339 轉(zhuǎn)向器箱體鉆孔夾具設(shè)計(jì)
339 轉(zhuǎn)向器箱體鉆孔夾具設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)向器,箱體,鉆孔,夾具,設(shè)計(jì)
各位評委老師大家好,轉(zhuǎn)向器殼體鉆孔夾具設(shè)計(jì),班級：機(jī)制052班
姓名：馮彬
指導(dǎo)老師：樊十全,前言,隨著我國機(jī)械工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展制造技術(shù)已成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最為重要的領(lǐng)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(jī)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(chǔ)。所以對這一方向的設(shè)計(jì)發(fā)展將嚴(yán)重影響我國機(jī)械制造及加工水平。
在本次設(shè)計(jì)中我們所設(shè)計(jì)的是一種方向機(jī)工件夾具。工件在夾具當(dāng)中的定位和夾緊，夾具在機(jī)床上的定位，及機(jī)床的選擇。在設(shè)計(jì)說明書當(dāng)中都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)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(dǎo)老師及同學(xué)的幫助下，通過查閱大量的相關(guān)資料。使得這次課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)當(dāng)中難免有不足之處，還請各位多多的指導(dǎo)。,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(gè)孔Φ13，任務(wù)為設(shè)計(jì)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(gè)Φ13的孔，4個(gè)孔的位置必須滿足兩個(gè)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(dòng)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(gè)孔。適合該機(jī)床的主要有三種機(jī)床，如下：
Z518、ZQ4015、Z535。
考慮到工件的裝卸，及工作臺(tái)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(diǎn)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(xí)慣上稱之為“鉆模”。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(diǎn)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(jìn)行倒角，等工序時(shí)，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(fèi)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(qiáng)度和剛度，以防止由于變形而影響鉆套的位置精度和導(dǎo)向精度。常用的有以下幾種：
（1）固定式鉆模板；
（2）鉸鏈?zhǔn)姐@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(dú)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(dāng)中，通常是用鉆套實(shí)現(xiàn)刀具的對準(zhǔn)，加工中只需要將鉆頭對準(zhǔn)鉆套，所鉆孔的位置精度就能達(dá)到工序要求。當(dāng)然鉆套還有增強(qiáng)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(gè)）,6.工件的定位方案分析,經(jīng)分析知，需要限制工件的五個(gè)自由度，即為X Y 方向的移動(dòng)自由度，X Y Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。定位方案如下：
以已加工的定位芯軸上表面為基準(zhǔn)面，限制 X Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Z軸的移動(dòng)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(dòng)和移動(dòng)自由度。
以左側(cè)面的已加工的孔為基礎(chǔ)套入一定位軸，限制Z 方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
由于定位軸的作用出現(xiàn)了Z方向移動(dòng)自由度重復(fù)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(shí)現(xiàn)工件的預(yù)定位及提高工件定位穩(wěn)定性，同時(shí)設(shè)置兩個(gè)輔助支承釘 . 簡圖如下:,裝配圖如下,7.導(dǎo)向元件的選擇,前面我們已經(jīng)選用了可卸式鉆模板為導(dǎo)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(shè)計(jì)。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(shí)的精度，可以把鉆模板設(shè)計(jì)成漸開線花鍵連接的形式，設(shè)計(jì)的一個(gè)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(shè)計(jì)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(diǎn)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(shè)計(jì)成相應(yīng)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(jì)算,定位誤差是由于定位不準(zhǔn)而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對工序基準(zhǔn)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(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的1/3～1/5。一般即認(rèn)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(dāng)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(gè)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(gè)工件的有關(guān)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(gè)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(gè)被定位元件的某些具體表面都會(huì)有自己的位置變動(dòng)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(jì)算,定位誤差主要是由基準(zhǔn)誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成。所以在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，對任何一個(gè)定位方案，可通過一批工件定位時(shí)的兩個(gè)極端位置，直接計(jì)算出工序基準(zhǔn)的最大變動(dòng)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(dāng)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(shí)，工序尺寸為最小值Hmin ，當(dāng)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(shí)，工序尺寸為最大值Hmax,此時(shí)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(jìn)行計(jì)算：
δ定位=δ位置+δ不重=O1O2 +1/2Td
在工件的裝夾配合當(dāng)中，由于芯軸與工件采用的是H7/k6過度配合，故認(rèn)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(yīng)能保持在既定位置，即在夾緊力的作用 下，工件不應(yīng)離開定位支承；
（2）夾緊力的大小要適當(dāng)、可靠；
（3）夾緊裝置應(yīng)操作安全、方便、省力。夾緊裝置的自動(dòng)化程度和復(fù) 雜度應(yīng)與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)；
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(dòng)實(shí)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(dòng)夾緊。夾緊機(jī)構(gòu)為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)具有下列特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、擴(kuò)力比大、自鎖性能好、行程不受限制、夾緊動(dòng)作慢等。本套夾具的夾緊裝置為兩塊可移動(dòng)壓板。通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板，達(dá)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(jì)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(shí)鉆削
切削合力P= 4 × 863.3=3453.2N
建立直角坐標(biāo)系，列出切削孔圓心的
坐標(biāo)值，可求切削合力在X=25.5,
Y=67.5的位置,夾緊力的計(jì)算,本道工序是對殼體面上四個(gè)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(dòng)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(jìn)給量，Kp為修正值 ( D= 12.5mm, s=0.1mm, Kp=1.021 )
代入計(jì)算得 M切=29.1N.m
M切總=4×29.1=116.4N.m（四個(gè)鉆頭同時(shí)工作）
而 M=K×W
當(dāng)采用公制螺紋的螺旋加緊機(jī)構(gòu)時(shí)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shè)計(jì)小結(jié),經(jīng)過近一個(gè)月的緊張?jiān)O(shè)計(jì)，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(jī)床夾具及加工方面增長了去多的見識，為這次畢業(yè)設(shè)計(jì)起到了非常重要的作用。通過查閱大量的設(shè)計(jì)資料及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，我努力克服了一個(gè)又一個(gè)困難，終于順利的完成了這次刻骨銘心的設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)，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(yīng)用軟件的操作，對夾具設(shè)計(jì)有了更深的了解。
通過這次設(shè)計(jì)我們深刻體會(huì)到設(shè)計(jì)過程就是一個(gè)自我學(xué)習(xí)的過程：發(fā)現(xiàn)問題、了解問題、查閱資料、老師的指導(dǎo)、最后解決問題。我們學(xué)到了課本上一些學(xué)不到的知識，增長了自己的才干。當(dāng)然我的水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在不足之處，還請多多指教。
在整個(gè)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，得到樊十全老師的精心指導(dǎo)，及同學(xué)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(shè)計(jì)中不足之處，敬請指點(diǎn),
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