三軸連桿夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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屆另比2008級(jí)專業(yè)：機(jī)械電子1班 指導(dǎo)教師:2011年1月、八 、一刖言機(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)。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、

2、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(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

3、夾具方案二2 方案比較24 誤差分析與計(jì)算35. 切削力及夾緊力的計(jì)算 56. 鉆床夾具的分析77. 致謝88. 主要參考文獻(xiàn)9鉆孔夾具設(shè)計(jì)為了達(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。在加工車床撥叉 零件時(shí)，需要設(shè)計(jì)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(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松 開工件時(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。|可題的提出利用本夾具主要用來(lái)鉆加工孔35。加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足

4、35孔的軸線與90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。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(duì)孔進(jìn)行 加工前，先對(duì) 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(jì)基準(zhǔn)）來(lái)滿足位置度公差要求。3.夾具方案的確定設(shè)計(jì)專用夾具的出發(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 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

5、以供選 擇，其方案如下：具設(shè)計(jì)方案一在加工本工序之前，工件的90孔和其端面都均已經(jīng)加工過(guò)。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(shí)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(gè)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(shí)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(jì)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(guò)。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(shí)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(gè)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

6、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。 方案的比較分析上述兩個(gè)夾具方案的特點(diǎn)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(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型槽可以使較孔時(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，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 加工本工序的專用夾具。如圖2:4 鉆床夾具的分析用鉆模較孔時(shí)，工件的加工精度可以不受鉆床精

7、度的影響，而由鉆模的精度來(lái)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

8、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(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35。引導(dǎo)孔的孔徑 公差依加工精度來(lái)確定，因?yàn)?5孔采用粗較，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) do 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)do 所以取 h=15mm因?yàn)楸镜拦ば蛑?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，要求保證孔軸線與端面間的尺寸

9、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J汎二o , yz=0) o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(guò)盈配合圓柱心軸的定位精度是相當(dāng)?shù)母摺６且詧A 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)手冊(cè)可得：首先考慮工件兩孔中心距(279-/+0.1) mn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

10、位誤差:-DW - D max d min(式 1 )式中Dmax 一一工件上定位孔的最大直徑；d m in夾具上定位心軸的最小直徑；由(式1)可知， dw = 90.022 89.962 = 0.06mm(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45F刀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(shí)，刀具引偏角H人hB)為:e =(式中e刀具引偏角；H鉆套高度;h 排屑2H間隙；B鉆孔深度； ma 刀具與鉆套

11、之間的最大間隙因此， max=0.028mm H=46mm,h=15mm,B=35n 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?.06 2 0.022 0.0332 0.0122 0.04220.112mm0.2mm )的 2/3,式中be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( 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)精度的與夾具有關(guān)的誤差主要有:(1)重合,定位誤差本次設(shè)計(jì)屮定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 因此只

12、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：a 皿 006 =1 Hin nn-i da式中孔軸間隙配合時(shí)，軸線最大偏轉(zhuǎn)角； 1max T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：a 2=0.02/66=0.003;2) 刀具引偏角為 a 3=b max/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)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?

13、叫二n3 = J0.0012 +0.003 +0.004 止 0.005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)沒有問題。6切削力及夾緊力的計(jì)算刀具的幾何參數(shù)：K粗二60K精=90, 10,乜=0=80,由參考文獻(xiàn)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表1 -2 3可得：（式4）圓周切削分力公式:Fc=902aPf 075 Kp式中 Fc圓周切削分力；aP背吃刀量；KP修正系數(shù)；f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。式中 aP= 2.2mm f =0.05mm/rKp=KmpKkpKopKspKrp區(qū)7）式中Kmp考慮工件材料機(jī)械性能的系數(shù)；KkpK opK ,spKrp考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù)。查參考文獻(xiàn)10表得：K

14、mA （hb） n取HB=175n=04由參考文獻(xiàn)10表1可得參數(shù)：Kkp=0.94KoP=1.0K,sP= 1.0Krp =1 .0即：Fc = 209.8N同理：徑向切削分力公式：FP =53Oap09f 0 75Kp（式6）式中FP徑向切削分力；aP 背吃刀量; Kp 修正系數(shù);f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。式中參數(shù):KkP= 0.77 K op =1.0 K 即=1.0 Krp=1.0 即:Fr =93.6N軸向切削分力公式：Ff=451aPf04Kp（式7）式中 Ft一軸向切削分力；aP背吃刀量；Kp修正系數(shù)；f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。式中參數(shù)：KkP =1.11 K op =1.0 K, sP=1.0 Kg

15、=1.0 即:Ft =353.2N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：Wk = KF（式 8 ）式中Wk 實(shí)際所需夾緊力；K在一定條件下，由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力；（式9）F安全系數(shù)。K -K0K1K2K3K4K5K6式中Ki加工性質(zhì);K2 刀具鈍化程度；K3切削特點(diǎn)；K4夾緊力的穩(wěn)定性；Ks手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置；Ke 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Kc =1.2 1.2 1.051.21.31.01.0=2.36Kp =

16、1.2 1.2 1.41.21.31.01.0=3.15Kf =1.2 1.2 1.31.21.31.01.0=2.92所以，有:WK =Kc Fc 95.12NWk = KPFp=294.84NWK = Kt Ft=1031.344N較孔產(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：-0.3 所以，（式10）0.3因此，所需的夾緊力為4668N,由于螺母產(chǎn)生的夾緊力F =5380N,所以，F(xiàn)巳且 還有定位塊可以作為支承，因此，滿足要求。較孔產(chǎn)生的徑向切削分力為WP=833.9N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。較孔產(chǎn)生的軸向切削分力為Wt=1795.8N

17、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F0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，在此，謹(jǐn)向他們表示衷心感謝。參考文獻(xiàn)1 陳宏鈞實(shí)用金屬切削手冊(cè)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005. 1.2 強(qiáng)毅設(shè)計(jì)制圖實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)M 北京：科學(xué)出版社，2000. 1.3 李洪機(jī)械加工工藝手冊(cè)M 北京出版社，1996. 1.4 陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. 1 .5 楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001 . &6 馬賢智.機(jī)械加工余量與公差手冊(cè)M.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994. 127 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)M.北京：機(jī)械工業(yè)岀版社，1995.118 莫雨松.互換性