1、機電及自動化學院專業課程綜合設計說明書設計題目：“密封圈定位套”鉆孔夾具設計 姓 名： 劉玉強 學 號： 0911116030 班 級： 機械電子2班 級 別： 2009級 指導教師： 劉曉梅 2012 年 12月22日 機電2班 密封圈定位套夾具設計 劉玉強 0911116030前言夾具設計是在我們完成了全部基礎課、技術基礎課、大部分專業課以及參加了生產實習之后進行的。這是我們在進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。1. 運用已學過的機床夾具設計及有關課程的理論知識以及生產實習中所獲得的實際只

2、是，根據被加工零件的要求，設計既經濟合理又能保證加工質量的夾具。2. 培養結構設計能力，掌握結構設計的方法和步驟3. 學會使用各種手冊、圖冊、設計表格，規范等各種標準技術資料，能夠做到熟練運用機械制造技術課程中的基本理論，正確的解決一個零件在加工中的加工基準的選擇、定位、夾緊、加工方法選擇以及合理安排工藝路線，保證零件的加工質量。4. 進一步培養機械制圖、分析計算、結構設計、編寫技術文件等基本技能。對我而言，此次課程設計是一次難得的實踐性環節，是對所學理論知識的又一次更系統更全面的應用、鞏固與深化。從中鍛煉著我們的分析問題，解決問題的能力。尤其對于機械制造方向的學

3、生，為了更好的接觸真正的生產加工，步入社會，這次設計是個很好的鍛煉機會。 編者 2012-10-9目 錄一設計課題及任務要求4二密封圈定位套的分析 41. 零件分析 4 1-1 零件的作用 4 1-2零件的工藝分析 5 1-3確定零件的生產類型 52. 確定毛坯類型和毛坯尺寸52-1 選擇毛坯 52-2 確定毛坯的的尺寸公差和機械加工余量 53. 工藝規程設計6 3-1定位基準的選擇6 3-2擬定工藝路線6 3-3加工設備及工藝裝備的選用8 3-4加工余量、工序尺寸和公差的確定9 3-5切削用量的計算11 3-6時間定額的計算11三、夾具設計111.方案的選擇112. 夾緊元件及動力裝置確定1

4、23. 鉆套、襯套及夾具體零件的選擇124.夾具體中夾緊零件的選擇14四、定位誤差分析14五、公差配合的選用16六、切削力的計算與夾緊力分析16七、設計小結17四參考文獻17五. 附件 17一設計課題及任務要求：密封圈定位套鉆孔3×ø13夾具設計圖1定位套工序圖二密封圈定位套的分析:1. 零件分析:1-1零件的作用：密封圈定位套是機械密封裝置中的一個重要零件，它的外圈有凹凸結構，內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到定位密封圈，保證密封工作穩定的要求。1-2零件的工藝分析：由零件圖可知，其材料為HT200。該材料具有一定的強度、耐磨性、耐熱性

5、及減震性，適用于承受較大應力、要求耐磨的零件。該零件的主要加工面為內孔和外圓周面。同時與其他零件有配合要求。因此價格精度較高。直徑為180mm的外圓面形狀較復雜呈凹凸結構，與直徑為160mm的結果類似，它們都有同軸度要求，且都為0.025mm。該處直接影響零件的密封性能。因此加工時，凹凸部分同時加工。直徑為130mm和90mm的孔因為與其它零件也有配合要求，同時表面粗糙度要求也較高，因此需要精度較高的機床加工。其余表明加工精度要求均較低，不需要高精度機床加工，通過車或銑削，鉆床的粗加工就可以達到要求。1-3. 確定零件的的生產類型：根據所給已知條件，零件按中等批量到大批量生產的情況設計工藝過程

6、。2. 確定毛坯類型和毛坯尺寸： 2-1. 選擇毛坯：根據零件材料HT200確定毛坯為鑄件。毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。又由于箱體零件的內孔需鑄出，故還應該安放型芯。此外根據要求材料不能有疏松、夾渣等缺陷。為了消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。 2-2. 確定毛坯尺寸和加工余量。在工藝過程設計時，確定加工總余量（毛坯余量）的方法有兩種。一種是根據表面各工序加工總余量確定；另一種是直接根據毛坯的類型和加工方法確定。這里用第二種方法。1）鑄件尺寸公差等級：有手冊表2.7（GB/T 6414-1999）查得鑄件尺寸公差等級為CT10級，選用鑄件錯箱為1.0mm。2）鑄件機械加工余量：加工余量由

7、精到粗分為A.B.C.E.F.G.H.J和K共10級，對成批和大量生產的鑄件加工余量由資料表2.8查得為G級。查資料各表面的總余量見下表1。表1 各加工表面總余量加工表面基本尺寸加工余量等級加工余量數值 定位套左端面220G5直徑260mm右斷面20G3.5直徑180mm右端面40H3.5直徑165mm左端面40H3.5定位套右端面220G5直徑260mm外圓周222G4直徑180mm外圓周180G4直徑160mm外圓周160G3直徑165mm外圓周165G4直徑90mm內孔表面90G2.5直徑130mm內孔表面130G33. 工藝規程設計： 3-1 定位基準的選擇：定位基準有粗基準和精基準之

8、分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 1）精基準的選擇：密封圈定位套ø130的軸線是凹凸部分的設計基準，左端面是左邊凹凸部分及內孔退刀槽的設計基準。選用定位套ø130的軸線及左端面作為左半部分加工面的精基準。選用ø130的軸線及定位套右端面作為右半部分加工面的精基準，實現了設計基準和工藝基準的重合。保證了被加工面的同軸度要求。 2）粗基準的選擇：選擇定位套的ø260的外圓面和右端面作粗基準。采用ø260的外圓面定位加工內孔可保證孔的壁厚均勻，采用定位套右端面作粗基準加工左端面，可以為后續工序準備好精基準。 3-2擬定工藝路線：工藝路線的的擬

9、定是制訂工藝規程的總體布局，包括確定加工方法、劃分加工階段、決定工序的集中與分散、加工順序的安排以及熱處理、檢驗及其他輔助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影響加工的質量和效率，而且影響工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產成本等。因此，擬訂工藝路線是制訂工藝規程的關鍵性一步，必須在充分調查研究的基礎上提出工藝方案，并加以分析比較，最終確定一個最經濟合理的方案。 1）表面加工方法的確定：根據零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查資料表2.25平面加工方案的經濟精度和表面粗糙度；查表2.24圓周加工方案的經濟精度和表面粗糙度，確定各表面的加工方法，如表2和表3所示：表2 密封圈定位套各表面加

10、工方案1加工表面尺寸精度等級表面粗糙度加工方案備注定位套右端面IT12Ra12.5銑削定位套左端面IT12Ra12.5銑削ø260圓周面IT13Ra12.5粗車3xø13孔IT12Ra12.5鉆孔ø180和ø165表面IT7Ra0.8粗車-精車-磨削ø130孔面IT8Ra1.6粗鏜-精鏜ø90孔面IT12Ra12.5粗鏜ø136端面IT8Ra1.6粗車-精車3xM8孔IT12Ra12.5鉆3xM8螺紋底孔，空口倒角C1，攻螺紋3xM8表3 密封圈定位套各表面加工方案2加工表面尺寸精度等級表面粗糙度加工方案備注定位套右端面IT

11、12Ra12.5粗車定位套左端面IT12Ra12.5粗車ø260圓周面IT13Ra12.5粗車3xø13孔IT12Ra12.5鉆ø180和ø165表面IT7Ra0.8粗車-精車-磨削ø130孔面IT8Ra1.6粗車-精車ø90孔面IT12Ra12.5粗車ø136端面IT8Ra1.6粗車-精車3xM8孔IT12Ra12.5鉆3xM8螺紋底孔，空口倒角C1，攻螺紋3xM8上述兩種方案都遵循了工藝路線擬定的一般原則，但方案2中的某些問題還值得進一步討論。如粗車定位套左右端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時，他們的慣性較

12、大，平衡較困難；又由于左右端面不是連續的圓環面，車削中出現斷續切削，容易引起工藝系統的振動，故改用銑削加工，因而采用方案1。2）加工階段的劃分：密封圈定位套的加工質量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。在粗加工階段，首先將精基準（左端面、ø130打孔）準備好，使后續工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求，然后粗銑右端面、外圓周面。在半精加工和精加工階段完成外圓周面、內孔面的車削、鏜削和磨削。3）工序的集中與分散：選用工序集中原則安排密封圈定位套的加工工序。該定位套的生產類型為大批生產同時ø180和ø160的外圓周面有較高的

13、同軸度要求。故它們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將兩面或兩孔同時加工出來，以保證其位置精度 。4）加工順序的安排：根據“先面后孔”、“先主要表面后次要表面”和“先粗加工、后精加工”的原則，將左右端面及孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，3xM8 螺紋孔等次要表面放在最后加工。5）擬定加工路線如下表4表4 密封圈定位套機加工工藝路線序號工序內容定位基準簡要說明鑄造時效消除內應力涂底漆防止生銹1粗銑左端面右端面、ø260外圓面先加工基準面2粗銑右端面左端面、ø260外圓面工序集中3粗鏜ø130內孔，孔口倒角C2左端面、ø260外圓面加工基準面

14、4粗鏜ø90內孔面孔ø130、右端面工序集中5粗車ø260右端面、4xø174端面孔ø130、左端面先加工面6粗車4xø159端面孔ø130、右端面工序集中7粗車ø180外圓周面、ø160外圓周面、ø136槽孔ø130、左端面工序集中8粗車ø165外圓周面孔ø130、右端面工序集中9鉆孔3xø13孔ø130、右端面后加工孔粗加工結束10精鏜ø130孔面孔ø130、左端面精加工開始提高工藝基準精度11精車ø180外圓周

15、面、ø136右端面孔ø130、左端面為后續加工作準備12精車ø165外圓周面孔ø130、右端面提高表面粗糙度13磨削ø180外圓周面孔ø130、左端面提高表面粗糙度14磨削ø165外圓周面孔ø130、右端面提高表面粗糙度15鉆3xM8螺紋底孔，空口倒角C1，攻螺紋3xM8孔ø130、左端面次要表面在后面加工16檢驗17入庫3-3確定加工設備及工藝裝備：由于生產類型為大批生產，故加工設備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產方式以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產線。工件在各機床上的裝卸

16、及各機床間的傳送均由人工完成。a) 粗銑左右端面。考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，采用立銑，選擇X52K型。選擇C類可轉位面銑刀，專用夾具和游標卡尺。b) 粗鏜內孔面。采用臥式雙面組合鏜床，選擇功率為1.5kW的1TA20鏜削頭。選擇專用夾具，游標卡尺。粗鏜時倒角。c) 粗車端面、外圓周面。采用CM6125臥式車床，選擇硬質合金焊接車刀、專用夾具和游標卡尺。d) 鉆孔3xø13。所加工的最大鉆孔直徑為20mm，故選用Z3025型搖臂鉆床。選用錐柄麻花鉆、專用夾具、快速夾頭、游標卡尺及塞規。e) 精鏜ø130孔。采用臥式雙面組合鏜床，選擇功率為1.5kW的1TA

17、20M鏜削頭、精銑刀和專用夾具。f) 精車端面、外圓周面。仍采用CM6125臥式車床，選擇精車刀、專用夾具。g) 鉆3xM8螺紋底孔，孔口倒角C1,攻螺紋3xM8。仍采用Z3025型搖臂鉆床。螺紋底孔用錐柄階梯麻花鉆，攻螺紋采用機用絲錐及絲錐夾頭。采用專用夾具，孔徑用游標卡尺測量，螺紋用螺孔塞規檢驗。h) 磨削加工。根據加工表面粗糙度要求及磨削直徑，選擇M1450A外圓磨床、專用夾具和游標卡尺。3-4加工余量、工序尺寸及公差的確定：確定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標注。當無基準轉換時，同一表面多次加工的工序尺寸（或工步）的加工余量有關。

18、有基準轉換時，工序尺寸應用尺寸鏈計算。 1）工序10和工序20粗銑左右端面：由于加工余量是經粗銑一次切除的，故余量Z均等于毛坯余量，即都為5mm。由于根據平面的加工精度和表面粗糙度，粗銑工序的經濟加工精度等級都為IT12，其公差值為0.46mm.查工藝手冊可得毛坯公差值為4mm。綜上所述，按入體原則確定各工步的工序尺寸及公差，毛坯：230±2；粗銑左端面： ；粗銑右端面：。2）工序30和工序100粗鏜和精鏜ø130內孔面：先用查表法確定加工余量，由工藝手冊查得：粗鏜余量為4mm，精鏜余量為2mm。確定各表面的加工經濟精度和表面粗糙度，先用查表法確定加工余量，由工藝手冊查得：

19、粗鏜余量為4mm，精鏜余量為2mm;粗鏜后為IT10,Ra12.5,精鏜后為IT8,Ra1.6。查表2.7，毛坯公差為3.6。根據上述經濟加工精度查公差表，將查得的公差之按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。為清楚起見，把上述計算和查表結果匯總于表5：表5 工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定工序名稱工序間余量mm尺寸精度等級表面粗糙度um標注工序尺寸公差mm精鏜2IT8Ra1.6ø粗鏜4IT10Ra12.5ø毛坯CT10ø124±1.83)工序名稱粗車-精車ø136端面：先用查表法確定加工余量，由工藝手冊查得：粗車余量為3mm，精車余量為

20、1mm。查資料表2.25平面的加工精度和表面粗糙度得：粗車后精度為IT10,Ra12.5,精車后為IT8,Ra1.6。查表2.7，毛坯公差為4。根據上述經濟加工精度查公差表，將查得的公差之按“入體原則”標注在工序基本尺寸上。為清楚起見，把上述計算和查表結果匯總于表6：表6 工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定工序名稱工序間余量mm尺寸精度等級表面粗糙度um標注工序尺寸公差mm精車1IT8Ra1.6粗車3IT10Ra12.5毛坯CT10ø191±24)工序名稱粗車-精車-磨削ø180外圓周面和ø165外圓表面。 類似前面的方法查表，確定各工步加工余量

21、和加工精度等級，按“入體原則”。將結果整理如下表7和表8：表7 工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定工序名稱工序間余量mm尺寸精度等級表面粗糙度um標注工序尺寸公差mm磨削0.7IT7Ra0.8ø精車1.3IT8Ra1.6ø粗車6IT10Ra12.5ø毛坯CT10ø188±2表8 工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定工序名稱工序間余量mm尺寸精度等級表面粗糙度um標注工序尺寸公差mm磨削0.7IT7Ra0.8ø精車1.3IT8Ra1.6ø粗車6IT10Ra12.5ø毛坯CT10ø173

22、7;25)其他工序由于加工余量是一次切除，且表面粗糙度都為Ra12.5, 故余量Z均等于毛坯余量,其工序尺寸及公差的確定和上述類似。3-5切削用量的計算：鉆孔3×ø13工步 查表5.19，取鉆孔3×ø13的進給量f=0.4mm/r,切削速度=24m/min， 取背吃刀量 =6.5mm，則轉速 ，按搖臂鉆床實際轉速取n=400r/min ,則實際切削速度。其它工序切削用量算法與上述相似。這里就不再詳細展開。3-6時間定額的計算： 這里只計算鉆孔3×ø13工步的時間定額。削工時，按工藝手冊表6.2-1t= ;其中l=8mm; =20mm;

23、 =13mm; t= =0.256(min)由于有3個孔所以切削工時為3t=0.768. min三、夾具設計1、方案選擇：方案一： 以160內孔與圓盤底面B為定位面，采用內孔定位，設計專用夾具。方案分析： 這種機床夾具設計方案可行，但是考慮到定位面B的粗糙度較大，用來做定位基準會加大加工孔的誤差。方案二： 以160內孔與圓盤底面A為定位面，采用內孔定位，設計專用夾具。方案分析：這種機床夾具設計方案合理，因為地面A已經進行了加工，且粗糙度較小。綜合上述分析，采用方案二。2. 夾緊元件及動力裝置確定由于該密封圈定位套的生產量很大，采用手動夾緊的夾具結構簡單，在生產中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾

24、具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。同時為了克服螺旋夾緊動作慢、效率底，本道工序夾具的夾緊元件選用快速螺旋夾緊機構來解決這一問題提高裝夾效率。快速螺旋夾緊機構的的結構如圖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。3. 鉆套、襯套及夾具體零件的選擇本道工序主要加工任務是加工面孔3×13。并滿足尺寸要求加工的3×13平均分布在的圓周上。對于加工面孔3×13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間。根據機床夾具設計手冊可以查

25、得鉆套孔徑結構尺寸如圖5及表1所示。圖5 快換鉆套表1 工藝孔3×13鉆套結構參數如下表：dHD公稱尺寸公差132622-0.008-0.02234321271313.522.550°而襯套則選用固定襯套其結構如下圖6所示：圖6 固定襯套襯套選用固定襯套其結構參數如表2所示：表2 工藝孔3×13固定襯套的結構尺寸dHDC 公稱尺寸允差公稱尺寸允差22+0.023+0.0132630+0.039+0.0251.514.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構，其中螺母選擇帶肩六角螺母來實現旋緊，其根據機床夾具設計手冊可以查得帶肩六角螺母的結構

26、尺寸如圖9及表5所示圖9 帶肩六角螺母表4 帶肩六角螺母的結構尺寸M305553.14445其他零件都于夾具圖上表示。四、定位誤差分析：1. 基準位移誤差w、夾具的制造誤差ZH及基準不重合誤差B已知工序的尺寸公差g=0mm.影響工序尺寸222mm的誤差因素：基準位移誤差w是由定位基準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，故可認為基準位移誤差y=0，所以w=0.圖2工序尺寸的工序基準為A，定位基準的為零件內孔軸線O.故基準不重合，存在B。定位軸與工件內孔的配合為H7/m6.所以B=TD/2+Td/2=0.3/2+0.018/2=0.15+0.009=0.159，B應小于1/31

27、/5T222或者T185，因為尺寸222沒有標注誤差，所以以自由公差，查表得尺寸222的自由公差為±0.5 ，0.159<0.5/3=0.167所以定位軸與工件內孔的配合為H7/m6符合條件。夾具的制造誤差ZH由夾具總裝圖中的技術要求規定，鉆套軸線對端齒分度臺定位面的垂直度為0.05mm。已知工件鉆孔出口處至鉆套上端面的距離為36mm,故ZH1=0.05/100×36mm=0.018mm.定位面對端齒分度臺定位面的平行度在100mm內公差為0.02.又知工件的高度尺寸為220mm,故ZH2=0.02/100×220mm=0.044mm與工序尺寸相應的夾具尺寸

28、公差為ZH3=1/2g=0mm所以ZH=ZH1+ZH2+ZH3=0.018+0.044=0.062mm.2.其他誤差Q機床誤差q1：主軸對機床工作臺的垂直度誤差，這里主要是靠鉆套引導刀具，且鉆套較長，故可略去不計，即q1=0.刀具誤差q2和導向誤差q3-1：因為加工的孔是鉆加工，鉆套孔徑為13mm(配合F7)，一般鉆頭允許磨損到尺寸13 mm,所以最大配合間隙1=0.034+0.009=0.043mm快換鉆套與固定襯套的配合采用22F7/h6，查得其最大配合間隙2=0.034+0.013=0.047mm鉆套及襯套的內外圓柱同軸度為0.008，賊T1=T2=0.008mm.又知工件孔深為20mm;鉆套高度H為36mm；導套下端面與工件的間隙w為4.36mm,可得刀具切出工件的位置偏差為：q2+q3-1=1 +2+ T1+T2=0.043* +0.047+0.008+0.008=0.098mm夾具在機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。所以Q=0.098mm。綜上，夾具的定位誤差總=B+ZH+Q=0.159+0.062+0.098=0.319mm.五、公差配合的選