1681-鉆泵體蓋6-φ7孔機床與夾具圖紙,鉆泵體蓋,機床,夾具,圖紙 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）1遼寧工程技術大學畢 業(yè) 設 計（論 文）說 明 書題 目 泵體蓋鉆 6-φ7 孔鉆削專機設計 學 生 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 班 級 機械工程及其自動化（涉外機械）學 號 指 導 教 師 泵體蓋孔加工專機及夾具設計2目 錄前言···························································· 3第一章 鉆床內部結構的各項性能校核······························· 41.1 泵體蓋孔加鉆機設計········································· 31.21.1 鉆床的總體設計··········································· 31.2 鉆床刀具的選擇··············································· 31.3 鉆床傳動系統(tǒng)的設計···········································1.3.1 切削參數(shù)的確定1.3.2 電動機的選擇1.3.3 齒輪傳動設計及計算1.3.4 軸的設計及強度校核1.4 本章小結第二章 專用夾具設計············································ 42.1 工件的加工工藝性分析···································2.2 定位元件的選擇與設計···································42.2.1 定位元件的選遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）3擇·····································52.2.2 定位誤差的分析2.2.3 定位誤差的計算2.3 泵體蓋在夾具中的夾緊2.3.1 夾緊裝置的組成2.3.2 夾緊力的確定2.3.3 夾緊機構的選擇及設計2.4 導向元件的設計2.4.1 鉆模板的類型與選擇2.4.2 鉆套的選擇與設計2.5 夾具體的設計2.6 夾具在機床上的定位2.7 本章小結3 技術經(jīng)濟性分析4 結論致謝第三章 附鉆床各圖················································ 12文獻參考·························································· 13泵體蓋孔加工專機及夾具設計4前言隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的發(fā)展，機床的種類越來越繁多，機床的功能越來越多，為了適應當今機械生產(chǎn)中的特殊要求，專用機床的應用越來越廣泛。之所以選擇泵體蓋鉆孔專機設計作為我的設計題目，是因為我發(fā)現(xiàn)以前的鉆床雖然功能不少，但是有很多不足之處，比如對工件大批量生產(chǎn)不能滿足，而且生產(chǎn)效率不高，對一些有特殊要求的工件也不能進行批量生產(chǎn)。基于這個前提，我選擇了鉆削類的專機設計，主要是針對泵體蓋 6-φ7 孔的鉆削進行加工。通過本次設計，可以生產(chǎn)出一種鉆床滿足泵體蓋 6-φ7 孔的鉆削標準化批量生產(chǎn)，這種鉆床既可以滿足特殊的加工要求又節(jié)省了時間、減少了勞動力。本畢業(yè)設計的目的是設計出一種鉆削類的專用機床，讓它只對泵體蓋 6-φ7 孔一類工件進行鉆削加工。本機床結構簡單、集中化程度高、針對性強、工作效率高、能夠適應在生產(chǎn)批量大的生產(chǎn)中的要求。它既提高了生產(chǎn)效率，又簡化了操作程序，而且減輕了工人的勞動強度。機床、基礎理論研究、檢測等方面都有了較大的進展。目前，孔加工技術已較為成熟。同時隨著我國科學和技術的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，其品種型號越來越多，質量要求越來越高，更新?lián)Q代周期也越來越短。因而多品種、中小批量生產(chǎn)已日益成為機械制造業(yè)的主要生產(chǎn)類型。機床夾具是保證產(chǎn)品質量，提高勞動生產(chǎn)率等生產(chǎn)技術準備工作中的重要組成部分，遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）5其結構形式必須與其生產(chǎn)類型相適應 [2]。當然在鉆床中夾具的設計也是至關重要的，由于夾具設計過程的隨機因素較多，目前仍有許多企業(yè)沿用傳統(tǒng)的設計方法來完成，即由經(jīng)驗豐富的工藝人員人工設計(或借助二維 CAD 設計) 。很顯然，這種設計方法在很大程度土受夾具設計者的經(jīng)驗和知識水平的限制，且設計周期長，設計效率低，勞動強度大，已不適應現(xiàn)代制造技術。因此，開發(fā)出實用的計算機輔助夾具設計系統(tǒng)是解決這一間題的重要方法和手段。計算機輔助設計可以分為概念設計、技術設計和詳細設計三個階段。概念設計是計算機輔助夾具設計中最關鍵的一個環(huán)節(jié),它影響著后續(xù)的技術設計和詳細設計,是決定夾具方案優(yōu)劣的重要階段。由于鉆銑削加工切削用量及切削力較大，加工時易產(chǎn)生振動，因此設計鉆銑床夾具時應注意：夾緊力要足夠且反行程自鎖；夾具的安裝要準確可靠，即安裝及加工時要正確使用定向鍵、對刀裝置；夾具體要有足夠的剛度和穩(wěn)定性，結構要合理在批量生產(chǎn)泵體蓋時，多采用流水線式操作，即按工序分配給不同生產(chǎn)車間來生產(chǎn)。泵體蓋孔加工專機及夾具設計，就是為加工泵體蓋 6-φ7 孔這一工序而設計的專用機床及夾具。由于泵體蓋 6-φ7 為均勻分布，因此需要綜合應用孔的加工及機床夾具等方面的知識。本次設計主要包括兩大部分。第一部分為泵體蓋 6-φ7 孔鉆削專機的設計，其中包括機床的基本尺寸的選擇、電機的選擇、傳動系統(tǒng)的設計和鉆頭的選擇。首先，機床的基本尺寸主要參考常用機床的外形尺寸，并根據(jù) 6-φ7 孔加工的需要來確定。其次，泵體蓋材料為鋁合金。因此可根據(jù)鋁合金的切削性能，及鉆削鋁合金時的切削用量和鉆削速度來估算出鉆削力、鉆削扭矩和鉆削功率來，并根據(jù)鉆削功率選擇電動機。然后，根據(jù)所選電機的同步轉速和切削速度來確定傳動比，并用齒輪傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。由于本次設計的機床只為加工 6-φ7 孔而設計，因此不需變速，一級傳動就能實現(xiàn)。最后，根據(jù)回油孔的特點，并考慮經(jīng)濟性來選擇合適的多孔加工刀具。第二部分為專用夾具的設計，其中包括定位方式的選擇、定位誤差的計算、夾緊方式的確定、夾緊力的確定及夾緊機構的的選擇、導引裝置的確定、夾具體的設計和夾具體在機床上的定位方式。根據(jù)六點定位原理、泵體蓋外形的特點及常用定位元件的種類，來確定夾具體的定位方式。由于零件在加工時，總會產(chǎn)生誤差，因此應考慮工件的定位誤差。進行定位誤泵體蓋孔加工專機及夾具設計6差的計算，以保證定位誤差在零件加工誤差允許的范圍之內。若不合適，則應選擇更合適的定位方式，以確保零件的加工精度。為了使零件在被加工時保持位置不變，應對零件在被加工時所需的加緊力進行估算。在此基礎上，綜合考慮零件的定位方式和加工方式，來設計適合的夾緊機構。為保證加工精度，選擇合適的對刀導引裝置，保證工件相對于刀具處于正確的位置。綜合以上各方面的設計和各個裝置的相對位置關系，可以設計出夾具體的結構。并且還要確定夾具體在機床上的定位方法和定位精度。這樣就完成了夾具的設計。由于此次設計是根據(jù)實際生產(chǎn)加工中的需要來進行設計的，因此還從經(jīng)濟性方面分析了此次設計的可行性。另外，分析了此次設計相對于一般生產(chǎn)加工情況的優(yōu)點、此次設計的不足，和可能改進的方法。1 泵體蓋 6-φ7 孔加工專機的設計1.1 鉆床的總體設計鉆床可用于加工簡單零件上的孔，也可用于加工外型復雜、沒有對稱回轉軸線工件上的單個或一系列圓柱孔，如蓋板、箱體、機架等零件上的各種用途的孔。鉆床一般用于完成加工尺寸較小、精度要求不太高的孔。通常，鉆頭旋轉為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動 [3]。鉆床可分為臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、銑鉆床、深孔鉆床、平端面中心孔鉆床和臥式鉆床。在本次設計中，待加工孔為多孔且均勻分布，因此在選擇機床上有些困難。通常多孔鉆床具有特殊設計的主軸，臥式布局。一般為工件旋轉，用特制的鉆頭鉆削孔，可完成孔工件鉆、擴、鉸、套料等加工。但由于多孔鉆床的特殊性，其比較昂貴，對于非專業(yè)化深孔加工的廠家，成本過高，因此不能選用這種形式。所以，應由其他鉆床改造成多孔鉆床，這樣可節(jié)省開支，并且易于中、小型企業(yè)接受。綜合各種機床的結構特點和工作方式，決定選用臥式鉆床的結構布置。臥式鉆床的結構特點是主軸旋轉中心固定，遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）7移動工件使加工點對準主軸中心。主軸箱安裝在立柱上，主軸水平布置。立柱有圓柱、方柱，這里選擇圓柱作為主軸。主軸可機動進給。由于本次設計為鉆孔專機，只用于加工多孔的工序，簡單的傳動系統(tǒng)就能滿足，不需要變速，因此采用一級齒輪傳動即可，這樣可以直接達到鉆削所需要的速度。泵體蓋材料為鋁合金，根據(jù)其切削性能及各類多孔鉆的尺寸參數(shù)，在相比較下選擇合適的刀具。從而確定進給量來計算出切削參數(shù)，即加工時所需的鉆削力、鉆削率和鉆削轉矩。通過這些數(shù)據(jù)，可選擇出適合的電動機作為動力源。同時，根據(jù)這些切削參數(shù)設計計算出傳動系統(tǒng)的參數(shù)。1.2 鉆床刀具的選擇 在多孔加工中，使用鉆頭、內排屑深孔鉆雖然具有很多優(yōu)點，但由于需要專用的機床（或改裝的普通車床）以及一套輔助設備，投資較大，多孔加工受到一定的條件限制。麻花鉆具有投資少、見效快、無需特殊多孔加工裝備等優(yōu)點，是一般多孔加工中行之有效的加工方法。在本次設計中，則采用直柄麻花鉆來完成切削任務。其主要的尺寸參數(shù)可在表 1-1中查詢。表 1-1 麻花鉆主要的尺寸參數(shù)Tab.1-1 Twist drill main size parameterd =125l=160l=200l=250l=315lh8 =801=1001=1501=2001=25012.0 × ×2.5 × ×3.0 × ×3.5 × × ×4.0 × × × ×4.5 × × × ×注：×——表示有規(guī)格； ——麻花鉆全長； ——麻花鉆工作部分長度；l1ld——麻花鉆的直徑。 此次多孔加工的孔 6-φ7 孔，工作部分長度滿足此長度即可，因此可選 ＝160 的直1l柄麻花鉆。麻花鉆材料的選擇，參見表 1-2。表 1-2 麻花鉆的性能級別 [4]Tab.1-2 Twist drill performance rank泵體蓋孔加工專機及夾具設計8項目 普通型能級麻花鉆 高性能級麻花鉆材料工作部分用 W6Mo5Gr4V2 或同等性能的其他牌號 普通高速鋼（代號 HHS）制造工作部分用 W2Mo9Gr4VCo8 或同等性能的其他牌號 高性能高速鋼（代號 HHS－E）制造硬度 工作部分硬度 780～ 900HV 工作部分硬度 820～ 950HV制造工藝一般為軋制或銑制 一般為全磨制應用設備一般用于普通機床 一般用于數(shù)控機床、自動線其他高性能級的麻花鉆比普通性能級麻花鉆在表面粗糙度、切血人對工作部分軸向斜跳動、鉆芯對稱直徑、溝槽分度誤差、直柄直徑公差、錐柄圓錐公差、鉆芯對工作部分軸線的對稱度、兩刃帶寬度差等方面都要求更高根據(jù)本次加工情況及技術要求，選擇普通型能級的麻花鉆即可。1.3 鉆床傳動系統(tǒng)的設計1.3.1 切削參數(shù)的確定多孔鉆削的功率由最大鉆孔直徑?jīng)Q定（即鉆床的功率） ，因此應根據(jù)深孔鉆削最大參數(shù)進行計算。切削功率的計算：目前，還沒有成熟的計算深孔鉆削功率的經(jīng)驗公式，一般可用麻花鉆的功率計算公式近似計算。鉆削扭距（1-1）20.83341Mdf???式中 ——鉆削扭距，N·m；M——鉆孔直徑，mm；d——鉆孔進給量，mm/r。f鉆削軸向力（1-2） 0.729Ndf?式中 ——鉆削軸向力，N。鉆削功率（1-3）33210PMnf??????遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）9式中 ——鉆削功率，kW； P——鉆孔轉速，r/s。n考慮到麻花鉆有橫刃和刀具材料為高速鋼等因素，取計算值的 70％作為深孔鉆削功率的近似值。式 1-1、 1-2、 1-3 中的 和 可從表 1-3 中查詢。fv表 1-3 在組合機床上用高速鋼刀具對鋁、銅件鉆孔時切削速度和進給量 [5]Tab.1-3 In combination with high-speed machine tools, steel cutlery on aluminum、copper pieces bored intoto the cutting speed and volume[3] 鋁 銅鋁鋁合金（長切削）鋁合金（短切削）黃銅、青銅 硬青銅加工孔徑/mm/m/minvf/mm/r/m/minvf/mm/r/m/minvf/mm/r/m/minvf/mm/r/m/minvf/mm/r3~8 20~50 0.03~0.20 20~50 0.05~ 0.25 20~50 0.03~0.10 60~80 0.03~ 0.10 25~45 0.05~0.15根據(jù)表 1-3 選擇切削速度為 =20 (m/min)v進給量為 =0.10 (mm/r）f則主軸轉速：(r/min)1020145.33.vnd????式中 ——主軸轉速；n——切削速度；v——工件（或刀具直徑） ，mm。d則根據(jù)式 1-1、1-2 、1-3 得： N·m1.35M?N67kW.4P取計算結果的 70％，可得鉆削的近似功率為 1.022kW。1.3.2 電動機的選擇一般用于驅動金屬切削機床的電動機為異步電動機。其中，低壓電動機中的 Y 系列三相異步電動機尤為合適。泵體蓋孔加工專機及夾具設計10Y 系列三相異步電動機具有效率高，節(jié)能，堵轉轉矩高，噪聲低，振動小，運行安全可靠的特點，作為一般用途的電動機，適用于驅動無特殊性能要求的各種機械設備，如金屬切削機床、鼓風機、水泵等 [6]。鉆削功率近似為 1.022kW，則電動機功率 為：P(1-4)1/.02/.81mP???式中 ——機床總機械效率，對于主運動為回轉運動的機床， =0.7~0.85；m? m?——鉆削功率，kW 。1P在進行鉆削時，進給功率及小，可忽略不計，因此可直接根據(jù)計算出的電動機的功率選擇電動機。則可選擇機座號為 90S，功率為 1.5kW，同步轉速為 3000r/min 的電動機作為動力。1.3.3 齒輪傳動設計及計算根據(jù)切削速度和電機的同步轉速可得傳動比 ：i21302.145.ni??則齒輪傳動的設計計算如下：1) 選擇齒輪材料齒輪最常用的材料是鍛鋼，其次是鑄鋼和鑄鐵，有時也采用非金屬材料。2)齒輪尺寸確定及強度計算a 選擇齒輪材料查表得：小齒輪選用 調質 HBS=245~275HBS#45大齒輪選用 正火 HBS=210~240HBSb 按齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級：按 (1-5)13(0.1~.2)t pvn?估取圓周速度，得： ，參考表選?、蚬罱M 8 級。2.89tms小齒輪分度圓直徑 1d(1-6)21312[]4EHdkTIZu???A齒寬系數(shù) 查表得按齒輪相對軸承為非對銷布置：取 =0.8d?d?遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）11小齒輪齒數(shù) 在推薦值 20~40 中選 =261Z1Z大齒輪齒數(shù) 圓整取 55;22Z2130265.14.ni???A齒數(shù)比 ;u215.6u傳動比誤差 誤差在 范圍內合適。A(.)0.???A 5%?小輪轉矩 N·mm;66111.59.509.520.643pTn??載荷系數(shù) K (1-7) AVK???使用系數(shù) 查表得 =1A動載荷系數(shù) 查相關圖得初值 =1.1V vt齒向載荷分布系數(shù) 查相關圖得 =1.07??齒間載荷分配系數(shù) 由 =0 得K?(1-8)121[.83()]cos[.832()].765Z?????????則載荷系數(shù) K 的初值 t .507.4t??彈性系數(shù) 查表得 EZ 289.ENm節(jié)點影響系數(shù)查相關圖及 =0,查相關圖( =0, = =0)得HZ?1x=2.5HZ重合度系數(shù) 查相關圖（ ）得 =0.88Z?0????許用接觸應力[ ] [ ]= (1-9)H?H?limnwHSA接觸疲勞極限應力 , 查相關圖得lim1li2=570 N/mm2li1H=460 N/mm2lim2?應力循環(huán)次數(shù) 、1N2=60nj = hL1060145.3(80).63????泵體蓋孔加工專機及夾具設計12=2N881.6307.105U??由查相關圖得接觸強度的壽命系數(shù) 、 （不允許有點蝕）1Z2N= =1硬化系數(shù) 查相關圖得 =1WZW接觸強度安全系數(shù) 查表得，按一般可靠度查 取 =1.1HSmin1.0~HSHS,21570[]18.N??? 246[]8.Nm???故根據(jù)式(2-6) 的設計初值 為dtd2312.40.62189.50.()37.584t ?? ?A得： 37.52mm1td?齒輪模數(shù) m m= = =1.44mm 查表得 m=1.5mm；1tdZ7.526小輪分度圓直徑的圓整值 mm；'1t'126.539tZm???圓周速度 m/s； v' 42.8600tdnv?與估取 很相近,對 取值影響不大,不必修正 ；3t?VKVK, ；Vt?1.4t小輪分度圓直徑 mm；'139td大輪分度圓直徑 mm；2.582.mZ?中心距 mm；12()(6)0.75a????齒寬 mm；1min0.8375.2dtb?A大輪齒寬 ；2b小輪齒寬 ；1(~)??3) 齒根彎曲疲勞強度校核計算；12[]FFaSFKTYbdm????A齒形系數(shù) 查相關圖得 小輪 =2.60 FaY遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）13大輪 =2.30； 2FaY應力修正系數(shù) 查相關圖得 小輪 =1.60 SaY1S大輪 =1.72；2a重合度系數(shù) ；0.2570.57.691Y?????許用彎曲應力 N/mm2；[]F?min[]FNXYS?A彎曲疲勞極限 查相關圖得 =460， =390；minin1in2彎曲壽命系數(shù) 查相關圖得 = =1；NYN尺寸系數(shù) 查相關圖得 =1；X XY安全系數(shù) 查表得 =1.3；FSFS則 N/mm2；lim114601[] 35.8.NXF????N/mm2；li229.FYS故 ；??1 12.401.6874250.06.874.9359.F F? ????????；2 2.2.31.29.3.1可得結論:齒根彎曲強度足夠。4) 齒輪其它尺寸計算分度圓直徑 ； =39, =82.5； 1.52639dmZ???1d2齒項高 ； = =1.5；*ahAah齒根高 ； = =1.875；()fC?1f2f齒全高 ； = =4.875；*2a?h齒頂圓直徑 ； =42 , =85.5；*(2)adhZm?1ad2a齒根圓直徑 ； =36, =79.5；fa?ff基圓直徑 ； =36.65, =77.52；cossb??1bd2b齒距 ； = =4.71；p?1p泵體蓋孔加工專機及夾具設計14齒厚 ； = =2.355；2ms??1s2齒槽寬 ； = =2.355；e e基圓齒距 ； = =4.426；cosbp?1bp2法向齒距 ； = =4.426；n?n頂隙 ； = =0.375；*mA1c2分度圓壓力角 [7]。120??1.3.4 軸的設計及強度校核1) 軸的材料的選擇軸的材料種類很多，要根據(jù)強度、剛度核耐磨性等要求，選擇材料種類及熱處理方式，軸的常用材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價格較低，對應力集中敏感性小，通常使用中碳鋼，最常用的是 45 號鋼，不太重要或受力小的軸可以使用 Q235 等鋼材。合金鋼比碳素鋼具有更高的機械強度和優(yōu)良的熱處理性能，但對應力集中比較敏感，對于受力較大又要減小軸的尺寸和重量，或者需要提高軸頸的耐磨性，或者在高溫、腐蝕等條件下工作的軸，可以采用合金鋼。在低于 200℃的工作溫度下，合金鋼和碳素鋼的彈性模量相差不大，因此，使用合金鋼代替碳素鋼并不能提高軸的剛度。球墨鑄鐵和高強度鑄鐵適合于制造形狀復雜的軸（如曲軸、凸輪軸等） ，它具有良好的吸振性和耐磨性，對應力集中不敏感，但是鑄造質量不易控制。小直徑的軸可以使用軋制圓鋼，大直徑或直徑變化較大的階梯軸需要使用鍛件，形狀復雜的軸通常采用鑄造方式制造。根據(jù)軸的常用材料及主要機械性能，選擇 45＃ 正火為軸的材料。2) 軸的設計及計算對于僅傳遞扭矩或主要裝的扭矩的傳動軸，應按扭轉強度計算 。對于既受彎矩又受扭矩的轉軸，可以通過降低許用剪應力的方法考慮彎矩的影響，用扭轉強度估算轉軸的最小直徑，然后進行軸的結構設計。設計計算公式為(1-10)3PdAn?式中 ——軸的直徑，mm；d遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）15——考慮了彎矩影響的設計系數(shù)；A——軸傳遞的功率，kW；P——軸的轉速，r/min。n本節(jié)設計機床的傳動結構，下面對齒輪傳動系統(tǒng)中的高速軸進行強度校核。 a 求輸出軸上的轉矩 1TN·mm6611.59.509.5002.643pn?????b 求作用在齒輪上的力輸出軸上的小齒輪的分度圓直徑為mm1.52639dmZ???圓周力 、徑向力 、和軸向力 的大小如下，方向如圖 1-1 所示。tFrF?圖 1-1 軸的受力分析圖Fig.1-1 Axis stress analysis chart由此可得： N210.6593tTFd???N1anta28coscsrt??N59tn0tF???式中 ——壓力角；1?——螺旋角，因是直齒圓柱齒輪，因此 ＝0。? ?c 確定軸的最小直徑選取軸的材料為 45 鋼，正火處理。按式 1-10 初估軸的最小直徑，查表取 A＝115，可得：mm133min1.5.724PdA???泵體蓋孔加工專機及夾具設計16圖 1-2 軸的結構圖Fig.1-2 Structure drawing of axis 由于主軸內部為中空，所以軸段①（見圖 1-2）用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應該與聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要先選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計算轉矩 ，根據(jù)工作情況選取caATK?＝1.5，則 ＝1.5×10120.6＝15180.9 。根據(jù)工作要求選用十字軸式萬向聯(lián)AKcaATK?NmA軸器，型號為 WSD2，許用轉矩[T]＝22400 。與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑 ＝34mm，因此取軸段①的直徑 ＝34mm。聯(lián)軸器1d 1d輪轂總寬度 L＝74mm（J 1 形軸孔） ，與軸配合的轂孔長度 L＝62mm。d 軸的結構設計1) 擬定軸上零件的裝配方案裝配方案見鉆床的裝配總圖。2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度具體結構見頭架主軸圖， 3）軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，按 d1=34mm，從手冊中查得平鍵截面尺寸 b×h=6×6,根據(jù)輪轂寬度，由鍵長系列中選取鍵長 L=38mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/k6。齒輪與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵聯(lián)接，平鍵的尺寸為 b×h×L=8×8×38.為了保證齒輪與軸具有良好的對中性，取齒輪與軸的配合為 H7/r6。滾動軸承與軸的周向定位采用過渡配合保證的，因此軸段直徑尺寸公差取為 m6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸各軸肩處的圓角半徑見圖 2-1，軸端倒角取 1×45°。遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）175) 軸的強度校核a 求軸的載荷在進行軸校核時按軸是實心進行校核，因此軸的尺寸相應減少．首先根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖（見圖 1-3） 。在確定軸承的支撐點位置時，從手冊中查取 a 值。對于 61803 型深溝球軸承，因此軸的支承跨距 L=65+65=130mm。根據(jù)軸的計算簡圖作為軸的彎矩圖、扭矩圖和當量彎矩圖。從軸的結構圖和當量彎矩圖中可以看出，C 截面的當量彎矩最大，是軸的危險截面。C 截面處的 、HM、 、 及 的數(shù)值如下。VMTca支反力 水平面 =209 ， =209 N1HR2HR垂直面 =197 , =-76 NVV彎矩 和 水平面 =5538.5 N·mmHV HM垂直面 =3206.5 N·mm1VcaMTVM2RH22VRrFat D?1HR1V'BATL23LtFH1Hrad?'1VaRM?1V1V2?2ca1F( a )( b )( c )( d )( e )( f )圖 1-3 軸的計算簡圖泵體蓋孔加工專機及夾具設計18Fig.1-3 Computation diagram of axis 合成彎矩 M= =6399.7 N·mm2HVM??22538.06.5?扭矩 =10120.6 TTNmA當量彎矩 ca= =10119.9 N·mm2???22639.701.6??b 校核軸的強度軸的材料為 45 鋼，調質處理。由表查得 =650 ，則[ ]=0.09～0.1 ，即B?2Nm?B?58～65 ,取[ ]=60 ，軸的計算應力為2Nm?2Nm= =17.3 6~8 >8~20b2 3 4泵體蓋孔加工專機及夾具設計26B-0.52D-12D-22=5，因此得： =2, =0.52DbB5) 補償距離 　　(mm) (2-2)1min2xyL??????式中 ——夾具圓柱銷與其相配合的工件定位孔間的最小間隙(mm)1min?圓柱銷的尺寸為 ，根據(jù) GB1801——79 知該即尺寸為 φ5-0.006 -0.0017。6g?由此可得 (mm)1min0.6???則 (mm)??i 1.30.6.4322xyL????????6) 菱形銷圓弧部分與其相配合的工件定位孔間的最小間隙　　(mm)2min2.4.11bD???式中 ——與菱形銷相配合的工件定位孔的最小直徑(mm)2D7) 菱形銷最大直徑　　(mm)22min10.3.96d????公差選取 h58) 兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差　　 1max2a0.6.3105tgL????????式中 ——夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙；1max?——夾具菱形削與其配合的工件定位孔間的最大間隙應保證；2則　　 0??由于待加工孔未對其形位公差，因此允許些許偏差。2.3 泵體蓋在夾具中的夾緊工件在夾具中的裝夾是由定位和夾緊這兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。僅僅定位好，在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件實行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。夾緊裝置的基本任務就是保持工件在定位中所獲得的既定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和振動，確保加工質量和生產(chǎn)安全。有時工件的遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）27定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確位置。2.3.1 夾緊裝置的組成一般夾緊裝置由下面兩個基本部分組成。1) 動力源即產(chǎn)生原始作用力的部分。如果用人的體力對工件進行夾緊，稱為手動夾緊；如果用氣動、液壓、氣液聯(lián)合、電動以及機床的運動等動力裝置來代替人力進行夾緊，則稱為機動夾緊。2) 夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。它包括中間遞力機構和夾緊元件。中間遞力機構把來自人力或動力裝置的力傳遞給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件接觸，最終完成夾緊任務。根據(jù)動力源的不同和工件夾緊的實際需要，一般中間遞力機構在傳遞夾緊力的過程中，可以起到以下作用：a 改變作用力的方向；b 改變作用力的大?。籧 具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠，在手動夾緊時尤為重要。本次設計采用手動夾緊方式。2.3.2 夾緊力的確定1) 夾緊力的方向夾緊力應垂直于主要定位基準面 [11]。為使夾緊力有助于定位，則工件應緊靠支撐點，并保證各個定位基準與定位元件接觸可靠。一般地講，工件的主要定位基準面其面積較大、精度較高，限制的不定度多，夾緊力垂直作用于此面上，有利于保證工件的加工質量。夾緊力的方向應有利于減小夾緊力。圖 2-4 所示為工件安裝時的重力 、切削力G和夾緊力 之間的相互關系。其中圖(a) 最好，圖(d)最差。FW泵體蓋孔加工專機及夾具設計28圖 2-4 夾緊力與切削力、重力的關系Fig.2-4 Clamps the strength and the cutting force、the gravity relations圖（a） 0W?圖（b） FG??圖（c） ??cosin(sicos)??????圖（d） FW??圖（e） G?下面分析三力互相垂直的情況下，切削力與夾緊力間的比例關系。圖 2-5 為在臥式銑床上銑一用臺鉗夾緊的工件。圖 2-5 銑削時 Fr、W、G 間的關系Fig.2-5 The relations of Fr、W、G When milling當重量 G 很小而可以忽略不計時，只考慮夾緊力 W 與切削力 的平衡，按靜力平衡rF條件=W +W (2-3)rF1?2(2-4)12r??式中 ——工件的定位基準與夾具定位元件工作表面間的摩擦系數(shù)， ＝0.15～0.25;1? 1?——工件的夾壓表面與夾緊元件間的摩擦系數(shù)， ＝0.15～0.25;2 2因此(2-5) (.0~3)0.3.5r rFWF?可見在依靠摩擦力克服切削力的情況下，所需要的夾緊力是很大的。在夾緊力工件時各種不同接觸面之間的摩擦系數(shù) 可見表。?遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）29表 3-2 各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù) ?Tab.3-2 Between each kind of different faying surface friction coefficient 接觸表面的形式 摩擦系數(shù) ?接觸表面均為加工過的光滑表面 0.15～0.25工件表面為毛坯，夾具的支承面為球面 0.2~0.3夾具定位或夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒紋 0.3夾具定位或夾緊元件的淬硬表面在垂直于主切削力的方向有齒紋 0.4夾具定位或夾緊元件的淬硬表面有相互垂直齒紋 0.4~0.5夾具定位或夾緊元件的淬硬表面有網(wǎng)狀齒紋 0.7~0.8為了減小夾緊力，可以在正對切削力 F 的作用方向，設置一支承元件（圖 2-6 中之T） 。這種支承不用作定位，而是用來防止工件在加工中移動。圖 2-6 承受切削力支承Tab.2-6 Bear cutting force supports如圖 2-5 所示，當圓柱銑刀切入全深時，作用于工件上的切削分力 、 的合力yFz有使工件平移抬起的趨勢。為此可用圖 2-6 所示之壓塊，使夾緊力一力兩用。rF在鉆床上對工件鉆孔時，為了減小夾緊力，應力求使主要定位基準面處于水平位置，使夾緊力、重力和切削力同向，都垂直作用在主要定位基準面上。見圖 2-7(a)所示。反之，當夾緊力與切削力及工件重力方向相反時，所需的夾緊力很大，W=F+G。例如在殼體凸緣上鉆孔時，由于殼體較高，工件只能倒裝。這種安裝方式在圖 2-7(b)中的 F和 G 均有使夾緊機構脫開的趨勢，因此需要施加較大的夾緊力 W。泵體蓋孔加工專機及夾具設計30圖 2-7 鉆削時 W、F、 G 間的關系Fig.2-7 The relations of W, F, G when Drills truncates 2) 夾緊力的作用點夾緊力的作用點是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積。選擇作用點的問題是在夾緊力方向已定的情況下才提出來的。選擇夾緊力作用點位置和數(shù)目時，應考慮工件定位可靠，防止夾緊變形，確保工序的加工精度。a 夾緊力的作用點應能保持工件定位穩(wěn)定，而不致引起工件發(fā)生位移和偏轉。當夾緊力雖然朝向主要定位基面，但作用點卻在支承范圍以外時，夾緊力與支反力構成力矩，夾緊時工件將發(fā)生偏轉，使定位基面與支承元件脫離，以至破壞原有定位。應使夾緊力作用在穩(wěn)定區(qū)域內。b 夾緊力的作用點，應使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。對于箱體、殼體、桿叉類工件，要特別注意選擇力的作用點問題。在使用夾具時，為盡量減少工件的夾緊變形，可采用增大工件受力面積的措施。采用具有較大弧面的夾爪來防止薄壁套筒變形；可在壓板下增加墊圈，使夾緊力均勻地作用在薄壁夾緊力的大小必須適當。當夾緊力過小，工件可能在加工過程中移動而破壞定位，不僅影響質量，還能造成事故；夾緊力過大，不但會使工件和夾具產(chǎn)生變形，對加工質量不利，而且造成人力、物力的浪費。計算夾緊力，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)以簡化計算。然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件還應考慮重力，高速運動的工件還應考慮慣性力等）后處于靜力平衡條件，計算出理論夾緊力 ，再乘以安全系數(shù) ，作為實際所需的夾緊力 ，即0WK0W(2-6) 0?A遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）31式中 ——實際所需要的夾緊力 (N)；0W——按力平衡條件計算之夾緊力 (N)；——安全系數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，一般取 ＝1.5～3。KK用于粗加工時，取 ＝2.5～3；用于精加工時，取 ＝1.5～2。夾緊工件所需夾緊力的大小，除與切削力的大小有關外，還與切削力對定位支撐的作用方向有關。2.3.3 夾緊機構的選擇及設計從前面提到的夾緊裝置組成中可以看出，不論采用何種力源（手動或機動）形式，一切外加的作用力要轉化為夾緊力均需通過夾緊機構。因此，夾緊機構是夾緊裝置中的一個很重要的組成部分。夾緊機構可分為斜楔夾緊機構、螺旋夾緊機構、偏心夾緊機構、定心對中夾緊機構等。斜楔夾緊機構中最基本的形式之一，螺旋夾緊機構 、偏心夾緊機構及定心對中夾緊機構等都是斜楔夾緊機構的變型。斜楔夾緊機構主要是利用其斜楔面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的，亦即一般所謂的楔緊作用。斜楔的斜度一般為 1:10，其斜度的大小主要是根據(jù)滿足斜楔的自鎖條件來確定。一般對夾具的夾緊機構，都要求具有自鎖性能。所謂自鎖，也就是當外加的作用力Q 一旦消失或撤除后，夾緊機構在純摩擦力的作用下，仍應保持其處于夾緊狀態(tài)而不松開。螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把斜楔繞在圓柱體上因它的夾緊作用原理與斜楔時一樣的。不過這里是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體上的斜楔高度發(fā)生變化來夾緊工件的。本次工件夾緊便采用螺旋夾緊機構．1) 夾緊形式所需夾緊力的計算圖 2-8 工件的受力分析泵體蓋孔加工專機及夾具設計32Fig.2-8 Work piece stress analysis(2-7)12kKF???式中 ——夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù)1?——工件與夾具支撐面間的摩擦因數(shù)2根據(jù)式(2-1)可得： N356.7F?再由表(2-2)及式(2-5)可得： N118.50.4k??2) 螺旋夾緊機構所需作用力的計算圖 2-9 夾緊力作用簡圖Fig.2-9 Clamps the action of force diagram根據(jù)圖 3-9 可計算所需作用力 001klWL??A(N·m) ' ' ' ' '0121220[()][()]cosQzkzltgMWrtgtrtgtar??????????A A(2-8)式中 ——應在螺旋夾緊機構上的夾緊轉矩 (N·m)；T——單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力 (N)；0——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm） ，其值視螺桿端部的結構形式而'r定；——作用力臂；L——螺桿端部與工件間摩擦角（°） ；1?——螺紋升角，(°)；?——螺紋中徑之半（mm） ；zr遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）33——螺旋副的當量摩擦角(°)， ，式中 為螺旋副的摩擦角(°)，'2?' 22costgar???2為螺紋牙型半角(°)。?為計算方便，令 ，則1()Krtgf?????TKQ?當采用公制螺紋夾緊機構時，各種不同夾緊情況的 K 值可在 K 的數(shù)值表中查詢。2.4 導向元件的設計導向元件主要使用來確定刀具與工件的相對位置，加工時起刀正確引導刀具的作用。另外，它還可作定位元件使用。這類元件包括各種鉆模板、鉆套、鉸套和導向支承等。2.4.1 鉆模板的類型與選擇鉆模板是組裝鉆床夾具不可缺少的重要元件，鉆床夾具在組合夾具中所占數(shù)量最多，因此鉆模板的結構形式有 22 類，尺寸規(guī)格有 92 種之多。在組裝鉆床夾具時，要根據(jù)孔的直徑和位置來選擇相應孔徑和外形尺寸的鉆模板。鉆模板孔徑大小要與標準的鉆套外徑一致，因此鉆模板孔徑大小與被加工孔徑大小有關。選用時可參見表 2-3。表 2-3 鉆模板孔徑選擇表Tab.2-3 Drills the template aperture choice table被加工孔直徑 鉆模板孔徑3～4.53～88～1414～2020~2828~3838~488121826354558按鉆模板底面分，有帶定位槽和不帶定位槽的兩種。前者可利用定位鍵直接在支承元件導向，以調整其適宜位置，而后者則需與專用的導向支承元件相配合使用。大多數(shù)鉆模板的鉆套定位孔偏于一端，組裝成懸臂式鉆模。這種鉆模多用于較小孔徑的加工。對于定位孔在中間的叫中孔鉆模板，它適用于鉆削大孔用，或用支撐元件組裝成橋式鉆模夾具以增加其剛性。立式鉆模板適用于加工孔間距小的工件，由于鉆模厚度加大，使其剛度增強，可使鉆模板增大其懸伸長度，或使相鄰鉆模板之間相互靠近。泵體蓋孔加工專機及夾具設計342.4.2 鉆套的選擇與設計夾具在機床上安裝完畢，在進行加工之前，尚需進行夾具的對刀，使刀具相對夾具定位元件處于正確位置 [12]。在鉆床夾具中，通常用鉆套實現(xiàn)刀具的對準，如圖 3-9 所示，加工中只要鉆頭對準鉆套，所鉆孔的位置就能達到工序要求。當然，鉆套和鏜套還有增強刀具剛度的作用。圖 2-10 鉆套對刀Fig.2-10 Drills the set to the knife1-定位元件；2-工件；3- 鉆模板；4-固定鉆套；5-快換鉆套1) 鉆套的四種形式a 固定鉆套圖 3-11(a)為固定鉆套的兩種結構，A 型為無肩的， B 型為帶肩的。帶肩的主要用于鉆模板較薄時，用以保持鉆套必要的導引長度。鉆套外圓以 或 配合直接壓入76Hnr夾具體或鉆模板孔中。這種鉆套的缺點是磨損后不易更換，因此主要用于中小批生產(chǎn)用的鉆床夾具上或用來加工孔距小和孔距精度要求較高的孔。為防止切屑進入鉆套內，鉆套的上下端應以突出鉆模板為宜，一般不能低于鉆模板。b 可換鉆套可換鉆套的實際功用仍和固定鉆套一樣，可供鉆、擴、鉸孔工序使用，在批量較大時，磨損后可迅速更換?？蓳Q鉆套的結構如圖 3-11(b)所示，它的凸緣銑有臺肩，防轉螺釘?shù)念^部與此臺肩有一定間隙以防止可換鉆套轉動。擰去螺釘便可取出可換鉆套。為了避免鉆模板的磨損，鉆套不直接壓配在夾具體或鉆模板上，而是以 或 的配76Hg5合裝進襯套的內孔中，并用防轉螺釘防止在加工過程中刀具、切屑與鉆套內孔的摩擦力使鉆套產(chǎn)生轉動，或推倒時隨刀具抬起。襯套外圓與夾具體或鉆模板的配合采用遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）35或 。76Hnrc 快換鉆套快換鉆套是供一個孔須經(jīng)多個加工工步（如鉆、擴、鉸、锪孔和攻絲等）所用的。由于在加工過程中，需依次更換、取出鉆套，以適應不同加工刀具的需要，所以采用快換鉆套。圖 3-11（c ）是標準快換鉆套結構。它除在其凸緣銑有臺肩以供防轉螺釘壓住外，同時還銑出一削邊平面。當此削邊平面轉至鉆套螺釘位置時，便可向上快速取出鉆套。為防止直接磨損鉆模板或夾具體，也必須配有襯套。圖 2-11 各類鉆套Fig.2-11 Each kind drills the wrap1-可換鉆套；2- 襯套； 3-防轉螺釘d 特殊鉆套特殊鉆套是根據(jù)具體加工情況自行設計的，以補充標準鉆套性能的不足,在本次設計中，根據(jù)加工情況選擇長型快換鉆套。2) 鉆套導引孔尺寸和公差的確定根據(jù)待加工孔的尺寸 d＝4.5mm，選擇長型快換鉆套的尺寸。其結構見圖 3-12，具體尺寸參數(shù)見表 3-3。長型快換鉆套技術條件：a 材料：d＜26mmT10A ；d＞26mm 20 ；b 熱處理： T10A HRC58～64；20 滲碳深度 0.8～1.2mm；HRC58 ～64 [5]。表 2-3 長型快換鉆套尺寸Tab.2-3 Long trades quickly drills a set of sized D D1（滾花 D2 H h 12泵體蓋孔加工專機及夾具設計36基本尺寸 極限偏差F7基本尺寸極限偏差m6極限偏差k6前）>0~3 +0.016+0.006 8 8>3~415 12 10~401212>4~6+0.022+0.010 10+0.015+0.006+0.010+0.00118 15 15~558 318續(xù)表 2-3d基本尺寸 3hr 2m 1a b ??配鉆套螺釘>0~3 10>3~4 1411.5 4.2 4.214>4~618 1315.5 5.50.5 2 50° 0.008 M5圖 2-12 長快換鉆套結構Fig.2-12 Long trades quickly drills a set of structure3) 鉆套高度和鉆套與工件距離a 鉆套高度遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）37鉆套高度由孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具耐用度、工件表面形狀等因素決定。一般材料強度高，鉆頭剛度低（鉆頭懸伸長度直徑與直徑之比大于 15）和在斜面上鉆孔時，采用長鉆套。鉆一般的螺釘孔、銷子孔，工件孔距精度在 0.25mm 或是自由尺寸公差時，鉆套的?高度取 ，鉆套內徑采用基軸制 F8 的公差。(1.5~2)Hd?加工 IT6、IT7 級精度，孔徑在 12mm 以上的孔或加工加工工件孔距精度要求在?0.10～ 0.15mm 時，鉆套的高度取 。鉆套內徑采用基軸制 G7 的公差。? (2.5~3)Hd?加工 IT7、IT8 級精度的孔和孔距精度要求在 0.06～ 0.10 時，鉆套的高度取?。(1.25~)H?(hL?A參見表 2-4 可知具體選擇方法。表 2-4 鉆套高度和鉆套端部與工件表面的距離Tab.2-4 Drills a set of altitude and drills a set of nose and the work piece surface distance簡圖 加工條件 鉆套高度 加工材料鉆套與工件間的距離一般孔、銷孔，孔距公差為 0.25?(1.~2)Hd?鑄鐵 (0.3~7)hd?H7 以上的孔，孔距公差為±0.1～±0.15(.35)dH8 以下的孔，孔距公差為±0.06～±0.10(1.25~)H?hL?A鋼青銅鋁合金 (0.7~15)hd?b 鉆套與工件表面的距離鉆套與工件間留有一定的距離 h，如表 2-4 的簡圖。如果 h 太大，會增大鉆頭的傾斜量，使鉆套不能很好的導向。h 過小，切屑排出困難（特別使鋼件） ，不僅會增大工件加工表面的粗糙度，有時還可能將鉆頭折斷。h 值可按表 2-4 選取材料越硬，則式中的系數(shù)應取小值，鉆頭直徑越小，也即鉆頭剛性越差，式中的系泵體蓋孔加工專機及夾具設計38數(shù)取最大值，以免切屑堵塞而使鉆頭折斷。但是下面幾種特殊情況需另考慮：a 在斜面上鉆孔（或鉆斜孔）時，鉆頭最易引偏，為保證起鉆良好，h 應盡可能小一些（ ） 。0.3d?b 孔的位置精度要求高時，可取 h=0，以保證鉆套有較好的導引作用，而讓切屑從鉆頭的螺旋槽中排出。這樣，排屑條件反比只留很小 h 值的要好，但此時鉆套磨損嚴重。c 鉆深孔（孔的長徑比 ）時，要求排屑暢快，可取 h＝1.5d.5Bd?此外，各種鉆套內孔合外圓的同軸度不應大于 0.005mm。因此鉆套與工件表面的距離 h 取 h＝1.5d。4) 鉆床夾具導套位置尺寸的標注圖 2-13(b)為鉆床夾具導套位置尺寸的標注示例。導套軸心線離定位元件定位面的距離尺寸 ，按圖 2-13(a)工件工序尺寸 的平均值確定L夾 L2T??夾圖 2-13 鉆套位置尺寸的標注Fig.2-13 Drills the set of position size labelling對刀元件位置尺寸公差 一般取相應工序尺寸公差的 ~ 。TL夾 1352.5 夾具體的設計夾具體一般是夾具上最大和最復雜的基礎元件。在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件、機構、裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應滿足一定要求，它主要取決于工件的外廓尺寸和各類元件與裝置的布置情況以及加工性質等。所以在專用夾具中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標準的。夾具的制造屬單件生產(chǎn)性質，為縮短設計和制造周期，減少設計和制造費用，所以夾具體設計一般不作復雜計算。通常都是參照類似的夾具結構，按經(jīng)驗類比法估計確定。遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）39實際上在繪制夾具總圖時，