机械毕业设计（论文）-转向器壳体钻孔夹具设计【全套图纸】.doc

转向器壳体钻孔夹具设计摘 要方向盘也被称为转向，转向器，转向系统，这是最重要的部分。它的主要作用是增加传递到转向力，并在沿垂直于输送臂的变化的转向力。该结构的转向形式可分为几种类型。历史上曾有过许多形式的转向，现在比较常用的齿轮齿条，蜗杆曲柄指销式，循环球-齿条齿扇式，循环球式曲柄手指，蜗轮式等。本文转向器壳体钻井工艺和夹具设计。分水器外壳的孔中，形状精度和位置精度要求的尺寸精度非常高，并且反过来壳体相交的重合气缸布置成当在组合处理中，需要更准确和合理定位的壳体。并逐渐整个壳体的部件的固定和准确定位，实现了钻孔的定位精度所要求的定位精度。关键词：转向器 壳体 定位精度 夹具设计全套图纸，加153893706Steering shell drilling fixture designSummarySteering is also called steering system, steering system, which is the most important part of the steering. Its role is to: increase the propagation direction of the steering wheel to change the power transmission and power steering linkage. Form of the steering structure can be divided into several types. Historically, there have been many forms of steering, there are currently more commonly used rack and pinion, worm crank the pin, recirculating ball - Fan-rack gear, recirculating ball crank pin and worm-type and so on. The main purpose of this system is to study the recirculating ball steering gear. This article discusses the recirculating ball steering gear housing bore and fixture design. Steering shell hole dimensional accuracy, shape accuracy and location accuracy requirements are very high, and the shell is a combination of two overlapping cross cylinder, and the arrangement process, the need for housing is more accurate, reasonable position. The housing member and the step of the overall behavior of the exact positioning, positioning accuracy of the correct positioning step to achieve the desired accuracy of drilling.Keywords：steering gear case positioning accuracy fixture design目录目录3第一章 绪论41.1 夹具的工作原理41.2夹具的分类41.3机床夹具的发展趋势41.4 本章小结5第二章 转向器壳体钻夹具的设计选择52.1 转向器壳体的分析62.2 机床的选择62.3 钻床夹具的选择72.4 选择钻模板72.5 钻套的选择82.6 钻套导引孔尺寸和公差的确定92.7 钻套高度选择和钻套与工件距离9第三章 工件在夹具中的定位103.1 工件定位的基本原理103.2 确定定位方案103.3 定位元件的选择与设计114.4 导向元件的选择12第四章 定位误差的分析与计算144.1 定位误差144.2 定位误差的组成及计算方法14第五章 工件的夹紧155.2 夹紧力的计算15参考文献17致谢18 第一章 绪论1.1 夹具的工作原理1 工件加工对准夹具的准确位置。它是由位于相应的面部表面与夹具接触工件的定位元件的定位，有或取向来实现。2 夹具在机床上应确保适当和准确的位置和方向固定结构，并确保相对于夹具和机床连接表面之间，从而确保相对夹具表面切割机移动到的面部的准确位置的工件的定位元件形成一个精确的表面几何形状，它达到了面向定位基准线所需的各等精密加工作业时的位置。3 使刀具定位元件相关的确切位置，从而确保加工的工件定位基准位置大小的表面上的刀具相对定位面的调整。1.2夹具的分类根据不同类型的机床，夹具和固定装置可分为车床夹具，铣床夹具，钻夹具。通过不同的电源装置采用，可分为手动夹具，气动夹具等。 1.3机床夹具的发展趋势1高精确度与加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，制造精密的夹具苛求。 5m的精密定位夹具高音调的准确性，夹具支撑面达到0.01mm/300mm ，高平行度0.01mm/500mm 。德国demmeler （戴美乐）制造的长4米，宽2米的孔系列组合焊接夹具平台， 5m以下，它的高错误的定位是 0.03毫米平行度和垂直度老虎钳钳安装重复精度高达 5m的：瑞士EROWA重复柔性夹具定位精度可达2 5m的。精密夹具及固定装置已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。事实上，为了满足不同行业和经济发展的需要，与文件夹不同型号和不同档次的精度标准供选择。2高效为了提高机器的生产效率。双面，四片夹紧装置和越来越多的产品。为了减少作业的安装时间，各种自动定心夹紧台钳，杠杆夹紧，凸轮夹紧，气动和液压夹紧，以便快速夹紧功能前移。新的电控永磁夹具，加紧和只有1到2秒松开工件，夹具结构简化为多台机器，多方位，多部分的过程创造了条件。为了缩短机器上安装和调整夹具的时间，瑞典3R夹具在短短一分钟内完成安装和校准电火花加工夹具。一分钟之内，美国杰根斯（詹金斯）的球锁装夹系统将能够找到并锁定在机床工作台上的夹具，球锁装夹系统用于柔性生产线更换夹具，起到停机时间提高生产效率的效果。3模块，所述组合组合夹具元件是一个组合的基础。省工，省时物质，能量，体现在创新的夹具系统中先进的。模拟演练切割工艺，既为用户提供正确，合理的固定装置及零部件配套项目，也是积累经验，了解市场需求，不断改进和完善夹具系统。4 适用 ，经济夹具的通用性直接影响经济。模块化，组合夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重构性，可重构性和可扩展性的特点，以及应用范围广，通用性好，夹具利用率，更快的投资回报率，以反映经济性好。强大的功能元素，使得夹具通用性好，简洁的组件，配套成本低，经济实用的应用程序具有推广价值。1.4 本章小结本章的重点是夹具及固定装置的制造机器，装置及工作原理的作用及其发展趋势的份额的重要作用。第二章 转向器壳体钻夹具的设计选择2.1 转向器壳体的分析为了安装需要钻孔在所述壳体的4 13 HFC方向侧的表面上。下面工件。由于没有现成的装置可用，这样流程来设计专用夹具。2.2 机床的选择根据所须加工孔的，四孔的13基本尺寸。该机有三种可用的机床，数据如下：型 号最大钻削直径主轴端面至工作台最大距离工作台面积主 轴孔莫氏锥度号最大行 程转 速Z518186003503502145330-3040ZQ4015154752503002100480-4100Z53535750450500422568-1100考虑到装卸和拆卸，和表面积通过对各方面工件的比较，决定采用Z535立式钻床。2.3 钻床夹具的选择许多类型的钻孔夹具，可根据孔的分布可以被加工成：a 固定式钻模：在使用过程中，例如一夹具，固定在钻探工作表面，但一般只用于垂直钻孔加工时间。b 回转式钻模：用于处理分布式对在工件上的同一圆周上的相同或平行的孔的径向孔的周围。c 翻转式钻模：没有这样的夹具轴和索引方法。在此过程中需要使用一个手翻转的。孔中的主处理的小零件几个方向分布。d 盖板式钻模：这样的夹具没有特定的文件夹中，除了钻孔模板钻套，以及所述定位元件和夹紧装置。在加工过程中，钻模板为掩护覆盖同一工件上。e 滑柱式钻模：这是一种常见的可调夹具与升降钻模板。根据工件的特殊结构，决定采用盖板夹具。它的特点是简单，重量轻，易于清除切屑。对于大型和重型加工工件孔的大小，使用最合适的盖板夹具。对于小批量，在那里钻铰链后，立即倒角，而其他进程，使用盖钻取模式也很方便。钻模式每次需要从工件处理，比较麻烦，覆盖时间，所以不适合大批量生产。2.4 选择钻模板钻模板是供安装钻套用的。它有一定的刚度和强度，以防止套管和导向精度的影响，位置精度的变形。常用的有以下几种：a固定式钻模板：直接固定到所述上主体，并且是不可移动的。因此，为了获得高的定位精度，但不是很方便的装卸工作件。b铰链式钻模板：钻孔模板及固定装置铰链连接。因为必须有在铰链的间隙，所以该钻孔加工精度的位置不是固定模更低。c可卸式钻模板：当工件装卸必须钻去除模板，你应该可以采用可拆卸钻模板。然而，由于处理钻孔模板进行比较费时，而较少精密钻孔的位置，所以一般使用时，其它类型的钻孔模板是不容易的使用工件进行安装。d悬挂式钻模板：该钻模板适合于大量生产的大量的钻在相同的方向平行的孔，并与多轴驱动器或组合使用的垂直钻孔机上。应为工件结构有点独特，要加工孔的位置精度不高，而且是小量生产。它决定采用可拆卸钻模板。2.5 钻套的选择在钻孔夹具通常是与钻具对齐设置来实现，处理只需要对齐钻头夹持器，定位精度可以通过钻孔工艺要求来实现。当然，也有增强的工具衬套刚度的影响。因为这些孔的大小相同于在同一平面上处理不同的位置，它仅需要使用一个衬套。钻套的四种形式：a固定式钻套：一钻套入固定式无肩，有肩。肩部主要用于钻孔模板更薄要保持钻头导向套长度时。圆筒形轴套，以H7/r6或H7/n6压力直接与此特定钻头或钻模板集的缺点，该文件夹是不容易的更换磨损，它主要用于生产小批量加工钻孔夹具或螺距和球场高精度小孔。为了防止切屑进入钻孔设置钻头套筒的上端和下端应稍突出钻孔模板为宜，通常不大于钻孔模板更小。b可换钻套：可互换的衬套的实际功能和一个固定的轴衬，如在较大数量时，它可以被磨损后立即更换。避免穿钻模板，钻套不直接安装在钻模板或一个特定的文件夹但H6/G5 H7/G6或与衬套孔，具有防旋转螺钉以防止摩擦处理当用工具解除工具，芯片和钻孔的钻套护套产生旋转作用或回缩，并夹在衬套或钻模板与特定的使用H7/n6或H7/r6 。c 快换钻套：快速变化的位持有人受到相同的孔中使用的多个加工步骤。因为在这个过程中，这反过来需要更换，取下钻套，以适应不同的切削工具的需求，宜采用快换钻套。d 特殊钻套：根据在顺序的具体情况而设计，以补充组标准钻头性能不足。通过比较，结合工件结构，决定采用固定钻套的A型无肩钻套。（数量为四个）2.6 钻套导引孔尺寸和公差的确定设置的选择标准钻孔结构时，引导衬套孔的尺寸和公差需要根据以下原则确定： 1）导套基本尺寸钻孔直径应等于最大极限尺寸指南工具，以防止卡住而死亡 2）并与导向孔刀具的钻头套筒，轴应根据选择系统中，因为这些工具的结构和尺寸已经标准化。 3）刀具和导向套筒之间的钻孔应确保有一定的配合间隙，以防止堵塞。根据所选刀具的类型和精度要求导孔公差引导，钻孔和扩孔选F7，F8 ;原油相比G7选举;精度被选择比G6 。 4）标准钻孔的最大尺寸被处理的基本尺寸，钻导向孔的基本尺寸和孔的加工公差的相同的基本尺寸取F7 。 5）如果工具不开机的切削部分，但与导柱部分，可以按与H7/f7 ， H7/g6 ，或H6/g5选择相应的孔基础。故钻套导引孔以便在相同的一套基本的基本尺寸和孔的加工公差的大小取F7。2.7 钻套高度选择和钻套与工件距离1钻套高度是由钻头套筒的精度，工件材料，孔的加工精度，工具寿命，其表面形状因子的高度确定。的 0.25毫米间距或自由公差尺寸精度钻，钻套的高度取H=（1.52.5）d。钻套内径采用基轴制F8的公差。所以H=（1.52.5）d=（1.52.5）13=19.532.5mm加工IT6IT7级精度，孔距在12mm以上的孔或加工工件孔距精度要求在0.100.15mm时，钻套的高度取H=（2.53.5）d钻套内径采用基轴制G7的公差。H=（2.52）d=（2.53.5）13=32.545.5mm由于该零件加工孔精度不怎么高，故钻套高度取27mm.2钻套与工件的距离工件和钻头套筒留有一定距离h之间，如果h过大倾斜量增加，使得钻头夹持器是不是一个很好的指导。 h过小，则切屑排出困难，不仅提高了工件的表面粗糙度，钻头有时会断裂。H值可按下面经验公式选取：加工铸铁、黄铜时，h=（0.30.7）d；加工钢件时，h=（0.71.5）d；由于工件是铸铁，故取 h=（0.30.7）d=（0.30.7）13=3.99.1mm取7.5mm。第三章 工件在夹具中的定位3.1 工件定位的基本原理1六点定位原理工件定位性质是使工件占据在夹具中一个确定的位置。这个位置可以通过将支持相应的限制，获得自由的程度来确定。在空间中的对象有六个自由度笛卡尔坐标。这种自由沿三个相互垂直的轴线的运动，以及围绕旋转自由度的三个轴 2完全定位与不完全定位如果仅基于所述台阶部的自由限制了加工要求，而另一度，而不会限制所述工件的自由而没有占据一个唯一的位置确定，但是这个步骤不影响加工要求不完全清楚，此时定位。应该使用或不完全定位完全定位主要是由加工要求的方法测定。3欠定位与过定位由于定位装置的程度的工件的定位限制自由的实际数目，该过程是小于的自由度，通过限制所述处理要求是必要的数目。因此，由于结果的定位将导致自由和应该限制限制是并非不合理现象，这并不能保证该程序规定的处理要求。定位两个或多个点的支持与限制的自由反复，这种现象称为过度重复定位的定位。4定位支承点的配置在六个定位，定位的支持点的配置，定位精度和稳定性很大。3.2 确定定位方案根据上述被处理部和各个表面的特殊结构。具体方案如下：工件应该限制的自由：X，移动在Y方向上的自由， X，Y， Z方向的转动自由度2） a以已加工的底面为基准面，限制 X ，Y方向的转动自由度，Z方向的移动自由度。b 以中间孔套入一根长芯轴，限制X， Y方向的转动和移动自由度。c 以后面的已加工的孔为基准套入一定位轴，限制Z 方向的自由度。所以出现了重复定位的情况。但由于是采用已加工面为基准，所以对该定位方案是合理的。3.3 定位元件的选择与设计 工件在夹具中位置的确定，主要是通过各种类型的定位元件实现的。一般的定位元件有：1） 平面定位元件：固定支承、可调支承、自位支承、辅助支承。固定支承：支承点的位置固定不变的定位元件。如各种固定支承钉。可调支承：支承点的位置可调节的定位元件。如可拧动的螺钉。自位支承：支承本身在定位过程中所处的位置，随工件定位基准面的变化而自动与之适应，其作用相当于一个固定支承，只限制一个自由度。由于增加了与定位基准面接触的点数，故可提高工件的安装刚性和稳定性。适用于工件以粗基准定位或刚性不足的场合。辅助支承：这类支承只起提高工件支承刚性或起辅助作用的定位元件而不起定位作用。2） 圆孔表面定位元件这类定位元件常用于圆孔表面。一般定位元件有：定位销、刚性心轴、锥度心轴等。3） 外圆表面定位元件这类定位元件常用于外圆表面定位。一般有：定位套、支承板、V型块等。定位套对工件外圆表面主要实现定心定位；支承板实现对外圆表面的支承定位；V型块则实现对外圆表面的定心对中定位。4 ）锥面定位元件主要用于加工轴类零件或某些要求精度定心的零件时，以工件上的锥孔作为定位基准。可提高工件轴向的定位精度。根据工件在工件孔，类似于悬臂的向下的力，钻头的一部分，扭转力矩和重力的力和作用时引起的钻孔的工件的平面结构的特殊性。工件通过重力下垂的作用，而使从所述定位元件将工件定位基准。同时，也使工件的振动，从而导致损害的工具，最终影响加工质量。根据这一特点，决定采用辅助支持。在工件的下部可能需要的孔的辅助支持。在第一预定位置，然后在主重新定位和所有的接触元件的准确定位的夹紧力的作用下。所述支撑构件是球形的支柱。考虑四个孔被加工，并且孔的位置不是对称的，该分布是大的，所以使用两个这样的柱子。这样的支柱，具体如上图。对于工件的后部，由于采用了一个定位轴，所以要保证定位轴的定位。决定一端用定位螺钉，一端用压紧螺钉。4.4 导向元件的选择行动导向元件被用来确定刀具与工件的相对位置时，刀具导向作用正确播放。时也定位元件都可以使用。这些元素包括各种钻模板，钻套，铰链盖和引导支持等1）钻模板我们已经选择了可拆卸钻模板。但是普通的可拆卸钻模板还不能满足我们的加工孔的要求，所以要另外设计。因为孔是两套并行处理孔不对称的。的分析表明，它们与中间孔之间的垂直连接成164角。为了确保加工的精度，钻模板可以被设计成三角形花键连接，花键齿的中心线164 角，只是垂直的设计宽度的形式。花键与拉削或钻孔加工，热处理后的方法用于提高定心面的磨削精度。三角形与外花键齿铣机，热处理后的磨削方法也可用于改善定心表面的精度和侧翼，具体设计如下：三角花键根据Dg=32 查表6-74内花键弧齿槽宽和外花键弧齿厚偏差取m=2 齿数：z=14 模数：m=2分度圆：df=dg-2(0.6+)m=32-2(0.6+0.1)2=29.2mm齿顶圆直径：dd= df+2(0.4+)m=29.2+2(0.4+0.1)m=31.2mm齿根圆直径: dg=df -2(0.6-)m=29.2-2(0.6-0.1)2=26.6mm公称圆：D=df +2(0.4+)m=29.2+2（0.4+0.1）2=31.2mm内花键齿根圆弧起始点直径：dq=(z+1.1)m=(14+1.1)2=30.2mm内花键齿槽宽：s=(/2+2tan)=(3.14/2+tan4520.1)=3.54内花键齿槽角：=90-203/z=90-203/14=76.5外花键基圆:dj=df+2(0.4+)m=29.2+2(0.4+0.1)2=31.2mm内花键齿根高：h1=(0.6+) m=(0.6+0.1)2=1.4内花键齿顶高：h1=(0.4-)m=(0.4-0.1)2=0.6外花键齿根高：h=(0.4+)m=(0.4+0.1)2=1外花键齿顶高：h=(0.6-)m=(0.6-0.1)2=1内花键齿顶圆直径：Dg=df+2(0.6+)m=29.2+2(0.6+0.1)2=32分度圆周节：t=m=3.142=6.28 内外表面光洁度的粗糙度必须在3.21.6之间。而芯轴也就设计如下图：第四章 定位误差的分析与计算 4.1 定位误差 定位误差是由于一个过程取向所造成的步长（通常指的是加工表面的距离的步长的基础上），或者处理错误的位置的要求是不允许的。的定位方案，通过分析其可能的定位误差，只要大于约1/3至1/5的工件的公差的尺寸或位置减计算。这个取向的程序，通常被认为是能满足精密加工工艺的要求。工件在夹具中的位置是由定位件确定的，一旦工件的定位面时，与定位部件或夹具的整体接触，该位置将决定工件。然而，对于一个数的工件，由于每个工件的表面是介于约彼此在尺寸和位置上的差在容许范围内。是钳和相应的定位元件本身之间的大小和位置公差。因此，工件的定位虽然，被定位于特定的表面的每个元素将具有自己的位置变动量，造成了步长大小，并且处理错误的位置的要求。4.2 定位误差的组成及计算方法定位误差是加工调整法，该法只允许因定位所造成的进程大小或位置的要求，尽最大可能的变化过程中工件的数量。该定位误差由基准误差占主导地位，并引用没有重合误差两部分组成。因此，在夹具的设计中，定位方案的任何一个，由多个定位工件，直接计算的参考步骤的最大波动范围的两个极限位置，该定位误差为定位程序。孔的工件的最大直径和当所述定位销O1O2, O1相对于上述圆筒状工件和工件的尺寸，最小步长Hmin的最高位置时的相对位置OO2针的定位销的最低条件沿O2工件的几何形状，以最大升力的底部位置的上述圆筒状工件的最大尺寸下，定位误差的过程，此时，我们可以看到的H在工件定位销孔的直径的大小和最大的最小条件的直径中，当相对于定位销O1O2 O1在最高位置与上述圆筒状工件小时的尺寸工件时，最小步长Hmin的，当相对于定位销OO2向下沿O2外侧的工件的底部位置的工件圆的最大大小，则处理大小为最大扬程时，定位误差在这个时间步长大小H被称为： 定位 =A1A2=HmaxHmin=O1O2+1/2d-1/2(d-Td)=O1O2 +1/2Td根据定位误差产生的原因也可按定位误差的组成进行计算： 定位=位置+不重=O1O2 +1/2Td 在工件的装夹配合当中，由于芯轴与工件采用的是H7/k6过渡配合，故认为O1O2基本为0。所以： 定位=0.5Td即为芯轴公差的一半。第五章 工件的夹紧5.2 夹紧力的计算1）夹紧力的方向由于在整个加工过程是以工件底面为准，钻模板压在上面，所以上面可以用螺母直接夹紧。根据材料的磨损和耐用度标准8-37位查表孔尺寸：后刀面最大磨损极限：0.50.8mm，T=3600刀具切削速度： V=27.91/51.62=0.52 m/s表10-3中钻切削速度的计算公式： Cv=14.7 Zv=0.25 Yv=0.55 m=0.125 f=0.3mm/r查