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河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 1 前 言 四年的大學生活馬上就要結束了 我們也進入了大學生活的最后一個階段 畢業(yè)設計 畢業(yè)設計是對我們四年來所學知識的大總結和測驗我們對所學知識 的掌握 也是向我們今后即將從事的工作的正常過渡 設計的正確程度也標志著 我們四年來對所學知識的掌握和熟練運用程度 四年來 在我院老師及領導的精心關懷和指導下 我學習了機械設計制造與 設備專業(yè)的有關知識 同時也了解了一些相關學科的基本情況 為畢業(yè)設計打下 了堅實的基礎 我們這次設計的題目是 電機座液壓夾緊夾具 我所設計的部分主要是夾具 部分主要是夾具方面 對液壓涉及的比較少 只是在典型零件介紹中簡要提了 一 下 圖書館中對這一方面的資料還是又不少相關資料 但是重復很多而且計算很 少 通過整個設計過程 讓我懂得了只有閱讀大量的有關知識 觸類旁通 精密 構思與計算 僅僅靠所學的知識是遠遠不能解決設計過程中所遇到的難題 通過 實習和在院先進制造研究所的觀察和分析 對電機座的加工工藝有了一個初步了 解 綜合以上各種材料 得出了現(xiàn)在比較滿意的結果 在姜無疾老師的辛勤指導 下和同組同學的幫助下 我的這次設計取得了基本成功 本次設計可以說是對所學知識的綜合運用 也是第一次單獨面對這樣龐大的 設計工作 鑒于本人水平有限 經驗不足 設計中難免有不足之處 請各位老師 同學批評指正 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 2 第 1 章 畢業(yè)設計的目的和任務 1 畢業(yè)設計的目的 通過本次畢業(yè)設計 我們能夠達到以下目的 1 1 培養(yǎng)我們綜合運用和鞏固擴展所學知識 提高理論聯(lián)系實際的能力 1 2 培養(yǎng)我們收集 閱讀 分析和運用各種資料 手冊等科技文獻的能力 1 3 使我們更加熟練的運用 AUTOCAD Word 等計算機辦公軟件 提高計算 機輔助設計的能力 1 4 訓練和提高機械設計的基本理論和技能 1 5 培養(yǎng)獨立思考 獨立工作的能力 1 6 培養(yǎng)我們的團隊合作意識 2 畢業(yè)設計的任務 在姜無疾老師的帶領下 我們進行了一段畢業(yè)設計前的準備 比如查詢資料 進行必要的畢業(yè)實習 然后結合自己所掌握的資料提出設計任務并進行設計 夾 具作用就是在機械制造的機械加工 檢驗 裝配 焊接和熱處理等冷熱工藝過程 中 用以安裝加工對象 使之占有正確的位置 以保證零件和產品的質量 并提 高生產效率 2 1 設計條件 1 準確定位所加工的工件 完全限定工件所應被限制的自由度 2 正確夾緊工件 確定工件的位置 保證零件和產品的質量 3 能夠順利加工出工序所要求的工件 4 所設計的夾具要結構簡單 便于裝卸 檢修 5 能夠提高加工效率 減輕勞動強度 6 達到充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能 2 2 設計內容 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 3 1 設計方案的選擇與計算 2 總體結構的設計 成套圖紙及說明書 2 3 設計關鍵 1 仔細分析工件的加工工藝過程 2 設計與工件工序相對應的夾具 3 保證成品工件符合工序的要求 2 4 設計要求 1 能保證工件的加工要求 保證加工質量是必須首先滿足的要求 保證加工質量的關鍵 就在于正確選 定定位基準 定位方法和定位元件 必要時需進行誤差分析計算 也要注意夾具 中其他影響加工質量的部件結構 2 能提高生產效率 降低成本 應盡量采用各種快速高效的結構 縮短輔助時間 提高生產率 同時盡可能 采用標準元件與標準結構 力求結構簡單 制造容易 以降低夾具制造成本 3 操作方便 省力和安全 在客觀條件許可且又經濟的前提下 盡可能的采用氣動 液壓和氣液等機械 化夾具裝置 以減輕操作者的勞動強度 4 便于排屑 排屑問題是夾具設計中的一個重要問題 因為切屑積聚在夾具中 會破壞工 件正確可靠地定位 切屑帶來的大量熱量會引起熱變形 影響加工質量 清掃切屑 又要花費一部分輔助時間 切屑積聚嚴重時 還會損壞刀具或造成工傷事故 5 有良好的工藝性 所設計的夾具應便于制造 檢驗 調整 維修等 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 4 第 2 章 夾具方案設計 夾具設計是工藝準備工作的重要工作之一 夾具設計的質量 直接影響工件 的質量 生產率和加工成本 有時甚至決定了所設計的夾具是否有使用價值 在 生產實踐中 由于某些因素考慮不周到 設計和制造出來的夾具就不能使用的例 子并不少見 因而應充分應用夾具設計的基本原理和知識 正確掌握夾具設計的 基本方法 才能設計出先進合理和實用的夾具 1 夾具的概述及作用 1 1 夾具的概念 在機械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應用著各種不同的 用以固定加工對象 使之占有正確的位置 以便接受施工的一種工藝裝備 通稱夾具 因此 無論是 在機械加工 裝配 檢驗 還是在焊接 熱處理等冷 熱工藝中 以及運輸工作 中都大量采用夾具 但在機械加工中應用最為廣泛的是金屬切削機床上使用的夾 具 我們通稱為夾具 夾具在機床上用以準確 迅速地安裝工件活刀具 從而保證工件與刀具間的正 確位置的一種工藝裝備 由此可知 機床夾具總的看來可以分為兩大類 一類是 用以安裝工件的 一般通稱為夾具 另一類是用以安裝刀具的 一般通稱輔具 如車床上的卡盤和鏜床上的鏜模等屬于前一類 即快換鉆夾頭 刀桿托架及靠模 裝置等屬于后一類 夾具是由各種不同作用的元件組成 根據(jù)這些元件再夾具中所起的作用大體 上分以下幾類 1 定位元件 起定位作用的元件 夾具中定位元件組合稱為定位裝置 2 夾緊元件 起夾緊作用的元件 夾具中夾緊作用的組合稱之為夾緊裝置 3 自動定心元件或裝置 可同時起定位與夾緊作用的元件或元件的組合 4 引導元件 引導刀具并確定刀具對夾具的相對位置的元件 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 5 5 夾具體 用以連接夾具上所有元件和裝置 使其成為一個夾具整體的零 件 6 分度元件或裝置 用于改變工件與刀具的相對位置以獲得多個工位的元 件或元件組合 7 靠模元件或裝置 用來加工型面的元件或元件的組合 8 動力元件或裝置 在非手動夾具中用來產生動力部分的裝置 9 其它元件 包括與機床連接用的零件 各種連接件 特殊元件以及其它 輔助元件等 并非所有夾具都包括上述各類元件 但定位件 夾緊件和夾具體卻是各類夾 具中不可缺少的組成部分 在我們這個夾具設計中出現(xiàn)的就是這種情況 只有定 位件 夾緊元件和夾具體 而沒有引導元件等裝置 采用的是自動定心元件裝置 這樣可同時起定位與夾緊元件或元件組合 1 2 夾具的作用 機床夾具在保證產品優(yōu)質 高產 低成本 充分發(fā)揮現(xiàn)有設備的潛力 便于工 人掌握復雜或精密零件加工技術 減輕繁重的體力勞動等諸方面起著巨大的作用 機床夾具的設計和使用是促進生產迅速反展的重要工藝之一 因此 一切機械制 造行業(yè)的廣大工人和工程技術人員 歷來都把機床夾具的改進 研制和開發(fā) 作 為革新中的主要課題之一 機床夾具的作用可以歸納為如下幾個方面 1 夾具是保證和穩(wěn)定產品質量 實行全面質量管理的重要手段 2 可以提高生產成本 降低產品成本 3 夾具可擴大機床的工藝范圍 做到一機多能 4 夾具在特種零件的加工中起著特殊的作用 5 機床夾具在新產品的試制過程中 對縮短試制周期起著重要的作用 6 平衡各工序時間 以便組織流水生產 7 使操作方便 安全 減輕工人的勞動強度 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 6 2 夾具設計的一般步驟 一般來說 夾具設計的過程 可分為四個階段 設計前的準備工作 擬定夾具 結構方案和繪制夾具結構方案草圖 繪制夾具總裝配圖 繪制夾具零件圖 2 1 設計前的準備工作 在設計夾具之前 一般要搜集和分析下述資料 1 產品零件圖 了解零件的作用 形狀 結構特點 材料及毛坯的制造的方法 和余量 分析尺寸精度 加工表面光潔度 形狀和位置精度等技術要求 2 詳細分析加工工藝過程及本工序在整個工藝過程中的順序 加工方法和要 求 了解本工序的加工余量和切削用量 對于工件的定位基準面 夾緊力的方向 和作用點 如果在工藝設計中已初步確定 在設計夾具時 還應該從設計夾具的 角度出發(fā) 進一步分析定位夾緊的可能性 可靠性 夾具結構的復雜性 工件安 裝的方便性和操作的安全性等因素 如果由于工藝分析時所給的條件 使夾具設 計發(fā)生困難 可與工藝人員協(xié)調解決 尋求合理的定位和裝夾等方案 3 了解使用該夾具的機床的主要規(guī)格 性能特點 機床運動情況 功率和剛度 以及在機床上安裝夾具部分的結構和配合尺寸 4 了解所用切削工具的結構 尺寸 運動和夾具的配合方式 5 了解工件的年產量 每次投產的批量和生產率要求 以便決定每次安裝工件 數(shù)量和選擇相應的夾緊機構 以及確定夾具的自動化程度 6 熟悉夾具零部件的標準資料 以前我國主要使用機械工業(yè)通用標準 夾具零 件及部件 JB185 60 JB272 60 以及經過修改補充的第一機械工業(yè)機床研 究所與幾個工廠聯(lián)合提出的 機床夾具零部件 參考標準 JJ001 JJ147 此 外 還有組合機床設計參考圖冊等 最近 國家標準總局與批發(fā)了 機床夾具零 件及部件 國家標準 GB2148 2259 80 及 GB2262 2269 80 要求從一 九八一年十月一日起實施 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 7 7 了解國內外先進夾具的結構資料及典型的夾具圖冊 8 了解工廠原有夾具的結構資料 廠頒標準 以及操作者對夾具結構的意見 2 2 擬定夾具結構方案 繪制工件工序圖 通過實習 詳細的了解了電機座的加工過程和仔細的分析了工件的加工工序 圖 并觀察了工件加工過程所使用的機床 刀具和夾具等相關設備 比較后 選擇了較為典型的夾具結構 電動座液壓夾緊粗鏜夾具 電動機 的底座是鑄鐵薄殼結構 本道工序 粗鏜電機座要求粗鏜電機座的二端面 二 止口及內孔在精加工前留下 1 5 毫米加工余量 本道工序的加工必須保證坯件的 壁厚均勻 兩端止口尺寸精度位 h7 兩止口公共軸線對兩端面的垂直度要求為 0 08 以滿足下道精加工工序時作定位作用的要求 其工件工序圖見圖 2 1A 4 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 8 圖 2 1 工件工序圖 2 3 確定夾具的結構方案 在確定夾具結構方案之前 需要了解三類信息 即零件幾何形狀信息 制造 工藝信息和裝夾信息 這些信息需要在夾具設計的初期階段進行詳細分析 零件的幾何形狀是設計夾具的基本信息 然而并非零件幾何信息的一切細節(jié) 都需要識別 零件幾何模型中與夾具設計有關的信息包括零件幾何形狀的類型和 外形尺寸 如在加工中心加工的零件可以分為框架類 箱體類 支架類 模具的 凸 凹模 或者是特殊的結構零件 如葉輪葉片等 對不同的零件形狀 夾具結 構通常是不同的 組合夾具設計時 零件的外形尺寸是選擇基礎板的主要依據(jù) 專用夾具設計時零件外形尺寸則是確定專用夾具基本的依據(jù)之一 加工工藝信息 設計夾具時需要的工藝信息包括 1 產品加工精度要求 包括尺寸精度和形位公差要求 這對夾具的方案設計 定位設計 基準的選擇 精度設計和校驗都是很重要的 2 工件材料 熱處理 毛坯形式和金屬切除量信息對加工過程中切屑力的 估算和夾具結構的強度 剛度 穩(wěn)定性設計是必不可少的 3 切屑方式和加工機床的性能對于夾具設計 布局都有很大的影響 例如 采用臥式銑削中心與立式加工中心時夾具的布局可能完全不同 電機座粗鏜加工的技術要求 本道工序必須保證坯件的厚度均勻 兩端止口 尺寸精度為 h7 二止口公共軸線對兩端面的垂直度要求為 0 08 以滿足下道精 加工工序時作定位用的要求 夾具安裝在雙頭各配有組合刀具的專用機床上 有 液壓程序控制進給 生產批量大要求生產效率高 鏜床夾具也被稱為鏜模 鏜模時一種精密夾具 它主要用來加工箱體累零件 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 9 的精密孔系 鏜模是依靠專門的導引元件 鏜套來導引鏜桿 從而保證所鏜的 孔具有很高的位置精度 由此可知 采用鏜模后 鏜孔的精度便可不受機床精度 的影響 鏜模廣泛應用于高效率的專用組合鏜床 又稱聯(lián)動機床 和一般普通鏜 床 一般鏜模都有以下四部分組成 1 定位元件 2 夾緊裝置 3 導引元件 鏜套 4 夾具體 鏜模支架和鏜模底座 以下便是鏜模夾具的具體設計步驟 夾具按設計步驟可分為定位設計 夾緊設計 導向對刀設計 夾具體設計 工件的定位是指保證同一批工件在夾具中占有一致的正確位置 這一位置的 獲得可以通過定位支承限制工件的相應自由度來實現(xiàn) 當前普遍應用與工件的定 位原理是六點定位原理 定位件的定位方法如下表 2 1 所示 表 2 1 定位方法 典型的夾緊裝置是由力源裝置 中間傳力機構 夾緊元件 夾緊元件與夾緊 機構組成 在設計夾緊機構時力求結構簡單 制造容易 操作方便 安全 精度 高 目前夾具應用的夾緊裝置如表 2 2 所示 表 2 2 夾緊機構 在我們設計的這個電機座液壓夾緊粗鏜夾緊夾具所采用的夾緊裝置就是斜楔 夾緊機構 如圖 2 2 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 10 導向裝置主要用于鉆床和鏜床夾具中 其作用是為了刀具導向 引導元件主 要有鉆套和鏜套 圖 2 2 斜楔夾緊機構圖 對刀裝置主要用于銑床夾具 它由對刀塊和塞尺組成 采用對刀裝置的優(yōu)點 是可以迅速而準確地確定夾具與刀具間的相對位置 2 3 1 定位方案 夾具定位設計一般依據(jù)空間六點定位原理 即限制工件在笛卡兒空間坐標系 下沿 X Y Z 三個軸方向的直線運動和繞 X Y Z 三個軸的回轉運動 即限制其 空間的六個自由度 實際的定位設計則根據(jù)加工特點對工件的自由度進行限制 有時采用過定位或欠定位的方式進行定位 決定定位方法是夾具設計的主要 任務 位保證加工精度要求 需要一定的定位精度 而選定定位方法就要選擇合 適的基準面 夾緊結構的選擇也受定位方法的限制 夾具結構的布局基本上取決 于定位方法和工件的幾何形狀的類型 而在我們設計的電機座液壓粗鏜夾緊夾具中 對工件采用的是五點定位 徑向 是四點即六只定位爪中的四爪是定位點 而定位爪中的另外兩爪按其作用是施加定 位力 故只能算作夾緊點 也就是說這兩爪是夾緊元件 端面的三爪相互連通 相當 于一點 即是一個定位元件 所以不能清楚的區(qū)分出哪個爪是定位元件 那個是夾 緊元件 因此應把定位 夾緊元件的設計放在一個設計步驟中 工件定位點位置的確定 采用工件上的平面作定位基準時 定位面上定位點 的布局對定位誤差有著直接的影響 下面討論平面上定位點位置的確定方法 平面作主定位面時消除工件的三個自由度 z 一般將其抽象位三個x y 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 11 定位點 平面作第二定位面消除兩個自由度 x 抽象為兩個定位點 平面z 作第三定位面消除一個自由度 y 抽象為一個定位點 在確定定位點的位置時 除了要滿足加工要求 精度要求 支承要求 穩(wěn)定性要求等 還要注意所選的定 位點應能使定位元件可接近 因此 應根據(jù)平面的定位可行度分析結果 將有效 采樣單元中心點作為候選定位點 從中選取合適的定位點位置 一般來說 確定定位面三個定位點位置的標準有三個 1 定位點可使定位元件接近 2 三點構成的三角形面積盡量大 3 工件重心在主定位面上的投影點應位于三角形范圍內 以使工件定位 穩(wěn)定 且投影點到三角形幾何中心的距離越近越好 由工件工序簡圖可知 待加工面為電機內壁兩止口 其位置精度及零件加工情 況簡圖 2 3 所示 根據(jù)零件加工面的位置精度要求 選擇定位方案 首先分析應消除的自由度 數(shù)目 由圖 2 1 可知 要保證電機平穩(wěn) 就必須在徑向和軸線限制電機的 5 個自 由度 由于是大型工件且屬于生產批量大且生產效率高的工件 故應把夾緊方案 設計成為便于裝卸而且工作效率高的夾緊方案 在分析和比較后 選擇由固定支 圖 2 3 定位原理圖 架和活動支架及底座構成的夾具 其工作原理是一對夾緊缸在拉活動支架夾緊工 作時 與固定支架一起形成框架結構 使工件在二支架間夾緊時相互受力平衡 活動支架殼移開相當距離 使裝卸工件時有足夠空間 即可規(guī)定活動支架的行程 范圍 根據(jù)工件軸長為 203mm 試假定活動支架的活動范圍為 150 260mm 其定 位方案原理圖如圖 2 3 所示 在該圖上我們可以看出本工序中工件所需的五點定位 徑向試四點 六點定 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 12 位爪中的兩爪 按其作用是施加定位力故只能算作夾緊點 端面的三爪相互兩通 相當于一點 2 3 2 確定夾緊方案 為了保持工件在定位時已取得的正確位置 并且在加工過程中在切削力 離 心力 慣性力等外力作用下保證位置始終不變和不發(fā)生振動 則應使加緊裝置做 到 1 夾緊作用準確 安全 可靠 2 夾緊動作迅速 操作方便省力 3 夾緊變形小 4 結構簡單 制造容易 5 而確定夾緊力就是要確定其方向 作用點及大小 為此根據(jù)工件定位方 案 結構特點 加工要求以及切削力與其他外力作用等綜合考慮 夾緊力的方向應遵循以下原則 1 夾緊力的方向應有利于減小夾緊力 2 夾緊力方向應有助于定位穩(wěn)定 且加緊方向應垂直于主要定位方向 3 夾緊力方向應是工件剛性較好的方向 1 夾緊力作用點選用原則 1 夾緊力作用點的選擇應不破壞工件定位已確定的位置 即應作用于支撐 上或支承所組成的面積范圍之內 2 夾緊力的作用點應使夾緊系統(tǒng)的夾緊變形盡可能小 夾緊面位相對于可定位表面的可用作夾緊的表面 因為夾緊表面應該是正對著一 個定位表面 所以正對著可定位表面的零件另一面是否由夾緊表面也被列為定位 表面的一個特征 可定位表面 表面的特征及其相互關系的信息結構來自零件圖 和工藝設計過程設計 而定位 夾緊表面的最后決定 是在裝夾特征識別以后的夾 具設計過程中決定的 工件夾緊點是指夾緊元件與工件接觸的部位 夾緊表面規(guī)定了夾緊點的位置范圍 但不是夾緊表面上的每一點都可以作為夾緊點 正確的夾緊點位置應使各定位支 承點受力均勻 使工件具有良好的穩(wěn)定性 防止夾緊變形 并且所需夾緊力較小 如果夾緊點選擇不當 則可能會增大夾緊變形 甚至破壞工件的定位或無法夾緊 工件 因此 夾緊點的選擇使夾緊設計中的關鍵問題 夾緊點的選擇與該夾緊力所指向的工件的定位基準的形式有關 當工件以空 作為定位基準時 指向該定位基準的夾緊力的作用表面 夾緊表面 一般與定位 基準相同 且常用脹心夾緊方式 此時夾緊元件與定位元件合為一體 根據(jù)夾緊裝置設計的基本要求 以及夾緊力方向應垂直于主要定位平面 工 序定位基準為工件的軸心線 的原則 工件屬于大批量高效率的生產方式 且要 求裝卸方便 故夾緊方案應操作方便 便于裝卸 設計夾緊方案如圖 2 4 所示 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 13 圖 2 4 夾緊方案圖 這種方案的優(yōu)缺點是三等分分布的定位爪由每一支架上的一對定位缸帶動各 自的拉板 經斜楔拄的斜面轉折而使其作輻射方向的收攏 這與三爪卡盤的定心 功能相似 二支架上的三等分自位缸是以油脂做介質的相互溝通的封閉腔油路 它們給 從三檔夾緊爪與工件的三條毛坯大筋的端面接觸時得到反饋 每爪以相同的力夾緊 工件 由于油脂介質的流動性較好 壓力傳遞損失少 對相互距離較長 同道曲 折的夾緊爪易于實現(xiàn)相互反饋 這種結構用于要求用于多點均勻夾緊的場合 2 4 夾具體的設計 夾具體是夾具的基礎件 它既要包夾具的各種元件 機構 裝置連接成一個 整體 而且 還要考慮工件裝卸方便以及夾具與機床的連接方式 因此 夾具體 的形狀和尺寸 主要取決于夾具各組成件的分布位置 工件的外形輪廓尺寸以及 加工的條件等 2 4 1 計夾具時應滿足以下一些基本要求 1 足夠的剛度和強度 加工工件時 為了防止在切削力 夾緊力等外力的 作用下 夾具產生不允許的變形和振動 夾具體應具有足夠的壁厚 剛性不足處 可適當增加加強筋 2 力求結構簡單 重量輕 夾具體的外形一般尺寸較大 結構比較復雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 應特別注意其結構工藝性 3 應便于排除切屑 加工過程中為了防止切屑聚積 影響工件的正確定位 和夾具的正常操作 因才在設計夾具體時應考慮切屑的排除問題 4 在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 對于固定在機床上的夾具 應該使重心盡 量低 對于不固定在機床上的夾具 則重心和切削力作用點應落在夾具體的作用 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 14 范圍之內 重心越高夾具支承面積越大 為了使夾具安裝穩(wěn)定可靠 夾具體底面 中部通常挖空 對于翻轉或移動式夾具體 應在夾具體上設置手柄或手扶部件 以便于操作 對于大型夾具 在夾具體上應設置吊環(huán)螺栓或者起重孔 以便于吊 運 應具有良好的結構工藝性和經濟性 夾具體上有三個重要的表面 直接影響 夾具的裝配精度 即夾具體底面 固定定位元件和引導裝置的表面 以及夾具安 裝時的校正基面 在加工這些表面時 通常是以夾具底面作為定位基準 因此在 考慮夾具體的結構時 應便于達到這些表面的加工要求 在夾具體上供安裝各種 元件的表面 一般應鑄出 3 5mm 的凸臺 以便于減少加工面積 根據(jù)待加工表面的位置情況 需要采用組合刀具加工兩端面以及鏜內孔壁 圖 2 5 夾具體圖 那么設計的夾具體結構就應該適合加工要求 依據(jù)上述設計夾具體的基本要求 我 們把夾具體設計成如圖 2 5 所示 螺釘 1 固定支架 防止支架在夾具受到外力 如切削力等 作用時發(fā)生振動 產 生位移 造成工件的加工誤差 螺釘 2 是用來固定加緊缸 防止加緊缸在工作時來回移動 2 4 2 夾具體的外形尺寸 夾具制造屬于單件生產性質 在作夾具設計時 一般無需復雜的計算 通常 是參照類似結構 采用類比法估計確定 實際上 在繪制夾具總圖時 根據(jù)夾具 的各組成元件 裝置和機構所在的位置 夾具體的外形尺寸便已大體確定 以下 數(shù)據(jù)可供確定夾具體結構尺寸時參考 鑄造結構夾具體 壁厚一般取 8 25mm 過厚處應挖空 如圖 2 6 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 15 圖 2 6 夾具體 在圖 2 6 中所顯示的挖空部分厚度為 50mm 3 繪制夾具結構草圖 通過以上各個部分的設計 對夾具已有了大體輪廓 下面就需要對夾具結構進 行詳細設計 其步驟如下 3 1 布置圖面 畫出工件位置 選擇適當比例 一般為 1 1 在圖紙上用雙點劃線繪出工件 2 3 個方向的輪廓線 主視圖一般選面對操作者的加工狀態(tài)或工件裝卸的位置 各 圖 2 7 工件圖 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 16 視圖之間留足夠空隙以便布置夾具元件 工件圖如圖 2 7 3 2 設計定位 夾緊元件 因為本工序對工件只需五點定位 徑向是四點即六只定位爪中的四爪是定位點 而 定位爪中的另外兩爪按其作用是施加定位力 故只能算作夾緊點 也就是說這兩爪 是夾緊元件 端面的三爪相互連通 相當于一點 即是一夾緊元件的設計放在一個 設計步驟中 個定位元件 所以不能清楚的區(qū)分出哪個爪是定位元件 那個是夾緊 元件 因此應把定位 根據(jù)選定的定位方案和定位元件類型尺寸和具體結構繪在相應的視圖上 與工 件的定位基準形狀和精度相適應 設計夾緊裝置 將所選定的夾緊裝置的具體結構 按視圖繪在圖上 表示出工件處于夾緊狀態(tài) 其夾緊 定位原理如圖 2 8 所示 主視圖 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 17 側視圖 圖 2 8 定位夾緊原理圖 設計夾具體 形成夾具結構草圖 將上述各部分組成聯(lián)系成一體 形成一 個完整的夾具 圖 2 9 便是電機座粗鏜工序的鏜摸夾具總圖 在完成結構草圖設計之后 為了進一步論證方案的可行性 應作必要的夾 具精度分析及夾緊力矩大小等驗算 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 18 AA 圖 2 9 夾具總圖 3 3 夾具精度的驗算 在上述結構中 對夾具有精度要求的主要是工件的二止口和兩端面的位置精度 兩 端止口尺寸精度為 h7 二止口公共軸線對兩端面的垂直度要求為 0 08 而影響該 項精度要求的因素有 1 工件定位誤差 定位原理只解決了工件在加工中的位置 定與不定 的問題 然而一批工件 在夾具中定位時 對每一工件的具體表面來說均在允許的公差范圍之內發(fā)生變化 各個表面都有著不同的位置精度 故需要進一步討論工件在正確的定位的情況下 加工表面所獲得的尺寸 以及相互位置的精度如何 即解決 精與不精 的問題 而工件在夾具中安裝時 與其直接有關的基準又兩個 即工序基準和定位基準 本工序對工件只需五點定位 徑向是四點 六只定位爪中的兩爪 按其作用 是施加定位力 故只能算作夾緊點 端面的三爪相互連通 相當于一點 在徑向定位上 由于工件是薄殼結構 夾緊力不宜在徑向施加 但工件又是 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 19 毛坯 不但三條大筋的直徑尺寸又鑄造誤差 而且其軸心線對端面也又任意方向 的垂直度誤差 夾具定位與夾緊關系如示意圖的上圖所示 其定位爪固定 這可 省去定位缸 拉板等結構 而每邊相互成 120 用二只爪 無定位力 于是前者 會造成 e 的誤差而后者在夾緊后會造成 的誤差 實際上是工件偏離任二 定位爪為 的距離 而這兩者的誤差都是混在一起發(fā)生的 由工序圖可知 在工 件制造過程中 毛坯的三條大筋的直徑尺寸的鑄造誤差在 e 0 07mm 范圍之內 即三條大筋所構成的圓的圓心與理想工件的圓心在徑向方向的偏移距離 e 0 07mm 該誤差范圍在本工序要求二止口公共軸線對兩端面的垂直要求為 0 08 的范圍內 從這個方向考慮 該夾具可以滿足加工要求 而兩端面的三爪相互連通 所受的作用力大小相等 因此j 加工小孔時 如 d 4 毫米 由于鏜刀剛性較差 偏移相應 較大 導向孔下端所受偏移力較大 該磨損量差值為 0 02 毫米 對偏移力很大 的鉆孔工序 如在斜面上鉆孔 則差異更大 孔下端呈明顯的喇叭形狀 第 3 章 典型零件介紹 在設計過夾具整體結構以后 就一些特殊的 典型的零件進行簡要的介紹 本夾具使由液壓來作為動力驅動夾緊 定位裝置 所以說液壓缸是液壓傳動部分 必不可少的重要部件 為此 我們先介紹液壓缸并對液壓缸的一些零件進行 教核 液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件 是將油液的壓力能轉換成機械能的能量 轉換裝置 以實現(xiàn)直線往復運動或擺動 常見的液壓缸可以分為 活塞式液壓加 工 柱塞式液壓缸和擺動式液壓缸 在本夾具中 根據(jù)夾具的工作原理和結構 需要把液壓缸設計成為如圖 3 1 所示結構 圖 3 1 液壓缸結構圖 它由缸筒組件和活塞組件兩個基本部分組成 缸筒組件包括夾緊缸 1 夾緊 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 45 缸座和端蓋 3 等 活塞組件包括 活塞 活塞桿等零件 夾緊缸缸座被固定在夾 具底座上 夾緊缸缸體被用螺栓固定在活動支架上 為了保證液壓缸具有可靠的密封性 在端蓋和缸體之間 缸體與缸座之間 缸體與活塞之間 活塞與活塞桿之間都分別設置了相應的密封件 該液壓缸由于 一般工作壓力為 79000Pa3 6mm 所以本活塞桿的設計符合要求 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 48 總結 本次畢業(yè)設計將近尾聲 回首兩個多月的設計過程 感覺受益匪淺 通過本次畢業(yè)設計 不僅把大學四年所學到的理論知識很好的運用到畢業(yè)設計 中 而且培養(yǎng)了自己認真思考的能力 在處理問題時有了新的認識和方法 并加 強了和同學之間進行探討和解決問題的能力 本次畢業(yè)設計中 我們做的是鏜床夾具部分 但是我們也初步掌握了與夾具相 關的知識 通過本次畢業(yè)設計 不僅鍛煉了自己查閱資料的能力 而且能夠熟練 運用國家標準 機械類手冊和圖冊等工具進行設計計算分析 這次畢業(yè)設計還讓 我體會到團體的力量 提高自己的團隊意識 遇到問題時和小組成員進行討論和 分析或是請教姜老師 直到得到滿意的結果 通過本次畢業(yè)設計 已在我的頭腦里已有了設計夾具的具體步驟和設計過程所 要考慮的細節(jié)問題 培養(yǎng)思考問題和解決問題的能力 對今后的工作將有很大的 幫助 對一名即將踏入社會的大學生起到了很重要的指導作用 設計中一定存在 不少問題 請老師和同學批評指正 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 49 致 謝 在我進行畢業(yè)設計的過程中 我的老師和同學們給了我很大的幫助 這里我 向他們表示誠摯的敬意 首先 我要感謝指導教師姜無疾老師 通過這次畢業(yè)設計他教會了我如何去 設計 怎么去設計 以及在最初構思時 應該注意的各種問題 他嚴謹治學的態(tài) 度 不辭辛勞指導我做畢業(yè)設計 嚴于律己 寬以待人的為人都給我留下了深深 的印象 他的熱情 他的執(zhí)著 更是讓我終身難忘 這一切將對我以后的學習和 工作有很大的幫助 我還要感謝進行畢業(yè)設計中期檢查的各位領導和機械工程系 的其他老師 他們及時的給我指出了畢業(yè)設計當中的不足 并且給予我很多完成 設計的便利條件 三人行 必有我?guī)?我還要特別感謝 我們同一個設計組的盧玉松同學 他給了我很多不錯的建議 在各位老師和同學的大力幫助下 才使我的畢業(yè)設計得以完成 最后 再次 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 50 對他們給予我的幫助 表示衷心的感謝 并對論文審閱老師的辛勤勞動表示敬意 參考文獻 1 金屬切削機床夾具設計手冊 第2版 浦林祥 主編 機械工業(yè)出版社 2 機床夾具設計 王秀倫 邊文義 張運祥 編著 中國鐵道出版社 3 國家標準機床夾具零件及部件 機械工業(yè)出版社 4 機床夾具設計 徐發(fā)仁 主編 重慶大學出版社 5 機床夾具設計 林文煥 陳本通 編著 國防工業(yè)出版社 6 機床夾具設計手冊 第三版 王光斗 王春福等編 上海科學技術出版社 7 機床夾具設計手冊 龔定安 蔡建國 主編 陜西科技技術出版社 8 機床夾具設計手冊 東北重型機械學院等編著 上?？茖W技術出版社 9 機床夾具圖冊 王小華 主編 機械工業(yè)出版社 河南理工大學本科畢業(yè)設計說明書 2006 屆 51 10 機床夾具實例分析 羅家良 主編 上海第一機電科技局科技情報研 究所 11 畫法幾何及工程制圖 中國紡織大學工程圖學教研室 主編 上海科 學技術出版社 12 極限配合與測量技術基礎 孔慶華 劉傳紹 主編 同濟大學出版 社 13 標準緊固件實用手冊 第2版 李維榮 主編 中國標準出版社 14 實用緊固件手冊 葉君 主編 機械工業(yè)出版社 15 液壓傳動與控制技術 王裕清 韓成石 主編 煤炭工業(yè)出版社