殼類零件加工及夾具設(shè)計

殼類零件(正時齒輪室蓋)夾具設(shè)計及加工機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件〔和引導(dǎo)刀具〕的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成局部。為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機(jī)床上相對刀具的切削或成形運(yùn)動處于準(zhǔn)確的相對位置。當(dāng)用夾具裝夾加工一批工件時，是通過夾具來實(shí)現(xiàn)這一要求的。而要實(shí)現(xiàn)這一要求，又必須滿足三個條件：①一批工件在夾具中占有正確的加工位置；②夾具裝夾在機(jī)床上的準(zhǔn)確位置；③刀具相對夾具的準(zhǔn)確位置。這里涉及了三層關(guān)系：零件相對夾具，夾具相對于機(jī)床，零件相對于機(jī)床。工件的最終精度是由零件相對于機(jī)床獲得的。所以“定位〞也涉及到三層關(guān)系：工件在夾具上的定位，夾具相對于機(jī)床的定位，而工件相對于機(jī)床的定位是間接通過夾具來保證的。工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定，使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上，否那么，在加工過程中因受切削力，慣性力等力的作用而發(fā)生位置變化或引起振動，破壞了原來的準(zhǔn)確定位，無法保證加工要求。針對發(fā)動機(jī)正時齒輪室蓋及油底殼的銑削加工及夾具設(shè)計特點(diǎn)談?wù)勏率鲶w會：正時齒輪室蓋、油底殼圖紙分析及鑄件毛坯要求：正時齒輪室蓋及油底殼均屬薄殼類零件，在機(jī)械制造加工行業(yè)均屬較難加工類零件。首先對圖紙進(jìn)行一番仔仔細(xì)細(xì)，認(rèn)認(rèn)真真的分析研究。抓住該類零件要點(diǎn)、難點(diǎn)。尤其是此類零件在裝夾過程中及加工過程中極易發(fā)生變形，加工出來的零件的形位誤差超出圖紙要求，使其零件報廢。報廢率高達(dá)30%以上。另外，此類零件的鑄件毛坯質(zhì)量要求也是一項(xiàng)重點(diǎn)控制對象，較其它鑄件毛坯來講，無論是在鑄造過程中及變質(zhì)處理過程中，對其成份、晶相組織及其均勻性都要其較高要求。不然，鑄件毛坯中存在應(yīng)力及硬點(diǎn)，工件在加工過程中，就會產(chǎn)生變形及讓刀現(xiàn)象。1.正時齒輪室蓋〔其零件見簡圖1〕：材料：灰鑄鐵件，正時齒輪室蓋具有壁薄和外表平而大的特點(diǎn),平面形位公差，尺寸公差特點(diǎn)二．夾具設(shè)計分析：〔1〕．保證加工質(zhì)量〔2〕．提高生產(chǎn)率，降低本錢〔3〕．?dāng)U大機(jī)床工藝范圍〔4〕．減輕工人勞動強(qiáng)度，保證生產(chǎn)平安2.夾具的組成〔1〕．定位元件〔2〕．夾緊裝置〔3〕．對刀引導(dǎo)元件(4)．連接元件(5)．夾具體(6)．其它件專用夾具幾種組成局部的關(guān)系及相互作用〔1〕．工件通過定位元件在夾具上占有一個正確的位置〔2〕．工件通過夾緊元件保證加工過程中始終保持原有的正確位置〔3〕．夾具通過對刀元件相對刀具保持正確位置〔4〕．夾具通過連接元件，相對于機(jī)床保持一個正確位置〔5〕．夾具通過其他裝置，完成其他要求〔6〕．夾具體把上述的幾種元件組合成一個整體。3.工件在夾具中的定位正時齒輪室蓋裝夾特點(diǎn)分析：根據(jù)此工件的特點(diǎn),選擇三點(diǎn)為定位支承點(diǎn),而這三定位支承點(diǎn)不共面既不在同一平面上,即使是在同一平面上.由于鑄件毛坯面不可能不存在微量變形,同時由于薄殼類零件定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn),從理論上講:要求這兩點(diǎn)應(yīng)在一條線上,并對工件形成夾持力，才能防止工件在裝夾過程中變形。這三定位支承點(diǎn)，首先選擇一定位支承點(diǎn)為主要定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)。其它兩點(diǎn)為輔助定位支承點(diǎn)和夾緊點(diǎn)，否那么，工件在裝夾過程中就易產(chǎn)生變形。其次，所要加工的部位遠(yuǎn)離定位支承點(diǎn)和夾緊點(diǎn)，在刀具切削處產(chǎn)生一向下的推力和定位點(diǎn)支承力相反，并相距一段距離，即產(chǎn)生彎矩，因而產(chǎn)生變形。就此正時齒輪室蓋裝夾狀態(tài)和加工狀態(tài)，剛性不好，沿刀具切削軌跡需分布安裝輔助支撐點(diǎn)?！惨姾唸D2〕三.夾緊裝置的設(shè)計計算〔工件在夾具上的夾緊〕夾緊是工件裝夾過程的重要組成局部。工件定位之后必須通過夾具上的夾緊裝置將其可靠地固定在正確的加工位置上，使其在承受工藝力和慣性力等的情況下正確位置不發(fā)生變化。否那么，在加工過程中因切削力、慣性力的作用而發(fā)生位置的變化或引起振動，原有的正確定位遭到破壞，就不能保證加工要求。產(chǎn)生夾緊力的裝置是夾緊裝置。(一)．對夾緊機(jī)構(gòu)的根本要求1〕夾緊可靠：夾緊時不應(yīng)破壞原有的正確定位，不應(yīng)使定位元件變形。2〕動作迅速：操作方便，平安省力，提高工效，減輕工人勞動強(qiáng)度。3〕結(jié)構(gòu)簡單：夾具即要有足夠的剛度和強(qiáng)度，又要有最小的尺寸，最少的零件。盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)化元件4〕夾緊應(yīng)可靠適當(dāng)：夾緊機(jī)構(gòu)一般要有自鎖作用，保證在加工過程中不會產(chǎn)生松動和振動，夾緊工件時，不允許產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)淖冃魏屯獗頁p傷。(二).夾緊力確實(shí)定1．夾緊力方向的選擇1〕主要夾緊力的作用方向應(yīng)指向工作主要定位基準(zhǔn)面，以保證工件的加工要求2〕夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的準(zhǔn)確定位，應(yīng)使工件定位正確穩(wěn)定。3〕夾緊力的作用方向應(yīng)盡量與工件剛度大的方向相一致，以減小工件夾緊變形。4〕夾緊力的作用方向應(yīng)盡可能有利于減小夾緊力，以利于夾緊裝置的體積的減小。2．夾緊力作用點(diǎn)確實(shí)定1〕夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對支承元件或處于支承元件構(gòu)成的穩(wěn)定受力區(qū)內(nèi)，以免引起工件移動或偏轉(zhuǎn)而破壞工件的正確定位。2〕夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)處于工件剛性較好的部位或使夾緊力均勻分布，以減小工件的夾緊變形。3〕夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工部位，防止工件的振動或變形。3．夾緊力大小的估算1〕夾緊力的大小應(yīng)適當(dāng)2〕夾緊力的大小應(yīng)穩(wěn)定3〕夾緊力大小的估算夾緊力的計算方法一般是將工件作為一受力體進(jìn)行受力分析，根據(jù)靜力平衡條件列出平衡方程，求解出保持工件平衡所需的最小夾緊力。在受力分析時，考慮到在工件的加工過程中，工件承受的力有切削力、夾緊力、重力、慣性力等，其中切削力是一個主要力，計算夾緊力時，一般先根據(jù)金屬切削原理的相關(guān)理論計算出加工過程中可能產(chǎn)生的最大切削力〔或切削力矩〕，并找出切削力對夾緊力影響最大的狀態(tài)，按靜力平衡求出夾緊力的大小。實(shí)際夾緊力的計算公式為Fj=kFjo式中式中：Fj—實(shí)際所需夾緊力Fj0—按靜力平衡求出的夾緊力k—平安系數(shù)平安系數(shù)k值的取值范圍在～之間，視其具體情況而定。精加工、連續(xù)切削、切削刀具鋒利等加工條件好時，取～2；粗加工，斷續(xù)加工、刀具刃口鈍化等加工條件差時，取～。(三).螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力螺栓或螺釘上的螺旋線相當(dāng)于繞在其中徑上的一個斜面，從本質(zhì)上講，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是由斜楔夾緊機(jī)構(gòu)演變而來的，故由斜楔夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力Fj的計算可導(dǎo)出螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力Fj=FsL/［(do/2)tg(α+φ1＇)+γ＇tgφ2］式中：FJ—螺旋夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力；FS—作用在手柄上的原始作用力；L—原始作用力的力臂；d0—螺紋中徑；α—螺紋升角，標(biāo)準(zhǔn)緊固螺紋的螺旋升角為°；φ1’—螺旋副的當(dāng)量摩擦角，可參閱相關(guān)資料求出；φ2—壓塊與工件之間的摩擦角；r’—壓塊與工件外表間的摩擦力矩半徑，可參閱相關(guān)資料進(jìn)行計算。p1083．增力倍數(shù)一般摩擦系數(shù)～0.15,對應(yīng)的摩擦角為5°43′～8°32′；螺旋的斜角α小于4°，假設(shè)取φ1=8°32′，φ2=6°，α=3°，L=〔12~8〕d當(dāng)r=0，那么Fj=140FS；r=1/3d，F(xiàn)j=105FS；r=1/2d，F(xiàn)j=98FS4．螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖條件螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中，螺紋的升角α≤4°，具有良好的自鎖性能和抗振性能。5．螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊行程螺旋相當(dāng)于將長斜楔繞在圓柱體上，夾緊行程不受限制，增大螺旋的軸向尺寸便可獲得大的夾緊行程，很方便。6．螺旋夾緊