339 轉(zhuǎn)向器箱體鉆孔夾具設計

339 轉(zhuǎn)向器箱體鉆孔夾具設計,轉(zhuǎn)向器,箱體,鉆孔,夾具,設計 各位評委老師大家好,轉(zhuǎn)向器殼體鉆孔夾具設計,班級：機制052班 姓名：馮彬 指導老師：樊十全,前言,隨著我國機械工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展制造技術(shù)已成為當代科學技術(shù)發(fā)展最為重要的領域之一，是產(chǎn)品更新，生產(chǎn)發(fā)展，市場競爭的重要的手段。從一定意義上講，機械制造技術(shù)的發(fā)展水平?jīng)Q定著其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。而夾具成為加工的重要基礎。所以對這一方向的設計發(fā)展將嚴重影響我國機械制造及加工水平。 在本次設計中我們所設計的是一種方向機工件夾具。工件在夾具當中的定位和夾緊，夾具在機床上的定位，及機床的選擇。在設計說明書當中都有詳細的設計說明，呈現(xiàn)了工件加工的所有的過程。 本書在自己的努力和指導老師及同學的幫助下，通過查閱大量的相關資料。使得這次課程設計得到圓滿的成功。在此對他們表示衷心的感謝。由于我的水平有限，在設計當中難免有不足之處，還請各位多多的指導。,圖為轉(zhuǎn)向器殼體的一表面簡圖，本工序鉆削加工轉(zhuǎn)向器箱體同一表面上的四個孔Φ13，任務為設計鉆孔專用夾具。,1.加工的工藝分析,工件為轉(zhuǎn)向器殼體，工件材料為球墨鑄鐵，牌號為QT450-10,本道工序主要鉆削4個Φ13的孔，4個孔的位置必須滿足兩個參數(shù)條件?？仔奈恢枚绕?.1mm;孔的軸心的連線的垂直線與中間孔成16度。具體尺寸分布見工件零件簡圖。 工件為小批量生產(chǎn)。故易采用結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的手動夾具，萬能夾具或組合夾具，以便盡快投入生產(chǎn)。,2.鉆床的選擇,根據(jù)所須加工孔的孔徑，其基本尺寸為φ13的四個孔。適合該機床的主要有三種機床，如下： Z518、ZQ4015、Z535。 考慮到工件的裝卸，及工作臺的面積，經(jīng)各方面的比較，決定采用Z535立式鉆床。,3.鉆床夾具特點的分析,鉆床夾具的特征是：帶有鉆套和安放鉆套的鉆模板，故習慣上稱之為“鉆?！?。鉆床夾具的類型較多，根據(jù)被加工孔的分布情況，可分為以下五類： （1）固定式鉆模； （2）回轉(zhuǎn)式鉆模 ； （3）翻轉(zhuǎn)式鉆模 ； （4）蓋板式鉆模 ； （5）滑柱式鉆模； 根據(jù)工件的特殊構(gòu)造，決定采用蓋板式鉆模。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單輕巧，清除切屑方便。對于體積大而笨重工件的小孔的加工，采用蓋板式鉆模最為適宜。對于中小批生產(chǎn)，凡鉆鉸后立即進行倒角，等工序時，采用蓋板式鉆模也極為方便。但蓋板式鉆模每次需要從工件上裝卸，比較費事，所以不宜用于大批大量生產(chǎn)。,4.選擇鉆模板,鉆模板是供安裝鉆套用的。要求具有一定的強度和剛度，以防止由于變形而影響鉆套的位置精度和導向精度。常用的有以下幾種： （1）固定式鉆模板； （2）鉸鏈式鉆模板； （3）可卸式鉆模板； （4）懸掛式鉆模板。 由于該工件構(gòu)造獨特，所需要加工的孔的位置精度不是很高，且是小批量的生產(chǎn)。故決定采用可卸式鉆模板。,5.鉆套的選擇,在鉆床夾具當中，通常是用鉆套實現(xiàn)刀具的對準，加工中只需要將鉆頭對準鉆套，所鉆孔的位置精度就能達到工序要求。當然鉆套還有增強刀具剛度的作用。 由于是加工同一平面上的不同位置的相同尺寸孔，故只需要選用一種鉆套。鉆套有以下幾種類型： （1）固定式鉆套； （2）可換鉆套； （3） 快換鉆套； （4） 特殊鉆套。 經(jīng)過比較，結(jié)合工件的結(jié)構(gòu)，決定采用固定鉆套的A型無肩鉆套。（數(shù)量為四個）,6.工件的定位方案分析,經(jīng)分析知，需要限制工件的五個自由度，即為X Y 方向的移動自由度，X Y Z方向的轉(zhuǎn)動自由度。定位方案如下： 以已加工的定位芯軸上表面為基準面，限制 X Y方向的轉(zhuǎn)動自由度，Z軸的移動自由度。 以中間孔套入的定位芯軸，限制X Y 方向上的轉(zhuǎn)動和移動自由度。 以左側(cè)面的已加工的孔為基礎套入一定位軸，限制Z 方向的移動和轉(zhuǎn)動自由度。 由于定位軸的作用出現(xiàn)了Z方向移動自由度重復定位的現(xiàn)象，但是Z方向的自由度不影響加工精度且定位軸的精度足夠高，所以不影響定位精度。為了實現(xiàn)工件的預定位及提高工件定位穩(wěn)定性，同時設置兩個輔助支承釘 . 簡圖如下:,裝配圖如下,7.導向元件的選擇,前面我們已經(jīng)選用了可卸式鉆模板為導向元件。但普通的可卸式鉆模板還不能滿足我們所加工孔的要求，所以要另外設計。由于所加工的孔是位于不對稱的兩組平行孔。通過分析發(fā)現(xiàn)它們之間的連線的垂線與中間的孔成164度角。 為保證加工時的精度，可以把鉆模板設計成漸開線花鍵連接的形式，設計的一個寬鍵齒中心線剛好與這一垂線成164角。。漸開線花鍵的具體設計如下： 根據(jù)Dg=32 查表6-74內(nèi)花鍵弧齒槽寬和外花鍵弧齒厚偏差取m=2 齒數(shù)：z=13 模數(shù)：m=2 分度圓：df=dg-2(0.6+ξ)m=32-2(0.6+0.1)×2=29.2mm 齒頂圓直徑：dd=df+2(0.4+ξ)m=29.2+2(0.4+0.1)m=31.2mm 齒根圓直徑:dg=df-2(0.6-ξ)m=29.2-2(0.6-0.1)×2=26.6mm 公稱圓：D=df+2*(0.4+ξ)m=29.2+2*（0.4+0.1）×2=31.2mm 內(nèi)花鍵齒根圓弧起始點直徑：dq=(z+1.1)m=(14+1.1)2=30.2mm,內(nèi)花鍵齒槽寬：s=(π/2+2ξtanα)=(3.14/2+tan45°×2×0.1)=3.54mm 內(nèi)花鍵齒槽角：β=90°-203°/z=90°-203°/14=76.5° 外花鍵基圓:dj=df+2×(0.4+ξ)m=29.2+2× (0.4+0.1)×2=31.2mm 內(nèi)花鍵齒根高：h"1=(0.6+ξ)× m=(0.6+0.1)×2=1.4mm 內(nèi)花鍵齒頂高：h′1=(0.4-ξ)×m=(0.4-0.1)×2=0.6mm 外花鍵齒根高：h"=(0.4+ξ)m=(0.4+0.1)×2=1mm 外花鍵齒頂高：h′=(0.6-ξ)m=(0.6-0.1)×2=1mm 內(nèi)花鍵齒頂圓直徑：Dg=df+2×(0.6+ξ)m=29.2+2(0.6+0.1)×2=32mm 分度圓周節(jié)：t=πm=3.14×2=6.28粗糙度必須在3 內(nèi)外表面光潔度為1.2～1.6之間。 而芯軸也就設計成相應的情況。具體如圖：,內(nèi)外漸開線花鍵簡圖,8.定位誤差的分析與計算,定位誤差是由于定位不準而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對工序基準的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。對某一定位方案，經(jīng)分析計算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關尺寸或位置公差的1/3～1/5。一般即認為此定位方案能滿足該工序的加工精度的要求。 工件在夾具中的位置是由定位元件確定的，當工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件接觸或配合，作為一個整體的工件的位置也就確定了。但對于一批工件來說，由于在各個工件的有關表面之間，彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內(nèi)的差異。夾具本身和各個定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差。這樣一來，工件雖已定位，但每個被定位元件的某些具體表面都會有自己的位置變動量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。,定位誤差計算,定位誤差主要是由基準誤差和基準不重合誤差兩項組成。所以在設計夾具時，對任何一個定位方案，可通過一批工件定位時的兩個極端位置，直接計算出工序基準的最大變動范圍，既為該定位方案的定位誤差。 在工件內(nèi)孔直徑最大而定位銷直徑最小的條件下，當工件相對于定位銷O1O2向上處于最高位置O1且工件外圓尺寸最小時，工序尺寸為最小值Hmin ，當工件相對于定位銷沿OO2 向下處于最底位置O2是工件外圓尺寸最大時，工序尺寸為最大值Hmax,此時工序尺寸H的定位誤差可知： δ定位 =A1A2=Hmax–Hmin=O1O2+1/2d-1/2(d-Td)=O1O2 +1/2Td 根據(jù)定位誤差產(chǎn)生的原因也可能也按定位誤差的組成進行計算： δ定位=δ位置+δ不重=O1O2 +1/2Td 在工件的裝夾配合當中，由于芯軸與工件采用的是H7/k6過度配合，故認為O1O2基本為0。所以定位誤差即為芯軸公差的一半： δ定位=1/2Td=1/2(0.125-0.055)mm=0.035mm δ定位小于誤差的1/5-1/3，所以能滿足定位的精度需要。,誤差分析圖,9.工件的夾緊,夾緊裝置的基本要求： （1）在夾緊過程中，工件應能保持在既定位置，即在夾緊力的作用 下，工件不應離開定位支承； （2）夾緊力的大小要適當、可靠； （3）夾緊裝置應操作安全、方便、省力。夾緊裝置的自動化程度和復 雜度應與工件的產(chǎn)量和批量相適應； 夾緊裝置的選擇 分析該工件的夾緊由于采用蓋板式鉆模板，工件裝卸都必須手動實現(xiàn)且工件的體積和重量不是很大。該套夾具的夾緊方式為手動夾緊。夾緊機構(gòu)為螺旋夾緊機構(gòu)。 典型的螺旋夾緊機構(gòu)具有下列特點：結(jié)構(gòu)簡單、擴力比大、自鎖性能好、行程不受限制、夾緊動作慢等。本套夾具的夾緊裝置為兩塊可移動壓板。通過螺栓夾緊移動壓板，達到夾緊作用。,夾緊圖中夾緊方式為螺母的螺旋夾緊,切削力的計算,已知工件的材料為鑄鐵,硬度HB190~210,刀具選擇高速鋼刀具,可得： 其中D=13mm, s=0.1mm, . 代入數(shù)值，求得： =863.3 N 由于四孔同時鉆削 切削合力P= 4 × 863.3=3453.2N 建立直角坐標系，列出切削孔圓心的 坐標值，可求切削合力在X=25.5, Y=67.5的位置,夾緊力的計算,本道工序是對殼體面上四個孔的鉆削加工，在鉆孔的過程中，鉆削力距M 切迫使工件有轉(zhuǎn)動趨勢，則靠由螺旋夾緊所產(chǎn)生的摩擦力矩來克服。 M切= D為鉆頭直徑，s為每轉(zhuǎn)進給量，Kp為修正值 ( D= 12.5mm, s=0.1mm, Kp=1.021 ) 代入計算得 M切=29.1N.m M切總=4×29.1=116.4N.m（四個鉆頭同時工作） 而 M=K×W 當采用公制螺紋的螺旋加緊機構(gòu)時，各種不同加緊情況的K值見表3-23，這里可以取 K=1.627 W=Q=M/K=(4×29.1)/1.627=71.55N Wk =K×W=2.366×71.55=169.29N,,,10.夾具操作過程,此套鉆模夾具中選用的是蓋式鉆模板，可方便裝卸。裝工件過程為：先將定位芯軸固定在底座上，將工件插入芯軸中，通過定位螺釘把定位軸的位置確定，然后鎖緊緊定螺釘。把帶有漸開線花鍵的移動鉆模板套在定位芯軸上并和工件接觸。放上開口墊圈然后鎖緊螺母。試鉆一下，然后根據(jù)情況轉(zhuǎn)動定位芯軸以調(diào)整鉆模板的位置，調(diào)整好后用定位銷將定位芯軸固定在底座上。定位元件的位置就確定了。 鉆孔結(jié)束后，將開口銷敲開就能將移動鉆模板卸除，工件就可以拿出了。然后再裝夾工件繼續(xù)加工。,設計小結(jié),經(jīng)過近一個月的緊張設計，我們首先參觀了江西上饒福事特液壓有限公司鉆削加工過程，使我們在機床夾具及加工方面增長了去多的見識，為這次畢業(yè)設計起到了非常重要的作用。通過查閱大量的設計資料及指導老師的精心指導下，我努力克服了一個又一個困難，終于順利的完成了這次刻骨銘心的設計。 這次設計，我們主要采用了電腦輔助繪圖，大大提高了工作效率。并加深了對制圖應用軟件的操作，對夾具設計有了更深的了解。 通過這次設計我們深刻體會到設計過程就是一個自我學習的過程：發(fā)現(xiàn)問題、了解問題、查閱資料、老師的指導、最后解決問題。我們學到了課本上一些學不到的知識，增長了自己的才干。當然我的水平有限，設計中難免存在不足之處，還請多多指教。 在整個設計過程當中，得到樊十全老師的精心指導，及同學的熱心幫助。在這里對他們表示衷心的感謝。,謝謝各位評委老師 設計中不足之處，敬請指點,