密封圈定位套鉆孔夾具設(shè)計(jì)
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前言
本說明書是編者根據(jù)密封圈定位套鉆孔過程所需夾具的設(shè)計(jì)原理編寫的。主要包括任務(wù)介紹、方案選擇、定位誤差分析等內(nèi)容。
《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,是我們學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造工藝學(xué)、工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、CAD/CAM等專業(yè)基礎(chǔ)課和主要專業(yè)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),這是我們對(duì)以前所學(xué)各門課程的一次較為深入的綜合總復(fù)習(xí),同時(shí)還要對(duì)相關(guān)課外知識(shí)進(jìn)行查閱和學(xué)習(xí),也是一次對(duì)我們實(shí)際運(yùn)用知識(shí)解決問題能力的練習(xí)。并且,這次課程設(shè)計(jì)同樣也會(huì)用到以前的金工實(shí)習(xí)、認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的相關(guān)知識(shí),也可以說這是對(duì)這幾次實(shí)習(xí)效果的一次檢驗(yàn)。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)。
這次的課程設(shè)計(jì),我的題目是“密封圈定位套”鉆孔夾具設(shè)計(jì)。希望通過對(duì)密封圈定位套的加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)的熟悉,可以進(jìn)一步了解專用夾具的設(shè)計(jì)。雖然這是大學(xué)以來的第三次課程設(shè)計(jì),但畢竟還是第一次接觸夾具的設(shè)計(jì),對(duì)知識(shí)掌握、熟悉程度以及綜合運(yùn)用還會(huì)存在問題,因此在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有考慮不周全或錯(cuò)誤的地方,這些也是第一次設(shè)計(jì)時(shí)常見的問題,希望老師多多批評(píng)和指正。
目 錄
一、任務(wù)介紹……………………………………………………………1
二、夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………………2
2.1 方案的選擇及確定…………………………………………………………2
2.2 夾緊元件及動(dòng)力裝置確定…………………………………………………2
2.3 鉆套、襯套及夾具體零件的選擇…………………………………………3
2.4 定位誤差分析………………………………………………………………6
2.5 公差配合的選用……………………………………………………………8
2.6 切削力的計(jì)算與夾緊力分析………………………………………………9
三、設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………………………11
四、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………12
一、任務(wù)介紹
圖1定位套工序圖
零件介紹:密封圈定位套是機(jī)械密封裝置中的一個(gè)重要零件,它的外圈有凹凸結(jié)構(gòu),內(nèi)圈端面凸出一部分保證軸向定位要求。兩者都可以作為密封圈的輔助元件達(dá)到定位密封圈,保證密封工作穩(wěn)定的要求。
如圖1所示,本道工序的加工任務(wù)是加工面孔3×Φ13與3×M8螺孔的底孔,并滿足尺寸要求加工的3×Φ13平均分布在的圓周上,3×M8平均分布在的圓周上,同時(shí)保證Φ13與M8的夾角成60°。綜合上述,選擇用Z3025型搖臂鉆床。
根據(jù)所給已知條件,零件按中等批量到大批量生產(chǎn)的情況設(shè)計(jì)工藝過程。故以Φ90為定位基準(zhǔn),采用內(nèi)孔定位。
二、夾具設(shè)計(jì)
2.1 方案選擇及確定
方案一:以Φ130內(nèi)孔與圓盤底面B為定位面,采用內(nèi)孔定位,設(shè)計(jì)專用夾具。
方案一分析:這種機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方案可行,但是考慮到定位面B的粗糙度較大,用來做定位基準(zhǔn)會(huì)加大加工孔的誤差。
方案二:以零件內(nèi)孔Φ90與圓盤底面A為定位面,采用內(nèi)孔定位,設(shè)計(jì)專用夾具。
方案二分析:這種機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方案合理,因?yàn)榈酌鍭已經(jīng)進(jìn)行了加工,且粗糙度較小,而內(nèi)孔Φ90也已加工,所以對(duì)加工孔的誤差較小。
綜合上述分析,采用方案二。
2.2 夾緊元件及動(dòng)力裝置確定
由于該密封圈定位套的生產(chǎn)量很大,采用手動(dòng)夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動(dòng)力裝置采用手動(dòng)夾緊。采用手動(dòng)夾緊,夾緊可靠,機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。
同時(shí)為了克服螺旋夾緊動(dòng)作慢、效率底,本道工序夾具的夾緊元件選用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)來解決這一問題提高裝夾效率??焖俾菪龏A緊機(jī)構(gòu)的的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4
其工作原理及使用說明是:帶有開口墊圈的螺母夾緊,螺母外徑小于工件孔徑。稍微松開螺母,取下開口墊圈,工件即可穿過螺母取出。
2.3 鉆套、襯套及夾具體零件的選擇
本道工序主要加工任務(wù)是加工面孔3×Φ13與3×M8螺孔的底孔。并滿足尺寸要求加工的3×Φ13平均分布在的圓周上,3×M8平均分布在的圓周上。
(1) 對(duì)于加工面孔3×Φ13
其加工孔加工要求不高,故選用快速鉆套,以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。
根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖5及表1所示。
圖5 快換鉆套
表1 工藝孔3×Φ13鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表:
d
H
D
公稱尺寸
公差
13
26
22
-0.008
-0.022
34
32
12
7
13
13.5
22.5
50°
而襯套則選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如下圖6所示:
圖6 固定襯套
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示:
表2 工藝孔3×Φ13固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
22
+0.023
+0.013
26
30
+0.039
+0.025
1.5
1
(2) 對(duì)于加工3×M8螺孔的底孔
M8螺紋孔的加工需鉆、攻螺紋兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套(其結(jié)構(gòu)如下圖所示)以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。根據(jù)工藝要求:M8螺紋孔分鉆、攻螺紋兩個(gè)工步完成加工。
鉆、攻,加工刀具分別為:鉆孔——Φ7標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆,磨出雙錐和修磨橫刃;攻螺紋——Φ8的絲錐。根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖7及表3所示。
圖7 快換鉆套
表3 工藝孔3×M8螺孔的底孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表:
d
H
D
公稱尺寸
公差
8
12
12
-0.006
-0.018
22
20
12
6
7
7.5
16.5
45°
而襯套則選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如下圖6所示:
圖8 固定襯套
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表4所示:
表4 工藝孔3×M8螺孔的底孔固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
12
+0.019
+0.011
12
18
+0.032
+0.020
1
0.6
(3)夾具體中夾緊零件的選擇
本道工序夾具的夾緊元件選用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu),其中螺母選擇帶肩六角螺母來實(shí)現(xiàn)旋緊,其根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可以查得帶肩六角螺母的結(jié)構(gòu)尺寸如圖9及表5所示
圖9 帶肩六角螺母
表4 帶肩六角螺母的結(jié)構(gòu)尺寸
M30
55
53.1
44
45
其他零件都于夾具圖上表示。
2.4 定位誤差分析
(1) 已知工序的尺寸公差δg=0mm。其影響工序尺寸Φ222mm的誤差因素有:
基準(zhǔn)位移誤差Δw是由定位基準(zhǔn)和定位面的幾何形狀和表面粗糙度所引起的誤差,可略去不計(jì),故可認(rèn)為基準(zhǔn)位移誤差δy=0,所以Δw=0。
圖2
工序尺寸的工序基準(zhǔn)為A,定位基準(zhǔn)的為零件內(nèi)孔軸線O(如上圖2)。故基準(zhǔn)不重合,存在。
=-(-0.027)=0.027
圖3
夾具的制造誤差由夾具總裝圖中的技術(shù)要求規(guī)定,鉆套軸線對(duì)端齒分度臺(tái)定位面的垂直度為0.05mm。已知工件鉆孔出口處至鉆套上端面的距離為36mm,故。
定位面對(duì)端齒分度臺(tái)定位面的平行度在100mm內(nèi)公差為0.02。又知工件的高度尺寸為220mm,故。
與工序尺寸相應(yīng)的夾具尺寸公差為。
所以
(2)其他誤差
機(jī)床誤差:主軸對(duì)機(jī)床工作臺(tái)的垂直度誤差,這里主要是靠鉆套引導(dǎo)刀具,且鉆套較長(zhǎng),故可略去不計(jì),即。
刀具誤差和導(dǎo)向誤差:因?yàn)榧庸さ目资倾@加工,鉆套孔徑為 (配合F7),一般鉆頭允許磨損到尺寸,所以最大配合間隙為
快換鉆套與固定襯套的配合采用,查得其最大配合間隙為
鉆套及襯套的內(nèi)外圓柱同軸度為0.008,則。
又知工件孔深為20mm;鉆套高度H為36mm;導(dǎo)套下端面與工件的間隙Δw為4.36mm,可得刀具切出工件的位置偏差為:
夾具在機(jī)床上的定位誤差由于夾具的位置是通過刀具引入鉆套而校正的,所以等于0。
變形誤差可略去不計(jì)。
所以
。
綜上,夾具的定位誤差為
2.5 公差配合的選用
(1) 夾具以內(nèi)孔定位,因?yàn)槭倾@孔,且精度要求不高,所以按照一般精度選取內(nèi)孔與分度圓盤的配合公差為。
(2) 外徑與襯套的配合按照快換鉆套鉆孔選取了。
(3) 鉆套與襯套的配合按照刀具切削部分導(dǎo)向選取了。
(4) 定位栓與角鐵支承選取配合公差。
2.6 切削力的計(jì)算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆加工,而鉆削孔時(shí)在Φ13孔產(chǎn)生的鉆削力和鉆削力矩都比鉆削M8螺紋底孔時(shí)的大,所以只需計(jì)算鉆削孔Φ13的切削力。
鉆削力
鉆削力矩
式中:
則
本道工序加工工藝孔時(shí),工件的Φ90孔與圓定位盤配合,其中用螺栓和帶肩六角螺母旋緊來夾緊機(jī)構(gòu),屬于單個(gè)普通螺旋夾緊。根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得夾緊力計(jì)算公式為:
其中: ——單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力(N);
——原始作用力(N);
——作用力臂(mm);
——螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑(mm);
——螺桿端部與工件間的摩擦角(°);
——螺紋中徑之半(mm);
——螺紋升角(°);
——螺旋副的當(dāng)量摩擦角(°)。
由上式根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得點(diǎn)接觸的單個(gè)普通螺旋夾緊力:
=1895N小于所選M30螺旋副所能提供的最大螺旋夾緊力,故可行。
三、設(shè)計(jì)小結(jié)
轉(zhuǎn)眼幾周的專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)快接近尾聲了,在這次實(shí)習(xí)中我真正體會(huì)到了苦并快樂著——起的要比平時(shí)要早,畫圖到很晚,查閱機(jī)械手冊(cè),繪圖、計(jì)算,一遍又一遍,錯(cuò)了又重來,一次又一次的修改設(shè)計(jì)方案,但每當(dāng)看到自己的設(shè)計(jì)成果,心中總是美滋滋。
通過這次課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí),我有如下幾方面的感觸:
首先,在這次課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)中,通過自己的努力和請(qǐng)教老師和同學(xué),我收獲很大,不但比較系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了以前所學(xué)習(xí)的所有關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì),機(jī)械原理,機(jī)械制圖以及相關(guān)制圖軟件操作的知識(shí)而且加深了對(duì)以前那些枯燥公式的理解。
其次,以前我總是以為我什么東西都懂了,但到了實(shí)際設(shè)計(jì)過程中才發(fā)現(xiàn)自己是那么的膚淺,所以設(shè)計(jì)過程中我逐漸克服了自己眼高手低的缺點(diǎn)。通過此次實(shí)習(xí),把自己所學(xué)習(xí)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題,增強(qiáng)了我的理論聯(lián)系實(shí)際的觀念,提高了自己理論聯(lián)系實(shí)際的能力。理論是對(duì)實(shí)際操作的一個(gè)提煉和升華,是一個(gè)被理想化了的實(shí)際操作的模型,將實(shí)際操作簡(jiǎn)單化了。而實(shí)際操作卻是比理論更復(fù)雜的,因?yàn)樵趯?shí)際操作過程中會(huì)遇到許許多多人為因素和社會(huì)因素。比如理論上只要一部機(jī)器各個(gè)機(jī)構(gòu)或者部件滿足所需的運(yùn)動(dòng)要求和力學(xué)性能,那么這樣的設(shè)計(jì)方案就是可行的。但是在實(shí)際生產(chǎn)中情況卻遠(yuǎn)要復(fù)雜得多。我們不但要會(huì)學(xué)習(xí)知識(shí),更要會(huì)將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作中,那樣才能學(xué)以致用,才能造福自己和別人。
最后,通過這次實(shí)習(xí)我也深刻認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)方法的重要性,在實(shí)習(xí)中我首先借鑒了許多前人的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)——先做什么,再做什么,做設(shè)計(jì)不能盲目,對(duì)我們工程人員來講做事要有縝密的計(jì)劃,因?yàn)橐徽胁恢?,滿盤皆輸,再重頭既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)精力,我們可以多參考一些作品 查閱資料,與自己接觸過的一些東西進(jìn)行對(duì)比,吸取精華,去除糟粕,可以學(xué)會(huì)許多東西。但設(shè)計(jì),一定要有自己的想法,人也要有自己鮮明的個(gè)性,久了,就形成了自己的風(fēng)格,風(fēng)格的養(yǎng)成與一個(gè)人的藝術(shù)素養(yǎng)和個(gè)人修養(yǎng)有直接關(guān)系。能有自己的設(shè)計(jì)理念,設(shè)計(jì)風(fēng)格,就是不一樣,這樣設(shè)計(jì)出來的東西就有了獨(dú)特的靈魂。
四、 參考文獻(xiàn)
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