气门摇臂轴支座加工工艺及钻16和18孔的夹具设计
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气门
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16
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夹具
设计
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气门摇臂轴支座加工工艺及钻16和18孔的夹具设计,气门,摇臂,支座,加工,工艺,16,18,夹具,设计
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机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：气门摇臂轴支座夹具设计姓 名：学 号：班 级：届 别：指导教师：前言2任务介绍4夹具设计41 确定定位方案42 定位误差分析73 确定导向装置84 钻模的钻孔精度计算85 确定加紧机构96 夹具体设计107 夹具总体装配尺寸确定128 切削力及夹紧力的计算13总结14参考文献15 气门摇臂轴支座专用夹具设计前言本说明书是编者根据气门摇臂轴支座的加工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、确定加紧机构和夹具体设计等内容。该说明将从实际生产需要方面来介绍本次的设计任务，将提出两种设计方案供参考，并从中选择较为合理的设计方案进行设计。本次设计中，用到许多基础理论，查阅大量关于机械制造方面文献进行分析和设计。专业课程综合设计课程设计安排在大四上学期，是在我们学完了机械制造工艺学、金属工艺学、机械设计、公差与配合等主要专业基础课，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，是对所学理论知识的又一次更系统更全面的应用、巩固与深化。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。任务介绍上图为气门摇臂轴支座零件图，本次的设计任务是为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度而设计气门摇臂轴支座的专用夹具。该设计选择气门摇臂轴支座加工工序中的第X和XI道工序，即加工通孔和通孔，本夹具将用于TX217卧式钻床，刀具为高速钢锥柄麻花钻。夹具设计1 确定定位方案方案一：使用底面大平面和心轴定位，将工件放在夹具体上，心轴穿过孔，用螺母锁紧。方案分析：由于要将心轴穿过孔再固定在夹具体上，这时若再用孔端面定位的话将产生过定位，若不用孔端面，在锁紧工件时，锁紧力可能带动工件旋转，不能保证要加工的孔轴线于端面垂直，若要用定位螺钉调整的话，将花费大量时间装夹，故此方案不够合理。方案二：用底面小平面、孔和孔端面定位。用自制件定位心轴穿过孔，工件底面靠心轴轴肩，心轴另一端插入家具底座槽。方案分析：该方案装夹方便简洁，只要将心轴在工件上锁紧，将心轴插入家具底座槽，再将孔端面靠定位板即完成装夹定位，且满足定位要求。所以采用方案二。本两道工序可以再同一夹具上加工完成。如上图，工序加工要求保证的位置精度主要是两加工孔中心距尺寸（560.05）mm及平行度公差0.05mm，还有孔与底面尺寸（240.03）mm以及孔与底面尺寸（490.05）mm。根据基准重合原则，应选择已加工的孔、底面和孔的端面作为主要定位基准。如图2所示。图2 以孔定位用自制件定位心轴，将定位心轴穿过孔，工件底面靠住心轴轴肩实现定位，夹具底座将设置与心轴配合的槽，将心轴另一端插入槽中实现定位，孔端面将靠在夹具体上的定位板实现定位。为了减小加工时工件的变形，保证加工时工艺系统的刚度，孔后端面处应增加辅助支承，具体机构如图3所示。图32 定位误差分析定位心轴与定位孔的配合尺寸为，即定位孔，定心轴，定心轴下端与夹具体底板上槽孔的配合尺寸为，即夹具底板孔槽，定位心轴底端，定位心轴上端部为螺杆，用六角带肩螺母加紧。对于工序尺寸（560.05）mm而言，定位基准和工序基准重合，基准不重合度为0，即，由于定位心轴制造和孔配合引起的定位误差。总定位误差计算公式为：即： 因此，定位误差小于改工序尺寸（560.05）mm制造公差0.10mm的1/2。因此上述方案可行。由于工序尺寸（560.05）mm保证的是孔和孔之间的相对位置，而该定位方案所造成的定位误差并不影响两孔之间的相对位置，所以还需考虑使用钻模所带来的加工误差。这在下文将予以讨论。 3 确定导向装置本工序两孔加工的精度要求较高，采用一次装夹完成钻，扩，粗铰，精铰4个工步的加工，故此夹具采用与孔尺寸相对应的快换钻套做导向元件，相应的卧式镗床上面采用快换夹头。图4如图4所示，两衬套与快换钻套间的配合尺寸为，衬套与钻模板之间的配合尺寸为。尺寸由实用机械加工工艺手册表8-62和表8-66查得。4 钻模的钻孔精度计算由机床夹具设计手册表2-2得到该两孔加工钻模的钻孔精度计算公式：式中,h=12.5,b=16,l=32由机床夹具设计手册表2-2附表得F=0.8，K=0.35，P=0.2,经计算得。式中：工件加工尺寸L的偏差（毫米） 钻模上固定衬套中心位置的偏差 快换钻套孔最大直径（毫米） 刀具最小直径（毫米）快换钻套外圆最小直径（毫米） 固定衬套孔最大直径（毫米） 钻孔深度（毫米） 钻套长度（毫米） 钻套下端面到工件上端面的间隙 F 固定衬套中心位置偏差系数K 配合间隙的系数 P 钻套偏斜的系数5 确定加紧机构在机械加工工艺设计中，在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧工件。如下图5所示，在定位心轴上直接做出一段螺杆，在装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺杆的定位心轴上，实现定位，然后在工作与螺母之间加垫圈，最后拧紧六角带肩螺母压紧工件。图56 夹具体设计夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。考虑夹具与机床的连接，因为是在卧式镗床上使用，夹具安装在工作台上直接用钻套找正并用压板固定，故只需在夹具体上留出压板压紧的位置即可，不需专门的夹具与机床的定位连接元件。钻模板和夹具体一起用4根螺栓固连。夹具体上表面与其他元件接触的部位均做成等高的凸台以减少加工面积，夹具体底部设计成周边接触的形式以改善接触状况，提高安装的稳定性。如图6所示。图67 夹具总体装配尺寸确定 8 切削力及夹紧力的计算切削力的计算：首先，刀具为高速钢锥柄麻花钻，直径=16mm，f=0.26mm/r，由金属切削原理及刀具可以得出钻孔的轴向力计算公式为： 其中=365.9，ZF=1，YF=0.8，=0.94带入公式钻孔至的切削力为F=1873N，钻孔至的切削力为F=1639N。夹紧力的确定：切削力方向为孔的轴线方向，夹紧力垂直于切削力方向，由定位面与定位元件之间的摩擦力平衡切削轴向力，定位面板材料为铸铁，摩擦系数为0.5。 其中为摩擦力，为静摩擦系数，为正压力，带入可算出：=3746N，则实际夹紧力F=K，K为安全系数。 由机床夹具设计手册查得数据得出K=1.44所以实际夹紧力F=1.44X3746=5394N总结在本次设计中，要用到许多基础理论，由于有些知识已经遗忘，这使我们要重新温习知识，因此设计之前就对大学里面所涉及到的有关该课题的课程认真的复习了一遍，开始对本课题的设计任务有了大致的了解，并也有了设计的感觉。同时，由于设计的需要，要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献，进而对这些文献进行分析和总结，这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量，在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题，这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高，团队合作精神也得到了增强。可以说，课程设计体现了我们大学四年所学的大部分知识，也检验了我们的综合素质和实际能力。同时也跨出了我的工程师之路的第一步。虽然本次设计我很努力去做，但还是存在一些不足，虽然课题要求我们只要选择其中之一工序进行夹具设计，但是夹具设计过程中遇到的问题是最多的，特别是对各机构的选用，既要达到局部要求，又要配合整体要求。因此我以后必定会再这方面多下苦功。因此，在以后的学习工作中，我要从以下方面来提高自己，解决设计中存在的问题。多学习相关的知识，关注前沿的科学技术，拓宽知识面，尽量进行实践，以便设计时能够在保证成本的前提下，较好地利用其本身。参考文献
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