2430 粗鏜活塞銷孔組合機床專用夾具設計

2430 粗鏜活塞銷孔組合機床專用夾具設計,活塞,組合,機床,專用,夾具,設計 學校代碼：10410序 號：20050401本 科 畢 業(yè) 設計題目： 粗鏜活塞銷孔組合機床專用夾具設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 黃 建 新 學 號： 20050401 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 機制 051 指導教師： 肖 懷 國 二 OO 九年 五 月江西農(nóng)業(yè)大學畢業(yè)設計(論文)任務書設計（論文）課 題 名 稱粗鏜活塞銷孔組合機床專用夾具設計學生姓名 黃建新 院（系） 工學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化指導教師 肖懷國 職 稱 副教授 學 歷 本科畢業(yè)設計（論文）要求：1、要求在完成論文期間，態(tài)度端正，積極主動，大量查閱文獻資料。2、按時完成畢業(yè)設計內(nèi)容，技術(shù)路線準確，可行。3、繪制零件圖和裝配圖，圖紙量不少于 1.5 張 A0 圖紙。4、完成畢業(yè)設計說明書，格式正確，要求字數(shù)不少于 6000 字。5、完成電子文檔及 PPT 文檔，并打印裝成冊。畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：1、粗鏜活塞銷孔工序簡圖一張。2、零件生產(chǎn)綱領：大批量。3、要求完成活塞零件粗鏜銷孔工序的裝夾，完成裝夾所需夾具的總體設計。畢業(yè)設計（論文）工作計劃：1、2008 年 1 月2 月：接受畢業(yè)設計任務，查閱整理文獻資料；2、2009 年 3 月：確定課題設計方案；3、2009 年 4 月：繪制設計圖紙及編寫設計說明書；4、2009 年 5 月 10 日之前：定稿打印，裝配畢業(yè)設計答辯。接受任務日期 2009 年 2 月 10 日 要求完成日期 2009 年 5 月 10 日學 生 簽 名 年 月 日指導教師簽名 年 月 日院長（主任）簽名 年 月 日粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計摘 要根據(jù)設計任務書的要求，本設計說明書針對粗鏜活塞銷孔組合機床的夾具設計進行說明。設計中的專用夾具是為活塞零件的粗鏜工序所設計的夾具。此處專用夾具主要包括定位裝置、夾緊裝置、夾具體及其它裝置。設計的主要內(nèi)容包括研究原始資料，夾具設計初步方案制定，主要零件的設計說明，繪制夾具總裝配圖，標注尺寸、技術(shù)要求、零件編號及編制零件明細表，繪制夾具零件圖。設計過程中經(jīng)過對不同方案的比較，最后確定最優(yōu)方案。關(guān)鍵詞 活塞銷孔 夾具結(jié)構(gòu)設計Abstract Book design task in accordance with the requirements, the design specification for rough piston pin hole boring machine-specific description of the fixture design. Dedicated fixture design for the Pistons rough boring parts of the fixture design process. Dedicated fixture here include positioning devices, clamping devices, and other device specific folder. The main elements of design including raw data, the preliminary fixture design program development, the design of the main parts that draw the general assembly jig, mark size, technical requirements, part number and schedule of the preparation of parts, drawing parts diagram fixture. The design process through the comparison of different programs, and finally to determine the optimal program.Keywords: pistons thole hole、 fixture structural design粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計目 錄1 前 言 .32 夾具概述 .43 活塞零件與組合機床概述 .43.1 活塞概述 .43.2 粗鏜活塞銷孔主要技術(shù)條件分析 .63.3 活塞的材料及毛坯制造 .73.4 活塞銷孔的機械加工工藝過程的分析 .73.5 機床的主要技術(shù)參數(shù)以及刀具主要參數(shù) .83.5.1 機床尺寸參數(shù) .83.5.2 機床主要參數(shù)計算 .93.5.3 安裝夾具連接部分尺寸 .104 粗鏜活塞銷孔專用機床的夾具設計 .114.1 夾具結(jié)構(gòu)的初步設計方案 .114.1.1 工件的定位方案 .114.1.2 夾具的引導方式 .114.1.3 工件的夾緊機構(gòu) .124.1.4 夾具體的設計 .154.1.5 傳動方式 .164.2 定位誤差分析 .174.3 夾具設計的計算 .174.3.1 原動力計算 .174.3.2 扳手和螺栓的選用 .185 夾具（零件）的公差配合和技術(shù)條件 .185.1 夾具公差的制定以及技術(shù)條件 .185.2 夾具零件的公差和技術(shù)條件 .186 總結(jié) .19參考文獻 .20致 謝 .21粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計1 前 言畢 業(yè) 設 計 是 高 等 工 業(yè) 院 校 學 生 畢 業(yè) 前 進 行 的 全 面 綜 合 訓 練 ， 是 培 養(yǎng) 學 生綜 合 運 用 所 學 知 識 與 技 能 解 決 實 際 問 題 的 教 學 環(huán) 節(jié) ， 是 學 生 在 校 獲 得 的 最 后訓 練 機 會 ， 也 是 對 學 生 在 校 期 間 所 獲 得 知 識 的 檢 驗 。這 次 設 計 的 題 目 是 ： 粗 鏜 活 塞 銷 孔 專 用 機 床 的 夾 具 設 計 。 通 過 設 計 粗 鏜活 塞 銷 孔 專 用 機 床 的 夾 具 ， 培 養(yǎng) 綜 合 運 用 所 學 基 本 理 論 ， 基 本 知 識 ， 基 本方 法 和 基 本 技 能 ， 分 析 問 題 和 解 決 問 題 的 能 力 。設 計 的 要 求 ： 設 計 方 案 和 計 標 正 確 ， 敘 述 清 楚 ， 圖 紙 符 合 制 圖 規(guī) 范 。我需學習“機械制造工藝學” ， “機床夾具設計” ， “組合機床設計” ， “機械零件手冊”等方面知識和參考資料。根 據(jù) 原 始 資 料 及 組 合 機 床 的 技 術(shù) 參 數(shù) 進 行 設計 夾 具 ， 并 繪 制 出 解 放 牌 汽 車 用 鋁 活 塞 銷 孔 零 件 圖 、 專 用 夾 具 總 裝 圖 、 夾 具零 件 圖 。在這次設計中，我明確設計目的，并決定好好把握和利用這踏上工作崗位前的最后一次“演習”機會，仔細查閱資料，精心設計，努力工作，終于完成了這次設計任務，但由于水平和時間有限，設計出專用夾具的總體結(jié)構(gòu)，基本能實現(xiàn)對零件的夾緊工作，并且設計中錯誤難免，希望老師們批評指正，從而能得到不斷的進步。粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計2 夾具概述機床夾具是在金屬切削加工中，用以準確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。在機床上對工件進行加工時，為了保證加工表面相對其它表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在機床上占有準確的位置，并在加工過程中能承受各種力的作用而始終保持這一準確位置不變，前者稱為工件的定位，后者稱為工件的夾緊，這一整個過程統(tǒng)稱工件的裝夾。工件的裝夾，可根據(jù)工件加工的不同技術(shù)要求，采用先定位后夾緊或在夾緊過程中同時定位兩種方式，其目的都是為了保證工件在加工時相對刀具及切削成形運動（通常由機床所提供）具有準確的位置。工件裝夾的方法：在機床上對工件進行加工時，根據(jù)工件的精度要求和加工批量的不同，可采用一下兩種裝夾方法（1）找正裝夾法通過對工件上有關(guān)表面或劃線的找正，最后確定工件加工時具有準確位置的裝夾方法。（2）夾具裝夾法通過安裝在機床上的夾具對工件的定位和夾緊，最后確定工件加工時應具有準確的裝夾方法。此法裝夾效率高、操作簡便和易于保證加工精度，故多在成批或大量生產(chǎn)中采用。夾具的組成： 定 位 元 件 及 定 位 裝 置 ， 夾 緊 裝 置 ， 對 刀 及 導 引 元 件 ， 夾 具 體 ，其 它 元 件 及 裝 置在機械制造批量生產(chǎn)中根據(jù)加工工件的工藝要求，合理使用夾具是充分發(fā)揮機床的作用，保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本以及減輕勞動強度的重要生產(chǎn)手段，因此機床夾具在機械制造行業(yè)中占有十分重要的地位。3 活塞零件與組合機床概述3.1 活塞概述往復式發(fā)動機與壓縮機的活塞，是將直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動或者將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成直線運動的零件之一?；钊Y(jié)構(gòu)如 2-1 圖所示，平面 4 稱為活塞頂面，它承受氣體壓力，并受到高溫氣體的直接作用?；钊斆?4 與環(huán)槽 5 稱為活塞頭部。四條圓環(huán)形的槽 5，其中靠近頂面的三條環(huán)槽稱為氣環(huán)槽，在氣環(huán)槽中放置有彈性的活塞環(huán)，用以密封活塞頂粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計面上部燃燒室里的高溫高壓氣體；離頂面最遠的一天環(huán)槽稱為油環(huán)槽，在油環(huán)槽哦中放置油杯（或稱刮油環(huán)） ，把飛濺到汽缸套內(nèi)壁上多余的潤滑油刮去，使油從油環(huán)槽的回油小孔 3 中流回曲軸箱?；钊虏繜o環(huán)槽部分 1 為活塞裙部，活塞裙部在活塞工作過程中起導向作用。活塞中間的貫穿通孔 7 稱為活塞銷孔，活塞銷孔的兩端有鎖環(huán)槽 6，安裝擋圈限制活塞銷的軸向竄動。8 是短圓柱面與圓錐面的組合部分，稱為活塞止口，是為加工活塞而設置的輔助精基準面，在活塞工作過程當中不起作用。1- 活塞裙部 2-活塞頭部 3-回油小孔 4-活塞頂面5-環(huán)槽 6-鎖環(huán)槽 7-活塞銷孔 8-活塞止口圖3-1 活塞簡圖活塞在汽缸里承受高溫、高壓氣體的壓力，并將壓力經(jīng)連桿傳給曲軸，驅(qū)動發(fā)動機運轉(zhuǎn)，或?qū)⑶S的旋轉(zhuǎn)壓力經(jīng)連桿、活塞而壓縮氣體，即空氣壓縮機?；钊Y(jié)構(gòu)如圖。因工作過程中受力與受熱的影響，活塞裙部將產(chǎn)生如圖所示的變形。由于金屬分布在活塞銷軸方向的剛度小于垂直該方向的剛度，因此在頂面氣體壓力的作用下，沿活塞銷軸向變形量大；同時頂面受高溫影響產(chǎn)生熱膨脹，而圓周方向金屬分布不均，銷孔軸線方向金屬多，熱膨脹量大，也形成銷孔軸線方向的膨脹量大于其垂直方向，如 2-2 圖所示。若裙部原來呈圓形，則受力，受熱后的變形結(jié)果使裙部變成橢圓形，兩項疊加總是使銷軸方向為橢圓長軸，垂直銷軸方向為橢圓短軸，這樣活塞與汽缸套的間隙，在長軸方向減少甚至消失，容易發(fā)生強烈摩擦甚至“咬死” 。為了補償上述變形，應將活塞裙部設計制造成橢圓形，橢圓的長軸在垂直于活塞銷軸的方向，并在活塞裙部銷軸附近鑄造出兩塊凹坑，增加裙部與汽缸套內(nèi)壁的間隙。124567粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計此外，頂面熱量由上向下傳遞，溫度場上面高下面的，熱膨脹不均，因此活塞因制成錐形，頭部小，裙部大；裙部也帶有錐度，大端在下方。(a)受力變形圖 (b)受熱變形圖圖 3-2 活塞變形示意圖為了進一步減少熱傳導，有的活塞還銑有橫槽和縱向斜槽，以使熱變形在開槽處不能連續(xù)而減少熱變形量。但銑槽增加了工序，且降低了活塞的剛性和強度，現(xiàn)在這種活塞的應用正在逐步減少，而采用改進活塞材料，改進活塞裙部橢圓形狀的方法，以補償熱變形誤差。3.2 粗鏜活塞銷孔主要技術(shù)條件分析粗鏜活塞銷孔工序所保證的尺寸、形狀位置公差中，查互換性與測量技術(shù)基礎可知：1、粗鏜所能夠達到的精度等級為 IT ；1022、銷孔圓度和圓柱度不大于 0.05mm，公差等級為 級；123、銷孔對稱度不大于 0.02mm,公差等級為 級；784、銷孔軸心線對裙部軸心線的垂直度在 100mm 長度上公差為 0.35mm；5、銷孔軸心線在裙部軸心線的對稱度不大于 0.2mm。由于是粗鏜，尺寸和形位公差采用標注形位公差和尺寸公差相互關(guān)系的基本公 差原則“獨立原則” ，即在圖樣上給出的尺寸公差和形位公差各自獨立，應分別滿足要求的公差原則。對于粗鏜，可以允許有退刀痕跡，退刀痕跡是由于在刀桿的自重下使刀具下垂一定量而在加工是產(chǎn)生的。下圖 3-3 為工序簡圖：粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計 120270-.54圖 3-3 粗鏜活塞銷孔工序簡圖3.3 活塞的材料及毛坯制造在 汽 油 發(fā) 動 機 和 高 速 柴 油 機 中 ， 為 了 減 少 往 復 直 線 運 動 部 分 的 慣 性 作 用 ，應 采 用 銅 硅 鋁 合 金 作 為 活 塞 材 料 。 它 的 化 學 成 分 是 ：Si46%， Cu58%,Mg0.20.5%,Fe 1%, 其 余 是 鋁 。采用鋁合金的優(yōu)點：導熱性好，質(zhì)量輕，慣性力小，可提高轉(zhuǎn)速，加工工藝性好。鋁合金切削性能好，毛坯鑄造可采用金屬型壓鑄，毛坯精度高，活塞銷孔也能夠鑄造出來，因此減少了機械加工量。鋁 活 塞 毛 坯 在 機 械 加 工 前 要 切 去 澆 冒 口 ， 并 進 行 時 效 處 理 ， 消 除 鑄 造 時 因冷 卻 不 均 勻 而 產(chǎn) 生 的 內(nèi) 應 力 。 時 效 處 理 時 將 活 塞 加 熱 至 180200 ， 保溫 68 小 時 ， 自 然 冷 卻 。 活 塞 經(jīng) 過 時 效 處 理 后 還 能 增 加 強 度 和 硬 度 。3.4 活塞銷孔的機械加工工藝過程的分析零 件 名 稱 ： 解 放 牌 汽 車 活 塞材 料 ： 鋁 合 金 ZL108年 產(chǎn) 量 ： 25 30 萬 件活塞外形和內(nèi)腔形狀復雜，裙部為帶有錐度的橢圓，外部有直斜槽和橫槽，主要表面尺寸精度和活塞銷孔的位置精度要求很高?；钊诒?，剛性差，在外力作用下很容易變形，受切削熱的影響，加工過程熱變形也大?；钊a(chǎn)屬于大批大量生產(chǎn)，工藝上必須采取一些專用工藝裝備。定位基準的選擇：活塞是薄壁零件，容易產(chǎn)生變形，且加工工藝路線又長，若沒粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計有一個統(tǒng)一的定位基準，很難達到所要求的位置精度。目前大多數(shù)生產(chǎn)廠均采用止口和端面做輔助精基準面，只有在精車外圓和精磨外圓時，才用止口處直面及頂面上的工藝搭子中心孔組合定位。止口和端面定位的特點是：可加工部位多，如裙部、頭部、頂面、銷孔、橫直槽等只要表面，一次裝夾情況下，可完成車削外圓、頂面、環(huán)槽等加工。活塞加工多采用專用機床，統(tǒng)一采用同一基準，既能夠提高生產(chǎn)率，有能夠保證表面位置精度。活塞銷孔的加工：活塞銷孔的技術(shù)要求很高，工藝上需安排粗加工、加工及光整加工、銷孔加工是活塞加工的主要工序。鋁合金活塞毛坯銷孔預先鑄造出來，因孔帶有錐度（拔模斜度） ，直接用來定位與夾緊很不方便，經(jīng)過粗鏜銷孔后，銷孔便可用作有關(guān)工序的定位與夾緊表面。銷孔的精加工通常放在金剛鏜床上進行，金剛鏜床精度高、轉(zhuǎn)速快、切削用量小。為了保證活塞銷孔的尺寸、形狀和位置精度，金剛鏜床主軸回轉(zhuǎn)中心相對工件定位表面有較高的位置精度，因而可保證加工質(zhì)量。3.5 機床的主要技術(shù)參數(shù)以及刀具主要參數(shù)3.5.1 機 床 尺寸參數(shù)機 床 裝 料 高 度 的 確 定 ： 根 據(jù) 我 國 普 通 機 床 提 供 的 數(shù) 字 取 H4=850(mm)鏜 模 架 厚 度 75（ mm）工 件 寬 度 為 102（ mm）工 件 和 鏜 模 架 間 的 距 離 為 27（ mm）夾 具 底 座 的 總 長 尺 寸 （ 加 上 補 償 鑄 件 的 鑄 造 誤 差 15mm， 再 加 上夾 具 底 座 中 間 底 座 上 固 定 用 的 凸 臺 尺 寸 ， 每 邊 48mm）A=315（ mm)L1=240(mm)（ 工 件 端 面 至 主 軸 箱 端 面 在 加 工 終 了 時 的 距 離 ）L2=138(mm)（ 主 軸 箱 厚 度 ）L3=102(mm)（ 工 件 沿 機 床 長 度 方 向 的 尺 寸 ）l 1=138(mm)（ 機 床 長 度 方 向 上 ， 主 軸 箱 與 動 力 滑 臺 的 重 合 長 度 ）l2=20(mm)（ 加 工 終 了 位 置 ， 滑 臺 前 端 面 至 滑 座 端 面 的 距 離 ）l3=100(mm)（ 滑 座 前 端 面 至 側(cè) 底 座 前 端 面 的 距 離 ）L=342（ mm）3.5.2 機 床 主 要 參 數(shù) 計 算查 組 合 機 床 設 計 表 3-11 得 。 粗 鏜 的 鏜 刀 的 材 料 為 高 速 鋼 采用的鏜刀的幾何參數(shù)為：粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計主偏角 =45，前角 o=20, 刃傾角 s=0.刀尖圓弧半徑 r =2.0 . Krm初定鏜孔加工余量為 ， 切 削 速 度 v（ m/min） 在 100150 范 圍1.5apm內(nèi) 選 取 ， 初 步 定 為 120,即 主 軸 轉(zhuǎn) 速 為 120。 每 轉(zhuǎn) 進 給 量 f（ mm/轉(zhuǎn) ) 在0.51.5 范 圍 內(nèi) 選 取 ， 但 考 慮 到 液 壓 滑 臺 的 進 給 速 度 v （ 40f1000mm/min） (因 為 液 壓 滑 臺 初 選 為 HY20A 型 )的 限 制 要 取 合 適 的 值 。由 公 式 n=1000v/ D 得 ：n=1000120/ 27=1414.7(r/min)v =fn 取 滑 臺 的 進 給 速 度 為 1000， 則f=v /n=1000/1414.7=0.7（ mm/r）f最 后 得 每 轉(zhuǎn) 進 給 量 為 0.7（ mm/r） .切 削 力 Fc,切 削 扭 矩 M， 切 削 功 率 N， 刀 具 耐 用 度 T 的 計算 公 式 ： 初 定 鏜 刀 裝 在 鏜 桿 上 的 幾 何 參 數(shù) 為 ： 主 偏 角 K =45， 前 角 。 =20，刃 傾 角 s 0， 刀 尖 圓 弧 半 徑 =20（ mm） ,初 定 鏜 孔 加 工 余 量ap=1.5mm（ 1） 切 削 力 Fc=9.81CFCapXFCfyFCKFC=9.81401.510.70.751200KFC其 中 KFC= KMFC K 0FC KK FC K sFC K FC查 機 械 制 造 技 術(shù) p48 表 2-3， 得 KMFC=1查 表 2-4 得 K 0FC=1.0 KK FC=1.0K sFC=1.0 K FC=1.0 KFC= KMFC K 0FC KK FC K sFC K FC=11.01.01.01.01.0=1 Fc=9.81CFCapXFCfyFCKFC=9.81401.510.70.751200KFC=9.81401.510.70.7512001=450.4(N)（ 2） 切 削 功 率 ：Pc=FcVc/60103=450.4120/60000=0.895(kW)粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計即 主 運 動 功 率 為 0.895(kW)（ 3） ， 以 下 數(shù) 據(jù) 根 據(jù) 組 合 機 床 液 壓 滑 臺 部 分 的 設 計 ：快進時所需電動機的功率為：pPq/.41./(6.7)0.1k工進時所需電動機功率為：pPq/4.52/(60.7)0.2kW3.5.3 安裝夾具連接部分尺寸因為專用夾具是固定在機床工作臺上，所以在機床工作臺上鑄造有配合夾具體的凸臺來定位，厚度為 10mm 如下圖 3-4：圖 3-4 機床-夾具定位件 4 粗鏜活塞銷孔專用機床的夾具設計粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計4.1 夾 具 結(jié) 構(gòu) 的 初 步 設 計 方 案4.1.1 工 件 的 定 位 方 案工 件 在 夾 具 中 的 定 位 應 符 合 定 位 原 理 ， 合 理 設 置 定 位 元 件 ， 定 位 誤 差應 小 于 工 序 公 差 的 三 分 之 一 。1.定位基準的選擇：活塞是薄壁零件，容易產(chǎn)生變形，且加工工藝路線又長，若沒有一個統(tǒng)一的定位基準，很難達到所要求的位置精度。目前大多數(shù)生產(chǎn)廠均采用止口和端面做輔助精基準面。這里用活塞止口及端面定位，消去 5 個自由度，剩下的轉(zhuǎn)動自由度用一根裝在尾座套筒中的削邊銷插入孔中來定位，從而保證加工余量 均勻。當用螺母與螺桿及壓板、壓塊將活塞壓緊后，再將削邊銷從孔中退出，即可進行加工。定位元件是夾具體上的短圓柱銷(此處短圓柱銷與夾具體是一個整體，鑄造時一起鑄造出來的)和削邊銷。止口和端面定位的特點是：可加工部位多，如裙部、頭部、頂面、銷孔、橫直槽等只要表面，一次裝夾情況下，可完成車削外圓、頂面、環(huán)槽等加工。活塞加工多采用專用機床，統(tǒng)一采用同一基準，既能夠提高生產(chǎn)率，有能夠保證表面位置精度。4.1.2 夾 具 的 引 導 方 式因 為 活 塞 銷 孔 鏜 至 27， 鏜 削 量 較 小 ， 連 接 在 主 軸 上 的 鏜 桿 也 不 長 。 根據(jù) 機 床 夾 具 設 計 手 冊 關(guān) 于 金 剛 鏜 床 夾 具 的 典 型 例 子 其 中 金 剛 鏜 床 為 剛 性主 軸 ， 孔 的 位 置 精 度 主 要 由 主 軸 與 夾 具 之 間 正 確 位 置 保 證 ， 夾 具 沒 有 鏜 套 。所 以 ， 夾 具 相 對 主 軸 的 位 置 要 保 持 很 高 的 精 度 ， 從 而 夾 具 在 機 床 上 的 定 位和 夾 緊 一 定 要 非 常 精 準 和 穩(wěn) 定 。 這 里 我 們 也 效 仿 這 個 例 子 ， 粗 鏜 活 塞 銷孔 組 合 機 床 采 用 剛 性 主 軸 ， 可 以 不 采 用 鏜 套 ， 節(jié) 省 材 料 的 同 時 ， 也 簡 化 了總 體 結(jié) 構(gòu) 。4.1.3 工 件 的 夾 緊 機 構(gòu)夾 緊 力 的 作 用 點 和 方 向 應 符 合 夾 緊 原 則 。 進 行 夾 緊 力 的 分 析 和 計 算 ， 以 確定 夾 緊 元 件 及 傳 動 裝 置 的 主 要 尺 寸 。工 件 達 到 正 確 夾 緊 的 原 則 ：(1)在 夾 緊 過 程 中 ， 不 至 于 因 工 件 重 力 的 影 響 而 破 壞 正 確 定 位 ；(2)在 夾 緊 過 程 中 ， 夾 緊 力 不 應 使 已 經(jīng) 獲 得 正 確 定 位 的 工 件 脫 離 正 確 位 置 ；(3)在 夾 緊 過 程 中 ， 應 使 工 件 不 產(chǎn) 生 超 出 表 面 形 狀 精 度 允 許 范 圍 的 變 形粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計(4)在 切 削 過 程 中 ， 應 避 免 工 件 產(chǎn) 生 不 能 允 許 的 振 動 在 切 削 過 程 中 ， 切 削力 不 應 破 壞 工 件 的 正 確 位 置 ， 并 使 平 衡 切 削 所 需 的 夾 緊 力 最 小 。依 照 被 夾 緊 工 件 的 外 形 結(jié) 構(gòu) 、 加 工 條 件 、 技 術(shù) 要 求 等 條 件 ， 選 用 螺 旋 夾緊 機 構(gòu) 和 快 速 螺 旋 聯(lián) 動 夾 緊 機 構(gòu) 都 能 夠 滿 足 夾 緊 要 求 。 由 于 夾 緊 機 構(gòu) 設 計的 是 否 嚴 謹 是 影 響 被 加 工 工 件 加 工 精 度 的 一 個 非 常 重 要 的 因 素 。 因 此 要 分 析這 兩 種 夾 緊 機 構(gòu) ， 通 過 對 比 ， 選 擇 一 種 更 有 利 于 加 工 精 度 要 求 的 夾 緊 機 構(gòu) 。以 下 是 兩 種 夾 緊 機 構(gòu) 的 結(jié) 構(gòu) 圖 ：4-1 螺 旋 夾 緊 機 構(gòu)粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計4-2 快 速 螺 旋 聯(lián) 動 夾 緊 機 構(gòu)比 較 以 上 兩 種 夾 緊 機 構(gòu) ,可 以 發(fā) 現(xiàn) 第 一 種 機 構(gòu) 是 用 剛 性 壓 板 對 兩 個 工件 進 行 多 件 夾 緊 ,當 采 用 這 種 結(jié) 構(gòu) 時 ,一 旦 所 夾 工 件 高 度 (此 處 指 的 是 活 塞 零 件 上 凸 臺 高 度 )有 所 誤 差 時 ,其 中 一 個 工 件 在 加 工 時 就 很 難 夾 緊 ,最 終導 致 精 度 太 低 ,還 有 可 能 無 法 加 工 。 此 夾 緊 機 構(gòu) 違 背 了 夾 緊 過 程 中 不 得 改 變工 件 定 位 時 所 確 定 的 位 置 要 求 。 另 外 ， 采 用 圖 4-1 中 的 平 墊 圈 ， 擰 螺 母 耗時 多 ， 效 率 低 。當 采 用 圖 4-2 第 二 種 夾 緊 機 構(gòu) 時 ,用 一 個 原 始 力 ,通 過 一 定 的 機 構(gòu) 對 兩個 相 同 的 活 塞 零 件 進 行 夾 緊 ,這 里 的 結(jié) 構(gòu) 就 是 剛 性 壓 板 和 浮 動 壓 塊 組 合 在 一起 .這 樣 就 能 避 免 前 述 情 況 的 發(fā) 生 .多 件 夾 緊 之 所 以 必 須 采 用 浮 動 連 接 ,是 由 于 被 夾 緊 的 工 件 尺 寸 有 誤 差 ,如 果 采 用 剛 性 壓 板 則 各 工 件 所 受 的 夾 緊 力就 有 可 能 不 一 致 ,甚 至 有 些 工 件 夾 不 住 ,所 以 夾 緊 元 件 必 須 做 成 能 浮 動 的 或能 自 動 調(diào) 節(jié) 的 ,以 便 補 償 工 件 的 相 應 尺 寸 偏 差 。 而 且 ， 采 用 了 快 速 螺 旋 機 構(gòu) ，平 墊 圈 換 成 了 開 口 墊 圈 ， 擰 螺 母 時 只 需 擰 到 把 開 口 墊 圈 能 取 出 來 的 位 置 就 行 ，大 大 提 高 了 生 產(chǎn) 效 率 。開 口 墊 圈 的 示 意 圖 如 下 圖 3-3 所 示 ：4-3 開口墊圈因 此 選 用 圖 4-2 夾 緊 機 構(gòu) ， 其 中 夾 緊 元 件 有 六 角 螺 母 ， 開 口 墊 圈 ， 壓 塊 ，壓 板 ； 連 接 元 件 為 是 螺 栓 、 銷 軸 。 六 角 螺 母 選 用 的 是 M10， 根 據(jù) 機 床夾 具 設 計 手 冊 361 頁 表 選 用 開 口 墊 圈 D=35mm， H=7mm； 根 據(jù) 實 用 機 床設 計 手 冊 表 4.1-22 選 用 螺 紋 長 度 b=32mm， 則 螺 栓 長 度125L200mm。粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計4-4 壓 板 的 立 體 效 果 圖粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計4-5 壓 塊 立 體 效 果 圖4.1.4 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 裝 組 成該 夾 具 所 需 要 的 各 種 元 件 、 機 構(gòu) 和 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 的 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(zhì) 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 。設 計 時 應 滿 足 以 下 基 本 要 求 ： 應 有 足 夠 的 強 度 和 剛 度 ；結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 具 有 良 好 的 工 藝 性 ；減 輕 重 量 、 便 于 操 作 ；安 放 穩(wěn) 定 、 可 靠 ；尺 寸 穩(wěn) 定 ， 有 一 定 的 的 精 度 ；便 于 排 屑 。因 為 前 面 已 經(jīng) 要 求 夾 具 安 裝 非 常 穩(wěn) 定 以 保 證 加 工 精 度 ， 此 夾 具 是 固 定 在機 床 上 的 夾 具 應 使 夾 具 體 重 心 盡 量 低 ， 夾 具 越 高 ， 支 承 面 積 應 越 大 。 為 了 使接 觸 面 緊 密 接 觸 ， 夾 具 體 底 面 中 部 一 般 應 挖 空 。 本 設 計 中 夾 具 體 挖 空 的 狀況 從 夾 具 體 零 件 圖 中 得 知 ， 這 樣 的 結(jié) 構(gòu) 符 合 夾 具 體 的 設 計 要 求 （ 1） .夾具 體 的 毛 坯 結(jié) 構(gòu) ：在 選 擇 夾 具 體 的 毛 坯 結(jié) 構(gòu) ， 應 以 結(jié) 構(gòu) 合 理 性 、 工 藝 性 、 經(jīng) 濟 性 、 標 準 化 的可 能 性 以 及 工 廠 的 具 體 條 件 為 依 據(jù) 綜 合 考 慮 。 在 本 設 計 中 所 加 工 的 零 件 需 要批 量 生 產(chǎn) ， 查 機 床 夾 具 設 計 手 冊 表 1-9-1 可 知 應 該 選 用 鑄 造 結(jié) 構(gòu) 。 這種 結(jié) 構(gòu) 容 易 產(chǎn) 生 內(nèi) 應 力 ， 故 應 進 行 時 效 處 理 。 材 料 多 采 用 HT200-400， ，粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計這 里 就 定 為 HT200。（ 2） .夾 具 體 外 形 尺 寸 的 確 定 ：夾 具 制 造 屬 單 件 生 產(chǎn) 性 質(zhì) ， 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(jié) 構(gòu) ， 按 經(jīng)驗 類 比 法 估 計 確 定 。 查 機 床 夾 具 設 計 手 冊 表 1-9-2 得 以 下 參 考 數(shù) 據(jù) ：經(jīng) 驗 數(shù) 據(jù) 夾具體結(jié)構(gòu)部位鑄造結(jié)構(gòu) 焊接結(jié)構(gòu)夾具體壁厚 h 825mm 610mm夾具體加強筋厚度 （0.70.9）h夾具體加強筋高度 不大于 5h夾具體上不加工的毛面與工件之間的間隙夾具體是毛面，工件也是毛面時，取 815mm夾具體是毛面，工件是光面時，取 410 mm4.1.5 傳動方式因為夾緊件是壓板、壓塊、六角螺母和開口墊圈，所以需要用相應的扳手對六角螺母進行擰緊和擰松。因此，本設計中以操作工人手臂之力作為動力源利用選定的扳手通過夾緊機構(gòu)來實現(xiàn)夾緊工作。4.2 定位誤差分析粗鏜活塞銷孔工序是以零件止口和端面作為基準定位，以工件端面為第一基準在短柱銷上定位時，工件為第一基準的端面沒有基準位置誤差 端位置=0，又因為工序基準和定位基準重合，則 端不重合=0。第二定位基準為活塞止口，而工序基準為活塞裙部中心線。因而位置誤差為活塞止口對端面的垂直度誤差 止位置=L 止 xtg =0.052， 不重合=0.185（因為短柱銷與活塞的配合為 ） ，即誤差 =0.237mm。56hH4.3 夾具設計的計算（ 本 設 計 查 表 選 擇 東 北 重 型 機 械 學 院 ， 機 床 夾 具 設 計 手 冊 ， 上 海 科 學技 術(shù) 出 版 ， 1987）4.3.1 原動力計算Me=Wk【 rtg1+rztg(+2)】 /0(N.mm)其 中 ：Wk-實 際 所 需 夾 緊 力 (N)r-螺 桿 端 部 與 工 件 間 的 當 量 摩 擦 半 徑 (mm)， 參 見 表 1-2-20粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計 螺 桿 端 部 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 為 點 接 觸 r=01-螺 桿 端 部 與 工 件 的 摩 擦 角 （ ）rz-螺 紋 中 徑 之 半 (mm)， 初 選 M10， P=1， 查 表 1-2-21 得 rz=4.675-螺 紋 升 角 （ ） ， 初 選 M10， P=1， 查 表 1-2-21 得 =1572-螺 旋 副 當 量 摩 擦 角 。 當 選 用 三 角 螺 紋 時 ， 由 表 1-2-22 查 得 2=9500-除 螺 旋 外 機 構(gòu) 的 效 率 ， 其 值 為 0.850.95， 取 0.90由 表 1-2-24 中 ， 初 選 螺 紋 公 稱 直 徑 為 10(mm)的 螺 栓 ， 查 得其 許 用 夾 緊 力 為 3924(N)， 加 在 螺 母 上 的 夾 緊 扭 矩 9.320(N.mm)Me=450.4【 0+4.675tg(157+950)】 /0.9=484.7(N.mm) M10 的 許 用 夾 緊 力 =3924 450.4(N) M10 的 螺 栓 滿 足 強 度 要 求 。4.3.2 扳手和螺栓的選用 當 用 扳 手 扳 動 M10 螺 栓 上 的 六 角 螺 母 時 ， 查 表 1-2-25 得 ： 手 柄 長 度L=120(mm),作 用 力 為 45（ N） ， 而 夾 緊 力 為 3550（ N） ， 遠 大 于450.4（ N） 。所以，用 M10 的螺栓，并用扳手長度 L=120(mm)的扳手的方案符合要求。5 夾具（零件）的公差配合和技術(shù)條件5.1 夾具公差的制定以及技術(shù)條件夾具公差的制定及技術(shù)條件參閱 機 床 夾 具 設 計 手 冊 第 227 頁 至 250 頁 ，夾 具 上 常 用 配 合 的 選 擇 可 參 考 表 1-10-4.因 此 本 設 計 中 的 尾 部 套 筒 與 削 邊銷 的 配 合 選 60 ， 削 邊 銷 與 工 件 工 序 孔 間 的 配 合 選 擇 ， 銷 軸 與 壓7fH 6nH板 間 的 配 合 選 ，銷軸與壓塊間的配合選 。562h 76fH粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計5.2 夾具零件的公差和技術(shù)條件設計專用夾具零件及部件，其公差和技術(shù)要求可依據(jù)夾具總裝圖上的配合性質(zhì)和技術(shù)要求，并參照 機 床 夾 具 零 件 及 部 件 技 術(shù) 要 求 （ GB2259-80)制 定 。 一般 包 括 以 下 內(nèi) 容 （查 機 床 夾 具 設 計 手 冊 ） ：1、 夾 具 零 件 毛 坯 的 技 術(shù) 要 求 如 毛 坯 質(zhì) 量 、 硬 度 、 毛 坯 熱 處 理 以 及 精 度要 求 等2、 夾 具 零 件 熱 處 理 的 技 術(shù) 要 求 包 括 為 改 善 機 械 加 工 性 能 和 為 達 到 要求 的 機 械 性 能 提 出 的 熱 處 理 要 求 。 3、 夾 具 零 件 的 尺 寸 公 差 （ 見 表 1-10-20）4、 夾 具 零 件 主 要 表 面 的 粗 糙 度 （ 見 表 1-10-21）夾 具 定 位 元 件 工 作 表 面 的 粗 糙 度 應 比 工 件 定 位 基 準 表 面 的 粗 糙 度 提 高 1 3 級 。5、 夾 具 主 要 零 件 的 材 料 （ 見 表 1-10-22）6 總結(jié)這次畢業(yè)設計，歷時兩個月。在此期間，針對設計內(nèi)容進行了大量的工作，比較好的完成了畢業(yè)設計中所提出的各項任務，達到了畢業(yè)設計的目的。通過此畢業(yè)設計，掌握了對零部件的加工工藝過程的分析及專用夾具的設計方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進行了具體的設計工作。先了解原始資料：被加工零件工序、機床聯(lián)系尺寸及主要參數(shù)、零件的加工工藝過程等；再確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，最后繪制鋁 活 塞 銷 孔 零 件 圖 、 專 用 夾 具 總 裝 圖 、 夾 具 零 件 圖 ， 制 定 公 差 和技 術(shù) 條 件 。在設計期間，我學習并運用 CAD 對解放牌汽車的活塞、專用夾具總裝圖進行繪制，提高了我對 CAD 的運用能力。通過選擇零件材料，對材料的熱處理和性能有深一步的了解。為以后的工作奠定了基礎。粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計參考文獻1 鄭 修 本 ， 機 械 制 造 工 藝 學 ， 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 1991。2 于 永 泗 ， 機 械 工 程 材 料 ， 大 連 理 工 大 學 出 版 社 ， 2007。3 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學 ， 機 床 夾 具 設 計 ， 上 海 科 學 技 術(shù) 出 版 社 ， 1990。4 東 北 重 型 機 械 學 院 ， 機 床 夾 具 設 計 手 冊 ， 上 海 科 學 技 術(shù) 出 版 設 ，1987。5 周 開 勤 ， 機 械 零 件 手 冊 ， 高 等 教 育 出 版 社 ， 1994。6 濮 良 貴 ， 機 械 設 計 ， 高 等 教 育 出 版 社 ， 1996。7 大 連 組 合 機 床 研 究 所 ， 組 合 機 床 設 計 ， 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 1978。8 陳 于 萍 、 周 兆 元 ， 互 換 性 與 測 量 技 術(shù) 基 礎 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ，1997。 9 實用機械設計手冊 編 寫 組 ， 實用機械設計手冊 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ，1992。 粗鏜活塞銷孔組合機床夾具設計致 謝本設計及論文是在我的導師肖懷國老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到論文的最終完成，肖老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。在此謹向肖老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時還要對幫助過我的老師、同學、朋友、親人表示真誠的感謝!江西農(nóng)業(yè)大學畢業(yè)設計,粗鏜活塞銷孔組合機床 專用夾具設計 指導老師：肖懷國 工學院 機制051班 黃建新 20050401,設計任務,為粗鏜活塞銷孔組合機床設計專用夾具，此專用夾具是為粗鏜解放牌活塞銷孔工序所設計的夾具。以下是工序簡圖：,設計思路,一、研究原始資料二、夾具結(jié)構(gòu)的方案制定三、繪制夾具總裝圖四、繪制夾具零件圖,研究原始資料,1、了解活塞零件工作圖、結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)條件，著重理解活 塞銷孔粗鏜工序的加工工藝過程。2、了解活塞生產(chǎn)批量和對夾具的需用情況，以確定所采用夾具 的合理性和經(jīng)濟性。3、研究組合機床的主要技術(shù)參數(shù)、規(guī)格、安裝夾具的有關(guān)連接 部分尺寸。4、了解刀具的主要結(jié)構(gòu)尺寸、制造精度、主要技術(shù)條件。5、收集有關(guān)夾具零部件標準、典型夾具結(jié)構(gòu)、夾具設計資料。,工件的定位方案,1、活塞結(jié)構(gòu)分析： 活塞是薄壁零件，容易產(chǎn)生變形，且加工工藝路 線又長，若沒有一個統(tǒng)一的定位基準，很難達到 所要求的位置精度。 2、定位元件確定： 這里用活塞止口及端面定位，形成“一面一孔”定位。 通過夾具體上表面及短柱銷作為定位元件消去5個自由 度，剩下的轉(zhuǎn)動自由度用一根裝在尾座套筒中的削邊 銷插入孔中來位， 從而保證加工余量均勻。,關(guān)于刀具的引導,根據(jù)機床夾具設計手冊關(guān)于金剛鏜床夾具的 典型例子，其中金剛鏜床為剛性主軸，孔的位置精 度主要由主軸與夾具之間正確位置保證，夾具沒有 鏜套。所以，這里我也效仿這個例子，不用設計鏜 套。,夾緊機構(gòu),根據(jù)活塞結(jié)構(gòu)、工藝條件及 生產(chǎn)批量，設計如圖夾緊構(gòu)每次在夾具體上夾兩個工件。,主要夾緊件立體效果圖,夾緊機構(gòu)中的11-壓板,夾緊機構(gòu)中的9-壓塊,夾具體的結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置總體上的配置以及達到夾具體的設計要求，夾具體的結(jié)構(gòu)如圖示,傳動方式,因為夾緊件是壓板、壓塊、六角螺母和開口墊圈，所以需要用相應的扳手對六角螺母進行擰緊和擰松。因此，本設計中以操作工人手臂之力作為動力源利用選定的扳手通過夾緊機構(gòu)來實現(xiàn)夾緊工作。,原動力計算,Me=Wk【rtg1+rztg(+2)】/0(N.mm) =484.7(N.mm) （其中Wk=450.4N，實際所需夾緊力，其它系數(shù)值查夾具 設計手冊） 初選螺紋公稱直徑為10(mm)的螺栓，查得其許夾 緊力為3924(N)，加在螺母上的夾緊扭9.320(N.mm) M10的許用夾緊力=3924450.4(N) M10的螺栓滿足強度要求。,扳手和螺栓的選用,當用扳手扳動初選M10螺栓上的六角螺母時，查手冊得： 手柄長度L=120(mm),作用力為45（N），而夾緊力為3550（N），遠大于450.4（N）。 所以，用M10的螺栓，并用扳手長度L=120(mm)的扳手的方案符合要求。,專用夾具裝配立體效果圖,結(jié)束語,衷心祝全院老師身體健康，工作順利！ 謝謝！,