缸盖加工转台夹具设计.docx
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缸盖加工转台夹具设计
摘要
组合机床是随着生产力发展，由万能机床和专用机床发展而来的。
组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。
组合机床应用越来越普遍，并显示出其巨大的优越性。
具体表现在自动化程度高，加工精度高，加工质量稳定，还能减轻工人的劳动强度等等。
这次设计的是完成对缸盖上轴孔系的加工，如果采用通用机床加工不能使工序集中，同时会费时、费力，而且不利于保证其孔的加工精度。
而组合机床可以进行多刀加工，能使工序集中，使加工简化，同时也能保证要求的加工精度，能一次装夹两个工件完成六个孔的加工。
本设计的是机床总体设计和夹具设计，主要完成工序图、加工示意图、编制生产率计算卡以及夹具装配图和部分零件图。
并且这种机床结构简单、生产效率高，符合生产实际的需要。
通过对该机床的设计，主要了解组合机床的基本原理，体验组合机床的设计过程，掌握设计方法，并培养自己的设计思想，为就业打下坚实的基础。
关键词：
组合机床，夹具，工序图，夹具设计
Abstract
Thecombinedlathedevelopsfromtheall-purposemachinetoolandthespecialmachinetoolwiththedevelopmentofproductionforces.Itisakindofhigh-efficiencyspecialmachinetools,whichaccordingtotheprocessneedofwork-piece,onthebasisofalargenumbergeneral-purposepartsequippedwithafewspecialparts.Thecombinedlatheismadeusemoregeneral,Displayingconcretelyintheautomaticdegreehigh,themachiningaccuracyishigh,processingqualityissteady,stillcanlightenlaborintensity,etc.
Thedesigniscompleteontheaxiscylinderheadmachiningholes.Ifadoptedgeneralpurposemachinenotonlymakeprocesstobecentralized,atthesametimehavebeentime-consumingandstrenuousity,butalsodonotbenefittoguaranteethemachiningaccuraciesofhole.Whereasthecombinedlathecanproceedmultitoolprocess,getprocesscentralizedandgetprocesssimplify,alongwithguaranteemachiningaccuracythatrequire,completeprocessofsixholesonce.thedesignmissionisaoveralldesignandjigdesignofthecombinedlathe,mostlycompletethedesignofthedrawingofworkingprocedureandtheprocessingschematic,themachinetoolsgeneraldrawing,thecalculatingcardofproductivityandjigassembledrawingandpartofpartsdrawing.themachinetool’structuresimplicityandhighofproductionefficiency,fitfordemandofactualproduce.
ThroughthedesignIhaveunderstoodtherationaleofcombinedlatheanddesignmethodofthecombinedlatheandeducateddesignhabits.Thatisasolidfoundationforouremployment.
Keywords：
Thecombinedlatheprocesspicturesheetoveralldesignofmachinetool
目录
1绪论1
1.1我国夹具发展现状1
2零件的工艺性分析2
2.1零件的作用2
2.2零件的毛坯制造方式2
2.3零件的工艺分析...................................................................................................................2
3加工工件应选用的机床类型及该机床的特点3
3.1加工工件应选用的机床类型3
3.1.1多工件组合机床的定义............................................................................................3
3.2组合机床的特点3
3.3组合机床设计步骤4
4夹具设计5
4.1概述5
4.1.1夹具的定义.................................................................................................................5
4.1.2组合机床夹具的定义.................................................................................................5
4.1.3组合机床夹具的作用.................................................................................................5
4.1.4组合机床夹具的组成和基本要求.............................................................................6
4.2定位方案的设计....................................................................................................................6
4.2.1定位方案的确定.........................................................................................................6
4.2.2工件定位误差及产生原因.........................................................................................7
4.2.3定位销的设计步骤及定位误差的计算.....................................................................7
4.3组合机床夹紧机构的设计及夹紧力的计算........................................................................9
4.3.1夹紧力的概念.............................................................................................................9
4.3.2设计夹紧机构时应注意满足的基本要求.................................................................9
4.3.3选择夹紧力的作用点时的注意事项.........................................................................9
4.3.4夹紧力的方向的选择...............................................................................................10
4.3.5夹紧力的大小确定...................................................................................................10
4.3.6确定夹紧力时应当注意的问题...............................................................................10
4.3.7夹紧机构的设计.......................................................................................................12
4.3.8油缸参数的计算.......................................................................................................14
4.4导向装置.................................................................................................................................15
3.4.1导向装置的概述.......................................................................................................15
4.5夹具体设计.............................................................................................................................16
4.5.1概述...........................................................................................................................16
4.5.2夹具体毛坯结构的选择...........................................................................................16
结论17
致谢18
参考文献19
附录20
附录20
1绪论
1.1我国夹具的发展现状
夹具是机械加工不可缺少的部件，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。
一、高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。
德国戴美乐公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内；夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2～5μm。
机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。
诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。
二、高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。
为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。
新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1～2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。
为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。
采用美国Jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。
三、模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。
利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。
省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。
模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。
模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。
组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。
四、通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。
采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。
德国戴美乐公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。
元件的功能强，使得夹具的通用性好，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。
2零件的工艺分析
2.1零件的作用
置凸轮轴式发动机的气缸盖安装在缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。
它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。
水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。
利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。
缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。
2.2零件的毛坯制造方式
工件的材料选用HT200---400，硬度为HB170-241。
毛坯采用铸造加工的方法。
2.3零件的工艺分析
1.加工内容：
粗加工凸轮轴孔；粗铣前后端面
2.定位基准：
以底面和两个工艺孔定位
3.夹压部位：
液压夹紧支撑面反面；
4.工件上下料方式：
人工手动上料。
3加工工件应选用的机床类型及该机床的特点
3.1加工工件应选用的机床类型
因为，该加工工件的主要加工表面为两个端面，且进行钻孔。
所以，选用立式双面钻组合机床。
3.1.1多工件组合机床的定义：
多工位组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件通过工作台回转将装在工作台上的工件送至各工位或主轴箱的回转多次对工件进行加工的一种高效的专用机床。
3.2组合机床的特点（与万能机床和组合机床相比较）
组合机床是用按系列化准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。
组合机床是随着生产的发展，有万能机床和专用机床发展来的。
在过去的许多年中，机械产品加工中广泛的采用万能机床。
但随着生产的发展，很多企业的产品产量越来越大，精度越来越高，如汽车、拖拉机行业的气缸体、气缸盖、变速箱、后桥等零件，采用万能机床加工就不能很好的满足要求。
因为在某台机床上总是加工一种工件，是万能机床的很多部件和机构变得作用不大，工人整天忙于装夹工件、启动机床、进刀退刀、停车及卸工件等，不仅工人劳动强度很大，而且生产效率也不高，不利于保证产品加工精度。
专用机床的制造就是为了解决这个矛盾。
专用机床是专门用于加工一种工件或一种工件的一定工序的机床，它可以同时用许多刀具进行切削，机床的辅助动作部分的实现了自动化，结构也比万能机床简单，生产效率提高了。
但专用机床的最大弱点就是加工工件稍有一点变动，它就用不上了需要另造新的机床，不能适应现代机械工业技术迅速发展、产品经常革新的需要，而且这种机床设计制造周期长，造价也高。
所以，在总结实践经验的基础上，提出创造高效率的机床：
它既有专用床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以适应新工件加工的特点。
为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分以及床身、立柱、工作台等设计制造成通用的独立部件，称为“通用部件”。
根据工件加工的需要，用这些通用部件配以部分专用部件就可组成机床，这就是组合机床它有如下优点。
一组合机床是有大量的通用零、部件组成，故有重新改装的优越性，其通用零、部件可多次重复利用。
二组合机床可进行多面，多工位，多轴，多刀同时加工，故是实现集中工序的最好途径，可以提高生产效率。
三因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性故精密度稳定。
四由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，这就简化了机床的维修和修理。
五自动化程度高，劳动强度低，配置灵活等。
因此，依据零件的加工工艺要求，拟采用卧式三工位多轴同时加工的组合钻床。
3.3组合机床的设计步骤
一调查研究：
主要对加工零件图样进行分析，对组合机床使用和制造单位进行深入细致的了解，查阅、搜集和分析国内外有关资料以取的可靠的设计依据，通过调查研究位组合机床总体设计提供必要的大量的数据、资料，做好充分的、全面的技术准备。
二总体方案的设计：
总体方案的设计主要包括制定工艺方案（确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等）、确定机床配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构形式。
总体方案的拟定式设计组合机床的最关键的一步。
方案制定的正确与否，将直接影响机床能否满足加工要求，能否保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。
多工位立式组合钻床的总体设计，组合机床设计主要是“三图一卡”的绘制，即工序图、加工示意图、组合机床联系尺寸图及编制生产率计算卡，有关内容可参考组合机床总体设计部分，在次不再作详细的介绍。
三技术设计：
它是根据总体设计已确定的“三图一卡”，设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具、多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和机床循环要求，设计液压和电器控制原理图，并按设计程序作必要的计算和验算，对前阶段中初定的数据、结构做相应的调整和修改。
四技术设计：
在技术设计通过后进行工作设计，即绘制几个专用部件的施工图样、编制各部件零件明细表。
4.夹具的设计
4.1概述
4.1.1夹具的定义
在机械制造业的各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对象，使之占有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。
因此，无论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。
但在机械加工中应用最为广泛的是金属切削机床上使用的夹具，我们同称为机床夹具。
机床夹具是在机床上用以准确，迅速的安装工件，从而保证工件与刀具间正确相对位置的一种工艺装备。
4.1.2组合机床夹具的定义
在机械制造业的各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对象，使之占有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。
因此，无论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。
但在机械加工中应用最为广泛的是金属切削机床上使用的夹具，我们同称为机床夹具。
机床夹具是在机床上用以准确，迅速的安装工件，从而保证工件与刀具间正确相对位置的一种工艺装备。
4.1.3组合机床夹具的作用
组合机床夹具在保证品质优，高产，低成本，充分发挥现有设备的潜力，便于工人掌握复杂或精密零件加工技术，减轻繁重的体力劳动等诸多方面起着重大的作用。
1.夹具是保证和稳定产品质量，实行全面质量管理的重要手段。
使用夹具后，可以保证工件被加工表面与其它相关表面（线或点）间的尺寸精度，以及它们间的平行度，垂直度，同轴度等项位置精度要求。
且不受（或少受）各种主观因素的影响，因此可使加工精度稳定。
2.可提高劳动生产率，降低产品成本。
采用夹具定位可全部或部分的省去找正时间，采用快速定位、加紧机构，尤其是各种机械化夹紧机构（气动、液压、气液压传动、电动等），可以明显的降低装卸工件所需的辅助时间。
3.夹具可扩大机床的工艺范围，做到一机多能。
对于中小工厂，由于机床的品种、规格和数量有限，为了适应生产发展的需要，充分挖掘现有设备的潜力、，往往通过设计不同的夹具来进一步夸大机床的工艺范围，达到一机多用的目的。
4.操作方便、安全，讲情工人的劳动强度。
使用夹具安装工件，基本上不用再进行找正，对于复杂或精密零件的加工主要靠夹具，而基本上不取决于工人的技术水平，因此工人操作方便，并便于组织生产。
4.1.4组合机床夹具的组成和基本要求
组合机床夹具是指专门为某一工件的某一道工序的加工而设计的，具有结构紧凑、操作迅速、方便等优点。
其主要有以下几个方面组成：
定位装置、夹紧装置、对刀—引导装置、夹具体、辅助元件及装置等。
由于组合机床常常是多刀、多面和多工序同时加工，会产生很大的切屑力和振动，其夹具必须具有很好的刚度和足够的夹压力，以保证在整个加工过程中工件不产生任何位移，同时，也不应使工件产生不容许的变形。
组合机床夹具是保证加工精度的关键部件，其设计、制造和调整都有严格的要求，使其能持久的保持精度。
4.2定位方案的设计
4.2.1定位方案的确定
在进行工件定位分析时，首先应根据工件的要求，确定应限制它的哪些自由度。
其次再选用一定数量的恰当类型的定位元件。
进行适当的布置来消除这些自由度：
1.根据工件的加工需要，可以采用一面两销定位，如图4-1所示。
这种定位方式可以完全限制工件的自由度，保证定位准确，而且该系统夹具结构简单、夹具敞开性好、易于实现定位过程自动化及定位基准统一，增加了系统的刚性和稳定性。
在此次设计中，夹具系统中还增加了辅助支撑钉。
2.一面两孔定位时所用的定位元件是：
平面采用支承板定位，两孔采用定位销定位，即一圆柱销和一削边销（菱形销）。
即支承板限制3个自由度，圆柱销限制2个自由度，削边销限制1个自由度。
3.各定位元件都要满足以下基本要求：
（1）高的精度定位元件的精度直接影响定位误差的大小。
一般工厂多是根据经验取定位元件的制造公差
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