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機電及自動化學院
專業(yè)課程綜合設計說明書
設計題目：“密封圈定位套”鉆孔夾具設計
姓 名： 郭智勇
學 號： 0811115010
班 級： 機電（1）班
屆 別： 2008
指導教師： 蹇崇軍
2012 年 1月
前言
本說明書是編者根據(jù)密封圈定位套鉆孔過程所需夾具的設計原理編寫的。主要包括任務介紹、方案選擇、定位誤差分析等內(nèi)容。
《專業(yè)課程綜合設計課程設計》安排在大四上學期，是我們學完了機械制圖、機械制造工藝學、工程材料、機械設計、CAD/CAM等專業(yè)基礎課和主要專業(yè)課，參加了金工實習、認知實習、生產(chǎn)實習，經(jīng)過了機械設計、機械制造技術(shù)基礎課程設計之后進行的又一次實踐性環(huán)節(jié)，這是我們對以前所學各門課程的一次較為深入的綜合總復習，同時還要對相關(guān)課外知識進行查閱和學習，也是一次對我們實際運用知識解決問題能力的練習。并且，這次課程設計同樣也會用到以前的金工實習、認知實習和生產(chǎn)實習的相關(guān)知識，也可以說這是對這幾次實習效果的一次檢驗。馬上就要步入社會，接觸真正的生產(chǎn)加工，所以這次設計是個很好的鍛煉機會。
這次的課程設計，我的題目是“密封圈定位套”鉆孔夾具設計。希望通過對密封圈定位套的加工工藝規(guī)程的設計的熟悉，可以進一步了解專用夾具的設計。雖然這是大學以來的第三次課程設計，但畢竟還是第一次接觸夾具的設計，對知識掌握、熟悉程度以及綜合運用還會存在問題，因此在設計中難免會有考慮不周全或錯誤的地方，這些也是第一次設計時常見的問題，希望老師多多批評和指正。
目 錄
一、任務介紹……………………………………………………………1
二、夾具設計……………………………………………………………2
2.1 方案的選擇及確定…………………………………………………………2
2.2 夾緊元件及動力裝置確定…………………………………………………2
2.3 鉆套、襯套及夾具體零件的選擇…………………………………………3
2.4 定位誤差分析………………………………………………………………6
2.5 公差配合的選用……………………………………………………………8
2.6 切削力的計算與夾緊力分析………………………………………………9
三、設計小結(jié)……………………………………………………………11
四、參考文獻……………………………………………………………12
華僑大學專業(yè)課程綜合設計 08機電（1）班郭智勇（0811115010）
一、任務介紹
圖1定位套工序圖
零件介紹：密封圈定位套是機械密封裝置中的一個重要零件，它的外圈有凹凸結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈端面凸出一部分保證軸向定位要求。兩者都可以作為密封圈的輔助元件達到定位密封圈，保證密封工作穩(wěn)定的要求。
如圖1所示，本道工序的加工任務是加工面孔3×Φ13與3×M8螺孔的底孔，并滿足尺寸要求加工的3×Φ13平均分布在的圓周上，3×M8平均分布在的圓周上，同時保證Φ13與M8的夾角成60°。綜合上述，選擇用Z3025型搖臂鉆床。
根據(jù)所給已知條件，零件按中等批量到大批量生產(chǎn)的情況設計工藝過程。故以Φ90為定位基準，采用內(nèi)孔定位。
二、夾具設計
2.1 方案選擇及確定
方案一：以Φ130內(nèi)孔與圓盤底面B為定位面，采用內(nèi)孔定位，設計專用夾具。
方案一分析：這種機床夾具設計方案可行，但是考慮到定位面B的粗糙度較大，用來做定位基準會加大加工孔的誤差。
方案二：以零件內(nèi)孔Φ90與圓盤底面A為定位面，采用內(nèi)孔定位，設計專用夾具。
方案二分析：這種機床夾具設計方案合理，因為底面A已經(jīng)進行了加工，且粗糙度較小,而內(nèi)孔Φ90也已加工，所以對加工孔的誤差較小。
綜合上述分析，采用方案二。
2.2 夾緊元件及動力裝置確定
由于該密封圈定位套的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。
同時為了克服螺旋夾緊動作慢、效率底，本道工序夾具的夾緊元件選用快速螺旋夾緊機構(gòu)來解決這一問題提高裝夾效率?？焖俾菪龏A緊機構(gòu)的的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4
其工作原理及使用說明是:帶有開口墊圈的螺母夾緊，螺母外徑小于工件孔徑。稍微松開螺母，取下開口墊圈，工件即可穿過螺母取出。
2.3 鉆套、襯套及夾具體零件的選擇
本道工序主要加工任務是加工面孔3×Φ13與3×M8螺孔的底孔。并滿足尺寸要求加工的3×Φ13平均分布在的圓周上，3×M8平均分布在的圓周上。
（1） 對于加工面孔3×Φ13
其加工孔加工要求不高，故選用快速鉆套，以減少更換鉆套的輔助時間。
根據(jù)機床夾具設計手冊可以查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖5及表1所示。
圖5 快換鉆套
表1 工藝孔3×Φ13鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
d
H
D
公稱尺寸
公差
13
26
22
-0.008
-0.022
34
32
12
7
13
13.5
22.5
50°
而襯套則選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如下圖6所示：
圖6 固定襯套
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示：
表2 工藝孔3×Φ13固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
22
+0.023
+0.013
26
30
+0.039
+0.025
1.5
1
（2） 對于加工3×M8螺孔的底孔
M8螺紋孔的加工需鉆、攻螺紋兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：M8螺紋孔分鉆、攻螺紋兩個工步完成加工。
鉆、攻，加工刀具分別為：鉆孔——Φ7標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；攻螺紋——Φ8的絲錐。根據(jù)機床夾具設計手冊可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖7及表3所示。
圖7 快換鉆套
表3 工藝孔3×M8螺孔的底孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
d
H
D
公稱尺寸
公差
8
12
12
-0.006
-0.018
22
20
12
6
7
7.5
16.5
45°
而襯套則選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如下圖6所示：
圖8 固定襯套
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表4所示：
表4 工藝孔3×M8螺孔的底孔固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
12
+0.019
+0.011
12
18
+0.032
+0.020
1
0.6
（3）夾具體中夾緊零件的選擇
本道工序夾具的夾緊元件選用快速螺旋夾緊機構(gòu)，其中螺母選擇帶肩六角螺母來實現(xiàn)旋緊，其根據(jù)機床夾具設計手冊可以查得帶肩六角螺母的結(jié)構(gòu)尺寸如圖9及表5所示
圖9 帶肩六角螺母
表4 帶肩六角螺母的結(jié)構(gòu)尺寸
M30
55
53.1
44
45
其他零件都于夾具圖上表示。
2.4 定位誤差分析
(1) 已知工序的尺寸公差δg=0mm。其影響工序尺寸Φ222mm的誤差因素有：
基準位移誤差Δw是由定位基準和定位面的幾何形狀和表面粗糙度所引起的誤差，可略去不計，故可認為基準位移誤差δy=0，所以Δw=0。
圖2
工序尺寸的工序基準為A，定位基準的為零件內(nèi)孔軸線O（如上圖2）。故基準不重合，存在。
=-（-0.027）=0.027
圖3
夾具的制造誤差由夾具總裝圖中的技術(shù)要求規(guī)定，鉆套軸線對端齒分度臺定位面的垂直度為0.05mm。已知工件鉆孔出口處至鉆套上端面的距離為36mm,故。
定位面對端齒分度臺定位面的平行度在100mm內(nèi)公差為0.02。又知工件的高度尺寸為220mm,故。
與工序尺寸相應的夾具尺寸公差為。
所以
（2)其他誤差
機床誤差：主軸對機床工作臺的垂直度誤差，這里主要是靠鉆套引導刀具，且鉆套較長，故可略去不計，即。
刀具誤差和導向誤差：因為加工的孔是鉆加工，鉆套孔徑為 (配合F7)，一般鉆頭允許磨損到尺寸,所以最大配合間隙為
快換鉆套與固定襯套的配合采用，查得其最大配合間隙為
鉆套及襯套的內(nèi)外圓柱同軸度為0.008，則。
又知工件孔深為20mm;鉆套高度H為36mm；導套下端面與工件的間隙Δw為4.36mm,可得刀具切出工件的位置偏差為：
夾具在機床上的定位誤差由于夾具的位置是通過刀具引入鉆套而校正的，所以等于0。
變形誤差可略去不計。
所以
。
綜上，夾具的定位誤差為
2.5 公差配合的選用
（1） 夾具以內(nèi)孔定位，因為是鉆孔，且精度要求不高，所以按照一般精度選取內(nèi)孔與分度圓盤的配合公差為。
（2) 外徑與襯套的配合按照快換鉆套鉆孔選取了。
（3) 鉆套與襯套的配合按照刀具切削部分導向選取了。
（4) 定位栓與角鐵支承選取配合公差。
2.6 切削力的計算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆加工，而鉆削孔時在Φ13孔產(chǎn)生的鉆削力和鉆削力矩都比鉆削M8螺紋底孔時的大，所以只需計算鉆削孔Φ13的切削力。
鉆削力
鉆削力矩
式中：
則
本道工序加工工藝孔時，工件的Φ90孔與圓定位盤配合，其中用螺栓和帶肩六角螺母旋緊來夾緊機構(gòu)，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)機床夾具設計手冊可查得夾緊力計算公式為：
其中： ——單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；
——原始作用力（N）；
——作用力臂（mm）；
——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm）；
——螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；
——螺紋中徑之半（mm）；
——螺紋升角（°）；
——螺旋副的當量摩擦角（°）。
由上式根據(jù)機床夾具設計手冊可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力：
=1895N小于所選M30螺旋副所能提供的最大螺旋夾緊力，故可行。
三、設計小結(jié)
轉(zhuǎn)眼幾周的專業(yè)課程綜合設計實習快接近尾聲了，在這次實習中我真正體會到了苦并快樂著——起的要比平時要早，畫圖到很晚，查閱機械手冊，繪圖、計算，一遍又一遍，錯了又重來，一次又一次的修改設計方案，但每當看到自己的設計成果，心中總是美滋滋。
通過這次課程設計實習，我有如下幾方面的感觸：
首先，在這次課程設計實習中，通過自己的努力和請教老師和同學，我收獲很大，不但比較系統(tǒng)的復習了以前所學習的所有關(guān)于機械設計,機械原理，機械制圖以及相關(guān)制圖軟件操作的知識而且加深了對以前那些枯燥公式的理解。
其次，以前我總是以為我什么東西都懂了，但到了實際設計過程中才發(fā)現(xiàn)自己是那么的膚淺，所以設計過程中我逐漸克服了自己眼高手低的缺點。通過此次實習，把自己所學習的知識運用到實際中解決實際生產(chǎn)中的問題，增強了我的理論聯(lián)系實際的觀念，提高了自己理論聯(lián)系實際的能力。理論是對實際操作的一個提煉和升華，是一個被理想化了的實際操作的模型，將實際操作簡單化了。而實際操作卻是比理論更復雜的，因為在實際操作過程中會遇到許許多多人為因素和社會因素。比如理論上只要一部機器各個機構(gòu)或者部件滿足所需的運動要求和力學性能，那么這樣的設計方案就是可行的。但是在實際生產(chǎn)中情況卻遠要復雜得多。我們不但要會學習知識，更要會將所學的知識運用到實際工作中，那樣才能學以致用，才能造福自己和別人。
最后，通過這次實習我也深刻認識到學習方法的重要性，在實習中我首先借鑒了許多前人的經(jīng)驗教訓——先做什么，再做什么，做設計不能盲目，對我們工程人員來講做事要有縝密的計劃，因為一招不重，滿盤皆輸，再重頭既浪費時間又浪費精力，我們可以多參考一些作品 查閱資料，與自己接觸過的一些東西進行對比，吸取精華，去除糟粕，可以學會許多東西。但設計，一定要有自己的想法，人也要有自己鮮明的個性，久了，就形成了自己的風格，風格的養(yǎng)成與一個人的藝術(shù)素養(yǎng)和個人修養(yǎng)有直接關(guān)系。能有自己的設計理念，設計風格，就是不一樣，這樣設計出來的東西就有了獨特的靈魂。
四、 參考文獻
[1] 張紀真主編 ．機械制造工藝標準應用手冊， 機械工業(yè)出版社
[2] 劉守勇主編 ．機械制造工藝與機床夾具， 機械工業(yè)出版社
[3] 王先逵主編 ．機械制造工藝學（第二版），北京， 機械工業(yè)出版社，2007.5
[4] 王小華主編 ．機械夾具圖冊，機械工業(yè)出版社
[5] 王春福主編 . 機床夾具設計手冊，上?？萍技夹g(shù)出版社，2008.1
[6] 張清宇主編 . 中文AutoCAD 2004操作教程 ， 2005.3
[7] 張力真主編 . 金屬工藝學實習教材， 高等教育出版社
[8] 孫桓等主編 . 機械原理. 北京，高等教育出版社，2006.5
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