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1、柴油机调温机体（3100系列）工装设计1 绪论随着科技不断的发展，使机械工业得到了很大的提高，特别是近年来机械工业领域正向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展。随着机械工业的发展，其他各工业部门都想着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。机械工业是国民经济的支柱产业，现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。机械制造工艺是制造机械产品的技巧、方法和程序。机械制造中，需要的加工顺序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具，可以提劳动效率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造的一项重要工艺装备。夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应
2、用于机械制造过程中的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着工件的加工精度劳动生产率和产品的制造成本等1。在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。1.1 机床夹具的组成 1）定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2）夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。3）对刀或导向装置
3、其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4）连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5）夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6）其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等2。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。1.2 机床的分类机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。1） 按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具。2） 按使用机床可分为：车床夹
4、具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。1.3 工件的装夹方法工件装夹的方法有两种：1) 将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上2) 将工件装夹在家具上采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点：a、保证加工精度，稳定加工质量b、缩短辅助时间，提高劳动生产率c、扩大机床的使
5、用范围，实现“一机多能”d、改善工人的劳动条件，降低生产成本2 工件的定位及定位元件2.1 工件在夹具中的定位1）工件的定位的基本原理六点定则用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。2)限制工件自由度与加工要求的关系工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，
6、但能保证加工要求的定位称为不完全定位。3)在工件定位时，以下情况允许不完全定位：a 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。b 毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。c 加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工。因此，不可用重复定位是不允许的3。当工件的
7、一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用。4)基准、对定位元件的基本要求a.定位基准的选择定位基准的选择，应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准作为定位基准；遵守基准统一原则；应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。b.对定位元件的基本要求足够的精度、足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。5)工件定位方式及其定位元件a.工件以平面定位。工件以平面作为定位基准时，所用定位元件一般可分为主要支承和辅助支承。主要支承用来限制工件的
8、自由度，具有独立定位的作用。辅助支承用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。b.工件以圆柱孔定位。工件以圆柱孔为定位基准，如套类、齿轮、拨叉等。此种定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。 c.工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有：V形块、定位套和半圆套。2.2 定位误差的分析造成定位误差的原因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差b；二是定位基准与限制位基准不重合，由此产生基准位移误差y 。基准不重合误差b是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投
9、影。基准位移误差y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。3 工件的夹紧和夹紧装置3.1 夹紧装置的组成1)、夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。a.动力装置 产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机动夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、气-液联动装置和真空装置等。b.夹紧装置 传递夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确地作用到工件上，需有适当的传动机构。传递机构是把原动力传递给夹紧装置4。它由两种构件组成，一是接受原始作用力
10、的构件，二是中间传力机构。2)、夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计和选用是否正确，都保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大的影响。因此，夹紧装置应满足以下要求：a.夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。b.夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。c.夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。d.具有良好的结构工艺性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。3.2 夹紧力的确定1)夹紧力方向的确定a.夹紧力应朝向主要的定位基面。b.夹紧力的方向尽可能与切
11、削力和工件重力同向。2)夹紧力作用点的选择 a.夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出5。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，
12、估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需。4 夹具体及分度装置4.1 夹具体1）夹具体毛坯的类型a.铸造夹具体b.焊接夹具体c.锻造夹具体d.装配夹具体e.型材夹具体2）夹具体应满足的几本要求a.应有足够的强度和刚度。b.力求结构简单及装卸工件方便。c.结构工艺性好。d.排除切削方便。e.在机床上安装稳定可靠。f.具有适当的精度和尺寸稳定性。4.
13、2 分度装置1）分度装置的类型a.回转分度装置 回转分度装置是指工件在一次装夹中，通过夹具的某些部分带动工件转动一定的角度完成多工位加工的分度装置。b.直线分度装置 是指工件在一次装夹中，通过夹具的某些部分带动工件直线移动一定距离完成多工位加工的分度装置。2）回转分度装置的组成 回转分度装置由固定部分、转动部分、对定机构、锁紧机构等组成。a. 固定部分是整个装置的基础，常与夹具体连接成一体。b. 转动部分是分度时随之转动的元件，实现工件的转位。c. 对定机构的作用是转位分度后，确保其转动部分相对固定部分的位置，得到正确定位，实现分度要求。e.锁紧机构是分度对定后将转动部分和固定部分紧固在一起，
14、减小加工时的振动，确保分度装置的工作精度。 3)分度对定机构a.钢球对定机构 b.枪栓式圆柱销对定机构 c.手拉式菱形销对定机构d.齿轮齿条操纵的圆锥销对定机构f.杠杆操作单斜面对定机构4)锁紧机构 当分度对定好之后，必须将转盘锁紧，以增强分度装置的刚度和稳定性。5 调温器体工艺性分析5.1 零件的功用、材料和性能 该调温器体是利用数控机床，把事先铸造好的铸件毛坯，进行进一步加工而成，它是汽车一个重要的汽车零配件。其主要是通过带螺纹的孔与其他部件相连接，使调温器的性能更加稳定，从而起到保护发动机、降低能耗及尾气排放等作用。调温器体的材料是铸造铝合金ZL104，铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小，而
15、比强度则较高。因此在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件，可以减轻结构的重量，故在航空工业及动力机械和运输机械制造中，铝合金铸件得到广泛的应用。铝合金有良好的表面光泽，在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性，故在民用器皿制造中，具有广泛的用途。纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性，因而铝铸件在化学工业中也有一定的用途6。纯铝及铝合金有良好的导热性能，放在化工生产中使用的热交换装置，以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件，如内燃机的汽缸盖和活塞等，也适于用铝合金来制造。 铝合金具有良好的铸造性能。由于熔点较低（纯铝熔点为 660.230C，铝合金的浇注温度一般约在 730750oC 左右），故能广泛采用金属型及压力铸造等铸造方法，以提高铸件的内在质量，尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。铝合金由于凝固潜热大，在重量相同条件下，铝液的凝固过程时间延续比铸钢和铸铁长得多，放流动性良好，有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。铝合金按照加工方法的不同分为两大类，即压力加工铝合金和铸造铝合金（分别以 YL和 ZL
