“密封圈定位套”钻孔夹具设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩前 言本说明书是编者根据密封圈定位套钻孔过程所需夹具的设计原理编写的。主要包括任务介绍、方案选择、定位误差分析等内容。专业课程综合设计课程设计安排在大四上学期，是我们学完了机械制图、机械制造工艺学、工程材料、机械设计、CAD/CAM 等专业基础课和主要专业课，参加了金工实习、认知实习、生产实习，经过了机械设计、机械制造技术基础课程设计之后进行的又一次实践性环节，这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习，同时还要对相关课外知识进行查阅和学习，也是一次对我们实际运用知识解决问题能力的练习。并且，这次课程设计同样也会用到以前的金工实习、认知实习和生产实习的相关知识，也可以说这是对这几次实习效果的一次检验。马上就要步入社会，接触真正的生产加工，所以这次设计是个很好的锻炼机会。这次的课程设计，我的题目是“密封圈定位套”钻孔夹具设计。希望通过对密封圈定位套的加工工艺规程的设计的熟悉，可以进一步了解专用夹具的设计。虽然这是大学以来的第三次课程设计，但毕竟还是第一次接触夹具的设计，对知识掌握、熟悉程度以及综合运用还会存在问题，因此在设计中难免会有考虑不周全或错误的地方，这些也是第一次设计时常见的问题，希望老师多多批评和指正。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩目 录一、任务介绍1二、夹具设计22.1 方案的选择及确定22.2 夹紧元件及动力装置确定22.3 钻套、衬套及夹具体零件的选择32.4 定位误差分析62.5 公差配合的选用82.6 切削力的计算与夹紧力分析9三、设计小结11四、参考文献12机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩一、任务介绍图 1 定位套工序图零件介绍：密封圈定位套是机械密封装置中的一个重要零件，它的外圈有凹凸结构，内圈端面凸出一部分保证轴向定位要求。两者都可以作为密封圈的辅助元件达到定位密封圈，保证密封工作稳定的要求。如图 1 所示，本道工序的加工任务是加工面孔 313 与 3M8 螺孔的底孔，并满足尺寸要求加工的 313 平均分布在 的圆周上，3M8 平0.12均分布在 的圆周上，同时保证 13 与 M8 的夹角成 60。综合上述，0.175机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩选择用 Z3025 型摇臂钻床。根据所给已知条件，零件按中等批量到大批量生产的情况设计工艺过程。故以 90 为定位基准，采用内孔定位。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩二、夹具设计2.1 方案选择及确定方案一：以 130 内孔与圆盘底面 B 为定位面，采用内孔定位，设计专用夹具。方案一分析：这种机床夹具设计方案可行，但是考虑到定位面 B 的粗糙度较大，用来做定位基准会加大加工孔的误差。方案二：以零件内孔 90 与圆盘底面 A 为定位面，采用内孔定位，设计专用夹具。方案二分析：这种机床夹具设计方案合理，因为底面 A 已经进行了加工，且粗糙度较小,而内孔 90 也已加工，所以对加工孔的误差较小。综合上述分析，采用方案二。2.2 夹紧元件及动力装置确定由于该密封圈定位套的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。同时为了克服螺旋夹紧动作慢、效率底，本道工序夹具的夹紧元件选用快速螺旋夹紧机构来解决这一问题提高装夹效率。快速螺旋夹紧机构的的结构如图 4 所示。图 4其工作原理及使用说明是:带有开口垫圈的螺母夹紧，螺母外径小于工件孔机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩径。稍微松开螺母，取下开口垫圈，工件即可穿过螺母取出。2.3 钻套、衬套及夹具体零件的选择本道工序主要加工任务是加工面孔 313 与 3M8 螺孔的底孔。并满足尺寸要求加工的 313 平均分布在 的圆周上，3M8 平均分布在0.12的圆周上。0.175（1） 对于加工面孔 313其加工孔加工要求不高，故选用快速钻套，以减少更换钻套的辅助时间。根据机床夹具设计手册可以查得钻套孔径结构尺寸如图 5 及表 1 所示。图 5 快换钻套表 1 工艺孔 313 钻套结构参数如下表：Dd H 公称尺寸 公差 1D2h1m1r13 26 22-0.008-0.02234 32 12 7 13 13.5 22.5 50而衬套则选用固定衬套其结构如下图 6 所示：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩图 6 固定衬套衬套选用固定衬套其结构参数如表 2 所示：表 2 工艺孔 313 固定衬套的结构尺寸d D公称尺寸 允差H公称尺寸 允差C 122+0.023+0.01326 30+0.039+0.0251.5 1（2） 对于加工 3M8 螺孔的底孔M8 螺纹孔的加工需钻、攻螺纹两次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：M8 螺纹孔分钻、攻螺纹两个工步完成加工。钻、攻，加工刀具分别为：钻孔7 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；攻螺纹8 的丝锥。根据机床夹具设计手册可查得钻套孔径结构如图 7 及表 3 所示。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩图 7 快换钻套表 3 工艺孔 3M8 螺孔的底孔钻套结构参数如下表：Dd H 公称尺寸 公差 1D2h1m1r8 12 12-0.006-0.01822 20 12 6 7 7.5 16.5 45而衬套则选用固定衬套其结构如下图 6 所示：图 8 固定衬套衬套选用固定衬套其结构参数如表 4 所示：表 4 工艺孔 3M8 螺孔的底孔固定衬套的结构尺寸d D公称尺寸 允差H公称尺寸 允差C 112+0.019+0.01112 18+0.032+0.0201 0.6（3）夹具体中夹紧零件的选择本道工序夹具的夹紧元件选用快速螺旋夹紧机构，其中螺母选择带肩六角螺母来实现旋紧，其根据机床夹具设计手册可以查得带肩六角螺母的结构尺寸如图9 及表 5 所示机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩图 9 带肩六角螺母表 4 带肩六角螺母的结构尺寸dD12DHM30 55 53.1 44 45其他零件都于夹具图上表示。2.4 定位误差分析(1) 已知工序的尺寸公差 g=0mm。其影响工序尺寸 222mm 的误差因素有：基准位移误差 w 是由定位基准和定位面的几何形状和表面粗糙度所引起的误差，可略去不计，故可认为基准位移误差 y=0，所以 w=0。图 2机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩工序尺寸的工序基准为 A，定位基准的为零件内孔轴线 O（如上图 2） 。故基准不重合，存在 。B=-（-0.027）=0.027图 3夹具的制造误差 由夹具总装图中的技术要求规定，钻套轴线对端齿分ZH度台定位面的垂直度为 0.05mm。已知工件钻孔出口处至钻套上端面的距离为36mm,故 。10.5360.18ZHm定位面对端齿分度台定位面的平行度在 100mm 内公差为 0.02。又知工件的高度尺寸为 220mm,故 。2.0.4ZHm与工序尺寸相应的夹具尺寸公差为 。312ZHg所以 1230.8.40.62ZHZH（2)其他误差 Q机床误差 ：主轴对机床工作台的垂直度误差，这里主要是靠钻套引导1q刀具，且钻套较长，故可略去不计，即 。10q刀具误差 和导向误差 ：因为加工的孔是钻加工，钻套孔径为2q3q机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩(配合 F7)，一般钻头允许磨损到尺寸 ,所以最大配合间0.3416m 0.913m隙为 10.34.9.4快换钻套与固定衬套的配合采用 ，查得其最大配合间隙为 726Fh2.10.m钻套及衬套的内外圆柱同轴度为 0.008，则 。12.08T又知工件孔深为 20mm;钻套高度 H 为 36mm；导套下端面与工件的间隙 w为 4.36mm,可得刀具切出工件的位置偏差为：12312136/2100.4.47.08.9qqSlT m夹具在机床上的定位误差由于夹具的位置是通过刀具引入钻套而校正的，所以等于 0。变形误差可略去不计。所以。123=0.98Qqqm综上，夹具的定位误差为 BZH.7+.6.17Q总2.5 公差配合的选用（1） 夹具以内孔定位，因为是钻孔，且精度要求不高，所以按照一般精度选取内孔与分度圆盘的配合公差为 。76Hg（2) 外径与衬套的配合按照快换钻套钻孔选取了 。Ff（3) 钻套与衬套的配合按照刀具切削部分导向选取了 。76h（4) 定位栓与角铁支承选取配合公差 。7f机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2.6 切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻加工，而钻削孔时在 13 孔产生的钻削力和钻削力矩都比钻削 M8 螺纹底孔时的大，所以只需计算钻削孔 13 的切削力。钻削力 0.8.62FDfHB钻削力矩 1.9.T式中： 30Dmmaxaxmin17041333HBB10.5fr则 0.8.626291.FN1.9.0.3347Tm本道工序加工工艺孔时，工件的 90 孔与圆定位盘配合，其中用螺栓和带肩六角螺母旋紧来夹紧机构，属于单个普通螺旋夹紧。根据机床夹具设计手册可查得夹紧力计算公式为： 0 12()ZQLWrtgt其中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N） ；0原始作用力（N） ；Q作用力臂（mm） ；L螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm） ；r螺杆端部与工件间的摩擦角（） ；1螺纹中径之半（mm） ；Zr螺纹升角（） ；螺旋副的当量摩擦角（） 。2机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩由上式根据机床夹具设计手册可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力： 035018954(1)WN=1895N 小于所选 M30 螺旋副所能提供的最大螺旋夹紧力，故可行。0W三、设计小结转眼几周的专业课程综合设计实习快接近尾声了，在这次实习中我真正体会到了苦并快乐着起的要比平时要早，画图到很晚，查阅机械手册，绘图、计算，一遍又一遍，错了又重来，一次又一次的修改设计方案，但每当看到自己的设计成果，心中总是美滋滋。通过这次课程设计实习，我有如下几方面的感触：首先，在这次课程设计实习中，通过自己的努力和请教老师和同学，我收获很大，不但比较系统的复习了以前所学习的所有关于机械设计,机械原理，机械制图以及相关制图软件操作的知识而且加深了对以前那些枯燥公式的理解。其次，以前我总是以为我什么东西都懂了，但到了实际设计过程中才发现自己是那么的肤浅，所以设计过程中我逐渐克服了自己眼高手低的缺点。通过此次实习，把自己所学习的知识运用到实际中解决实际生产中的问题，增强了我的理论联系实际的观念，提高了自己理论联系实际的能力。理论是对实际操作的一个提炼和升华，是一个被理想化了的实际操作的模型，将实际操作简单化了。而实际操作却是比理论更复杂的，因为在实际操作过程中会遇到许许多多人为因素和社会因素。比如理论上只要一部机器各个机构或者部件满足所需的运动要求和力学性能，那么这样的设计方案就是可行的。但是在实际生产中情况却远要复杂得多。我们不但要会学习知识，更要会将所学的知识运用到实际工作中，那样才能学以致用，才能造福自己和别人。最后，通过这次实习我也深刻认识到学习方法的重要性，在实习中我首先借鉴了许多前人的经验教训先做什么，再做什么，做设计不能盲目，对我们工程人员来讲做事要有缜密的计划，因为一招不重，满盘皆输，再重头既浪费时间又浪费精力，我们可以多参考一些作品 查阅资料，与自己接触过的一机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩些东西进行对比，吸取精华，去除糟粕，可以学会许多东西。但设计，一定要有自己的想法，人也要有自己鲜明的个性，久了，就形成了自己的风格，风格的养成与一个人的艺术素养和个人修养有直接关系。能有自己的设计理念，设计风格，就是不一样，这样设计出来的东西就有了独特的灵魂。四、 参考文献1 张纪真主编 机械制造工艺标准