三軸連桿夾具設(shè)計說明書(共13頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機(jī)電及自動化學(xué)院機(jī)械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)課程設(shè)計題目：三軸連桿夾具設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 屆 別： 2008級 專 業(yè)： 機(jī)械電子1班 指導(dǎo)教師： 2011年1月前言機(jī)械制造加工工藝與機(jī)床夾具設(shè)計是在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及全部專業(yè)課之后進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，進(jìn)而使對機(jī)械有了進(jìn)一步的認(rèn)識，為以后的工作打下基礎(chǔ)。它是主要是對零件的加工工藝和對零件的某幾個工序加工進(jìn)行專用夾具的設(shè)計，從零件的工藝來說，它主要是分析零件在進(jìn)行加工時應(yīng)注意什么問題，采用什么方法和工藝路線加工才能更好的保證精度，提高勞動生產(chǎn)率。就專用夾具而言，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)率

2、、精度、降低成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。通過這次設(shè)計，培養(yǎng)了編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)床夾具設(shè)計的能力，這也是在進(jìn)行畢業(yè)之前對所學(xué)課程進(jìn)行的最后一次深入的綜合性復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)生活中占有十分重要的地位。就個人而言，希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 目錄1問題的提出12定位基準(zhǔn)的選擇13夾具方案的確定1 夾具方案一2 夾具方案二2 方案

3、比較24誤差分析與計算35.切削力及夾緊力的計算56鉆床夾具的分析77致謝88. 主要參考文獻(xiàn)9專心-專注-專業(yè)鉆孔夾具設(shè)計為了達(dá)到提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度的目的。在加工車床撥叉零件時，需要設(shè)計專用夾具。如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，雖然該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。但是由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。1.問題的提出利用本夾具主要用來鉆加工孔35。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足35孔的軸線與90孔的軸線為

4、0.02的平行度要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。2.定位基準(zhǔn)的選擇如圖1：由零件圖可知：35孔的軸線與90孔的軸線為0.02的平行度要求，在對孔進(jìn)行加工前，先對90孔和其端面進(jìn)行了粗、精加工。因此，選90孔和其端面為定位精基準(zhǔn)（設(shè)計基準(zhǔn)）來滿足位置度公差要求。3.夾具方案的確定設(shè)計專用夾具的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等的技術(shù)要求能夠得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，應(yīng)該使所設(shè)計的專用夾具在加工過程中裝夾方便，有較高的生產(chǎn)效率。因此，我設(shè)計了兩個夾具方案以供選擇，其方案如下： 具設(shè)計方案一在加

5、工本工序之前，工件的90孔和其端面都均已經(jīng)加工過。因此，我選擇90孔用短心軸定位，以90孔的下端面為定位面，以實現(xiàn)典型的短心軸大平面組合定位，然后在靠近35孔的連桿一端做一個定位銷進(jìn)行周向定位；再在心軸上直接做出一段螺紋，并用螺母和開口墊片圈鎖緊，實現(xiàn)夾緊；并選用固定鉆套作為刀具的導(dǎo)向裝置。夾具設(shè)計方案二在加工本工序之前，工件的90孔和其端面都均已經(jīng)加工過。因此，我選擇90孔用短心軸定位，以90孔的下端面為定位面，以實現(xiàn)典型的短心軸大平面組合定位，然后在35孔的外圓柱面制作一個V型槽；再在心軸上直接做出一段螺紋，并用螺母和開口墊片圈鎖緊，實現(xiàn)夾緊，并選用固定鉆套作為刀具的導(dǎo)向裝置。方案的比較分

6、析上述兩個夾具方案的特點在于：它們都選擇90孔用短心軸定位，以90孔的下端面為定位面，以實現(xiàn)典型的短心軸大平面組合定位，并采用了在心軸上直接做出一段螺紋，并用螺母和開口墊片圈鎖緊，實現(xiàn)夾緊，并選用固定鉆套作為刀具的導(dǎo)向裝置；通過對它們的比較方案二需要在夾具底座側(cè)面要加工一個V型槽可以使鉸孔時工件不會受切削力而發(fā)生震動，從而提高工件的加工精度。而方案一只在夾具底座上加工一定位銷，雖然簡單，但加工精度無法保證。因此，我選擇方案一作為加工本工序的專用夾具。如圖2： 4鉆床夾具的分析用鉆模鉸孔時,工件的加工精度可以不受鉆床精度的影響,而由鉆模的精度來保證。鉆模的結(jié)構(gòu)類型主要取決于導(dǎo)向的設(shè)置，導(dǎo)向的設(shè)置

7、不僅是考慮加工孔的位置精度，更重要的是考慮加工時鉆桿的剛度。因此以加工情況設(shè)置導(dǎo)向使鉆桿獲得高的支承剛度。所鉆的孔的位置精度主要取決于鉆模架上鉆套的位置精度，因此兩鉆套的同軸度要求很高。鉆模板一般用鑄鐵鑄造。鉆模應(yīng)設(shè)計成單獨體不要設(shè)計與夾具底座設(shè)計成一體，更不要與夾緊裝置用支架相聯(lián)接。這樣便于制造，更重要的是有利于位置精度的獲得及避免其他因素對鉆模板精度的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要特別注意剛度設(shè)計。鉆模板用螺釘和銷釘固定在夾具底座上，并保證有足夠的接觸剛度，螺釘?shù)闹睆?、?shù)量、分布要合理。其鉆模如下圖 4：圖 4 鉆模鉆套中導(dǎo)向孔的孔徑及其偏差應(yīng)根據(jù)所引導(dǎo)的刀具尺寸來確定。通常取刀具的最大極限尺寸為引

8、導(dǎo)孔的基本尺寸，所以，引導(dǎo)孔的基本尺寸為35。引導(dǎo)孔的孔徑公差依加工精度來確定，因為35孔采用粗鉸，所以引導(dǎo)孔的孔徑公差取G7。鉆套高度H直接影響鉆套的導(dǎo)向性能，同時影響刀具與鉆套之間的摩擦情況，通常取H=（12.5）d。所以取H=1*35=35mm鉆套與工件之間一般應(yīng)留有排屑間隙，此間隙不宜過大，以免影響導(dǎo)向作用。一般可取h=(0.31.2)d。所以取h=15mm。 因為本道工序中35孔的加工精度要求較高，所以鉆模板采用固定式。5.誤差分析與計算該夾具以心軸定位，要求保證孔軸線與端面間的尺寸公差以及孔軸線與底孔的位置度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的

9、工序公差。如圖3： 由于本工序的加工是以心軸定位,工件孔和心軸的誤差可分為以下兩種:一是工件以圓孔在過盈配合圓柱心軸上定位,所以定位副之間無徑向間隙,也即這時不存在徑向基準(zhǔn)位移誤差(,)。工件在軸線方向上的軸向定位誤差，則可利用夾緊力加以控制。由此可見，過盈配合圓柱心軸的定位精度是相當(dāng)?shù)母?。二是以圓孔在間隙配合圓柱心軸上定位，定位分析如下：由機(jī)床夾具設(shè)計手冊可得：首先考慮工件兩孔中心距（279-/+0.1）mm要求，影響該項精度的與夾具有關(guān)的誤差因素主要有：（1）定位誤差： （式1）式中 工件上定位孔的最大直徑； 夾具上定位心軸的最小直徑； 由（式1）可知，（2）夾具制造與安裝誤差 該項誤差包

10、括：a，鉆模板襯套軸線與定位心軸軸線距離誤差，此值為0.02mm；b，鉆套與襯套的配合間隙，由配合尺寸45F7/m6可確定其最大間隙為0.033mm；c，鉆套孔與外圓的同軸度誤差，按標(biāo)準(zhǔn)鉆套取值0.012mm；d，刀具引偏角。采用鉆套引導(dǎo)刀具時，刀具引偏角為：式中e刀具引偏角；H鉆套高度;h排屑間隙；B鉆孔深度；max刀具與鉆套之間的最大間隙。因此，max=0.028mm，H=46mm,h=15mm,B=35mm,可得e=0.042mm。上述各項誤差都是按最大值計算的。實際上各項誤差不可能都出現(xiàn)最大值，而且各項誤差方向也不可能都一樣?？紤]到上述各項誤差的隨機(jī)性，采用概率算法計算誤差是恰當(dāng)?shù)模篶

11、0.112mm式中c為與夾具有關(guān)的加工誤差總和。該誤差小于零件上孔距公差（0.2mm）的2/3，留給加工過程的誤差大于1/3，符合要求。其次再來分析兩孔平行度要求。影響該項精度的與夾具有關(guān)的誤差主要有：（1）定位誤差 本次設(shè)計中定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，因此只有基準(zhǔn)位置誤差，其值為工件大頭孔軸線對夾具心軸軸線的最大偏轉(zhuǎn)角： 式中1孔軸間隙配合時，軸線最大偏轉(zhuǎn)角;1max工件大頭孔與夾具心軸的最大配合間隙；H1夾具心軸長度。（2）夾具制造與安裝誤差 該項誤差主要包括兩項：1) 鉆套軸線對定位心軸軸線的平行度誤差，由夾具標(biāo)注的技術(shù)要求可知該項誤差為：2=0.02/66=0.003;2) 刀具引偏角為

12、3=max/H=0.028/66=0.004上述各項誤差都是按最大值計算的。實際上各項誤差不可能都出現(xiàn)最大值，而且各項誤差方向也不可能都一樣?？紤]到上述各項誤差的隨機(jī)性，采用概率算法計算誤差是恰當(dāng)?shù)模涸擁椪`差小于零件相應(yīng)公差（0.02/36）的2/3,夾具設(shè)計沒有問題。6.切削力及夾緊力的計算刀具的幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)機(jī)床夾具設(shè)計手冊查表可得：圓周切削分力公式： （式4）式中 圓周切削分力； 背吃刀量； 修正系數(shù)； f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。式中 （式 5）式中 考慮工件材料機(jī)械性能的系數(shù)； 考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)。查參考文獻(xiàn)10表得： 取 由參考文獻(xiàn)10表可得參數(shù)： 即：同理：徑向切削分力公式 ： （

13、式 6） 式中 徑向切削分力； 背吃刀量； 修正系數(shù)； f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。式中參數(shù)： 即：軸向切削分力公式 ： （式 7）式中 軸向切削分力； 背吃刀量； 修正系數(shù)； f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。式中參數(shù)： 即：根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： （式 8）式中 實際所需夾緊力； 在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力； 安全系數(shù)。 （式 9）式中 加工性質(zhì)； 刀具鈍化程度； 切削特點；夾緊力的穩(wěn)定性；手動夾緊時的手柄位置；僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時工件與支承面接觸的情況。代入

14、（式 9）得 所以，有： 鉸孔產(chǎn)生的圓周切削分力由定位塊和夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力平衡。查表可得：所以， （式 10）因此，所需的夾緊力為4668N，由于螺母產(chǎn)生的夾緊力，所以，且還有定位塊可以作為支承，因此，滿足要求。鉸孔產(chǎn)生的徑向切削分力為由于有定位塊、心軸和由夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于F。鉸孔產(chǎn)生的軸向切削分力為由于有輔助支承和定位環(huán)作為軸向分力的支承，它所產(chǎn)生的支承力。由上面的計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，滿足設(shè)計要求。致謝通過本工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計，使我對鉆夾具有了較大的認(rèn)識，對鉆床夾具的特點及主要類型有了深刻的了解。首先要感謝

15、老師在本次課程設(shè)計中給予的指導(dǎo)和幫助，同時也要感謝我的舍友給予的寶貴意見，在此，謹(jǐn)向他們表示衷心感謝。參 考 文 獻(xiàn)1 陳宏鈞實用金屬切削手冊北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200512 強(qiáng) 毅設(shè)計制圖實用標(biāo)準(zhǔn)手冊北京：科學(xué)出版社，200013 李 洪機(jī)械加工工藝手冊北京出版社，199614 陳宏鈞實用機(jī)械加工工藝手冊北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200315 楊叔子機(jī)械加工工藝師手冊北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20018 6 馬賢智機(jī)械加工余量與公差手冊中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994127 王先逵機(jī)械制造工藝學(xué)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995118 莫雨松互換性與技術(shù)測量中國計量出版社，200019 何玉林，賀元成機(jī)械制圖重慶大學(xué)出版社，2000810 王光斗，王春福機(jī)床夾具設(shè)計手冊上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，20001111 唐云支機(jī)床夾具中國勞動社會保障，2001112 李家寶夾具工程師手冊黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，198713 李慶余，張 佳機(jī)械制造裝配設(shè)計北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003814 紀(jì)名剛，濮良貴機(jī)械設(shè)計北京：高等教育出版社，2001815 李旦，邵東向機(jī)床專用夾具圖冊哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20052