氣門搖臂軸支座專用夾具設(shè)計(jì)

1、 機(jī)電及自動化學(xué)院機(jī)械制造夾具課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：氣門搖臂軸支座專用夾具設(shè)計(jì)專 業(yè)： 08機(jī)械電子工程1班 學(xué) 號： 0811113047 姓 名： 指導(dǎo)老師： 前 言夾具課程設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，它既要求我們通過設(shè)計(jì)能獲得綜合應(yīng)用過去所學(xué)的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，這也為以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。在我們學(xué)完過機(jī)械制造工藝學(xué)，工藝技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后并參加了一些實(shí)踐活動后，此次的設(shè)計(jì)是對大學(xué)期間所學(xué)各課程及相關(guān)的應(yīng)用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)。學(xué)習(xí)工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法；鍛煉自己熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等

2、基本技能。而實(shí)際機(jī)械加工是講究經(jīng)濟(jì)性，高效性，以及美觀合理，作為學(xué)生的設(shè)計(jì)肯定在設(shè)計(jì)過程中有很多與實(shí)際不合，再所難免，望老師指出并給予指導(dǎo)。目 錄一、零件的介紹分析 1二、夾具設(shè)計(jì)任務(wù) 2三、夾具設(shè)計(jì)方案確定 3四、切削力及夾緊力的計(jì)算 6五、定位誤差分析與計(jì)算 8六、公差配合的選用 10七、鉆模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10八、致謝 11 九、參考文獻(xiàn) 12一、零件的介紹分析1.1、本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的零件是6120柴油機(jī)中搖臂結(jié)合部的氣門搖臂軸支座，它是柴油機(jī)上氣門控制系統(tǒng)的一個(gè)重要零件。直徑為22mm的孔用來裝配搖臂軸，軸的兩端各安裝一進(jìn)、排氣氣門搖臂。此孔要求的表面粗糙度和位置精度較高，工作時(shí)會和軸相配

3、合工作，起到支撐的作用，直徑15mm的孔用M14的螺桿與汽缸蓋相連。1.2、加工零件的工藝路線 JK圖1 定位面,加工面代號指示圖工序：鑄造； 工序：清砂，檢驗(yàn)；工序：時(shí)效處理HBS187-220;工序：以40mm下底面C定位，粗銑30上端面A； 工序：以粗銑后的30上端面A定位，粗銑40mm下底面C；半精銑40mm下底面C；工序：以加工后的40mm下底面和30的圓柱外圓弧面定位，鉆15通孔，保證與底面0.005的垂直度要求并倒角；工序：以加工后的15內(nèi)孔表面H、加工后的40mm下端面C和R7圓弧后端面J定位，粗銑34前端面F，半精銑34前端面F；工序：以加工后的15內(nèi)孔表面H、加工后的40m

4、m下端面C和34外圓前端面F定位，粗銑34后端面G，半精銑34后端面G；工序：以加工后的15內(nèi)孔表面H、加工后的40mm下端面C和34外圓前端面F定位，鉆擴(kuò)粗鉸精鉸22通孔，并倒角；工序：鉗工去毛刺，清洗；工序：終檢。二、夾具設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)是針對鉆直徑為15mm孔這一工序設(shè)計(jì)氣門搖臂軸支座的專用夾具，在加工通孔時(shí)，孔的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由搖臂鉆直接加工就可以達(dá)到要求，其中孔的直徑由刀具的尺寸保證，孔的位置精度由設(shè)計(jì)的夾具來保證。定位方案如圖下所示：圖（1）鉆孔工序圖三、夾具設(shè)計(jì)方案確定3.1、夾具體方式的確定夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置連接成一個(gè)整

5、體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求。 具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 結(jié)構(gòu)簡單、輕便，在保證強(qiáng)度和剛度前提下結(jié)構(gòu)盡可能簡單緊湊，體積小、質(zhì)量輕和便于工件裝卸。 安裝穩(wěn)定牢靠。 結(jié)構(gòu)的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗(yàn) 尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。 清理方便。3.2、定位方案選擇：自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個(gè)自由度，即沿OX,OY,OZ三個(gè)軸向的平動自由度和三個(gè)繞軸的轉(zhuǎn)動自由度。要使工件在夾具體中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置，則必須限制六個(gè)自由度。工件的六個(gè)自由度均被限制的定位叫做完全定

6、位；工件被限制的自由度少于六個(gè)，但是仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。由于圖形比較簡單明了，加工的孔要用V形塊來確定工件的角向位置，明顯零件以加工后的40mm下底面和30的圓柱外圓弧面定位，下底面限制了3個(gè)自由度，為了防止過定位零件只能以一個(gè)短的V型塊限制其兩個(gè)自由度，由于繞OZ軸轉(zhuǎn)動的自由度不影響圓孔的加工，所以采用不完全定位可以滿足加工要求。因此在設(shè)計(jì)夾具時(shí)我設(shè)計(jì)了兩套方案：方案一：把V型短塊做成臥式型的，來對的外圓弧面定位，并且有一個(gè)側(cè)平面對40mm下底面定位，夾緊方式為對R7的圓弧面進(jìn)行垂直夾緊，對30的端面進(jìn)行水平夾緊。方案二：把V型短塊做成豎直形式，來對的外圓弧面定位，并且有一

7、個(gè)側(cè)平面對40mm下底面定位，夾緊方式為對R7的圓弧面進(jìn)行水平的夾緊。比較兩種方案，方案一需要兩個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)，雖然豎立夾緊力一方面可以用重力抵消一部分，但是此方案加大了夾具體的設(shè)計(jì)難度，還有可能導(dǎo)致夾緊不當(dāng)產(chǎn)生的附加誤差，并且所用到的立式鉆床不適用于鉆臥式的孔。而方案二只用到一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)行鉆孔加工時(shí)還對對定位大底面的夾緊力的作用。綜上所述，選擇方案二較為合適。3.3、夾緊方式及元器件的選擇夾緊機(jī)構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點(diǎn)的確定、夾緊力大小的確定。對夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求如下： 夾緊作用準(zhǔn)確，處于夾緊狀態(tài)時(shí)應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。 夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時(shí)不

8、應(yīng)損害零件表面質(zhì)量 夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強(qiáng)度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。 結(jié)構(gòu)力求簡單，便于制造和維修。為簡化結(jié)構(gòu)，確定采用螺栓連接活動V型塊夾緊。3.4、夾具總裝結(jié)構(gòu)圖圖（2）氣門搖臂軸支座專用夾具裝配圖的主視圖和俯視圖四、切削力及夾緊力的計(jì)算鉆削軸向力FF=因?yàn)樽鲢@孔為深孔，所以取f=0.14mm/r,已知：=15mm 查表得588.60，1，0.8，1F1829.66N鉆削扭矩MM= 其中f=0.14mm/r,已知：=15mm查表得225.63,=1.9.=0.8,M=8033N在V型塊上定位夾緊是夾緊力的計(jì)算：零件受到的力矩為 ：+2G +2N 為底面定位所產(chǎn)生的力矩，由于底面尺寸不

9、是規(guī)矩的，計(jì)算比較復(fù)雜，所以只要保證2G +2N =M 必定能滿足夾緊要求。其中G為在夾緊活動V塊對7mm外圓弧面的夾緊力，N則為V型塊定位面對工件15mm的外圓弧面的反作用力，設(shè)F為總的理論夾緊力。又V型塊的角度為90°，所以N= , G=. 。 夾緊活動V塊的摩擦系數(shù)為，取值為0.7，而為定位V型塊的摩擦系數(shù)，取值為0.16。綜上算得：F=778.1N。在加工過程中，由于工藝的不同，工件材質(zhì)和加工余量的不同以及刀具鈍化等因素的影響，欲準(zhǔn)確地確定所需夾緊力是很困難的。因此，為了夾緊可靠，必須將計(jì)算所得的理論夾緊力乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需的夾緊力。 式中， 基本安全系數(shù)，加工狀態(tài)系數(shù)

10、，刀具鈍化系數(shù)，切削特點(diǎn)系數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)選取=1.2=1.0 =1.2 =1.3K=1.872因?yàn)?KF,所以實(shí)際夾緊力為：=1.872778.1=1456.6N五、定位誤差分析與計(jì)算5.1影響加工精度的因素一批工件依次在夾具中進(jìn)行定位時(shí)，由于工序基準(zhǔn)的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產(chǎn)生定位誤差的原因是工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不相重合或工序基準(zhǔn)自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素有：定位誤差P、對刀誤差T、夾具在機(jī)床上的安裝誤差A(yù)和夾具誤差E，在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為

11、加工方法誤差G。上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差。所加工零件中對所鉆孔的軸線所需要達(dá)到精度要求為X軸方向0.3mm,Y軸方向誤差由加工兩端面所決定，所以取值為0。a. 外圓定位誤差由于V型塊定位的外圓沒有公差范圍要求，為了保證所鉆孔的定位軸線的定位誤差不至于過大，所以(O)取值為0.01mmb.對刀誤差T因?yàn)榈毒呦鄬τ趯Φ痘驅(qū)蜓b置不精確造成的加工誤差，稱為對刀誤差。本工序中麻花鉆是采用固定鉆模套進(jìn)行導(dǎo)向，鉆孔時(shí)導(dǎo)向誤差計(jì)算公式為： 即得導(dǎo)向誤差mm c.夾具在機(jī)床上的安裝誤差A(yù)因?yàn)閵A具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。一般取： 水A=0.0

12、2mm 垂A=0mmd.夾具誤差E因夾具上定位元件，對刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者之間（包括導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差，夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度和夾具裝配時(shí)的調(diào)整和修配精度。一般取E=0.04mme.加工方法誤差G因機(jī)床精度，刀具精度，刀具與機(jī)床的位置精度，工藝系統(tǒng)受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差，因該項(xiàng)誤差影響因素很多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的。計(jì)算時(shí)可設(shè)G=。工件位置公差取0.20G= （3-5）5.2. 保證加工精度工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。因此，保證工件加工精度條件

13、是：=(O)+ T+A+E+G=0.01+0.04+0.02+0.04+0.067=0.177mm 綜上所述，工件總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差，本夾具完全可以保證加工精度。為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)需留出一定精度儲備量，因此將上式改為： = （3-7）當(dāng)0時(shí)夾具能滿足加工要求，根據(jù)以上=0.20-0.177=0.0230 所以夾具完全可以滿足加工要求。六、公差配合的選用鉆模板外徑與固定鉆模套的配合選取了H7/n6。七、鉆模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝固定鉆套的零件稱為鉆模板，它是保證鉆模精度的重要零件。按鉆模板在夾具體上的聯(lián)接方式可分為固定式鉆模

14、板和活動式鉆模板兩種。固定式鉆模板靠螺釘和銷釘固定聯(lián)接于夾具體上，保證了鉆套底孔的位置精度要求。活動式鉆模板不如固定式鉆模板精度高。所以選用固定式鉆模板。 由于固定式鉆模板的尺寸較大，應(yīng)選用鑄件材料，時(shí)效處理，以保證其穩(wěn)定性。八、致謝本課程設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識來分析處理生產(chǎn)工藝問題的能力，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固有關(guān)實(shí)際知識，把握機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的方法，提高獨(dú)立工作的能力，為將來從事專業(yè)技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。經(jīng)過這次專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì)，使我從中學(xué)到了以前在課內(nèi)學(xué)不到的東西，受益匪淺。首先，能把以前所學(xué)的各種知識，綜合地運(yùn)用于這次設(shè)計(jì)中，鞏固了以前所學(xué)的知識；其次學(xué)會了參閱各種資料及查各種余量、切削用量等手冊；最后，