連接殼體夾具設(shè)計

1、專業(yè)課程綜合設(shè)計題 目連接殼體夾具設(shè)計院(系)別機電及自動化學(xué)院專 業(yè)機械工程及自動化級 別2011級學(xué) 號1111111002姓 名指導(dǎo)老師2015年01月課程設(shè)計目 錄第一章 夾具設(shè)計任務(wù)11.1零件結(jié)構(gòu)分析及零件圖11.1.1 零件的作用21.1.2 零件的工藝分析21.2 鉆孔工序的重點技術(shù)要求分析21.2.1工序分析21.2.2 基本要求3第二章 孔夾具設(shè)計方案的確定42.1 設(shè)計方案42.2 定位面及定位元件的選擇52.3 夾緊面及夾緊元件的選擇52.4 鉆套的選擇52.5 鉆模板的確定62.6 夾具體的確定62.7 其他零件的選擇7第三章 主要計算說明93.1 鉆削力的計算93.

2、2 夾緊力的計算9第四章 夾具定位誤差計算124.1 定位誤差P124.2 對刀誤差T124.3 夾具在機床上的安裝誤差A(yù)124.4夾具誤差E134.5加工方法誤差G13小結(jié)參考文獻附錄第一章 夾具設(shè)計任務(wù)1.1 零件結(jié)構(gòu)分析及零件圖連接殼體的零件圖如圖1.1所示圖1.1 連接殼體零件圖連接殼體的三維效果圖如圖1.2所示圖1.2 連接殼體三維圖1.1.1 零件的作用 零件為連接殼體，在機器中起連接作用，保護軸類零件；零件通過70圓盤上的三個12的孔和連桿上6的孔來連接兩個不同零件，而其殼體起到保護在內(nèi)的軸不受損傷的作用，以及減少其振動，使工作時機器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。1.1.2 零件的工藝分析生產(chǎn)批量為

3、大批量生產(chǎn)，由生產(chǎn)批量可得到相關(guān)信息為：毛坯精度中等，加工余量中等；加工機床部分采用通用機床，部分采用專用機床，按零件分類，部分布置成流水線，部分布置成機群式；廣泛采用專用夾具，可調(diào)夾具；按零件產(chǎn)量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用專用刀具和量具；部分采用劃線找正裝夾，廣泛采用通用或?qū)Ｓ脢A具裝夾；有較詳細(xì)的工藝規(guī)程，用工藝卡管理生產(chǎn)。由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度、耐磨性、耐熱性及減震性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨的零件。1.2 鉆孔工序的重點技術(shù)要求分析1.2.1工序分析本次夾具設(shè)計所對應(yīng)的工序為加工孔，要求先用的鉆頭鉆通孔，在用的鉆頭加工出孔。該孔的

4、加工工序處于工件處于工件加工工藝過程的后期階段，其它可以選作定位基準(zhǔn)的表面基本上均已加工完成。本工序需保證的尺寸為孔軸線到內(nèi)孔軸線的尺寸。1.2.2 基本要求（1）選擇合適的定位元件、夾緊元件、導(dǎo)向元件以及對刀元件；（2）掌握夾具設(shè)計的基本方法和步驟；（3）根據(jù)工序卡對夾具體進行設(shè)計，并將各部件進行裝配以獲得專用夾具的裝配圖；（4）掌握各部件的設(shè)計原則，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，提高夾具的通用性和經(jīng)濟性；（5）掌握尺寸鏈、夾緊力和切削力的計算。第二章 孔夾具設(shè)計方案的確定連接殼體、孔選用立式鉆床加工，由于加工要求主軸轉(zhuǎn)速為545r/min，所以選用Z525鉆床進行加工，為保證設(shè)計要求，并根據(jù)連接殼體的加

5、工批量要求而知應(yīng)選用專用夾具。2.1 設(shè)計方案定位方法如圖2.1所示。通過心軸與連接殼體內(nèi)孔的過盈配合可以限制4個自由度，分別為Y和Z的移動和轉(zhuǎn)動,通過平面對端面的定位可以限制X的移動，由于端面為已加工表面，形位精度可以達(dá)到要求，再通過削邊銷對孔的定位來限制繞X的轉(zhuǎn)動。圖2.1 定位方法2.2 定位面及定位元件的選擇圖2.2 心軸由于所要加工的孔對連接殼體主軸線有尺寸要求，所以選擇孔作為定位面，選擇心軸作為定位元件。另外，為保證鉆孔的位置，在繞X軸的轉(zhuǎn)動方向上加定位銷輔助定位。心軸如圖2.2所示。2.3 夾緊面及夾緊元件的選擇由于加工過程中工件要限制六個自由度，所以選擇孔和孔兩端面作為夾緊面，

6、心軸一端與夾具體以過盈配合形式連接，另一端用帶肩螺母鎖緊。2.4 鉆套的選擇鉆套的作用是確定鉆頭、鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過程中發(fā)生偏斜。根據(jù)使用的不同，鉆套可以分為固定式、可換式、快換式等多種結(jié)構(gòu)形式。由于加工過程中需要使用不同直徑的刀具，故選擇可換鉆套。2.5 鉆模板的確定根據(jù)加工需要，選擇固定式鉆模板，如圖2.3所示。圖2.3 鉆模板2.6 夾具體的確定夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑

7、積聚過多將影響工件可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計夾具體時，必須考慮其結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。由于鑄造夾具體能夠鑄出各種復(fù)雜形狀，工藝性好，并且具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性，所以夾具體的材料一般采用 鑄鐵，這里選擇HT200，夾具體如圖2.4所示。圖2.4 夾具體2.7 其他零件的選擇為了節(jié)省零件的加工時間，減少夾具的成本，在同樣的情況下采用國標(biāo)零件，減少因為專用零件的開發(fā)要花費很多時間以及成本：螺母、墊圈、螺釘、螺栓、定位銷等零件采用國標(biāo)零件。綜上所訴，設(shè)計夾具總裝配圖如圖2.5所示。其中：定位銷與夾具體連接部分之間的配合為過盈配合；套筒與夾具體連接部分之間的配合為過盈配合；心軸與工件之間的配合為間隙

8、配合。綜上所述，夾具裝配圖可設(shè)計成如下圖2.5所示。圖2.5 夾具裝配圖第三章 主要計算說明3.1 鉆削力的計算刀具：選用不易磨損的硬質(zhì)合金麻花鉆YG8。根據(jù)金屬切削機床夾具設(shè)計手冊可知以及式中，C切削系數(shù) K修正系數(shù) d孔徑 f進給量鉆孔：鉆削進給力為 轉(zhuǎn)矩為 鉆孔：鉆削進給力為 轉(zhuǎn)矩為 則鉆削力對零件的力矩為FfL=641.260.06=38.48Nm，而HT200的抗彎剛度為1-3，經(jīng)計算可知該鉆削力不會使零件產(chǎn)生變形。3.2 夾緊力的計算計算夾緊力是一個很復(fù)雜的問題，一般只能粗略地估算。因為在加工過程中，工件受到切削力、重力、沖擊力、離心力和慣性力等的作用，從理論上講，夾緊力的作用效果

9、必須與上述作用力（矩）相平衡。但是在不同條件下，上述作用力在平衡系中對工件所起的作用是各不相同的。為了簡化夾緊力的計算，通常假設(shè)工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程是穩(wěn)定的。在這些假設(shè)條件下根據(jù)切削力實驗計算公式求出切削力，然后找出加工過程中最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力學(xué)原理求出夾緊力的大小。夾緊力計算公式為 式中 在最不利條件下由靜力平衡計算出的夾緊力 實際需要的夾緊力 K安全系數(shù)，一般取K=1.5-3所以鉆削過程中，在最不利條件下由靜力平衡計算出的夾緊力=2×641.26N=1282.52N在許多情況下，并不是由夾具的定位支承機構(gòu)或夾緊機構(gòu)本身直接承受工件所受切削力，而是由工件在緊急狀態(tài)下，工

10、件與定位支承機構(gòu)及夾緊機構(gòu)之間所產(chǎn)生的摩擦力來防止工件產(chǎn)生平移或轉(zhuǎn)動，因此在確定夾緊力時，需要考慮各種接觸表面之間的摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)主要取決于工件和支承件，壓板之間的接觸形式：工件和支承件之間的摩擦系數(shù)；工件和壓板之間的摩擦系數(shù)；查表得 =0.2，=0.7在加工過程中，由于工藝的不同，工件材質(zhì)和加工余量的不同以及刀具鈍化等因素的影響，欲準(zhǔn)確地確定所需夾緊力是很困難的。因此，為了夾緊可靠，必須將計算所得的切削力乘以安全系數(shù)作為實際所需的夾緊力。安全系數(shù)：K=××× 式中， 基本安全系數(shù) 加工狀態(tài)系數(shù) 刀具鈍化系數(shù) 切削特點系數(shù)查得=1.2，=1.2，=1.2，=1

11、K=1.2×1.2×1.2×1=1.728夾緊機構(gòu)所能提供的夾緊力為>= 1282.52N切削力小于夾緊力，所以該夾緊裝置可用。第四章 夾具定位誤差計算一批工件依次在夾具中進行定位時，由于工序基準(zhǔn)的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產(chǎn)生定位誤差的原因是工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不相重合或工序基準(zhǔn)自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素有：定位誤差P、對刀誤差T、夾具在機床上的安裝誤差A(yù)和夾具誤差E，在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差G。上述

12、各項誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差。4.1 定位誤差P本設(shè)計中，由于定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)是重合的，所以基準(zhǔn)不重合誤差為0，且定位心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差，而且為了便于工件套在心軸上，還應(yīng)留有配合間隙，故安裝后孔和軸的中心必然不重合，會產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差。由于心軸垂直放置，則工件孔與心軸可能在任意邊接觸，此時P=jw=D+d+=0.015+0.013=0.028mm式中，D孔的尺寸公差 d軸的尺寸公差 最小間隙4.2 對刀誤差T因為刀具相對于對刀或?qū)蜓b置不精確造成的加工誤差，稱為對刀誤差。本工序中麻花鉆是采用模板進行導(dǎo)向，鉆孔時導(dǎo)向誤差計算公式為： 即得導(dǎo)向誤差mm 4.3

13、 夾具在機床上的安裝誤差A(yù)因為夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。一般?。核瓵=0.02mm 垂A=0mm 4.4夾具誤差E因夾具上定位元件，對刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者之間（包括導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差，夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度的夾具裝配時的調(diào)整和修配精度。一般取E=0.04mm。4.5加工方法誤差G因機床精度，刀具精度，刀具與機床的位置精度，工藝系統(tǒng)受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差，因該項誤差影響因素很多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3。計算時可設(shè)G=。工件位置公

14、差取0.20G= =1/3×0.20=0.067mm因此工件總加工誤差=0.110由于該工序要求的加工精度不高，所以此套夾具滿足精度要求。小結(jié)課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合運用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計，我深深地體會到這句千古名言的含義。通過整個完整的設(shè)計過程，我首先對已學(xué)過的專業(yè)知識進行了一個全面的復(fù)習(xí)，對于加工工藝的過程也有一個更深的了解。然后就是懂得了如何根據(jù)所給的零件去設(shè)計一個完整的夾具。夾具的設(shè)計是一次將各科目的知識進行綜合運用的實踐，通過本次設(shè)計，在專業(yè)知識方面有了一定的進步，在如何利用各種資源查

15、詢各類標(biāo)準(zhǔn)，參考同類夾具的設(shè)計理念和設(shè)計方法，提高所設(shè)計專用夾具的可行性、經(jīng)濟性等方面有了長足的進步；綜合考慮上次工藝課程設(shè)計，通過夾具設(shè)計對上次工藝進行了一定的修改，使得工件的加工工藝編排更加合理。本次夾具設(shè)計是一次難得的實踐機會，不僅鞏固了已學(xué)知識，并且在如何做好設(shè)計，如何利用資源，如何修改設(shè)計方案等方面有了一定的提高。感覺頗深的是機械加工工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性，每一個數(shù)據(jù)都比較嚴(yán)格和有相應(yīng)的規(guī)范與出處，以及每一個步驟都不是孤立的，要有全局意識才能做好設(shè)計。但是由于自己相關(guān)專業(yè)知識知貧乏，當(dāng)中可能會出現(xiàn)一些問題，希望老師諒解，并多多批評和指正。參考文獻1機床夾具設(shè)計手冊M楊黎明主編 國防工業(yè)出版社.1996.2現(xiàn)代機床夾具設(shè)計M吳拓編著 化學(xué)工業(yè)出版社.2009.3機床夾具設(shè)計指導(dǎo)書