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箱体三维建模
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钻床 夹具
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发动机箱体和钻床专用夹具设计 1 目 录 摘 要 . 4 . 5 第 1 章 当前发展现状 . 6 第 2 章 发动机箱体工艺规程设计 . 8 产类型的确定 . 8 . 8 坯的选择 . 8 艺路线设计 . 9 牌号灰铸铁的目标金相显微组织 . 9 铸铁中常用 的合金元素 . 10 工设备及工艺装备的选择 . 13 产设备 . 13 工工序设计 . 14 第 3 章 钻床专用夹具设计 . 15 床夹具的特点 . 15 具设计内容 . 15 套的设计 . 15 模板的类型和设计 . 17 边销 . 17 承板 . 17 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 2 板 . 18 具体中间支架 . 19 轮齿条偏心轮部分的设计 . 20 轮的设计 . 21 第 4 章 键的选择及校核 . 23 的选取 . 错误 !未定义书签。 的挤压强度的校核 . 错误 !未定义书签。 第 5 章 其他部件设计 . 24 5. 1 滚动轴承的选取 . 24 . 24 缸部分的设计 . 25 第 6 章 定位基准的选择 . 28 第 7 章 工件的夹紧及夹紧装置 . 29 7. 1 夹紧的要求 . 29 . 29 具材料的选择 . 30 具精度分析 . 31 第 8 章 基于 件进行的建模及装配 . 33 件建 模与装配概述 . 34 用 件进行零件设计 . 34 用 件进行零件装配 . 35 发动机箱体和钻床专用夹具设计 3 第 9 章 结论与展望 . 37 论 . 39 望 . 39 参考文献 . 40 致谢 . 41 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 4 摘 要 本设计是汽车变速箱箱体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。汽车变速箱箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔 系加工精度。基准选择以变速箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准,以顶面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面,再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用组合机床。 夹具选用专用夹具,夹紧方式多选用气动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。 关键词: 变速箱;加工工艺;专用夹具 发动机箱体和钻床专用夹具设计 5 he is of of of is a of to of is to s. So of in to of of of is of is as as of is of of In of by of of is to by in is to by is to by So is It is in It 阳化工大学科亚学院学士学位论文 6 第一章 . 当前发展现状 机械加工工艺是实现产品设计,保证产品质量,节约能源,降低消耗的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度,加工操作,安全生产,技术检测和健全劳动组织的重要依据,也是企业上品种,上质量,上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。 在实际生产中,由于零 件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同,针对某一零件,往往不是单独在一种机床上,用某一种加工方法就能完成的,而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此,不仅要根据零件的具体要求,结合现场的具体条件,对零件的各组成表面选择合适的加工方法,还要合理地安排加工顺序,逐步地把零件加工出来。 对于某个具体零件,可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件,但从生产效率和经济效益来看,可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此,必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等,拟订较为合 理的工艺过程。 在整个加工构成中,夹具不仅仅是为了夹紧、固定被加工零件,设计合理的夹具,还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。各种专用夹具的设计质量,将直接影响被加工零件的精度要求,在机械加工工艺过程中起到重要的作用。 机械制造业历来是应用科学技术的主要领域,是应用最新科技推动社会经济发展的主导产业。制造离不了机床,机床自然离不了夹具。 夹具是组合机床的重要组成部分,它用于实现被加工零件的准确定位,夹压,刀具的导向以及装卸工件时的限位等等作用的。本次设计计算量中等,但是制图量比较大。需要查阅大量的书 籍充分运用所学知识。 本次设计是箱体类零件的夹具设计,主要设计了夹具的夹紧机构以及动力源传动机构。夹紧机构是指在加工工件的时候,为防止工件在切削力的作用下发生转动而设计的夹紧工件的装置。动力源传动机构是指传递夹紧力的机构。设计中对夹具上的主要零件进行了选择和校核。本次设计的重点是夹紧机构,构思其结构,确定其尺寸。发动机箱体和钻床专用夹具设计 7 并对切削力和夹紧力进行了计算,最后综合各方面因素设计出夹具体的整体尺寸和结构。 组合机床的未来将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动,以简化结构、缩短生产节拍;采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换 系统,以提高工艺可调性;以及纳入柔性制造系统等。 夹具是在机械制造过程中,用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置,简称为夹具。在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位,以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧。 在机床上加工工件的时候,必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好,就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置,这一过程称为定位。将工件夹紧,就是对工件施加作用力,使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧,这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全 过程,称为装夹。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 8 第二章 . 发动机箱体工艺规程设计 产类型的确定 发动机箱体的主要功能是保证内燃机正常工作,除前面要求外,还要有一定的内温性。 目前的发动机主要有 L(直列)发动机, V 型发动机 , W 型发动机 , 水平对置发动机 。另外比较特殊的就是 转子发动机 ,这是马自达的专利。 发动机 : V 型发动机 的气缸是两两左右叉开的,形成一定的夹角,从侧面看上去就像“ V”一样,所以叫 V 型发动机。 V 型发动机与 直列发动机 相比,缩短了机体长度和高度,增加了气缸体的刚度,减轻了发动机的重量,但加大了发动机的宽度,且形状较复杂,加工困难,一般用于 6缸及 6缸以上的发动机。现在的 6, 种。 它的气缸排成一排,也就是一列,因此而得名。现在的 直列发动机 主要有 直列发动机的汽缸体成一字排开,缸体、缸盖和曲轴结构简单,制造成本低,低速扭矩特性好,燃料消耗少,尺寸紧凑,应用比较广泛,缺点则是功率较低。 W 型发动机 : W 型发动机 严格说来还是属于 V 型发动机的一种,只是将 V 型发动机两边的气缸再再分成两组,从侧面看就像“ W”一样,因此得名。也可以说, 动机 就是用两台 动机 拼成的,其最大的好处就是结 构紧凑,易于布置,有利于 发动机舱 的空间的优化,缺点就是结构过于复杂。 有大众即大众旗下的品牌才在使用 前主要有 16。 其实也是属于 是其气缸夹角为 180度。水平对置发动机 是一种最符合运动机械原理的 汽车发动机 组合形式,其制造成本和工艺难度相当高,目前世界上只有保时捷和 斯巴鲁 在使用。 水平对置发动机的最大 优点是重心低。由于它的汽缸为“平放”,不仅降低了汽车的重心,还能让车头设计得又扁又低,这些因素都能增强汽车的行驶稳定性。 同时,水平对置的汽缸布局是一种对称稳定结构,这使得发动机的运转平顺性比 行时的功率损耗发动机箱体和钻床专用夹具设计 9 也是最小。 另外,由于活塞曲轴在左右运动时产生的振动互相抵消,进而实现了低噪音、低油耗。目前主要有水平对置 4缸和 6缸。 采用三缸发动机的均是排量 下的车型,其优点是油耗低,发动机结构简单、造价成本低,维修费用少,就算发动机大修一次最多也就是 500多元,因此使用成 本较低。 三缸发动机的缺点是:由于气缸数少、进气量小,起步及加速提速性都没有四缸发动机好 。 件的工艺性分析 箱体的结构和功能分析;箱体零件的技术分析;零件图的工艺分析 发动机是汽车的心脏,而箱体是发动机的骨架和外壳。在箱体内外安装着发动机主要零部件,其尺寸较大,结构复杂,壁厚较薄又很不均匀 (最薄处仅为 3箱体在工作中承受气压力的拉伸和气压力与惯性力联合作用下的倾覆力矩的扭转和弯曲以及螺栓预紧力的综合作用。在这些大小、方向变化的力和力矩作用下、使机体产生横向和纵向的 变形,变形超过许用值时将影响与机座相联零部件的可靠性和工作能力,尤其是活塞、连杆等零件的工作可靠性和耐磨性会受到严重影响,并导致发动机不能正常工作。因此,要求气箱体材料具有良好的综合性能,即应具有良好的强韧性、导热性、耐磨性、耐蚀性、加工工艺性能和经济性。另外,对材料的再循环应用性及减少对环境的影响也是需要考虑的重要方面。 箱体常用的材料有灰铁和铝合金两种。铝合金的密度小,重量轻,但刚度差、强度低及价格贵。所以除了某些发动机为了减轻重量而采用外,一般用灰铸铁作为箱体材料。 坯的选择 毛坯材料的选 择;确定毛坯种类;毛坯的工艺分析及要求;毛坯的机械加工余量和公差 目前,世界铸铁件的生产状况和趋势是:灰铸铁件的比例明显下降,但仍占沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 10 优势;球墨铸铁件的产量持续增长,而蠕墨铸铁和特种铸铁也有了较大的发展。尽管在目前汽车轻量化发展趋势下,铸铁件受到铝合金铸件等强有力的挑战,但是,由于铸铁的缺口敏感性、减震性及耐磨性等优良性能是其他材料不可取代的,而且生产方便,价格便宜,因此在工业领域中依然具有十分明显的优势,是制造复杂形状零件的首选材料。 灰铸铁由于具有良好的铸造工艺性能和机械性能,优越的耐磨性、减震性 和导热性,而且生产方便,价格便宜,在很多工业领域的铁系零件中被选定为复杂形状零件的首选材料,特别是交通运输行业用作制造发动机的材料。铸铁铸件一般占各类铸件总产量的 75以上;而灰铸铁件产量又占铸铁件总产量的 75以上。由于市场的激烈竞争,对铸铁材质的要求越来越高,随着现代科学技术的进步和对节能要求的提高,于是能提高性能、减轻重量、降低能耗及降低成本的高强度薄壁灰铸铁件就成为国内外研究者们进行研究的一项重要内容,并在汽车发动机等薄壁复杂件生产中得到广泛的应用。 艺路线设计 基准的选择;加工方 法的选择;箱体材料与热处理;阶段的划分;工序的集中与分散;工序顺序的安排;拟定发动机箱体工艺路线 过去半个世纪中,灰铸铁的熔炼和孕育处理有了很大的进步,对于铸铁的合金化、生核和凝固以及固态的相变都作了不少研究。在材料科学日新月异的今天,灰铸铁仍能做为一种结构材料而具有相当的竞争能力,是与这些研究工作分不开的。目前,许多重要的机器零件,如机床床身、内燃机箱体、壳体、压缩机箱体和液压阀等,都是灰铸铁制成的。当然,对灰铸铁性能的要求也越来越高了。既要保证强度高,又要有良好的加工性能和厚、薄截面组织的一致性;还 要求铸铁的刚度高,铸件尺寸稳定。 灰铸铁的强度和综合质量,决定于其最终的显微组织,生产高牌号灰铸铁件,控制其显微组织的目标,大致有以下几方面 8: 发动机箱体和钻床专用夹具设计 11 型; 5以上为珠光体,游离铁素体不多于 5。 1 3 3 2 灰铸铁中片状石墨的分类 由于凝固条件不同 (指化学成分、冷却速度、形核能力等 ),灰铸铁中的片状石墨可出现不同的分布及尺寸。 87把灰铸 铁的石墨分为 6种 。 灰铸铁中所加的合金元素一般分为珠光体稳定元素,石墨化元素,渗碳体稳定元素和细化珠光体的元素。灰铸铁中加入合金元素来提高强度的主要机理表现在:增加并细化珠光体;细化石墨和共晶团;提高渗碳体的热稳定性,防止珠光体在高温下分解,提高铸铁的热稳定性;生成碳化物等硬度相。 一般说来,硫是有害元素。但对灰铸铁来讲,含少量硫对于石墨的生核和共晶团的细化都有非常重要的作用。所以,灰铸铁中的含硫量不宜低于 0 06,最好保持在 0 06 0 08之间。含硫量太高 (0 18 ),则各种有害作用都会显现,损害铸件的质量。硫是化学活性强的元素,在铸铁中含锰量很低时,硫与铁生成化合物点 193 ),也与铁和碳形成低熔点的共晶体 (含碳 0 17,硫 31 7,其余为铁,熔点 975 )。 以完全溶解于铁液中。铁液凝固时,硫或 奥氏体和渗碳体的固溶度很小,逐渐富集于剩余的液相中,最后以硫化物的形式析出,铸铁中含硫量为 0 02时,即可出现独立的硫化物。在灰铸铁中,硫与锰的亲和力比其与铁的亲和力大得多,下式表述的反应中, e, 。熔点为 2,在灰铸铁中, 细小而无害的蓝灰色夹杂物,散乱的分布在金属基体中,而且有助于改善铸铁的加工性能、提高工具的寿命。硫以 铸铁凝固过程中,偏析于共晶团界面的液相中,阻碍共晶团的成长,偏析于共晶团边界上的 会使铸铁力学性能低下,脆性大。这就是硫的有害作用。如果铸铁中加有足够量的锰以抑制 形成细小而分散的硫化物夹杂,硫就会在石墨的生核和成长中起积极而有益的作用。为使石墨片的形态令人满意,灰铸铁中硫的最低含量应是 0 06。 含硫量低于此值,铸铁中石墨片的沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 12 分布状况就不好。 合金元素最重要的影响,是其对奥氏体转变为珠光体、贝氏体和马氏体的动力过程的影响,从热处理的角度来看,就是合金元素对可淬硬度的影响。连续冷却时,可淬硬性增强表现为将奥氏体转变的起始点推迟到较低的温度。在较低的温度下形成的珠光体较细,强度和硬度也都较高。 工设备及工艺装备的选择 W 水平静压造型线:由士造型机,翻箱机、铣浇口机、钻气眼机、移箱机、台箱机、铸工小车、液压站等组成 ;全线采用自动化控制;采用气流预紧实加高压多触头压实造型。生产率为 105 型小时,压实力 1485箱尺寸为1100(2)中频感应保温电炉:生产效率 10t h。 (3)外水冷长炉龄大排距冲天炉:生产效率 7t h,曲线炉膛。 (4)行程吊链式抛丸清理窜。 (5)瑞士 212原材料 (1)生铁,回炉料,废钢,铸造焦,石灰石等。 (2)75硅铁孕育剂,粒度 5 10(3)铬铁、锡、铜。 本设计介绍的 24L 汽油机箱体为横置自然吸气,经过近一年的试制,目前已经满足 使用要求。台架试验结果显示,功率达到了 100矩为 193体的变形满足使用要求。箱体毛坯: 557件箱体浇冒口重: 186质为 于典型的高强度薄壁复杂铸件。其剖面图及各个方向视图如图 2 1。 发动机箱体和钻床专用夹具设计 13 图 2 1灰铸铁箱体 ( 3) 采用冲天炉一电炉双联熔炼,在保温电炉中调整温度和化学成分。采用75包浇注起始温度为 1410 1430。 表 2 2箱体机械性能和金相组织要求 (见表 2 2、表 2 3): 项目 内容 硬度 缸面 缸筒 工艺要求 190220 190210 抗拉强度 试棒 工艺要求 250280 2 3箱体金相组织要求 项目 内容 金相 工艺要求 基本组织 +B( %),石墨大小 45级 工艺要求 珠光体量 95% 渗碳体 1% 磷共晶 1% 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 14 发动机是汽车的“心脏 ,而箱体铸件是发动机的核心部件。所以我国当前正在大力发展发动机箱体的铸造技术,这也是发展具有自主知识产权汽车的重要组成部分。通过具体的试验,完成了本设计的 2 4L 汽油机箱体铸件从铸造工艺设计到材质的选择与控制,再到试 制生产的过程。我们得出结论 ,根据现有生产设备满足工艺要求的铸造工艺方案是:全部采用三乙胺法冷芯盒制芯,利用组芯夹具将 10 个砂芯组合到一起,用下芯机下入型腔内;一箱生产二件。采用封闭一开放式浇注系统,利用陶瓷过滤网来挡渣;采用工频电炉一冲天炉双炉熔炼技术。 发动机箱体和钻床专用夹具设计 15 第三章 钻床专用夹具设计 床夹具的特点 在一般钻床上对工件进行孔加工,多具有下述特点: (1)刀具本身的刚性较差 钻床上所加工的孔多为中小尺寸的孔,其工序内容不外乎钻、扩、铰、锪或攻螺纹等加工,所以,刀具直 径往往较小,而轴向尺寸较大,刀具的刚性均较差。 (2)多刀刃的不对称,易造成孔的 形位误差 钻、扩、铰等 孔加工刀具 ,多为多刃刀具,当刀刃分布不对称,或刀刃长度不相等,会造成被加工孔的制造误差,尤其是采用 普通麻花钻 钻孔,手工刃磨钻头所造成的两侧刀刃的不对称,极易造成被加工孔的孔位偏移、孔径增大及孔轴线的弯曲和歪斜,严重影响孔的形状、位置精度。 (3)普通麻花钻 头起钻时,孔位精度极差 钻床夹具大致可以分为以下几类,具体特点是: 夹具是设计用于在工件切割过程中引导切 割工具并支承、定位和支撑工件的工件夹持装置。夹具大致分为两种:钻孔夹具和镗孔夹具。其中,目前以钻孔夹具最为常见。钻孔夹具一般在钻孔、开孔和铰孔时使用,不过,亦可用于钻孔装埋、扩孔、 倒角 和锪孔。镗孔夹具则一般专门在需要按照精确且预先设定的尺寸镗孔时使用。这两种夹具的基本设计其实是一样的。唯一的主要区别在于,镗孔夹具一般配有在机械操作中用于支撑镗孔杆外端的导套或导轴。 在设计任何一种夹具的时候,都要把许多细节考虑在内。虽然其中一些细节,比如定位、支撑 和夹持,已经在前面讲述过了,但是在本节依然需要提及,因为这些细节对夹具设计起很大作用。由于每种夹具都具有相似的结构,因此,其中一种夹具的设计要点一般亦适用于另一种夹具。设计和挑选夹具,首先要对工件及其制造流程进行分析 具设计内容 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 16 套的设计 钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件,钻套装配在钻模板或夹具体上,而钻模板则以各种不同的形式与夹具体或支架连接。钻套的作用是确定被加工工件上孔的位置,引导钻头、扩孔钻或铰刀,以防止其再加工过程中发生偏斜。按钻套的结构和使用情 况,可以分为以下四种类型,前三种为标准钻套。 (1)固定钻套 分 A、 配合为 H7/定钻套结构简单,钻孔精度高,适用于只需要钻孔的单一工步及生产批量较少的场合。 (2)可换钻套 当工件为单一钻孔工步、生产批量较大,需要更换磨损的钻套时,则用这种钻套较为方便。可换钻套装于衬套中,而衬套则是压配( H7/钻模板的孔内。该钻套由螺钉固定以防转动或在退刀时随刀具带起,钻套与衬套孔常用F7/7/ (3)快换钻套 当加工的孔需依次进行钻、 扩、铰时,由于刀具直径逐渐增大,应使用外径相同,而内径不同的钻套来引导刀具,这时采用快换钻套可减少更换钻套时间,其外径与衬套孔的配合亦为 F7/7/需要取下钻套时,只需将钻套朝反时针钻过一定的角度,使螺钉头部刚好对准钻套上缺口即可拔出。削边方向应考虑刀具的旋向,以避免钻套自动脱出。 (4)特殊钻套 因工件的形状或工序的加工条件而不能使用以上三种标准钻套时,需自行设计的钻套称特殊钻套。 套的设计要点 在确定钻套的结构类型之后 ,需 要确定钻套的内孔 (即导引孔 )尺寸 ,公差及其它有关尺寸 ,同时还要确定钻套的材料。 (1)钻套所导引的定尺寸孔加工刀具,如钻头、扩孔钻、铰刀等。其结构和尺寸都已标准化,并有工具厂生产供应。所以钻套导引孔与这类孔加工刀具的配合,应按基轴制选取。 (2)钻套导引孔的基本尺寸,应等于所导引刀具刀刃部分直径的最大极限尺寸。 发动机箱体和钻床专用夹具设计 17 (3)钻套导引孔与刀具之间应保证一定的配合间隙,以防止加工过程中发生卡住咬死现象。导引孔的公差及上下偏差应根据加工精度和刀具种类。当钻孔扩孔时,钻套导引孔尺寸公差带取 粗铰时,钻套导引孔尺寸公差带取 精铰时,钻套导引孔尺寸公差带取 果钻套导引的是使用单位自己设计制造的非标准孔加工刀具,或者所导引的不是刀具的切削部分,而是导柱部分。则可按基孔制造取相应的配合,取 H7/6/7/。 (4)钻套高度 H 在标准钻套中,其即为导引孔长度。 刀具和钻套的磨损较大: 具容易倾斜。设计时,应根据加工位置精度、工件材料、孔加工深度,孔口所在的表面形状及刀具刚度等因素而定。一般情况下取 H=(1 3)d,若刀具容易偏斜(如在斜面或曲面上钻孔)或位置精度要求高时,钻套的高度应按( 4 8) 。 模板的类型和设计 钻模板主要用来安装钻套,有的还兼有夹紧功能,故有一定的刚度和强度。通常有以下 三 种: ( 1)固定式钻模板 固定式钻模板结构简单,钻孔精度高。但这种结构对某些工件而言,装卸不太方便。 ( 2)铰链式钻模板 当钻模板妨碍工件装卸或钻孔后需攻螺纹时,可采用铰链式钻模板。由于铰链销孔间存在配合间隙,用此类钻模板加工的精度比固定式钻模板低。 ( 3)可卸式钻模板 可卸式钻模板以两孔在夹具体上的圆柱销和削边销定位,然后用铰链螺栓将钻模板和工件一起夹紧。在加工完一个工件后,将钻模板卸下, 然后才能装卸工件。使用这类钻模板,装卸钻模板较费力,钻套的位置精度较低,故一般多用在使用其它类型钻模板不便于装夹工价时采用。 边销 削边销的宽度一般是不用进行计算的,除非加精度要求高时,才需计算。通常 b、床夹具设计手册表 2常用削边销的结构形式如图所示。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 18 ( a ) ( b ) ( c )b b ( a)型用于孔径大于 50的定位销;( b)、( c)型用于孔径小于 50定位销,其中 次设计中采用 一面两孔定位中,削边销是限制工件绕 此,削边销的长轴一定要垂直于双孔中心的连线,如图 1所示。否则失去限制该转动自由度的作用。同时,在装配中,当削边销调整好以后,应尽可能采取防转措施。 本设计中取销的直径为 12;销孔为 12。 承板 支承板的长度为 400宽度为 32材料为 1298 的规定;热处理 55 60它技术条件按 2259的规定。 板 压板总长 474材料为 45号钢,淬火、回火 40 45参考机械工程材料),压板用铰链与压紧销相连,压紧销用螺纹固定在一个活动块上,其在装配发动机箱体和钻床专用夹具设计 19 图中的结构图: 装配图中的压板结构 具体中间支架 材料为 件。为避 免在热应力的作用下夹具体发生变形 ,变形轻者可能导致加工精度难以保证 ,重者会导致该夹具中间支架报废 ,因此 ,一定要进行时效处理 避免出现砂眼 ,疏松 ,气孔等铸造缺陷 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 20 夹具体中间支架 轮齿条偏心轮部分的设计 该部分为本次设计的核心部分。动力源为气缸,利用气缸活塞杆上加工出的齿条部分与齿轮啮合,齿轮齿条部分再带动与齿轮同轴的偏心轮,偏 心轮压紧压板,从而压紧工件,气缸为两个,压板部分也为两部分,在空间布置情况为对称布置,齿轮齿条部分的局部剖视图以及俯视图如下: 21 Q 偏心轮与轴承端盖之间留有 4间隙,这样可以保证偏心轮在压紧压板时能够畅通无阻,而且还可以防止磨损,因为接触磨损相当严重,不仅会减少零件的使用寿命,而且容易使偏心轮转动不灵活,甚至会产 生转动不了的现象。为解决上述问题,最好留有间隙。 轮的设计 根据机械制图第 7章 标准件与齿轮来设计此处的齿轮 齿距越大 ,轮齿就越大 ,轮齿的抗弯曲能力也越高 ,即模数是轮齿抗弯曲能力的重要指标 ,为了满足齿轮的弯曲疲劳强度 ,在此选取 : ;80;2 81);2( * ;6382;71)22(*沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 22 ; 由活塞杆的推程 ;65s 可知推杆 上齿条部分的齿数约为 : ;14:;5/22 ; 取 : ;100 发动机箱体和钻床专用夹具设计 23 第四章 键的选择及校核 的选取 根据机械设计课程设计并参考此处轴的直径分别选取偏心轮处和齿轮处的键为 : 偏心轮处 : ;810 齿轮处 : ;914 的挤压强度的校核 根据机械设计教材第六章 键连 接强度的计算公式 : 3102 ; 式中: T 2), ; k ,此处 h 为键的高度 , l 圆头平键 ,平头平键 ,这里 L 为键的公称长度 , b 为键的宽度 , d p 轴 ,轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力 ,单位是 根据机械设计教材第六章 表 6处的载荷有轻微的冲击 ,三者中最弱的材料为铸 铁 ,所以取 01 0 0 ; 代入数据得 : 偏心轮处 : 2 01 0 ,满足强度要求 ; 齿轮处 : 0 21 0 ,满足强度要求 . 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 24 第五章 其他 部件设 计 动轴承的选取 根据机械设计课程设计表 15沟球轴承,再结合轴的直径及载荷情况 (此处的载荷是径向载荷 ),选取深沟球轴承 ,型号为 :6005,额定动载荷为 (额定静载荷为 :( 拔销部分的设计 在组合机床及其自动生产线上,为装卸方便,通常两个定位销不是固定的,而是活动的、可以伸缩的。即加工前能使之进入工件孔中定位,加工完后能从孔中退出。这样可以很方便的将工件(或随行夹具 )推入或推出夹具(或自动线的机床夹具)。 常用的通用伸缩式定位销有手动的和液压驱动的两种。本次设计中用的是手动伸缩式的定位销。其具体结构和各相关部件如下图所示: 发动机箱体和钻床专用夹具设计 25 B P P 旋转沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 26 K K 旋 转 缸部分的设计 根据金属切削机床夹具设计手册第 941 页气动夹具元件设计气缸的相关部件:气缸的行程是 65在气体压力为 其推力为 :1246N ,拉力为 :1050N ;其内部结构如图所示:发动机箱体和钻床专用夹具设计 27 H 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 28 第六章 定位基准的选择 要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置,就必须设置相应的六个约束,分别限制刚体的六个运动自由度。在讨论工件的定位时,工件就是我们所指的自由刚体。如果工件的六各自由度都加以限制了,工件在空间的位置也就完全被确定下来了。因此,定位实质上就是限制工件的自由度。 分析工件定位时,通常是用一个支承点限制工件的一个自由度。用合理设置的六个支承点,限制工件的六个自由度,使工件在夹具中的位置完全确定,这就是六点定位原则。 可以分为以下几种: 全定位是指不重复的限制了工件的六个自由度的定位。当工件在x、 y、 般采用这种定位方式。 据工件的加工要求,有时并不需要限制工件的全部自由度,这样的定位方式称为不完全定位。 据工件的加工要求,应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。欠定位无法保证加工要求。因此,在确定工件在夹具中的定位方案时,决不允许有欠定位现象的产生。 具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个 自由度的现象,称为过定位。它会造成定位的不稳定,严重时会引起定位干涉,因此,应该尽量避免和消除过定位现象。消除或减少过定位引起的定位干涉,一般有两种方法:一是改变定位元件的结构,如缩小定位元件工作面的接触长度或者减少定位元件的配合尺寸,增大配合间隙等;二是控制或者提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。 发动机箱体和钻床专用夹具设计 29 第七章 工件的夹紧及夹紧装置 紧的要求 ( 1) 夹紧过程中不得改变工件定位时所确定的位置; ( 2) 夹紧力方向应垂直于工件主要定位件的定位平面; ( 3) 夹紧力应作用在工件支承点所组 成多角形的重心上或在其范围内,否则应增加辅助支承; ( 4) 夹紧机构的接触元件只能在夹紧方向移动。 ( 5) 尽量采用具有(自动)定位和夹紧作用的夹紧元件,如 ( 6) 夹紧力应保证夹具在整个加工过程中工件相对定位元件的位置不变和不产生不允许的振动。 ( 7) 应使主切削力作用在刚性支承基面上,不得作用在加紧元件上。 ( 8) 夹紧力不致引起起定位元件和对刀件间的位置变动。 ( 9) 因夹紧力而产生的工件表面压伤和变形应在允许的范围内 ( 10) 增大夹紧机构接触件的面积或工件支承面积。 ( 11) 夹紧力应作用在主要(较大)基 面上或工件刚性最大处。 ( 12) 必要时在压板的夹压表面上镶铜或夹布胶木,以避免夹压时损伤工件表面。 ( 13) 对易变形的薄壁工件的精加工宜采用磁力夹紧或真空加紧。 夹紧元件的要求 ( 1) 工件在加工过程中,能产生克服切削力所需的夹紧力。施予夹紧元件上的力不宜过大,一般控制在 50100 ( 2) 不会使工件偏移正确定位的位置。 ( 3) 偏心轮、凸轮或斜楔在夹紧工件以后,在加工过程中能保持自锁,防止因切削力的作用而使夹紧实效。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 30 与工件的接触面积应尽量大,以避免应力集中和单位面积压力过大。 ( 4) 采用螺 旋夹紧时,尽量避免螺旋端面直接作用在工件上。 ( 5) 两点或两点以上同时夹紧工件的夹紧元件应设计成浮动的。 ( 6) 压向工件毛坯侧面的夹紧元件端部应具有与垂直平面呈 7左右的斜角。 ( 7) 具有必要的强度、刚度和与工件接触表面的硬度。 具材料的选择 根据金属切削机床夹具设计手册第 10页,表 1械工程材料相关内容来确定本设计中夹具的主要部分的材料和热处理以及硬度,如下所示: 1、夹具支架: 2、压板: 45号钢,淬火、回火 40 45 3、偏心轮 : 20 号钢,渗碳、淬火、回火 58 64碳深度 4、支承板: 20 号钢,渗碳、淬火、回火 58 62 碳深度 5、定位销: 火、回火 556 0 6、伸缩销机构所用轴: 20号钢,渗碳、淬火、 54 60碳深度 7、钻模套: d 26的钻模套用 火、回火 58 64d 26的钻模套用 20号钢,渗碳、淬火 58 64碳深度 8、工件材料: 产工艺为铸造,壁厚 20 30挤压应力为 220度为 157 236 9、插拔销轴: 45号钢,淬火、回火 35 4010、刀具材料:高速钢。 夹具精度分析 为防止工件在切削力 P 的作用下绕圆柱销轴线转动,必须计算在切削力 P 的作用下不使工件绕圆柱销轴线转动所需的夹紧力。 1. 夹紧力的计算 根据金属切削机床夹具设计手册第 479页表 3见典型夹紧形式所需夹紧力的计算公式 找到与工件以一平面两圆孔定位形式并且夹紧力与切削力方向相互发动机箱体和钻
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