机油泵后盖钻孔的夹具设计.doc

12机电及自动化学院夹具设计说明书设计题目：机油泵后盖钻孔的夹具设计姓 名： 学 号： 0811111043 班 级： 08机电1班 指导老师： 2012 年 01 月机油泵后盖钻孔的夹具设计说明书前言一、机械制造工艺课程设计是一个非常重要的教学环节，它一方面要求我们通过设计能获得综合应用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，这也是以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。二、本说明书是根据机油泵后盖钻孔过程所需夹具的设计原理编写的。内容主要包括任务介绍、定位方案、定位误差分析、夹紧方案确定、夹具结构设计等内容。三、此次设计是在系统地学完了专业基础课、机械制造工艺学、机械设计、机械制造技术基础课程设计以及大部分专业课之后，结合金工实习、认知实习、生产实习进行的又一次实践性环节。这次设计使我能综合运用所学的基本理论，学习和初步掌握设计普通夹具所具备的知识和能力，是一次深入的综合性的复习，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。目 录前言 1一、零件工艺分析 3二、夹具设计 32.1、定位分析 32.2、定位原理 42.3、定位元件的分析 42.4、定位误差分析 52.5、夹紧力计算 72.6夹具主要元件选择 82.7夹具优缺点 10三、小结 11四、参考文献 12一、零件的工艺分析此机油泵后盖与机油泵前盖合在一起，其配合要求精度高，特别是对于两个互相平行的孔，其平行度、轴线与底面的垂直度都很高。由于孔中放置的是转动轴，因此在保证公差的前提下，还要保证各个孔的内壁粗糙度。在此次的夹具设计中，我们所要加工的是和两个通孔，其位置在工件的两边，考虑到工件的形状及加工工艺，采用立式镗床上的专用夹具。二. 夹具的设计在本次夹具设计中，指导老师指定设计加工的是和两个通孔的夹具，主要目的是能够提高工作效率。2.1、定位分析在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一圆孔定位，工件以外圆定位，工件以锥孔定位等。根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差，所以在这道设计中采用机油泵后盖下端面以及左右两个的孔的内表面为定位基准。2.2、定位原理在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点： .使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置； .使夹具在机床上占有正确的位置； .使刀具相对于夹具占有正确的位置。工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用、来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用、来表示。由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。2.3、定位元件的分析1、设计方案的讨论夹具结构方案(一)定位方案：一面两销定位，利用下端面和在下端面加工两个销孔，可限制6个自由度，即完全定位。定位装置：在机油泵后盖的加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由度，定位板限制了零件的的移动方向和X 、Y的旋转方向，设计一短销加一个棱型销限制了零件的、的移动方向和绕Z轴旋转的方向，一共限制了零件的六个自由度，达到完全定位状态。夹具结构方案（二）定位方案：一面+两个V形块定位，利用下端面和左、右两侧的两个V形块，可以限制六个自由度。定位装置：夹具体定位面上可限制3个自由度，在夹具体上左、右两侧各安装一个V形块，限制3个自由度。2、方案比较方案（一）可以完全定位，虽然需在原零件加工工艺过程中增加工序，增加了耗费成本和生产产品时间，但是，定位精准，能够有效保证精度要求。方案（二）可以完全定位，该工序也可以允许一个自由度的旋转，但是用V形块定位无法保证加工面的侧面壁厚是否受到影响，对工件的其他加工面产生影响。2.4、定位误差的分析定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多，与夹具有关的因素有：定位误差P、对刀误差T、夹具在机床上的安装误差A和夹具误差E，在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差G。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确而形成总的加工误差。a.定位误差D.第一类误差第一类误差是指工件在夹具上定位时所产生的那部分定位误差基准不重合误差是由于定位基准和工序基准不重合而产生的那部分定位误差。在本设计中，由于定位误差和工序基准是重合的，所以基准不重合误差为0。.第二类误差第二类误差是定位元件对夹具三基准面的尺寸误差及位置度所产生的那一部分定位误差。当支承面即工件底面对夹具的安装基准（底面）有平行度误差及支承面对夹具的对刀基准（钻套轴线）有位置误差，被加工孔的定位误差为移动误差： 转动误差： 故定位误差为 按标注的测量尺寸： 将上述数值代入定位误差计算公式，则得： b.对刀误差T因为刀具相对于对刀或导向装置不精确造成的加工误差，称为对刀误差。本工序中麻花钻是采用模板进行导向，钻孔时导向误差计算公式为： 即得导向误差 mm c.夹具在机床上的安装误差A因为夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。一般取： 水A=0.02mm；垂A=0mmd.夹具误差E夹具上定位元件，对刀或导向元件及安装基面三者之间（包括导向元件与导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差，夹具误差大小取决于夹具零件的加工精度的夹具装配时的调整和修配精度。一般取E=0.04mme.加工方法误差G因机床精度，刀具精度，刀具与机床的位置精度，工艺系统受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差，因该项误差影响因素很多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3，计算时可设G=/3。工件位置公差取0.20G= f.保证加工精度工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机误差，应用概率法加，因此，保证工件加工精度条件是： 即工件总加工误差应不大于工件的加工尺寸公差，由以上得知，本夹具完全可以保证加工精度。为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时需留出一定精度储备量，因此将上式改为： = 当0时夹具能满足加工要求，根据以上=0.20-0.176=0.0240 所以夹具完全可以满足加工要求。2.5夹紧力的计算夹紧装置中产生源动力的部分叫做力源装置，常用的力源装置有气动、液压、电动等夹紧装置中直接与工件的被夹压面接触并完成压夹作用的元件称为夹紧元件，本设计采用了液压夹紧，解决了手动夹紧是夹紧力不一致，误差大，精度低，工人劳动强度大等缺点。由于油液的不可压缩性，能传递较大的压力，一般工作压力pa,比气压大10多倍，因此，在产生同样作用力的情况下，油缸直径可以小许多倍，使夹具结构更为紧凑。夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。夹紧力过小则工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成安全事故。由此可见夹紧力大小必须适当 .据金属切削机床夹具设计手册 浦林祥：当进给量为f=0.025m/s时，加工的孔所需要的切削力F=1820N, 转矩为M=8.39N.m。计算按钻的通孔轴向力计算。.根据金属切削机床夹具设计手册 浦林祥P480页，常见典型加紧形式所需要的加紧力的计算公式：（1）为了防止工件在切削力作用下平移所需要的加紧力为： （4-1）为加紧元件与工件之间的摩擦系数，为工件与夹具支承面的摩擦系数。对于精加工机床，K为安全系数；则K的值： （4-2）（2）为防止工件在颠覆力矩的作用下绕支点倾斜，使工件离开基面所需要的加紧力： （4-3） （3）为防止工件在切削力的作用下绕中心轴线转动所需要的加紧力为： （4-4） 所以，则加紧力去最大的力： 26、夹具主要元件的选择工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力。 .选择钻套钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套，固定钻套直接压入钻模板采用或配合，磨损后不容易更换，可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用或配合，钻套磨损后，可以迅速更换。适于大批量生产。根据工件加工量要求以及加工工艺性，选择固定钻套：选用固定钻套较为经济，钻孔的位置也较高，适于单一钻孔工序和中小批量生产。 .钻模板的结构设计安装固定钻套的零件称为钻模板，它是保证钻模精度的重要零件。按钻模板在夹具体上的联接方式可分为固定式钻模板和活动式钻模板两种。固定式钻模板靠螺钉和销钉固定联接于夹具体上，保证了钻套底孔的位置精度要求。活动式钻模板不如固定式钻模板精度高。为方便加工，提高工件加工效率，选用铰链式钻模板。 夹具示意图2.7、夹具优缺点1、 夹具的优点.零件的结构比较简单，没有复杂的零部件，加工精度要求也不是很高，易于制造。.该夹具装配简单，只需要通用的装配工具即可装配夹具。.该夹具非标准件较少，主要是上盖板.夹具体.底座.滑柱，其定位件，导向件，连接件均为标准件互换性好。 .该夹具与工件之间留有排屑间隙，可以及时排掉切削铁屑。.该夹具采用气动夹紧机构，效率高，工作强度低，适用于大批量生产。2、夹具的缺点.该夹具的功能单一，只能加工单一尺寸、单一类型的零件。.零件要从侧面推进，安装有点不方便。三、感谢语从这次夹具的综合设计中，我学到了很多在课本上学不到的东西，受益匪浅。首先，能把以前所学的各种知识，综合地运用于这次设计中，巩固了以前所学的知识；其次，学会了使用各种资料及计算相关余量、切削用量；最后，掌握分析问题，解决问题的方法。在这次夹具的综合设计过程中，由于在学习机床夹具的设计的课程是，只是学习相关理论知识的学习，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题。根据加工要求，我查阅各种关于专用夹具的设计资料，按部就班地设计，画图，最终将它设计了出来，内心很有一种成就感，不仅是因为在这之中我运用、巩固了以前学到的知识，还因为懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。夹具定位误差的分析计算、公差配合的分析计算以及公差配合的选择，更扎实了我掌握了机械专业的基本理论知识，对我们以后的实际工作有很现实的意义。因为此次是首次进行有关夹具的综合设计，对中间所需要的知识掌握不够牢固，同时缺少实际工作经验，因此设计中间难免会出现不合理和错误的地方，但是这些不合理和错误的地方将是我们在以后实际工作值得借鉴的地方，因此希望老师多多批评、指导。四、参考文献【1】赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2000.10.【2】龚定安 蔡建国 编著 机床夹具设计原理 陕西科学技术出版社【3】孙丽媛主编 机械制造工艺及专用夹具设计指导 冶金工业出版社【4】浦林祥编 金属切削机床夹具设计手册 【5】倪森寿主编，机械制造工艺课程设计指导书，化学工业出版社， 【6】机械工程材料第三版 沈莲 主编 机械工业出版社【7】机床设计图册 天津大学 哈尔滨工业大学 主编 上海