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三軸連桿夾具設(shè)計說明書

上傳人:沈*** 文檔編號:67797247 上傳時間:2022-04-01 格式:DOC 頁數(shù):11 大小:235KB
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1、機(jī)電及自動化學(xué)院 《機(jī)械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)》課程設(shè)計 題目:三軸連桿夾具設(shè)計 姓 名: 學(xué) 號: 0811111015 屆 另比 2008 級 專 業(yè): 機(jī)械電子 1班 指導(dǎo)教師: 2011年1月 .、八 、一 刖言 機(jī)械制造加工工藝與機(jī)床夾具設(shè)計是在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、 技術(shù)基礎(chǔ) 課以及全部專業(yè)課之后進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運(yùn)用, 進(jìn)而使對機(jī)械有了 進(jìn)一步的認(rèn)識,為以后的工作打下基礎(chǔ)。它是主要是對零件的加工工藝和對零件 的某幾個工序加工進(jìn)行專用夾具的設(shè)計,從零件的工藝來說,它主要是分析零件 在進(jìn)行加工時應(yīng)注意什么問題,采用什么方法和工藝路線加工才能更好的

2、保證精 度,提高勞動生產(chǎn)率。就專用夾具而言,好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)率、精 度、降低成本等,還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍,從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下 提高效率、降低成本。通過這次設(shè)計,培養(yǎng)了編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)床夾具 設(shè)計的能力,這也是在進(jìn)行畢業(yè)之前對所學(xué)課程進(jìn)行的最后一次深入的綜合性復(fù) 習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此,它在我們的大學(xué)生活中占有十分重要 的地位。 就個人而言,希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng) 性訓(xùn)練,從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力,為今后參加祖國的現(xiàn)代化 建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力有限,設(shè)計尚有許多不足之處,懇請各位老師給予

3、指教。 目錄 1. 問題的提出 1 2. 定位基準(zhǔn)的選擇 1 3. 夾具方案的確定 1 ① 夾具方案一 2 ② 夾具方案二 2 ③ 方案比較 2 4. 誤差分析與計算 3 5. 切削力及夾緊力的計算 5 6. 鉆床夾具的分析 7 7. 致謝 8 8. 主要參考文獻(xiàn) 9 鉆孔夾具設(shè)計 為了達(dá)到提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強(qiáng)度的目的。在加工車 床撥叉零件時,需要設(shè)計專用夾具。 如前所述,應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率,雖然該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式, 在 夾緊和松開工件時比較費(fèi)時費(fèi)力。 但是由于該工件體積小,工件材料易切削,切 削力不大等特點(diǎn)。

4、經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較,選用了手動夾緊方式。這類夾緊 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大,在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 1?問題的提出 利用本夾具主要用來鉆加工孔 ①35。加工時除了要滿足粗糙度要求外, 還應(yīng) 滿足①35孔的軸線與①90孔的軸線為0.02的平行度要求。為了保證技術(shù)要求, 最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時,應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。 2. 定位基準(zhǔn)的選擇 如圖1: 由零件圖可知:①35孔的軸線與①90孔的軸線為0.02的平行度要求,在對 孔進(jìn)行加工前,先對 ①90孔和其端面進(jìn)行了粗、精加工。因此,選 ①90孔和其 端面為定位精基準(zhǔn)(設(shè)計基準(zhǔn))來滿足位置度公

5、差要求。 3. 夾具方案的確定 設(shè)計專用夾具的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等 的技術(shù)要求能夠得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下,應(yīng) 該使所設(shè)計的專用夾具在加工過程中裝夾方便,有較高的生產(chǎn)效率。因此,我設(shè) 計了兩個夾具方案以供選擇,其方案如下: 具設(shè)計方案一 在加工本工序之前,工件的 ①90孔和其端面都均已經(jīng)加工過。因此,我選 擇①90孔用短心軸定位,以①90孔的下端面為定位面,以實現(xiàn)典型的短心軸大 平面組合定位,然后在靠近 ①35孔的連桿一端做一個定位銷進(jìn)行周向定位;再 在心軸上直接做出一段螺紋,并用螺母和開口墊片圈鎖緊,實現(xiàn)夾緊;并選用固 定鉆

6、套作為刀具的導(dǎo)向裝置。 ②夾具設(shè)計方案二 在加工本工序之前,工件的 ①90孔和其端面都均已經(jīng)加工過。因此,我選 擇①90孔用短心軸定位,以①90孔的下端面為定位面,以實現(xiàn)典型的短心軸大 平面組合定位,然后在 ①35孔的外圓柱面制作一個 V型槽;再在心軸上直接做 出一段螺紋,并用螺母和開口墊片圈鎖緊,實現(xiàn)夾緊,并選用固定鉆套作為刀具 的導(dǎo)向裝置。 ③方案的比較分析 上述兩個夾具方案的特點(diǎn)在于:它們都選擇 ①90孔用短心軸定位,以①90 孔的下端面為定位面,以實現(xiàn)典型的短心軸大平面組合定位, 并采用了在心軸上 直接做出一段螺紋,并用螺母和開口墊片圈鎖緊,實現(xiàn)夾緊,并選用固定鉆套作 為刀具的

7、導(dǎo)向裝置;通過對它們的比較方案二需要在夾具底座側(cè)面要加工一個 V 型槽可以使鉸孔時工件不會受切削力而發(fā)生震動,從而提高工件的加工精度。而 方案一只在夾具底座上加工一定位銷,雖然簡單,但加工精度無法保證。因此, 我選擇方案一作為加工本工序的專用夾具。如圖 2: 4. 鉆床夾具的分析 用鉆模鉸孔時,工件的加工精度可以不受鉆床精度的影響 ,而由鉆模的精度 來保證。鉆模的結(jié)構(gòu)類型主要取決于導(dǎo)向的設(shè)置, 導(dǎo)向的設(shè)置不僅是考慮加工孔 的位置精度,更重要的是考慮加工時鉆桿的剛度。 因此以加工情況設(shè)置導(dǎo)向使鉆 桿獲得高的支承剛度。 所鉆的孔的位置精度主要取決于鉆模架上鉆套的位置精度, 因此兩鉆套的

8、同 軸度要求很高。 鉆模板一般用鑄鐵鑄造。鉆模應(yīng)設(shè)計成單獨(dú)體不要設(shè)計與夾具底座設(shè)計成一 體,更不要與夾緊裝置用支架相聯(lián)接。這樣便于制造,更重要的是有利于位置精 度的獲得及避免其他因素對鉆模板精度的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計時,要特別注意剛度設(shè) 計。鉆模板用螺釘和銷釘固定在夾具底座上, 并保證有足夠的接觸剛度,螺釘?shù)?直徑、數(shù)量、分布要合理。其鉆模如下圖 4 : 圖4 鉆模 鉆套中導(dǎo)向孔的孔徑及其偏差應(yīng)根據(jù)所引導(dǎo)的刀具尺寸來確定。 通常取刀具 的最大極限尺寸為引導(dǎo)孔的基本尺寸, 所以,引導(dǎo)孔的基本尺寸為 ①35。引導(dǎo)孔 的孔徑公差依加工精度來確定,因為①35孔采用粗鉸,所以引導(dǎo)孔的孔徑公差

9、 取G7 鉆套高度H直接影響鉆套的導(dǎo)向性能,同時影響刀具與鉆套之間的摩擦情 況,通常取 H=( 1~2.5) d。所以取 H=1*35=35mm 鉆套與工件之間一般應(yīng)留有排屑間隙,此間隙不宜過大,以免影響導(dǎo)向作用。 一般可取 h=(0.3~1.2)d。所以取 h=15mm 因為本道工序中①35孔的加工精度要求較高,所以鉆模板采用固定式。 5. 誤差分析與計算 該夾具以心軸定位,要求保證孔軸線與端面間的尺寸公差以及孔軸線與底孔 的位置度公差。為了滿足工序的加工要求,必須使工序中誤差總和等于或小于該 工序所規(guī)定的工序公差。如圖3: 由于本工序的加工是以心軸定位,工件孔和心軸的誤

10、差可分為以下兩種 :一 是工件以圓孔在過盈配合圓柱心軸上定位 ,所以定位副之間無徑向間隙,也即這 時不存在徑向基準(zhǔn)位移誤差(汎=0 , Yz =0)。工件在軸線方向上的軸向定位 誤差,則可利用夾緊力加以控制。由此可見,過盈配合圓柱心軸的定位精度是相 當(dāng)?shù)母?。二是以圓孔在間隙配合圓柱心軸上定位,定位分析如下: 由《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》可得: 首先考慮工件兩孔中心距(279-/+0.1)mn要求,影響該項精度的與夾具有 關(guān)的誤差因素主要有: (1) 定位誤差: -DW - D max - d min (式 1) 式中 Dmax ――工件上定位孔的最大直徑; d m in ――夾具上

11、定位心軸的最小直徑; 由(式1) 可知,△ dw = 90.022 - 89.962 = 0.06mm (2) 夾具制造與安裝誤差 該項誤差包括:a,鉆模板襯套軸線與定位心軸 軸線距離誤差,此值為0.02mm b,鉆套與襯套的配合間隙,由配合尺寸 ①45F7/m6可確定其最大間隙為0.033mm c,鉆套孔與外圓的同軸度誤差,按 標(biāo)準(zhǔn)鉆套取值0.012mm d,刀具引偏角。采用鉆套引導(dǎo)刀具時,刀具引偏角 H 人 H――鉆套高度;h ――排屑 為:e = ( h B) 式中e——刀具引偏角; 2 H 間隙;B――鉆孔深度;△ ma 刀具與鉆套之間的最大間隙 因此,△ max=

12、0.028mm H=46mm,h=15mm,B=35n可得 e=0.042mm 上述各項誤差都是按最大值計算的。實際上各項誤差不可能都出現(xiàn)最 大值,而且各項誤差方向也不可能都一樣??紤]到上述各項誤差的隨機(jī)性, 采用概率算法計算誤差是恰當(dāng)?shù)模? 圧二 0.06 2 0.022 0.0332 0.0122 0.0422 0.112mm 式中bc為與夾具有關(guān)的加工誤差總和。該誤差小于零件上孔距公差( 0.2mm )的2/3, 留給加工過程的誤差大于 1/3,符合要求。 其次再來分析兩孔平行度要求。影響該項精度的與夾具有關(guān)的誤差主要有: (1) 定位誤差 本次設(shè)計中定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合,

13、 因此只有基準(zhǔn)位置誤差, 其值為工件 大頭孔軸線對夾具心軸軸線的最大偏轉(zhuǎn)角: 1max H1 006 = 0.00124 50 式中a 1——孔軸間隙配合時,軸線最大偏轉(zhuǎn)角; △ 1max 工件大頭孔與夾具心軸的最大配合間隙; H1――夾具心軸長度。 (2)夾具制造與安裝誤差 該項誤差主要包括兩項: 1) 鉆套軸線對定位心軸軸線的平行度誤差,由夾具標(biāo)注的技術(shù)要求可知該 項誤差為:a 2=0.02/66=0.003; 2) 刀具引偏角為 a 3=b max/H=0.028/66=0.004 上述各項誤差都是按最大值計算的。 實際上各項誤差不可能都出現(xiàn)最大值, 而且各

14、項誤 差方向也不可能都一樣??紤]到上述各項誤差的隨機(jī)性,采用概率算法計算誤差是恰當(dāng)?shù)模?叫=』時+尤+"3 = J0.0012 +0.003 +0.004 止 0.005 該項誤差小于零件相應(yīng)公差(0.02/36)的2/3,夾具設(shè)計沒有問題。 6. 切削力及夾緊力的計算 刀具的幾何參數(shù):K粗=60 K精=90, ,10,乜=0 ? =80, 由參考文獻(xiàn)《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》查表1-2 — 3可得: 圓周切削分力公式:Fc = 902apf 075 Kp (式4) 式中 Fc――圓周切削分力; ap 背吃刀量; Kp ――修正系數(shù); f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。 式中 ap = 2.2m

15、m f =0.05mm/r Kp=KmpKkpKopKspKrp (式 5 ) 式中 Kmp——考慮工件材料機(jī)械性能的系數(shù); KkpK opK ,spKrp 考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)。 查參考文獻(xiàn)[10]表 1-2-4得:Km^ (HB)n 取 HB=175 n =0.4 由參考文獻(xiàn)[10]表 1 - 2 - 6可得參數(shù):Kkp = 0.94 K op =1.0 K ,sp = 1.0 Krp =1.0 即:Fc = 209.8N 同理:徑向切削分力公式:FP =53Oap09f 0.75KP (式6) 式中 Fp ――徑向切削分力; ap 背吃刀量; Kp ――修正系數(shù);

16、 f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。 式中參數(shù): Kkp = 0.77 K op =1.0 K 即=1.0 Krp =1.0 即:FP =93.6N 軸向切削分力公式:Ff =451apf0.4Kp (式7) 式中 Ff——軸向切削分力; ap 背吃刀量; Kp ――修正系數(shù); f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。 式中參數(shù): Kkp' =1.11 K op =1.0 K,sp=1.0 Kg =1.0 即:Ff =353.2N 根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況,找出在加工過程中對夾緊最不利的 瞬間狀態(tài),按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。 最后為保證夾緊可靠,再乘以安 全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即: Wk

17、= K F (式 8 ) 式中 Wk ――實際所需夾緊力; K――在一定條件下,由靜力平衡計算出的理論夾緊力; F——安全系數(shù)。 K -K0K1K2K3K4K5K6 (式 9) 式中 Ki ――加工性質(zhì); K2 ――刀具鈍化程度; K3 ――切削特點(diǎn); K4 ――夾緊力的穩(wěn)定性; K5——手動夾緊時的手柄位置; K6 ――僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時工件與支承面接觸的情況。 代入(式9 )得 KC =1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.0=2.36 KP =1.2 1.2 1.4 1.2 1.3 1.0 1.0=3.15 Kf =1.2 1.2 1.3 1

18、.2 1.3 1.0 1.0=2.92 所以,有:Wk =Kc Fc "95.12N Wk = Kp Fp =294.84N Wk = Kf Ff =1031.344N 鉸孔產(chǎn)生的圓周切削分力由定位塊和夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力平衡。 查表可得:」-0.3 所以,(式 10) 0.3 因此,所需的夾緊力為4668N,由于螺母產(chǎn)生的夾緊力F =5380N,所以, F F/,且還有定位塊可以作為支承,因此,滿足要求。 鉸孔產(chǎn)生的徑向切削分力為 Wp=833.9N 由于有定位塊、心軸和由夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 F。 鉸孔產(chǎn)生的軸向切削分力為Wf =1795.8N 由于有輔助支

19、承和定位環(huán)作為軸向分力的支承, 它所產(chǎn)生的支承力F 0 由上面的計算可知所需實際夾緊力不是很大, 為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作 方便,決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu),滿足設(shè)計要求。 致謝 通過本工序?qū)S脢A具的設(shè)計,使我對鉆夾具有了較大的認(rèn)識,對鉆床夾具的 特點(diǎn)及主要類型有了深刻的了解。首先要感謝老師在本次課程設(shè)計中給予的指導(dǎo) 和幫助,同時也要感謝我的舍友給予的寶貴意見, 在此,謹(jǐn)向他們表示衷心感謝。 參考文獻(xiàn) [1] 陳宏鈞?實用金屬切削手冊[M] ?北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2005. 1. [2] 強(qiáng) 毅?設(shè)計制圖實用標(biāo)準(zhǔn)手冊[M] ?北京:科學(xué)出版社,2000. 1. [3] 李

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