軸承蓋的夾具設計

中國石油大學勝利學院機械專業(yè)綜合設計PAGEPAGE20 引言學會運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在課程實習中學到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量，學會能夠獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效省力、經濟合理而能保證加工質量的夾具，使所學的理論知識能密切結合實際。在設計過程中，需要綜合運用以前學過的各類課程有關知識（如數學，工程力學，機械原理，機械設計，互換性測量技術，金屬切削刀具，金屬切削機床，機械制造工藝學等）來分析解決夾具設計問題。因而在培養(yǎng)綜合運用所學知識來分析解決本專業(yè)實際問題。機床夾具是在機床上裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。夾具的功能：1.保證加工質量使用機床夾具的首要任務是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。使用機床夾具后，這種精度主要靠夾具和機床來保證，不再依賴工人的技術水平。2.提高生產效率，降低生產成本使用夾具后可減少劃線、找正的輔助時間，且易實現多件、多工位加工。在現代機床加工中，廣泛采用氣動、液動等機動加緊裝置，可是輔助時間進一步減少。3.擴大機床工藝范圍在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床的工藝范圍。例如，在機床或鉆床上使用鏜模，可以代替鏜床鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車床或銑床上進行仿形加工。機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調整式夾具等。第一章夾具設計的總體方案1.1工件分析通過對零件圖的分析，知零件的總體尺寸不大，且精度要求較高。在工藝性方面使這種夾具的結構簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。在使用性方面這種夾具的操作簡便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要時可設置排屑結構。軸承蓋的作用一是為了固定軸承進行軸向定位，二是起密封保護作用，防止軸承進入塵土等進入軸承造成損壞。除它本身可以防塵和密封外，它常和密封件配合以達到密封的作用。本設計的工件如圖1-1；圖1-1軸承蓋1.2確定夾具類型分析可知本工序所加工的孔位于軸承蓋的外圓上，且工件的整體尺寸不大，根據設計要求可知本孔為簡單孔，要求不高，只須滿足其大小及定位要求即可，所以選用翻轉式專用夾具，主要技術指標能保證工件的加工精度、提高生產效率、工藝性好和使用性好。 第二章夾具設計的要求及步驟2.1專用夾具的基本要求2.1.1.提高生產效率專業(yè)夾具的復雜程度要與工件的生產綱領相適應。應根據工件生產批量的大小選用不同復雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產效率。2.1.2.保證加工精度專業(yè)夾具應有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。2.1.3.便于加工專用夾具的結構應簡單、合理、便于加工、制造、裝配、檢驗和維修。2.1.4.實用性專用夾具的操作應簡便、省力、安全、可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑機構。2.1.5.經濟性出考慮專用夾具本身疾結構簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應根據生產綱領對夾具方案進行必要的經濟分析，以提高夾具在生產中的經濟效益。2.2專用夾具設計的一般步驟2.2.1.明確設計任務準備材料（1）了解加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，該工序的加工內容及工序圖，了解該工序所使用的設備、刀具、量具等工藝裝備，生產節(jié)拍等參數。（2）了解零件的生產類型，這是決定夾具采用簡單疾結構或復雜結構的依據。若屬大批量生產，則力求夾具結構完善、生產率高；若批量不大或是應付急用，夾具結構則應簡單，以便迅速制造后交付使用情況，作為設計的參考。（3）收集該夾具所使用的機床的資料，注要指與夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾具要安裝在工作臺上，要收集工作臺大小，工作臺T形槽的尺寸，以及機床的技術參數等。（4）收集所使用的刀具的資料，如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術條件。（5）了解夾具制造廠房的能力和使用條件。（6）收集有關夾具零部件的標準（包括國際、部標、企標、廠標），典型夾具結構圖冊等。2.2.2.擬定夾具結構方案，繪制夾具草圖（1）根據工件的加工要求和結構形狀，確定工件的定位方式，選擇或設計定位裝置，必要時，計算定位誤差。（2）確定工件夾緊方案，設計夾緊裝置。（3）確定其它裝置及元件的結構形式如：定向、導向、分度、對刀裝置等。（4）確定夾具體的結構形式和夾具在機床上的安裝方式。（5）繪制夾具草圖，最好考慮幾種方案經過分析比較，從中選出合理的方案。2.2.3.進行必要的分析計算工件的加工精度較高時，應進行工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行技術經濟分析，選用比較合理的方案。2.2.4.審查和改進夾具草圖畫完后，應征求有關人員的意見，然后根據他們的意見對夾具方案做進一步的修改。2.2.5.繪制夾具草圖按國家制圖標準繪制，盡可能采用比例1:1，主視圖按夾具面對操作者的方向繪制。被加工零件用雙點劃線表示。夾緊機構應處于“夾緊”位置上，總圖應把夾具的工作原理、各種裝置的結構及其相互關系表達清楚。繪制裝配圖的順序：用雙點劃線江工件的外輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖合適的位置上，并顯示出加工余量，在總圖上工件可看作透明體。依次按工件的位置繪制出定位、夾緊及其它裝置或元件的具體結構，然后畫出夾具體，形成以個夾具整體。標注必要的尺寸，公差和技術要求。繪制夾具明細表及標題欄。本設計夾具裝配圖如圖2-2：圖2-2夾具裝配圖第三章夾具零部件的選擇3.1鉆模板選擇鉆模板用于安裝鉆套。鉆模板與夾具的連接方式有固定式、鉸鏈式、分離式、懸掛式等幾種。本設計的鉆模板如圖3-1示：圖3-1夾具模板3.2鉆套選擇①固定鉆套（GB2262－80）（1）材料：T10A按GB1298-77《碳素鋼技術條件》；20按GB699-65《優(yōu)質碳素結構鋼鋼號和一般技術條件》。（2）熱處理：T10AHRC58～64；20滲碳深度0.8～1.2mmHRC58～64；（3）其它技術條件按GB2259-80《機床夾具零件及部件技術條件》；本設計中使用固定式鉆套?？蓳Q鉆套（GB2264－80）（1）材料：T10A按GB1298-77《碳素工具鋼技術條件》；20按GB699-65《優(yōu)質碳素結構鋼鋼號和一般技術條件》。（2）熱處理：T10AHRC58～64；20滲碳深度0.8～1.2mmHRC58～64；（3）其它技術條件按GB2259-80《機床夾具零件及部件技術條件》；③快換鉆套（GB2265-80）（1）材料：T10A按GB1298-77《碳素工具鋼技術條件》；20按GB699-65《優(yōu)質碳素結構鋼鋼號和一般技術條件》。（2）熱處理：T10AHRC58～64；20滲碳深度0.8～1.2mmHRC58～64；（3）其它技術條件按GB2259-80《機床夾具零件及部件技術條件》；④特殊鉆套長形固定鉆套和長形可換鉆套材料：T10A20熱處理：T10AHRC58～64；20滲碳深度0.8～1.2mmHRC58～64；本設計所選用的是固定鉆套，型號為JB/T8045.1-1999固定鉆套B型。如圖3-3：圖3-3固定鉆套3.3壓板選擇本設計所用鋼板如圖3-4：圖3-4鋼板3.4墊板選擇本設計所用墊板如圖3-5：如圖3-5墊板3.5墊圈選擇本設計所選墊圈型號為GB/T93-1987標準型彈簧墊圈如圖3-6。圖3-6彈簧墊圈3.6夾具支撐選擇本設計所用夾具支撐如圖3-7：圖3-7夾具支撐3.7螺栓選擇本設計所選用的螺栓型號為GB/T5780-2000六角螺栓-C級如圖3-8：圖3-8螺栓3.8螺母選擇夾具支撐和螺栓所用螺母的型號均為：GB/T41-2000六角螺母-C級。螺栓螺母如圖3-9：圖3-9夾緊螺母夾具支撐螺母如圖3-10：圖3-10夾具支撐螺母第四章機床夾具設計的過程及方案4.1.精度的分析夾具的主要功能是用來保證零件加工的位置精度。使用夾具加工時，影響被加工零件位置精度的誤差因素主要有三個方面：1、定位誤差2、夾具制造與裝夾誤差3、加工過程誤差在加工過程中由于工藝系統(tǒng)(除夾具外)的幾何誤差、受力變形、熱變形、磨損以及各種隨機因素所造成的加工誤差，用⊿GC表示。上述各項誤差中，第一項與第二項與夾具有關，第三項與夾具無關。顯然，為了保證零件的加工精度，應使：式中,T為零件有關的位置公差。上式即為確定和檢驗夾具精度的基本公式。通常要求給⊿GC留三分之一的零件公差，即應使夾具有關誤差限制在零件公差2/3的范圍內。當零件生產批零較大時，為了保證夾具的使用壽命，在制定夾具公差時，還應考慮留有一定的夾具磨損公差。4.2.確定夾具結構方案，選擇定位元件①基準的方案設定本工序加工要求保證的位置精度主要是直徑115的外圓與內端面的垂直度以及它與直徑100的外圓的同軸度誤差，故選擇軸承蓋的基準A端面為定位基準。②確定導向裝置本工序小頭孔的精度要求較高，使用固定鉆套為導向裝置加工軸承蓋上的孔。③確定夾緊機構理想的夾緊方式應該使夾緊力作用在主要定位面上，本例中上半部分采用鉸制孔用螺栓連接，下半部分采用一般的螺栓連接，并用螺母和墊圈鎖緊即可。4.3主要零件、部件及總體尺寸的尺寸確定①主要零件及部件尺寸的確定1鉆套主要尺寸的確定1）鉆套類型的選擇本設計根據工件的參數應選用固定鉆套.2)鉆套底面到加工面上面高度H根據經驗公式：鑄鐵：或；鋼：或；因為在加工的過程中H在滿足排屑的要求下，越小越好（防止鉆頭偏斜），本設計中工件材料為鑄鐵，所選鉆頭的直徑，所以鉆套底面到加工面上面高度。②夾具板的主要尺寸的確定1）夾具板的厚度可根據經驗公式：,本設計中取夾具板的厚度2）夾具板的外尺寸確定根據加工工序的要求及尺寸可確定夾具板的外形尺寸。工件孔所在圓直徑為，最大外形尺寸為。選取夾具的最大外形尺寸為。③配合尺寸的確定（1）鉆套與模板的配合由于選擇的是固定鉆模板，所以采用過盈配合其配合為（2）鉆頭與鉆套內孔的配合采用間隙配合，鉆套中心線到定位面的距離偏差：取工件上相應偏差的1/5左右，在機床滿足精度的條件下應盡量的小.鉆頭選用,鉆套孔，查《機械制圖手冊》可知： 則最大間隙. 位置度誤差.（3）定位面與基準面（機床）有“平行度”要求；鉆具模板中心線與基準面（機床）有“垂直度”要求;第五章加工精度分析、計算與評審5.1加工精度分析夾具制造誤差1）鉆套中心線與定位面距離偏差取工件上相應偏差的左右，還應滿足兩個原則：=1\*GB3①偏差盡量?。?2\*GB3②機床能夠加工出來。2）定位面與基準面（機床）的平行度應為（平面磨床可達到）。3）鉆模板孔中心線與基面垂直度應為。對刀誤差1）鉆頭中心與鉆套中心不重合（鉆頭與鉆套內孔配合間隙）2）鉆頭偏斜與鉆頭與鉆套間隙、導套高度、工件位置及夾具制造垂直度，平行度等有關。工件定位誤差1）基準不符:=定位基準到設計基準的尺寸公差2）基準位移:一般由夾具與工件配合間隙產生的。3）=+此公式為向量和。加工過程誤差：由于磨損，熱變形，加工過程的振動等可能引起誤差。判斷依據：若以上各項誤差之和小于等于工件上相應公差則該夾具合格。一般取工件上的加工過程誤差為工件上相應公差的三分之一，即只有其余幾項的公差之和小于等于工件上相應公差的三分之二時，夾具合格。5.2加工精度計算及評審一、1.定位誤差DW該工件的設計基準與定位基準一致，都是外圓的中心線，故.夾具內圓為（）的最大配合間隙則2.制造誤差ZZ（1）鉆套中心線對定位件中心線位置精度查《機械制圖手冊》可知：，取 （2）鉆套內外圓同軸度誤差，查《機械制圖手冊》可知： ； (3)鉆頭不傾斜時與鉆套內孔中心線不重合位置精度誤差為，鉆頭選用,鉆套孔，查《機械制圖手冊》可知： 則最大間隙. 位置度誤差. (4)鉆套中心線與定位面不垂直度為.則不垂直的角度誤差為。 則=.鉆頭鉆孔斜=·H. H為鉆套高度中點到鉆孔底面距離,根據經驗公式可得：鉆套總長 =·綜上可得：= 工件上小孔中心線與軸承蓋中心線誤差 因 故此方案可行。假若鉆頭純斜：==則=±·位置公差為.綜上可得=故此方案可行.二、鉆孔的切削力及力矩1、切削用量、、.(1)鉆頭直徑.工件材料為HT200硬度為241HB查《機械制圖手冊》可知：當，所鉆鑄鐵硬度大于200HB時.以Z3050鉆床為例，應選用.(2)鉆鑄鐵是的切削速度.2、鉆孔軸向力及力矩3、夾緊力：作用：防止由于切削力總用使工件翻轉防止由于切削力矩 使工件轉動。夾緊力求法：.使工件不翻到，安全系數為..查《機械制造工藝學》P276表6-2不同表面的摩擦系數表6-2不同表面的摩擦系數接觸表面特征摩擦因數光滑表面0.15-0.25直溝槽，方向與切削方向一致0.25-0.35直溝槽，方向與切削方向垂直0.4-0.5交錯網狀溝槽0.6-0.8可知：.取為鋼板與工件接觸的平均直徑L.取安全系數為2.則選用螺栓，其最大夾緊力為故此方案可行.結論通過本次夾具設計，讓我鞏固了專用夾具的相關知識：1.機床夾具是由定位元件、夾緊裝置、對刀元件、夾具體等部分組成的,機床夾具設計也就是針對夾具組成的各個部分進行設計,其中定位與夾緊量個環(huán)節(jié)是夾具設計的重點；2.定位就是確定工件在夾具中的正確位置,是通過在夾具上設置正確的定位元件與工件定位面的接觸來實現的。作為大學最后一學期的一次課程綜合設計，需要我們綜合前階段所學習的機械制圖、金屬工藝學、金屬材料與刀具、機械設計基礎、互換性與測量技術、機械制造工藝學等多門課程的知識，同時還要運用數學、力學等基礎學科知識以及設計手冊的標準。所以此次課程設計是我們本階段學習的知識的鞏固，也是一個總結。這次專業(yè)設計使我對機床夾具設計有了更深刻的理解，特別是其中的技術要求，比如：夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，夾具體一般設計成蓋板式，保證具有足有的剛性，還有設計的裝配圖，應能完整清楚的表示出夾具的主要結構及夾具的工作原理，并視所有工件為透明體，用雙點劃線畫出主要部分，并畫出定位元件，夾緊機構和導向裝置的位置。本次設計是我更深一步的了解了設計專業(yè)對一個人能力的鍛煉，它不僅需要我們按部就班的按照同樣的思路走，而且還需要調動個人的創(chuàng)新能力，從不同的角度去考慮和研發(fā)。這次專業(yè)綜合設計是我今后在機械行業(yè)的鋪墊！感謝信在此衷心感謝我們的指導老師潘繼華老師對我們設計的大力支持，作為一個已經在公司實習的學生，只能抽出晚上休息及星期天為數不多的時間作此次課程設計，謝