氣門搖桿軸支座夾具設(shè)計
氣門搖桿軸支座鉆夾具設(shè)計
摘要
此次我們設(shè)計的鉆床夾具有著很好的加工精度，主要用于氣門搖桿軸支座中的通孔加工。我們在上面設(shè)計了有效的夾緊機構(gòu)，此夾緊機構(gòu)有著加工簡單易于操作的優(yōu)點，可以進行大量的生產(chǎn)，此夾具完全可以達到要求所說的高效化和精密化的，它大大提高了勞動生產(chǎn)的效率，減輕了工人加工時的強度增加了勞動效率。所以我們認為此夾具設(shè)計是成功的。
在設(shè)計過程中，我們首先選擇了我們夾具的定位平面，并進行了定位誤差的分析以及計算，然后我們又經(jīng)過討論確定了夾具各個部分的尺寸設(shè)計，并用UG進行建模，通過UG的建模我們又調(diào)整了夾具零件的尺寸，做到了各零件不相互影響，并驗證了所涉及的零件是不是可以達到相互配合。在完成了UG建模后我們又用軟件導(dǎo)出了工程圖，并轉(zhuǎn)入CAD中，最后在CAD中完成了圖紙的最后設(shè)計。
關(guān)鍵詞：UG建模 CAD制圖 鉆夾具
目錄
摘要 1
第一章 設(shè)計任務(wù) 3
1.1設(shè)計任務(wù)書 3
第二章 定位方案及定位誤差的計算 4
2.1定位誤差產(chǎn)生的原因 4
2.2零件的工藝和精度分析 4
2.3定位設(shè)計 5
2.4定位誤差計算6
第三章 夾具裝置的設(shè)計及夾緊力的計算 7
3.1夾緊機構(gòu)的設(shè)計 7
3.2夾緊力的計算 10
第四章 夾具機構(gòu)設(shè)計 11
4.1夾具體設(shè)計 11
4.2鉆模板的選擇 12
4.3刀具導(dǎo)向鉆套的選擇 13
第五章 總裝圖 14
致謝15
參考文獻16
第一章 設(shè)計任務(wù)
機床夾具設(shè)計課程設(shè)計是在學(xué)完機床夾具設(shè)計學(xué)和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上改進的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計使我們能綜合應(yīng)用機床夾具的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習中學(xué)到的實踐知識，獨立分析和解決工藝問題。初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度的零件（氣門搖桿軸支座）運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)的能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊，圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件技能的一次實踐機會，為今后的畢業(yè)設(shè)計及未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力有限，經(jīng)驗不足，設(shè)計中還有許多不足之處，希望老師多加指導(dǎo)。
1.1設(shè)計任務(wù)書
一、加工條件
a、加工尺寸為?20的通孔；
b、采用臥式鉆床。
二、提交任務(wù)要求
a、夾具體零件圖（2D電子版&紙質(zhì)版）。
b、夾具裝配圖（2D電子版&紙質(zhì)版）。
c、夾具裝配3D。
d、零件3D。
e、夾具設(shè)計說明書及零件圖、裝配圖裝訂成冊。
三、要求內(nèi)容
a、零件圖。
b、夾具裝配圖。
c、夾具定位基準誤差分析。
d、 夾具零件3D 截圖展示，及設(shè)計說明。
第二章 定位方案及定位誤差的計算
采用夾具裝夾法加工時，為了保證零件在某一工序的加工精度（即工件加工表面相對其工序基準的尺寸和位置精度）要求，在加工前就必須使工件相對刀具及切削成形運動（通常由機床提供）處于準確位置。在加工過程中，被加工工件正是通過夾具使其相對刀具及切削成形運動保持準確位置，并實現(xiàn)該工序的加工精度要求的。
工件在夾具中定位的作用和意義，對干單個工件來說就是使工件準確占據(jù)定位元件所規(guī)定的位置；而對一批逐次放入夾具的工件來說，則是使它們都占有一致的位置。
2.1定位誤差產(chǎn)生的原因
定位誤差是指由于定位不準而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對工序基準的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。對某一定位方案，經(jīng)分析計算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置工差的1/3-1/5,一般即認為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。
工件在夾具中的位置是由定位元件確定的，當工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合，作為一個整體工件的位置也就確定了。但對于一批工件來說，由于在各個工件的有關(guān)表面之間，彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內(nèi)的差異，夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差。這樣一來，工件雖已定位，但每個被定位工件的某些具體表面都會有自己的位置變動量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。
2.2零件的工藝和精度分析
（1）零件的工藝分析：制定工藝路線，應(yīng)當保證零件的幾何形狀、尺寸精度和位置精度。在確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以采用萬能機床配以專用夾具，從而提高生產(chǎn)率。
工藝路線：
工序1：銑削：銑上表面A面;
工序2：銑削：銑下表面B面；
工序3：鉆削：鉆、擴、鉸Φ20孔;
工藝4：鉆削：鉆Φ13孔；
工序5：銑削：粗削、半精削33.9mm通槽;
工序6：檢查；
（2）零件的精度分析：孔尺寸Φ13H7，公差等級為7級。
2.3定位設(shè)計
由上圖可知：
底座為基準面：限定了零件：X軸的轉(zhuǎn)動
Y軸的轉(zhuǎn)動
Z軸的移動
左邊套筒：限定了零件：X軸的移動
Z軸的移動
底座上V型塊：限定了零件：X軸的移動
Y軸的移動
2.4定位誤差計算
定位誤差是指工件加工某工序中加工精度參數(shù)的定位誤差。 造成定位誤差的原因有兩個：
1.定位基準與工序基準（設(shè)計基準）不重合，由此產(chǎn)生的基準不重合誤差ΔB；
2.定位副制造誤差造成定位基準與限位基準不重合，由此產(chǎn)生基準位移誤差ΔY；
因為以零件的底面作為定位基準平面、所以
ΔY=0。
保證孔Φ13到底座的距離60，所以就看到設(shè)計基準平面和定位基準平面相重合，那么
ΔB=0。
所以定位誤差為：
ΔD=ΔY+ΔB=0
第三章 夾具裝置的設(shè)計及夾緊力的計算
3.1夾緊機構(gòu)的設(shè)計
斜楔夾緊機構(gòu)
一、作用原理
斜楔夾緊機構(gòu)是夾緊機構(gòu)中最基本的形式之一，螺旋夾緊機構(gòu)、偏心夾緊機構(gòu)及定心對夾緊機構(gòu)等都是斜楔夾緊機構(gòu)的變型。
利用斜楔夾緊工件的示例：
二、結(jié)構(gòu)特點
1、斜楔的自鎖性
一般對夾具的夾緊機構(gòu)都要求具有自鎖性能，所謂自鎖就是當外加的作用力Q一旦消失或撤除后，夾緊機構(gòu)在純摩擦力的作用下，仍應(yīng)保持其處于夾緊狀態(tài)而不松開。對于斜楔夾緊機構(gòu)而言，這時摩擦力的方向應(yīng)與斜楔企圖松開和退出的方向相反。
2、斜楔能改變夾緊作用力的方向
當外加一個夾緊作用力Q，則斜楔產(chǎn)生一個與Q力方向垂直的夾緊力W。
3、斜楔具有擴力作用
外加一個較小的夾緊作用力Q，卻可獲得一個比Q大幾倍的夾緊力W。因此，在以氣動或液壓作為力源的高效率機械化夾緊裝置中，常用斜楔作為擴力機構(gòu)。
4、斜楔的夾緊行程很小
一般斜楔的夾緊行程很小，而且夾緊行程直接與斜楔的斜角楔有關(guān)。
5、斜楔夾緊效率低
因斜楔與夾具體及工件間是滑動摩擦，故效率較低。
三、適用范圍
1、毛坯質(zhì)量較高時；
2、主要用于機動夾緊裝置中；
3、手動的夾緊機構(gòu)，因費時費力，效率較低，故實際上較少采用
螺旋夾緊機構(gòu)
利用螺旋直接夾緊工件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件，是應(yīng)用最廣的一種夾緊機構(gòu)。
一、作用原理
螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當于把斜 繞在圓柱體上，因此它的夾緊作用原理與斜楔是一樣的。不過這里是通過轉(zhuǎn)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。
二、結(jié)構(gòu)特點
圖是最簡單的螺旋夾緊機構(gòu)，直接用螺桿來押金工件表面。圖是典型的螺旋夾緊機構(gòu)。
三、螺旋夾緊機構(gòu)有以下特點
1、結(jié)構(gòu)簡單；
2、擴力比大；
3、自鎖性能好；
4、行程不受限制；
5、夾緊動作慢。
四、適用范圍
由于螺旋夾緊機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造簡單、夾緊可靠、擴力比大、夾緊行程不受限制等特點，所以在手動夾緊裝置中被廣泛使用。
為了克服羅秀安夾緊動作慢效率低的缺點，出現(xiàn)了各種快捷你的螺旋夾緊機構(gòu)。
圓偏心夾緊機構(gòu)
偏心夾緊機構(gòu)是一種快速動作的夾緊機構(gòu)，它的工作效率較高，在夾具設(shè)計中應(yīng)用得也比較廣泛。常用的偏心輪有兩種類型，即圓偏心和曲線偏心。曲線偏心采用阿基米德螺旋線或?qū)?shù)螺旋線作為輪廓曲線。曲線偏心雖有升角變化均勻等優(yōu)點，但因制造復(fù)雜，故而用的較少；而圓偏心則因結(jié)構(gòu)簡單制造容易，所以早生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。
一、結(jié)構(gòu)特點
1、偏心圓上各店的升角是變化的
2、偏心元的自鎖條件
3、圓偏心的夾緊行程
4、原片性的有效工作區(qū)域
二、適用范圍
1、由于圓偏心的夾緊力小，自鎖性能又不是很好，所以只適用于切削負荷不大，又無很大振動的場合。
2、為滿足自鎖條件，其夾緊行程也相應(yīng)受到限制，一般用于夾緊行程較小的情況。
3、一般很少直接用于夾緊工作，大多是與其他夾緊機構(gòu)聯(lián)合使用。
鉸鏈夾緊機構(gòu)
一、結(jié)構(gòu)特點
1、結(jié)構(gòu)簡單；
2、擴力比大；
3、摩擦損失小。
二、適用范圍
鉸鏈夾緊機構(gòu)適用于多點、多件夾緊并在氣動夾緊中廣泛應(yīng)用。
我們使用的是螺旋夾緊機構(gòu)，因為根據(jù)我們夾具的設(shè)計是需要夾具上方有一個較大的夾緊力的。同時螺旋夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)也相對簡單，它的自鎖能力也較好，不會出現(xiàn)松動的現(xiàn)象。同時螺旋夾緊機構(gòu)的行程不少限制，這樣我們的夾具就會有很好的適應(yīng)性。
3.2夾緊力的計算
由上圖分析可得
工件垂直方向上：受到向下的壓緊力和自身的重力
工件水平方向上：受到向右推力并且產(chǎn)生一個扭矩
所以工件底部受到的摩擦力必須來抵消這個扭矩。
經(jīng)計算?15的標準扭矩是48.825
零件的底盤全寬是33.9，那么為了抵消扭矩、相應(yīng)由夾緊力的力臂就是底盤寬度的一半，近似于17mm。所以有：
夾緊力：Wμ×17=48.825 N·m
其中μ=0.3
所以 W=9573.5N 即夾緊力為9573.5N
第四章 夾具機構(gòu)設(shè)計
4.1夾具體設(shè)計
采用鑄造夾具體，其工藝性好，可鑄造出各種復(fù)雜形狀，具有較好的抗壓強度、鋼度和抗震性。夾具底面四邊應(yīng)凸起，使夾具的安裝基面與機床的工作面接觸良好。夾具在機床工作臺安裝，夾具的重心盡量低，重心越高則支撐面應(yīng)越大。
夾具精度
夾具上與工件加工尺寸直接有關(guān)的且精度較高的部位，在夾具制造時常用調(diào)法來保證夾具精度。夾具的調(diào)裝包括夾具各組件、元件相對于夾具體的調(diào)整裝配和夾具相對于機床的調(diào)裝兩方面內(nèi)容，其調(diào)裝精度程度決定夾具最終安裝誤差的大小。
4.2鉆模板的選擇
1、固定式鉆模板
這種足鉆模板是直接固定在夾具體上而不可移動的，因此利用固定式鉆模板加工孔時所獲得的位置精度叫噶破，但有時對于裝卸工件不甚方便。這種結(jié)構(gòu)都比較簡單、制造容易，可根據(jù)具體情況選用。
2、鉸鏈式鉆模板
適用鉸鏈式鉆模板，裝卸工件方便，對于同一工序上鉆孔夠接著锪面、攻絲的情況尤為適宜（锪面、攻絲不需要使用鉆套，只需將鉆模板翻開寄即可）。但鉸鏈處必然有間隙，因而加工孔的位置精度比固定式鉆模板低。
3、可卸式鉆模板
當裝卸工件必須將鉆模板取下時，則應(yīng)采用可卸式鉆模板。使用這種鉆模板時，裝卸鉆模板費時費力，且鉆孔的位置精度較低，故一般多在使用其他類型鉆模板不便于安裝工件時采用。
4、懸掛式鉆模板
懸掛式鉆模板適用于大批大量生產(chǎn)中鉆削同一方向上的平行孔系，可在立式鉆長上配合多軸轉(zhuǎn)動頭或在組合機床上使用。
綜上所述我們選用固定式鉆模板，固定式鉆模板的精度很高，而且加工方便和符合我們這套夾具的設(shè)計要求。
4.3刀具導(dǎo)向鉆套的選擇
1、固定鉆套：固定鉆套主要用于小批量生產(chǎn)條件下單純用鉆頭鉆孔的工序。固定鉆套是直接裝在鉆模板的相應(yīng)孔中，因此固定鉆套磨損后一般不能更換。固定鉆套有無肩和帶肩兩種結(jié)構(gòu)。帶肩的主要用于鉆模板較薄時，用以保持鉆套必需的導(dǎo)引長度。有了肩部，還可以防止鉆模板上的切削和冷卻液落入鉆套孔中。固定鉆套的下端應(yīng)超出鉆模板，以防止帶狀切削卷入鉆套中而加劇鉆套的磨損。
2、可換鉆套：為了克服固定鉆套磨損后無法更換的缺點，便有了可換鉆套。標準的可換鉆套凸緣上銑有臺肩，鉆套螺釘?shù)呐_階形頭部壓緊在臺肩上從而防止可換鉆套轉(zhuǎn)動。擰去螺釘，便可取出可換鉆套。采用可換鉆套的鉆模板，在安裝可換鉆套處應(yīng)專門配裝一個襯套，可換鉆套就裝在襯套中，這樣便可避免更換鉆套時損壞鉆模板?？蓳Q鉆套的實際功用和固定鉆套一樣，僅供單純鉆孔的工序使用。可換鉆套是用在批量較大時，便于鉆套磨損后，可以迅速更換。
3 、快換鉆套：快換鉆套是供同一個孔須多個加工工步（如鉆、擴、絞、攻絲等）所用的。
由于在加工過程中，需一次更換取出鉆套，以適應(yīng)不同加工刀具的需要，所以采用快換鉆套。由于氣門搖桿軸在加工過程中，需要依次取出鉆套，以適應(yīng)不同刀具的需要，所以我們選擇快換鉆套。在這個設(shè)計中我們用到了一個快換型的鉆套，由于在加工過程中，需依次更換去除鉆套，以適應(yīng)不同加工刀具的需要，所以我們采用快換鉆套。這個鉆套我們采用的是內(nèi)徑為?15外徑?21的尺寸來設(shè)計的，這個鉆套與工件的距離為15mm
第五章 總裝圖
這個鉆床夾具我們使用了L型的鑄鐵底座，將工件放在鉆床夾具底面時我們用兩個V型塊限制了工件的4個自由度，又用左側(cè)一塊定位套限制了工件的1個自由度，最后用上端面的一個壓板限制了工件最后一個自由度。在壓板上我們設(shè)計了一個螺旋夾緊機構(gòu)，這個螺旋夾緊機構(gòu)可以相當程度的夾緊工件，螺旋夾緊機構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡單擴力比大的優(yōu)點，所有我們選擇這個夾緊機構(gòu)作為我們的夾緊裝置，左側(cè)我們設(shè)計了一個鉆模在鉆模上我們設(shè)計了一個快換鉆套，這個鉆套可以實現(xiàn)快速的更換，在加工不同工件時我們可以用很快的速度換上我們需要的鉆套。
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