凸轮轴瓦盖钻孔加工夹具设计【优秀课程毕业设计】
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毕 业 设 计 (论文) 课题名称: 凸轮轴瓦盖钻孔加工夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到,本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名: 日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ,在 _年解密后适用本授权书。 不保密。 (请在以上方框内打“”) 学位论文作 者签名: 指导教师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日 本论文属于 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 I 摘 要 这次毕业设计以凸轮轴瓦盖为主要加工对象 ,设计任务有两项 ,第一项是设计多轴钻分动箱对凸轮轴瓦盖上表面两孔同时加工 ;第二项是设计零件的工装夹具(钻孔夹具设计) 首选根据零件图对零件的机构、技术要求进行分析,然后根据被加工孔的位置分布,选择合适的传动方案,进而对设计组件进行设计计 算 ,最后完成箱体的结构设计 . 本文钻削夹具设计的主要内容是,首先进行夹具方案设计,接下来通过参考资料、查阅标准及设计规范进行了定位部分设计、夹紧部分设计、夹具体设计等,并对其定位误差、夹紧力进行了计算,最后完成其夹具装配图。 多轴钻夹具是配合立式钻床进行钻孔加工的工艺装备,利用钻床主轴驱动多轴头各个工作轴,配套夹具进行夹紧和定位。在一次装夹过程中就可以完成若干孔位的加工,很适合大型汽车厂内大批量加工零件上多个孔系的工序,可以显著提高生产效率。 关键词: 钻床夹具;多轴钻;定位 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 he is to is in to of be to of on to of is to by to to of of is of of be be by of in So it to in s 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 录 摘 要 . I . 一章 绪 论 . 1 课题的来源、目的及意义 . 1 题的来源 . 1 课题研究的目的 . 1 课题研究的意义 . 1 题背景及国内外研究现状 . 2 课题研究的主要内容 . 2 第二章 原始资料及设计要求 . 3 始资料 . 3 艺卡 . 3 床参数 . 4 计要求 . 4 第三章 多轴钻分动箱的设计 . 6 动方案的选择及分析 . 6 动系统的设计 . 7 传动比的计算 . 7 动比的分配 . 8 传动装置的运动和动力参数计算 . 9 轴的转速计算 . 9 轴的功率计算 . 9 轮的设计及计算 . 9 动齿轮、从动齿轮的设计 . 9 递齿轮、工作齿轮的设计 . 13 的结构设计及强度校核 . 16 动轴的设计 . 16 出轴的设计 . 21 动轴的设计 . 25 作轴的设计 . 29 体的结构设计 . 31 体轮廓尺寸的确定 . 31 隔板尺寸的确定 . 31 滑与密封 . 31 向装 置的设计 . 32 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 向传动装置的设计 . 32 具接杆的设计 . 33 本章小结 . 34 第四章 夹具的设计 . 35 定夹具轮廓尺寸 . 36 紧和定位方案的总体设计 . 36 位方案的选择及分析 . 36 位误差的分析及计算 . 36 具体上配合剂公差的选择 . 38 紧装置的设计 . 38 紧机构的选择 . 38 紧力的计算 . 39 际夹紧力的计算 . 39 紧动力装置的设计 . 39 模板的结构设计 . 40 套的选择及计算 . 40 模板的选择 . 41 他零件的结构设计 . 42 向转动组件的设计 . 42 具底座的设计 . 43 作的简要说明 . 43 本章小结 . 43 总结与展望 . 45 致谢 . 46 参考文献 . 47 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 1 第一章 绪 论 课题的来源、目的及意义 题的来源 本课题来源于郧西精诚汽配有限公司的实际生产,通过对郧西精诚汽配有限公司制造车间的实际加工工艺规划及其制造过程的了解,对 凸轮轴瓦盖类零件相关的技术及文献进行科学整理、归纳和完善,以期最终达到此次设计 课题研究的目的 本课题研究的主要目的是设计出适合企业生产的多轴钻设备及其配套夹具完成对凸轮轴瓦盖上端面的两个孔同时加工,提高生产效率,解决实际生产上的不足。通过在设计中遇到的问题能够独立的思考,查找相关的技术文献,灵活运用课堂上所学的知识,提升自己解决设计问题的能力 . 课题研究的意义 课题针对凸轮轴瓦盖钻孔加工进行研究 ,设计出合理的适合企业生产的钻孔加工设备及其相关夹。通过本次设计灵活运用所学知识来解决 实际问题 ,并结合实际的生产情况来了解现代的制造技术。制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段,所有国家都在寻求、获得、开发和利用它,它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。其研究意义如下 , 提高生产效率 提高产品的精度 保证生产经济性 序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控 代表着国力强盛组合 ,工装夹具行业的发展 也能体现我国的国际水平地位 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 2 题背景及国内外研究现状 凸轮轴瓦盖在钻孔加工时,多采用普通钻床改为多轴钻床加工的方法。目前,我国中小企业产品质量都需要一个新的提高,但是加工手段远远不能满足需要。许多中小企业结合自己的对设备技术条件进行改造,通过强化自身,以求发展。普通钻床为单轴钻床,但安装上多轴箱就变成多轴钻就可以提高工作效率,缩短工作时间。对于钻夹具的发展状况,国际 研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 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,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂,里约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、( 新加工技术的应用, 大力推动了夹具的发展 . 课题研究的主要内容 ( 1)多轴钻分动箱的设计 本课题主要是解决 凸轮轴瓦盖 的钻孔加工问题,在设计钻孔设备时,应考虑采用采用多轴钻 技术,多轴钻技术可以对工件同一表面上的多个孔同时进行加工,大大提高生产效率,缩短工件的加工时间。 多轴钻分动箱的设计主要包括传动方案的设计 、 总传动比的设计及计算 、 传动系统各齿轮的结构设计 、 各工作主轴的结构设计以及箱体的结构设计。合理设计多轴钻分动箱的结构 , 有效地保证工件的加工精度。 ( 2)多轴钻夹具的设计 夹具是机械加工中不可缺少的一种工艺装备,它的作用主要有:保证稳定可靠地达到各项加工精度要求;缩短加工工时,提高劳动生产率;降低生产成本;减轻工人劳动强度;可由较低技术等级的工人进行加工;能扩大机床工艺范围 。 夹具的主要组成部分有:定位元件,它们一定位工作面与工件的定位基准面相接触、配合或校准,使工件在夹具中占有准确位置,起到定位作用;加紧装置,克服切削力等外来力,是工件保持在正确位置上固定不动;对刀元件,引导刀具对夹具的正确位置;夹具体,夹具上各元件都分别装配在夹具体上形成一个夹具的整体。 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 3 第二章 原始资料及设计要求 始资料 本多轴钻分动箱及其夹具是为了加工凸轮轴瓦盖设计的,用于加工 2 序钻底平面 2通孔,其原始资料如下: 零件为 产纲领 80000件。 材料规格: 毛坯重 量为 零件为 艺卡 凸轮轴瓦盖钻孔加工的工序卡如表 表 机械加工工序卡 工序 工序内容 单件工时 加工设备 精铣结合面 式铣床 钻 2 孔 式钻床 扩、铰 22孔 式钻床 锪平面 控钻床 铣半圆孔 式铣床 钻斜孔 控钻床 锪球窝 式钻床 铣标识面 式铣床 清洗零件 洗机 终检 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 4 床参数 表 2,2 机床参数表 大钻孔直径 在 b=500 600钢材上) 40 最大进给抗力 N 16000 主轴允许的最大扭转力矩 50 主电动机功率 主轴孔圆锥度 莫氏 4号 主轴中心线至导轨面距离 35 主轴行程 50 主轴箱行程(手动) 00 主轴转速 r/45、 63、 90、 125、 180、 250、 355、500、 710、 1000、 1400( 12 级) 进给量 mm/r 9级) 电动机反转装置 手动按钮操纵和攻丝自动反转机构 工作台行程 00 工作台工作面积 60 480 工作台 8 主轴端面至工作台面最大距离 80 950 冷却泵功率 却泵流量 L/5 外形尺寸(长宽高) 1090 905 2530 机床净重 1250 计要求 . 足生产需求。 项 目 机床 型号 机 床 参 数 项 目 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 5 紧可靠安全,有较合理的装卸空间。 于加工、装配和维修。 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 6 第三章 多轴钻分动箱的设计 本次设计主要是解决凸轮轴 瓦盖上 2 孔的加工及其夹具的问题 ,对于 2孔加工,可以设计多轴钻分动箱与机床主轴相连接,将机床主轴动力平分到两个工作轴上,同时对 9孔加工。由于 2孔的中心距较小,故需设计可调多轴钻。可调多轴钻通常采用变位齿轮和十字万向节联轴器两种装置来设计,考虑齿轮的加工难度,本次设计采用双十字万向联轴器可调多轴钻的设计方法,取两输出轴的中心距为 110 动方案的选择及分析 拟定多轴钻分动箱传动方案的基本方法:先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上,在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴,非同心 圆分布的一些主轴,也可以设置中间传动轴,然后根据选定的各个中心轴在取同心圆,并用最少的传动轴带动这些中心轴转动,最后连接传动轴和驱动箱主轴。根据被加工孔的位置分布,主轴分布类型大致可以分为:同心圆分布、直线分布、任意分布三种。 【 5】 由于凸轮轴瓦盖被加工两孔呈直线分布,所以采用直线分布的传动方案,传动示意图 如图 图 动方案图 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 7 动系统的设计 传动比的计算 多轴钻分动箱是根据加工工件的需要进行设计的,与之相配套的立 钻动力是否够用,设计前必须验证。常用的验证方法有两种:一是类比法,即加工同类零件机床动力进行比较,以此决定所选用的动力是否能满足要求,另一种是计算法,将计算所得的切削功率与配套机床的动力进行比较,以此决定配套机床的动力是否够用。 应用公式计算切削速度、切削力和切削功率,根据设计说明书的要求,最大孔径为 12时在各种工况条件下的 V、 F、 P。考虑到齿轮传动有功率损失,单根钻削轴能承受的最大功率( P=P 总 /工艺师表 28速 钢钻头钻削灰铸铁( 190当 d=10,最大的进给速度为 f=r。则切削速度 V=12m/轴向力 F=3765N,转矩 T=m,功率 P=知,多轴箱驱动轴上的齿轮参数规定为 Z=2126 ,取1Z=24,则有公式 45】 得: 33 7 . 5( 3 0 3 2 ) 3 0 2 . 5 52 4 7 5 0pm m , 为方便组织生产,本次设计取一种模数 m=3,考虑多轴箱的结构紧凑,取2 26z 。 2. 计算各齿轮间的中心距 主动齿轮与从动齿 轮间的中心距:2 1 2 3( + ) ( 2 4 2 6 ) 7 522ma z z m m m m 传递齿轮与工作 齿轮间的中心距: 2 2 2 2132( ) ( ) 5 5 7 5 9 32aa a m m m m 而3 3 4()2ma z z,1 ,则3 38,z 4 24z 。 3. 总传动比的分配 1 ,2 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 9 传动装置的运动和动力参数计算 轴的转速计算 12 1 13 2 27 5 0 / m i n/ ( 7 5 0 / 1 . 0 8 ) / m i n 6 9 4 / m i n/ ( 6 9 4 / 0 . 6 3 ) / m i n 1 1 0 0 / m i n i r rn n i r r 轴的功率计算 5 5 41119 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 1 0 9 . 5 1 0750 m m N m 5 5 41229 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 7 . 2 9 . 9 1 1 0694 m m N m 5 5 43339 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 3 . 1 9 2 . 7 7 1 01100 m m N m 轮的设计及计算 动齿轮、从动齿轮的设计 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 【 17】 1)选用直齿圆柱齿轮 2)分动箱为一般工作机器,速度不高,故选用 7级精度( 3) 材料选择,由表 100度为 280动齿轮为 45钢,硬度为 240)选择传递齿轮齿数为 8, ,工作齿轮齿数 4=24 2. 按齿面接触强度计算 由设计公式 (10进行计算: 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 10 2131 12 . 3 2 ( ) (1) 确定公式内的各计算数值 1) 试选载荷系数 ) 计算主动齿轮传递的转矩 5 5 41119 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 1 0 9 . 5 1 0750 m m N m 3) 由表 104) 由表 1021 8 9 P a5) 由图 10齿面硬度查的主动齿轮的接触疲劳强度极限1 = 5 0 0 P,从动齿轮的接触疲劳强度极限i m 2 = 5 5 0 I 6) 由式 10411492N 6 0 n j 6 0 9 6 0 1 ( 2 8 3 0 0 1 5 ) 3 . 2 4 1 03 , 2 4 1 0 3 1 01 . 0 8 7) 由图 10数1 ,2 8) 计算接触疲劳许用应力 取失效率为 1%。安全系数 S=1,由式( 10 1 i m 11 0 . 9 6 0 0 a 5 4 0 H L M P M 2 i m 22 0 . 9 5 5 5 0 a 5 2 2 H L M P M ( 2)计算 1) 试算主动齿轮的分度圆直径 2131 12 . 3 2 ( ) =) 计算圆周速度 V 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 11 1 t 1 , 1 4 6 9 . 8 8 6 7 5 0= / 2 . 8 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0V m s m s 3) 计算齿宽 b 1 1 6 9 . 8 8 6 6 9 . 8 8 6d m m m m 4) 计算齿宽与齿高之比 1116 9 . 8 8 6 3 . 2 524dm z 12 . 2 5 2 . 2 5 3 . 0 3 6 . 7 5h m m m m m 5) 计算载荷系数 根据 v= 级精度,由图 10的动载荷系数 ,直齿轮1, 由表 10,由表 10 由 , 查图 10 ,故动载荷系数 1 1 . 1 2 1 1 . 4 2 3 1 . 5 9 4A V H K K K 6) 按实际动载荷系数校正所得分度圆直径 3311 1 . 5 9 46 9 . 8 8 6 7 1 . 9 9 51 . 3d m 7) 计算摸数 1117 1 . 9 9 5 3 . 0 124dm z 3按齿根弯曲强度设计 由式 1013 212 F a S (1) 确定公示内个计算数值 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 12 1) 由图 10的弯曲疲劳极限1 = 5 0 0 P,2 380 P2) 由图 10,2 3) 计算弯曲疲劳许用应力,安全弯曲疲劳系数 S= 111 0 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 71 . 4F N F M P a M P 222 0 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 3 61 . 4F N F M P a M P 4) 计算载荷系数 1 1 . 1 2 1 1 . 3 5 1 . 5 1 2A V F K K K 5) 查取齿形系数 1 2 6) 查应力校正系数 2 7) 计算两齿轮的 的比值 111 2 . 6 2 1 . 5 8 0 . 0 1 3 7 93 0 3 . 5F a S 111 2 . 6 2 1 . 5 8 0 . 0 1 3 7 93 0 3 . 5F a S 则从动齿轮的数值较大。 ( 2) 43 22 1 . 5 1 2 9 . 5 1 0 0 . 0 1 6 4 2 . 5 21 2 4m 对比计算结果,取标准模数 m=3,1 7 1 5d m m轮齿数1 24z ,2 26,z 4. 几何尺寸计算 ( 1) 计算分度圆直径 11 2 4 3 7 2d z m 22 2 6 3 7 8d z m ( 2) 计算中心距 12 7 2 7 8 7522m m m m 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 13 ( 3) 计算齿轮齿宽1225 传递齿轮、工作齿轮的设计 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1)选用直齿圆柱齿轮 2)分动箱为一般工作机器,速度不高,故选用 7级精度( 3) 材料选择,由表 100度为 280动齿轮为 45钢,硬度为 240)选择主动齿轮齿数为 4, ,从动齿轮齿数 2=26 由设计公式 (10行计算,即 2131 12 . 3 2 ( ) (1) 确定公式内的各计算数值 1) 试选载荷系数 )计算主动齿轮传递的转矩 5 5 41229 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 7 . 2 9 . 9 1 1 0694 m m N m 3)由表 104)由表 10材料的弹性影响系数 121 8 9 P a5) 由图 10齿面硬度查的主动齿轮的接触疲劳强度极限1 = 5 0 0 P,从动齿轮的接触疲劳强度极限i m 2 = 5 5 0 I 6) 由式 10算应力循环系数 411492N 6 0 n j 6 0 9 6 0 1 ( 2 8 3 0 0 1 5 ) 2 . 9 1 02 . 9 1 0 4 . 7 5 1 00 . 6 3 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 14 7) 由图 10,2 8) 计算接触疲劳许用应力 取失效率为 1%。安全系数 S=1,由式( 10 1 i m 11 0 . 9 6 0 0 a 5 4 0 H L M P M 2 i m 22 0 . 9 5 5 5 0 a 5 2 2 H L M P M ( 2) 计算 1) 试算主动齿轮的分度圆直径 2131 12 . 3 2 ( ) =) 计算圆周速度 V 1 t 1 , 1 4 9 8 . 1 1 4 6 9 4= / 3 . 5 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0V m s m s 3) 计算齿宽 b 1 0 . 3 9 8 . 1 1 4 2 9 . 4 1d m m m m 4) 计算齿宽与齿高之比 3239 8 . 1 1 4 2 . 5 838dm z 12 . 2 5 2 . 2 5 2 . 5 8 5 . 8 0 5h m m m m m 5) 计算载荷系数 根据 v=精度,由图 10的动载荷系数 ,直齿轮1, 由表 10,由表 10 由 , 查图 10 ,故动载荷系数 1 1 . 1 2 1 1 . 4 2 3 1 . 5 4 8A V H K K K 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 15 6) 按实际动载荷系数校正所得分度圆直径 3311 1 . 5 4 89 8 . 1 1 4 1 1 3 . 5 9 61 . 3d m 7) 计算摸数 3231 1 3 . 5 9 6 2 . 9 838dm z 3. 按齿根弯曲强度设计 由式 1013 212 F a S (1) 确定公示内个计算数值 1)由图 10的弯曲疲劳极限1 = 5 0 0 P,2 380 P2) 由图 10,2 3) 计算弯曲疲劳许用应力,安全弯曲疲劳系数 S= 111 0 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 71 . 4F N F M P a M P 222 0 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 3 61 . 4F N F M P a M P 4) 计算载荷系数 1 1 . 1 4 1 1 . 0 7 1 1 . 2 2 1A V F K K K 5) 查取齿形系数 1 2 6) 查应力校正系数 1 2 7) 计算两齿轮的 的比值 111 2 . 6 2 1 . 5 8 0 . 0 1 3 7 93 0 3 . 5 7F a S 222 2 . 2 2 6 1 . 7 6 4 0 . 0 1 6 4 42 3 8 . 8 6F a S 湖 汽 车 工 业 学 院 毕 业(设 计) 论 文 16 则工作齿轮的数值较大。 8) 43 22 1 . 2 2 1 9 . 5 1 0 0 . 0 1 6 4 2 . 0 5 20 . 3 2 4m 对比计算结果,取标准模数 m=3,3 1 1 3 6d m m轮齿数3 38z ,4 24,z 4几何尺寸计算 1)计算分度圆直径 11 3 8 3 1 1 4d z m 22 2 4 3 7 2d z m 2)计算中心距 342 1 1 4 7 2 9322m m m m 3)计算齿轮齿宽3425验算中心距。 2 2 2 221 9 3 7 5 5 5a a a m m 。满足传动方案中心距的要求,所以设计 齿轮的参数合适。 的结
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