開題報告--凸輪軸瓦蓋鉆孔加工夾具設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告</p><p>　課題名稱凸輪軸瓦蓋鉆孔加工夾具設計</p><p>　課題來源生產(chǎn)實際</p><p>　　課題來源、目的、意義</p><p><b>　　1．課題的來源</b></p><p>　　本課題來源于鄖西精誠汽配有限公司的實際生

2、產(chǎn)，通過對鄖西精誠汽配有限公司制造車間的實際加工工藝規(guī)劃及其制造過程的了解，對凸輪軸瓦蓋類零件相關的技術及文獻進行科學整理、歸納和完善，以期最終達到此次設計</p><p><b>　　2．本課題研究目的</b></p><p>　　本課題研究的主要目的是設計出適合企業(yè)生產(chǎn)的多軸鉆設備及其配套夾具完成對凸輪軸瓦蓋上端面的兩個孔同時加工，提高生產(chǎn)效率，解決實際生產(chǎn)上的不

3、足。通過在設計中遇到的問題能夠獨立的思考，查找相關的技術文獻，靈活運用課堂上所學的知識，并結合實際的生產(chǎn)情況來了解現(xiàn)代的制造技術。</p><p>　　3．本課題研究的意義</p><p>　　本課題對凸輪軸瓦蓋鉆孔加工的應用進行研究, 其研究意義如下, 1.設計合理的鉆孔加工夾具,提高生產(chǎn)效率 2.設計合理的鉆孔工加工夾具,提高產(chǎn)品的精度 3.設計合理的鉆孔夾具,保證生產(chǎn)經(jīng)濟性 4.鉆孔

4、夾具朝著綜合成套和具備柔性方向發(fā)展以實現(xiàn)機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控 5.機械制造行業(yè)的壯大,代表著國力強盛組合,工裝夾具行業(yè)的發(fā)展也能體現(xiàn)我國的國際水平地位 6.減小占地面積。凸輪軸瓦蓋零件需要加工多個孔,這個加工過程在普通機床上難以實現(xiàn),即使實現(xiàn)也會在精度及生產(chǎn)效率、經(jīng)濟性上不能滿足企業(yè)。 </p><p>　　國內外概況、預測和文獻綜述</p><p>

5、;　　課題的國內外研究概況</p><p>　　凸輪軸瓦蓋在鉆孔加工時，多采用普通鉆床改為多軸鉆床加工的方法。目前，我國中小企業(yè)產(chǎn)品質量都需要一個新的提高，但是加工手段遠遠不能滿足需要。許多中小企業(yè)結合自己的對設備技術條件進行改造，通過強化自身，以求發(fā)展。普通鉆床為單軸鉆床，但安裝上多軸箱就變成多軸鉆就可以提高工作效率，縮短工作時間。對于鉆夾具的發(fā)展狀況，國際研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已

6、占工件種類總數(shù)的85％左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術的應用，打大大推動了夾具的發(fā)展。&

7、lt;/p><p><b>　　課題的研究趨勢預測</b></p><p>　　凸輪軸瓦蓋零件一般采用鑄鐵材料制成。目前在對凸輪軸瓦蓋進行鉆孔加工時,多采用立式鉆床同時鉆削多孔,研究表明:在一個普通的鉆床主軸上裝一個多軸頭架就能一次把幾個乃至十幾個孔加工出來孔加工出來，改裝而成的鉆床，可以同時完成多個孔的鉆擴鉸等工序，在鉆孔時可以快捷有效地保證位置精度。工裝夾具是否合理是

8、對保證加工工件的精度至關重要。機床夾具的目的就在于能減少輔助工時、提高勞動生產(chǎn)率、能擴大機床的使用范圍實現(xiàn)一機多能，能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 。目前，在現(xiàn)代化生產(chǎn)流水線、自動線配置、自動化夾具中，機床夾具的精度影響到零件的加工精度更為重要，隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展

9、趨勢。</p><p>　　系統(tǒng)設計方案及可行性分析</p><p><b>　　系統(tǒng)設計方案</b></p><p>　　本課題主要是設計多軸鉆分動箱對凸輪軸瓦蓋上端面2-φ9孔進行加工，同時設計相應鉆削夾具。由工序圖可知被加工孔的最小孔距為55，孔徑為φ9孔，中心距較小，給零件加工帶來了一定的困難。通常對較小孔距的多軸鉆分動箱進行設計時，多

10、采用變位輪和十字萬向聯(lián)軸器來滿足被加工孔距的要求，。但由于采用變位齒輪設計的多軸鉆床，中心距已被限制，考慮設備的柔性化制造，本次設計采用萬向十字連軸器可調鉆床。</p><p>　　基于以上的資料和條件的分析可以對整個設計方案做出一個大體的框架即：多軸箱與ZK4625-1G/1立式鉆床相聯(lián)接，萬向十字聯(lián)軸器分別與分動箱輸出軸和鉆孔工作軸相連接，夾具安裝在鉆床的平臺上，多軸箱和夾具之間的定位靠多軸頭上的導桿和夾具上

11、的導套配合完成。多軸鉆分動箱設計與夾具具體方案如下：夾具</p><p>　　1.多軸鉆分動箱設計方案：根據(jù)凸輪軸瓦蓋上2-φ9孔的位置分布，擬定多軸鉆分動箱的傳動方案，即把工作軸分成兩組同心圓，機床主軸帶動兩根工作軸進行鉆孔加工，然后對工作軸之間的傳動齒輪進行設計及工作軸的結構構形式設計，選擇合適的軸承和密封件，完成多軸分動箱的設計。</p><p><b>　　2.夾具設計方

12、案</b></p><p>　　(1)定位方案的擬定：根據(jù)凸輪軸瓦蓋鉆孔工序的加工要求，采用凸輪軸瓦蓋上端面和左側面凸臺作為精基準面，瓦蓋左端圓柱面作為粗基準的定位方式，這樣可以保證鉆孔加工時，壁厚均勻，及同軸度的要求。鉆孔加工時，上端面定位可以限定兩個自由度，左側面凸臺可以限定三個自由度，瓦蓋左端面限制一個自由度，從而來限制工件的六。個自由度，并對定位誤差分析，保證定位的精度。</p>

13、<p>　?。?）夾緊方案的擬定： 因為在鉆削2-φ9孔時有同軸度有要求，同軸度要求為φ0.5.在加工時一定要滿足鉆頭和外圓滿足同軸度的要求。所以采用鉆模板和定位套筒組成的可上下移動來壓緊凸輪軸瓦蓋的下端面，并使用夾緊裝置對瓦蓋左側面進行夾緊，分析夾緊力的方向大小。</p><p>　?。?）夾緊裝置的設計：針對凸輪軸瓦蓋鉆孔加工的特點及加工批量要求，對凸輪軸瓦蓋的夾緊裝置應滿足裝卸工件方便，結構簡單

14、的特點，可以采用氣動斜楔夾緊裝置。</p><p>　　（4）導向元件的選設計：對于鉆孔加工過程中，由于鉆頭的強度和剛性較差容易出現(xiàn)加工的孔歪斜。故在鉆孔加工中為保證刀具相對于工件的正確位置和各刀具相互件的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支撐剛性通常采用導向套對刀具進行引導。根據(jù)零件的加工要求，選擇可換鉆套作為導向元件。</p><p>　?。?）夾具體的設計：在鉆孔加工時，夾具體要承受一部分切削

15、力，應選擇夾具體的材料鑄鐵，夾具體的尺寸，可根據(jù)夾具的方案布局來定，夾具體在機床上的安裝要穩(wěn)定和安全，重心要低。。</p><p><b>　　可行性分析 </b></p><p>　　凸輪軸瓦蓋鉆孔加工多采用多軸鉆技術，適用于大量生產(chǎn)的工廠。專用多軸鉆的各工作軸多采用懸掛式的鉆模板進行刀具的導向定位。懸掛式鉆模板是通過滑柱、彈簧和多軸頭等懸掛在鉆床的主軸上，工件以支

16、承塊、銷、限位件、定位壓塊為定位件，其中定位壓塊兼為夾緊件。當鉆模板上的定位件隨鉆床主軸下降到與工件接觸時，則工件完成最終定位，鉆模板不再下降，但多軸頭仍繼續(xù)下降，此時滑柱上的兩根彈簧產(chǎn)生越來越大的壓力通過鉆模板上的定位壓塊將工件壓牢。當工件上的孔加工透后，鉆模板隨鉆床主軸一起上升，直到便于裝卸工件時，鉆床主軸才停止上升。</p><p>　　多軸鉆雖然在多孔加工方面有很明顯的優(yōu)點，但是也有它自身的局限性，例如，

17、一旦多軸箱體設計加工完畢，則其各個工作軸的軸間距就已經(jīng)固定，不能改變，此多軸頭就只能用來加工單一產(chǎn)品。此外，由于多軸頭的專業(yè)性較強，它也不適合用于新產(chǎn)品的調試加工。多軸鉆的各個部件的要求精度較高，所以它的制造費用要比一般的工裝夾具要高。不僅如此，由于多軸鉆的工作軸前端需要有軸承支承，受支承軸承的外形尺寸的限制，其加工孔的孔距也不可能很近，超出一定范圍才可能使用多軸加工。</p><p>　　預計達到的要求及預計的

18、關鍵技術</p><p>　　1.預計需達到要求、技術指標</p><p>　　1. 預計達到的要求</p><p>　　本課題設計的凸輪軸瓦蓋鉆孔設備及夾具，可滿足對凸輪軸瓦蓋上表面的兩個瞳孔同時加工，保證被加工兩孔的中線距為55mm，孔的同軸度為φ0.5mm，采用多軸鉆同時加工零件平面上的2的Φ9通孔，可以大幅度提高加工精度和加工效率，能夠滿足大批量生產(chǎn)的需要。

19、同時，還滿足如下幾個要求：</p><p>　?。?）由于多軸鉆配合夾具使用來完成對工件上2個通孔的加工，故在設計中要滿足夾具應便于裝夾，排屑方便等要求。</p><p>　?。?）提高機械加工勞動生產(chǎn)率，滿足生產(chǎn)要求。</p><p>　?。?）夾具操作方便，夾緊可靠安全，有較合理的裝卸空間。</p><p><b>　　2.預計

20、的關鍵技術</b></p><p>　　（1）多軸鉆分動箱設計技術</p><p>　　多軸鉆是由鉆床的主軸借助于中間傳動機構帶動若干工作軸回轉的, 種傳動裝使鉆床由單刀切削轉變?yōu)槎嗟肚邢? 可實現(xiàn)用立鉆床代替搖特鉆床的多孔加工. 靈活方便, 能大大節(jié)省加工時間和輔助時間. 提離勞動生產(chǎn)率.多軸鉆分分動箱的設計是此次設計的重點。</p><p>　　（2

21、）鉆模版的選擇與設計技術</p><p>　　鉆床夾具的鉆模板是夾具體中的一個關鍵部件，它的結構形式及在夾具上的安裝形式，以及制造精度都直接影響工件孔加工的位置精度，鉆模板與夾具的連接是分離式連接。本次設計課題凸輪軸軸瓦蓋鉆孔工藝采用多軸鉆模版，與普通夾具設計鉆模板相比，具有一定的難度。</p><p>　　五、預計課題的經(jīng)濟效益和社會效益</p><p>　　在該

22、零件孔加工工序中，使用多軸鉆設備將機床主軸的動力分配到兩個鉆削主軸上，可以一次加工2個孔，完成2個工步內容，提高加工效率，縮短切削加工的單位時間和輔助時間。由于是在一次裝夾過程完成的切削操作安全和方便，并能夠減輕體力勞動強度；可以使技術等級較低的工人擔任加工精度教工的工件，并能夠保證工件的加工精度。，</p><p><b>　　課題研究進展計劃</b></p><p&g

23、t;　　畢業(yè)設計具體進度安排見表1。</p><p>　　表1 畢業(yè)設計具體進度安排表</p><p><b>　　現(xiàn)有的條件及設備</b></p><p>　　現(xiàn)有的條件及設備:凸輪軸瓦蓋設計圖紙,設計相關參考文獻,筆記本電腦等.</p><p><b>　　八、參考文獻</b></p&g

24、t;<p>　　TLUSTY J. High-speed machining [J].Annals of CIRP, 1993, 41 (2 ): 733-738.</p><p>　　[3] 劉戰(zhàn)強，艾興，宋世學.高速切削技術的發(fā)展與展望.制造技術與機床[J],2001/7: 5-7</p><p>　　[4] S. Ashley. High-speed machining

25、 goes mainstream. Mechanical Engineering[J] Vol.117 May,1995: 56-67</p><p>　　[5] 艾興等編.高速切削加工技術[M]. 北京：國防工業(yè)出版社, 2003.10</p><p>　　[6] 徐哲.高速切削加工在模具制造中的應用.</p><p>　　[7]馮玉才.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎[M]

26、.武漢：華中科技大學出版社, 1984</p><p>　　[8]大連組合機床研究所編.組合機床設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,1978</p><p>　　[9]王先逵主編．機械加工工藝手冊[M]（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[10]唐金松主編．簡明機械設計手冊[M].上?？茖W技術出版社,2000</p><

27、p>　　[11]肖繼德等主編．機床夾具設計[M](第2版) . 北京：機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[12]趙永成主編.機械制造裝備設計.北京：中國鐵道出版社，2002</p><p>　　[13]候家駒主編.汽車制造工藝學.機械工業(yè)出版社,1991</p><p>　　[14]北京機械學院主編.齒輪原理與制造.科學出版社,1971</p

28、><p>　　[15]顧崇衍 機械制造工藝學。陜西：科技技術出版社，1981。</p><p>　　[16]倪森壽 機械制造工藝與裝備?；瘜W工業(yè)出版社，2001。</p><p>　　[17]張進生 機械制造工藝與夾具設計指導。機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[18]姜敏鳳 工程材料及熱成型工藝。高等教育出版社，2003。</