118 柴油机惰轮A轴进油孔钻夹具设计【任务书+毕业论文+cad图纸+proe】【全套机械资料】
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118 柴油机惰轮A轴进油孔钻夹具设计【任务书+毕业论文+cad图纸+proe】【全套机械资料】,柴油机,轴进油孔钻,夹具,设计,任务书,毕业论文,cad,图纸,proe,全套,机械,资料
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江西农大 _工 _学院 (系 )本科毕业论文 (设计 )完成情况登记卡 姓 名 张兆友 性别 男 学号 20055027 院 (系 ) 工学院 专业 机械设计制造 班级 机械 论文 (设计 )题 目 柴油机惰轮 完成情况 完成提纲时间 2009年 4月 10日 完成初稿时间 2009年 4月 30日 成二稿时间 2009年 5月 15日 定 稿 时 间 2009年 5月 23日 所 用 主 要 参 考 资 料 索 引 毕 业 论 文 、 设 计 指 导 情 况 指导次数 指导日期 求教事项 指导内容 指导教师签名 学校代码： 10410 序 号： 055027 本 科 毕 业 设 计 题目： 柴油机惰轮 学 院 ： 工 学 院 姓 名 ： 张兆友 学 号 ： 20055027 专 业 ： 机械设计制造及其自动 化 年 级 ： 2005 级 指导教师 ： 樊十全 二 年 五 月柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 i 摘 要 本文 是钻夹具的设计说明，其中包括十三部分。 一零件的作用： 二夹具方案确定 : 三夹具设计和制造的特点： 四夹具设计的基本要求： 五钻床专用夹具的设计： 六工件定位方案设计： 件的工艺分析： 件自由度的限制： 位基准的选择：工件的定位及定位件 件的定位 位销的选择 七工件的夹紧及夹紧装置的设计： 导引方案的设计 : 夹具的导向 模板 九、夹具体的设计 : 十、夹具精度分析： 十一 十二、参考文献 : 十三、致谢 : 关键词： 夹具体 钻模板 菱形定位销 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 is a 150of of so to in At of by of no to of of a of of of of 4 of 6 of 7. 9 油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 目录 一零件的作用： . - 2 - 二夹具方案确定 : . - 2 - 三 夹具设计和制造的特点： . - 2 - 四夹具设计的基本要求： . - 3 - 五钻床专用夹具的设计： . - 3 - 六工件定位方案 设计： . - 5 - 件的工艺分析： . - 5 - 件自由度的限制： . - 5 - 件的定 位及定位件 . - 6 - 件的定位 . - 6 - 位销的选择 . - 8 - 七工件的夹紧及夹紧装置的设计： . - 9 - . - 9 - . - 9 - . - 9 - . - 12 - . - 12 - 八导引方案的设计 : . - 13 - 夹具的导向 . - 13 - . - 13 - . - 14 - . - 15 - 九、夹具体的设计 : . - 15 - 十、夹具精度分析： . - 17 - 十一 . - 17 - 十二、参考文献 : . - 21 - 十三、致谢 : . - 22 - 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 2 - 一 零件的作用： 柴油机惰轮 A 轴的作用是在柴油机内部用于连接、固定惰轮，以实现改变齿轮传动方向的效果。惰轮 A 轴与惰轮采用小间隙配合的连接方式，而惰轮 提供必要的轮滑油和机内其它部件的用油需求。因为惰轮轴上的进油孔作用单一，且不是其它部件的安装、定位、设计和加工的基准和参考，故进油孔的设计、加工精度要求不高。因此，在设计制造实现该钻孔工序的专用夹具时，通过查找相应的夹具设计手册采用较低的精度要求，以实现降低成本，缩短生产周期，提高经济性的目的。 二 夹具方案确定 : 根据设计任务的要求，可 知，此夹具是为实现钻孔这一特定的工序而设计的专用夹具，即是钻床的专用夹具。 根据加工零件的孔的加工尺寸和自身的几何形状，查相应的机床手册可知，可采用立式钻床，且型号可以是 钻夹具的主要任务是保证刀具旋转轴线对工件定位表面有正确的相互位置，根据工件的集合形状和尺寸结构及工艺特性，选择不同形式的钻模以保证产品精度和生产率。 三 夹具设计和制造的特点： 般有下列的一些特点 : 般不进行刚度和强度计算。 夹具设计是直接为产品生产服务的一项生产准 备工作，其设计周期要求短，因此，在设计时一般不进行刚度和强度的计算，而采用“凭经验确定”的办法来保证 ;或者采用一些简便的计算公式和图表作为设计时的参考。 产品零件有较强的针对性。 专用夹具是夹具中数量最大的一类，是为某一产品零件某一道工序进行设计的，因此有较强的针对性。 高劳动生产率是夹具设计工作的首要任务。 产品零件的加工质量，一般包括两种特性： 被加工表面的本身精度 ; 被加工表面的位置精度。 对于第一种加工精度，主要由加工方法和刀具来 保证，而夹具在这方面的影响一般是保证夹具本身的刚度和防止夹紧工件时不发生严重的变形。 对于第二种加工精度，主要由夹具来保证的，这是设计夹具的首要任务。保证这个精度，应与夹具中各种装置的结构形式、制造精度、受力情况和工作条件有着密切的关系。在设计夹具时，应通过必要的误差分析以确保加工精度要求，这是设计夹具的主要任务之一。 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 3 - 另一个主要任务，就是设计合理的结构，以提高劳动生产率。 因为夹紧装置的结构型式，种类很多，选用的灵活性较大。特别是夹紧装置中的力源及传动机构的设计，对夹具结构的影响更大。 2. 在夹具制造工作中，一般有下列的一些特点 : 夹具的制造一般都属单件生产，多用万能方法加工，尽量不用或少用专用二级工夹具。夹具的制造精度要求较高，在一般情况下远远高于产品零件的精度要求。 组合加工在夹具制造中应用广泛，如销子孔的配作等，这样可以使夹具零件的制造容易。如对于钻具上的钻套安装孔，常用按总图镗孔的办法来保证它和定位件之间的要求。 配法”加工。 对于间隙和运动灵活性要 求较高的配合面，常用研配的办法来保证，而不是 用公差来保证。对精度要求高的型面也常用钳工修正的办法来保证最后的精度和粗糙度要求。 量考虑加工方便。 为了便于加工，减少钳工加工的劳动量，一般可采用组合式的结构使零件便于加工，以替代整体式结构。 四 夹具设计的基本要求： 夹具设计的原则使经济和适用。夹具设计的基本要求分为以下三个方面：好用、好造、好修。 具体要求有下列几点 : 1. 夹具的构造应与其用途及生产规模相适应。 2. 保证工件精度。 3. 保证使用方便与安全。 4. 正确处理作用力的平 横问题。 5. 注意结构的工艺性，便于制造和维修。 6. 注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。 五 钻床专用夹具的设计： 钻床夹具的主要类型： 钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。 （ 1）固定式钻模 在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 4 - （ 2）回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。 （ 3） 翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于 810可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于 10 （ 4）盖板式钻模 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10 （ 5）滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有 结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。 此次我设计的夹具工件是发动机凸轮轴进油孔工件 . 图 1. 如图 此设计针对这三个进油孔设计翻转式钻孔夹具 . 翻转式夹具特点 翻转式钻模用于加工小型工件上分布在几个面上的孔或同一面上的孔 实现加工表面的转换 ,因此夹具连同工件的总重一般柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 5 - 不超过十公斤 . 如 图 2 图 2 采用翻 转式钻模可以减少工件的安装次数 ,提高工件加工时各被加工孔之间的位置精度 .同时在工件的钻孔前后采用双面导向的结构 . 六 工件定位方案设计： 件的工艺分析： 此 工件是 中 批量生产数目多，应设计加工的专用夹具以提高生产效率。 工件 的尺寸合理，能用常用方法加工， 零件结构也合理。其 通孔 孔 度 均 为 的 定位公差 均限制在 围内， 加工精度 中等。应先加工孔 成后，可通过孔 加入圆柱销对工件进行再次夹紧定位，然后 再加工大孔 的加工可以在立式 钻 床加工。 件自由度的限制 ： 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 6 - 采用定位孔和压板实现零件的完全定位。 位基准的选择： 工件的定位及定位件 第一基准：夹具体上的工件定位孔 第二基准：夹具体上的菱形定位销定位孔 第三基准：钻模板上销定位孔 件的定位 该套夹具采用 ” 一面双孔 ” 的定位 工件以平面在夹具中定位时 ,定位件为定位板 如 图 3 定位板可用两个或三个螺钉固定在本体上 ,这种定位板的缺点是螺钉头处的凹坑容易聚集细小的切屑 ,清楚不易 同时应有主够的刚度 ,使淬火时不致翘曲 . 图 3 定位板紧固在夹具本体的凸出表面上 ,为了使所有定位表面能保持在同一平面内 ,装配后应经过磨削 . 一面双孔定位中 ,平面可以限制 若定位销为长销 .,则出现过定位 但这种情况依然出现了过定位 和孔为间隙配合 ,存在孔距 (销距 (差 ( 如 图 4 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 7 - 图 4 这种误差是无法消除的 ,只能从两个销子上想办法 的直径 O 2O 2- O 所以 若考虑销 2和第二个孔还必须留有最小间隙 2和孔 1与销 1之间的最小配合间隙 1 则 2-2( 2+ 1 可见 尺寸小很多 ,比如导致转角误差 的直径来消除过定位 的样式为削边销 . 如图 5 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 8 - 图 5 位销的选择 从上可知此套夹具选取的定位销为一圆柱销和菱型销实现定位 . 按表选取 D=12 B=0 b=4 H=12 根据尺寸选取的固定圆柱定位销为 2 720定菱形定位销为 2 720一面双孔定位方式中 ,菱形削边销是限制 Z 旋转自由度的 ,因此削边销的长轴一定要垂直双孔中心连线 ,否则会失去限制该转动自由度的作用 六 同时在装配中 ,当削边销调整后 ,一定要采取防转措施 ,则 ,菱形定位销将转过一定的角度 ,限制转动自由度 . 图 6 工件以 ” 一面双孔 ” 定位时的定位误差 设计中两销为垂直放置 ,孔和销皆为 12H7/公差和配合表可知 ,定位孔为 12+位销为 12+ 01 1= 1x/L* 02 01 01=|41/110* = 01 B=上述分析可知 ,欲减少一面双孔定位系统定位误差 ,可以采取 :提高定位孔 ,定位销的精度或配合类别 ,采用消除间隙的结构 ,选取孔距大的双孔定位等 , 我选择的工件定位孔是 12,精度是 7级 孔距公差为 位平面的 平面度为 7级 . 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 9 - 七 工件的夹紧及夹紧装置的设计： 为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保持不变，就要用夹紧装置将工件夹紧。才能保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠地接触，防止在加工过程中移动 、振动或变形。 由于工件的夹紧是和定位紧密联系的，因此，夹紧方法的选择应与定位方法的选择一起考虑。 在设计夹紧装置时，应考虑夹紧力的选择，夹紧机构的合理设计及其传动方法的确定。夹紧装置选择合适，不仅可以显著地缩短辅助时间，保证产品质量；提高劳动生产率，并且还可以方 便工人操作，减轻体力劳动。 设计夹紧装置时，必须注意夹紧力对工件加工表面所产生的松紧问题，以保证工件加工表面的精度和粗糙度。因此，在设计夹紧装置时应满足以下一些基本要求： 注意夹紧力的大小、方向和作用点的选择。 夹紧装置应与生产规模和生产率的要求相适应。 结构紧凑简单，制造维修方便。 使用安全可靠。 尽量减少夹紧时夹具体所受的弯曲力矩。 在确定夹紧方案时，应当先决定几个主要因素：即夹紧力的方向和作用 点的选择及夹紧力的大 小，然后再根据这些要素，进一步选择合理的传动方法与设计合理的夹紧机构。 夹紧力的大小重要取决于切削 P 和重力 G ,重力是可认为不变的 ,而切削力在切削的过程中是变化的 如工件质量的不均匀 ,加工质量的不均匀 ,刀具磨损以及切削用量的变化等等 如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度 ,工艺系统的刚性等等 ,因此夹具夹紧力的设计只能对其做初略的估算 . W:实际夹紧力 论夹紧力 K:安全系数 安全系数 :K=中 : 安装系数 工件切削孔的位置标注如 图 7: 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 10 - 图 7 此套夹具的夹紧力计算如 表 1: 孔号 孔坐标 (毫米 ) 孔径 (毫米 ) 走刀量 (毫米 /转 ) x y 1 20 40 2 50 40 3 35 25 表 1 切削力 P:P=*中 : 3=230 2=*公斤力 ) *公斤力 ) 切削合力 P= 1+3 =公斤力 ) 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 11 - 合力的位置 : x= y= 表 2 孔号 pi xi yi 0 2046 40 4092 2 0 5115 40 4092 3 5 5 2 X=35 y=36全系数 K: K=2*4 取 : : K=紧力的计算 夹紧工件所需的夹紧力 W W=K*P/（ f1+=斤力 ) 验算加紧工件的 螺栓直径尺寸 ： 221 2/)( 其中取 = = 当 Q=验算螺杆的直径 油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 12 - 故可取 2件的夹紧方案： 为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保 持不变 ,就要用夹紧装置将工件夹紧 防止在加工过程中移动、振动、或变形 . 因为此套夹具加工的工件刚度较好 ,防止了切削力作用是所引起的振动 ,侧面在加上移动压板的定位 ,免除夹紧力对加工表面几何形状精度的不利影响夹具的夹紧选用加工表面的松态夹紧 ,夹紧力的作用线不通过加工表面的周围 ,使加工表面的材料处在自由状态下 . 在夹具体上对工件进行定位后，用压板垂直压在工件上并夹紧，首先对工件上的小通孔 行加工，需要对加工通孔 的夹紧力计算。为保证工件在夹具上 的夹紧、定位的效果，在加工完通孔 ，在通孔 加入以圆柱销，从而完全限制工件自由度，随后再加工两个通孔 可省略计算其夹紧力的过程。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置 ,在此套夹具中 ,中间传动装置和夹紧元件合二为一 通过螺栓夹紧移动压板 如 图 8 图 8 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 13 - 图中工件通过定位销的定位限制了横向的移动 ,通过螺 栓夹紧移动压板 ,实现对工件的夹紧 通过精确的圆弧定位 ,实现定心 便于手动调整 以达到压紧的目的 实现工件的定心 ,使其定位基准的对称中心在规定位置上 . 具体尺寸详见后附的零件图。 八 导引方案的设计 : 夹具的导向 钻床夹具中用以确定刀具对工件的相对位置，以及避免或减少在加工过程中偏移的元件时是钻套。钻套是钻具的一种主要元件，因为钻头的引导作用是通过钻套来实现的。有了钻套，加工前 工件不用进行划线和找正，因而可以提高生产率，并容易保证工件加工表面的精度。 在钻床上加工孔时 ,大都采用导向元件或导向装置 ,用以引导刀具进入正确的加工位置 ,并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移 ,提高刀具的刚性 ,从而保证零件上孔的精度 ,在钻床上加工的过程中 ,导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等 ,因此 ,导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用 . 导向元件包括刀杆的导向部分和导向套 在这套钻床夹具上用的导向套是 钻套 . 钻套按其结 构可分为固定钻套 ,可换钻套 ,快换钻套及特殊钻套 。 因此套钻夹具加工量不大 ,磨损较小，孔距离精度要求较高 ,则选用固定钻套 钻套内孔进口处应做成圆角 ,以利于导屑 . 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 14 - 图 9 钻模板与固定钻套外圆一般采用 H7/配合 材料选择淬火 24 720 24 720相同的 ,为了防 止定位销与模板之间的磨损 ,在模板定位孔之间套上两个固定衬套 2 12 10A, 淬火 7/ 钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙 C,使开始钻孔时 ,钻头切屑刃不位于钻套的孔中 ,以免刮伤钻套内孔 10 图 10 切屑间隙 C=( 1)d 取 C= d 为钻头直径 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 15 - 工件加 工钻孔为 两孔都在同一面上 ， 所以 ,取 C=模板 在导向装置中 ,导套通常是安装在钻模板上 ,因此钻模板必须具有足够的刚度和强度 ,以防变形而影响钻孔精度 可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等 . 在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板 ,在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下 ,钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位 ,螺栓紧固 ,钻模精度较高 1 图 11 如图 九 、 夹具体的设计 : 夹具体是一般是夹具上最大和最复杂的基础元件。在夹具体上，要安放组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置，并且还要考虑便于装卸以及在机床上的固定。因此夹具体的形状和尺寸应满足如下基本要求： 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 16 - 1 有足够的强度和刚度； 2 合理设计加强筋，尽量减轻重量，便于操作； 3 安放稳定、可靠； 4 结构紧凑、工艺性好； 5 尺寸稳定、有一定的精度； 6 排屑方便； 7 应吊装方便、使用安全。 根 据以上要求，采用 具体尺寸见附图。 夹具体构造的工艺性要求： 1. 夹具体几何形状的选择应便于加工 ； 2. 夹具的构形应考虑装配的可能性和方便性； 3. 夹具体零件图上的尺寸标注应便于测量。 夹具装配后在钻床上不用固定，且自重较大，工件减轻，切削力较小，为提高生产率，可将夹具直接放在钻床的工作台上。 零件图 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 17 - 十、 夹具精度分析： 夹具误差必须满足如下公式： 2222 S h S 塞尺的制造误差； h 对刀块工作表面至定位元件的尺寸公差。查表可知： S=为对刀块是用就地加工法加工的，所以可以认为： h=0。由此我们可知： 222 ) =具精度符合要求。 十 一 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 18 - 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 19 - 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 20 - 柴油机惰轮 A 轴进油孔钻夹具 - 21 - 十 二 、 参考文献 : 机床夹具设计 中国铁道出版局 1987 机床夹具设计 国防工业出版社 1983 机械工程手册 机械工业出版社 1979 夹具设计 机 械工业出版社 1964 组合夹具组装技术 国防工业出版社 1979 机床夹具设计原理 1976 机床夹具 湖南人民出版社 1976 第一机械工业部机床研究所 1965 机械原理 高等教育出版社 1989 材料力学 高等教育出版社 1991 机械设计高等教育出版社 1990 12、成大先 主编，机械设计手册 M 1994年 4月第三版第五卷，化学工业出版社。 13、王启平主编。机床夹具设计。哈尔滨工业大学出版社， 2005。 14、陶崇德，葛鸿翰主编。机床夹具设计。上海科学技术出版社， 1982。 15、浦林祥主编。金属切削机床夹具
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