HFC1032转向器方向机机壳零件机械加工艺规程及钻4-13孔夹具设计-[机械毕业设计论文A1088]
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hfc1032
转向器
方向
机壳
零件
机械
工艺
规程
13
夹具
设计
毕业设计
论文
a1088
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,14页,6600字左右.
任务书一份.
图纸共6张:
A0-钻夹具装配图.dwg
A1-底座.dwg
A2-钻模板.dwg
A3-定位支架.dwg
A3-定位轴.dwg
A3-芯轴.dwg
- 内容简介：
-
毕 业 设 计 任 务 书 毕业设计题目 向器机壳钻夹具设计 指导教师 职称 专业名称 班级 学生姓名 学号 设计要求 内容包括 ： 1、 第一章为引言； 2、第二章为本选题总体设计方面的论述； 3、从第三章起为毕业设计总体设计框架和设计过程的详细论述； 4、 倒数第二章为毕业设计的结果和讨论； 5、最后一章为展望与总结。 完成毕业课题的计划安排 序号 内容 时间安排 1 外文资料翻译 2 搜集课题相关资料 3 完成毕业设计说明书 4 预审，修改 5 答辩 答辩提交资料 外文资料翻译，毕业设计说明书 计划答辩时间 1 序 言 随着我国机械工业技术的迅速发展 ， 制造技术已成为当代科学技术发展最为重要的领域之一， 它 是产品更新，生产发展，市场竞争的重要的手段。从一定意义上讲，机械制造技术的发 展水平决定着其它产业的发展水平。而夹具成为加工的重要基础。所以夹具的 发展将严重影响我国机械制造及加工水平。 我 这次 所设计的是一种方向机 壳体的钻 夹具。 它是专门为 向机壳体的 钻孔工 序设计的专用夹具。 工件在夹具当中的定位和夹紧，夹具在机床上的定位，及机床的选择在设计说明书当中都有详细的 说明 。 本书在自己的努力和指导老师及同学 的帮助下，通过查阅大量的相关资料。使得这次 设计得到圆满的成功。在此对他们表示衷心的感谢。由于我的水平有限，在设计当中难免有不足之处，还请各位 老师 多多的指导。 2 目 录 一、 设计目的 4 二、 机床的选择 5 三、钻床夹具的选择 6 四、钻模板的选择 7 五、钻套的选择 8 六、钻套导引孔尺寸和公差的确定 10 七、钻套高度及钻套与工件距离 11 八、 工件在夹具中的定位 12 九、 定位误差的 分析与 计算 18 十、 工件的夹紧 20 小节 22 参考文献 23 3 一、 设计目的 为了安装需要，要在 面上 钻 四个 13的 孔 。 工件如 下图。因为没有现成的夹具可用，所 以特为此 道 工序设计一个夹具。 4 二、 机床的选择 根据所须加工孔的孔径，其基本尺寸为 13的四个孔。适合该机床的主要有三种机床，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 8 600 350 350 2 145 3305 475 250 300 2 100 480535 35 750 450 500 4 225 68虑 到工件的装卸，及工作台的面积，经各方面的比较，决定采用 式钻床。 5 三、 钻床夹具的选择 钻床夹具的类型很多，根据被加工孔的分布情况可分为： a 固定式钻模： 这类钻模在使用过程当中，是固定在钻床的工作台面上的，但 用于立式钻床时一般 只能加工单孔 。 b 回转式钻模： 用于加工分布在同一圆周上的径向孔系 ，或加工工件上同一圆周上的平行孔系 。 c 翻转式钻模： 这类钻模没有转轴和分度装置。在使用过程当中需要用手进行翻转。主要加工小型工件上分布几个方向上的孔。 d 盖板式钻模： 这类钻 模没有夹具体， 钻模板上除了钻套以外 ，还有定位元件和夹紧装置。加工时，钻模板象盖子一样覆盖在工件上。 e 滑柱式钻模： 这是一种带有升降钻模板的通用可调夹具。 根据工件的特殊构造，决定 采用盖板式钻模。它的特点是结构简单轻巧，清除 切屑方便。对于体积大而笨重工件的小孔的加工，采用盖板式钻模最为适宜。对于中小批生产，凡钻铰后立即进行倒角，等工序时，采用盖板式钻模也极为方便。但盖板式钻模每次需要从工件上装卸，比较费事，所以不宜用于大批大量生产。 四、 选择钻模板 钻模板是供安装钻套用的。要求具有一定的强度和刚度，以 防止由于变形而影响钻套的位置精度和导向精度。 常用的有以下几种： 直接固定在夹具体上，而不可移动的。因此所获得的位置精度高，但装卸工件不是很方便。 钻模板与夹具为铰链连接。 由于铰链处必然有间隙，因而加工孔的位置精度比固定式钻模低。 当装卸工件必须将钻模板取下，则应采取可 卸式钻模板。但由于装卸钻模板比较的费时费力，且钻孔的位置精度较低 ，故一般在使用其他类型钻模板不便于安装工件时采用。 该钻模板适用于大批大量生产中钻削同一方向上的平行孔系， 可在立式钻床上配合多轴传动或在组合机床上使用。 由于该工件构造独特，所需要加工的孔的位置精度不是很高，且是小批量的 6 生产。故决定采用可卸式钻模板。 五 、 钻套的选择 在钻床夹具当中，通常是用钻套实现刀具的对准，加工中只需要将钻头对准钻套，所钻孔的位置精度就能达到工序要求。当然钻套还有增强刀具刚度的作用。 由于是加工同一平面上的不同位置的相同尺寸孔，故只需要选用一种钻套。 钻套的四种形式： 固定式钻套分为 肩的 主要用于钻模板较薄时， 用以保持钻套必要的导引长度。钻套外圆 以 H7/ H7/此主要用于中小批生 产用的钻床夹具上或用来加工孔距小和孔距精度要求较高的孔。为防止切 屑进入钻套孔内，钻套的上下端应以稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。 可换钻套的实际功用和固定钻套一样，在批量较大时，磨损后可立即更换。为了避免钻模板的磨损，钻套不直接压配在夹具体或钻模板，而是以 H7/H6/用防转螺钉防止 在加工过程中刀具、切屑与钻套内孔的摩擦力使钻套产生转动，或退刀时 随刀具 抬起，衬套外圆与夹具体或钻模板的配合采用 H7/7/ c 快换钻套： 快换钻套是 供同一个孔需经多个 加工工步所用的 。 由于在加工 过程当中，需要依次更换，取出钻套，以适应不同加工刀具的需要，宜 采用快换钻套。 d 特殊钻套： 是根据具体情况自行设计的，以补充标准钻套性能的不足。 经过比较，结合工件的结构，决定采用固定钻套的 A 型无肩钻套。（数量为四个） 六、 钻套导引孔尺寸和公差的确定 在选用标准结构的钻套时，钻套导引孔的尺寸与公差需要由下面原则确定： 1） 钻套导引孔直径的基本尺寸，应等于所导引 刀具的最大极限尺寸，以防止卡住和咬死。 2） 钻套导引孔与刀具的配合，应按基轴制选用，这是因为这类刀具的结构和尺寸均已标准化。 3） 钻套导引孔与刀具之间应保证有一定的配合间隙，以防卡死。导引孔的公差带根据所导引刀具的种类和加工精度要求选定，钻孔和扩孔选 较时选 较是选 4） 标准钻头的最大尺寸就是所加工孔的基本尺寸，故钻头导引孔的基本尺寸与加工孔的基本尺寸相同，公差取 5） 若刀具加工时不是用切削部分而是用导柱部分引导，则可按基孔制的相 7 应配合 H7/H7/ H6/ 故钻套 导引孔的基本尺寸与所加工孔的基本尺寸相同 ， 公差取 七、 钻套高度选择和钻套与工件距离 1） 钻套高度 钻套高度由孔距精度、工件材料、孔加工精度、刀具耐用度、工 件表面形状等因素决定。钻 孔 距 精度在 是 自由尺寸公差时，钻套的高度取 H=（ d。 钻套内径采用基轴制 以 H=（ d=（ 13=工 精度，孔距在 12上的孔 或加工工件孔距精度要求在 套的高度取 H=（ 7的公差。 H=（ 2） d=（ 13=于该零件加工孔精度不怎么高 ， 故钻套高度取 272） 钻套与工件的距离 钻套与工件间留有一定的距离 h，如果 屑排出困难，不仅会增大工件加工表面的粗糙度，有时还可能将钻头折断。 加工铸铁、黄铜时， h=（ d； 加工钢件时， h=（ d； 由于工件是铸铁，故 取 h=（ d=（ 13= 八、 工件在夹具中的定位 1 工件定位原理 目前一般习惯上把工件定位范畴内的位置不确定性称为自由度。由于工件在空间直角中，有六个方向的不定度 ， 限制工件在某一方向的不定度，工件在夹具中某一方向的位置就可以确定。工件在夹具中定位的任务就是通过定位元件限制工件的不定度。以满足工序的加工精度要求，工件在夹具中的定位通常有四种分别如下： A 完全定位：工件在夹具中，六个不定度都被限制，称为完全定位。 B 部分定位：六个不定度没 有被完全限制时称为 部分 定位。 C 欠定位： 工件实际限制的自由度 少于工序加工要求应予以限制的不定度的个数， 产生定位不足现象称欠定位。 D 重复定位：工件在夹具中定位，若几个定位支承点重复限制同一个或几个不定度时，称重复定位。一般来说：对工件上形状精度和位置精度很底的毛坯表面作为定位表面时，是不允许出现重复定位的。对于用已加工过的工件表面或精度较高的毛坯表面作为定位表面时，为提高工件定位的稳定性和刚度，在一定的条件下是允许采用重复定位的。 8 2 确定定位方案 根据零件的特殊结构 及已加工的的各个表面。具体的方案如下 ： 1） 工件应 限制的自由度： X ， Y 方向的移动自由度， X， Y ， Z 方向的转动自由度。 2） 制 X ， b 以中间孔套入一根长芯轴，限制 X， 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 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：支承点的位置在工件定位过程当中，随工件定位基准面位置变化而自动与之相适应的定位元件（如球面三点式自位支承），这类支承在结构上均需设计成活动或浮动的。 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、 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； 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。 根据工件的结构的特殊性，在工件所加工的孔的平面上，该部分类似悬臂梁，受到钻刀向下的力，及钻削工件 时所引起的扭转力距和重力的合力的作用。工件 受到重力的作用会下垂，而使工件定位基准脱离定位元 件。同时还会引起工件的振动，导致刀具的损坏，最终影响加工质量。根据这一特点，决定采用辅助支承。可以在工件所需加工孔的下部设置辅助支承。先预定位，然后在夹紧力的作用下再实现与主要定位元件全部接触的准确定位。该支承部件为球面支柱。考虑要加工四个孔，且孔的位置不是对称的，分布较大，故采用两个 9 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 导向元件的选择 导向元件的作用是用来确定刀具与工件的相对位置，起到正确导引刀具的作用。另外还 可以当定位元件使用。这类元件包括各种钻模板、钻套、铰套和导向支承等。 1）钻模板 前面我们已经选用了可卸式钻模板。但普通的可卸式钻模板还 不能满足我们所加工孔的要求，所以要另外设计。由于所加工的孔是 不对称的两组平行孔。通过分析发现它们之间的连线的垂线与中间的孔成 164 角。为保证加工时的精度，可以把钻模板设计成三角形花键连接的形式，设计的一个宽键齿中心线刚好与这一垂线成 164 角。花键用拉床或插床加工，热处理后用磨削的方法提高定心面的精度。外三角花键齿用铣床加工，热处理后也可用磨削的方法提高定心面和齿侧面的精 度。具体设计如下： 三角花键 根据 2 查表 6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= )m=32 2=顶圆直径： ( )m=(.1)m=根圆直径 : dg=2(m=) 2=称圆： D=2 ( )m= （ 2=花键齿根圆弧起始点直径： z+1.1)m=(14+=花键齿槽宽： s=( /2+2 =(+ 2 花键齿槽角： =90 外花键基圆 :dj= ( )m= ( 2=花键齿根高： h1=( ) m=( 2=花键齿顶高： h1=( m=( 2=花 键齿根高： h=( )m=( 2=1 外花键齿顶高： h=(m=( 2=1 10 内花键齿顶圆直径： Dg= ( )m=( 2= 32 分度圆周节： t= m=2=内外表面光洁度的粗糙度必须在 而 芯 轴 也 就 设 计 成 相 应 的 情 况 。 具 体 如 下 图 ： 11 九、 定位误差的分析与计算 1 定位误差 定位误差是由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺 寸）或位置要求方面的加工误差。对某一定位方案，经分析计算其可能产生的定位误差，只要小于工件有关尺寸或位置公差的 1/3 1/5。一般即认为此定位方案能满足该工序的加工精度的要求。 工件在夹 具中的位置是由定位元件确定的，当工件上的定位表面一旦与夹具上的定位元件接触或配合，作为一个整体的工件的位置也就确定了。但对于一批工件来说，由于在各个 工件的有关表面之间，彼此在尺寸及位置上均有着在公差范围内的差异 。夹具本身和各个定位元件之间也具有一定的尺寸和位置公差。这样一来，工件虽已定位，但每个被定位元件的某些具体表面都会有 自己的位置变动量，从而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工误差。 2 定位误差的组成及计算方法 定位误差是指一批工件在用调整法加工时，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。即 定位误差主要是由基准误差和基准不重合误差两项组成。所以在设计夹具时， 对任何一个定位方案，可通过一批工件定位时的两个极端位置，直接计算 出工序基准的最大变动范围，既为该定位方案的定位误差。 在工件内孔直径最大而定位销直径最小的条件下，当工件相对于定位销上处于最高位置 工件外圆尺寸最小时，工序尺寸为最小值 当工件相对于定位销沿 下处于最底位置 序尺寸为最大值 时工序尺寸 定位 =1(1/2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 =1/2在工件的装夹配合当中，由于芯轴与工件采用的是 H7/渡 配合，故认为 。所以： 定位 =为 芯轴公差的一半。 2 十、 工件的夹紧 夹紧装置是保持工件在定位中所获得的既定位置，以便在切削力，重力，惯性力等外力作用下不发生移动和振动确保加工质量和生产安全。 1 夹紧装置的组成 分析该工件的夹紧由于采用盖板式钻模板，工件装卸都必须手动实现且工件的体积和重量不是很大。故在这里采用手动即可实现工件的夹紧。 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。 根据所加工材料及孔的尺寸查表 8头的磨钝标准及耐用度得 后刀面最大磨损极限： T=3600 刀具切削速度： V=m/s 查表 10 m=f=r 查表 10削时轴向力，扭距及功率的计算公式 F=13 1=13 1 =m Mv/d=2 3 = 令 F =将 中心简化 ,芯轴 有轴向力 旋转力矩 T ,当钻削在如图的孔时 ,所受力矩最大 ,故计算这一个便可 : T =157=545000N 紧力 : 7800N 根据芯轴许用应力公式对芯轴来进行校验 : 查表 11螺钉 ,螺柱和螺母的力学性能等级 = = s/s=480/20 D=4 10000/320=12虑到安全性取 螺母。由 于横向载荷较小，在这里不作计算。 13 设计小结 “不积跬步 ，
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