹具只做外形上的更换,其都是为了定位不同的零部件。根据其复杂性,一种典型的大尺寸夹具具有三至五个结构。通常除了有一个主框架之外,在每一个级别的基本水平,也可以由一个或多个结构。这些结构用来作为参考以便于作为夹具基准来定位。在一个自动化固定的平台上,机器系统会进行多项任务,比如定位、加工和进行装配。因此机器人的工作基准与夹具的工作框架相联系。仔细考虑夹具的综合数据,会确保后续安装达到预期的公差要求。241测试辅助柔性夹具的安装柔性夹具的安装在第一次进行模拟仿真时有几个安装阶段。使用模拟演习,在这个工程中可以减少一些潜在的错误和返工。测量辅助安装过程是类似的跟踪对象位置的过程,是常见的大尺寸组件用到的。夹具的组件先用这种方法使其大致位置公差在1MM以内,然后当所有的夹具组件被放到所设计的位置时,在01MM至015MM公差内,它们可以使用适当的扭矩收紧。典型的计量协助柔性夹具安装阶段如下在出厂时设置初试参考结构;测量初始参照系;安装基地或其位置的主框架;安装脱机内结构;安装控股和定位;在内框和主框架位置安装钳、套管和皮卡。底座上安装内框;重点定位元件的精细调整和紧固;核查参照系和夹具;对于夹具关键位置的服务监测。这些阶段是从无到有夹具的完整安装。更不用说,在设计变化略有变化的情况下,一些下面的操作将被忽略。表22不同夹具理念之间简明的比较典型特征固定框架柔性夹具夹具应用大批量产品小批量产品样机唯一性可重复性可重构性成本效益耐用性非常高高低优点刚度非常高刚性不确定低重量重中低可移植性不可移植难以在每一个安装中定位难以进行成本非常高中等低缺点生产时间长中等短242柔性夹具的安装柔性夹具安装过程中采取了以下阶段安装夹具的主框架;移动单元和子系统组装;夹具内框架在夹具装配中的安装;皮卡和夹具的装配。主框架通常是夹具的骨干。因此,它一般不会改变外形,和内框架及较小的元素如衬套、皮卡和夹具一样具有规律性。慎重考虑制造过程可以减少夹具元件较大元素的重新排列,也会更进一步节约时间和成本。图3显示了三组不同活动小组对于柔性夹具的安装过程。在这个过程中,假定夹具的标准件是从可供选择的现成的部件和组件中选出来的,然后提前在大量的物理安装测试和调试时以降低测量不确定度来进行一次夹具安装。一旦达到可接受水平的不确定性的物理安装才能进行。图23柔性夹具的测量辅助安装程序在夹具安装过程中,它可能需要用到多个测量系统或用到包括一套完整夹具安装关键点的测量系统。这应该包括在夹具维修期间放在工厂的地板和墙壁上的稳定性及漂移检查的目标参考点。在夹具上定位的关键点、测量仪器的不确定性应该予以考虑。作为一个经验法则,每个夹具关键位置的定位的准确性应该是在10倍,甚至比所需的耐受性更好。换句话说,如果组件公差指定至01MM,则夹具定位精度至少应为001MM。柔性夹具安装的最佳做法如下一个工厂的墙壁和地板上的初始参考点的位置是首选,以减少测量的不确定性;应验证该仪器所在位置上经常使用初始参考点的基地;在每个夹具的大节上,为更好地具有跟踪和可重复性,可以附加多个球式反射跟踪系统;夹具大型组件有关于弯曲或扭曲的测量应集中在角梁的中央部分,以减少定位误差;内框架参考点应选择尽可能远的创建框的坐标系统。这可能会导致在内框坐标系时的较小的不确定性。3不确定性由于评估的结果旨在对于所描述物体真正价值范围内的评估定位,则不确定性被定义
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