氣門搖臂軸支座夾具設(shè)計(jì),氣門,搖臂,支座,夾具,設(shè)計(jì) 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：氣門搖臂軸支座夾具設(shè)計(jì) 姓 名：何俊棋 學(xué) 號(hào)：0811116033 班 級(jí)：機(jī)電（1）班 屆 別：2008 指導(dǎo)教師：蹇崇軍 2011 年 1月 前言 2 任務(wù)介紹 4 夾具設(shè)計(jì) 4 1 確定定位方案 4 2 定位誤差分析 7 3 確定導(dǎo)向裝置 8 4 鉆模的鉆孔精度計(jì)算 8 5 確定加緊機(jī)構(gòu) 9 6 夾具體設(shè)計(jì) 10 7 夾具總體裝配尺寸確定 12 8 切削力及夾緊力的計(jì)算 13 總結(jié) 14 參考文獻(xiàn) 15 氣門搖臂軸支座專用夾具設(shè)計(jì) 前言 本說明書是編者根據(jù)氣門搖臂軸支座的加工過程所需夾具的設(shè)計(jì)原理編寫的。主要包括任務(wù)介紹、方案選擇、定位誤差分析、確定加緊機(jī)構(gòu)和夾具體設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 該說明將從實(shí)際生產(chǎn)需要方面來介紹本次的設(shè)計(jì)任務(wù)，將提出兩種設(shè)計(jì)方案供參考，并從中選擇較為合理的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)中，用到許多基礎(chǔ)理論，查閱大量關(guān)于機(jī)械制造方面文獻(xiàn)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。 《專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》安排在大四上學(xué)期，是在我們學(xué)完了《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《金屬工藝學(xué)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《公差與配合》等主要專業(yè)基礎(chǔ)課，參加了金工實(shí)習(xí)、認(rèn)知實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，經(jīng)過了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)之后進(jìn)行的又一次實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的又一次更系統(tǒng)更全面的應(yīng)用、鞏固與深化。馬上就要步入社會(huì)，接觸真正的生產(chǎn)加工，所以這次設(shè)計(jì)是個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)。 任務(wù)介紹 上圖為氣門搖臂軸支座零件圖，本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度而設(shè)計(jì)氣門搖臂軸支座的專用夾具。該設(shè)計(jì)選擇氣門搖臂軸支座加工工序中的第X和XI道工序，即加工通孔和通孔，本夾具將用于TX217臥式鉆床，刀具為高速鋼錐柄麻花鉆。 夾具設(shè)計(jì) 1 確定定位方案 方案一：使用底面大平面和心軸定位，將工件放在夾具體上，心軸穿過孔，用螺母鎖緊。 方案分析：由于要將心軸穿過孔再固定在夾具體上，這時(shí)若再用孔端面定位的話將產(chǎn)生過定位，若不用孔端面，在鎖緊工件時(shí)，鎖緊力可能帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，不能保證要加工的孔軸線于端面垂直，若要用定位螺釘調(diào)整的話，將花費(fèi)大量時(shí)間裝夾，故此方案不夠合理。 方案二：用底面小平面、孔和孔端面定位。用自制件定位心軸穿過孔，工件底面靠心軸軸肩，心軸另一端插入家具底座槽。 方案分析：該方案裝夾方便簡潔，只要將心軸在工件上鎖緊，將心軸插入家具底座槽，再將孔端面靠定位板即完成裝夾定位，且滿足定位要求。所以采用方案二。 本兩道工序可以再同一夾具上加工完成。如上圖，工序加工要求保證的位置精度主要是兩加工孔中心距尺寸（56±0.05）mm及平行度公差0.05mm，還有孔與底面尺寸（24±0.03）mm以及孔與底面尺寸（49±0.05）mm。根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)選擇已加工的孔、底面和孔的端面作為主要定位基準(zhǔn)。如圖2所示。 圖2 以孔定位用自制件定位心軸，將定位心軸穿過孔，工件底面靠住心軸軸肩實(shí)現(xiàn)定位，夾具底座將設(shè)置與心軸配合的槽，將心軸另一端插入槽中實(shí)現(xiàn)定位，孔端面將靠在夾具體上的定位板實(shí)現(xiàn)定位。 為了減小加工時(shí)工件的變形，保證加工時(shí)工藝系統(tǒng)的剛度，孔后端面處應(yīng)增加輔助支承，具體機(jī)構(gòu)如圖3所示。 圖3 2 定位誤差分析 定位心軸與定位孔的配合尺寸為，即定位孔，定心軸，定心軸下端與夾具體底板上槽孔的配合尺寸為，即夾具底板孔槽，定位心軸底端，定位心軸上端部為螺桿，用六角帶肩螺母加緊。對(duì)于工序尺寸（56±0.05）mm而言，定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)不重合度為0，即，由于定位心軸制造和孔配合引起的定位誤差?？偠ㄎ徽`差計(jì)算公式為： 即： 因此，定位誤差小于改工序尺寸（56±0.05）mm制造公差0.10mm的1/2。因此上述方案可行。 由于工序尺寸（56±0.05）mm保證的是孔和孔之間的相對(duì)位置，而該定位方案所造成的定位誤差并不影響兩孔之間的相對(duì)位置，所以還需考慮使用鉆模所帶來的加工誤差。這在下文將予以討論。 3 確定導(dǎo)向裝置 本工序兩孔加工的精度要求較高，采用一次裝夾完成鉆，擴(kuò)，粗鉸，精鉸4個(gè)工步的加工，故此夾具采用與孔尺寸相對(duì)應(yīng)的快換鉆套做導(dǎo)向元件，相應(yīng)的臥式鏜床上面采用快換夾頭。 圖4 如圖4所示，兩襯套與快換鉆套間的配合尺寸為，襯套與鉆模板之間的配合尺寸為。尺寸由《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表8-62和表8-66查得。 4 鉆模的鉆孔精度計(jì)算 由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-2得到該兩孔加工鉆模的鉆孔精度計(jì)算公式： 式中,,,,h=12.5,b=16,l=32 由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-2附表得F=0.8，K=0.35，P=0.2, 經(jīng)計(jì)算得。 式中： 工件加工尺寸L的偏差（毫米） 鉆模上固定襯套中心位置的偏差 快換鉆套孔最大直徑（毫米） 刀具最小直徑（毫米） 快換鉆套外圓最小直徑（毫米） 固定襯套孔最大直徑（毫米） 鉆孔深度（毫米） 鉆套長度（毫米） 鉆套下端面到工件上端面的間隙 F 固定襯套中心位置偏差系數(shù) K 配合間隙的系數(shù) P 鉆套偏斜的系數(shù) 5 確定加緊機(jī)構(gòu) 在機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)中，在此工序夾具中選擇螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。如下圖5所示，在定位心軸上直接做出一段螺桿，在裝夾工件時(shí)，先將工件定位孔裝入帶有螺桿的定位心軸上，實(shí)現(xiàn)定位，然后在工作與螺母之間加墊圈，最后擰緊六角帶肩螺母壓緊工件。 圖5 6 夾具體設(shè)計(jì) 夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)通盤考慮，使上述各部分通過夾具體能夠有機(jī)的聯(lián)系起來，形成一個(gè)整體。考慮夾具與機(jī)床的連接，因?yàn)槭窃谂P式鏜床上使用，夾具安裝在工作臺(tái)上直接用鉆套找正并用壓板固定，故只需在夾具體上留出壓板壓緊的位置即可，不需專門的夾具與機(jī)床的定位連接元件。鉆模板和夾具體一起用4根螺栓固連。夾具體上表面與其他元件接觸的部位均做成等高的凸臺(tái)以減少加工面積，夾具體底部設(shè)計(jì)成周邊接觸的形式以改善接觸狀況，提高安裝的穩(wěn)定性。如圖6所示。 圖6 7 夾具總體裝配尺寸確定 8 切削力及夾緊力的計(jì)算 切削力的計(jì)算： 首先，刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，直徑=16mm，f=0.26mm/r，由《金屬切削原理及刀具》可以得出鉆孔的軸向力計(jì)算公式為： 其中=365.9，ZF=1，YF=0.8，=0.94帶入公式 鉆孔至的切削力為F=1873N，鉆孔至的切削力為F=1639N。 夾緊力的確定： 切削力方向?yàn)榭椎妮S線方向，夾緊力垂直于切削力方向，由定位面與定位元件之間的摩擦力平衡切削軸向力，定位面板材料為鑄鐵，摩擦系數(shù)為0.5。 其中為摩擦力，為靜摩擦系數(shù)，為正壓力，帶入可算出： =3746N，則實(shí)際夾緊力F=K，K為安全系數(shù)。 由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得數(shù)據(jù)得出K=1.44 所以實(shí)際夾緊力F=1.44X3746=5394N 總結(jié) 在本次設(shè)計(jì)中，要用到許多基礎(chǔ)理論，由于有些知識(shí)已經(jīng)遺忘，這使我們要重新溫習(xí)知識(shí)，因此設(shè)計(jì)之前就對(duì)大學(xué)里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認(rèn)真的復(fù)習(xí)了一遍，開始對(duì)本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)有了大致的了解，并也有了設(shè)計(jì)的感覺。同時(shí)，由于設(shè)計(jì)的需要，要查閱并收集大量關(guān)于機(jī)械制造方面的文獻(xiàn)，進(jìn)而對(duì)這些文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)，這些都提高了我們對(duì)于專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力和分析解決實(shí)際問題的能力。通過本次設(shè)計(jì)還使我更深切地感受到了團(tuán)隊(duì)的力量，在與同學(xué)們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)解決問題，這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高，團(tuán)隊(duì)合作精神也得到了增強(qiáng)?？梢哉f，課程設(shè)計(jì)體現(xiàn)了我們大學(xué)四年所學(xué)的大部分知識(shí)，也檢驗(yàn)了我們的綜合素質(zhì)和實(shí)際能力。同時(shí)也跨出了我的工程師之路的第一步。 雖然本次設(shè)計(jì)我很努力去做，但還是存在一些不足，雖然課題要求我們只要選擇其中之一工序進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，但是夾具設(shè)計(jì)過程中遇到的問題是最多的，特別是對(duì)各機(jī)構(gòu)的選用，既要達(dá)到局部要求，又要配合整體要求。因此我以后必定會(huì)再這方面多下苦功。 因此，在以后的學(xué)習(xí)工作中，我要從以下方面來提高自己，解決設(shè)計(jì)中存在的問題。多學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，關(guān)注前沿的科學(xué)技術(shù)，拓寬知識(shí)面，盡量進(jìn)行實(shí)踐，以便設(shè)計(jì)時(shí)能夠在保證成本的前提下，較好地利用其本身。 參考文獻(xiàn) 1、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 1980年 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2、《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 陳宏鈞 主編 2003年 機(jī)械工業(yè)出版社 3、《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》 李軍 主編2007年 華中科技大學(xué)出版社 4、《機(jī)械制圖》 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室編 2007年 高等教育出版社 5、《金屬切削原理及刀具》吳道全編 2005 高等教育出版社 第14頁 共14頁