連接殼體夾具設(shè)計(jì)

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1、- 專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì) 題目 連接殼體夾具設(shè)計(jì) 院(系)別 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 級(jí) 別 2021級(jí) 學(xué) 號(hào) 1111111002 姓 名 指導(dǎo)教師 2021 年01月 . z. - 目錄 第一章 夾具設(shè)計(jì)任務(wù)1 1.1零件構(gòu)造分析及零件圖1 1.1.1 零件的作用2 1.1.2 零件的工藝分析2 1.2 鉆孔工序的重點(diǎn)技術(shù)要求分析2 工序分析2 1.2.2 根本要求3 第二章孔夾具設(shè)計(jì)方案確實(shí)定4 2.1 設(shè)計(jì)方案4 2.

2、2 定位面及定位元件的選擇5 2.3 夾緊面及夾緊元件的選擇5 2.4 鉆套的選擇5 2.5 鉆模板確實(shí)定6 2.6 夾具體確實(shí)定6 2.7 其他零件的選擇7 第三章主要計(jì)算說明9 3.1 鉆削力的計(jì)算9 3.2 夾緊力的計(jì)算9 第四章夾具定位誤差計(jì)算12 4.1 定位誤差ΔP12 4.2 對(duì)刀誤差ΔT12 4.3 夾具在機(jī)床上的安裝誤差ΔA12 4.4夾具誤差ΔE13 4.5加工方法誤差ΔG13 小結(jié) 參考文獻(xiàn) 附錄 . z. - 第一章 夾具設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1 零件構(gòu)造分析及零件圖 連接殼體

3、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(jī)器中起連接作用，保護(hù)軸類零件；零件通過Φ70圓盤上的三個(gè)Φ12的孔和連桿上Φ6的孔來連接兩個(gè)不同零件，而其殼體起到保護(hù)在的軸不受損傷的作用，以及減少其振動(dòng)，使工作時(shí)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 1.1.2 零件的工藝分析 生產(chǎn)批量為大批量生產(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(jī)床局部采用通用機(jī)床，局部采用專用機(jī)床，按零件分類，局部布置成流水線，局部布置成機(jī)群式；廣泛采用專用夾具，可調(diào)夾具；按零件產(chǎn)量和精度，局部

4、采用通用刀具和量具，局部采用專用刀具和量具；局部采用劃線找正裝夾，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(qiáng)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(diǎn)技術(shù)要求分析 工序分析 本次夾具設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)的工序?yàn)榧庸た祝笙扔玫你@頭鉆通孔，在用的鉆頭加工出孔。 該孔的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)的外表根本上均已加工完成。本工序需保證的尺寸為孔軸線到孔軸線的尺寸。 1.2.2 根本要求 〔1〕選擇適宜的定位元件、夾緊元件、

5、導(dǎo)向元件以及對(duì)刀元件； 〔2〕掌握夾具設(shè)計(jì)的根本方法和步驟； 〔3〕根據(jù)工序卡對(duì)夾具體進(jìn)展設(shè)計(jì)，并將各部件進(jìn)展裝配以獲得專用夾具的裝配圖； 〔4〕掌握各部件的設(shè)計(jì)原則，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，提高夾具的通用性和經(jīng)濟(jì)性； 〔5〕掌握尺寸鏈、夾緊力和切削力的計(jì)算。 第二章 孔夾具設(shè)計(jì)方案確實(shí)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(jìn)展加工，為保證設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)連接殼體的加工批量要求而知應(yīng)選用專用夾具。 2.1 設(shè)計(jì)方案 定位方法如圖2.1所示。通過心軸與連接殼體孔的過盈配合可以限制4個(gè)自由度，分別為Y和Z的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),通過平面對(duì)端面的

6、定位可以限制*的移動(dòng)，由于端面為已加工外表，形位精度可以到達(dá)要求，再通過削邊銷對(duì)孔的定位來限制繞*的轉(zhuǎn)動(dòng)。 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(duì)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*軸的轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)自由度，所以選擇孔和孔兩端面作為夾緊面，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

7、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、快換式等多種構(gòu)造形式。由于加工過程中需要使用不同直徑的刀具，應(yīng)選擇可換鉆套。 2.5 鉆模板確實(shí)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 夾具體確實(shí)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(jī)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(dòng)，因此夾具體必須具有必要的強(qiáng)度和剛度。切削過程中產(chǎn)生的切屑有一局部還會(huì)落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，必須考慮其構(gòu)造應(yīng)便于排屑。由于鑄造夾具體能夠鑄出各種復(fù)

8、雜形狀，工藝性好，并且具有較好的抗壓強(qiáng)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(shí)間，減少夾具的本錢，在同樣的情況下采用國標(biāo)零件，減少因?yàn)閷Ｓ昧慵拈_發(fā)要花費(fèi)很多時(shí)間以及本錢：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(jì)夾具總裝配圖如圖2.5所示。其中： 定位銷與夾具體連接局部之間的配合為過盈配合； 套筒與夾具體連接局部之間的配合為過盈配合； 心軸與工件之間的配合為間隙配合。 綜上所述，夾具裝配圖可設(shè)計(jì)成如以下列圖2.5所示。 圖2.5 夾具裝

9、配圖 第三章主要計(jì)算說明 3.1 鉆削力的計(jì)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(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)?可知以及 式中，C——切削系數(shù) K——修正系數(shù) d——孔徑 f——進(jìn)給量 鉆孔： 鉆削進(jìn)給力為 轉(zhuǎn)矩為 鉆孔： 鉆削進(jìn)給力為 轉(zhuǎn)矩為 則鉆削力對(duì)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(jì)算可知該鉆削力不會(huì)使零件產(chǎn)生變形。 3.2 夾緊力的計(jì)算 計(jì)算夾緊力是一個(gè)很復(fù)雜的問題，一般只能粗略地估算。因?yàn)樵诩庸み^程中，工件受到切削力、重力、沖擊力、離心力和慣性

10、力等的作用，從理論上講，夾緊力的作用效果必須與上述作用力〔矩〕相平衡。但是在不同條件下，上述作用力在平衡系中對(duì)工件所起的作用是各不一樣的。為了簡(jiǎn)化夾緊力的計(jì)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(shí)驗(yàn)計(jì)算公式求出切削力，然后找出加工過程中最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，按靜力學(xué)原理求出夾緊力的大小。夾緊力計(jì)算公式為 式中 ——在最不利條件下由靜力平衡計(jì)算出的夾緊力 ——實(shí)際需要的夾緊力 K——平安系數(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(jì)算出的夾緊力 =2×641.26N=1282.52N 在許多情況下，并不是由夾

11、具的定位支承機(jī)構(gòu)或夾緊機(jī)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，工件與定位支承機(jī)構(gòu)及夾緊機(jī)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(dòng)，因此在確定夾緊力時(shí)，需要考慮各種接觸外表之間的摩擦系數(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(jì)算所得的切削力乘以平安系數(shù)作為實(shí)際所需的夾緊力。 平安系數(shù)：K=××× 式中， —

12、—根本平安系數(shù) ——加工狀態(tài)系數(shù) ——刀具鈍化系數(shù) ——切削特點(diǎn)系數(shù) 查得 =1.2，=1.2，=1.2，=1 K=1.2×1.2×1.2×1=1.728 夾緊機(jī)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(jì)算 一批工件依次在夾具中進(jìn)展定位時(shí)，由于工序基準(zhǔn)的變動(dòng)對(duì)加工外表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(jìn)展機(jī)械加工時(shí)，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ΔP、對(duì)刀誤差

13、ΔT、夾具在機(jī)床上的安裝誤差ΔA和夾具誤差ΔE，在機(jī)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ΔG。上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對(duì)工件的位置不準(zhǔn)確而形成總的加工誤差∑Δ。 4.1 定位誤差ΔP 本設(shè)計(jì)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(huì)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(shí) ΔP=Δjw=ΔD+Δd+Δ=0.015+0.013=0.028mm 式中，ΔD——孔的尺寸公差 Δd——軸的尺寸公差 Δ—

14、—最小間隙 4.2 對(duì)刀誤差ΔT 因?yàn)榈毒呦鄬?duì)于對(duì)刀或?qū)蜓b置不準(zhǔn)確造成的加工誤差，稱為對(duì)刀誤差。本工序中麻花鉆是采用模板進(jìn)展導(dǎo)向，鉆孔時(shí)導(dǎo)向誤差計(jì)算公式為： 即得導(dǎo)向誤差mm 4.3 夾具在機(jī)床上的安裝誤差ΔA 因?yàn)閵A具在機(jī)床上的安裝不準(zhǔn)確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。 一般?。害に瓵=0.02mmΔ垂A=0mm 4.4夾具誤差ΔE 因夾具上定位元件，對(duì)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〕的位置不準(zhǔn)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(shí)的調(diào)整和修配精度。一般取ΔE=0.04mm。 4.5加工方法

15、誤差ΔG 因機(jī)床精度，刀具精度，刀具與機(jī)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(xiàng)誤差影響因素很多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)歷為它留出工件公差的1/3。計(jì)算時(shí)可設(shè)ΔG=。 ——工件位置公差取0.20 ΔG= =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(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合運(yùn)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會(huì)、從事職業(yè)工作前一個(gè)必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆篓?，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深地體會(huì)到這句千古名言的含義。 通過整個(gè)完整的設(shè)計(jì)

16、過程，我首先對(duì)已學(xué)過的專業(yè)知識(shí)進(jìn)展了一個(gè)全面的復(fù)習(xí)，對(duì)于加工工藝的過程也有一個(gè)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(jì)一個(gè)完整的夾具。夾具的設(shè)計(jì)是一次將各科目的知識(shí)進(jìn)展綜合運(yùn)用的實(shí)踐，通過本次設(shè)計(jì)，在專業(yè)知識(shí)方面有了一定的進(jìn)步，在如何利用各種資源查詢各類標(biāo)準(zhǔn)，參考同類夾具的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，提高所設(shè)計(jì)專用夾具的可行性、經(jīng)濟(jì)性等方面有了長足的進(jìn)步；綜合考慮上次工藝課程設(shè)計(jì)，通過夾具設(shè)計(jì)對(duì)上次工藝進(jìn)展了一定的修改，使得工件的加工工藝編排更加合理。本次夾具設(shè)計(jì)是一次難得的實(shí)踐時(shí)機(jī)，不僅穩(wěn)固了已學(xué)知識(shí)，并且在如何做好設(shè)計(jì)，如何利用資源，如何修改設(shè)計(jì)方案等方面有了一定的提高。感覺頗深的是機(jī)械

17、加工工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性，每一個(gè)數(shù)據(jù)都比擬嚴(yán)格和有相應(yīng)的規(guī)與出處，以及每一個(gè)步驟都不是孤立的，要有全局意識(shí)才能做好設(shè)計(jì)。但是由于自己相關(guān)專業(yè)知識(shí)知貧乏，當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)一些問題，希望教師諒解，并多多批評(píng)和指正。 參考文獻(xiàn) [1]?機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]?黎明主編 國防工業(yè).1996. [2]?現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]?吳拓編著 化學(xué)工業(yè).2021. [3]?機(jī)床夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書? 機(jī)械工業(yè) [4]?互換性與測(cè)量技術(shù)根底[M]?軍編著 華中科技大學(xué).2021. [5]?機(jī)械制造工藝學(xué)? 王先逵主編 機(jī)械工業(yè) [6]?機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]? 王光斗，王春福 科學(xué)技術(shù)， [7]?機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)? 吳拓主編 機(jī)械工業(yè) [8]?機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)? 耀宸主編 航空工業(yè) [9]?金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)? 柴油機(jī)廠工藝設(shè)備研究所編 機(jī)械工業(yè) 附錄 1 、工序卡 2 、夾具裝配圖 3 、夾具零件圖〔鉆模板〕 4 、夾具零件圖〔夾具體〕 5、 夾具零件圖〔心軸〕 . z.