基于PROE平臺的立式雙軸缸孔半精鏜機床總體及刀具設計【說明書+CAD+PROE】

基于PROE平臺的立式雙軸缸孔半精鏜機床總體及刀具設計【說明書+CAD+PROE】,說明書+CAD+PROE,基于PROE平臺的立式雙軸缸孔半精鏜機床總體及刀具設計【說明書+CAD+PROE】,基于,proe,平臺,立式,雙軸缸孔半精鏜,機床,總體,整體,刀具,設計,說明書,仿單,cad 文 獻 資 料 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 康 生 班 級 BD機制042 學 號 0420110225 指 導 教 師 黃曉峰 文 獻 資 料 [1]邱躍勇.專用銑削組合機床的設計[J].雞西大學學報，2006，（02）:35-36. [2]張銀保.立式軸承座鉆孔組合機床設計[J].湖北工業(yè)大學學報，2005，（03）:55-58. [3]于洪斌.鉆攻組合機床的設計和使用[J].組合機床與自動化，2007，（05）:127-128. [4]李蘭忖.多工位鉆鏜組合機床自動控制系統(tǒng)設計[J].制造技術與機床，2006，（03）:99-101. [5]謝騏.機床夾具設計中的技巧[J].機械工人，冷加工，1999，（01）:49-50. [6]李春青.機械夾具的設計[J].機械工程與自動化，2004（06）:59-72. [7]劉長青.基于機床夾具的加工精度分析[J].荊門職業(yè)技術學院學報，2007（12）:45-47． [8]張衛(wèi)紅，吳伏家.深孔鏜削振動機理研究[J].機械管理開發(fā)，2007（04）:36-39． [9]張素芬.內(nèi)偏心孔車削夾具的設計與制造[J].機械研究與應用，2007（10）22-23 [10]Gavin Wright，Stanford University.Reconfigurable machine and practical technology research[J]. Engineering Structures 24 (2002) 17–27 . 基于機床夾具的加工精度分析 劉長青 [摘 要]對工件在夾具上加工的精度進行分析,可在夾具總圖上合理標注尺寸及公差;通過加工精度的校核,可 論證夾具設計方案的可行性,確定夾具元件和裝置的結構尺寸和精度。 [關鍵詞] 夾具設計;加工精度;加工誤差;標注;結構設計 在夾具總圖上標注尺寸、公差,對夾具元件、裝置進行結構設計是夾具設計的重要內(nèi)容,也是比較棘手的工作。設計中往往出現(xiàn)一些問題:尺寸、公差標注不完整,或標注雜亂無章,影響裝配圖的效果和裝配工作;當按一般原則確定了夾具元件、裝置的方案后,結構設計太過抽象,參數(shù)選擇沒有明確的依據(jù),影響夾具設計的可信度和可行性。本文從工件在夾具上加工的精度分析入手,探討其在解決以 上兩個問題的技術途徑。 圖1 工件在夾具上加工的加工誤差 1.與夾具有關的加工誤差 在機床—夾具—刀具—工件所組成的機械加工工藝系統(tǒng)中,凡是影響刀具和工件正確位置的因素,都將引起加工誤差。其中與夾具有關的因素有:定位誤差△D 、對刀誤差△T、夾具在機床上的安裝誤差△A 和夾具誤差△J。影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差△G。工件在夾具上加工的加工誤差及關系如圖1所示。 1) 定位誤差△D 　定位誤差△D 包括基準不重合誤差△B 和基準位移誤差△Y , △D = △B ±△Y。根據(jù)工序圖上工序尺寸的標注和本工序所選擇的定位基準,判斷工序基準與定位基準是否重合,若不重合,則△B =δB ,δB 為工序基準與定位基準在加工尺寸方向上距離尺寸的公差;基準位移誤差△Y 是定位基準在加工尺寸方向上位置變動的最大范圍,由定位副的制造誤差和配合間隙引起。當工件以平面定位時不存在基準位移誤差,以外圓或內(nèi)孔定位時存在, △Y ≠0。 2) 對刀誤差△T 　是刀具相對于對刀或導向元件位置不精確而造成的加工誤差。鉆套、鏜套是鉆模、鏜模上的對刀導向元件, △T = (B + h +H /2) Xmax /H, Xmax為鉆套、鏜套導向孔與鉆頭、鏜桿的最大間隙; B為工件厚度; H為鉆套高度或鏜套長度; h為排屑空間的高度。工件薄時,按Xmax計算對刀誤差。銑床夾具一般采用對刀塊, △T =δS ,δS 為塞尺厚度S的公差。 3)安裝誤差△A 　是夾具在機床上安裝位置不精確而造成的加工誤差。14若夾具安裝基面為平面,則△A = 0;車床夾具通常安裝在主軸前端,則△A =Xmax , Xmax為夾具安裝孔與主軸配合的最大間隙。若在主軸和夾具體之間采用過渡盤,則△A =X1max +X2max , X1max、X2max分別為過渡盤和主軸、夾具體間的最大配合間隙;銑床夾具通常以兩定位鍵作為機床和夾具的連接元件,則△A =Xmax , Xmax為定位鍵與工作臺T形槽的最大間隙。若加工尺寸在兩定位鍵之外,則還存在轉角誤差△α ,△A =Xmax + 2L tg△α , tg△α =Xmax /L0 ,L0 為兩定位鍵中心距, L為加工尺寸在導向方向上偏離定位鍵的距離。 4)夾具誤差△J 　由夾具各元件、裝置以及定位基面間位置不精確引起。夾具誤差△J 反映在:定位元件相對安裝基準的尺寸或位置誤差△J1 ;定位元件相對對刀或導向元件(包含導向元件之間)的尺寸或位置誤差△J2 ;導向元件相對安裝基準的尺寸或位置誤差△J3 ;分度誤差△F。 分度誤差為最大分度值與最小分度值之差,按分度裝置類型,有直線分度誤差和回轉分度誤差。影響分度誤差的主要因素有: x1 (對定銷與分度套的最大間隙) 、x2 (對定銷與固定套的最大間隙) 、e (分度套內(nèi)、外圓的同軸度) 、2δ(分度盤兩相鄰孔距的公差值) 。在回轉分度中,分度誤差還受x3 (分度盤回轉軸與軸孔間最大間隙)的影響。影響分度誤差的各項因素都是獨立隨機變量,故可按概率法疊加, △F =2 δ2 + x2 + x2 + e?；剞D分度誤差△α = 4arctg ( ( △F + 2 x3 ) /4R) ,其中, R為回轉中心到分度套中心的距離。在夾具的結構方案擬定后,查閱相應的國家標準《機床夾具零件及部件》或《機床夾具設計手冊》,初步選定結構參數(shù),就可逐項計算與夾具有關的誤差。 2.加工精度計算與夾具總圖尺寸、公差標注 夾具總圖表達夾具的工作原理、各種裝置的結構及其相互關系,而對夾具的基本要求是確保滿足工件的加工精度要求,因此,夾具總圖上必須標注影響加工精度的這四類尺寸、公差: 1)影響定位精度的尺寸、公差( SD ) ; 2)影響對刀精度的尺寸、公差( ST ) ; 3)影響夾具在機床上安裝精度的尺寸、公差( SA ) ;4)影響夾具精度的尺寸、公差( SJ ) 。在確定夾具結構方案的過程中,工件定位、夾緊、對刀和夾具在機床上安裝等各部分結構以及總體布局會有幾種不同的方案可供選擇,因而,都應先畫出草圖,進行必要的計算。對上述與夾具有關的誤差計算的公式中,出現(xiàn)的數(shù)據(jù)就是要在夾具總圖上標注的尺寸、公差。 例.在圖2所示鋼套零件上鉆<5 mm孔,設計的鉆模如圖3所示。 圖2 鋼套鉆孔工序圖 該鉆模滿足的加工要求有兩個: <5 mm孔軸線到端面B的距離20 ±0. 1 mm; <5 mm孔對<20H7孔軸線的對稱度0. 1 mm。工件以<20H7孔和其左端面在帶凸肩的心軸上定位,采用螺旋軸向夾緊,鉆套導向。防轉銷釘10 防止加工中工件繞心軸旋轉。雖然存在過定位,但鉆孔前工序保證了端面與?20H7孔軸線的垂直度精度較高,δ⊥ = 0. 02 mm,與<20H7孔和定位心軸<20f6的最小配合間隙Xmin= 0. 02 mm相等,滿足δ⊥ 0對稱度0. 1 mm的△G 取0. 033 mm,總加工誤差Σ△ = (0. 054) 2 + (0. 052) 2 + (0. 03) 2 + (0. 033) 2mm = 0. 087 mmJC = 0. 1 - 0. 087 = 0. 013 mm > 0校核結果表明,該鉆模設計方案可行,夾具元件、裝置結構尺寸合理,滿足加工要求,可以確定下來,從而完成結構設計工作。如果實際算得JC < 0,則要對夾具方案、結構、尺寸進行調(diào)整,逐步完善設計。 4.結束語 工件加工精度較高時,應進行加工精度分析。雖然機床夾具多種多樣,但只要理解各項誤差概念,掌握誤差計算方法,明確夾具設計過程中要考慮的關鍵問題,通過加工精度實際計算,便可在夾具總圖上正確標注尺寸、公差;根據(jù)加工精度校核結果,確定夾具元件合理的參數(shù),使夾具能更穩(wěn)定地保證加工要求。 內(nèi)偏心孔車削夾具的設計與制造 張素芬 摘 要:在車床上使用專用夾具,可擴大車床的加工范圍,確保零件的加工質量,提高生產(chǎn)效率。筆者介紹了一種裝夾內(nèi)偏心孔零件的車削專用夾具,從零件的加工要求出發(fā),具體描述了車削專用夾具的設計、制造及使用方法。 關鍵詞:偏心孔;車削;設計;制造;使用方法 1.引言 車床作為一種古老的機床,在現(xiàn)代制造業(yè)中占有十分重要的地位。當前,車床廣泛地應用于各種軸類、盤類、套類和具有回轉表面零件的加工,同時還可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、滾花、攻絲和車外螺紋等加工。特別是在使用專用夾具的情況下,不僅可以擴大車床的加工范圍,還可以提高零件的加工精度和加工效率。 圖1 零件 如圖1所示,零件要求批量生產(chǎn)。從該圖可知,該零件要求在<20mm 的軸上加工<14. 6 + 0. 07 mm、<16 + 0. 11 mm 和<17 + 0. 11mm三個徑向孔,而孔<14. 6 +0. 07mm與孔<16 + 0. 11mm和<17 + 0. 11mm 又要求具有0. 7 ±0. 02mm 的偏心距, 且孔<14. 6 + 0. 07mm和<16 +0. 11mm的表面粗糙度均為Ra 3. 2μm;同時孔<16 + 0. 11mm和孔<17 + 0. 11mm又分布在內(nèi)孔<14. 6 + 0. 07mm兩端,從而形成了兩端大中間小的階梯孔,且孔<16 + 0. 11mm和孔<17 + 0. 11mm還有同軸度的要求。從以上分析可見該零件的加工難度較大。如果采用精密的坐標鏜床或加工中心等高精度機床,則加工該零件并非十分困難。但現(xiàn)有生產(chǎn)條件只有普通車床,增加了加工難度。若在普通車床上直接采用三爪卡盤夾持零件進行加工,無法達到規(guī)定的加工要求;若采用四爪卡盤夾持零件進行加工,雖然能夠達到規(guī)定的技術 要求,但必須通過找正等繁雜的工序,這降低了加工效率,也很難保證零件的加工精度。所以,在批量生產(chǎn)時,為保證零件的加工質量、提高零件的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本,必須設計和制造車床專用夾具。 2.車削夾具的設計 2.1定位方案的確定 根據(jù)該零件的結構特點和加工要求可知:若該零件要達到規(guī)定的技術要求,則在加工時必須限制零件的5個自由度(即繞零件圓柱體軸心線轉動的自由度不必限制)。因此,采用“一面一銷”的不完全定位方式,即以零件的端面和<8.5 + 0.015mm的孔作為定位基準面,以車削夾具上相應的定位平面和定位銷作為定位元件,限制零件X、Y、Z 軸的移動和X、Y軸的轉動共計5個自由度,確保零件的正常加工。同時,該零件的端面和孔<8. 5 +0. 015mm的軸心線均為設計基準,滿足了 定位基準與設計基準重合的原則,消除了基準不重合誤差(δB ) ,即δB = 0,而定位誤差(δD )的產(chǎn)生只是由基準位移誤差(δY )引起。因此,該車削夾具的定位誤差在水平方向和鉛垂方向均存在。即,水平方向: δD =δB +δY +δ調(diào)=δY +δ調(diào)= ( ES + ei) /2 +δ調(diào)= (δ孔+δ銷) /2 +δ調(diào)。 式中: ES 為<8. 5mm孔的上偏差; ei為<8. 5mm定位銷的下偏差;δ孔為<8. 5mm孔的公差;δ銷為<8. 5mm定位銷的公差;δ調(diào)為方套調(diào)整時的誤差。 鉛垂方向的定位誤差主要由方孔底面到車床回轉中心線距離調(diào)整的誤差決定。因此,在提高定位基準面和定位元件制造精度及減小調(diào)整誤差的情況下,可有效地控制零件定位誤差的大小,最終保證零件的加工質量。 2. 2夾緊方案的確定 由于該零件的產(chǎn)量不大,且零件較小,因此宜用手動夾緊機構;同時,因為該車削夾具將安裝在車床主軸上隨加工零件一起旋轉,所以手動夾緊機構應盡量簡單、安全、可靠,使整個車削夾具的質量較小,以減小車削夾具在旋轉時所產(chǎn)生的離心力對加工零件精度的影響,注意防止車削夾具上的零件在加工過程中脫落和飛出。因此,應采用螺旋壓板夾緊機構。 2. 3夾具總體方案的確定 為保證車削夾具定位準確,裝夾、拆卸零件方便,清理切屑容易,車削夾具的總體方案選擇開放式結構,如圖2所示。 圖2夾具裝配圖 1. 墊板2. 定位板3. 導柱4. 彈簧5. 定位銷6. 方套 7. 壓板8. 螺釘9. 螺桿10. 螺柱11. 弓形體 12. 螺釘銷13. 錐柄14. 螺釘 從圖2可知,錐柄13與弓形體11聯(lián)成一個整體,成為夾具體,用于支承定位元件、夾緊裝置和相關零部件,同時便于將車削夾具安裝在車床主軸上。為了加工偏心孔<14. 6 + 0. 07mm,可通過上下移動方套6和調(diào)整定位板2來實現(xiàn)。 其基本工作原理是:方套6在兩個螺柱10的作用及兩個導柱3和螺桿9 (螺桿9和弓形體11為間隙配合)的引導下,能夠方便地向下移動;當兩個螺柱10松開后,在彈簧4的作用下,方套6可以向上移動,從而實現(xiàn)定位板2的更換。定位板2制成兩件,一件厚一件薄,兩者厚度相差0. 7mm,通過薄板定位加工<16 + 0. 11mm和<17 + 0. 11mm的孔,再通過厚板定位加工<14. 6 + 0. 07mm的偏心孔[ 3 ]。 3.車削夾具的制造 3. 1夾具體 夾具體由四個螺釘銷12將錐柄13和弓形體11聯(lián)接而成。在制造錐柄13時,選用45號鋼并經(jīng)熱處理使其最終的硬度達到28～32HRC,通過車、鉗等半精加工后,由外圓磨床精加工外圓柱面和錐面。弓形體11 也選用45 號鋼,經(jīng)銑、鉗、磨加工而成,并要求相互成直角的平面對角尺。最后,將錐柄13和弓形體11進行配鉆、鉸孔,裝配成一體。 3. 2方套 方套6是車削夾具的關鍵零件,它的制造與安裝精度決定了零件的安裝定位精度。所以,在加工時先用銑床進行粗加工和半精加工,保證方套方孔和外輪廓左右的對稱度;用磨床對其外輪廓和方孔進行精加工,使其達到規(guī)定的技術要求;隨后由鉗工將<8. 5 +0. 015mm定位銷孔精制而成,并將定位銷5裝入方套6中(其配合為過渡配合) ;將方套6裝入車削夾具中,并用兩個螺柱10鎖緊,連同弓形體11和方套6的右側面為基準,分別測量弓形體11上<30 + 0. 021mm孔軸心線和方套6上定位銷軸心線到右側面基準的距離,通過修磨和調(diào)整方套6使它們等距(誤差小于0. 01mm) ,再由鉗工配做弓形體11 和方套6 上的兩個導柱孔, 同時配做弓形體11 上 12H7的孔和方套6上的M10內(nèi)螺紋。 3. 3裝配 在各零件加工合格的基礎上,將方套6裝入車削夾具體中,再裝入彈簧4、導柱3和定位板2以及墊板1,并用三個螺釘緊固墊板1,最后裝入螺桿9,即完成車削夾具的裝配。通過修磨和調(diào)整定位板2的厚度,來保證方孔底面與車床回轉中心線的距離16 ±0. 01mm,從而確定定位薄板的厚度(5) ,再加工一塊(5 + 0. 7)厚板。 4.車削夾具的使用方法 將錐柄13擦凈裝入車床主軸錐孔中,固定牢。把定位薄板2裝入車削夾具中,用螺柱10將方套6壓緊。然后將加工的零件放在方套6中,用定位銷釘5和方孔底面定位,擰緊螺桿9壓緊零件。此時,可以加工零件a16 + 0. 11mm的孔,再用里孔刀加工a17 + 0. 11mm的孔。加工完畢后,松開兩個螺柱10,將定位薄板取下?lián)Q上定位厚板,再將方套6壓緊,即可加工a14. 6 + 0. 07mm的偏心孔。在更換定位板時,應注意清理干 凈切屑和污物,以免影響定位精度。 總之,在使用該車削夾具后,不僅保證了零件的加工質量,而且極大地提高了生產(chǎn)效率。