毕业设计(论文)-4110发动机飞轮壳周边孔钻削夹具设计.doc.doc
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1、邵 阳 学 院毕业设计(论文)课 题 名 称4110发动机飞轮壳周边孔钻削夹具设计 学 生 姓 学 号 6 院(系)、专业机械与能源工程系机械设计制造及其自动化指 导 教 师 职 称 副 教 授 2006年 6月 邵阳学院毕业设计内 容 提 要本设计的是4110发动机飞轮壳周边孔的钻模设计。壳体周边上的孔是按一定的角度和距离分布的,为了使工件在一个位置上加工后连同定位元件相对于刀具转动一定的角度在另一个位置上继续进行加工,将钻模设计成回转式。工件采用“一面两孔”的定位方式在回转分度钻盘上定位,用螺旋夹紧机构夹紧。由于钻孔时切削条件差,常会影响孔的加工精度和生产效率的提高。因尤其是孔和孔系的位置
2、精度,用画线找正的办法,难以达到较高的精度和生产效率。此本钻模借助于其上的钻套引导刀具,可以准确地确定刀具与工件之间的相对位置。考虑到本钻模所服务的加工中的孔直径,安装钻套的钻模板固定在分度盘上,提高定位刚性和加工精度。在设计过程中还将对钻模的定位,分度和调刀误差进行分析,目的既希望本次设计合乎实际的生产需要,能在实际生产中使用。 SummaryThis design is the 4110 engine fly wheel housing peripheral hole jig design. The shell peripheral on the hole away from the di
3、stribution according to certain angle, In order to cause the components to process after a position together with locates the part to be opposite in cutting tool rotation certain angle continues in another position to carry on the processing, designs the jig the rotation type. Components use “at the
4、 same time two” the locate mode drills on the plate in the rotation indexing to locate, clamps the organization clamp with the screw. Because time drill hole cuts the condition to be bad, often can affect the hole the processing precision and the production efficiency enhancement. In particular hole
5、 and the hole departments position precision, the means which adjusts with the linedraw, achieves the high precision and the production efficiency with difficulty. This jig with the aid of drills the set of guidance cutting tool in above, may determine between the cutting tool and the work piece rel
6、ative position accurately. Considered this jig serves in the processing hole diameter, the installment drills the set to drill the template to fix on the graduated disc, enhances the localization rigidity and the processing precision. In the design process will be the positioning of drilling modules
7、, sub-degree and transfer knife error analysis, the purpose of this meeting is to design a realistic production needs to be in actual production use. 目 录前 言 11 绪论 21.1 研究的目的和意义 21.2 机床夹具的概述 21.3 机床夹具的现状 41.4 研究方法及内容 52 总体方案的研究 72.1 零件的分析 72.2 定位方案的确定 72.3 总体结构及工作原理 93 关键零部件的设计 103.1 对刀装置的选择和设计 103.2
8、 定位元件及装置的设计 113.3 夹紧力的确定和夹紧装置的设计 133.4 夹具体的设计 153.5 分度心轴的设计 184 误差计算 214.1 一面两孔时的定位误差 214.2 调刀误差 214.3 分度误差的计算 23总 结 25参考文献26致 谢 27附录一 图表附录二 外文原文和翻译前 言人们在提到机械制造往往对于对机床夹具的关注程度都不太高,其实所谓的机械制造应该规范一些的说成工艺系统。这个工艺系统是由机床、辅具、刀具、工件和夹具等组成的一个封闭的系统。机床夹具是组成工艺系统的一个重要环节,是影响加工质量的重要因素。工件和刀具是分别安装在夹具和机床上的,要受到夹具和机床的约束。因
9、此,工件的机械加工精度主要取决于工件和刀具在切削过程中的相互位置。机床夹具设计一般包括结构设计和精度设计两个方面。而人们通常习惯侧重于结构设计而忽视精度设计。关于机床夹具的结构设计,不仅有大量的资料可供参考,而且还不断从其它学科吸收新的成果而向前发展。诸如液性塑料夹具;各种弹性膜片式夹具;真空夹紧夹具;感应分度夹具等等。关于机床夹具的精度设计,随着科学技术的迅猛发展,市场需求的变化多端及商品竞争的日益激烈,使机械产品更新换代的周期愈来愈短,多品种、小批量生产的比例和对零件加工精度要求的提高,也日益受到人们的重视。促使现代机床夹具朝着精密化、高效化、柔性化等方面发展,同时扩大了专门生产夹具的厂商
10、队伍。由此可以证明在机械制造中,机床夹具的设计是应该引起我们高度重视的。在本次设计之前,本人进行过传统系统和工艺方面的设计,惟独在对夹具的理解方面是比较匮乏的。因此,本次设计在完成一定的实际工程问题的同时,将使本人对机械专业知识的理解和掌握更加的系统、全面和平衡,为今后从事机械行业做好更坚实的铺垫。本次设计的是4110发动机飞轮壳周边孔钻模设计,是在老师认真、耐心而又严格的指导下进行的。但是因水平受限以及没有在生产第一线的设计经验,影响了本次设计的水平,存在不合理之处,望个位老师多多批评指正。本论文是在刘玉梅老师的悉心指导和严格要求下完成的,刘老师那严谨求实的治学态度,和赋有爱心的指导让我受益
11、非浅。在此对刘老师表示忠心的感谢!设计者 胡 国 谊2006年6月于邵阳1 绪论1.1 研究的目的和意义“纸上学来终觉浅,绝知此事要躬行。”为了更系统地训练我们的综合设计能力,进一步培养和提高我们科学的思维方式和正确的设计思想以及发现,分析,解决解决实际问题的能力,在老师的指导下解决一定的工程问题,完成本科教育中非常重要的实践教学环节。我们毕业设计小组选用了邵阳神风动力公司的4110发动机飞轮壳做为毕业设计课题,对其加工工艺规程,每道工序的工装夹具进行设计。所谓“实践出真知”。本次设计是要求解决实际的非虚拟的实际性的机械工程问题,前提要求是我们掌握相当的专业知识,而通过本次设计提高自己综合运用
12、所掌握知识,查阅相关设计资料的能力,熟悉相关的国家标准和国际标准,进一步熟练操作绘图软件并绘制工程图。锻炼我们独立解决一定的实际工程问题的能力,使我们的设计更具实用性。本次设计还能让我们更多的接触社会,了解社会的发展态势和国内外的现状,为将来走上工作岗位作一个铺垫,增加自己的就业信心,明确今后的发展方向。就狭义的方面来讲我课题的工程实际目的就是要将夹具的作用服务于实际生产上。1.2 机床夹具的概述1.2.1 夹具的定义在机床上对工件进行切削加工,首先需要将工件夹紧。为了能加工出合乎精度要求的工件,仅将工件进行夹紧,以进行切削加工是不够的。还需要使工件在机床上占有正确的位置。这种使工件占有正确的
13、加工位置,并使之夹紧的过程,称为工件的安装。用于安装工件的装置称为机床夹具。有时候习惯上还将一些用于扩大机床工艺范围的装置,如靠模,仿型装置也称为夹具。1.2.2 夹具的历史背景及发展趋势 夹具从产生到现在,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,使加工过程加速和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到,夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系,所以对夹具引起了重视;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备。
14、在夹具的发展过程中,为适应不同批量的生产,专用夹具和通用夹具都得到了很好的发展。专用夹具主要应用于要求定位精度高,保证加工质量,又便于采用各种快速夹紧机构,提高生产效率的固定的较大批量的生产,但生产成本较高。当生产效率要求不高时,使用专用夹具显然是不划算的,这为通用夹具提供了用武之地。通用夹具可以适用于不同工件的生产,降低生产费用,但是生产效率则较低。随着社会生产的发展,介乎于大批量和单件小批量之间的多品种中小批量生产日益增多,单有专用夹具和通用夹具已不能满足生产要求。于是出现了介于通用夹具和专用夹具之间的一系列新的夹具形式。多见的形式为由通用件临时组成专用夹具的专门化拼装夹具和用于有限通用目
15、标的专用可调夹具。除此之外还发展了自动化生产用夹具。因此,夹具可进行如下的分类:(1) 通用夹具适用范围较大,无须需调整或稍加调整就可以用于装假不同的工件。这类夹具已经标准化,在机床上一般都装配有,如车床上的三爪卡盘或四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头;铣上的平口钳、分度头和回转工作台等。通用夹具主要应用于单件小批量的生产。(2) 专门化拼装夹具 这类夹具是有预先制好的标准元件和组件拼装而成,是针对一定的工件和一定的工序的专用夹具。只要有足够的种类和数量的标准件,就可以拼装出各种各样夹具。它具有专用夹具的优点和很大的通用性。用完可以拆卸并保存入库,不会存在专用夹具的“报废”问题。因此这类夹具很适合于新产
16、品试制和多品种小批量生产。对于没有夹具不能加工的单件生产,以及批量较大、但轮番周期较长的生产,用这类夹具是比较经济的。因为它具有缩短生产准备周期,减少专用夹具品种、数量和存放面积等优点。缺点是初期投资较大。(3) 专用可调整夹具此类夹具是用于装夹和加工多品种、中小批量生产中的一组工件。可以针对具体工件形状更换专用元件;或者是调节某些夹具元件的位置。这类夹具是在专用夹具基础上少量更换或调解夹具元件,因此能达到有限目标的通用化,极大提高了专用夹具在多品种、中小批量生产中使用的经济性。(4) 专用夹具专用夹具是针对某一工件的一定工序而专门设计,不需要考虑通用性的问题,可以把夹具设计得结构紧凑,操作方
17、便,并采用各种省力机构或动力装置。因此使用专用夹具可以保证较高的加工效率和生产效率,是根据工件的加工要求自行设计与制造的,其设计和制造周期较长,制造费用也较高,适用于固定的较大批量的生产。(5) 自动化生产用夹具自动化生产用夹具主要是自动线夹具,分固定式夹具和随行夹具两类。固定式夹具和专用夹具类似;而随行夹具除了一般夹具所担负的装夹工件的任务外,还担负着沿自动线输送工件的任务,即跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移动到下一个工位的任务。1.2.3 夹具的作用(1) 保证加工精度,稳定加工质量(2) 提高劳动生产率,降低加工成本(3) 扩大机床工作范围,实现“一机多能”。(4) 减轻劳动强度,保
18、证安全生产。(5) 在流水线生产中,便于平衡生产节拍。1.2.4 夹具的组成(1) 定位元件或定位装置(2) 夹紧元件或夹紧装置(3) 对刀、引导元件(4) 连接元件(5) 夹具体(6) 其他元件或装置1.3 机床夹具的现状夹具是机械加工不可缺少的部件,国际生产研究协会的统计表明,目前中,小批多品种生产的工件品种以占工件种类总速的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场激烈的竞争。然而,一般企业都仍习惯与大量采用传统的专用夹具。在一个具有中等生产能力工厂中,约拥有13001500套专用夹具。另一方面,在多品种生产的企业中,约隔4年就有要更新80%左右的专用夹具,而夹
19、具的实际磨损量仅为15%左右。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 特别是近年来,数控机床(NC),加工中心(MC),组成技术(GT),柔性制造系统(FMS),等新技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:(1)能迅速而方便地装备新产品的投资,以缩短生产成本。(2)能装夹一组具有相似性特征的工件。(3)适应于精密加工的高精度机床夹具。(4)适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。(5)采用以液压泵站等为动力源的高效加紧装置,以进一步提高劳动生产率。(6)提高机床夹具的标准化程度。1.4 研究方法及内容发动机是
20、工程机械产品和车辆成本构成的核心,也是工程机械产业链条中与整车制造并列的重要环节。作为其中一个重要部分的发动机飞轮壳,自然要求保证相当的精度和加工质量,才能很好的配合发动机的其它部分组装成合格的产品。本课题是要完成4110发动机飞轮壳钻周边孔的钻模设计。因为该飞轮壳是固定的大批量生产,要保证加工质量和生产效率,因此选择为生产设计专用钻床夹具,即专用钻模。壳体周边上的孔是按一定的角度和距离分布的,为了使工件在一个位置上加工后连同定位元件相对于刀具转动一定的角度在另一个位置上继续进行加工,将钻模设计成回转式。由于钻孔时切削条件差,常会影响孔的加工精度和生产效率的提高。尤其是孔和孔系的位置精度,用画
21、线找正的办法,难以达到较高的精度和生产效率。因此本钻模借助于其上的钻套引导刀具,可以准确地确定刀具与工件之间的相对位置。机床夹具是设计工艺准备工作的重要组成部分。夹具设计的质量,对生产率、加工成本以及安全生产等有直接的影响。为此,在对本钻模进行设计,将遵从以下的基本原则和要求:(1)夹具要满足零件设计图纸及加工工序对加工精度的要求(2)在满足加工精度、效率等要求前提下,力求夹具结构简单,以提高夹具制造工艺性。(3)尽量降低夹具的制造成本,在不降低性能的前提下,可采用廉价的代用材料。(4)尽量采用标准元件,使夹具元件规格化、典型化,并使整个夹具组合化,以缩短夹具的制造周期,降低成本。(5)夹具的
22、操作要方便,安全。2 零件的分析和夹具总体方案的确定2.1 零件的分析本课题所设计的钻模要服务于4110发动机飞轮壳钻周边孔的工序。工序中将分多工步钻各个周边平面上螺纹孔,钻通孔和锪孔加工。其中钻一组4-M6、一个M18及两组4-M12螺纹孔所选用的刀具为高速钢麻花钻,锪孔选用带导柱锥柄平底锪钻,钻18通孔选用硬质合金锥柄麻花钻。于Z33-1摇臂钻床上加工。对于两组4-M12和4-M6的螺纹孔,孔的中线线必须位于直径公差值为0.4且理论尺寸所确定矩形分布。2.2 定位方案的确定2.2.1 自由度分析夹具用于4110发动机飞轮壳钻周边孔的工序。壳体周边上的孔或孔系是按一定的角度和距离分布的,为了
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