定位小軸夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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1、機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：定位小軸鉆孔夾具設(shè)計(jì) 專 業(yè) 08機(jī)制2到王 學(xué) 號(hào) 08門”3046 姓名 級(jí)另寸 2008級(jí) 指導(dǎo)老師 2012年1月 No table of contents entries found. [=1 Ij 呂 通過(guò)這次夾具設(shè)計(jì)，整合我們所學(xué)過(guò)的有關(guān)的知識(shí)（如《公差與配合》、 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)》、《金屬切削機(jī)床》.《機(jī)械制造工藝》等）。 讓我們對(duì)所學(xué)的專業(yè)課得以鞏固、復(fù)習(xí)及實(shí)用，在理論與實(shí)踐上有機(jī)結(jié)合； 使我們對(duì)各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實(shí)際 工作奠定堅(jiān) 實(shí)的基礎(chǔ)！夾具課程設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計(jì)中

2、能初步學(xué)會(huì)綜合 運(yùn)用以前所學(xué)過(guò)的全部課程，并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基木訓(xùn)練。同時(shí)，也 為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過(guò)課 程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的： 1運(yùn)用己學(xué)過(guò)的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)及有關(guān)課程的理論知識(shí)以及生產(chǎn) 實(shí)習(xí)中所獲得的實(shí)際知識(shí)，根據(jù)被加工零件的要求，設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)合理 又能 保證加工質(zhì)量的夾具。 2、學(xué)會(huì)使用各種手冊(cè).圖冊(cè).設(shè)計(jì)表格，規(guī)范等各種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù) 資料，能夠做到熟練運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)課程中的基本理論，正確的解決一個(gè) 零件在加工中的加工基準(zhǔn)的選擇、定位.夾緊.加工方法選擇 以及合理安排 工藝路線，保證零件的加工質(zhì)量。 3、進(jìn)一步培養(yǎng)機(jī)械制圖.分析計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).編寫技術(shù)文件 等基木技能

3、。 一、零件的分析 1、零件的三維圖如“圖1”所示 圖1定位小軸三維圖 2、零件的CAD圖如“圖2”所示 其余 取淬火HRC40-45 圖2定位小軸CAD圖 3、夾具設(shè)計(jì)對(duì)象分析 由這次加工的工序再結(jié)合其零件圖確定其直徑為8mm的斜通孔 是此次夾具設(shè)計(jì)所要完成的重點(diǎn)，加工此孔是工件機(jī)床加工的最后一 步，其本身的斜度是加工的難點(diǎn)，故夾具體應(yīng)圍繞保證其傾斜角度的精度 來(lái)設(shè)計(jì)，同時(shí)也要保證其表而粗糙度及位置精度。 二、夾具方案的確定 1、定位方案的選擇 方案一：采用兩個(gè)V型塊進(jìn)行定位，兩頂針進(jìn)行夾緊。 如“圖3”所示: 圖3方案一 方案二：采

4、用一面兩銷進(jìn)行定位，用螺旋機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊。 如“圖4”所示： 圖4方案二 本次的設(shè)計(jì)是在定位孔已鉆出的情況下對(duì)前部分軸上的斜孔進(jìn)行鉆削。根據(jù) 本 加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及考慮到定位基準(zhǔn)與設(shè)訃基準(zhǔn)重合的原則和六點(diǎn)定位原則， 故該類工件采用“一面兩孔銷”的定位方法。以消除工件在空間中的六個(gè) 自由度。 當(dāng)采用一平面、一短圓柱銷和一菱形銷的定位元件時(shí)，此時(shí)平面限制Z方向的移動(dòng)、 X和Y方向的旋轉(zhuǎn)三個(gè)自山度，短圓柱定位銷限制X和Y方向的移 動(dòng)兩個(gè)自由度, 菱形定位銷限制Z方向的旋轉(zhuǎn)，如“圖父所示。 工件 圓柱軸 圖5定位方案的確定 由于此零件的軸向尺寸較徑向尺寸長(zhǎng)，為減少其山

5、于變形產(chǎn)生的誤差，故選 擇 一短V型塊進(jìn)行輔助定位。 2、定位誤差的分析 所謂定位誤差，是指山于工件定位造成的加工面相對(duì)工序基準(zhǔn)的位置誤差。因 為對(duì)一批工件來(lái)說(shuō)，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動(dòng)的，即被加工表面的位置相對(duì)于 定位 基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng) 量。 為了保證加工精度要求，我們加工時(shí)應(yīng)滿足下列關(guān)系式： e 總〃 （2.5） 式中，e總一一各種因素產(chǎn)生誤差的總和； T——工件被加工尺寸的公差。 在這里，我們只研究有夾具有關(guān)的定位方法所引起的定位誤差對(duì)加工精度的 影 響，因此上式又可寫成： (2.6) e 定 W

6、 W——除定位誤差外，其它因素所引起的誤差總和，可按加，經(jīng)濟(jì)精度查表 確 定。 所以由上式知道：綻〃-㈢，或者：e是刁/3Jo 定位誤差的組成及產(chǎn)生原因有以下兩個(gè)方面： 1)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差，即工序 基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以e不表示。 2)定位基準(zhǔn)面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)位置誤 差，即定位基準(zhǔn)的相對(duì)應(yīng)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以e基表 故有e定不+ e基 (2.7) 此工式是在加工尺寸方向上的代數(shù)和。 在本設(shè)計(jì)的定位方式中，因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故*不二。， e定=e基

7、1 .定位誤差，此項(xiàng)主要是定位孔歹8與定位銷少8的間隙產(chǎn)生，最大間隙為土 0.02mmo 2 .鉆套與襯套的配合間隙，有》12H7/g6可知最大間隙為0.024mm。 3 .鉆套內(nèi)孔與外圓得同軸度誤差，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鉆套，精度較高，此項(xiàng)可以忽略。 5.鉆頭與鉆套間隙的間隙會(huì)引偏刀具，產(chǎn)生中心距誤差e,由丁式求出: e=( H/2 + h + b )Amax/H e一一刀具引偏量(mm) H----鉆套導(dǎo)向高度(mm) 鉆套下斷面與工件間的空間高度(mm) △max---刀具與鉆套的最大間隙 刀具與鉆套的配合為8/r6,可知△ max=0. 028mm；將H二18mm, h二12,

8、 B 二8mm代入，可求得e二0. 05mm3 由于上述各項(xiàng)都是按最大誤差計(jì)算，實(shí)際上各項(xiàng)也不可能同時(shí)出現(xiàn)最大值， 各誤差方向也很可能不一致，因此，其最和誤差可按概率法求和: △》=70.0282 +0.032 +o.O242 +O.O52 = 0.02 伽 〃 ? 該項(xiàng)誤差大于中心距允差。?1mm的2/3,可用。 3、導(dǎo)向裝置的確定 鉆床的導(dǎo)向裝置主要是鉆套。鉆套的作用是確定鉆頭、狡刀等刀具的軸線位置， 防止刀具在加工過(guò)程中發(fā)生偏斜。根據(jù)使用特點(diǎn)，鉆套可分為固定式、可換式、快換 式等多種結(jié)構(gòu)形式。 快換鉆套具有以下特點(diǎn)：在工件的一次裝夾中，若順序進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、狡 孔 或攻螺

9、紋等多個(gè)工步加工，需使用不同孔徑的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，此時(shí)應(yīng)使用快 換鉆 套。當(dāng)使用快換鉆套，更換鉆套時(shí)，只需逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鉆套使削邊銷平面轉(zhuǎn)至 螺釘位 置，即可向上快速取出鉆套。根據(jù)本加工零件的加工特點(diǎn)，此斜孔加工時(shí)需進(jìn)行鉆、 較兩個(gè)工步的加工，才能最終達(dá)到規(guī)定的加工要求，故鉆定位孔時(shí)選 用快換鉆套做 為導(dǎo)向元件。 查W機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)M表12-1⑺由d=12.7 <25mm,材料選為T10A, 熱處理為淬火HRC60-64,快換鉆示意圖如“圖6”所示： 圖6快換鉆套示總圖 由孔直徑為 8mm，查表可得 H =18, h=12, Dl=22, D2=20, hl=6, m=7, ml

10、=7.5, r=16.5,rl = 1, r2=0.6, c=l, a =45。, b=2, a =0.5, t=0.8,螺釘 M8； 查W機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)M表12-1）可知，排屑空間h=12o （單mm） 襯套采用無(wú)肩固定襯套如“圖7”所示。 圖7無(wú)肩固定襯套示意圖 4、夾緊方案的確定 機(jī)床對(duì)11件進(jìn)行加工時(shí)，除需要定位支承系統(tǒng)獲得對(duì)于刀具及其導(dǎo)向的正確相 對(duì)位置，還需依黑夾具上的夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)消除工件因受切削力和工件自重的作用 而產(chǎn) 生的位移或振動(dòng)。本例夾緊裝置中，工件在加工過(guò)程中能繼續(xù)保持定位所得 到的正 確位置。 正確夾緊的原則: （1）在夾緊過(guò)程中，不至于因工件重力的影響

11、而破壞正確定位 （2）在夾緊過(guò)程中，夾緊力不應(yīng)使已經(jīng)獲得正確定位的工件脫離正確位置: （3）在夾緊過(guò)程中，應(yīng)使工件不產(chǎn)生超出表面形狀精度允許范圉的變形： （4）在切削過(guò)程中，應(yīng)避免工件產(chǎn)生不能允許的振動(dòng)： （5）在切削過(guò)程中，切削力不應(yīng)破壞工件的正確位置，并使平衡切削力所需 的夾緊力最小。 針對(duì)成批生產(chǎn)的工藝特征，本夾具選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾壓工件。采用螺旋裝 置 直接夾緊或其它元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。山于螺旋升角小，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力的夾緊 行程都較大，在手動(dòng)夾具上應(yīng)用較多。 根據(jù)零件特點(diǎn)，采用單螺螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。裝夾工件

12、時(shí)，先將工件放在夾具體 上，利用一面兩孔定位，然后手動(dòng)擰緊螺母壓緊工件。 5、夾緊力的計(jì)算 鉆頭直徑為8,即d=8, C/7 =320, Z妙=1.2 鉆孔進(jìn)給量： fn- =0.15 〃曲?廠 修正值： 心=1.5 鉆孔軸向力為： F, =CA/.J-Zv-/A/-/fp =320 x 8x1.2 x 0.15x1.5 = 691A 取摩擦系數(shù)f=0.2 所以需最大夾緊力為： F = (Asinl8+mA)// = (691 + 3x9.8) xcosl8/0.2 = 3425 AT 其余系數(shù) K=K1XK2XK3XK4XK5 K1——基本安全系數(shù)1.3 K2——

13、加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3——刀具鈍化系數(shù)1.15 K4——斷續(xù)刀削系數(shù)1.2 K5——手動(dòng)夾緊系數(shù)1.0 所以 K=1.3X11.15X1.2X1.0=1.98 所以實(shí)際需最大夾緊力為: F = 3425xKa67837V 查表《現(xiàn)代夾具設(shè)訃手冊(cè)》表3-24可知此螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力為12790N>6783N,滿足條件。 三、其它裝置的確定 1、夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體是整個(gè)基體和骨架。在夾具體上要安裝組成該夾具所需要的各種元件、 機(jī)構(gòu)、裝置等；而且還要考慮便于裝卸工件以及在機(jī)床上的固定。因此，夾具體的 角度和尺寸，主要取決于夾具上各組成件的分布情況，工件的形

14、狀、尺寸及加工性 質(zhì)等。 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)提出以下基本要求： (1)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證加工過(guò)程中在夾緊力、切削力等外力作用 下, 不致產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)。 (2)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸工件方便，要防止無(wú)法制造和難以裝卸的現(xiàn)在發(fā)生。 (3)要有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性，以便于制造、裝配和使用。 (4)尺寸要穩(wěn)定，即夾具體經(jīng)制造加工后，應(yīng)防止其日久變形。 (5)排除切屑要方便，為了防止加工中切屑聚積在定位元件工件表面上或其它裝 置中，而影響工件的正確定位和夾具的正常工作，因此在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，要考慮 切屑的排除問題。 (6)在機(jī)床上安裝要穩(wěn)定、可靠、安全 根據(jù)以上原則，為了使底

15、座與機(jī)床工作臺(tái)接觸穩(wěn)定、可靠，采用周邊接觸，實(shí) 現(xiàn)夾具體與機(jī)床的夾緊配合；夾具體采用鑄造，材料為HT200。夾具體的外形尺寸 根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀、引導(dǎo)元件以及其他輔助機(jī)構(gòu)和裝置在總體 上的配置確定。為減少材料的浪費(fèi)和滿足鑄造的要求，有設(shè)訃?yán)甙澹O(shè)訃的夾具體 Z5意圖如圖8"所不： 圖8夾具體示意：圖 2、鉆模板的設(shè)計(jì) 為方便工件拆卸，采用可翻轉(zhuǎn)鉆模板，如“圖9”所示。 113 圖9 可翻轉(zhuǎn)鉆模板示總圖 四、 五、夾具設(shè)計(jì)的三維視圖 圖10夾具設(shè)計(jì)的三維視圖 參考文獻(xiàn) [1]盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [2]李軍.

16、互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版社，2007 ⑶ 張進(jìn)生.機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)汁指導(dǎo).機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [4]徐發(fā)仁.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).重慶大學(xué)出版社，1996 [5]大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機(jī)械制圖.高等教有出版社，2007 [6]劉守勇.機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具.機(jī)械工業(yè)出版社，1994 [7]浦林祥.金屬切削機(jī)床夾具設(shè)il?手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1995 小結(jié) 夾具設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造工藝學(xué)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí) 踐更 加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。為期四周 的課程設(shè)計(jì)己經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過(guò)程，收獲頗多，許多問題和錯(cuò)誤在指 導(dǎo)老

17、師的耐心指正下才得以解決，在此向幫助過(guò)我的老師同學(xué)表示衷心的 感謝。 通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的定位夾緊分析、誤差的 計(jì)算 等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用夾具裝置等等。而且對(duì)夾具的維護(hù)保養(yǎng), 及夾具在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題有了更進(jìn)一步的了解，自 己的能力在這次 課程設(shè)計(jì)中也得到了提升。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中又一次把所學(xué)的知識(shí)做了一次 綜合式的復(fù)習(xí)，為接下來(lái)要做的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了很好的準(zhǔn)備工作。同時(shí)，在設(shè) 計(jì)中也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處：缺乏實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于某些尺寸的判斷和 實(shí)物的合理性不能很好地判斷；資料搜索、規(guī)整能力還有待加強(qiáng)。因此，在 夾具設(shè)計(jì)中存在有許多的不 足之處，還懇請(qǐng)老師您予以指導(dǎo)和指正。