三軸連桿夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(總13頁(yè))

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1、 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 《機(jī)械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì) 題目：三軸連桿夾具設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 0811111015 屆 別： 2008級(jí) 專(zhuān) 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(jì)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(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，進(jìn)而使對(duì)機(jī)械有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，為以后的工作打下基礎(chǔ)

2、。它是主要是對(duì)零件的加工工藝和對(duì)零件的某幾個(gè)工序加工進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，從零件的工藝來(lái)說(shuō)，它主要是分析零件在進(jìn)行加工時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)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(dòng)生產(chǎn)率。就專(zhuān)用夾具而言，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)率、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(guò)這次設(shè)計(jì)，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(jì)的能力，這也是在進(jìn)行畢業(yè)之前對(duì)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(shí)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(gè)人而言，希望通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次

3、適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。 目錄 1．問(wèn)題的提出……………………………………………………………………1 2．定位基準(zhǔn)的選擇………………………………………………………………1 3．夾具方案的確定………………………………………………………………1 ① 夾具方案一………………………………………………………………

4、……2 ② 夾具方案二……………………………………………………………………2 ③ 方案比較………………………………………………………………………2 4．誤差分析與計(jì)算………………………………………………………………3 5.切削力及夾緊力的計(jì)算………………………………………………………5 6．鉆床夾具的分析………………………………………………………………7 7．致謝……………………………………………………………………………8 8. 主要參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………9 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 為了

5、達(dá)到提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。在加工車(chē)床撥叉零件時(shí)，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)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(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)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(diǎn)。經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式。這類(lèi)夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wèn)題的提出 利用本夾具主要用來(lái)鉆加工孔Φ35。加工時(shí)除了要滿(mǎn)足粗糙度要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足Φ35孔的軸線與Ф90孔的軸線為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(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度

6、。 2.定位基準(zhǔn)的選擇 如圖1： 由零件圖可知：Φ35孔的軸線與Ф90孔的軸線為0.02的平行度要求，在對(duì)孔進(jìn)行加工前，先對(duì)Ф90孔和其端面進(jìn)行了粗、精加工。因此，選Ф90孔和其端面為定位精基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）來(lái)滿(mǎn)足位置度公差要求。 3.夾具方案的確定 設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具的出發(fā)點(diǎn)，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(jì)的專(zhuān)用夾具在加工過(guò)程中裝夾方便，有較高的生產(chǎn)效率。因此，我設(shè)計(jì)了兩個(gè)夾具方案以供選擇，其方案如下： ① 具設(shè)計(jì)方案一 在加工本工序之前，工件的Ф90孔和其端面都均已經(jīng)加工過(guò)。因

7、此，我選擇Ф90孔用短心軸定位，以Ф90孔的下端面為定位面，以實(shí)現(xiàn)典型的短心軸大平面組合定位，然后在靠近Φ35孔的連桿一端做一個(gè)定位銷(xiāo)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(kāi)口墊片圈鎖緊，實(shí)現(xiàn)夾緊；并選用固定鉆套作為刀具的導(dǎo)向裝置。 ②夾具設(shè)計(jì)方案二 在加工本工序之前，工件的Ф90孔和其端面都均已經(jīng)加工過(guò)。因此，我選擇Ф90孔用短心軸定位，以Ф90孔的下端面為定位面，以實(shí)現(xiàn)典型的短心軸大平面組合定位，然后在Φ35孔的外圓柱面制作一個(gè)V型槽；再在心軸上直接做出一段螺紋，并用螺母和開(kāi)口墊片圈鎖緊，實(shí)現(xiàn)夾緊，并選用固定鉆套作為刀具的導(dǎo)向裝置。 ③方案的比較分析 上述兩個(gè)夾具方案

8、的特點(diǎn)在于：它們都選擇Ф90孔用短心軸定位，以Ф90孔的下端面為定位面，以實(shí)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(kāi)口墊片圈鎖緊，實(shí)現(xiàn)夾緊，并選用固定鉆套作為刀具的導(dǎo)向裝置；通過(guò)對(duì)它們的比較方案二需要在夾具底座側(cè)面要加工一個(gè)V型槽可以使鉸孔時(shí)工件不會(huì)受切削力而發(fā)生震動(dòng)，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(xiāo)，雖然簡(jiǎn)單，但加工精度無(wú)法保證。因此，我選擇方案一作為加工本工序的專(zhuān)用夾具。如圖2： 4．鉆床夾具的分析 用鉆模鉸孔時(shí),工件的加工精度可以不受鉆床精度的影響,而由鉆模的精

9、度來(lái)保證。鉆模的結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要取決于導(dǎo)向的設(shè)置，導(dǎo)向的設(shè)置不僅是考慮加工孔的位置精度，更重要的是考慮加工時(shí)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(jì)成單獨(dú)體不要設(shè)計(jì)與夾具底座設(shè)計(jì)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(duì)鉆模板精度的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意剛度設(shè)計(jì)。鉆模板用螺釘和銷(xiāo)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

10、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(lái)確定。通常取刀具的最大極限尺寸為引導(dǎo)孔的基本尺寸，所以，引導(dǎo)孔的基本尺寸為Φ35。引導(dǎo)孔的孔徑公差依加工精度來(lái)確定，因?yàn)棣?5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(shí)影響刀具與鉆套之間的摩擦情況，通常取H=（1~2.5）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(guò)大，以免影響導(dǎo)向作用。一般可取h=(0.3~1.2)d。所以取h=15mm。 因?yàn)楸镜拦ば蛑笑?5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(jì)算 該夾具以心軸定位，要求保證孔軸線

11、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(mǎn)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(guò)盈配合圓柱心軸上定位,所以定位副之間無(wú)徑向間隙,也即這時(shí)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(jiàn)，過(guò)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(jì)手

12、冊(cè)》可得： 首先考慮工件兩孔中心距（279-/+0.1）mm要求，影響該項(xiàng)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(xiàng)誤差包括：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Ф45F7/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

13、鉆套引導(dǎo)刀具時(shí)，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；Δmax——刀具與鉆套之間的最大間隙。 因此，Δmax=0.028mm，H=46mm,h=15mm,B=35mm,可得e=0.042mm。 上述各項(xiàng)誤差都是按最大值計(jì)算的。實(shí)際上各項(xiàng)誤差不可能都出現(xiàn)最大值，而且各項(xiàng)誤差方向也不可能都一樣?？紤]到上述各項(xiàng)誤差的隨機(jī)性，采用概率算法計(jì)算誤差是恰當(dāng)?shù)模? Δc0.112mm 式中Δc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(guò)程的誤差大于1/3，符合要求。 其次再來(lái)分析兩孔平行度要求。影響該項(xiàng)精度的

14、與夾具有關(guān)的誤差主要有： （1）定位誤差 本次設(shè)計(jì)中定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)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(duì)夾具心軸軸線的最大偏轉(zhuǎn)角： 式中α1——孔軸間隙配合時(shí)，軸線最大偏轉(zhuǎn)角; Δ1max——工件大頭孔與夾具心軸的最大配合間隙； H1——夾具心軸長(zhǎng)度。 （2）夾具制造與安裝誤差 該項(xiàng)誤差主要包括兩項(xiàng)： 1) 鉆套軸線對(duì)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(xiàng)誤差為：α2=0.02/66=0.003; 2) 刀具引偏角為α3=Δmax/H=0.028/66=0.004 上述各項(xiàng)誤差都是按最大值計(jì)算的。實(shí)際上各項(xiàng)誤差不可能都出現(xiàn)最大值，而且各項(xiàng)

15、誤差方向也不可能都一樣。考慮到上述各項(xiàng)誤差的隨機(jī)性，采用概率算法計(jì)算誤差是恰當(dāng)?shù)模? 該項(xiàng)誤差小于零件相應(yīng)公差（0.02/36）的2/3,夾具設(shè)計(jì)沒(méi)有問(wèn)題。 6.切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具的幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》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 ——

16、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 ： （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

17、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(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： （式 8） 式中 ——實(shí)際所需夾緊力； ——在一定條件下，由靜力平衡計(jì)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； ——

18、切削特點(diǎn)； ——夾緊力的穩(wěn)定性； ——手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置； ——僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面接觸的情況。 代入（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(mǎn)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

19、。 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(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 致謝 通過(guò)本工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計(jì)，使我對(duì)鉆夾具有了較大的認(rèn)識(shí)，對(duì)鉆床夾具的特點(diǎn)及主要類(lèi)型有了深刻的了解。首先要感謝老師在本次課程設(shè)計(jì)中給予的指導(dǎo)和幫助，同時(shí)也要感謝我的舍友給予的寶貴意見(jiàn)，在此，謹(jǐn)向他們表示衷心感謝。 參 考 文 獻(xiàn)

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