裝配圖發(fā)動機吊掛支架的工裝設計,裝配,發(fā)動機,吊掛,懸掛,支架,工裝,設計 WP-13發(fā)動機吊掛支架的工裝設計 作者姓名：王欣堯； 專業(yè)班級：機械工程及其自動化2011級04班； 指導老師：賈雨、孫未 摘 要 在機械制造企業(yè)的生產(chǎn)過程中，夾具被廣泛應用于機械加工、檢驗、裝配、焊接及熱處理等冷、熱加工工藝中，用以安裝加工對象，確保加工對象正確的加工位置。其中應用最為廣泛的是金屬切削機床中的夾具，我們稱之為機床夾具。它在發(fā)揮設備潛力，確保優(yōu)秀的產(chǎn)品質量、提高產(chǎn)量的同時降低成本，以及方便加工工人掌握復雜零件和精密零件的加工技術，以減輕加工工人勞動量等方面發(fā)揮著巨大的積極作用。因此，機床夾具在機械加工中是一種重要的工藝裝備。[2] 根據(jù)任務說明書的要求，本畢業(yè)設計論文針對WP-13發(fā)動機吊掛支架的工裝設計進行說明。主要內容是通過對WP-13吊掛支架零件尺寸精度、位置精度和幾何精度的工藝分析，根據(jù)已經(jīng)制定的工藝路線，在保證加工表面對其他表面滿足要求的尺寸和位置精度的前提下，對定位、夾緊進行正確選擇。查閱資料，結合資料和以往經(jīng)驗進而設計N055鉆鉸孔和N0120鏜球面的專用夾具。本設計力求正確、實用、簡單，滿足提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動強度、保證加工質量的基本要求。 關鍵詞：吊掛支架、機床、夾具設計 II The design of the WP-13 engine?mounted?hanging support?work Abstract:In the process of production machinery manufacturing enterprises, the fixture is widely used in mechanical processing, inspection, assembly, welding and heat treatment, such as cold, hot working process, to install the processing object, ensure machining position of object correctly. One of the most widely used in metal cutting machine tool fixture, we call it for machine tool fixture. It in play equipment potential, to ensure excellent product quality, improve production and reduce cost, and convenient processing workers master the complex parts and precision parts processing technology, in order to reduce processing workers labor aspects play an enormous positive role. Therefore, machine tool fixture is an important process in the mechanical processing equipment. According to the requirement of the task description, this graduation design paper for WP - 13 engine hanging bracket tooling design. Is the main content of WP - 13 hanging bracket parts dimensional accuracy, position accuracy and geometric accuracy of process analysis, according to already make craft route, the guarantee to meet the requirements of other surface machined surface under the premise of size and location accuracy, correct selection of positioning, clamping. Check data, combined with data and past experience and design N055 drilling and reaming and N0120 boring spherical special fixture. This design makes every effort to correct, practical, simple, improve labor productivity, reduce labor intensity, the basic requirements to ensure the quality of machining. Keywords: hanging bracket, machine tools, fixture design III 目 錄 目 錄 1 第1章 前 言 3 1.1 選題來源及其意義 3 1.2 研究內容及其步驟 3 第2章 機床夾具設計綜述 3 2.1 機床夾具概述 4 2.1.1 工件裝夾 4 2.1.2 夾具的分類與組成 4 2.1.3 夾具設計的要求與一般步驟 6 2.2 機床夾具的現(xiàn)狀 8 2.3 機床夾具的發(fā)展趨勢 8 第3章 零件工藝分析 9 3.1零件的功用及工作條件 10 3.2 零件構形 10 3.3 重要表面的技術要求 10 3.4 重點工序分析 12 3.4.1 N0 55 鉆鉸孔 12 3.4.2 N0 120車球面 13 第4章 基于N0 55鉆絞孔工序的鉆床夾具設計 15 4.1 工序分析以及夾具設計的必要性分析 15 4.1.1工序分析 15 4.1.2設計專用夾具的必要性 15 4.2 擬定夾具的結構方案 16 4.2.1參考夾具設計的根本原則： 16 4.2.2對夾具結構的分析： 16 4.3 對零件結構方案進行精度分析 18 4.3.1 尺寸30.8750.08的誤差分析 18 4.3.2 對尺寸30.5780.08的誤差分析 19 4.3.3綜合論述 19 4.4 夾具概述 20 4.4.1 夾具概述 21 4.4.2 夾具特點 21 第5章 基于N0 120鏜球面工序的車床夾具設計 22 5.1 工序分析以及夾具設計的必要性分析 22 5.1.1 工序分析 22 5.1.2 設計專用夾具的必要性 22 5.2 擬定夾具的結構方案 22 5.2.1 參考夾具設計的根本原則： 22 5.2.2 擬定夾具的結構方案綜述 23 5.2.3 對夾具的分析 23 5.3 對零件結構方案進行精度分析 24 5.3.1 原始尺寸110.1的誤差分析 24 5.4 夾具概述 26 5.4.1 夾具概述 27 5.4.2 夾具特點 27 結 論 28 致 謝 29 參考文獻 30 第1章 前 言 1.1 選題來源及其意義 渦噴-13發(fā)動機是以渦噴-7發(fā)動機為基礎，并著重研制和改善了穩(wěn)定性以及可靠性的新一代改良型發(fā)動機。渦噴-13發(fā)動機的成功研制終結了我國不能自主研發(fā)和生產(chǎn)具有良好穩(wěn)定性的渦噴發(fā)動機的歷史。WP-13發(fā)動機的吊掛支架是使發(fā)動機與飛機機體相連接和固定發(fā)動機的重要部件，在結構、尺寸精度以及強度和剛度上都有著嚴格的要求。因此針對吊掛支架的工藝規(guī)程和相應工序專用夾具進行改良設計是非常有必要的。 1.2 研究內容及其步驟 本課題研究的主要內容是WP-13發(fā)動機吊掛支架的工裝設計。 1.通過查閱機械制造工藝學、夾具設計及WP-13發(fā)動機零件的相關書籍，完成數(shù)據(jù)的采集工作，鞏固夾具設計所需要的基本知識，了解夾具設計的一般步驟和基本方法。 2.明確WP-13發(fā)動機吊掛支架的設計要求，根據(jù)已有基本條件對WP-13發(fā)動機吊掛支架進行工藝分析，根據(jù)已經(jīng)制定的工藝路線，確定主要尺寸以及精確要求設計零件的定位方案和夾緊方案。 3.查閱資料，結合資料與以往經(jīng)驗，以一般機械設備為裝備基礎設計WP-13發(fā)動機吊掛支架加工所需的兩套專用夾具。最終明確滿足實際工作條件的最優(yōu)方案并用圖紙表達出來。 第2章 機床夾具設計綜述 2.1 機床夾具概述 在現(xiàn)代生產(chǎn)制造中，機床夾具直接影響著零件的加工精度、生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的制造成本等，是一種必不可少的工藝裝備。 2.1.1 工件裝夾 在金屬切削機床上對工件進行加工時，為滿足和保證加工表面對其他表面的位置和尺寸精度要求，在工序所指定的加工方法確定后，必須確保工件裝夾正確，使其占有正確的位置，且在承受各種作用力的加工過程中始終保持位置準確不變。以上整個過程統(tǒng)稱為工件的裝夾。 在生產(chǎn)過程中常用的裝夾方法有以下兩種： ①找正裝夾法 找正是用工具和儀表根據(jù)工件上有關基準，找出工件在劃線、加工時的正確位置的過程。找正裝夾實質上就是把工件直接裝夾在機床的花盤或者工作臺上。這種方法對加工工人的技術水平要求較高，且生產(chǎn)效率較低，所以一幫情況下只適用于小批量工件的加工生產(chǎn)。 ②夾具裝夾法 顧名思義，夾具裝夾法就是運用夾具來裝夾工件、提高生產(chǎn)效率的方法。采用夾具裝夾工件有以下幾個優(yōu)點：1.保證了加工精度、確保了工件的質量。2.降低了加工工人的工作量、減少了勞動成本。3.縮短了單個工序的輔助時間，從而提高了生產(chǎn)效率。4.改變了機床加工工件的單一性，擴大了機床的工藝范圍，并且在一定程度上改變了機床用途。5.平衡生產(chǎn)節(jié)拍更加適用于流水線生產(chǎn)。[7] 2.1.2 夾具的分類與組成 在機械制造業(yè)飛速發(fā)展的今天，機床夾具的種類繁多，用途廣泛，出現(xiàn)了很多新型夾具，為了方便設計、制造和管理，以及對夾具的特性進行分析，有必要對夾具進行系統(tǒng)的分類。 1. 按針對化程度分類 這種分類方法主要反映了機床夾具的專門化程度，按照對工件針對性的不同可分為通用夾具、專用夾具、可調夾具、成組夾具、組合夾具以及自動化生產(chǎn)用夾具。 (1).通用夾具 是指在形狀、尺寸、結構上標準化，且具有一定通用性，在范圍允許的前提下可用于加工不同工件的夾具。例如，三爪卡盤、雞心夾頭、分度頭、平口鉗等。這類夾具可以縮短生產(chǎn)周期，減少生產(chǎn)過程中的夾具種類，進而降低了生產(chǎn)成本。但通常只用于單件或小批量生產(chǎn)。 (2).專用夾具 是指專門為某一工件的某道工序專門設計的夾具。此類夾具具有操作簡便、結構緊湊、能夠保證工件質量和生產(chǎn)效率的諸多優(yōu)點。但是，需要根據(jù)特定的工件和工序進行針對化設計，周期長、費用高，因此只適用于產(chǎn)量大、工件結構固定的生產(chǎn)過程中。 (3).可調夾具 可調夾具指夾具的某些零件可根據(jù)所加工的工件的種類、尺寸等條件調整或更換，從而使之能夠適應多種工件加工的夾具。它擁有通用范圍較大的特點，可適用于工件品種多但小批量的生產(chǎn)作業(yè)中。 (4).成組夾具 成組夾具指專為加工某一組零件而設計的可調夾具。經(jīng)過對夾具的調整，適用于定位和夾緊一組零件。 (5).組合夾具 組合夾具一套已經(jīng)標準化的夾具裝備，在生產(chǎn)過程中可以通過針對某一工件加工的某道工序來進行自由拼裝，從而滿足工件的加工要求。這種夾具便于拼裝和拆卸，具有周期短、能反復利用等特點，是現(xiàn)階段機床加工中比較經(jīng)濟的夾具裝備，適用于單件或小批量生產(chǎn)，以及數(shù)控加工和新產(chǎn)品的試制中。 (6).自動線夾具 自動線夾具分為兩類，一種是與專用夾具較為相似的固定式家具；另一種是隨行夾具，即夾具隨工件加工一起運動，且同工件隨行位移到下一工位的夾具。[6] 2.按機床類型分類 按機床類型進行分類是針對各類機床專用夾具的分類方法，可分為鏜床夾具、車床夾具、鉆床夾具、銑床夾具、刨床夾具、拉床夾具和磨床夾具。 3. 按夾緊動力源分類 可分為真空夾具、液壓夾具、氣動夾具、電磁夾具、手動夾具和自夾緊夾具。 夾具的種類繁多，構造各不相同，但夾具的基本結構都是由以下幾部分組成： 1. 定位元件 定位元件用于確定工件在夾具中的加工位置、是夾具裝備主要的功能元件之一。定位精度通過影響加工產(chǎn)生的誤差直接影響零件的加工質量。2.夾緊裝置 這種裝置由夾緊元件或夾緊元件的組合體和動力源組成。作用是將工件固定，保證工件的加工位置在機械加工中不因受外力影響而產(chǎn)生偏移，還可以起到防止和減少振動的作用。3.夾具體 夾具體是組成夾具的基本骨架，所有夾具元件通過夾具體才能連接成一個整體。常用的夾具體結構有焊接結構、鍛造結構以及鑄鐵結構，常見的形狀有底座形和回轉體形等。4.連接元件 連接元件用于夾具和機床之間的固定，確保夾具與機床的相對位置、保證正確的加工位置。5.對刀與引刀元件 用于固定和引導刀具，穩(wěn)定其與定位元件的相對位置，保證位置的正確性。對刀元件在銑床夾具的對刀過程較為常見，而引導元件主要指鏜模的鏜套、鏜模板，鉆模的鉆套、鉆模板等。他們起到了確定刀具的位置并引導刀具進行切削的作用。 6. 其他裝置 根據(jù)工序的具體要求不同，有些夾具還有分度裝置、頂起工件的裝置等。[12] 2.1.3 夾具設計的要求與一般步驟 在設計夾具時必須注意勞動條件、經(jīng)濟效益和生產(chǎn)率的統(tǒng)籌兼顧，同時還要著重保障工件的加工質量，這是對工件加工的最根本的要求。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，車床夾具往往采用比較先進的傳動裝置和較為復雜的結構以及安全可靠、快速高效的加緊裝置，目的是為了縮短輔助時間，進而提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)率。這無疑的增加了夾具的成本，但是，當零件的生產(chǎn)加工達到一定規(guī)模時，提高生產(chǎn)率所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益就會對制造成本進行補償，從而達到一種辯證的平衡。因此，設計較為復雜的夾具裝置時，必須保證零件的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率，才能獲得良好的經(jīng)濟效益。 但在夾具設計的過程中會遇到各種復雜情況，有時并不能達到統(tǒng)籌兼顧的效果。所以，為了滿足生產(chǎn)需求還是要根據(jù)具體情況正確選擇側重點?？偠灾?，就是應在滿足工件加工要求的前提下，使夾具具有良好應用性和工藝性，并根據(jù)具體情況妥善處理好勞動條件、經(jīng)濟效益和生產(chǎn)率之間的關系。[3] 掌握專用機床夾具的設計是精通工藝裝備設計必不可少的一項技能，衡量設計質量的指標有：工件的加工質量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、操作是否安全省力、制造維護是否容易等?？傮w來說夾具設計大致是按照以下步驟進行的： 1. 研究原始資料、分析設計任務 在編制工件的工藝規(guī)章時，工藝人員會提出對定位基準和夾緊方案以及相關設計要求進行說明的夾具設計任務書。專業(yè)夾具設計人員會根據(jù)任務書上給出的相關要求來進行夾具的設計。在著手設計之前，夾具設計人員還需認真查閱、收集和研究以下資料。 ①生產(chǎn)綱領 ②零件圖及工序圖 ③零件工藝規(guī)程 ④夾具結構級標準 2.確定夾具的結構方案 確定夾具的結構方案的方法為： ①對任務書進行研究，對工件進行分析，明確工件的定位原理，從而選擇、比較和確定工件的定位方式，最后選擇定位元件。 ②明確刀具的對刀和引刀方式，選擇對刀和引刀元件。 ③分析、確定工件的夾緊方式，對夾緊機構進行篩選，確定夾緊機構。 ④確定其他元件或裝置的結構形式，如分度裝置、定向元件等。 ⑤對夾具的布局進行協(xié)調，確定夾具體的結構尺寸和夾具的總體結構。 3. 繪制夾具總圖 繪制夾具總圖時必須滿足和遵循新國標；為使圖形更加的直觀，應盡量取為1:1的繪圖比例；在能表達夾具結構和各夾具零件的位置關系的前提下，視圖的數(shù)量越少越好。 4. 確定并標注有關尺寸、配合以及技術條件 ①總圖需要標注的尺寸和配合關系有以下五類：定位元件和工件的聯(lián)系尺寸；刀具和夾具的聯(lián)系尺寸；機床和夾具的聯(lián)系尺寸；夾具內部的配合尺寸；夾具的外輪廓尺寸。 ②總圖需要標注的夾具對位置精度的要求有以下四方面：定位元件與夾具體地面的位置精度要求；定位元件之間的位置精度要求；連接件與定位元件之間的位置精度要求；對刀或引導元件與定位元件之間的位置要求。[5] 2.2 機床夾具的現(xiàn)狀 在機械行業(yè)通過新中國成立后60多年的不懈努力下，機床產(chǎn)品在國際市場上已經(jīng)具備了一定的市場競爭力。機械制造工藝學以及夾具設計方法也隨著機械制造技術的發(fā)展有了長足的進步。現(xiàn)代機械加工工藝，更加注重突破以往的模式、因地制宜，根據(jù)各個廠子所具備的條件來制定更加合理的工藝流程，同時滿足機械加工的基本要求：即確保產(chǎn)品質量的前提下，能盡可能降低加工成本和提高勞動生產(chǎn)率。充分使用工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，盡可能引進、采用國內與國外的先進工藝經(jīng)驗和技術，同時確保加工工人良好的勞動條件。但是我國在制造工藝上還是存在些許缺點：在編制工藝規(guī)程上主要還是依靠工藝人員的經(jīng)驗，同時現(xiàn)在機械工藝很難滿足先進的制造技術于工藝規(guī)程的要求，現(xiàn)階段的工藝水平不能滿足飛速發(fā)展的各種先進制造方法。 機床夾具是機床上用來裝夾工件的一種裝備，最早出現(xiàn)在18世紀的后期。伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，夾具從一種輔助工具逐漸發(fā)展成了種類齊全的工藝裝備。到目前為止我國已經(jīng)形成了布局比較合理、結構相對完整的機床工業(yè)體系。可以生產(chǎn)各種型號、各種精密、高效率和高度自動化機床、以及并聯(lián)運動機床、復合機床等世界前沿機床產(chǎn)品。總而言之我國生產(chǎn)的機床產(chǎn)品的性能正在逐漸提高，有些已接近國際先進水平。 2.3 機床夾具的發(fā)展趨勢 在傳統(tǒng)工藝的編制過程中，加工工藝編制都是由工藝人員憑借個人經(jīng)驗進行設計。由于工藝規(guī)章設計所要考慮的因素較多，關系復雜且并不規(guī)范，很可能并不是最佳方案。CAPP指借助于計算機軟硬件技術和支撐環(huán)境，利用計算機進行數(shù)值計算、邏輯判斷和推理等的功能來制定零件機械加工工藝過程，不僅提高了工藝設計的質量，并且減少了工藝人員的工作量，顯著的提高了生產(chǎn)加工效率，體現(xiàn)了現(xiàn)代機械加工工藝標準化、高可靠性、功能復合化、高精化、高效化、柔性化和綠色化的發(fā)展趨勢。? 第3章 零件工藝分析 生產(chǎn)批量：中批量 圖 3-1 吊掛支架主視圖 圖 3-2 吊掛支架俯視圖 圖 3-3 吊掛支架左視圖 3.1零件的功用及工作條件 WP-13發(fā)動機吊掛支架用于WP-13發(fā)動機上，該零件安裝在發(fā)動機的主軸安裝截面上，再與飛機機體相連接，是連接飛機機體與發(fā)動機的連接件。工作時振動強度較大，要求零件具有較強的強度剛度。 3.2 零件構形 該零件外觀尺寸不大，但構形較為復雜，其分型面較多，主要尺寸精度及零件表面精度要求較高：配合公差為：H6~8，表面粗糙度要求大部分為Ra1.6，工作表面粗糙度的要求為Ra6.3，由于零件的結構原因邊緣處剛度較差，設計加工時需要注意。 3.3 重要表面的技術要求 詳見零件圖 1.主要尺寸精度以及表面粗糙度： 球面：其表面粗糙度要求為Ra1.6，公差為0.05mm 孔.B.C：其表面粗糙度要求為Ra1.6，公差為0.027mm 端面：其表面粗糙度要求為Ra1.6，公差為0.02mm 槽寬：其表面粗糙度要求為Ra6.3，公差為0.13mm 2.相對位置精度要求： 根據(jù)“WP-13制造中，簽訂協(xié)同鉆具的補充決定”中的規(guī)定：其孔間位置精度的要求不大于。 3.表面處理： 為了提高零件的抗腐蝕能力，提高抗高溫及耐磨能力，采用此處理：非加工面涂：W61-25鋁色有機硅耐熱漆。 4.關于公差： 模鍛件尺寸公差按HBO-6-67-i3（3級為精制模鍛件尺寸公差） 一般自由公差按HB5800-82由表查得 5.特種檢驗： 磁力探傷是一種無損檢測技術，目的是在工作前，能提前發(fā)現(xiàn)裂紋源等零件存在缺陷，避免在工作時，零件受振動及受力作用，而產(chǎn)生使裂紋源延伸甚至裂紋折斷的現(xiàn)象，造成不可挽回的后果。 6.熱處理： 預備熱處理：“退火”處理，消除模鍛（模鍛毛柸工序）時產(chǎn)生的內應力。 最終熱處理：“調質”處理，即淬火后，高溫回火，可獲得所需硬度及組織，提高其機械性能。 7.檢驗： 因該支架用于飛機連接件，需承受較大的作用力和較大的振動強度，是飛機上非常重要的零件，根據(jù)有關規(guī)定需要II類檢驗。檢驗時，需進行強度校核、剛度校核、抗拉強度、剛度檢驗、抗彎強度、剛度檢驗以及抗沖擊能力。檢驗時需保證100%對硬度和剛度的檢查。在同一熔煉號中，每熱處理一次抽出1~2件工件，對零件的機械性能進行全面檢查。 3.4 重點工序分析 3.4.1 N0 55 鉆鉸孔 首先進行鉸孔至，采用的定位方案為：一固定平面加一個菱形銷以及兩個可調支撐聯(lián)合作用，具體情況詳見鉆孔專用夾具的圖紙。因為WP-13吊掛支架應用于J-7，J-8戰(zhàn)斗機上，對零件的質量要求一定要到位，所要求的尺寸和位置精度越高越好，而且因為工件的結構原因，對工件進行簡單夾緊并不可靠而且零件有可能會發(fā)生變形，這樣會降低零件的質量，造成不可挽回的損失。所以采用了在適當?shù)臈l件和范圍內能夠“提高加工精度的過定位的定位方法”。此種定位方法有時存在著會使零件和定位用工件發(fā)生形變，從而影響工件的加工質量的缺點。綜合以上幾點問題，因此在加工時特地采用了兩端面對鉆的鉆孔方法。 圖 3-4 鉆孔工序加工定位方案示意圖 如圖所示，由于零件的2 ，3孔較深，并且1 ，4孔處在零件的較為邊緣的位置，再由于邊緣面為未加工表面，在加工過程中刀具容易產(chǎn)生偏移，所以加工時的過程安排為：首先鉆孔2 ，3到深度大于40mm，然后采用鉆—擴—鉸孔工藝加工1 ，4孔，其次在1 ，4孔中插入定位銷，翻轉工件加工a ，d孔至，之后加工b ，c孔，鉆孔到。為了保證所鉆孔的垂直位置精度，在找正夾具時，選擇將百分表裝在鉆床主軸上，相較與把百分表裝在夾具上，可以更好的保證零件加工的位置精度。測量結果在沿寬度的方向上不可大于0.01mm，而在沿長度方向上不能大于0.015mm。在檢測孔的加工精度時選用的標準量規(guī)。加工零件時用的鉆頭為mm的鉆頭，擴孔時鉆頭為mm，材質均采用工藝性能，強度和韌性配合良好的高速鋼。鉸刀則選用耐磨性能良好的YG6X硬質合金鉸刀；冷卻液為乳化液；機床選用搖臂鉆床Z35；檢測孔的位置精度時使用專門的孔組位置度檢測裝置。 3.4.2 N0 120車球面 N0 120車球面是安排在球面精加工之后的細加工工序，因為零件的精度要求很高，所以有必要對零件進行細加工。主要加工目的是為了保證（如圖左側）和球面（圖中所示）的尺寸精度。 圖 3-5 吊掛支架零件左視圖 采用的定位方案是：零件的兩個端面（圖中左端面），以及兩個定位銷輔助定位。對刀時根據(jù)零件圖尺寸和精度的具體要求以及槽的中心和內球面的中心相重合的位置特點，刀具從零件的端面（上端面）向槽內移動刀寬的一般加上11mm的距離：。在夾具找正時，誤差不得大于0.02mm。在進行零件相關尺寸的檢驗時，的槽深尺寸用專門的樣板進行檢驗；的尺寸使用槽徑數(shù)顯游標卡尺檢驗；靠29.98mm的專用測具以及標準環(huán)規(guī)來進行檢測；槽寬及R1的尺寸由刀具本身保證。本加工工序選用“專用車床夾具”在C6140型車床上進行加工，刀具為鏜球面用的球面車刀，在刀具的材料選擇上，由于球面車刀屬于成型刀具，在零件的加工過程中刀具非常容易磨損，甚至崩刀，考慮以上幾點原因決定選用W18Cr4V高速鋼材質的球面車刀。加工時，刀架上裝夾三把刀具，分別為：鏜槽刀、粗鏜球面車刀以及精鏜球面車刀。冷卻液用機油。 圖 3-6 鏜球面工序定位示意圖 由于定位孔到零件左端面（見上圖）的相對位置尺寸為，出于對提高生產(chǎn)效率的考慮，在真實加工時，只需對第一個零件進行對刀即可。 第4章 基于N0 55鉆絞孔工序的鉆床夾具設計 4.1 工序分析以及夾具設計的必要性分析 4.1.1工序分析 該工序目的在于加工孔，是最終加工孔的準備工序，根據(jù)協(xié)同鉆具的要求，以及零件結構尺寸的精度要求，需要滿足孔間位置精度為，表面粗糙度為Ra 1.6。由于之前的工序對零件的端面B以及圓柱孔A（見下圖）進行了加工，所以選用這兩個結構作為N0 55鉆絞孔工序的定位基準，零件選擇在搖臂鉆床上進行加工，其精度夾具和鉆套的保證是必要的，因此對該工序的分析結果能相應的總結分析出夾具的要求和標準。 圖 4-1 端面與孔定位示意圖 4.1.2設計專用夾具的必要性 如果采用一般的鉆具對零件進行加工，并不能保證對其的高精度要求，也不利于提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。據(jù)此結合并參考了零件的特點和零件的具體技術要求，認為設計并采用專用夾具是非常有必要的。此工序需用的專用夾具設計的根據(jù)是“WP—13制造中鑒定協(xié)同鉆具的補充決定”，即WP-13發(fā)動機有關零件的夾具設計和制定的準則。 4.2 擬定夾具的結構方案 4.2.1參考夾具設計的根本原則： 在設計夾具時必須注意勞動條件、經(jīng)濟效益和生產(chǎn)率的統(tǒng)籌兼顧，同時還要著重保障工件的加工質量，這是對工件加工的最根本的要求。 4.2.2對夾具結構的分析： 參考圖 圖 4-2 支承輔助定位示意圖 1.該夾具的定位采用了零件的一個端面B加一個菱形銷以及兩個可調支撐聯(lián)合作用，端面B及一個菱形銷在圓柱形孔A和在DE處的兩個可調支承同時為滿足零件的精度要求，采用了提高精度的過定位。主要是通過工件上的圓孔和一個端面作為定位基準，再配合夾具中的定位銷來實現(xiàn)定位，其定位有一定的概率特性的綜合效應，那么這種綜合效應可以使多個孔定位的方法達到高精度定位的效果。 2.因為夾緊力的合力應該盡可能作用于主要支承表面中心的設計要求，如果以孔A和端面G作為定位基準，那么夾緊面就必須設置為端面F，這樣就不利于工件的夾緊而且并不能實現(xiàn)工件的定位，因此應該以孔A和平面B以及非加工表面D 和E來定位，夾緊則選為C平面。（見上圖） 3.該夾具對刀具的引導形式：根據(jù)對該夾具結構的分析，夾具的引導形式應采用可換鉆套來進行對刀具的引導，究其原因，是因為N0 55鉆絞孔工序是對工件進行加工方式較為單一的鉆孔加工，且批量較大，采用這種鉆套，便于更換磨損的鉆套。鉆套與襯套采用配合H6/g5，在導套形式上用“后引導”的方式，在安裝導套的模板結構方面，采用容易拆卸的固定式鉆模板。 4.變工位方面：本夾具采用的是轉角（180°）式分度法。分度裝置的形式為臥軸式，分度形式為齒輪齒條分度。也就是當擰動把手時，齒輪帶動齒條作直線運動，同時由于齒條與分度銷連接在一起，齒條的移動就會帶動分度銷的移動，最終就連接了齒輪帶動分度銷的運動關系。當其齒條延X軸正方向運動時，齒輪作逆時針轉動，齒條右移，撥擊分度銷，翻轉鉆具，鉆具因此轉動180°。再擰動把手，使齒輪順時針轉動，齒條左移的時候，插入分度銷，那么即可加工工件中的孔。 圖 4-3 變工位結構示意圖 根據(jù)夾具設計圖，其分度誤差為0.01。 4.3 對零件結構方案進行精度分析 4.3.1 尺寸30.8750.08的誤差分析 1.定位與設計基準誤差，因為設計基準與定位基準相重合。 由于安裝間隙0.028。 （4-1）根據(jù)計算需，選，即可。 2. 定位孔的尺寸精度為 ，菱形銷尺寸精度為 所以定位誤差=0.039-（-0.05）=0.089 3. 由于夾緊方向所引起的形變對該原始尺寸精度并無任何影響，所以 由于夾緊所引起的誤差0，而由于鉆套加工和輕質對刀導致了0 4. 調刀誤差 由參考資料和鉆床夾具的設計圖得： H=24 ,S=0 ,B=11 為刀具與鉆套見得最大間隙 鉆套的結構尺寸為H6 ，刀具的結構尺寸為12 ， 所以=（0.011+0.018） =0.029 考慮到刀具的磨損算作0.01 所以=0.029+0.01 =0.039 因此導向誤差=== 0.037 （4-2） 鉆套與鉆模板見得配合間隙為，查閱相關資料的 =0.025 再考慮鉆套內外圓的不同軸度 =0.01 由夾具圖，鉆模板內孔軸線至定位面距離30.875的制造誤差為 =0.04 加工方法產(chǎn)生的誤差= =0.09 （4-3） 5. 分度誤差 由夾具設計圖可知 =0 =0.126 < 0.16 所以合格 （4-4） 4.3.2 對尺寸30.5780.08的誤差分析 1. 同上，由于設計基準與定位基準重合 2. 定位誤差 =0 3. 因為夾緊方向所引起的形變對該原始尺寸并無影響，所以0 4. 鉆模板在鉆床上的安裝誤差對原始尺寸無影響，0 5. 分度誤差=0.01 6. 根據(jù)夾具圖 =0.01 ，=20.037=0.074 ，=20.02=0.04 =0.025 =0.118 （4-5） =0.119 <0.16，所以合格 4.3.3綜合論述 根據(jù)零件圖中各孔的標注位置可知：尺寸61.7510.08 ，122.9070.08 4.5360.08 ，其誤差均與30.5780.08的誤差相同，所以都為0.119均符合要求。 4.4 夾具概述 圖 4-4 鉆床夾具主視圖 圖 4-5 鉆床夾具俯視圖 圖 4-6 鉆床夾具左視圖 4.4.1 夾具概述 該夾具用于搖臂鉆床上，主要加工零件四個10的孔。工件以一個端面，一個菱形銷以及兩個可調支承來做定位，擰緊螺母，通過墊片35對工件進行夾緊。加工時將工件裝夾在夾具上，鉆孔2 ，3到深度大于40mm，然后鉆擴孔1 ，4，在1 ,4中插入定位銷，之后翻轉鉆具加工a ，d兩孔，最后鉆通b ，c兩孔、擴孔、鉸孔b ，c。 4.4.2 夾具特點 本夾具具有定位精度較高、裝夾工件方便迅速、可有效提高零件生產(chǎn)效率的特點，但是夾具體結構較大，不易于搬運。 第5章 基于N0 120鏜球面工序的車床夾具設計 5.1 工序分析以及夾具設計的必要性分析 5.1.1 工序分析 本道工序目的是加工槽和零件的內球面，內球面的表面粗糙度要求為Ra1.6，同時保證零件的原始尺寸110.1，，槽的直徑，由于在之前的工序中已經(jīng)加工的表面可以選作本工序的定位基準，所以定位方案決定為：由兩個面面，以及兩個直徑為對稱孔中插入定位銷，來完成零件的定位工作。在進行零件的加工時，刀具使用的是球面車刀和鏜槽刀通過刀架裝夾在C6140型普通車床上，對零件進行加工，而槽寬及R1的尺寸精度是由刀具本身的加工精度保證的，尺寸110.1則需使用夾具輔助保證。 5.1.2 設計專用夾具的必要性 首先，如果工件的定位采用通用夾具“四爪卡盤”，定位并不可靠，且不利于保證精度要求及提高生產(chǎn)率。其次，如果采用組合夾具的話，現(xiàn)階段的組合夾具的標準件并不能滿足WP-13發(fā)動機吊掛支架零件的定位要求，仍然需要設計較多的專用夾具元件，同時由于組合夾具的剛性較差，會在一定程度上影響工序的加工質量。綜合上述幾點原因，決定不采用組合夾具和半組合夾具，而是根據(jù)具體的生產(chǎn)需求來設計專用夾具。 5.2 擬定夾具的結構方案 5.2.1 參考夾具設計的根本原則： 在設計夾具時必須注意勞動條件、經(jīng)濟效益和生產(chǎn)率的統(tǒng)籌兼顧，同時還要著重保障工件的加工質量，這是對工件加工的最根本的要求。 5.2.2 擬定夾具的結構方案綜述 主要內容：1.工件的定位方案以及定位方法所用的定位元件的確定。2.零件具體的夾緊方法，和夾緊裝置簡述。3.對刀方法或者實現(xiàn)對刀具的引導的方式的詳述，確定對刀裝置或者是刀具引導工件的結構形式和布局。4.變工位的具體方案。5.夾具在機床上的安裝方式以及夾具體的結構形式的確定。 5.2.3 對夾具的分析 本道工序的定位基準和夾緊位置雖然在工序圖中已經(jīng)規(guī)定了，但是在設計時仍然需要對其進行具體分析，以方便設計，為設計提供技術支持。 根據(jù)車床夾具的設計圖以及圖 所示。 圖 5-1 鉆孔定位方案分析示意圖 1.該零件的定位分析：基于零件圖中要求的110.1的原始尺寸，所給定的設計基準為端面A。對其進行分析：如果以此端面作為工序的定位基準，可以實現(xiàn)定位基準與設計基準相重合的設計效果。采用這種方案能減少定位與設計基準的誤差，但是A端面的截面面積過小，不宜作為定位面。同時根據(jù)夾緊力的合力應該盡量作用于支承表面的幾何中心這一設計原則，其夾緊的位置應應該選為與端面A相對的底面B，底面B的幾何構型為610的一段圓弧面。顯然以其作為夾緊并不可靠，再對工序卡片進行分析和參考可知，與不利于槽和內球面的加工，而且按這種夾緊方法設計出的夾具結構過于復雜。 2.該零件的定位和夾緊方式的確定：如果選擇底面配合在兩孔C中插入定位銷作定位的話，顯然這種方案的定位基準與設計基準不重合，勢必會產(chǎn)生一定的誤差，其誤差的大小為零件定位孔的中心到端面間的尺寸公差，對誤差進行簡單計算：N0 80工序中定位誤差為=0.16，但考慮到110.1的原始尺寸的公差為0.2，明顯可以保證加工的精度。再結合此方案的夾緊面是與定位面相對應的另一表面，符合夾緊力的合力作用于支承表面的幾何中心的設計原則，并且有足夠的夾緊力可以改善使用性的諸多優(yōu)點，最終決定選用這種定位夾緊方案。 3.變工位，分度誤差簡述：該零件的體積不大，夾緊方式選用雙螺母夾緊機構，考慮到生產(chǎn)批量是中批量生產(chǎn)，以及加工條件、加工成本等因素，采用手動夾緊即可滿足生產(chǎn)需求。由于該工序只加工內球面和一個槽孔，不存在變工位的問題，也不需要分析分度誤差。 4.該夾具在機床上的安裝：考慮機床安裝精度以及零件的精度要求，夾具上設計了找正環(huán)。同時，由于該夾具的夾具體比較大，因而根據(jù)C6140型機床的特點，選擇花盤與機床的主軸相聯(lián)。夾具通過圓盤上的螺釘孔與花盤靠螺釘連接、安裝在一起，工件采用一端面配合兩個孔中定位銷進行定位，為避免發(fā)生不必要的過定位，采用一個外置圓形銷和一個菱形銷來限制零件的六個自由度。 5.根據(jù)車床夾具的特點，為了解決夾具在加工過程中的偏心問題，在圓盤上專門設計了減輕孔，底座上設有減輕型體。均是為了使夾具平衡，在旋轉過程中盡可能降低離心力，避免出現(xiàn)偏心現(xiàn)象對零件的加工產(chǎn)生影響。 5.3 對零件結構方案進行精度分析 5.3.1 原始尺寸110.1的誤差分析 1. 因為設計基準與定位基準不重合，定位基準與設計基準的誤差=20.08=0.16 ，安裝間隙=0.072 ，取 。 （5-1） 2. 定位誤差：兩銷的軸線所在平面的誤差，取中值，二孔為 ，圓形銷為，即 ，菱形銷為 尺寸誤差==0.068 。 （5-2） 3. 由于夾緊方向所引起的形變對該零件的原始尺寸無影響，所以夾緊力誤差=0 。 4. 方法誤差包括機床、刀具、零件的形變誤差。取=0.02 。 5. 對刀誤差取=0.02 。 6. 由于該夾具不存在變工位問題。所以分度誤差=0 。 7. 裝夾安裝產(chǎn)生的誤差。夾具的校正面與定位元件的位置誤差為0.015+0.015=0.03，安裝找正時產(chǎn)生的誤差為0.02 所以=0.02+0.03=0.05 =0.018 <0.2，所以合格 （5-3） 5.4 夾具概述 圖 5-2 車床夾具主視圖 圖 5-3 車床夾具俯視圖 圖 5-4 車床夾具左視圖 5.4.1 夾具概述 本夾具用于在C6140型機床上加工內球面和槽孔。工件以底面和兩孔作為定位基準，限制了零件的自由度。安裝本夾具時，夾具體通過螺釘12與圓盤相連接，靠螺釘使圓盤上的螺釘孔和花盤相聯(lián)。找正夾具是靠夾具上的找正環(huán)。夾具工作時，零件裝夾在夾具上，擰動螺母5，銷2可以防止螺母的轉動，對螺母進行了固定，再配合壓板7對零件進行夾緊。本夾具的結構較為簡單，為了保證夾具的平衡。圓盤上設置兩個為了減輕重量的孔，其基座上也設置了減輕型面，同時配合來解決夾具加工中產(chǎn)生的偏心問題。 5.4.2 夾具特點 本夾具具有安裝簡便，夾緊迅速可靠，并且可以提高零件生產(chǎn)效率的特點。但是不利于排屑，沒有設置合理的排屑方法。 結 論 本課題的題目是WP-13發(fā)動機吊掛支架的工裝設計，分別針對N0 55鉆絞孔和N0 120鏜球面兩道工序進行了夾具設計。鉆絞孔工序的專用夾具具有定位精度較高、裝夾工件方便迅速、可有效提高零件生產(chǎn)效率的特點，但是夾具體結構較大，不易于搬運。在夾具設計過程中，設計了零件鉆孔所需的鉆模板，同時本道工序為了提高加工精度采用的是兩端面對鉆的加工方法，為了應對這一加工方法引起工位的變更可能產(chǎn)生的不必要的麻煩，針對性的采用了轉角（180°）式分度法。鏜球面工序的專用夾具，在設計中考慮機床安裝精度以及零件的精度要求，夾具上設計了找正環(huán)，為了解決夾具在加工過程中的偏心問題，在圓盤上專門設計了減輕孔，具有安裝簡便，夾緊迅速可靠，并且可以提高零件生產(chǎn)效率的特點。缺點是不利于排屑，沒有設置合理的排屑方法。 致 謝 自從開始撰寫畢業(yè)設計，我始終在不斷的克服困難，半年時間是自我的提高，也是知識的升華。我主要負責的內容是關于WP-13發(fā)動機吊掛支架工裝設計，在完成論文的過程中，有許多關于工序夾具設計的要求，如何設計合理的夾具；如何使生產(chǎn)加工效率提高，都是我在設計過程中需要考慮的。面對這些問題，解決這些問題都鍛煉了我做事時的邏輯思維和全面思考的能力。從知識層面來講，在設計中，不乏要去查閱龐大的資料庫，篩選關鍵知識點；也有在夾具設計中對CAD，Proe，word等技能軟件的熟練應用；同時還深入機械加工廠制造加工一線學習吸收了夾具設計人員對于夾具設計的經(jīng)驗，我同工作人員進行了詳細深入的交流，這樣既將理論與實踐相結合，也增強了大學生實踐學習的能力，拓寬了視野。在設計的過程中也提高了我團隊合作的能力。我和同組的隊員都遇到了在設計中公差與配合方面的一個問題，通過一起在圖書館收羅查閱相關信息，一起分析討論問題，才在短時間內高效高質的解決了這一難題。如果說畢業(yè)設計是擋在你面前的一座山峰，那在完成設計時我們收獲了起點的高度，如果說那一摞白色的紙張像校園中的白鴿，那是飄向未來的云朵。 轉眼導學生活已經(jīng)接近尾聲，這半年來畢業(yè)設計的撰寫不但是對我大學階段學習成果的一個考驗，更是對我個人能力的一次磨練。在這里我要由衷的感謝賈雨老師和孫未老師在這半年來對我的悉心指導，以及同組同學的幫助。最后，論文難免還有不足之處，請老師們批評指正。 參考文獻 [1]倪為國，潘延華. 銑削刀具技術及應用實例[M]. 北京：化學工業(yè)出版社. 2006. 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