拖拉机飞轮钻模 - yyoo

　　摘要

　　该回转钻模是针对各种发动机的飞轮，它们具有相同的功能，即使曲柄连杆机构顺利通过死点和减少活塞运动过程中产生的冲击，所以它们在高速运转时应具有较大的惯性，但是如果飞轮的动平衡较差，当发动机工作时，发动机将产生非常大的振动，这样对发动机的其它部件将产生严重的损害，所以对飞轮的设计和加工要特别注意飞轮的动平衡。

　　由于这六个孔是在同一个圆周上，并且是大小和深度一样的孔，也就是它们的加工工艺相同，并且为了获得好的平衡，尽量能在一次装夹中，完成所有的加工，由以上的特殊性，经过多方面的考虑，确定了回转钻模的方案，它满足以上的特殊性，并且它有自己的特点，其中回转装置是通用的　　箱壳落料拉深模设计，可直接选用，使主要的时间放在工件的定位和夹紧部分，对各个定位和夹紧元件进行了具体的分析和设计，对于定位夹紧部分的特殊需求对通用部分进行了改装。最后，对特殊零件进行了相关强度和误差计算和整体的结构分析和误差计算。

　　关键词：夹具，回转钻模，回转装置

　　前言

　　本设计是对飞轮的径向六孔的加工而设计的回转钻模，随着制造业的发展，机械加工的机床种类繁多，性能更强，特别是数控机床和加工中心的出现和发展，使机械加工中加工的产品精度更高而且结构复杂，这使以现有机床为主要的加工设备的工厂带来了很大的挑战，为了实现新老机床的过度，并且实现最小的费用，夹具的应用就起到了重要的作用，好的夹具才能使落后的手动机床在效率和加工精度上与现代的数控机床采用相同的标准，现在夹具的发展虽然受到了挑战，但工件夹具的生产者正在开发动力系统以提高精度，研究新的材料并开发旧夹具的新处理方法，并发展了夹具性能的方法，动力夹具其性能大大超出传统的夹紧装置，但是，即使是手动型基于夹紧的系统也可以大大优化，从而进行更快的夹紧。与传统夹紧装置相比，这种设备使用起来更快更方便，能最佳符合人体的操作，对操作者更安全，而且能加工出具有高质量一次性成品零件。关键是将单个夹紧装置看作总体工具系统的一部分，并将标准化当作自己的标准，这有利于夹紧装置的通用和提高夹具的制作效率。

　　1.1、夹具的发展

　　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。

　　1、高精、高效

　　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。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。

　　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。

　　2、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，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。

　　3、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。

　　1.2夹具的简单介绍

　　1.2.1功用：

　　夹具在机械加工中起着重要的作用，概括起来有以下几个方面：

　　(1)工件的加工精度，稳定产品质量

　　夹具在机械加工中的基本作用就是工件的相对精度。由于采用了能直接定位的夹具，因此，可以准确地确定工件相对于刀具和机床切削成形运动中的相互关系，不受或少受各种主观因素的影响，可以稳定可靠地加工质量。

　　(2)提高劳动生产率和降低加工成本

　　提高劳动生产率，降低单件时间定额的主要技术措施是增大切削用量和压缩辅助时间。采用夹具装置，既可以提高工件加工时的刚度，有利于采用较大的切削用量，又可以省去划线找正等工作，使安装工作的辅助工时大大减小，因此能显著地提高劳动生产率和降低成本。

　　(3)扩大机床工艺范围和改变机床用途

　　在单件小批量生产的条件下，工件的种类、规格较多，而机床的数量品种却有限，为解决这种矛盾，可设计制造专用夹具，使机床“一机多用”。例如，在普通铣床上安装专用夹具，可以铣削成形表面。在车床上使用专用夹具，管架注塑模毕业设计（带模流分。可将其回转运动改变为直线往复运动，使通常只输出扭矩的车床变为具有拉力功能的机床。如果在车床床鞍上安装锉模，又可进行箱体孔系加工等。

　　(4)改善工人劳动条件

　　采用夹具后，工件的装卸显然比不用夹具方便、省力、安全。使用专用夹具安装工件，定位方便、迅速，夹紧可采用增力、机动等装置，因此可以减轻工人的劳动强度。还可设计装置，确保操作者安全。

　　(5)在流水线生产中，便于平衡生产节拍

　　工艺过程中，当某些工序所需工序时间特别长时，可以采用用多工位或高效夹具等，以提高生产效率，使生产节拍能够比较平衡。

　　1.2.2、组成

　　根据夹具的作用，其结构常由以下几部分组成；

　　（1）定位元件或定位装置

　　它是用于确定工件在夹具中获得止确的元件或装置。

　　（2）夹紧元件或夹紧装置

　　它是用于夹紧工件，使工件在受到外力作用后，仍能保持其既定的元件或装置。

　　(3)夹具体

　　它是用于连接夹具各组成部分，使之成为一个整体的基础件。

　　(4)其它元件及装置

　　根据工件加工要求，有些夹具除上述组成部分外，还需设置其它元件或装置，如分度装置、某些夹具的靠模装置、工件抬起装置等。

　　以上组成部分，并非所有机床夹具都缺一不可。但是，通常定位、夹紧和夹具体三部分是夹具的主要组成部分。

　　1.2.3夹具的分类

　　随着机械制造发展的需要，新型的夹具结构不断出现，夹具的形式愈来愈多。为了掌握各种夹具的工作特点和基本设计方法，也为了便于工厂的技术管理工作，有必要对夹具进行分类，可按夹具的应用范围分，也可按所使用的动力源进行分。。

　　1.按夹具的通用特性分类

　　按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。

　　（1）通用夹具：通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。

　　（2）专用夹具：专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性，结构紧凑简单，制造维修方便装卸工件简易，夹紧力小。

　　（3）可调夹具：可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具，定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又分为通用可调夹具和成组夹具两种。通用可调夹具的通用范围大，适用性广，加工对象不太固定。成组夹具是专门为成组工艺中某组零件设计的，调整范围仅限于本组内的工件。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。

　　（4）成组夹具：这是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具。它是根据成组加工工艺的原则，针对一组形状相近的零件专门设计的，也是具有通用基础件和可更换调整元件组成的夹具。这类夹具从外形上看，它和可调夹具不易区别。但它与可调夹具相比，具有使用对象明确、设计科学合理、结构紧凑、调整方便等优点。

　　（5）组合夹具：组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期　　冲压毕业设计，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

　　（6）自动线夹具：自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。

　　2．按夹具使用的机床分类

　　这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的机床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。

　　3.夹具设计的基本要求

　　夹具设计的原则是经济和通用，它可以概括为“好用、好造、好修”这6个字，其中好用是主要的，但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水平为前提。

　　具体要求为：

　　1、夹具的构造应与其用途和生产规模相适应。正确处理好质量、效率、方便性与经济性四者的关系；

　　2、工件精度；

　　3、使用方便。要便于装卸、便于夹紧、便于调整、便于测量、便于观察、便于排屑排液、便于安装运输、安全第一；

　　4、注意结构工艺性，对加工、装配、检验和维修等问题应通盘考虑，以降低制造成本

　　2.1确定夹具的总体加工方案

　　制定总体方案是设计夹具最重要的内容之一。总体方案制定的正确与否，将决定夹具能否达到“好用、好造、好修”的要求。为了该总体方案制定的合理，在方案设计时，密切联系实际，全面了解被加工零件的加工情况和影响方案制定的各种因素。

　　主要考虑以下因素:

　　2.1.1、工艺过程和加工精度的要求

　　被加工零件有在同一圆周的六个均布的

　　mm的孔待加工，且他们相对于φ43mm上偏差0.030下偏差0的孔，精度要求为0.2mm。将六孔集中在一次装夹中，多个工步可确保精度，对大量生产及顺利装配创造了条件。

　　钻孔工序大多是扩孔工序前加工底孔，在铸件上钻孔精度一般可达6—7级，表面粗糙度为6.3，摇臂钻床与夹具的结合可使钻孔精度达0.1mm。而被加工零件的表面粗糙度和精度要求均在此范围内。故摇臂钻床和设计的夹具能满足被加工零件的要求。

　　钻床夹具设计cad图2.1.2、加工零件的特点

　　被加工件材料为球墨铸铁，工件刚度足够。由于被加工件为拖拉机的飞轮，飞轮作为发动机的一个高速运转的零件，它通过自己的惯性，可以使连杆在运动中顺利通过死点，也可以减少因活塞连杆机构产生的脉冲，所以对于飞轮，它应该具有较好的动平衡。

　　2.1.3、定位基准及加压部位的选择

　　被加工件的孔以C面为设计平面，选用设计基面为主定位基准，这样减少了累积误差，使加工精度得到有利，同时，此平面最大，用它定位能使夹紧力均落在定位平面之内，不至于使工件变形。由于这六个孔对于φ43孔的轴线有精度要求，选此轴定位基准，这样基准重合，可以减少精度的累积误差。选用由于加工的是圆周曲面上的孔，所以要用一销钉工件的转动，所以以基准面B上的φ15孔插入销钉进行定位，这样就实现了完全定位。

　　根据夹紧装置设计的原则，即结构紧凑简单，制造维修方便装卸工件简易，夹紧力小，尽量减少工件和夹具体在受夹紧力时的变形，所以应该合理选择夹紧力的大小，方向和作用点，工件夹紧可靠性，即工件在加工过程中不能移动，振动或变形，工件的加工精度和精度。

　　根据本工件的定位方案即以C面、芯轴和销钉定位，夹紧力方向应垂直于C面，根据工件的结构、形状和夹紧装置设计的原则，夹紧力采取图2.1所示的方向和较合适。这样可使加压合力落在定位平面之内，且接近定位平面的中心，使工件加压后定位稳定，

　　1600×750×2400/2500×1060×2655

　　2.2.2回转装置

　　由于本工件的本工序的特殊性，所以可采取分度装置，这样即可以在一次装夹下完成六个工步，又可以提高孔的精度和形状精度，对于回转分度装置，经过设计者的多年的改进已经有了较好的结构并且种类也较多，其中回转钻模就有多种如单支承回转式钻模、双支承回转式钻模，如图2.2。

　　图2.2单柱带配重回转装置

　　单柱带配重回转装置特点是由于它具有配重，所以可装上较重的工件，有配重可使夹具保持平衡，从而加工的精度，配重可按实际工件的大小来特意制作。并且有分度销可进行任意的离散性分度，分度销有连杆机构控制，有脚踏提供动力，夹紧元件和旋转装置在同一侧，这样可以工人在装夹和加工时，始终在同一侧，从而减少工人的劳动强度。

　　单柱蜗转装置的特点是结构紧凑，分度销是有蜗轮机构驱动的，可实现离散性分度，由于它的转动手柄是竖直的，所以此装置应放置低一些，由于没有配重，它多用于零件较轻的场合。

　　综合以上回转装置的特点和此工件的需要和精度要求，选用单柱带配重回转装置。

　　2.2.3定位夹紧的总体设计

　　其定位和夹紧装置的总体设计如图2.3