傘輪軸蓋夾具設計

傘輪軸蓋夾具設計,輪軸,夾具,設計 沈陽理工大學應用技術學院機械與運載學院綜合設計 機械制造裝備設計 課程設計說明書 題目 傘輪軸蓋夾具設計 系別 機械與運載學院 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 XXXXX 姓名 XXXX 學號 XXXX 指導教師 XXX 完成日期 2011 年 07 月 09 日 沈陽理工大學應用技術學院 目錄 前言 ………………………………………………………………………………3 第1章 夾具的總體方案設計……………………………………………………5 1.1工件進行分析 ………………………………………………………………5 1.2 綜合設計的內(nèi)容及步驟 ……………………………………………………6 第2章 夾具設計的步驟 ………………………………………………………7 2.1專用夾具的基本要求 ………………………………………………………7 2.2 專用夾具設計的一般步驟…………………………………………………8 第3章 夾具零部件的結構選擇 ………………………………………………9 3.1 夾具模板……………………………………………………………………9 3.2 快換鉆套……………………………………………………………………12 3.3 緊固螺栓墊片………………………………………………………………12 3.4 裝配圖 ……………………………………………………………………13 第4章 夾具精度的分析計算及校核 …………………………………………13 4．1．機床夾具設計的過程及方案 …………………………………………13 4.2 加工精度分析、計算與評審………………………………………………15 總結………………………………………………………………………………18 致謝………………………………………………………………………………19 參考文獻…………………………………………………………………………20 前 言 隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術的不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和復雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算機技術的迅速發(fā)展，極大的推動了機械加工工藝的進步使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 工具是人類文明進步的標志。自20世紀末以來，現(xiàn)代制造技術與機械制造工藝自動化得到了很好的發(fā)展。但工具（含刀具、夾具、量具與輔具等）在不斷的革新中，起功能仍然十分顯著。機床夾具是一種裝夾工件的工藝設備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝設備成為機床夾具，如車床上使用的三爪自定心卡盤、四爪卡盤，銑床上使用的平口虎鉗等?，F(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件的加工精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。因此，無論是在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造工藝系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1、夾具的功能 1.1保證加工質量 使用機床夾具的首要任務是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。使用機床夾具后，這種精度主要靠夾具和機床來保證，不再依賴工人的技術水平。 1.2提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本 使用夾具后可減少劃線、找正的輔助時間，且易實現(xiàn)多件、多工位加工。在現(xiàn)代機床加工中，廣泛采用氣動、液動等機動加緊裝置，可是輔助時間進一步減少。 1.3擴大機床工藝范圍 在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床的工藝范圍。例如，在機床或鉆床上使用鏜模，可以代替鏜床鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車床或銑床上進行仿形加工。 1.4減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)。 2、機床夾具的類型 機床夾具通常有三種分類方法，即按應用范圍、夾緊動力源和使用機床來分類。 1）、按應用范圍分：通用夾具、通用可調(diào)整夾具、專用夾具、組合夾具、成組夾具、拼拆式夾具。 2）、按夾具動力源分類：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具、離心力夾具、其他。 3）、按使用機床分類：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具、其他機床夾具。 通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉工作臺,分度頭,頂尖座等。它們都一標準化了,具有一定的通用性,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進行特殊的調(diào)整。 通用可調(diào)整式夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應不同零件的加工。 專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的。 組合夾具是由一套標準化的夾具元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝組成。不同元件的不同組合和聯(lián)接可構成不同結構和用途的夾具。夾具用完后，元件可以拆卸重復使用。 成組夾具是用于零件成組加工的夾具。它的加工對象較之可調(diào)整夾具更明確，適用范圍更廣一些。 拼拆式夾具是將標準化的、可互換的零部件裝在基礎件上或直接裝在機床工作臺上，并利用調(diào)整件裝配而成。當某種零件加工完畢，即把夾具拆開，將這些標準零部件放入倉庫中，以便重復用于裝配成加工另一零件的夾具。這種夾具是通過調(diào)整其活動部分和更換定位元件的方式重新調(diào)整的。 本課程設計研究了翻轉式夾具，闡述了翻轉式夾具的工作原理，對翻轉式夾具的各零部件做了較為詳細的設計計算，并對一些標準件進行了選型，且進行了相關的強度 第1章 夾具的總體方案設計 1.1 對工件進行分析 零件圖如下: 圖1-1 軸承蓋 通過對零件圖的分析，因零件的尺寸不大，且精度要求較高，所以選用鏈式式夾具。 1.2 綜合設計的內(nèi)容及步驟 （1）專用夾具的基本要求 保證工件的加工精度 1）專用夾具應有合理的定位方案，標注合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2）提高生產(chǎn)率 應根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設計不同復雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 3）工藝性好 專用夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應設置調(diào)整或修配機構，如設置適當?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。 4）使用性好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑機構。 5）經(jīng)濟性好 除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應根據(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以考慮夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 （2） 夾具設計的一般步驟 1）明確設計任務與收集設計材料 2）確定夾具設計方案與繪制夾具草圖 3）進行必要的分析計算 4）審查方案與改進設計 5）繪制夾具裝配總圖 6）繪制夾具零件圖 （3）夾具設計中的幾個重要問題 1）清根問題 在設計端面和內(nèi)孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處的清根問題。 2）讓刀問題 在設計圓盤類刀具（如銑刀、砂輪等）加工的家具時，會存在讓刀問題。 3）更換問題 4）防松問題 （4）夾具的結構工藝性分析 夾具的結構工藝性指夾具制造、檢驗、裝配、調(diào)試、維修的方便性。為保證良好的工藝性，應做到：盡量選用標準件、通用件：各種專用件要易于制造。 （5）夾具精度分析 加工精度較高時，應進行加工精度分析。具體分析見第四章。 第2章 夾具設計的步驟 本章著重介紹專用夾具的設計步驟和方法，并討論相關的一些問題。 2.1專用夾具的基本要求 （1）保證加工精度 這是必須做到的最基本要求，其關鍵是正確的定位、夾緊和導向方案，夾具制造的技術要求，定位誤差的分析和驗算。 （2）夾具的總體方案應與年生產(chǎn)綱領相適應 在大批量生產(chǎn)時，盡量采用快速與高效的定位、夾緊機構和動力裝置，提高自動化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。在中、小批量生產(chǎn)時，夾具應有一定的可調(diào)性，以適應多品種工件的加工。 （3）安全、方便、減輕勞動強度 機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加裝保護裝置。要符合工人的操作位置和習慣，有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產(chǎn)和工件笨重時，盡可能減輕工人勞動強度。 （4）排屑順暢 機床夾具中積聚切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量會使工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間、降低生產(chǎn)率，因此夾具設計中要對排屑問題給予足夠的重視。 （5）機床夾具應具有良好的強度、剛度和結構工藝性 機床夾具設計時，要考慮方便制造、檢測、調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。 2.2 專用夾具設計的一般步驟 （1） 明確設計任務與收集設計原始材料 1）了解加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，該工序的加工內(nèi)容及工序圖，了解該工序所使用的設備、刀具、量具等工藝裝備，生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。 2）了解零件的生產(chǎn)類型，這是決定夾具采用簡單疾結構或復雜結構的依據(jù)。 3）收集該夾具所使用的機床的資料，注要指與夾具連接部分的安裝尺寸。 4）收集所使用的刀具的資料，如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術條件。 5）了解夾具制造廠房的能力和使用條件。 6）收集有關夾具零部件的標準（包括國際、部標、企標、廠標），典型夾具結構圖冊等。 （2）擬定夾具結構方案，繪制夾具草圖 1）根據(jù)工件的加工要求和結構形狀，確定工件的定位方式，選擇或設計定位裝置，必要時，計算定位誤差。 2）確定工件夾緊方案，設計夾緊裝置。 3）確定其它裝置及元件的結構形式如：定向、導向、分度、對刀裝置等。 4）確定夾具體的結構形式和夾具在機床上的安裝方式。 5）繪制夾具草圖，最好考慮幾種方案經(jīng)過分析比較，從中選出合理的方案。 （3） 進行必要的分析計算 工件的加工精度較高時，應進行工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行技術經(jīng)濟分析，選用比較合理的方案。 （4） 審查方案和改進設計 （5） 繪制夾具草圖 按國家制圖標準繪制，盡可能采用比例1:1，主視圖按夾具面對操作者的方向繪制。被加工零件用雙點劃線表示。 （6） 繪制夾具零件圖 夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖要求，確定零件的尺寸，公差及技術要求。 第3章 夾具零部件的結構選擇 3.1 夾具模板 鉆模板用于安裝鉆套。鉆模板與夾具的連接方式有固定式、鉸鏈式、分離式、 懸掛式等幾種。 1）固定式鉆模板 1—定位銷；2—螺釘； 3—鉆模板； 4—夾具體 圖3-1.1固定式鉆模板 2）鉸鏈式鉆模板 1—鉸鏈銷；2—夾具體；3—鉸鏈座；4—支撐釘；5—鉆模板；6—菱形螺母 圖3-1.2鉸鏈式鉆模板 3）分離式鉆模板 1—鉆模板；2—鉆套；3—壓板（圖b為螺釘）；4—工件 圖3-1.3分離式鉆模板 4）懸掛式鉆模板 1—夾具體；2—導柱；3—工件；4—鉆模板；5—彈簧；6—多軸滑動頭 圖3-1.4 懸掛式鉆模板 本設計的鉸鏈式鉆模板如圖3-1.5示： 圖3-1.5夾具模板 3.2 快換鉆套 材料：d≤26 mm T10A 熱處理：T10A HRC 58～64 圖3-2快換鉆套 3.3 緊固螺栓墊片 圖3-3墊片 3.4 裝配圖 圖3-4裝配圖 第4章 夾具精度的分析計算及校核 4．1．機床夾具設計的過程及方案 4.1.1 精度的分析 夾具的主要功能是用來保證零件加工的位置精度。使用夾具加工時，影響被加工零件位置精度的誤差因素主要有三個方面： （1）定位誤差 （2）夾具制造與裝夾誤差 （3）加工過程誤差 在加工過程中由于工藝系統(tǒng)(除夾具外)的幾何誤差、受力變形、熱變形、磨損以及各種隨機因素所造成的加工誤差，用⊿GC表示。 上述各項誤差中，第一項與第二項與夾具有關，第三項與夾具無關。顯然，為了保證零件的加工精度，應使： 式中,T 為零件有關的位置公差。上式即為確定和檢驗夾具精度的基本公式。通常要求給⊿GC留三分之一的零件公差，即應使夾具有關誤差限制在零件公差2/3的范圍內(nèi)。當零件生產(chǎn)批零較大時，為了保證夾具的使用壽命，在制定夾具公差時，還應考慮留有一定的夾具磨損公差。 4.1.2 確定夾具結構方案，選擇定位元件 （1）基準的方案設定 （2）確定導向裝置 （3）確定夾緊機構 4.1.3 主要零件、部件及總體尺寸的尺寸確定 主要零件及部件尺寸的確定 1）鉆套主要尺寸的確定 ① 鉆套類型的選擇 ② 鉆套底面到加工面上面高度H 根據(jù)經(jīng)驗公式： 鑄鐵： =5鉆或鉆； 鋼 ：鉆 或 鉆； 因為在加工的過程中H在滿足排屑的要求下，越小越好（防止鉆頭偏斜）， 2） 夾具板的主要尺寸的確定 ① 夾具板的厚度 可根據(jù)經(jīng)驗公式： ② 夾具板的外尺寸確定 根據(jù)加工工序的要求及尺寸可確定夾具板的外形尺寸。 3） 配合尺寸的確定 ① 鉆套與模板的配合 由于選擇的是固定鉆模板，所以采用過盈配合 ② 鉆頭與鉆套內(nèi)孔的配合 采用間隙配合，鉆套中心線到定位面的距離偏差：取工件上相應偏差的1/5左右，在機床滿足精度的條件下應盡量的小. ③ 定位面與基準面（機床）有“平行度”要求； 鉆具模板中心線與基準面（機床）有“垂直度”要求; 4.2 加工精度分析、計算與評審 4.2.1 加工精度分析 （1）夾具制造誤差 1）鉆套中心線與定位面距離偏差取工件上相應偏差的1∕5左右，還應滿足兩個原則：①偏差盡量小；②機床能夠加工出來。 2）定位面與基準面（機床）的平行度應為0.03∕1000（平面磨床可達到）。 3）鉆模板孔中心線與基面垂直度應為0.02∕500。 （2）對刀誤差 1）鉆頭中心與鉆套中心不重合（鉆頭與鉆套內(nèi)孔配合間隙） 2）鉆頭偏斜與鉆頭與鉆套間隙、導套高度、工件位置及夾具制造垂直度，平行度等有關。 （3）工件定位誤差 1） 基準不符: =定位基準到設計基準的尺寸公差 2） 基準位移: 一般由夾具與工件配合間隙產(chǎn)生的。 3）=+此公式為向量和。 加工過程誤差：由于磨損，熱變形，加工過程的振動等可能引起誤差。 判斷依據(jù)：若以上各項誤差之和小于等于工件上相應公差 則該夾具合格。一般取工件上的加工過程誤差為工件上相應公差的三分之一，即只有其余幾項的公差之和小于等于工件上相應公差的三分之二時，夾具合格。 4.2.2 加工精度計算及評審 1.定位誤差 DW 該工件的設計基準與定位基準一致，都是外圓Φ115的中心線，故JB=0.夾具內(nèi)圓為的最大配合間隙 則 2.制造誤差ZZ （1）鉆套中心線對定位件中心線位置精度 . 取. （2）鉆套內(nèi)外圓同軸度誤差（查表P297） . （3）鉆頭純傾斜時與鉆套內(nèi)孔中心不重合位置精度誤差為，鉆套底面到鉆孔上表面高度為L（排屑用）。又鑄鐵 取。查表知取模板厚度， 鉆套伸出部分為，故鉆套高度的中點到鉆孔底面距離.鉆套孔，鉆套孔查表P297.故，，故，位置精度誤差為 （4）鉆套中心線與定位面不垂直度為Φ0.01.則不垂直的角度誤差為。.. 故，. 工件小孔中心線與軸承蓋中心線誤差，則. 知此方案可行。 4.2.3 鉆孔切削力及力矩 （1）切削用量f、v、 1)鉆頭直徑d=10. 工件材料為HT200硬度為240HB 當，所鉆鑄鐵硬度大于200HB時. 以Z3050鉆床為例，應選用. 2)鉆鑄鐵是的切削速度. (2)鉆孔軸向力p及力矩 (3)夾緊力： 作用：防止由于切削力總用使工件翻轉; 防止由于切削力矩使工件轉動。 夾緊力求法：. 使工件不翻到，安全系數(shù)為1.5～2.5. 查P276表6-2知. 取. L為鋼板與工件接觸的平均直徑L=91mm. 取安全系數(shù)為2. 則. 選用M12的螺栓，其最大夾緊力為460kg>.故此方案可行。 結 論 本次課程設計確定了軸承蓋從鑄件毛坯到成品在大量成批生產(chǎn)時的工藝過程，同時設計了其中一道鉆孔工序的夾具。 在夾具設計中，先確定工件的基準，然后通過一面以銷定位，將工件固定加緊在夾具上。在此計算了加緊力和夾具體的各項誤差等。 本次設計已無大的問題，基本達到了要求。只是在夾具的設計中沒能提出多方案進行分析比較，有所不足。 做為本學期最后一次課程設計，需要我們綜合前階段所學習的機械制圖、金屬工藝學、金屬材料、機械設計基礎、互換性與測量技術、機械制造工藝學等多門課程的知識，同時還要運用數(shù)學、力學等基礎學科知識以及設計手冊上的標準。因此，此次課程設計是對我們本科階段學習知識的鞏固，也是一個總結。 致謝 本次論文設計是在我的指導老師趙元的關懷和悉心的指導下完成的。他嚴謹?shù)闹螌W精神，嚴肅的科學態(tài)度，精益求精的工作作風，深深的感染了我。在指導老師的指導和關心下，我才有信心更好的完成此次論文設計。 機械制造工藝學課程設計是學完了機械制造工藝學基礎和大部分專業(yè)課，并進行了成產(chǎn)實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次課程設計過程中我遇到了不少的困難，在在老師的幫助下和在圖書館查閱資料，最終解決了困難。 而且這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝學問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力和獨立解決問題的能力，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。 參考文獻 [1] 孫恒，陳作模主編機械原理.北京：高等教育出版社 2000 [2] 大連理工大學工程畫教研主編.機械原理.北京：高等教育出版社 1993 [3] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研組編.機械制圖.北京：高等教育出版社 1997 [4] 劉鴻文主編.材料力學.北京高等教育出版社 1991 [5] 孫志禮，冷興聚，魏嚴剛等主編.沈陽：東北大學出版社 2000 [6] 鞏云鵬，田萬路等主編.機械設計課程設計.沈陽：東北大學出版社 2000 [7] 高澤遠，王 金主編.機械設計基礎課程設計. 沈陽：東北工學院出版社 1987 [8] 喻子建，張磊、邵偉平、愈子建主編.機械設計習題與解析分析. 沈陽：東北大學出版社 2000 [9] 張玉，劉平主編.幾何量公差與測量技術.沈陽：東北大學出版社 1999 [10] 成大先 主編.機械設計手冊. 化學工業(yè)出版社 [11] 高小康，陳于萍主編.互換性與測量技術（修訂版） 高等教育出版社 20