機油泵后蓋鉆孔的夾具設(shè)計.doc

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1、12 機電及自動化學(xué)院 夾具設(shè)計說明書 設(shè)計題目：機油泵后蓋鉆孔的夾具設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 0811111043 班 級： 08機電1班 指導(dǎo)老師： 2012 年 01 月 機油泵后蓋鉆孔的夾具設(shè)計說明書 前言 一、機械制造工藝課程設(shè)計是一個非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，它一方面要求我們通過設(shè)計能獲得綜合應(yīng)用過去所學(xué)過的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，另外，這也是以后做好畢業(yè)設(shè)計進行一次綜合訓(xùn)練和準備。 二、本說明書是根據(jù)機油泵后蓋鉆孔

2、過程所需夾具的設(shè)計原理編寫的。內(nèi)容主要包括任務(wù)介紹、定位方案、定位誤差分析、夾緊方案確定、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容。 三、此次設(shè)計是在系統(tǒng)地學(xué)完了專業(yè)基礎(chǔ)課、機械制造工藝學(xué)、機械設(shè)計、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計以及大部分專業(yè)課之后，結(jié)合金工實習(xí)、認知實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)進行的又一次實踐性環(huán)節(jié)。這次設(shè)計使我能綜合運用所學(xué)的基本理論，學(xué)習(xí)和初步掌握設(shè)計普通夾具所具備的知識和能力，是一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐機會。 目 錄 前言 ………………………………………………… 1 一、零件工藝分析 ………

3、…………………………… 3 二、夾具設(shè)計 ………………………………………… 3 2.1、定位分析 ……………………………………… 3 2.2、定位原理 ……………………………………… 4 2.3、定位元件的分析 ……………………………… 4 2.4、定位誤差分析 ……………………………… 5 2.5、夾緊力計算 ………………………………… 7 2.6夾具主要元件選擇 ……………………………… 8 2.7夾具優(yōu)缺點 …………………………………

4、… 10 三、小結(jié) …………………………………………… 11 四、參考文獻 ………………………………………… 12 一、零件的工藝分析 此機油泵后蓋與機油泵前蓋合在一起，其配合要求精度高，特別是對于兩個互相平行的孔，其平行度、軸線與底面的垂直度都很高。由于孔中放置的是轉(zhuǎn)動軸，因此在保證公差的前提下，還要保證各個孔的內(nèi)壁粗糙度。在此次的夾具設(shè)計中，我們所要加工的是和兩個通孔，其位置在工件的兩邊，考慮到工件的形狀及加工工藝，采用立式鏜床上的專用夾具。 二. 夾具的設(shè)計 在本次夾具設(shè)計中，指導(dǎo)老師指定設(shè)計加工的是和兩個通孔的夾

5、具，主要目的是能夠提高工作效率。 2.1、定位分析 在工件的定位中有很多種不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一圓孔定位，工件以外圓定位，工件以錐孔定位等。 根據(jù)零件的形狀，我們可以選擇以平面定位或以工件中心圓孔定位。在夾具設(shè)計過程中盡量以設(shè)計基準為定位基準，以便減小加工誤差，所以在這道設(shè)計中采用機油泵后蓋下端面以及左右兩個的孔的內(nèi)表面為定位基準。 2.2、定位原理 在機械加工過程中，為了保證工件某道工序的加工要求，必須使工件在機床上相對于刀具處于正確的相對位置。當(dāng)采用機床夾具安裝一批工件時，是通過夾具來實現(xiàn)這些要求的。要實現(xiàn)工件在機床上相對于刀具占有一個正確的加工位置，

6、必須做到以下三點： ① .使一批工件在夾具中都占有一致的正確的加工位置； ② .使夾具在機床上占有正確的位置； ③ .使刀具相對于夾具占有正確的位置。 工件在夾具中定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)正確的加工位置，這就可以通過設(shè)置定位支承點，限制工件的相對運動來實現(xiàn)。工件在沒有采取定位措施之前，可視為一個處于空間自由狀態(tài)的剛體，根據(jù)運動原理學(xué)可知，任一剛體在空間直角坐標系中都有六個自由度，即沿三個坐標軸軸向移動的自由度，分別用、、來表示；繞三個坐標軸的轉(zhuǎn)動的自由度，分別用、、來表示。由此看來，未限制六個自由度的工件的位置是不確定的，當(dāng)然也是無法加工的。因此要使工件在夾具中處于正確的位置，必

7、須對影響工件加工面位置精度的相應(yīng)自由度進行限制。 工件的六個自由度都是客觀存在的，是工件在夾具中所占空間位置確定的最高程度。也就是說。工件最多只有六個自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夾具中該方向的位置就確定下來。工件在夾具中定位，意味著通過定位元件限制工件相應(yīng)的自由度。 2.3、定位元件的分析 1、設(shè)計方案的討論 夾具結(jié)構(gòu)方案(一) 定位方案：一面兩銷定位，利用下端面和在下端面加工兩個銷孔，可限制6個自由度，即完全定位。 定位裝置：在機油泵后蓋的加工過程中，因為該零件較為復(fù)雜，加上零件的特殊性，因此在設(shè)計過程中設(shè)計定位板一塊來限制零件的自由度，定位板限制了零件的的移動

8、方向和X 、Y的旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)計一短銷加一個棱型銷限制了零件的、的移動方向和繞Z軸旋轉(zhuǎn)的方向，一共限制了零件的六個自由度，達到完全定位狀態(tài)。 夾具結(jié)構(gòu)方案（二） 定位方案：一面+兩個V形塊定位，利用下端面和左、右兩側(cè)的兩個V形塊，可以限制六個自由度。 定位裝置：夾具體定位面上可限制3個自由度，在夾具體上左、右兩側(cè)各安裝一個V形塊，限制3個自由度。 2、方案比較 方案（一）可以完全定位，雖然需在原零件加工工藝過程中增加工序，增加了耗費成本和生產(chǎn)產(chǎn)品時間，但是，定位精準，能夠有效保證精度要求。 方案（二）可以完全定位，該工序也可以允許一個自由度的旋轉(zhuǎn)，但是用V形塊定位無法保證加工面的側(cè)面

9、壁厚是否受到影響，對工件的其他加工面產(chǎn)生影響。 2.4、定位誤差的分析 定位誤差是指由于定位不準而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾具設(shè)計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3，即可認為該定方案符合加工精度的要求。 用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素有：定位誤差ΔP、對刀誤差ΔT、夾具在機床上的安裝誤差ΔA和夾具誤差ΔE，在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差ΔG。上述各項誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差∑Δ。 a.定位誤差ΔD

10、①.第一類誤差 第一類誤差是指工件在夾具上定位時所產(chǎn)生的那部分定位誤差 基準不重合誤差是由于定位基準和工序基準不重合而產(chǎn)生的那部分定位誤差。在本設(shè)計中，由于定位誤差和工序基準是重合的，所以基準不重合誤差為0。 ②.第二類誤差 第二類誤差是定位元件對夾具三基準面的尺寸誤差及位置度所產(chǎn)生的那一部分定位誤差。 當(dāng)支承面即工件底面對夾具的安裝基準（底面）有平行度誤差及支承面對夾具的對刀基準（鉆套軸線）有位置誤差，被加工孔的定位誤差為 移動誤差： 轉(zhuǎn)動誤差：

11、 故定位誤差為 按標注的測量尺寸： 將上述數(shù)值代入定位誤差計算公式，則得： b.對刀誤差ΔT 因為刀具相對于對刀或?qū)蜓b置不精確造成的加工誤差，稱為對刀誤差。 本工序中麻花鉆是采用模板進行導(dǎo)向，鉆孔時導(dǎo)向誤差計算公式為：

12、 即得導(dǎo)向誤差 mm c.夾具在機床上的安裝誤差ΔA 因為夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。 一般?。? Δ水A=0.02mm；Δ垂A=0mm d.夾具誤差ΔE 夾具上定位元件，對刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者之間（包括導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差，夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度的夾具裝配時的調(diào)整和修配精度。 一般取ΔE=0.04mm e.加工方法誤差ΔG 因機床精度，刀具精度，刀具與機床的位置精度，工藝系統(tǒng)受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差，因該項誤差影

13、響因素很多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3，計算時可設(shè)ΔG=/3。 ——工件位置公差取0.20 ΔG= f.保證加工精度 工件在夾具中加工時，總加工誤差∑Δ為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機誤差，應(yīng)用概率法加，因此，保證工件加工精度條件是： 即工件總加工誤差∑Δ應(yīng)不大于工件的加工尺寸

14、公差，由以上得知，本夾具完全可以保證加工精度。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時需留出一定精度儲備量，因此將上式改為： ≤－ → =－ 當(dāng)≥0時夾具能滿足加工要求，根據(jù)以上 =－=0.20-0.176=0.024≥0 所以夾具完全可以滿足加工要求。 2.5夾緊力的計算 夾緊裝置中產(chǎn)生源動力的部分叫做力源裝置，常用的力源裝置有氣動、液壓、電動等夾緊裝置中直接與工件的被夾壓面接觸并完成壓夾作用的元件稱為夾緊元件，本設(shè)計采用了液壓夾緊，解決了手動夾緊是夾緊力不一致，誤差大，精度低，工人

15、勞動強度大等缺點。由于油液的不可壓縮性，能傳遞較大的壓力，一般工作壓力pa,比氣壓大10多倍，因此，在產(chǎn)生同樣作用力的情況下，油缸直徑可以小許多倍，使夾具結(jié)構(gòu)更為緊湊。 夾緊力大小對于確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，保證夾緊可靠性等有很大影響。夾緊力過大易引起工件變形，影響加工精度。夾緊力過小則工件夾不緊，在加工過程中容易發(fā)生工件位移，從而破壞工件定位，也影響加工精度，甚至造成安全事故。由此可見夾緊力大小必須適當(dāng) ① .據(jù)《金屬切削機床夾具設(shè)計手冊》 浦林祥： 當(dāng)進給量為f=0.025m/s時，加工的孔所需要的切削力F=1820N, 轉(zhuǎn)矩為M=8.39N.m。計算按鉆的通孔軸向力計算。 ②.根

16、據(jù)《金屬切削機床夾具設(shè)計手冊》 浦林祥P480頁，常見典型加緊形式所需要的加緊力的計算公式： （1）為了防止工件在切削力作用下平移所需要的加緊力為： （4-1） 為加緊元件與工件之間的摩擦系數(shù)，為工件與夾具支承面的摩擦系數(shù)。對于精加工機床，K為安全系數(shù)；則K的值： （4-2） （2）為防止工件在顛覆力矩的作用下繞支點傾斜，使工件離開基面所需要的加緊力： （4-3） （3）為防止工

17、件在切削力的作用下繞中心軸線轉(zhuǎn)動所需要的加緊力為： （4-4） 所以，則加緊力去最大的力： 2．6、夾具主要元件的選擇 工件在夾緊過程中應(yīng)避免夾緊元件跟工件進行點接觸。因為在點接觸的過程中，即使有很小的夾緊力也可以產(chǎn)生很大的應(yīng)力。 ① .選擇鉆套 鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體上或鉆模板中。鉆套有固定鉆套，固定鉆套直接壓入鉆模板采用或配合，磨損后不容易更換，可換鉆套：可換鉆套裝在襯套中，而襯套則是壓配在夾具體或鉆模板中。鉆

18、套由螺釘固定，以防止轉(zhuǎn)動。鉆套與襯套間采用或配合，鉆套磨損后，可以迅速更換。適于大批量生產(chǎn)。根據(jù)工件加工量要求以及加工工藝性，選擇固定鉆套：選用固定鉆套較為經(jīng)濟，鉆孔的位置也較高，適于單一鉆孔工序和中小批量生產(chǎn)。 ② .鉆模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計 安裝固定鉆套的零件稱為鉆模板，它是保證鉆模精度的重要零件。按鉆模板在夾具體上的聯(lián)接方式可分為固定式鉆模板和活動式鉆模板兩種。 固定式鉆模板靠螺釘和銷釘固定聯(lián)接于夾具體上，保證了鉆套底孔的位置精度要求。活動式鉆模板不如固定式鉆模板精度高。 為方便加工，提高工件加工效率，選用鉸鏈式鉆模板。 夾具示意圖 2.

19、7、夾具優(yōu)缺點 1、 夾具的優(yōu)點 ①.零件的結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有復(fù)雜的零部件，加工精度要求也不是很高，易于制造。 ②.該夾具裝配簡單，只需要通用的裝配工具即可裝配夾具。 ③.該夾具非標準件較少，主要是上蓋板.夾具體.底座.滑柱，其定位件，導(dǎo)向件，連接件均為標準件互換性好。 ④ .該夾具與工件之間留有排屑間隙，可以及時排掉切削鐵屑。 ⑤.該夾具采用氣動夾緊機構(gòu)，效率高，工作強度低，適用于大批量生產(chǎn)。 2、夾具的缺點 ①.該夾具的功能單一，只能加工單一尺寸、單一類型的零件。 ②.零件要從側(cè)面推進，安裝有點不方便。

20、 三、感謝語 從這次夾具的綜合設(shè)計中，我學(xué)到了很多在課本上學(xué)不到的東西，受益匪淺。 首先，能把以前所學(xué)的各種知識，綜合地運用于這次設(shè)計中，鞏固了以前所學(xué)的知識； 其次，學(xué)會了使用各種資料及計算相關(guān)余量、切削用量； 最后，掌握分析問題，解決問題的方法。 在這次夾具的綜合設(shè)計過程中，由于在學(xué)習(xí)機床夾具的設(shè)計的課程是，只是學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識的學(xué)習(xí)，并沒有親自設(shè)計過，因此，在開始的設(shè)計過程中，存在這樣那樣的問題。根據(jù)加工要求，我查閱各種關(guān)于專用夾具的設(shè)計資料，按部就班地設(shè)計，畫圖，最終將它設(shè)計了出來，內(nèi)心很有一種成就感，不僅是

21、因為在這之中我運用、鞏固了以前學(xué)到的知識，還因為懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián)系實際。夾具定位誤差的分析計算、公差配合的分析計算以及公差配合的選擇，更扎實了我掌握了機械專業(yè)的基本理論知識，對我們以后的實際工作有很現(xiàn)實的意義。 因為此次是首次進行有關(guān)夾具的綜合設(shè)計，對中間所需要的知識掌握不夠牢固，同時缺少實際工作經(jīng)驗，因此設(shè)計中間難免會出現(xiàn)不合理和錯誤的地方，但是這些不合理和錯誤的地方將是我們在以后實際工作值得借鑒的地方，因此希望老師多多批評、指導(dǎo)。 四、參考文獻 【1】趙家齊.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京：機械工業(yè)出版社，2000.10. 【2】龔定安 蔡建國 編著 機床夾具設(shè)計原理 陜西科學(xué)技術(shù)出版社 【3】孫麗媛主編 機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo) 冶金工業(yè)出版社 【4】浦林祥編 金屬切削機床夾具設(shè)計手冊 【5】倪森壽主編，機械制造工藝課程設(shè)計指導(dǎo)書，化學(xué)工業(yè)出版社， 【6】《機械工程材料》第三版 沈蓮 主編 機械工業(yè)出版社 【7】《機床設(shè)計圖冊》 天津大學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 主編 上海