盘套类零件成组车床夹具设计 盘套类零件车床夹具
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机 械 加 工 工 序 卡 (一)
工序名称
工序简图
粗铣
工序号
常州机电职业技术学院
第1页
20
共6页
产品名称
零件名称
零件图号
拨叉
拨叉
机床名称
机床型号
冷却液
铣床
X52K
毛坯材料
工 时 定时
结束时间
毛坯尺寸
辅助时间
夹具名称
铣夹具
基本时间
夹具编号
单件时间
5mm
每台产品零件数
1
工时定额
上工序
切削
下工序
车
序号
工序内容
转数
r/min
切削速度
m/min
进给速度
mm/r/min
刀 具
辅助工具
量具
名称
编号
名称
编号
名称
编号
1
粗铣叉口一侧端面
铣刀
量规
2
3
4
机 械 加 工 工 序 卡 (一)
工序名称
工序简图
精铣
工序号
常州机电职业技术学院
第2页
30
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产品名称
零件名称
零件图号
拨叉
拨叉
机床名称
机床型号
冷却液
铣床
X52K
毛坯材料
工 时 定时
结束时间
毛坯尺寸
辅助时间
夹具名称
铣夹具
基本时间
夹具编号
单件时间
5mm
每台产品零件数
1
工时定额
上工序
切削
下工序
车
序号
工序内容
转数
r/min
切削速度
m/min
进给速度
mm/r/min
刀 具
辅助工具
量具
名称
编号
名称
编号
名称
编号
1
精铣叉口一侧端面
铣刀
量规
2
3
4
机 械 加 工 工 序 卡 (一)
工序名称
工序简图
钻、扩、铰
工序号
常州机电职业技术学院
第3页
40
共6页
产品名称
零件名称
零件图号
拨叉
拨叉
机床名称
机床型号
冷却液
钻床
Z525
毛坯材料
工 时 定时
结束时间
毛坯尺寸
辅助时间
夹具名称
钻夹具
基本时间
夹具编号
单件时间
5mm
每台产品零件数
1
工时定额
上工序
切削
下工序
车
序号
工序内容
转数
r/min
切削速度
m/min
进给速度
mm/r/min
刀 具
辅助工具
量具
名称
编号
名称
编号
名称
编号
1
钻、扩、铰∅19孔
钻头
量规
2
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机 械 加 工 工 序 卡 (一)
工序名称
工序简图
粗精车
工序号
常州机电职业技术学院
第4页
50
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产品名称
零件名称
零件图号
拨叉
拨叉
机床名称
机床型号
冷却液
车床
CA6140
毛坯材料
工 时 定时
结束时间
毛坯尺寸
辅助时间
夹具名称
车夹具
基本时间
夹具编号
单件时间
5mm
每台产品零件数
1
工时定额
上工序
切削
下工序
车
序号
工序内容
转数
r/min
切削速度
m/min
进给速度
mm/r/min
刀 具
辅助工具
量具
名称
编号
名称
编号
名称
编号
1
粗精车∅19孔端面
车刀
量规
2
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4
机 械 加 工 工 序 卡 (一)
工序名称
工序简图
粗精车
工序号
常州机电职业技术学院
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共6页
产品名称
零件名称
零件图号
拨叉
拨叉
机床名称
机床型号
冷却液
车床
CA6140
毛坯材料
工 时 定时
结束时间
毛坯尺寸
辅助时间
夹具名称
车夹具
基本时间
夹具编号
单件时间
5mm
每台产品零件数
1
工时定额
上工序
切削
下工序
车
序号
工序内容
转数
r/min
切削速度
m/min
进给速度
mm/r/min
刀 具
辅助工具
量具
名称
编号
名称
编号
名称
编号
1
粗精车∅19孔另外端面
车刀
量规
2
3
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机 械 加 工 工 序 卡 (一)
工序名称
工序简图
铣
工序号
常州机电职业技术学院
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产品名称
零件名称
零件图号
拨叉
拨叉
机床名称
机床型号
冷却液
铣床
X52K
毛坯材料
工 时 定时
结束时间
毛坯尺寸
辅助时间
夹具名称
铣夹具
基本时间
夹具编号
单件时间
5mm
每台产品零件数
1
工时定额
上工序
切削
下工序
车
序号
工序内容
转数
r/min
切削速度
m/min
进给速度
mm/r/min
刀 具
辅助工具
量具
名称
编号
名称
编号
名称
编号
1
铣叉口50宽度
铣刀
量规
2
3
4
XX学院
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
资料编号
产品名称
拔叉
零件名称
拔叉
共
1
页
第
1
页
材 料 牌 号
HT200
毛 坯 种 类
铸造
毛坯外形尺寸
每毛坯件数
每 台 件 数
备 注
工
序
号
工 名
序 称
工 序 内 容
车
间
工
段
设 备
工 艺 装 备
工 时
准终
单件
10
铸造
铸造时效处理
1
铸造
熔炉
20
粗铣
粗铣叉口一侧端面
机
2
铣床
铣床X52K,铣床夹具量具
5 min
6min
30
精铣
精铣叉口一侧端面
机
2
铣床
铣床X52K,铣床夹具量具
5 min
6min
40
钻、扩、铰
钻、扩、铰∅19孔
机
2
钻床
钻床 Z525,钻床夹具,量具
5 min
6min
40
粗精车
粗精车∅19孔端面
机
2
车床
车床CA6140,车床夹具,量具
6 min
7min
50
粗精车
粗精车∅19孔另外端面
机
2
车床
车床CA6140,车床夹具,量具
10 min
15min
60
铣
铣叉口50宽度
机
2
铣床
铣床X52K,铣床夹具,量具
5 min
6min
70
入库
入库、组装入库
机
设 计(日 期)
校 对(日期)
审 核(日期)
标准化(日期)
会 签(日期)
标记
处数
更改文件号
签 字
日 期
标记
处数
更改文件号
签 字
日 期
常州机电职业技术学院
毕业设计(论文)
作 者: 学 号:
系 部:
专 业:
题 目: 拨叉成组车夹具设计
指导者:
评阅者:
2014年05月
毕业设计(论文)中文摘要
制造业是国家发展与社会进步的基础,而工艺制造将是未来面对普通消费者的主要的机械制造产品,而随着国家的发展人民生活水平的提高,人们对加工产品的需求和要求必定变的更多,所以我们有必要对加工零件的设计与加工投入更多的精力。而我将在毕业后前往一家以机械生产为主的企业工作,所以了解机械中零件的加工工艺特点及工艺工装设计是非常必要的。
为了更好的进行此次毕业设计我在校图书馆与辽宁省图书馆借阅了许多资料,其中对设计帮助比较大的有侯家驹编的《汽车制造工艺学》,张耀宸编的《机械加工工艺设计实用手册》,杨黎明主编的《机床夹具设计手册》,现代机械制造工艺装备标准应用手册编委会编的《现代机械制造工艺装备标准应用手册》等许多图书。
本设计是基于车床拨叉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。零件的主要加工表面是平面和孔系。由于本人水平有限,经验不足,设计中必定有许多错误的地方,还请各位老师批评,指正。
关键词 车床拨叉类零件;工艺;夹具;
毕业设计(论文)外文摘要
Title: Fork group lathe fixture design
Abstract:
The manufacturing industry is the foundation for national development and social progress, and manufacturing process will be coming face to face with ordinary consumers the main mechanical manufacturing products, and with the improvement of national development and people's living standard, people's requirements for the processing of product will become more, so I have necessary for parts design and processing into more energy. And I will go to a mechanical manufacturing enterprises to work, so it is necessary to understand the machining process characteristics and process design of mechanical parts.
In order to better the graduation design I in the school library and Liaoning Province Library to borrow a lot of data, of which the design help relatively large Jiaju Hou Bian the automobile manufacturing technology ", Zhang Yaochen series the machining process design practical handbook", Yang Liming editor in chief of "machine fixture design handbook, the modern machinery manufacturing technology and equipment standards for application of manual editorial will compile the modern machinery manufacturing process equipment standard application handbook" many books.
The design is based on the lathe fork parts of the processing technology and some of the special fixture design. The main processing surface of the part is the plane and the hole. Because of my limited level, lack of experience, there must be many mistakes in the design, but also please the teacher criticism, correction.
Keywords:fork group;technology; fixture;
21
目 录
1 前言 1
1.1简介 1
1.2设计目的 1
2 零件的分析 1
2.1零件的作用 1
2.2零件的工艺分析 2
2.2.1孔的加工 2
2.2.2面的加工 2
3 工艺规划设计 3
3.1毛坯的制造形式 3
3.2基面的选择 3
3.2.1粗基准的选择 3
3.2.2精基准的选择 3
3.3工艺路线的拟定 3
3.3.1工艺路线方案 3
3.3.2工艺方案的确定 4
3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定 4
3.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算 4
3.4.2小头孔毛坯尺寸及加工余量计算 5
3.5确定各工序切削用量及基本工时 5
4 拨叉成组车夹具 13
4.1 车床夹具设计要求说明 13
4.2车床夹具的设计要点 13
4.3 定位机构 15
4.4夹紧机构 15
4.5零件的车床夹具的加工误差分析 15
4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 16
4.7 零件的车床专用夹具简单使用说明 17
5 本章小结 18
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
1 前言
1.1简介
机械制造技术基础课程设计是我们学完了大学全部基础课,技术基础课以及大部分专业课之后进行的,这是我们在进行毕业设计之前对所有各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
本次课程设计内容包括零件的分析,工艺路线的制定,工艺规划设计,某道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡,机械加工综合卡片,夹具装配图以及夹具底座零件图的绘制等等。
就我个人而言,希望能通过这次课程设计对未来即将从事的工作进行一次适应性的训练,从中锻炼自己分析问题,解决问题的能力,并学会将所学到的理论知识应用到具体的实际生产问题中来,为以后走向社会打下坚实的基础。
由于能力有限,设计尚有许多不足之处,恳请老师批评指正。
1.2设计目的
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础课程进行了生产实习之后的一个重要的实践教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力,为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识,进行零件加工工艺规程的设计。其目的如下:
①培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计,熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识,正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量,初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。
②培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。
③进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。
2 零件的分析
2.1零件的作用
该零件为典型的杆类零件,而且为连杆类。因此,其主要的要素包括两侧面,1孔。另外,还有其它辅助要素:通过φ19mm孔连接即该拔叉的作用是实现运动的传递作用。
2.2零件的工艺分析
该拔叉的加工表面分三种,主要是孔的加工,两侧面的加工各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求,特别是孔的加工,几乎都要保证Ra3.2um的表面粗糙度,因而需精加工,现将主要加工面分述如下:
2.2.1孔的加工
该零件共有1个孔要加工:φ19mm孔是零件的主要加工面,多组面,,通过两孔中心连线及对两侧对称面,没有位置尺寸度要求。
2.2.2面的加工
该零件共有2个侧面要加工:两个侧面是配合φ19mm孔后续工序的主要精基准面,需要精加工。
3 工艺规划设计
3.1毛坯的制造形式
零件材料为HT200,根据选择毛坯应考虑的因素,该零件体积较小,形状较复杂,外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求,由于零件生产类型为成批,大批生产,而砂型铸造生产成本低,设备简单,故本零件毛坯采用铸造。
3.2基面的选择
基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一,基准选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高,否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。
3.2.1粗基准的选择
粗基准选择应为后续加工提供精基准,由于两侧面较平整且加工精度较高,故以2个主要侧面为基准。
3.2.2精基准的选择
精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便,该零件上重要表面是大头孔φ19H8,由于其与底面有垂直度关系,所以底面自然成为精基准面,考虑到第二基准面选择的方便性,将其精度由原来的该定位基准组合在后续孔的加工中,以及孔上径向孔的加工中都将作为精基准面。
3.3工艺路线的拟定
拟定工艺路线的内容除选择定位基准外,还要选择各加工表面的加工方法,安排工序的先后顺序,确定加工设备,工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度,尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证,成批生产还应考虑采用组合机床,专用夹具,工序集中,以提高效率,还应考虑加工的经济性,以便使生产成本尽量下降。
3.3.1工艺路线方案
10 铸造 铸造时效处理
20 粗铣 粗铣叉口一侧端面
30 精铣 精铣叉口一侧端面
40 钻、扩、铰 钻、扩、铰∅19孔
40 粗精车 粗精车∅19孔端面
50 粗精车 粗精车∅19孔另外端面
60 铣 铣叉口50宽度
70 入库 入库、组装入库
3.3.2工艺方案的确定
10 铸造 铸造时效处理
20 粗铣 粗铣叉口一侧端面
30 精铣 精铣叉口一侧端面
40 钻、扩、铰 钻、扩、铰∅19孔
40 粗精车 粗精车∅19孔端面
50 粗精车 粗精车∅19孔另外端面
60 铣 铣叉口50宽度
70 入库 入库、组装入库
3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定
拔叉零件材料为HT200,毛坯重量约为1.56kg,生产类型为中批或大批生产,采用普通模锻生产。
查表确定加工余量:
普通模锻,材料为HT200钢,分模线平直对称,材质系数M1,复杂系数=1.56/1.8≈0.87,为S1级,厚度为26mm,普通级,查的上下偏差分别为+1.4和-0.6
3.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算
根据工序要求,两侧面经过四道工序,先粗铣端面B,再粗铣端面A,精铣端面B,最后精铣端面A,各步余量如下:
粗铣:由《机械加工工艺手册第一卷》表3.2-23,其余量值规定,零件厚度大于6mm到30mm,宽度小于100mm,其加工余量为1.0mm。
精铣:由《机械加工工艺手册第一卷》表3.2-25,其余量值规定,零件厚度大于6mm到30mm,宽度小于100mm,其加工余量为0.5mm。
精铣后尺寸与零件尺寸相同,但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级,现按《机械加工工艺手册》表5.29,粗铣→精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。
3.4.2小头孔毛坯尺寸及加工余量计算
毛坯的名义尺寸:19-0.8-3.2=18mm;
毛坯的最大尺寸:18+1.4=19.4mm;
毛坯的最小尺寸:18-0.4=17.6mm;
粗镗小头孔后的最大尺寸:18+3.2+0.4+0.21=21.81 mm;
粗镗小头孔后的最小尺寸:18+3.2-1.4=19.8 mm。
精铣后尺寸与零件尺寸相同,但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级,现按《机械加工工艺手册》表5.29,粗铣→精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。
3.5确定各工序切削用量及基本工时
工序20:粗精铣叉口一侧端面
(1)粗精铣叉口一侧端面
取背吃到量,选用X52型立式铣床 ,每齿进给量
工件材料 HT200 ,铸造 ,高速钢镶齿铣刀、 齿数 ,查表5.8
确定铣削速度
采用X52立式铣床 ,查表3.6,取转速 , 故实际铣削速度
当工作台每分钟进给 为
由《工艺手册》得
工序30:粗精铣叉口一侧端面
取背吃到量,选用X52型立式铣床 ,每齿进给量
工件材料 HT200 ,铸造 ,高速钢镶齿铣刀、 齿数 ,查表5.8
确定铣削速度
采用X52立式铣床 ,查表3.6,取转速 , 故实际铣削速度
当工作台每分钟进给 为
由《工艺手册》得
工序40:钻、扩、铰∅19孔
(1)钻孔
切屑用量:
钻、扩、铰∅19孔先钻∅18孔 取背吃刀量,由参考文献[2]可查出,根据z525立式钻床,取进给量,切屑速度:,,,则修正后的切屑速度,即
查参考文献[2]表3.17,取,
故实际切屑速度为。
切屑用时:
=10mm,,,
故,,
,
(2)扩孔
切屑用量:
取背吃刀量,由参考文献[2]可查出,根据z525立式钻床,取进给量,切屑速度:,,,则修正后的切屑速度,即,
查参考文献[2]表3.17,取,
故实际切屑速度为。
切屑用时:
=10mm,,,
故,,
,
(3)铰孔
切屑用量:
取背吃刀量,由参考文献[2]可查出,根据z525立式钻床,取进给量,切屑速度:,,,则修正后的切屑速度,即,
查参考文献[2]表3.17,取,
故实际切屑速度为。
切屑用时:
=10mm,,,,
故,,
,。
工序50 粗精车∅19孔端面
所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1,由于C602—1机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。
①.确定切削深度
由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故
==
②.确定进给量
根据《切削加工简明实用手册》可知:表1.4
刀杆尺寸为,,工件直径~400之间时,
进给量=0.5~1.0
按CA6140机床进给量(表4.2—9)在《机械制造工艺设计手册》可知:
=0.7
确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表1—30,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。
根据表1.21,当强度在174~207时,,,=时,径向进给力:=950。
切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.29—2),故实际进给力为:
=950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。
③.选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《切削用量简明使用手册》表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。
④.确定切削速度
切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。
根据《切削用量简明使用手册》表1.11,当硬质合金刀加工硬度200~219的铸件,,,切削速度=。
切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故:
==63 (3-12)
===120 (3-13)
根据CA6140车床说明书选择
=125
这时实际切削速度为:
== (3-14)
⑤.校验机床功率
切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。
由《切削用量简明使用手册》表1.25,=~,,,切削速度时,
=
切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为:
=1.7=1.2
根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:
=1.25,=,==,=
工序50 粗精车∅19孔另外端面
所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1,由于C602—1机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。
①.确定切削深度
由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故
==
②.确定进给量
根据《切削加工简明实用手册》可知:表1.4
刀杆尺寸为,,工件直径~400之间时,
进给量=0.5~1.0
按CA6140机床进给量(表4.2—9)在《机械制造工艺设计手册》可知:
=0.7
确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表1—30,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。
根据表1.21,当强度在174~207时,,,=时,径向进给力:=950。
切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.29—2),故实际进给力为:
=950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。
③.选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《切削用量简明使用手册》表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。
④.确定切削速度
切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。
根据《切削用量简明使用手册》表1.11,当硬质合金刀加工硬度200~219的铸件,,,切削速度=。
切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故:
==63 (3-12)
===120 (3-13)
根据CA6140车床说明书选择
=125
这时实际切削速度为:
== (3-14)
⑤.校验机床功率
切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。
由《切削用量简明使用手册》表1.25,=~,,,切削速度时,
=
切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为:
=1.7=1.2
根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:
=1.25,=,==,=
工序60:铣铣叉口50宽度
每齿进给量 查表
X52 故实际铣削速度
当 ,工作台每分钟进给量
4 拨叉成组车夹具
4.1 车床夹具设计要求说明
车床夹具主要用于加工∅19孔另外端面。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。
(1) 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多,有通用的三爪卡盘、四爪卡盘,花盘,顶尖等,还有自行设计的心轴;专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转,刀具做进给运动
定心式车床夹具 在定心式车床夹具上,工件常以孔或外圆定位,夹具采用定心夹紧机构。
角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时,由于零件形状较复杂,难以装夹在通用卡盘上,因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状,故称其为角铁式车床夹具。
花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘,上面开有若干个T形槽,安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件,可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称,要注意平衡。
(2) 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件,常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动,夹具做进给运动。
由于后一类夹具应用很少,属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具,所以零件在车床上加工用专用夹具。
4.2车床夹具的设计要点
(1)定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求
当加工回转表面时,要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合,夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。
当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时,则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。
工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转,故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外,整个夹具还要受到重力和离心力的作用,转速越高离心力越大,这些力不仅降低夹紧力,同时会使主轴振动。因此,夹紧机构必须具有足够的夹紧力,自锁性能好,以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具,夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。
(2)夹具与机床主轴的连接
车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此,要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。
心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接,用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。
根据径向尺寸的大小,其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式:
1)对于径向尺寸D<140mm,或D<(2~3)d的小型夹具,一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中,并用螺杆拉紧,如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。
2)对于径向尺寸较大的夹具,一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。
图1-b所示的过渡盘,其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合,并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开,可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上,用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度,可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。
对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构,如图1-c所示,过渡盘在其长锥面上配合定心,用活套在主轴上的螺母锁紧,由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高,但端面要求紧贴,制造上较困难。
图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后,其端面与主轴端面只允许有0.05~0.1mm的间隙,用螺钉均匀拧紧后,即可保证端面与锥面全部接触,以使定心准确、刚度好。
图1 车床夹具与机床主轴的连接
过渡盘常作为车床附件备用,设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸,可查阅有关手册
4.3 定位机构
由零件图分析孔F的加工要求,必须保证孔轴向和径向的加工尺寸,得出,夹具必须限制工件的六个自由度,才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下:
选择定位元件为:支承板,支撑钉,定位销,上下盖板。支撑板限制了X,Y,Z方向的移动自由度,X,Y方向的转动自由度,支撑钉限制了Z方向的转动自由度。可见,定位方案选择合理。
4.4夹紧机构
选择工件的夹紧方案,夹紧方案的选择原则是夹得稳,夹得劳,夹得快。选择夹紧机构时,要合理确定夹紧力的三要素:大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下:
二、 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置;
三、 夹紧力要适当,既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动,又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。
四、 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。
五、 机构应尽量简单,制造、维修要方便。
分析零件加工要素的性质,确定夹紧动力源类型为手动夹紧,夹紧装置为压板,压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。
4.5零件的车床夹具的加工误差分析
工件在车床夹具上加工时,加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。
如夹具图所示,在夹具上加工时,尺寸的加工误差的影响因素如下所述:
(1)定位误差
由于C面既是工序基准,又是定位基准,基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时,定位基准与限位基准是重合的,基准位移误差为零。因此,尺寸的定位误差等于零。
(2)夹具误差
夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差,以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.
(3)安装误差
因为夹具和主轴是莫氏锥度配合,夹具的安装误差几乎可以忽略不计。
(4)加工方法误差
如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的车床夹具总加工误差是:
精度储备:
故此方案可行。
4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构
夹具体设计的基本要求
(1)应有适当的精度和尺寸稳定性
夹具体上的重要表面,如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面,应有适当的尺寸精度和形状精度,它们之间应有适当的位置精度。
为使夹具体的尺寸保持稳定,铸造夹具体要进行时效处理,焊接和锻造夹具体要进行退火处理。
(2)应有足够的强度和刚度
为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动,夹具体应有足够的壁厚,刚性不足处可适当增设加强筋。
(3)应有良好的结构工艺性和使用性
夹具体一般外形尺寸较大,结构比较复杂,而且各表面间的相互位置精度要求高,因此应特别注意其结构工艺性,应做到装卸工件方便,夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下,应尽量能减轻重量,缩小体积,力求简单。
(4)应便于排除切屑
在机械加工过程中,切屑会不断地积聚在夹具体周围,如不及时排除,切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度,切屑的抛甩可能缠绕定位元件,也会破坏定位精度,甚至发生安全事故。因此,对于加工过程中切屑产生不多的情况,可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间:对于加工过程中切削产生较多的情况,一般应在夹具体上设置排屑槽。
(5)在机床上的安装应稳定可靠
夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时,夹具的重心应尽量低,支承面积应足够大,安装基面应有较高的配合精度,保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空,大型夹具还应设置吊环或起重孔。
确定夹具体的结构尺寸,然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。
4.7 零件的车床专用夹具简单使用说明
(1)夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便,悬臂尺寸要短,重心尽可能靠近主轴。
(2)当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时,将产生较大的离心力和振动,影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产,特别是在转速较高的情况下影响更大。因此,对于重量不对称的夹具,要有平衡要求。平衡的方法有两种:设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中,常用适配的方法进行夹具的平衡工作。
(3)为了保证安全,夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此,还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题,必要时应该加防护罩。
5 本章小结
如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单,便于操作,降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣余量小,切削力小,所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。
本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大,故使用手动夹紧。为了提高生产力,使用快速螺旋夹紧机构。
总 结
本次课程设计是在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性复习,是一次对我们所学的专业基础知识的掌握情况的重要考察和检验,更是培养我们理论联系实际,分析并解决问题能力的重要内容和阶段。使我更好的掌握了CAD和PROE制图软件。
这次课程设计,其设计图主要用CAD制图软件完成。自我感觉尚有很多不足和错误,首先,在设计夹具装配件时过于匆忙,装配拔叉时放在了左手边,不符合工人正常劳作习惯;其次是课程设计前准备工作没做好,在图书馆很多资料和文献都没能借到(早已借空了),在借阅同学的相关资料时没有时间认真琢磨和分析相关信息和数据;最后就是课程设计说明书的编写过于匆忙,时间很紧,很多文字和标准,公式,数据,计算上的错误没有时间一一改正(确实,在打这篇文稿,发现了很多错误和缺憾)。
课程设计,是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合,使自己把学过的知识联系起来,运用到各个方面上去。同时,广泛地运用设计手册及各种参考资料,学会了在实际中运用工具书,和独立完成每一步查找工作;整个零件的加工过程是和其他同学分工完成的,集中体现了团队精神,合作分工能很好的提高办事效率!在这次设计中培养了我独立分工合作的能力!为以后出身社会的工作打下基础!
参考文献
1、徐洪本 .机床夹具设计手册.辽宁科技大学出版社.2004.3
2、邓文英等.金属工艺学.高等教育出版社.2008.4
3、付风岚等.公差与检测技术.科学出版社.2006.9
4、王先逵等.机械加工工艺手册.机械工业出版社.2007.9
5、陈宏钧.金属切削速算手册.机械工业出版社.2007.9
致 谢
在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声,谢谢!我想没有他们的帮助,毕业设计就会做得很困难。
这次毕业设计是在老师悉心指导下完成的。XX老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题,XX老师给了我许多关怀和帮助,并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们,也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。
在论文工作中,得到了机电学院有关领导和老师的帮助与支持,在此表示衷心的感谢。
最后,在即将完成毕业设计之时,我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了!
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