課程設(shè)計(jì)（論文）軸承端蓋的夾具設(shè)計(jì)

中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科專業(yè)綜合設(shè)計(jì)概述機(jī)床夾具是在機(jī)床上裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床和刀具有一個(gè)正確的位置，并在加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變。在現(xiàn)代制造技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，機(jī)床夾具無(wú)論在傳統(tǒng)機(jī)床還是數(shù)控機(jī)床、加工中心上，仍是必不可少的重要工藝裝備。通過(guò)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，不僅可以培養(yǎng)綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)的能力，而且可以得到工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練。夾具的主要作用有以下幾個(gè)方面：1、準(zhǔn)確、可靠的定位和夾緊，減小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可換性。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(shí)間，且易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工。3、以機(jī)械裝置代替了手工裝配零件部位時(shí)的定位、夾緊及工件翻轉(zhuǎn)等繁重的工作，改善了工人的勞動(dòng)條件。4可以擴(kuò)大先進(jìn)的工藝方法的使用范圍，促進(jìn)工件的生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的綜合發(fā)展。夾具設(shè)計(jì)的基本要求1、工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。夾具在生產(chǎn)中投入使用時(shí)要承受多種力度的作用，所以工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。2、夾緊的可靠性。夾緊時(shí)不能破壞工件的定位位置和保證產(chǎn)品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動(dòng)滑移，又不使工件的拘束度過(guò)大而產(chǎn)生較大的拘束應(yīng)力。3、夾緊操作的靈活性。使用夾具生產(chǎn)應(yīng)保證足夠的裝夾空間，使操作人員有良好的視野和操作環(huán)境，使生產(chǎn)的全過(guò)程處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。4、便于工件的裝卸。操作時(shí)應(yīng)考慮制品在裝配定位加工前后能順利的從夾具中取出，還要制品在翻轉(zhuǎn)或吊運(yùn)使不受損害。5、良好的工藝性。所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、安裝和操作，便于檢驗(yàn)、維修和更換易損零件。設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮車間現(xiàn)有的夾緊動(dòng)力源、吊裝能力及安裝場(chǎng)地等因素，降低夾具制造成本。機(jī)床夾具通按照它的應(yīng)用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。本文設(shè)計(jì)研究了翻轉(zhuǎn)式夾具，對(duì)翻轉(zhuǎn)式夾具的工作原理做了闡述，翻轉(zhuǎn)式夾具的各零部件做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型。第一章 夾具的總體方案設(shè)計(jì)1.1對(duì)工件進(jìn)行分析軸承蓋的作用：一是為了固定軸承進(jìn)行軸向定位；二是起密封保護(hù)作用，防止軸承進(jìn)入塵土等進(jìn)入軸承造成損壞。除它本身可以防塵和密封外，它常和密封件配合以達(dá)到密封的作用；三是保證潤(rùn)滑劑（潤(rùn)滑脂）僅對(duì)滾動(dòng)體和滾道起作用而不溢出；四是一定程度上防止?jié)L動(dòng)體保持架等易損件受外力作用而損壞零件圖1-1如下：圖1-1軸承蓋通過(guò)對(duì)零件圖的分析，因零件的尺寸不大，且精度要求較高，所以選用翻轉(zhuǎn)式夾具。1.2綜合設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟1、專用夾具的基本要求2、具設(shè)計(jì)的一般步驟-專用夾具的一般步驟3、夾具設(shè)計(jì)中的幾個(gè)重要問(wèn)題4 夾具的結(jié)構(gòu)工藝性分析5、夾具精度分析第二章 專用夾具的基本要求2.1保證工件的加工精度專業(yè)夾具應(yīng)有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。2.2提高生產(chǎn)效率專業(yè)夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。2.3工藝性好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理、便于加工、制造、裝配、檢驗(yàn)和維修。2.4使用性好專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全、可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑機(jī)構(gòu)。2.5經(jīng)濟(jì)性好出考慮專用夾具本身疾結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。2.6通用性好滿足通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的“三化”要求，便于管理應(yīng)用，減少庫(kù)存量。第三章 專用夾具的一般步驟3.1明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)原始材料（1）了解加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過(guò)程，該工序的加工內(nèi)容及工序圖，了解該工序所使用的設(shè)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(jiǎn)單疾結(jié)構(gòu)或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的依據(jù)。（3）收集該夾具所使用的機(jī)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(shù)條件。（5）了解夾具制造廠房的能力和使用條件。（6）收集有關(guān)夾具零部件的標(biāo)準(zhǔn)（包括國(guó)際、部標(biāo)、企標(biāo)、廠標(biāo)），典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)等。3.2擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖（1）根據(jù)工件的加工要求和結(jié)構(gòu)形狀，確定工件的定位方式，選擇或設(shè)計(jì)定位裝置，必要時(shí)，計(jì)算定位誤差。（2）確定工件夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。（3）確定其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式如：定向、導(dǎo)向、分度、對(duì)刀裝置等。（4）確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式和夾具在機(jī)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(guò)分析比較，從中選出合理的方案。3.3進(jìn)行必要的分析計(jì)算 工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選用比較合理的方案。3.4審查方案和改進(jìn)設(shè)計(jì)3.5繪制夾具草圖 按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，盡可能采用比例1:1，主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制。 被加工零件用雙點(diǎn)劃線表示。3.6繪制夾具零件圖第四章 夾具零部件的結(jié)構(gòu)選擇4.1鉆模板1、夾具板類型的選擇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?zhǔn)健⒎蛛x式、懸掛式等幾種。 固定式鉆模板 鉸鏈?zhǔn)姐@模板 分離式鉆模板 懸掛式鉆模板 本設(shè)計(jì)的鉆模板如圖4-1示：圖4-1鉆模板2）夾具板的主要尺寸的確定夾具板的厚度，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：a=825（mm）進(jìn)行確定。夾具板的外尺寸確定，可根據(jù)加工工序的要求及尺寸確定4.2鉆套1）鉆套類型的選擇查標(biāo)準(zhǔn)可知，鉆套有以下四種。 固定鉆套（GB226280）： 可換鉆套（GB226480） 快換鉆套（GB2265-80） 特殊鉆套 經(jīng)過(guò)分析，應(yīng)選擇可換鉆套（GB226480）。由于鉆孔直徑為10按GB1298-77碳素工具鋼技術(shù)條件；熱處理：T10AHRC58-64;滲碳深度為0.8-1.2mm，HRC58-64。其他技術(shù)條件按GB2259-80機(jī)床夾具零件及部件技術(shù)條件。本設(shè)計(jì)的鉆套如圖4-2所示：圖4-2鉆套2) 鉆套基本尺寸的確定 在本設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，鉆套選用可換鉆套（GB226480），因此鉆套的基本尺寸可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)查取。其中d=10，D=,15，D1=26，h=10mm，H=28mm。4.3夾具支撐本設(shè)計(jì)夾具支撐如圖4-3所示圖4-3夾具支撐4.4銷本設(shè)計(jì)銷如圖4-4所示：圖4-4銷4.5開口墊板本設(shè)計(jì)開口墊板如圖4-5所示：圖4-5開口墊板4.6螺栓從標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中直接提取圖符，采用GB/T 5780-2000 六角螺栓-C級(jí)。圖如4-6所示：圖4-6螺栓4.7螺母1從標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中直接提取圖符，采用GB/T 41-2000六角螺母-C級(jí)。圖如4-7所示：圖4-7螺母14.8螺母2從標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中直接提取圖符，采用GB/T 41-2000六角螺母-C級(jí)。圖如4-8所示：圖4-8螺母2第五章 夾具精度的分析計(jì)算及校核5.1機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程及方案5.1.1精度的分析夾具的主要功能是用來(lái)保證零件加工的位置精度。使用夾具加工時(shí)，影響被加工零件位置精度的誤差因素主要有三個(gè)方面：1、定位誤差 2、夾具制造與裝夾誤差 3、加工過(guò)程誤差 在加工過(guò)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(jī)因素所造成的加工誤差，用GC表示。上述各項(xiàng)誤差中，第一項(xiàng)與第二項(xiàng)與夾具有關(guān)，第三項(xiàng)與夾具無(wú)關(guān)。顯然，為了保證零件的加工精度，應(yīng)使： 式中,T 為零件有關(guān)的位置公差。上式即為確定和檢驗(yàn)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(yīng)使夾具有關(guān)誤差限制在零件公差2/3的范圍內(nèi)。當(dāng)零件生產(chǎn)批零較大時(shí)，為了保證夾具的使用壽命，在制定夾具公差時(shí)，還應(yīng)考慮留有一定的夾具磨損公差。5.1.2確定夾具結(jié)構(gòu)方案，選擇定位元件 基準(zhǔn)的方案設(shè)定 確定導(dǎo)向裝置 確定夾緊機(jī)構(gòu) 5.1.3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(yàn)公式： 鑄鐵： H=（0.30.6）d鉆或H=5+0.15d鉆； 鋼 ： H=（0.71.5）d鉆 或 H=5+0.6d鉆；因?yàn)樵诩庸さ倪^(guò)程中H在滿足排屑的要求下，越小越好（防止鉆頭偏斜）， 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(yàn)公式：a=8-25（mm） 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。5.2加工精度分析計(jì)算與審核5.2.1加工精度分析1）鉆套中心線與定位面距離偏差取工件上相應(yīng)偏差的15左右，還應(yīng)滿足兩個(gè)原則：偏差盡量?。粰C(jī)床能夠加工出來(lái)。2）定位面與基準(zhǔn)面（機(jī)床）的平行度應(yīng)為0.031000（平面磨床可達(dá)到）。3）鉆模板孔中心線與基面垂直度應(yīng)為0.02500。對(duì)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(dǎo)套高度、工件位置及夾具制造垂直度，平行度等有關(guān)。工件定位誤差1） 基準(zhǔn)不符: =定位基準(zhǔn)到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的尺寸公差2） 基準(zhǔn)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(guò)程誤差：由于磨損，熱變形，加工過(guò)程的振動(dòng)等可能引起誤差。判斷依據(jù)：若以上各項(xiàng)誤差之和小于等于工件上相應(yīng)公差 則該夾具合格。一般取工件上的加工過(guò)程誤差為工件上相應(yīng)公差的三分之一，即只有其余幾項(xiàng)的公差之和小于等于工件上相應(yīng)公差的三分之二時(shí)，夾具合格。5.2.2加工精度計(jì)算及評(píng)審一、1.定位誤差 DW 該工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)一致，都是內(nèi)圓115的中心線，故JB=0.夾具內(nèi)圓為115H7（）的最大配合間隙X=+0.035-（-0.090）=0.125mm.JW=X=0.125mm則 DW=JB+JW=0.125mm.2.制造誤差ZZ （1）鉆套中心線對(duì)定位件中心線位置精度=0.030.05mm. 取=0.04mm.（2）鉆套內(nèi)外圓同軸度誤差（查表P297）=0.008mm.(3) 鉆頭不傾斜時(shí)與鉆套內(nèi)孔中心線不重合位置精度誤差為X，鉆頭選用10h9(),鉆套孔10（查表P297）則最大間隙X=0.023mm.位置度誤差=0.023mm.(4) 鉆套中心線與定位面不垂直度為0.01.則不垂直的角度誤差為。=.鉆頭鉆孔斜= ·H.H為鉆套高度中點(diǎn)到鉆孔底面距離h=5+0.16d=6.6 鉆套總長(zhǎng)H=+6.6=20.6mm= ·H.=x20.6=0.0094mm綜上可得：=0.1338工件上小孔中心線與軸承蓋中心線誤差=0.8mm因0.1338×=×0.8=0.5333故此方案可行。假若鉆頭純斜：= =0.00082則=±·H=±0.00082×20.6=±0.0169mm位置公差為=0.0338mm.綜上可得=0.1360=0.5333故此方案可行.二、鉆孔的切削力及力矩1、切削用量 f 、v、d.(1)鉆頭直徑d=10. 工件材料為HT200硬度為241HB當(dāng)d=1013mm，所鉆鑄鐵硬度大于200HB時(shí)f=0.310.39mm/r.以Z3050鉆床為例，應(yīng)選用f=0.32mm/r.(2)鉆鑄鐵是的切削速度v=0.35mm/r.2、鉆孔軸向力p及力矩=2.6·d·f·(HB)=2.6×10×0.32×241=280.735kg.=d·f·(HB)= 10×0.32×241=855.7kg.3、夾緊力：作用：防止由于切削力總用使工件翻轉(zhuǎn)防止由于切削力矩使工件轉(zhuǎn)動(dòng)。夾緊力求法：(1.52.5).使工件不翻到，安全系數(shù)為1.52.5.=f·L·/2查機(jī)械制造工藝學(xué)P276表6-2 不同表面的摩擦系數(shù)表6-2 不同表面的摩擦系數(shù)接觸表面特征摩擦因數(shù)光滑表面0.15-0.25直溝槽，方向與切削方向一致0.25-0.35直溝槽，方向與切削方向垂直0.4-0.5交錯(cuò)網(wǎng)狀溝槽0.6-0.8知f=0.150.25. 取f=0.2L為鋼板與工件接觸的平均直徑L=91mm.取安全系數(shù)為2.則=4/ (fL)=4×855.7/(0.2×91)=188.06kg.選用12螺栓，其最大夾緊力為460kg=188.06kg 故此方案可行.結(jié)論通過(guò)這次專業(yè)綜合設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了綜合設(shè)計(jì)的一般步驟，和如何書寫論文。 通過(guò)學(xué)習(xí)撰寫論文，我大體掌握調(diào)查研究和搜集資料的方法和手段，熟悉了學(xué)術(shù)論文的基本規(guī)范和寫作方法。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我感觸最深的就是：設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要以嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的態(tài)度去對(duì)待，不論是在查資料還是在學(xué)軟件的過(guò)程中，都應(yīng)該抱著仔細(xì)的態(tài)度去核實(shí)每一個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)。通過(guò)本次夾具設(shè)計(jì)，讓我鞏固了專用夾具的相關(guān)知識(shí)：1.機(jī)床夾具是由定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀元件、夾具體等部分組成的,機(jī)床夾具設(shè)計(jì)也就是針對(duì)夾具組成的各個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì),其中定位與夾緊量個(gè)環(huán)節(jié)是夾具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)；2.定位就是確定工件在夾具中的正確位置,是通過(guò)在夾具上設(shè)置正確的定位元件與工件定位面的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。工件的定位有完全定位和不完全定位,要根據(jù)其具體加工要求而定,欠定位在夾具設(shè)計(jì)種是不容許的,而過(guò)定位則有條件地采用；3.通常，由于定位副制造不準(zhǔn)確或采用了基準(zhǔn)不重合定位等原因,定位過(guò)程中會(huì)引入定位誤差,定位誤差的計(jì)算要根據(jù)具體情況分析計(jì)算；4.夾緊是為了克服切削力等外力干擾而使工件在空間中保持正確的定位位置的一種手段，夾緊一般在定位步驟之后,有時(shí)定位與夾緊是同時(shí)進(jìn)行的。5.車、銑、鉆、磨等不同的機(jī)床其夾具設(shè)計(jì)具有各自典型特點(diǎn),應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計(jì)任務(wù),遵循夾具設(shè)計(jì)的基本要求和步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。加深了對(duì)機(jī)械夾具設(shè)計(jì)的理解。通過(guò)這三周的專業(yè)綜合設(shè)計(jì)，我重新復(fù)習(xí)了以前學(xué)過(guò)的機(jī)械加工工藝學(xué)、互換性測(cè)量等專業(yè)課知識(shí)，讓我對(duì)以前學(xué)過(guò)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)有了進(jìn)一步的理解和認(rèn)識(shí)，懂得了如何去應(yīng)用它們，同時(shí)讓我我感覺(jué)到了自己對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)不足之處，我以后一定要更加努力。致謝首先，感謝學(xué)校給予我們這次機(jī)會(huì)，讓我們對(duì)設(shè)計(jì)有所了解和掌握，更加的接近步入社會(huì)后的工作。其次，感謝本次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師潘老師和牟老師。本次專業(yè)綜合設(shè)計(jì)論文是在潘老師和牟老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。牟老師嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。潘老師在論文的書寫，資料的搜集給予了我們極大地幫助。 再次，感謝我的同學(xué)們，是你們?cè)谖移綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問(wèn)題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒(méi)有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師們和同學(xué)們表示衷心地感謝！ 參考文獻(xiàn)1 濮良貴. 紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì) .北京:高等教育出版社，2006.2 孫恒，陳作模，葛文杰主編. 機(jī)械原理 .北京:高等教育出版社，2006.3 王先奎主編. 機(jī)械制造工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.8.4 陳花玲主編. 機(jī)械工程測(cè)試技術(shù). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.12.5 周開勤主編. 機(jī)械零件手冊(cè). 北京: 高等教育出版社，1989.6 楊叔子主著. 機(jī)械加工工藝手冊(cè). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2004.5.7 陳位宮主編. 工程力學(xué). 北京: 高等教育出版社，2000.8 孟憲源主編. 現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1994.9 毛昕、張秀麗、黃英，等. 畫法幾何及機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社.2004.10 張春林，曲繼芳主編. 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001.11 趙家齊主編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2000.10.12 吳圣莊主編. 金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1992.19