氣門搖臂軸支座夾具設計

氣門搖臂軸支座夾具設計,氣門,搖臂,支座,夾具,設計 機電及自動化學院 《機械制造工藝學》課程設計說明書 設計題目：氣門搖臂軸支座夾具設計 姓 名：何俊棋 學 號：0811116033 班 級：機電（1）班 屆 別：2008 指導教師：蹇崇軍 2011 年 1月 前言 2 任務介紹 4 夾具設計 4 1 確定定位方案 4 2 定位誤差分析 7 3 確定導向裝置 8 4 鉆模的鉆孔精度計算 8 5 確定加緊機構(gòu) 9 6 夾具體設計 10 7 夾具總體裝配尺寸確定 12 8 切削力及夾緊力的計算 13 總結(jié) 14 參考文獻 15 氣門搖臂軸支座專用夾具設計 前言 本說明書是編者根據(jù)氣門搖臂軸支座的加工過程所需夾具的設計原理編寫的。主要包括任務介紹、方案選擇、定位誤差分析、確定加緊機構(gòu)和夾具體設計等內(nèi)容。 該說明將從實際生產(chǎn)需要方面來介紹本次的設計任務，將提出兩種設計方案供參考，并從中選擇較為合理的設計方案進行設計。本次設計中，用到許多基礎理論，查閱大量關(guān)于機械制造方面文獻進行分析和設計。 《專業(yè)課程綜合設計課程設計》安排在大四上學期，是在我們學完了《機械制造工藝學》、《金屬工藝學》、《機械設計》、《公差與配合》等主要專業(yè)基礎課，參加了金工實習、認知實習、生產(chǎn)實習，經(jīng)過了機械設計、機械制造技術(shù)基礎課程設計之后進行的又一次實踐性環(huán)節(jié)，是對所學理論知識的又一次更系統(tǒng)更全面的應用、鞏固與深化。馬上就要步入社會，接觸真正的生產(chǎn)加工，所以這次設計是個很好的鍛煉機會。 任務介紹 上圖為氣門搖臂軸支座零件圖，本次的設計任務是為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度而設計氣門搖臂軸支座的專用夾具。該設計選擇氣門搖臂軸支座加工工序中的第X和XI道工序，即加工通孔和通孔，本夾具將用于TX217臥式鉆床，刀具為高速鋼錐柄麻花鉆。 夾具設計 1 確定定位方案 方案一：使用底面大平面和心軸定位，將工件放在夾具體上，心軸穿過孔，用螺母鎖緊。 方案分析：由于要將心軸穿過孔再固定在夾具體上，這時若再用孔端面定位的話將產(chǎn)生過定位，若不用孔端面，在鎖緊工件時，鎖緊力可能帶動工件旋轉(zhuǎn)，不能保證要加工的孔軸線于端面垂直，若要用定位螺釘調(diào)整的話，將花費大量時間裝夾，故此方案不夠合理。 方案二：用底面小平面、孔和孔端面定位。用自制件定位心軸穿過孔，工件底面靠心軸軸肩，心軸另一端插入家具底座槽。 方案分析：該方案裝夾方便簡潔，只要將心軸在工件上鎖緊，將心軸插入家具底座槽，再將孔端面靠定位板即完成裝夾定位，且滿足定位要求。所以采用方案二。 本兩道工序可以再同一夾具上加工完成。如上圖，工序加工要求保證的位置精度主要是兩加工孔中心距尺寸（56±0.05）mm及平行度公差0.05mm，還有孔與底面尺寸（24±0.03）mm以及孔與底面尺寸（49±0.05）mm。根據(jù)基準重合原則，應選擇已加工的孔、底面和孔的端面作為主要定位基準。如圖2所示。 圖2 以孔定位用自制件定位心軸，將定位心軸穿過孔，工件底面靠住心軸軸肩實現(xiàn)定位，夾具底座將設置與心軸配合的槽，將心軸另一端插入槽中實現(xiàn)定位，孔端面將靠在夾具體上的定位板實現(xiàn)定位。 為了減小加工時工件的變形，保證加工時工藝系統(tǒng)的剛度，孔后端面處應增加輔助支承，具體機構(gòu)如圖3所示。 圖3 2 定位誤差分析 定位心軸與定位孔的配合尺寸為，即定位孔，定心軸，定心軸下端與夾具體底板上槽孔的配合尺寸為，即夾具底板孔槽，定位心軸底端，定位心軸上端部為螺桿，用六角帶肩螺母加緊。對于工序尺寸（56±0.05）mm而言，定位基準和工序基準重合，基準不重合度為0，即，由于定位心軸制造和孔配合引起的定位誤差。總定位誤差計算公式為： 即： 因此，定位誤差小于改工序尺寸（56±0.05）mm制造公差0.10mm的1/2。因此上述方案可行。 由于工序尺寸（56±0.05）mm保證的是孔和孔之間的相對位置，而該定位方案所造成的定位誤差并不影響兩孔之間的相對位置，所以還需考慮使用鉆模所帶來的加工誤差。這在下文將予以討論。 3 確定導向裝置 本工序兩孔加工的精度要求較高，采用一次裝夾完成鉆，擴，粗鉸，精鉸4個工步的加工，故此夾具采用與孔尺寸相對應的快換鉆套做導向元件，相應的臥式鏜床上面采用快換夾頭。 圖4 如圖4所示，兩襯套與快換鉆套間的配合尺寸為，襯套與鉆模板之間的配合尺寸為。尺寸由《實用機械加工工藝手冊》表8-62和表8-66查得。 4 鉆模的鉆孔精度計算 由《機床夾具設計手冊》表2-2得到該兩孔加工鉆模的鉆孔精度計算公式： 式中,,,,h=12.5,b=16,l=32 由《機床夾具設計手冊》表2-2附表得F=0.8，K=0.35，P=0.2, 經(jīng)計算得。 式中： 工件加工尺寸L的偏差（毫米） 鉆模上固定襯套中心位置的偏差 快換鉆套孔最大直徑（毫米） 刀具最小直徑（毫米） 快換鉆套外圓最小直徑（毫米） 固定襯套孔最大直徑（毫米） 鉆孔深度（毫米） 鉆套長度（毫米） 鉆套下端面到工件上端面的間隙 F 固定襯套中心位置偏差系數(shù) K 配合間隙的系數(shù) P 鉆套偏斜的系數(shù) 5 確定加緊機構(gòu) 在機械加工工藝設計中，在此工序夾具中選擇螺旋夾緊機構(gòu)夾緊工件。如下圖5所示，在定位心軸上直接做出一段螺桿，在裝夾工件時，先將工件定位孔裝入帶有螺桿的定位心軸上，實現(xiàn)定位，然后在工作與螺母之間加墊圈，最后擰緊六角帶肩螺母壓緊工件。 圖5 6 夾具體設計 夾具體的設計應通盤考慮，使上述各部分通過夾具體能夠有機的聯(lián)系起來，形成一個整體?？紤]夾具與機床的連接，因為是在臥式鏜床上使用，夾具安裝在工作臺上直接用鉆套找正并用壓板固定，故只需在夾具體上留出壓板壓緊的位置即可，不需專門的夾具與機床的定位連接元件。鉆模板和夾具體一起用4根螺栓固連。夾具體上表面與其他元件接觸的部位均做成等高的凸臺以減少加工面積，夾具體底部設計成周邊接觸的形式以改善接觸狀況，提高安裝的穩(wěn)定性。如圖6所示。 圖6 7 夾具總體裝配尺寸確定 8 切削力及夾緊力的計算 切削力的計算： 首先，刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，直徑=16mm，f=0.26mm/r，由《金屬切削原理及刀具》可以得出鉆孔的軸向力計算公式為： 其中=365.9，ZF=1，YF=0.8，=0.94帶入公式 鉆孔至的切削力為F=1873N，鉆孔至的切削力為F=1639N。 夾緊力的確定： 切削力方向為孔的軸線方向，夾緊力垂直于切削力方向，由定位面與定位元件之間的摩擦力平衡切削軸向力，定位面板材料為鑄鐵，摩擦系數(shù)為0.5。 其中為摩擦力，為靜摩擦系數(shù)，為正壓力，帶入可算出： =3746N，則實際夾緊力F=K，K為安全系數(shù)。 由《機床夾具設計手冊》查得數(shù)據(jù)得出K=1.44 所以實際夾緊力F=1.44X3746=5394N 總結(jié) 在本次設計中，要用到許多基礎理論，由于有些知識已經(jīng)遺忘，這使我們要重新溫習知識，因此設計之前就對大學里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認真的復習了一遍，開始對本課題的設計任務有了大致的了解，并也有了設計的感覺。同時，由于設計的需要，要查閱并收集大量關(guān)于機械制造方面的文獻，進而對這些文獻進行分析和總結(jié)，這些都提高了我們對于專業(yè)知識的綜合運用能力和分析解決實際問題的能力。通過本次設計還使我更深切地感受到了團隊的力量，在與同學們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題，這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高，團隊合作精神也得到了增強?？梢哉f，課程設計體現(xiàn)了我們大學四年所學的大部分知識，也檢驗了我們的綜合素質(zhì)和實際能力。同時也跨出了我的工程師之路的第一步。 雖然本次設計我很努力去做，但還是存在一些不足，雖然課題要求我們只要選擇其中之一工序進行夾具設計，但是夾具設計過程中遇到的問題是最多的，特別是對各機構(gòu)的選用，既要達到局部要求，又要配合整體要求。因此我以后必定會再這方面多下苦功。 因此，在以后的學習工作中，我要從以下方面來提高自己，解決設計中存在的問題。多學習相關(guān)的知識，關(guān)注前沿的科學技術(shù)，拓寬知識面，盡量進行實踐，以便設計時能夠在保證成本的前提下，較好地利用其本身。 參考文獻 1、《機床夾具設計手冊》 1980年 上?？茖W技術(shù)出版社 2、《實用機械加工工藝手冊》 陳宏鈞 主編 2003年 機械工業(yè)出版社 3、《互換性與測量技術(shù)基礎》 李軍 主編2007年 華中科技大學出版社 4、《機械制圖》 大連理工大學工程圖學教研室編 2007年 高等教育出版社 5、《金屬切削原理及刀具》吳道全編 2005 高等教育出版社 第14頁 共14頁