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鉆床夾具設(shè)計(jì)說明書.doc

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鉆床夾具設(shè)計(jì)說明書.doc

專業(yè)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目:變速箱體的機(jī)械加工 鉆床夾具設(shè)計(jì)系 別: 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè): 班 級(jí): 姓 名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 完成時(shí)間: 變速箱體的機(jī)械加工鉆床夾具設(shè)計(jì)目 錄第一章 前言1第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)1第三章 定位方案設(shè)計(jì)23.1對(duì)定位元件的基本要求23.2 定位基準(zhǔn)的選擇33.3 定位誤差的計(jì)算3第四章 夾緊方案設(shè)計(jì)44.1 夾緊裝置的基本要求44.2夾緊類型的確定44.3 鉆擴(kuò)切削力和功率的計(jì)算44.4 夾緊力的確定及驗(yàn)證6第五章 夾具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)75.1 夾具體結(jié)構(gòu)方案75.2 夾具元件的選用和設(shè)計(jì)7參考文獻(xiàn)10第一章 前言機(jī)床夾具是機(jī)械制造中一項(xiàng)非常重要的工藝裝備,也是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)之一,是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。機(jī)床夾具的作用:1、保證加工精度的穩(wěn)定;2、縮短輔助時(shí)間,提高生產(chǎn)效率;3、擴(kuò)大機(jī)床的適用范圍;4、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保證生產(chǎn)安全3。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)本套夾具是在變速箱體生產(chǎn)過程中,針對(duì)第12道工序鉆擴(kuò)16孔和18孔,用來定位和夾緊零件的鉆床夾具。工序過程如下表所示。表格 1 工序內(nèi)容工步號(hào)工步內(nèi)容主軸轉(zhuǎn)速切削速度進(jìn)給量r/minm/minmm/r1以上表面、62孔端面和孔軸線為基準(zhǔn),鉆擴(kuò)16孔,保證16孔軸線與62孔軸線距離和平行度要求,孔精度達(dá)到IT9。53026.630.22以上表面、62孔端面和空軸線為基準(zhǔn),鉆擴(kuò)18孔,保證18孔軸線與62孔軸線距離和平行度,孔精度達(dá)到IT9。53029.960.2本道工序任務(wù)是鉆擴(kuò)16和18孔,需達(dá)到的技術(shù)要求為孔的尺寸精度達(dá)到IT9,同時(shí)保證兩孔公共軸線與62和95孔的公共軸線的距離為mm,以及兩公共軸線的平行度達(dá)到0.03mm。 (a) (b)圖 1 工件三維圖和工序簡(jiǎn)圖第三章 定位方案設(shè)計(jì)3.1對(duì)定位元件的基本要求1) 足夠的精度由于工件的定位是通過定位副的接觸(或配合)實(shí)現(xiàn)的,定位元件上限位基面的精度直接影響工件的定位精度,因此,限位基面應(yīng)有足夠的精度,以適應(yīng)加工的要求。2) 足夠的強(qiáng)度和剛度定位元件不僅限制工件的自由度,還有支撐元件、承受夾緊力和切削力的作用,因此,因有足夠的強(qiáng)度和剛度,以免使用中變形或損毀。3) 耐磨性好工件的裝卸會(huì)磨損定位元件的限位基面,導(dǎo)致定位精度下降。定位精度下降到一定程度時(shí),定位元件必須更換,否則,夾具不能繼續(xù)使用。為了延長(zhǎng)定位元件的更換周期,提高夾具的使用壽命,定位元件應(yīng)有較好的耐磨性。4) 工藝性好定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理,便于加工、裝配和更換。3.2 定位基準(zhǔn)的選擇在本工序中,最重要和要優(yōu)先保證的尺寸為孔的中心距mm以及兩公共軸線的平行度,而這兩個(gè)尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)都是62孔的軸線,因此為使得定位誤差盡可能小,這里選擇主要的定位基準(zhǔn)為62孔軸線,并且由于在前面的工序中62孔已經(jīng)經(jīng)過了粗鏜,因此可以將其作為主要基準(zhǔn),另外62孔的端面也經(jīng)過了粗加工,可以作為定位基準(zhǔn)限制自由度,而由于62孔的長(zhǎng)度比較小,自由度只能限制2個(gè),因此確定定位方式為短圓柱銷和大平面的方式限制5個(gè)自由度,最后用一個(gè)調(diào)節(jié)v形塊限制一個(gè)自由度并起到一定的夾緊作用。3.3 定位誤差的計(jì)算定位誤差是由于工件在夾具上(或機(jī)床上)定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。定位誤差的來源主要有兩個(gè)方面:(1)由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準(zhǔn)確而引起的定位誤差,稱為基準(zhǔn)位置誤差JW(2)由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差,稱為基準(zhǔn)不重合誤差JB定位誤差3 (1)其中、為誤差與工序尺寸方向的夾角本夾具設(shè)計(jì)的定位誤差分析如下:1) 基準(zhǔn)位置誤差在粗鏜62孔的工序中,62孔經(jīng)過加工可以達(dá)到IT8的精度,定位軸的尺寸公差選擇IT6,由于定位后用調(diào)整v形塊起到一定的夾緊作用,因此使得軸和孔始終處于單邊接觸的狀態(tài),因此基準(zhǔn)位置誤差為孔的最大尺寸與軸的最小尺寸的差值的一半,即6基準(zhǔn)位置誤差與工序尺寸方向的角度=02) 基準(zhǔn)不重合誤差本工序的定位基準(zhǔn)為62孔的軸線,工序尺寸(兩孔的中心距)的工序基準(zhǔn)也是62孔的軸線,因此定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)是重合的,即基準(zhǔn)不重合誤差JB=0。因此定位誤差D=0.03mm,小于工序尺寸的公差0.08mm,定位精度符合要求,故所選定位方案合理。第四章 夾緊方案設(shè)計(jì)4.1 夾緊裝置的基本要求3(1) 夾緊時(shí)不破壞工件在夾具中占有的正確位置;(2) 夾緊力要適當(dāng),既要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性,又要防止因夾緊力過大損傷工件表面及產(chǎn)生加緊變形;(3) 夾緊機(jī)構(gòu)操作安全、省力,加緊迅速;(4) 夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、工作效率應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單,便于制造與維修;(5) 具有良好的自鎖性能。4.2夾緊類型的確定常用的夾緊機(jī)構(gòu)包括斜楔夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)、定心夾緊機(jī)構(gòu)和聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)3。根據(jù)此定位形式,夾緊機(jī)構(gòu)選擇螺旋夾緊機(jī)構(gòu),同時(shí)為了能夠快速方便的裝卸工件,選擇快撤螺旋夾緊裝置,即加入開口墊圈,如圖所示。4.3 鉆擴(kuò)切削力和功率的計(jì)算(1)鉆削切削力和功率查參考文獻(xiàn)可知,鉆削時(shí)的切削力由軸向力和扭矩組成,扭矩T、軸向力F和鉆削功率P的公式為5 (2)由表1可知,鉆削的進(jìn)給量為f=0.2mm/r,d0=10mm由手冊(cè)查得CF=42.7,XF=1.0,YF=0.8,CM=0.021,XM=2.0,YM=0.8由機(jī)械手冊(cè)查得灰鑄鐵的硬度如下表28表格 2 鑄鐵硬度鑄件壁厚/mm硬度2.510137205102011917920301101663050141157該工件加工孔所在的面壁厚為10mm,因此可以取其硬度為190HB。則切削條件變化后的修正系數(shù)由公式可求的切削力為扭矩為功率為(2)擴(kuò)孔切削力和功率 查參考文獻(xiàn)可知,擴(kuò)孔時(shí)的切削力由軸向力和扭矩組成,扭矩T、軸向力F的公式為9 (3)顯然可知擴(kuò)18的孔比擴(kuò)16的孔的切削力要大,所以只計(jì)算擴(kuò)18的孔的切削力。由表1可知,鉆削的進(jìn)給量為f=0.2mm/r,代入上式可得切削力為扭矩為4.4 夾緊力的確定及驗(yàn)證鉆削的軸向力方向向下,因此所需要的夾緊力并不大,夾緊力主要用來克服扭矩對(duì)工件的影響。由文獻(xiàn)查得螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的實(shí)際所需夾緊力可以按下面的公式計(jì)算2 (3)其中T為鉆削扭矩,K為安全系數(shù),D1為墊圈直徑,d為定位孔直徑,D2為端面直徑。在本工序中,T=11.94,K取2.5,D1=70mm,d=60mm,D2=92mm,=0.2,=0.16帶入上面的公式得到實(shí)際所需夾緊力為Q=2353.6N螺旋夾緊機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生的夾緊力為2 (4)通過手冊(cè)查得公式中的各個(gè)量為2:原始作用力P=150N,作用力臂L=310mm,當(dāng)量摩擦半徑當(dāng)量摩擦角=0.154,螺紋中距的一半=11.03mm,螺紋升角=,螺旋副的當(dāng)量摩擦角=950則帶入上式可得產(chǎn)生的夾緊力為Q=6319N,大于實(shí)際所需的夾緊力,因此這種夾緊方式夾緊可靠。第五章 夾具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 夾具體結(jié)構(gòu)方案鉆床夾具因大多具有刀具導(dǎo)向裝置,習(xí)慣上又稱為鉆模。鉆模根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為固定式鉆模、回轉(zhuǎn)式鉆模、翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模和滑柱式鉆模3。本工序需要加工在相對(duì)面上的孔,因此需要將工件的加工面進(jìn)行變換,因此有以下幾種方案:(1) 采用固定式鉆模。通過兩次裝卸工件來完成工序。此方案的不足之處在于工件需要進(jìn)行兩次裝夾,并且還需要兩次更換鉆套,比較浪費(fèi)時(shí)間,同時(shí)由于定位用的62的孔在豎直方向上有變化,因此定位產(chǎn)生了問題,因此這種方案并不實(shí)際,故舍棄。(2) 采用翻轉(zhuǎn)式鉆模。翻轉(zhuǎn)式鉆模對(duì)需要在多個(gè)方向上鉆孔的工件十分方便??刹捎冒敕忾]式鉆模,夾具體的上下兩個(gè)底板都安裝鉆模板,這樣可以不需要經(jīng)常更換鉆套,也不需要多次裝卸工件,因此效率有所提高,但工件的質(zhì)量為7.9kg,如果加上鉆模的質(zhì)量,則總質(zhì)量大約在15kg以上,質(zhì)量比較大,因此翻轉(zhuǎn)起來會(huì)比較吃力,因此也不宜采用。(3) 采用回轉(zhuǎn)式鉆模。在翻轉(zhuǎn)式鉆模的基礎(chǔ)上,增加回轉(zhuǎn)裝置,將人工翻轉(zhuǎn) 改為回轉(zhuǎn),可大大節(jié)省工人體力。因此最終確定鉆模的類型為回轉(zhuǎn)式鉆模。5.2 夾具元件的選用和設(shè)計(jì)(1) 定位元件或裝置定位采用銷軸定位,為提高精度銷軸和定位孔之間要有較高的配合關(guān)系,故將銷軸配合部位的精度定位IT6,采用間隙配合,銷軸的公差定為h6。因鉆模為半封閉式鉆模,鉆模的上下方向都有底板,故工件只能從側(cè)面放入鉆模中,因此為了不使定位軸干涉,需要將定位軸與夾具體分開,采用先放入工件再放入定位軸的方式。為了實(shí)現(xiàn)夾緊,定位軸的兩端都要有一段螺紋。(2) 刀具導(dǎo)向元件或裝置圖 Error! Main Document Only. 可換鉆套這里主要指鉆套的選用。鉆套分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套。固定鉆套用于小批量生產(chǎn),而快換鉆套用于鉆套需要經(jīng)常更換的場(chǎng)合。因鉆套不需要經(jīng)常性的更換,因此這里的鉆套可以選擇可換鉆套,鉆套都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,可以從手冊(cè)上查到相應(yīng)的尺寸3。鉆套不能直接放在夾具體上,因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的鉆模板,鉆模板分為固定式、鉸鏈?zhǔn)?、分離式、懸掛式。這里直接選用固定式鉆模板,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,精度較高,鉆模板通過內(nèi)六角螺栓與夾具體連接。(3) 夾緊元件或裝置圖 Error! Main Document Only. 夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖前面已經(jīng)提到,夾緊采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu),用螺母進(jìn)行鎖緊。另外為了方便快速地裝卸工件,螺母鎖緊裝置采用快撤墊圈,提高效率??梢酝ㄟ^對(duì)墊圈的選擇來確定定位軸上的螺紋直徑。通過手冊(cè)查得2,墊圈選擇外徑為70的墊圈,通過查表可知其對(duì)應(yīng)的桿徑有12、16、20、24和30五種,對(duì)應(yīng)的墊圈重量不同,這里我們可以選擇最輕的墊圈,因此確定桿件的直徑為24,即定位軸上的螺紋直徑為M24。再根據(jù)手冊(cè)選擇相應(yīng)的鎖緊螺母。因?yàn)楣ぜ?nèi)表面沒有加工,粗糙度較高,因此考慮在開口墊圈下面加一個(gè)橡膠墊圈。圖 4 快撤墊圈(4) 連接元件回轉(zhuǎn)支架的底座上設(shè)置U形槽,用來與鉆床上的T形槽相連接。(5) 夾具體夾具體需要承受鉆削力等,因此需要足夠的剛度和強(qiáng)度,這里選擇夾具體的材料為鋼,同時(shí)夾具體上需要有接觸和配合關(guān)系的平面(如和定位軸接觸的平面等)需要有一定的表面粗糙度和平面度。同時(shí)為了增加工件的剛度,在夾具體上增加幾個(gè)可調(diào)節(jié)的支承釘。(6) 其他元件或裝置回轉(zhuǎn)式鉆模需要增加分度裝置,這里采用手拉式定位器2,同時(shí)在夾具體側(cè)面相差180的位置設(shè)置兩個(gè)定位孔,用來起到定位和分度的作用。圖 5 手拉式定位器利用短銷和平面定位只限制了五個(gè)自由度,因此還需要一個(gè)活動(dòng)的短v形塊,來限制一個(gè)自由度,具體尺寸可通過手冊(cè)查得2。參考文獻(xiàn)1 李凱嶺,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),清華大學(xué)出版社,2010.42 王光斗 王春福,機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè),上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2000.113 王先逵,機(jī)械制造工藝學(xué),機(jī)械工業(yè)出版社,2013.14 邱宣懷,機(jī)械設(shè)計(jì),高等教育出版社,2011.75 樂兌謙,金屬切削刀具,機(jī)械工業(yè)出版社,2001.66 甘永立,幾何量公差與檢測(cè),上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2010.17 王小華,機(jī)床夾具圖,機(jī)械工業(yè)出版社,1992.58 陳宏鈞,實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè),機(jī)械工業(yè)出版社,2003.19 浦林祥,金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè),機(jī)械工業(yè)出版社,1995.1210

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