三孔連桿工件零件銑床夾具設(shè)計

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任務(wù)書設(shè)計課題方向：銑床夾具設(shè)計題目：銑床夾具設(shè)計完成日期：2016 年 5 月 25 日一、 題目來源：銑床夾具設(shè)計圖所示為工件零件圖，工件以底面和兩個?13 的孔進行定位，銑削長45 的槽，其它加工表面均已加工，中批生產(chǎn)。二、設(shè)計要求：（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求、作品要求）按照零件圖的設(shè)計要求，在調(diào)查研究、消化資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計用于普通銑床的夾具。要求完成1. 工件零件圖（CAD） A42. 銑床夾具二維裝配圖 （CAD） A13. 銑床夾具三維零件圖和裝配圖（PROE） 電子文檔打包上交4. 設(shè)計說明書 1 份 A4 紙打印裝訂三、個人重點：普通銑床的夾具設(shè)計1. 進行夾具定位結(jié)構(gòu)設(shè)計2. 進行夾具夾緊結(jié)構(gòu)設(shè)計3.進行夾具本體結(jié)構(gòu)設(shè)計前 言夾具設(shè)計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。制訂工藝過程，應(yīng)充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，而設(shè)計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設(shè)計質(zhì)量的高低，應(yīng)一能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本底，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標。一個優(yōu)良是機床必須滿足下列基本要求：（1）保證工件的加工精度 保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確的選定定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中的其它零部件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求（2）提高生產(chǎn)率 專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。（3）工藝性能好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等。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(yīng)設(shè)置調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。（4）使用性能好 專用夾具的操作應(yīng)簡單、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用是前提下，應(yīng)盡可能采用氣動液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。專用夾具還應(yīng)排屑方便。必要時可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量而引起工藝系統(tǒng)變形。（5）經(jīng)濟性好 專用夾具應(yīng)盡可能采用標準元件和標準結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進行必要的技術(shù)經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。主要功能說明：目錄第 1 章節(jié) 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計..................................11.1 工件分析..........................................................11.2 工件的定位........................................................11.3 工件的夾緊設(shè)計.................................................21.4 刀具的對刀.......................................................4第 2 章節(jié) 夾具的精度檢驗.................................42.1 定位銷尺寸計算..................................................42.2 夾緊力計算........................................................52.3 夾具加工誤差分析..............................................7第 3 章節(jié) 夾具安裝.............................................83.1 安裝順序............................................................8總結(jié).......................................................................10參考文獻..............................................................11致謝......................................................................12第 0 頁第一章節(jié) 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1 工件分析下圖所示為連桿的銑槽工序簡圖。工序要求銑工件中間的一個通槽，槽寬 45 mm，深 10 mm，表面粗糙度值 為 6.3 m。先行工序以加工1.0?4.0?aR?好的表面可作為本工序用的定位基準，即厚度為 16 mm 的兩個端面和直徑皆1.0?為 φ13H8 的兩個孔，此兩基準孔中心距為 77 0.1mm，槽寬由刀具直接保證，?槽深和位置要用夾具保證。本次設(shè)計要求一次性加工 3 個工件，每次安裝的基準都用兩個孔和一個端面，并在上端面上進行夾緊。1.2 工件的定位根據(jù)連桿銑槽的工序尺寸，形狀和位置精度要求，工件定位時需第 1 頁限制六個自由度。工件的定位基準和夾緊位置雖然在工序圖上已經(jīng)規(guī)定，但在擬定定位、夾緊方案時，仍然應(yīng)對其進行分析研究，考查定位基準的學(xué)則是否能滿足工件位置精度的要求，夾具的結(jié)構(gòu)能否實現(xiàn)。在銑連桿槽時，工件在槽深方向的工序基準是和槽相連的端面，若以次端面為平面定位基準，可以達到與工序基準相重合。但是由于要在此面上開槽，那么夾具的定位面就勢必要設(shè)計成朝下的，這就會給工件的定位夾緊帶來麻煩，夾具的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。如果選擇與所加工槽相對的另一 端面為定位基準，則會引起基準不重合誤差，起大小等于工件兩端面間 的尺寸公差 0.1mm?？紤]到槽深的公差較大（為 0.4mm） ，還可以保證精度要求的。而這樣又可以使定位夾緊可靠，操作方便，所以應(yīng)當選擇工件底面為定位基準。采用平面為定位元件。在保證角度方面，以兩孔為定位基準，可以做到基準重合，而且操作方便。為了避免發(fā)生不比樣的過定位現(xiàn)象，采用一個圓柱銷和一個菱形銷做定位元件。工件以一面兩孔為定位基準。而定位元件采用一面兩銷，分別限制了工件的六個自由度，屬于完全定位。如圖 2-2：圖 2-2 定位簡圖1.3 工件的夾緊設(shè)計第 2 頁設(shè)計夾緊裝置時,應(yīng)滿足下述主要要求：1.夾緊裝置在對工件夾緊時，不應(yīng)破壞工件的定位,為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點。2.夾緊力的大小應(yīng)該可靠，適當，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。3.夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，夾緊動作要迅速，操作方便省力，安全。4.夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進行調(diào)整和補償。二、夾緊力的確定確定夾緊力的方向、作用點和大小時，應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求，并結(jié)合工件加工中的受力狀況及定位元件的結(jié)構(gòu)和不止方式來確定。夾緊力的方向A. 夾緊力的方向應(yīng)使定位基面與定位原件家畜良好，以保證工件定位基準可靠，且主夾緊力應(yīng)朝向主要限位基面。如圖 2-3 所示：夾緊力 直接朝向限位基面—支承板上面。JF圖 2-3 夾緊力 FJ夾緊力的作用點第 3 頁夾緊力的方向確定后，應(yīng)根據(jù)下述原則確定作用點的位置：1）夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。2）夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性好的方向和部位。3）夾緊力的作用點應(yīng)靠近工件的加工表面。根據(jù)工件定位方案，可以考慮夾緊力的作用點及方向采用裝配圖中所示的方法（圖 2-3）較好。工件以一面兩孔的定位方式在支承板、圓柱銷和菱形銷上定位，按下液壓系統(tǒng)啟動按鈕，啟動液壓缸以使其工作，當液壓活塞桿在壓力油的作用自下向上伸出時，頂起壓緊板的外端向上運動，通過活節(jié)螺栓帶動浮動杠桿繞鉸鏈順時針旋轉(zhuǎn)，右端螺栓向下移動，使單副壓板均勻地同時夾緊工件兩端。該夾具有三副壓板，可同時加工三個工件。1.4 刀具的對刀對刀元件主要由對刀塊和塞尺組成，用以確定夾具和刀具的相對位置，對刀元件的結(jié)構(gòu)形式取決于加工表面的形狀。本夾具采用側(cè)裝對刀塊。用對刀塊調(diào)整刀具與工件待加工面的相對位置，適用于加工精度不超過 IT8 級，本方案采用側(cè)裝對刀塊，用螺釘，銷釘固定在夾具體上。使用對刀元件對刀時，在刀具和對刀塊之間用塞尺進行調(diào)整，以免損壞切削刃或造成對刀塊過早磨損。本次設(shè)計采用平塞尺，其基本尺寸 s 為 5mm，公差按 h6 制造。標準對刀塊的材料為 20 鋼，滲碳深度為 0.8-1.2mm，淬火硬度為55-60HRC。標準塞尺的材料為 T8，淬火硬度為 55-60HRC。 第二章節(jié) 夾具的精度檢驗2.1 定位銷尺寸計算（1）確定兩定位銷的中心距 兩定位銷的中心距的基本尺寸應(yīng)該等于工件兩定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般取T =（ - ）TdL15DL第 4 頁因 =77 mmDL1.0?取 =77±0.03mmd確定圓柱銷直徑 圓柱銷直徑的基本尺寸取與之配合的工件孔的最小極限尺寸，其公差一般取 g6 或 h7。因連桿兩定位孔的尺寸為 Φ13H8=Φ13 mm，取圓柱銷的直徑 d =Φ13h7=Φ13 mm。（3）確定菱形銷的尺寸 b 查表 2-1，b=4mm。D 2>3-6 >6-8 >8-20 …b 2 3 4 …B D -0.52D -12D -22…（4）計算菱形銷的最小間隙b=4mm D =13mmmin2TL =0.2mm TL =0.06mmd按 X = 計算得min2in2)(TbLD?X =0.08mmin2（5）確定削邊銷基本尺寸 及公差2d第 5 頁1）按公式 = - 算出菱形銷的最大直徑max2dinDmi2X=（13-0.08）mm=12.92mm2）確定菱形銷的公差等級，一般取 IT7 或 IT6 因 IT7=0.018mm故 =Φ13 mm2d08.9?2.2 夾緊力的計算計算夾緊力時，通常是把夾具體和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受的切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮工件重力、慣性力）的作用狀況，找出加工中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)作為實際夾緊力。即式中 實際所需夾緊力（N）F 理論夾緊力（N）K 安全系數(shù)在精加工時，K 取 1.5。在一面兩孔定位中，理論夾緊力的計算公式為式中 P 為機床切削力P0 為圓柱銷所受部分切削力μ 為工件與限位基面之間的摩擦力K?K?)(0PF??第 6 頁由表 3-1 得： μ=0.15。表 3-1 摩擦系數(shù)的選用摩擦條件 μ工件為加工過的平面 0.15工件為未加工過的毛坯表面，固定支承為球面 0.2-0.25夾緊元件和支承表面有齒紋，并在較大相互作用力下工作0.7為防止圓柱銷受力而造成不必要的定位誤差，而令 P0 為 0。則 選取銑床的背吃刀量 =3mm，每轉(zhuǎn)進給量 f=0.5mm/r。因待加工工件為鋼材，故單位切削力 P=2000則銑床的切削力=2000*3*0.5=3000（N）故 F=3000/0.15=20（KN）FK=20*1.5=30（KN）結(jié)論 本夾具所需實際夾緊力為 30KN。2.3 夾具加工誤差的分析使用夾具加工時產(chǎn)生的誤差有下列四個方面：1．與工件定位有關(guān)的誤差 定位誤差△ D2．與夾具在機床上安裝有關(guān)的誤差 安裝誤差△ A15.0PF?papRPfF?第 7 頁3．與刀具調(diào)整有關(guān)的誤差△ T4．與加工過程有關(guān)的誤差△ G△ D+△ T+△ A+△ G≤δ k上式即為定位誤差不等式。A：定位誤差基準重合： =0?BD= Y= D+ d+xminD=0.015（mm）B：夾具在銑床上安裝的不準確并不影響加工槽的位置尺寸，所以 A 可不考慮。?C：加工方法有關(guān)誤差對刀塊的制造與對刀調(diào)整誤差銑刀的跳動，機床工作臺的傾斜等因素所引起的加工方法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗并參照經(jīng)濟加工精度進行確定。今取 0.05mm.綜上所述：= D+ A+ T+ G???=0.065mm﹤ =0.1mm?k此夾具滿足加工要求?！?〉對槽深精度的分析計算影響槽尺寸精度（10 mm）的主要因素有：2.0?A：基準重合 B=0?D= Y= D+ d+xminD=0.015（mm）B：夾具安裝誤差第 8 頁由于夾具定位面 N 和夾具底面 M 間的平行度誤差等，會引起工件傾斜，使加工槽的底面和其端面不平行，因而會影響槽深的尺寸精度。夾具技術(shù)要求的第一條規(guī)定為不大于 100：0.03，那么在工件約 105mm范圍內(nèi)的影響值將約 0.03mm.C:加工方法有關(guān)的誤差對刀塊的制造和對刀調(diào)整誤差，銑刀的跳動，機床工作臺的傾斜等因素所引起的加工方法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗并參照經(jīng)濟加工精度進行確定，今取 0.1mm.綜上：= D+ A+ T+ G???=0.125mm =0.2m?k因此，此夾具滿足加工要求。第三章節(jié) 夾具安裝3.1 安裝順序當夾具的各個零件生產(chǎn)出來后，在安裝夾具的過程中要注意一些事項：(1)先以平衡的方式把支承板和夾具體以兩個定位削（其中一個為削邊銷）定位，接著依次上固定螺釘。(2) 支承板留有 0.2 到 0.3mm 的加工余量，在安裝上去后，等檢驗精度的時候再磨削部分余量至達到要求。按照磨損規(guī)則是盡量的初次磨削最少的余量，可以使使用時間加長,減少成本。(3)安裝夾具體右側(cè)的調(diào)節(jié)支撐和兩側(cè)的定位鍵。(4)安裝杠桿板和螺栓，因夾具體長度限制，杠桿板和螺栓不能同時放入夾具體內(nèi)腔，應(yīng)先將杠桿板由夾具體側(cè)孔放入夾具體內(nèi)的正確位置，螺栓由底面直接插入對應(yīng)的螺栓孔，依次放入墊圈、壓縮彈簧、墊圈、壓緊板、彈簧墊圈，后擰緊螺母。 （注意：螺母只要稍稍旋入螺栓即可，否則杠桿板會繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致另一側(cè)的螺栓安裝困難，理第 9 頁論上應(yīng)先安裝長螺栓，即靠近液壓缸一側(cè)的螺栓。 ）(5)安裝液壓缸，將液壓缸的安裝板放入夾具體左側(cè)凹槽中，使缸底與夾具體底板接觸，在夾具體上配鉆安裝孔。然后絞孔、攻螺紋，最后用螺釘將液壓缸固定在夾具體左側(cè)凹槽中。(6)安裝 T 型槽快換螺栓，將夾具體固定在銑床工作臺上。裝配圖說明：在加工箱體、支架類零件時，常用工件的一面兩孔作為定位基準，以使基準統(tǒng)一。此時，采用一面兩銷的定位方式。這種定位方式簡單、可靠、夾緊方便。有時工件上沒有合適的小孔時，常把緊固螺釘孔的精度提高或?qū)ｉT做出兩個工藝孔來，以備一面兩孔之用?？偨Y(jié)：為期兩個多月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，在這兩個多月的設(shè)計過程中，真是感慨萬千。它使我從中學(xué)到了以前在課堂上根本就學(xué)不到的東西！在這次設(shè)計過程中，使我真正的認識到自己的不足之處，以前上課沒有學(xué)到的知識，在這次設(shè)計當中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。這次設(shè)計將我以前學(xué)過的機械制造工藝學(xué)、公差與配合、機械制圖、機械基礎(chǔ)等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線、鞏固所學(xué)的作用。在畢業(yè)設(shè)計中掌握了如何利用 AUTOCAD 和一些計算機軟件，因為第 10 頁學(xué)的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。但現(xiàn)在已經(jīng)可以熟練的運用了。CAD 制圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。因此，這次畢業(yè)設(shè)計真正將以前所學(xué)的聯(lián)系到實際應(yīng)用中來了。在這次畢業(yè)設(shè)計中，還有一個重要的成果就是關(guān)于專用夾具的設(shè)計，因為機床夾具的設(shè)計在學(xué)習(xí)的過程中只是作為理論知識講的，并沒有親自設(shè)計過。因此，在開始的設(shè)計過程中，存在這樣那樣的問題，在朱老師的細心指導(dǎo)下，我根據(jù)步驟一步一步的設(shè)計，畫圖，查閱各種關(guān)于專用夾具的設(shè)計資料，終于將它設(shè)計了出來，我感到很高興，因為在這之中我學(xué)到了以前沒有學(xué)到的知識，也懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián)系實際。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)到了很多知識，有一點更是重要，就是我能作為一個設(shè)計人員，設(shè)計一個零件，也因此，我了解了設(shè)計人員的思想，每一個零件，每件產(chǎn)品都是先設(shè)計出來，再加工的，因此，作為一個設(shè)計人員，在設(shè)計的過程中一點不能馬虎，每個步驟都必須有理有據(jù)，不是憑空捏造的。而且，各種標準都要嚴格按照國家標準和國際標準，查閱大量資料。第 11 頁參考文獻：[1]劉守勇,陳殿學(xué)，劉彥竹，機械制造工藝與機床夾具 ,機械工業(yè)出版社,1999.10[2]徐嘉元,曾家駒，機械制造工藝學(xué)，機械工業(yè)出版社,2007.1[3]文斌主編，管接頭和管件選用手冊，機械工業(yè)出版社,2006.1[4]王光斗,王春福,張繼信等，機床夾具設(shè)計手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980.1[5]鄧昭銘，張瑩，機械設(shè)計基礎(chǔ)，高等教育出版社，第二版，2000.7[6]陳于萍，周兆龍，何小龍，互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)，第二版，2007.2[7]王孝達主編，金屬工藝學(xué)，高等教育出版社，1997.7[8]劉小年,陳婷,崔建軍,機械制圖,第二版，機械工業(yè)出版社，2004.5[9]丁樹模,周驥平主編,液壓傳動,第二版，2006.1[10]范厚軍主編，緊固件手冊，江西科學(xué)技術(shù)出版社，2004.1[11]劉承啟主編，新編銑工計算手冊，機械工業(yè)出版社，2001.5[12]孫靖民，米成秋主編，機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1986.5[13]汪琪，李鈞主編，機械設(shè)計計算，中國致公出版社，1998.5[14]成大先主編，機械設(shè)計手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1[15]王昆，何小柏，汪信遠主編，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計，高等教育出版社，2006.9第 12 頁致謝：首先感謝我的指導(dǎo)老師陳老師，在設(shè)計過程中，陳老師幫我指出了設(shè)計中的許多不足，細心幫我解答了許多疑難問題。感謝陳老師的悉心指教！在課題的研究過程中，得到了本班同學(xué)的大力支持，在此表示由衷的感謝!也感謝這二年中給了我珍貴友誼和幫助的同學(xué)們!同時感謝所有關(guān)心和幫助過我的人!最后，在本文結(jié)束之際，向所有為我的設(shè)計提出寶貴意見的人表示衷心的感謝和崇高的敬意!謝謝!