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機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院
專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì)說(shuō)明書
設(shè)計(jì)題目：“密封圈定位套”鉆孔夾具設(shè)計(jì)
姓 名： 郭智勇
學(xué) 號(hào)： 0811115010
班 級(jí)： 機(jī)電（1）班
屆 別： 2008
指導(dǎo)教師： 蹇崇軍
2012 年 1月
前言
本說(shuō)明書是編者根據(jù)密封圈定位套鉆孔過程所需夾具的設(shè)計(jì)原理編寫的。主要包括任務(wù)介紹、方案選擇、定位誤差分析等內(nèi)容。
《專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》安排在大四上學(xué)期，是我們學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造工藝學(xué)、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、CAD/CAM等專業(yè)基礎(chǔ)課和主要專業(yè)課，參加了金工實(shí)習(xí)、認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，經(jīng)過了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)之后進(jìn)行的又一次實(shí)踐性環(huán)節(jié)，這是我們對(duì)以前所學(xué)各門課程的一次較為深入的綜合總復(fù)習(xí)，同時(shí)還要對(duì)相關(guān)課外知識(shí)進(jìn)行查閱和學(xué)習(xí)，也是一次對(duì)我們實(shí)際運(yùn)用知識(shí)解決問題能力的練習(xí)。并且，這次課程設(shè)計(jì)同樣也會(huì)用到以前的金工實(shí)習(xí)、認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的相關(guān)知識(shí)，也可以說(shuō)這是對(duì)這幾次實(shí)習(xí)效果的一次檢驗(yàn)。馬上就要步入社會(huì)，接觸真正的生產(chǎn)加工，所以這次設(shè)計(jì)是個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)。
這次的課程設(shè)計(jì)，我的題目是“密封圈定位套”鉆孔夾具設(shè)計(jì)。希望通過對(duì)密封圈定位套的加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)的熟悉，可以進(jìn)一步了解專用夾具的設(shè)計(jì)。雖然這是大學(xué)以來(lái)的第三次課程設(shè)計(jì)，但畢竟還是第一次接觸夾具的設(shè)計(jì)，對(duì)知識(shí)掌握、熟悉程度以及綜合運(yùn)用還會(huì)存在問題，因此在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有考慮不周全或錯(cuò)誤的地方，這些也是第一次設(shè)計(jì)時(shí)常見的問題，希望老師多多批評(píng)和指正。
目 錄
一、任務(wù)介紹……………………………………………………………1
二、夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………………2
2.1 方案的選擇及確定…………………………………………………………2
2.2 夾緊元件及動(dòng)力裝置確定…………………………………………………2
2.3 鉆套、襯套及夾具體零件的選擇…………………………………………3
2.4 定位誤差分析………………………………………………………………6
2.5 公差配合的選用……………………………………………………………8
2.6 切削力的計(jì)算與夾緊力分析………………………………………………9
三、設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………………………11
四、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………12
華僑大學(xué)專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì) 08機(jī)電（1）班郭智勇（0811115010）
一、任務(wù)介紹
圖1定位套工序圖
零件介紹：密封圈定位套是機(jī)械密封裝置中的一個(gè)重要零件，它的外圈有凹凸結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈端面凸出一部分保證軸向定位要求。兩者都可以作為密封圈的輔助元件達(dá)到定位密封圈，保證密封工作穩(wěn)定的要求。
如圖1所示，本道工序的加工任務(wù)是加工面孔3×Φ13與3×M8螺孔的底孔，并滿足尺寸要求加工的3×Φ13平均分布在的圓周上，3×M8平均分布在的圓周上，同時(shí)保證Φ13與M8的夾角成60°。綜合上述，選擇用Z3025型搖臂鉆床。
根據(jù)所給已知條件，零件按中等批量到大批量生產(chǎn)的情況設(shè)計(jì)工藝過程。故以Φ90為定位基準(zhǔn)，采用內(nèi)孔定位。
二、夾具設(shè)計(jì)
2.1 方案選擇及確定
方案一：以Φ130內(nèi)孔與圓盤底面B為定位面，采用內(nèi)孔定位，設(shè)計(jì)專用夾具。
方案一分析：這種機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方案可行，但是考慮到定位面B的粗糙度較大，用來(lái)做定位基準(zhǔn)會(huì)加大加工孔的誤差。
方案二：以零件內(nèi)孔Φ90與圓盤底面A為定位面，采用內(nèi)孔定位，設(shè)計(jì)專用夾具。
方案二分析：這種機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方案合理，因?yàn)榈酌鍭已經(jīng)進(jìn)行了加工，且粗糙度較小,而內(nèi)孔Φ90也已加工，所以對(duì)加工孔的誤差較小。
綜合上述分析，采用方案二。
2.2 夾緊元件及動(dòng)力裝置確定
由于該密封圈定位套的生產(chǎn)量很大，采用手動(dòng)夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動(dòng)力裝置采用手動(dòng)夾緊。采用手動(dòng)夾緊，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。
同時(shí)為了克服螺旋夾緊動(dòng)作慢、效率底，本道工序夾具的夾緊元件選用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)解決這一問題提高裝夾效率?？焖俾菪龏A緊機(jī)構(gòu)的的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4
其工作原理及使用說(shuō)明是:帶有開口墊圈的螺母夾緊，螺母外徑小于工件孔徑。稍微松開螺母，取下開口墊圈，工件即可穿過螺母取出。
2.3 鉆套、襯套及夾具體零件的選擇
本道工序主要加工任務(wù)是加工面孔3×Φ13與3×M8螺孔的底孔。并滿足尺寸要求加工的3×Φ13平均分布在的圓周上，3×M8平均分布在的圓周上。
（1） 對(duì)于加工面孔3×Φ13
其加工孔加工要求不高，故選用快速鉆套，以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。
根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖5及表1所示。
圖5 快換鉆套
表1 工藝孔3×Φ13鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
d
H
D
公稱尺寸
公差
13
26
22
-0.008
-0.022
34
32
12
7
13
13.5
22.5
50°
而襯套則選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如下圖6所示：
圖6 固定襯套
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示：
表2 工藝孔3×Φ13固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
22
+0.023
+0.013
26
30
+0.039
+0.025
1.5
1
（2） 對(duì)于加工3×M8螺孔的底孔
M8螺紋孔的加工需鉆、攻螺紋兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。根據(jù)工藝要求：M8螺紋孔分鉆、攻螺紋兩個(gè)工步完成加工。
鉆、攻，加工刀具分別為：鉆孔——Φ7標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；攻螺紋——Φ8的絲錐。根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖7及表3所示。
圖7 快換鉆套
表3 工藝孔3×M8螺孔的底孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
d
H
D
公稱尺寸
公差
8
12
12
-0.006
-0.018
22
20
12
6
7
7.5
16.5
45°
而襯套則選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如下圖6所示：
圖8 固定襯套
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表4所示：
表4 工藝孔3×M8螺孔的底孔固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
12
+0.019
+0.011
12
18
+0.032
+0.020
1
0.6
（3）夾具體中夾緊零件的選擇
本道工序夾具的夾緊元件選用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，其中螺母選擇帶肩六角螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)旋緊，其根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得帶肩六角螺母的結(jié)構(gòu)尺寸如圖9及表5所示
圖9 帶肩六角螺母
表4 帶肩六角螺母的結(jié)構(gòu)尺寸
M30
55
53.1
44
45
其他零件都于夾具圖上表示。
2.4 定位誤差分析
(1) 已知工序的尺寸公差δg=0mm。其影響工序尺寸Φ222mm的誤差因素有：
基準(zhǔn)位移誤差Δw是由定位基準(zhǔn)和定位面的幾何形狀和表面粗糙度所引起的誤差，可略去不計(jì)，故可認(rèn)為基準(zhǔn)位移誤差δy=0，所以Δw=0。
圖2
工序尺寸的工序基準(zhǔn)為A，定位基準(zhǔn)的為零件內(nèi)孔軸線O（如上圖2）。故基準(zhǔn)不重合，存在。
=-（-0.027）=0.027
圖3
夾具的制造誤差由夾具總裝圖中的技術(shù)要求規(guī)定，鉆套軸線對(duì)端齒分度臺(tái)定位面的垂直度為0.05mm。已知工件鉆孔出口處至鉆套上端面的距離為36mm,故。
定位面對(duì)端齒分度臺(tái)定位面的平行度在100mm內(nèi)公差為0.02。又知工件的高度尺寸為220mm,故。
與工序尺寸相應(yīng)的夾具尺寸公差為。
所以
（2)其他誤差
機(jī)床誤差：主軸對(duì)機(jī)床工作臺(tái)的垂直度誤差，這里主要是靠鉆套引導(dǎo)刀具，且鉆套較長(zhǎng)，故可略去不計(jì)，即。
刀具誤差和導(dǎo)向誤差：因?yàn)榧庸さ目资倾@加工，鉆套孔徑為 (配合F7)，一般鉆頭允許磨損到尺寸,所以最大配合間隙為
快換鉆套與固定襯套的配合采用，查得其最大配合間隙為
鉆套及襯套的內(nèi)外圓柱同軸度為0.008，則。
又知工件孔深為20mm;鉆套高度H為36mm；導(dǎo)套下端面與工件的間隙Δw為4.36mm,可得刀具切出工件的位置偏差為：
夾具在機(jī)床上的定位誤差由于夾具的位置是通過刀具引入鉆套而校正的，所以等于0。
變形誤差可略去不計(jì)。
所以
。
綜上，夾具的定位誤差為
2.5 公差配合的選用
（1） 夾具以內(nèi)孔定位，因?yàn)槭倾@孔，且精度要求不高，所以按照一般精度選取內(nèi)孔與分度圓盤的配合公差為。
（2) 外徑與襯套的配合按照快換鉆套鉆孔選取了。
（3) 鉆套與襯套的配合按照刀具切削部分導(dǎo)向選取了。
（4) 定位栓與角鐵支承選取配合公差。
2.6 切削力的計(jì)算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆加工，而鉆削孔時(shí)在Φ13孔產(chǎn)生的鉆削力和鉆削力矩都比鉆削M8螺紋底孔時(shí)的大，所以只需計(jì)算鉆削孔Φ13的切削力。
鉆削力
鉆削力矩
式中：
則
本道工序加工工藝孔時(shí)，工件的Φ90孔與圓定位盤配合，其中用螺栓和帶肩六角螺母旋緊來(lái)夾緊機(jī)構(gòu)，屬于單個(gè)普通螺旋夾緊。根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得夾緊力計(jì)算公式為：
其中： ——單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；
——原始作用力（N）；
——作用力臂（mm）；
——螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）；
——螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；
——螺紋中徑之半（mm）；
——螺紋升角（°）；
——螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°）。
由上式根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得點(diǎn)接觸的單個(gè)普通螺旋夾緊力：
=1895N小于所選M30螺旋副所能提供的最大螺旋夾緊力，故可行。
三、設(shè)計(jì)小結(jié)
轉(zhuǎn)眼幾周的專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)快接近尾聲了，在這次實(shí)習(xí)中我真正體會(huì)到了苦并快樂著——起的要比平時(shí)要早，畫圖到很晚，查閱機(jī)械手冊(cè)，繪圖、計(jì)算，一遍又一遍，錯(cuò)了又重來(lái)，一次又一次的修改設(shè)計(jì)方案，但每當(dāng)看到自己的設(shè)計(jì)成果，心中總是美滋滋。
通過這次課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，我有如下幾方面的感觸：
首先，在這次課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)中，通過自己的努力和請(qǐng)教老師和同學(xué)，我收獲很大，不但比較系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了以前所學(xué)習(xí)的所有關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì),機(jī)械原理，機(jī)械制圖以及相關(guān)制圖軟件操作的知識(shí)而且加深了對(duì)以前那些枯燥公式的理解。
其次，以前我總是以為我什么東西都懂了，但到了實(shí)際設(shè)計(jì)過程中才發(fā)現(xiàn)自己是那么的膚淺，所以設(shè)計(jì)過程中我逐漸克服了自己眼高手低的缺點(diǎn)。通過此次實(shí)習(xí)，把自己所學(xué)習(xí)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題，增強(qiáng)了我的理論聯(lián)系實(shí)際的觀念，提高了自己理論聯(lián)系實(shí)際的能力。理論是對(duì)實(shí)際操作的一個(gè)提煉和升華，是一個(gè)被理想化了的實(shí)際操作的模型，將實(shí)際操作簡(jiǎn)單化了。而實(shí)際操作卻是比理論更復(fù)雜的，因?yàn)樵趯?shí)際操作過程中會(huì)遇到許許多多人為因素和社會(huì)因素。比如理論上只要一部機(jī)器各個(gè)機(jī)構(gòu)或者部件滿足所需的運(yùn)動(dòng)要求和力學(xué)性能，那么這樣的設(shè)計(jì)方案就是可行的。但是在實(shí)際生產(chǎn)中情況卻遠(yuǎn)要復(fù)雜得多。我們不但要會(huì)學(xué)習(xí)知識(shí)，更要會(huì)將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作中，那樣才能學(xué)以致用，才能造福自己和別人。
最后，通過這次實(shí)習(xí)我也深刻認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)方法的重要性，在實(shí)習(xí)中我首先借鑒了許多前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)——先做什么，再做什么，做設(shè)計(jì)不能盲目，對(duì)我們工程人員來(lái)講做事要有縝密的計(jì)劃，因?yàn)橐徽胁恢?，滿盤皆輸，再重頭既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)精力，我們可以多參考一些作品 查閱資料，與自己接觸過的一些東西進(jìn)行對(duì)比，吸取精華，去除糟粕，可以學(xué)會(huì)許多東西。但設(shè)計(jì)，一定要有自己的想法，人也要有自己鮮明的個(gè)性，久了，就形成了自己的風(fēng)格，風(fēng)格的養(yǎng)成與一個(gè)人的藝術(shù)素養(yǎng)和個(gè)人修養(yǎng)有直接關(guān)系。能有自己的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)風(fēng)格，就是不一樣，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的東西就有了獨(dú)特的靈魂。
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