液性塑料定心夹紧车床夹具 毕业设计说明书

湘潭职业技术学院湘潭职业技术学院 20152015 届届毕毕业业设设计计班班 级：级： 12301 班 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 20152015 年年 5 5 月月 2828 日日毕毕 业业 设设 计计项目说明书项目说明书设计题目：设计题目： 液性塑料定心夹紧车床夹具液性塑料定心夹紧车床夹具 专专 业：业： 机械设计与制造机械设计与制造 班班 级：级： 1230112301 班班 学学 号：号： 设设 计计 者：者： 指导教师：指导教师： 完成时间：完成时间： 2015.5.282015.5.28 湘潭职业技术学院工学院湘潭职业技术学院工学院1前前 言言毕业设计是对大学所学的专业知识的全面检验，也是对一个学生的全面检验。本次设计选取的课题是联动夹紧铣床夹具设计，被加工零件为柴油机油泵下体，设计中涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。液压泵下体的加工工艺规程及其夹具设计包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件。夹具设计时应根据对零件的分析，选取合适的定位元件、夹紧元件等，要准确确定它们的精度等级，以满足零件的加工精度。之后计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。夹具设计有很多种方案，本次设计是 V 型块定位，移动压板夹紧，利用联动夹紧机构同时夹紧并使夹紧力均匀分布。采用这套夹具可以有效的提高生产效率，而且结构简单紧凑，在节省资源的同时有效的提高了劳动生产力。关键词：工艺、工序、切削用量、定位、夹紧、误差2目录目录前 言.1一、本课题的研究目标，内容及意义 .31.1.1 设计内容：.31.2 主要技术指标.31.3 提高生存效率.31.4 工艺性好.31.5 使用性好.31.6 经济性好.3第一章、零件的分析及加工工艺规程设计第一章、零件的分析及加工工艺规程设计.51.1 零件的分析 .51.2 工艺规程设计.51.2.1 确定零件的制造形式.51.2.2 零件的设计.61.2.3 基面的选择的选择.71.2.4.工艺路线制定.71.2.6 确定切削用量及基本工时.8第二章第二章 液性塑料定心夹紧车床夹具设计液性塑料定心夹紧车床夹具设计.122.1 问题的提出.122.2 定位基准的选择。.122.2.1,夹紧装置结构图。.122.2.4 夹具设计及操作简要说明 .13第三章第三章 定位精度分析及定位误差分析计算定位精度分析及定位误差分析计算.143.1 定位精度分析.143.1.1 机床夹具设计中定位精度的通用要则.145.1.2 本次夹具设计的定位精度分析.155.2 定位误差的基本概念及组成.163.1.2 定位误差计算.173.1.3 本次设计的性能分析.17总结.20参考文献：参考文献：.21致谢：致谢：.223 绪绪 论论一、本课题的研究目标，内容及意义一、本课题的研究目标，内容及意义1.1.11.1.1 设计内容：设计内容：1、零件图一张。2，装备图一张。1.21.2 主要技术指标主要技术指标（1） 保证工件的加精度专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸，工差技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具满足工件的加工精度要求。1.31.3 提高生存效率提高生存效率专用夹具的繁杂程度应根据批量的大小来选择，用不同的繁杂程度的快速提高效率夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。1.41.4 工艺性好工艺性好专用夹具，结构简单，合理，便于加工，装配，检验和维修夹具的生产属于大批量生产。1.51.5 使用性好使用性好专用夹具的操作应简便，省力，安全可靠。1.61.6 经济性好经济性好除考虑专用夹具结构简单，标准化程度高，成本低以外，还应根据生产批量的大小，对夹具进行必要的经济分析，以提高生产的经济效益。二、设计方案，设计方法，设计手段二、设计方案，设计方法，设计手段1、研究原材料2、在明确设计任务之后，应该对以下几个方面的原材料进行研究3、研究加工工件图样了解该工件的加工形状，尺寸，材料热处理要求，主要表面的加工精度，表面粗糙度及其他要求。4、熟悉工艺文件明确以下内容5、毛坯的种类，形状，加工余量及精度46、工件的加工工艺过程，工序图，本工序所处的地位，本工序前以加工表面的精度及粗糙度，基准面的状况。7、本工序所使用的机床，刀具及其他辅助的规格8、本工序所采用的切削量三、拟定夹具的结构方案包括以下几个内容（1） 确定夹具的类型（2） 各种机床夹具都有多种不同的类型，钻床夹具固定式翻转式，盖板式等等，应根据工件的形状，大小，尺寸，几个要求以及重量为固定式。（3） 确定工件的定位方案，设计定位装置（4） 根据六点定位原则，通过分析工序图，确定工件65f7 外圆和端面，在破壁套6，定位环 7 上定位确定工件的夹紧方式，设计夹紧装置。5第一章、零件的分析及加工工艺规程设计第一章、零件的分析及加工工艺规程设计1.11.1 零件的分析零件的分析从零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1 以 66mm 外圆为中心的加工面 这一组加工面包括:50mm 孔及其倒角。 2 以 50 孔为基准的加工面 这一组加工面包括：长为 98 的 2 侧面，50mm 孔及其倒角，58mm 孔。1.21.2 工艺规程设计工艺规程设计 1.2.11.2.1 确定零件的制造形式确定零件的制造形式零件材料为 HT200，考虑到工件在运行期间经常受压力的冲击，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。61.2.21.2.2 零件的设计零件的设计零件材料为 HT200，硬度选用 260HBS，毛坯重约 1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1 50mm 的孔 因为孔有 50mm 大，因此在铸造时可以铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。 各个端面 和侧面各个端面和侧面粗糙度要求不高，光洁度要求没有，直接铸造出来，查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为 810 级， 加工的各个侧面和端面因为加工的各侧面粗糙度要求为 6.3，精度要求不高，查有关资料知雨量为 2.5mm即可3 钻孔在 50mm 的孔处钻孔，在此处，因为加工的孔不是很大，所以可以不必留铸造底孔。因其它表面均为不加工表面，而且砂型机器造型铸造铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了7。1.2.31.2.3 基面的选择的选择基面的选择的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，采油机油泵下体的零件不规则，所以粗基准不太容易选择。为了保证 50mm 孔的位置精度的要求，我们采用底面和侧面定位，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）7来选取。1.2.4.1.2.4.工艺路线制定工艺路线制定制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 方案一铸造毛坯工序：粗铣左右端面工序：粗铣侧面面工序：钻，50mm 的孔工序：钻，58mm 孔工序：精铣左右端面工序：精铣侧面工序：去毛刺方案二铸造毛坯工序：粗铣左端面工序：粗铣右端面工序：钻，50mm 孔工序：钻，58mm 的孔工序：粗铣侧面工序：精铣左端面工序：精铣右端面工序：去毛刺1.2.51.2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时工序：粗铣左右端面工步一：粗铣左端面 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8,8，。mmap5 . 1mmd350min/125mv 4z决定铣削用量 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则mmap5 . 1 决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfzmin/39.11373512510001000rdvns按机床标准选取1450wnmin/rmin/35.15910001450351000mdnvw当1450r/min 时wnrmmznffwzm/1160145042 . 0按机床标准选取rmmfm/1160 计算工时切削工时：，则机动工时为mml5 .65mml51mml32min063. 01160355 .6521fnllltwm工步二：粗铣右端面进给量，切削速度，主轴转速同上。粗加工行程mmlll43353521则切削工时：min037. 01160353521fnllltwm工序：粗铣侧面面工步一：粗铣侧面面1选择刀具9刀具选取 45 度刀， ，。mmap5 . 1mmd300min/125mv 4z决定铣削用量 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则mmap5 . 1 决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfzmin/9 .13263012510001000rdvns按机床标准选取1450wnmin/rmin/59.13610001450301000mdnvw当1450r/min 时wnrmmznffwzm/116097542 . 0按机床标准选取rmmfm/1160 计算工时切削工时： ，则机动工时为mml60mml31 min054. 011603601fnlltwm工序：钻，50mm 的孔工步一钻孔至 39mm确定进给量：根据参考文献表 2-7，当钢的，时，fMPab800mmd390。由于本零件在加工 50mm 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘rmf/70. 060. 0以系数 0.75，则rmmf/525. 045. 075. 070. 060. 010根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/45. 0切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度所以min/18mv min/7 .301391810001000rdvnws根据机床说明书，取，故实际切削速度为min/375rnwmin/37.221000375391000mndvww切削工时：，则机动工时为mml193mml91mml32 min21. 145. 03753919321fnllltwm11第二章第二章 液性塑料定心夹紧车床夹具设计液性塑料定心夹紧车床夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定铣液性塑料定心夹紧车床夹具。 2.12.1 问题的提出问题的提出 本夹具为专用夹具，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。2.22.2 定位基准的选择定位基准的选择。2.2.1,2.2.1,夹紧装置结构图。夹紧装置结构图。操作气缸，使拉杆向左右移动，叉架波动拉动杠杆，使其绕小轴顺时针回转，迫使柱塞向下移动，通过液性塑料使薄壁套径向变形，工件得到定心夹紧。工件加工完后，操作气缸使拉杆向右移动，松开工件。 、图中通过长短浮动杠杆可以实现三块压板同时压紧且使夹紧力均匀分布。2.2.2.2.4 4 夹具设计及操作简要说明夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简12单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。13第三章第三章 定位精度分析及定位误差分析计算定位精度分析及定位误差分析计算3.13.1 定位精度分析定位精度分析3.1.13.1.1 机床夹具设计中定位精度的通用要则机床夹具设计中定位精度的通用要则定位精度通用要则： 对夹具要做必要的定位误差分析和计算，定位误差必须满足工件的加工精度要求。 必须考虑提高夹具在机床上的定位精度： 提高定位元件的定位表面与机床上的定位精度。 减小与机床联接处的配合间隙。 可采用夹具在机床上安装时找正夹具上设置的校准基面，或当夹具安装在机床上后加工定位表面的方法，使夹具在机床上获得高精度定位。 必须确保刀具在夹具上的导向精度，如： 导套中心到定位元件的定位表面的位置精度。 刀具与导套的间隙。 导套底面到共建顶面间的距离。 必须确保对刀元件表面到工件被加工面间的尺寸精度。 出现超定位时，应取消产生超定位的定位元件，或增加超定位元件与定位基准间的间隙，以提高定位精度。 工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未注明特殊要求的情况下，一般取工件精度要求的 1/51/3。 钻模版钻套孔中心距的公差在工件未注明公差要求的情况下，取工件孔中心距自由公差的 1/51/3。 当工件未注明定位面间的位置精度要求时，夹具定位面间的位置精度一般取0.01/100mm 。平行度 0.05mm。可调支承与工件可靠接触，为保证工件的平行度，要求可调支承中心线与底面的垂直度 0.05mm。V 型块固定在夹具体上，同样为保证工件孔中心线的平行度，要求 V 型块与底面的垂直度为 0.05mm。夹紧机构采用联动夹紧，通过两个浮动杠杆来实现同时夹紧，工作原理是通过球面螺杆上的压紧螺母使一个浮动杠杆移动，在通过一个球面支承定使另一个杠杆随之移动。因此要使球面支承钉与长浮动螺杆紧密的联在一起，所以在这里采用过度配合，14选取配合精度为 。678nH由于工件的加工精度要求不是特别高，所以保证以上的精度要求就可以满足工件加工精度，所以其他零件的精度等级不用进行分析。5 5.1.2.1.2 本次夹具设计的定位精度分析本次夹具设计的定位精度分析本次设计的夹具是加工长 312 的上端面，为了保证工件的加工精度，需要工件与地面保证一定的平行度。选取工件的精度等级为 8 级。工件是以两个 V 型块配合一个可调支承定位，三块移动压板压紧，采用联动夹紧机构使压板同时压紧且使压紧力均匀分布。通过 V 型块定位，要保证工件孔的中心线与底面平行度 0.05mm。可调支承与工件可靠接触，为保证工件的平行度，要求可调支承中心线与底面的垂直度 0.05mm。V 型块固定在夹具体上，同样为保证工件孔中心线的平行度，要求 V 型块与底面的垂直度为 0.05mm。夹紧机构采用联动夹紧，通过两个浮动杠杆来实现同时夹紧，工作原理是通过球面螺杆上的压紧螺母使一个浮动杠杆移动，在通过一个球面支承定使另一个杠杆随之移动。因此要使球面支承钉与长浮动螺杆紧密的联在一起，所以在这里采用过度配合，选取配合精度为 。678nH由于工件的加工精度要求不是特别高，所以保证以上的精度要求就可以满足工件加工精度，所以其他零件的精度等级不用进行分析。5.2.15.2.1 V V 型块定位型块定位15大多数定位元件的定位基准都是定位基面本身或者是由其形成的点、面、线，如单一平面、球心、孔和轴的中心线等。根据这个道理，笔者认为，V 型块的定位基准应有两个，其一是两定位平面的交线，另一个是由两平面形成的对称中心面，交线作为垂直方向的定位基准；对称中心面作为水平方向的定位基准。 按照传统(中心论)的理论，V 型块的定位基准应是检验心轴的中心高，即检验心轴在 V 型块上放置时的中心线，实际上这条中心线在 V 型块中的位置是不确切的，它会因检验心轴直径误差大小而变化，因此，在对刀误差中往往会引入这条中心线的位置误差。若以 V 型块定位平面与工件外圆接触母线(母线论)为定位基准，由于有两个定位基面的共同定位作用，才使工件实现正确定位，那么应以那个面的母线作基准呢？看来这种方法具有不确切的问题，这种观点不但使定位误差的公式推导过程繁琐、复杂，而且公式含义不清。V 型块是机床夹具中常用的定位元件之一，用 V 型块定位时，其定位基准是什么?经过长期研究，认为 V 型块的定位基准选择两平面交线和对称中心面比较合理，它既可避免使用检验心轴和避免检验心轴的直径误差对加工误差的影响，又可方便地进行定位误差的分析计算，为进一步应用函数法对夹具进行加工精度分析打下基础。5.25.2 定位误差的基本概念及组成定位误差的基本概念及组成定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工16序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基面和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生定位误差，如图 5-1 所示。 图 5-1 用 V 型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。从以上实例分析可以进一步明确，定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。 bwwjjd3.1.23.1.2 定位误差计算定位误差计算由上的分析以及根据工件的实际装夹与加工位置，采用砂锅面提到的组成计算定位误差。由于在 v 型块上定位的两个外圆直径大小相同，工件精度等级为 8 级，所以本工序的定位误差为： 2sin2DJWDWT式中;工件外圆直径公差DTOKHCCTaODN/217 V 型块夹角 根据零件图及互换性与技术测量表 2-4 知=0.046mm =120，所以本工序定位DT误差为mmTDJWDW026. 02120sin2046. 02sin23.1.33.1.3 本次设计的性能分析本次设计的性能分析 机械加工工艺性分析可以从以下几个方面进行分析零件结构要素必须符合标准规定尽量采用标准件和通用件在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值 尽量选用切削加工性好的材料有便于装夹的定位基准和夹紧表面 保证能以较高的生产率加工a)被加工表面形状应尽量简单b）尽量减少加工面积被加工表面形状应尽量简单c)尽量减少加工过程的装夹次数d)尽量减少工作行程次数保证刀具正常工作加工时工件应有足够的刚性 工艺分析本次设计的是柴油机油泵下体的工艺规程和夹具设计，在设计过程中，要考虑到影响其性能的因素。先对零件进行分析，要在满足零件加工要求的基础上设计出合理的可行的工艺规程和夹具。考虑到油泵在运行期间经常受压力的冲击，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，所以选用的材料也要保证足够的强度。而工作时会长期浸泡在油液中，所以要选用抗腐蚀性强的材料。 夹具性能分析夹具设计时首先考虑的是定位，利用六点定位原则结合零件的形状考虑，采用 V18型块定位，同时利用一个可调支承配合 V 型块完成完全定位。其次考虑的是夹紧，零件被加工表面是上表面，所以夹紧时要考虑到不影响到刀具的运行，所以选用移动压板在工件内部的圆弧面压紧，利用联动夹紧机构实现同时夹紧，把两个杠杆设计在夹具体的内部，不会影响到零件的加工，而夹具体的最高点没有高于零件的加工表面，所以对零件的加工没有影响。而考虑到零件的强度要求，为了不使零件在加工时破坏，外加了两个辅助支承来增强零件的刚度和稳定性。同时这套夹具也可以满足零件的加工要求并且完美运行。19总总 结结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AutoCAD 等制图软件，为我们踏入以后的工作岗位打下了好的基础。这里总结了一下从这次毕业设计的所得：1. 通过本次毕业设计学会了利用手中的资料查询自己想要得到的信息；2. 通过本次毕业设计更加熟练的掌握了 AutoCAD 制图软件；3. 通过本次毕业设计让我们的思维更加紧密，想问题不在局限于一方面；4. 通过本次毕业设计锻炼了沟通交流能力；5. 通过本次毕业设计学会了有效的将理论与实践相结合。毕业设计让我们学到了很多同时也认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。在此非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜本次毕业设计，它将是我们走出校园步入社会至关重要的一部分20参考文献：参考文献：1.艾兴，肖诗纲主编, 切削用量简明手册,机械工业出版社，19942.李益民主编，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社，19943.哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，机床夹具设计，上海科学技术出版社，19834.东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，机床夹具设计手册，上海科学技术出版社，19905.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，198121致谢：致谢：这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。通过一学期的毕业设计，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，教会了我很多做人做事的道理。当然这其中也有很多同学帮助过我，谢谢各位同学。最后在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬签名签名22