填料箱盖的夹具设计.docx
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填料箱盖的夹具设计
工业大学
课程设计任务书
20—20学年第一学期
机械工程学院（系、部）机械设计制造及自动化专业机设班级
课程名称：
《机械制造装备设计》
设计题目：
金属切削机床夹具设计
起止日期：
自2011年12月18日至2011年12月25日共1周
容
及
任
务
一、设计任务:
填料箱盖零件,如图所示,进行夹具设计,生产批量为大批量生产。
二、要求：
1、加工图中标注为“I”的部位，应保证相关的技术和精度要求；
2、加工机床根据需要自己选择
3、如图形不够清晰，请查阅《机械制造装备设计课程设计》（立德编，高等教育，ISBN978-7-04-022625-6）
三、设计工作量
1、设计计算说明书一份,非标准零件图1-2，专用夹具装配总图1，夹具爆炸图1（3D图）；图纸工作量应大于一A0图；
2、设计说明书及图纸必须为计算机输出稿；
3、上交作业应包括电子稿以及打印稿，设计说明书文件格式为word2003版本，平面图纸文件格式为autocad2007或以下版本文件格式，3D图为step文件格式（图纸要求包括原始零件模型数据）。
*3D图可根据学生个体情况选择。
进度安排（仅供参考）
起止日期
工作容
2011.12.18
1、设计准备工作：
熟悉设计任务书，明确设计的容与要求；2、熟悉设计指导书、有关资料、图纸等
3、结构方案分析；
2011.12.19
机构（夹具）草图设计；
2011.12.20
机构（夹具）分析计算；
2011.12.21
装配图绘制；
2011.12.22
夹具零件图绘制；
2011.12.24
编写设计计算说明书；
2011.12.25
答辩
主要参考资料
1.《机械制造装备设计》 辛安等著 机械工业
2.《机械制造装备设计课程设计》 立德编 高等教育
3.《机械制造装备设计》 立德编 高等教育
4.《金属切削机床夹具设计手册》浦林详等编机械工业
5.《金属切削机床设计》 戴曙著 机械工业
指导教师（签字）：
年月日
系（教研室）主任（签字）：
年月日
.
一、零件分析4
1.1零件的作用4
1.2零件的工艺分析5
二、工艺规程设计6
2.1确定毛坯的制造形式6
2.2基面的选择6
2.2.1粗基准的选择6
2.2.2精基准的选择6
2.3制定工艺路线7
三、钻孔Ø13.5的夹具设计10
3.1零件本工序的加工要求分析10
3.2确定夹具的类型10
3.3拟定定位方案和选择定位元件10
3.3.1定位方案10
3.3.2选择定位元件10-11
3.3.3定位误差的计算11-12
3.4确定夹紧方案13
3.5钻套的类型及结构的确定13
3.6绘制夹具装配图
四、三维建模14
4．1夹具总装配后的最后结果14
4．2夹具总装配爆炸后的最后结果15
总结16
参考文献16
一、零件分析
1.1零件的作用
题目所给定的零件是汽车的填料箱盖如图1.1所示，其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏。
填料箱主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。
填料箱的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不使泵的水流不流到外面来也可阻止外面的空气进入到泵。
始终保持水泵的真空。
当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈使填料冷却。
保持水泵的正常运行。
该零件对表面的加工精度要求比较高，对配合表面的表面粗糙度要求也比较高。
图1.1
1.2零件的工艺分析[
填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求，图（1,2）
1.以ф65H5（
）轴为中心的加工表面。
包括：
尺寸为ф65H5（
）的轴，表面粗糙度为1.6,尺寸为ф80的与ф65H5（
）相接的肩面,尺寸为ф100f8（
）与ф65H5（
）同轴度为0.025的面.尺寸为ф60h5（
）与ф65H5（
）同轴度为0.025的孔。
2.以ф60h5（
）孔为中心的加工表面。
尺寸为78与ф60H8（
）垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.
3.以ф60H8（
）孔为中心均匀分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H。
4.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求
二、工艺规程设计
2.1毛坯的制造形式
零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。
由于属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。
2.2基准面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无常进行。
2.21粗基准的选择
对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。
按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。
若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。
）
2.2.2精基准的选择
选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。
按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：
当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。
若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。
采用锥堵或锥套心轴。
精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。
2.3制订工艺路线
制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。
部分采用专用刀具和专一量具。
并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺线路方案一
工序Ⅰ铣削左右两端面。
工序Ⅱ粗车ф65，ф85，ф75，ф155,ф100外圆及倒角。
工序Ⅲ钻ф30孔、扩ф32孔，锪ф43孔。
工序Ⅳ钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹
工序Ⅴ精车ф65外圆及与ф80相接的端面.
工序Ⅵ粗、精、细镗ф60H8（
孔。
工序Ⅶ铣ф60孔底面
工序Ⅷ磨ф60孔底面。
工序Ⅸ镗ф60孔底面沟槽。
工序Ⅹ研磨ф60孔底面。
工序Ⅺ去毛刺，终检。
工艺路线方案二
工序Ⅰ车削左右两端面。
工序Ⅱ粗车ф65，ф85，ф75，ф155外圆及倒角。
工序Ⅲ钻ф30孔、扩ф32孔，锪ф43孔。
工序Ⅳ精车ф65外圆及与ф80相接的端面.
工序Ⅴ粗、精、细镗ф60H8（
孔。
工序Ⅵ铣ф60孔底面
工序Ⅶ磨ф60孔底面。
工序Ⅷ镗ф60孔底面沟槽。
工序Ⅸ研磨ф60孔底面。
工序Ⅹ钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹
工序Ⅺ去毛刺，终检。
工艺方案的比较与分析
上述两个方案的特点在于：
方案一是采用铣削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圆面和ф60H8（
孔。
；方案二是使用车削方式加工两端面，12孔的加工放在最后。
两相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，应车削端面，在中批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。
但是仔细考虑，在线路二中，工序Ⅳ精车ф65外圆及与ф80相接的端面。
然后工序Ⅹ钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹。
这样由于钻孔属于粗加工，其精度要求不高，且切削力较大，可能会引起已加工表面变形，表面粗糙度的值增大。
因此，最后的加工工艺路线确定如下：
工序Ⅰ车削左右两端面。
工序Ⅱ粗车ф65，ф85，ф75，ф155,ф100外圆及倒角。
工序Ⅲ钻ф30孔、扩ф32孔，锪ф43孔。
工序Ⅳ钻6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹
工序Ⅴ精车65外圆及与80相接的端面.
工序Ⅵ粗、精、细镗ф60H8（
孔。
工序Ⅶ铣ф60孔底面
工序Ⅷ磨ф60孔底面。
工序Ⅸ镗ф60孔底面沟槽。
工序Ⅹ研磨ф60孔底面。
工序Ⅺ去毛刺，终检。
以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。
（单位）
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
填料箱盖
材料牌号
HT200
毛坯种类
铸件
毛坯外形尺寸
备注
工序号
工序名称
工序容
车间
工段
设备
工艺装备
工时
1
粗车右端端面、外圆，粗镗孔
粗车小端端面，粗车
65外圆，粗镗
32、
47孔
卧式车床CA6140
YG8硬质合金刀具、游标卡尺
2
粗车左端端面、外圆，粗切环槽、粗镗孔
粗车大端端面，粗车
155、
100、
80、
75外圆，粗切
91环槽，粗镗
60孔
卧式车床CA6140
YG8硬质合金刀具、高速钢刀具、游标卡尺
3
半精车右端端面、外圆
半精车小端端面，半精车
65外圆面
卧式车床CA6140
YG8硬质合金刀具、游标卡尺
4
半精加工左端端面、外圆、环槽、孔
半精车大端端面，半精车
155、
100、
80、
75外圆，半精切
91环槽，半精镗
60孔
卧式车床CA6140
YG8硬质合金刀具、高速钢刀具、游标卡尺
5
精细车
65外圆
精车和细车
65外圆面
精密车床C616A
YG6X硬质合金车刀、游标卡尺
6
精加工环槽端面、孔
精车环槽端面，精镗
60孔
精密车床C616A
YG6X硬质合金车刀、游标卡尺
7
钻孔
钻6
13.5孔，M10螺纹孔（通孔和深24mm的孔）
摇臂钻床Z3040
高速钢钻头
8
攻丝
攻M10螺纹（通孔和深24mm的孔）
摇臂钻床Z3040
丝锥
9
终检
编制
审核
批准
共页
第页
三、钻孔Ø13.5的夹具设计
3.1零件本工序的加工要求分析
本夹具主要用来钻6孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
3.2确定夹具的类型
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
经过各方面的比较,决定设计第6道工序——钻6孔的钻床专用夹具。
本夹具将用于Z3025摇臂钻床，刀具为麻花钻。
3.3拟定定位方案和选择定位元件
3.3.1定位方案
此道工序为加工孔，只要固定相对位置，钻孔时位置不偏差，不旋转就可以达到要求。
，将零件固定到底板上，零件的φ100处与底板的孔配合，再将底板和零件一起固定在底板，并用圆柱销固定。
3.3.2选择定位元件
定位元件如图所示
3.3.3定位误差的计算
定位误差分析
1根据圆柱销直径确定公差：
圆柱销与孔的配合采用基孔制配合，配合选用
。
查表得（互换性测量表3-3）IT7=12,IT6=8
对于基孔制H7的EI=O其ES为：
ES=EI+IT7=12
对销IT6,由表的es=-4
起ei为：
ei=es-IT6=-4-8=-12
由此得：
孔：
销：
2确定销的直径
宽度
及公差
根据直径
查表得宽度
得：
=5mm,
=2mm,B=4.5mm
其中
：
夹具上两销心距公差
：
工件上两孔中心距公差
取
=16
.则
=
--
16取
=
*16=4
所以
=16
，
=4
代入公式
=16
=4.984mm
确定菱形销的公差：
销公差等级高于孔德一级定，采用
配合。
以采用与圆柱销同样的配合
。
来确定菱形销的公差配合
一面两销引起的定位误差公式计算如下：
=4+12+8=24
=16+12+8=36
所以将上面数据代入公式：
所以定位误差满足要求。
3.4确定夹紧方案
用螺栓将零件和底板预紧，达到要求即可，如图
3.5钻套的类型及结构的确定
因为是中批量，且加工孔直径不变化，故选用固定钻套。
固定选套是直接压入钻模板或夹具体的孔中，过盈配合，位置精度高，结构简单。
钻套设计时，要注意钻套的高度H和钻套底端与工件间的距离h。
钻套高度是指钻套与钻头接触部分的长度。
太短不能起到导向作用，降低了位置精度，太长则增加了摩擦和钻套的磨损。
一般H=（1-2）d，此处钻孔直径为13.5，故H=13.5
四、三维建模
4.1夹具总装配后的最后结果
4.2夹具总装配爆炸后的最后结果
总结：
夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我在老师的指导下，顺利完成了这次课程设计，课程设计作为《机械制造装备设计》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
机械加工工艺规程设计中我运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。
学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题和动手的能力，对我们以后的前途很有作用。
参考文献
1《机械制造装备设计》辛安等著机械工业
2《机械制造装备设计课程设计》立德编高等教育
3《机械制造装备设计》立德编高等教育
4《金属切削机床夹具设计手册》浦林详等编机械工业
5《金属切削机床设计》戴曙著机械工业
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