凸臺式薄壁套筒固定式鉆模設(shè)計(jì)

凸臺式薄壁套筒固定式鉆模設(shè)計(jì),臺式,薄壁,套筒,固定,式鉆模,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品 題目： 凸臺式薄壁套筒固定式鉆模設(shè)計(jì) 類型： 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì) √ 學(xué)生姓名： 懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院_機(jī)械與汽車工程_系 年 6月 10 日  目錄 一、設(shè)計(jì)背景 4 二、設(shè)計(jì)要求 4 三、設(shè)計(jì)工藝分析 5 3.1零件圖 5 3.2工藝分析 6 3.3加工調(diào)整 6 四、設(shè)計(jì)思路 6 五、作品設(shè)計(jì) 7 一、設(shè)計(jì)背景 在生產(chǎn)過程中，使生產(chǎn)對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質(zhì)和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機(jī)械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機(jī)車及機(jī)床的進(jìn)給量，切削深度，主軸轉(zhuǎn)速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計(jì)算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務(wù)時間。 關(guān)鍵詞： 定位裝置，夾緊力，欠定位，過定位 1、 夾具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)及要點(diǎn)： 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)簡單來說就是如何“定位”與“夾緊”，工件的定位在機(jī)械加工中，利用夾具安裝工件時，工件安裝夾具上，夾具再安裝到機(jī)床，最終要使工件相對于刀具和機(jī)床占有一個準(zhǔn)確的加工位置叫定位。定位的目的是使定位合理準(zhǔn)確，應(yīng)對定位元件限制的自由度，組合定位限制的自由度個數(shù)分析透切，采用合理的定位方式在夾具中確定。 定位的方式有以下四種： 1) 完全定位，工件的六個自由度完全被限制的定位稱為完全定位。當(dāng)工件在X、Y、Z三個坐標(biāo)方向上均有尺寸要求或者、位置精度要求時，一般采用這種定位方式。 2) 不完全定位，沒有限制工件的全部自由度，但能滿足加工要求的定位，稱為不完全定位。 3) 欠定位，工件加工要求應(yīng)該限制的自由度沒完全被限制的定位，稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求，所以是絕不允許的。 4) 過定位，兩個或者以上的定位支撐點(diǎn)，同時限制攻堅(jiān)隊(duì)同一個自由度的定位，稱為過定位。過定位的后果；?工件無法安裝。?造成工件或定位元件變形。 工件的夾緊： 1、 加緊裝置的組成和基本要求 工件定位后，必須采用一定的裝置將工件壓緊、夾勞，防止工件在加工時受到切削力、重力、慣性力等作用而發(fā)生位移或振動，使加工方法無法進(jìn)行。這種將工件壓緊、夾勞的裝置稱為夾緊裝置。夾緊裝置是夾具的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的好壞不僅直接影響夾具復(fù)雜程度和制造成本，而且對生產(chǎn)率及工人的勞動強(qiáng)度有一定的影響。 2. 對夾緊裝置的基本要求 1） 在夾緊和加工過程中，應(yīng)能保持工件定位的位置不變。 2） 夾緊力大小適當(dāng)。既要保證工件在整個加工中其位置穩(wěn)定不變，不振動，又不使工件產(chǎn)生夾緊變形和表面損傷。 3） 使用性能好。夾緊裝置的操作適當(dāng)方便、快捷、安全、省力。 4） 經(jīng)濟(jì)性和工藝性好。夾緊裝置的復(fù)雜程度和自動化程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單，便于制造和維修。 凸臺式薄壁套筒固定式鉆模設(shè)計(jì)全過程 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題我選擇的是凸臺式薄壁套筒的固定式鉆模。 二、設(shè)計(jì)要求 鉆床夾具的分類 鉆床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設(shè)計(jì)、制造和管理的方便，往往按某一屬性進(jìn)行分類。 1.按夾具的通用特性分類 按這一分類方法，常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動線夾具等五大類。它反映夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，因此是選擇夾具的主要依據(jù)。 鉆模的種類較多：　 １.固定式鉆模， ２.覆蓋式鉆模， ３.翻轉(zhuǎn)式鉆模， ４.回轉(zhuǎn)式鉆模， ５.滑柱式鉆模， 其中固定式鉆模是最基本，最常見的鉆模 （3）可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用?？烧{(diào)夾具在多品種、小批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 （4）組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，夾具用畢即可拆卸，留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有可減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)；因此組合夾具在單件、中小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。 （5）自動線夾具 自動線夾具一般分為兩種：一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨著工件一起運(yùn)動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進(jìn)行加工。 2.按夾具使用的車床分類 這是專用夾具設(shè)計(jì)所用的分類方法。按使用的車床分類，可把夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪車床夾具、數(shù)控車床夾具。 三、設(shè)計(jì)工藝分析 工件定位中的幾種情況 （1）完全定位 完全定位是指不重復(fù)地限制了工件的六個自由度的定位。當(dāng)工件在x、y、z三個坐標(biāo)方向均有尺寸要求或位置精度要求時，一般采用這種定位方式。 （2）不完全定位 根據(jù)工件的加工要求，有時并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位方式稱為不完全定位。如在車床上加工通孔，根據(jù)加工要不需限制兩個自由度，所以用三爪自定心卡盤夾持限制其余四個自由度，就可以實(shí)現(xiàn)四點(diǎn)定位。由此可知，工作在定位時應(yīng)該限制的自由度數(shù)目應(yīng)由工序的加工要求而定，不影響加工精度的自由度可以不加限制。采用不完全定位可簡化定位裝置，因此不完全定位在實(shí)際生產(chǎn)中也廣泛應(yīng)用。 （3）欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有完全被限制的定位稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求，因此，在確定工件在夾具中的定位方案時，決不允許有欠定位的現(xiàn)象產(chǎn)生。 （4）過定位 夾具上的兩個或兩個以上的定位元件重復(fù)限制同一個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。而在實(shí)際定位過成中會有隨機(jī)誤差，這種隨機(jī)的誤差造成了定位的不穩(wěn)定，嚴(yán)重時會引起定位干涉，因此應(yīng)該盡量避免和消除過定位現(xiàn)象。消除或減少過定位引起的干涉，一般有兩種方法：一是改變定位元件的結(jié)構(gòu), 如縮小定位元件工作面的接觸長度；或者減小定位元件的配合尺寸，增大配合間隙等；二是控制或者提高工件定位基準(zhǔn)之間以及定位元自由度。 定位誤差產(chǎn)生的原因 工件逐個在夾具中定位時，各個工件的位置不一致的原因主要是基準(zhǔn)不重合，而基準(zhǔn)不重合又分為兩種情況：一是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差；二是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差。 1.3.2誤差分類 1.基準(zhǔn)位移誤差ΔY 由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導(dǎo)致的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準(zhǔn)位移誤差，用ΔY表示。不同的定位方式，基準(zhǔn)位移誤差的計(jì)算方式也不同。 如果工件內(nèi)孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實(shí)際上，如圖所示，心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差。于是工件套在心軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導(dǎo)致這批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基準(zhǔn)變動誤差，其變動量即為最大配合間隙?？砂聪率接?jì)算： ΔY = amax - amin = 1/2 (Dmax - dmin) = 1/2（δD +δd） 式中ΔY──基準(zhǔn)位移誤差單位為mm； Dmax──孔的最大直徑單位為mm； dmin──軸的最小直徑單位為mm。 δD ──工件孔的最大直徑公差，單位為mm； δd──圓柱心軸和圓柱定位銷的直徑公差，單位為mm。 基準(zhǔn)位移誤差的方向是任意的。減小定位配合間隙，即可減小基準(zhǔn)位移誤差ΔY值，以提高定位精度。 2.基準(zhǔn)不重合誤差ΔB 加工尺寸的基準(zhǔn)是外圓柱面的母線時，定位基準(zhǔn)是工件圓柱孔的中心線。這種由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合所導(dǎo)致的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準(zhǔn)不重合誤差，用ΔB表示。此時除定位基準(zhǔn)位移誤差外，還有基準(zhǔn)不重合誤差。 誤差計(jì)算： ΔB —— 基準(zhǔn)不重合誤差 δi —— 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)之間的尺寸鏈各組 環(huán)公差 β —— δi方向與加工尺寸方向間的夾角 3.定位誤差的合成 定位誤差是兩誤差的合成即：ΔD=ΔB+ΔY 在圓柱間隙配合定位和V形塊中心定位中，當(dāng)基準(zhǔn)不重合誤差和位移誤差都存在時，定位誤差的合成需判斷“＋”、“－”號。 2.1夾緊裝置的組成及其設(shè)計(jì)原則 工件定位后將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。 2.1.1夾緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成。 （1）動力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分為手動夾緊和機(jī)動夾緊兩種。手動夾緊的力源來自人力，用時比較費(fèi)時費(fèi)力。為了改善勞動條件和提高生產(chǎn)率，目前在大批量生產(chǎn)中均采用機(jī)動夾緊。機(jī)動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯(lián)動、電磁、真空等動力夾緊裝置。 （2）傳力機(jī)構(gòu) 它是介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機(jī)構(gòu)。傳力機(jī)構(gòu)的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點(diǎn)在手動夾緊時尤為重。 （3）夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。 2.1.2夾緊裝置的設(shè)計(jì)原則 在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則： （1）工件不移動原則 夾緊過程中，應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 （2）工件不變形原則 夾緊力的大小要適當(dāng)，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件在夾緊力的作用下不致產(chǎn)生加工精度所不允許的變形。 （3）工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進(jìn)行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應(yīng)提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。 （4）安全可靠原則 夾緊傳力機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。 （5）經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則 夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。 2.2.1夾緊力三要素 設(shè)計(jì)夾緊裝置時，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小三個要素。 1.夾緊力的方向 夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。選擇時必須遵守以下準(zhǔn)則： （1）夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 （2）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強(qiáng)度。 （3）夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。由于工件在不同方向上剛度是不等的。不同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。尤其在夾壓薄壁零件時，更需注意使夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。 2.夾緊力的作用點(diǎn) 夾緊力作用點(diǎn)是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積。選擇作用點(diǎn)的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點(diǎn)的位置和數(shù)目。夾緊力作用點(diǎn)的選擇是達(dá)到最佳夾緊狀態(tài)的首要因素。合理選擇夾緊力作用點(diǎn)必須遵守以下準(zhǔn)則： （1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點(diǎn)與支承點(diǎn)對應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，夾緊時將破壞工件的定位。 （2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位。這對剛度較差的工件尤其重要，如將作用點(diǎn)由中間的單點(diǎn)改成兩旁的兩點(diǎn)夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。 （3）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動和變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。 3.夾緊力的大小 夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。夾緊力的大小要適當(dāng)。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結(jié)果輕則影響加工質(zhì)量，重則造成工件報(bào)廢甚至發(fā)生安全事故。夾緊力過大會使工件變形，也會對加工質(zhì)量不利。 理論上，夾緊力的大小應(yīng)與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實(shí)際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)，計(jì)算是很復(fù)雜的。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)中常采用估算法、類比法和試驗(yàn)法確定所需的夾緊力。 當(dāng)采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計(jì)算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力，即 Fwk = KFw 式中 Fwk——實(shí)際所需夾緊力，單位為N； Fw—— 在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力，單位為N； K——安全系數(shù)，粗略計(jì)算時，粗加工取K＝2.5～3，精加工取K＝1.5～2。 夾緊力三要素的確定，實(shí)際是一個綜合性問題。必須全面考慮工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素，才能最后確定并具體設(shè)計(jì)出較為理想的夾緊裝置。 五、作品設(shè)計(jì) 在機(jī)械加工中，為了保證加工精度，固定工件，使之占有正確的位置以接受加工或檢測的工藝裝備，稱為夾具。夾具的功能主要有兩個：一是定位（確定工件在夾具中正確位置的過程）；二是夾緊（工件定位后將其固定，使其在加工過程中不受切削力、離心力、沖擊、震動等外力影響而變動位置）。根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中通用特性可分為通用夾具、專用夾具（是指為零件某一道工序的加工專門設(shè)計(jì)和制造的）、可調(diào)夾具、組合夾具、自動線夾具。凸臺式薄壁套筒固定式鉆模設(shè)計(jì)全過程 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題我選擇的是凸臺式薄壁套筒的固定式鉆模。 凸臺式薄壁套筒固定式鉆模同薄壁套固定式鉆模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的不同，主要原因就是兩種零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不同，所以造成其定位基準(zhǔn)不同，從而使其鉆模的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不一樣 從圖二中我們可以看出：凸臺式的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為左凸臺面，而薄壁式的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為端面，精基準(zhǔn)加工原則之一是基準(zhǔn)重合原則即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)同定位基準(zhǔn)要重合，這樣定位誤差的理論值為0。若設(shè)計(jì)基準(zhǔn)同定期基準(zhǔn)不重合，則會產(chǎn)生較大的定位誤差，不能滿足尺寸的加工精度，會產(chǎn)生大批量的工件廢品，所以，我這次凸臺式薄壁鉆模設(shè)計(jì)中采用的定位方式是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)同定位基準(zhǔn)重合，滿足了工藝要求。