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河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 1 前 言 四年的大學(xué)生活馬上就要結(jié)束了 我們也進(jìn)入了大學(xué)生活的最后一個(gè)階段 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們四年來所學(xué)知識(shí)的大總結(jié)和測驗(yàn)我們對(duì)所學(xué)知識(shí) 的掌握 也是向我們今后即將從事的工作的正常過渡 設(shè)計(jì)的正確程度也標(biāo)志著 我們四年來對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握和熟練運(yùn)用程度 四年來 在我院老師及領(lǐng)導(dǎo)的精心關(guān)懷和指導(dǎo)下 我學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造與 設(shè)備專業(yè)的有關(guān)知識(shí) 同時(shí)也了解了一些相關(guān)學(xué)科的基本情況 為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下 了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 我們這次設(shè)計(jì)的題目是 電機(jī)座液壓夾緊夾具 我所設(shè)計(jì)的部分主要是夾具 部分主要是夾具方面 對(duì)液壓涉及的比較少 只是在典型零件介紹中簡要提了 一 下 圖書館中對(duì)這一方面的資料還是又不少相關(guān)資料 但是重復(fù)很多而且計(jì)算很 少 通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程 讓我懂得了只有閱讀大量的有關(guān)知識(shí) 觸類旁通 精密 構(gòu)思與計(jì)算 僅僅靠所學(xué)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能解決設(shè)計(jì)過程中所遇到的難題 通過 實(shí)習(xí)和在院先進(jìn)制造研究所的觀察和分析 對(duì)電機(jī)座的加工工藝有了一個(gè)初步了 解 綜合以上各種材料 得出了現(xiàn)在比較滿意的結(jié)果 在姜無疾老師的辛勤指導(dǎo) 下和同組同學(xué)的幫助下 我的這次設(shè)計(jì)取得了基本成功 本次設(shè)計(jì)可以說是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用 也是第一次單獨(dú)面對(duì)這樣龐大的 設(shè)計(jì)工作 鑒于本人水平有限 經(jīng)驗(yàn)不足 設(shè)計(jì)中難免有不足之處 請(qǐng)各位老師 同學(xué)批評(píng)指正 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 2 第 1 章 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和任務(wù) 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 我們能夠達(dá)到以下目的 1 1 培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用和鞏固擴(kuò)展所學(xué)知識(shí) 提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力 1 2 培養(yǎng)我們收集 閱讀 分析和運(yùn)用各種資料 手冊(cè)等科技文獻(xiàn)的能力 1 3 使我們更加熟練的運(yùn)用 AUTOCAD Word 等計(jì)算機(jī)辦公軟件 提高計(jì)算 機(jī)輔助設(shè)計(jì)的能力 1 4 訓(xùn)練和提高機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論和技能 1 5 培養(yǎng)獨(dú)立思考 獨(dú)立工作的能力 1 6 培養(yǎng)我們的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí) 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) 在姜無疾老師的帶領(lǐng)下 我們進(jìn)行了一段畢業(yè)設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備 比如查詢資料 進(jìn)行必要的畢業(yè)實(shí)習(xí) 然后結(jié)合自己所掌握的資料提出設(shè)計(jì)任務(wù)并進(jìn)行設(shè)計(jì) 夾 具作用就是在機(jī)械制造的機(jī)械加工 檢驗(yàn) 裝配 焊接和熱處理等冷熱工藝過程 中 用以安裝加工對(duì)象 使之占有正確的位置 以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量 并提 高生產(chǎn)效率 2 1 設(shè)計(jì)條件 1 準(zhǔn)確定位所加工的工件 完全限定工件所應(yīng)被限制的自由度 2 正確夾緊工件 確定工件的位置 保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量 3 能夠順利加工出工序所要求的工件 4 所設(shè)計(jì)的夾具要結(jié)構(gòu)簡單 便于裝卸 檢修 5 能夠提高加工效率 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 6 達(dá)到充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能 2 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 3 1 設(shè)計(jì)方案的選擇與計(jì)算 2 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 成套圖紙及說明書 2 3 設(shè)計(jì)關(guān)鍵 1 仔細(xì)分析工件的加工工藝過程 2 設(shè)計(jì)與工件工序相對(duì)應(yīng)的夾具 3 保證成品工件符合工序的要求 2 4 設(shè)計(jì)要求 1 能保證工件的加工要求 保證加工質(zhì)量是必須首先滿足的要求 保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵 就在于正確選 定定位基準(zhǔn) 定位方法和定位元件 必要時(shí)需進(jìn)行誤差分析計(jì)算 也要注意夾具 中其他影響加工質(zhì)量的部件結(jié)構(gòu) 2 能提高生產(chǎn)效率 降低成本 應(yīng)盡量采用各種快速高效的結(jié)構(gòu) 縮短輔助時(shí)間 提高生產(chǎn)率 同時(shí)盡可能 采用標(biāo)準(zhǔn)元件與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 力求結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 以降低夾具制造成本 3 操作方便 省力和安全 在客觀條件許可且又經(jīng)濟(jì)的前提下 盡可能的采用氣動(dòng) 液壓和氣液等機(jī)械 化夾具裝置 以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度 4 便于排屑 排屑問題是夾具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題 因?yàn)榍行挤e聚在夾具中 會(huì)破壞工 件正確可靠地定位 切屑帶來的大量熱量會(huì)引起熱變形 影響加工質(zhì)量 清掃切屑 又要花費(fèi)一部分輔助時(shí)間 切屑積聚嚴(yán)重時(shí) 還會(huì)損壞刀具或造成工傷事故 5 有良好的工藝性 所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造 檢驗(yàn) 調(diào)整 維修等 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 4 第 2 章 夾具方案設(shè)計(jì) 夾具設(shè)計(jì)是工藝準(zhǔn)備工作的重要工作之一 夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量 直接影響工件 的質(zhì)量 生產(chǎn)率和加工成本 有時(shí)甚至決定了所設(shè)計(jì)的夾具是否有使用價(jià)值 在 生產(chǎn)實(shí)踐中 由于某些因素考慮不周到 設(shè)計(jì)和制造出來的夾具就不能使用的例 子并不少見 因而應(yīng)充分應(yīng)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和知識(shí) 正確掌握夾具設(shè)計(jì)的 基本方法 才能設(shè)計(jì)出先進(jìn)合理和實(shí)用的夾具 1 夾具的概述及作用 1 1 夾具的概念 在機(jī)械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應(yīng)用著各種不同的 用以固定加工對(duì)象 使之占有正確的位置 以便接受施工的一種工藝裝備 通稱夾具 因此 無論是 在機(jī)械加工 裝配 檢驗(yàn) 還是在焊接 熱處理等冷 熱工藝中 以及運(yùn)輸工作 中都大量采用夾具 但在機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛的是金屬切削機(jī)床上使用的夾 具 我們通稱為夾具 夾具在機(jī)床上用以準(zhǔn)確 迅速地安裝工件活刀具 從而保證工件與刀具間的正 確位置的一種工藝裝備 由此可知 機(jī)床夾具總的看來可以分為兩大類 一類是 用以安裝工件的 一般通稱為夾具 另一類是用以安裝刀具的 一般通稱輔具 如車床上的卡盤和鏜床上的鏜模等屬于前一類 即快換鉆夾頭 刀桿托架及靠模 裝置等屬于后一類 夾具是由各種不同作用的元件組成 根據(jù)這些元件再夾具中所起的作用大體 上分以下幾類 1 定位元件 起定位作用的元件 夾具中定位元件組合稱為定位裝置 2 夾緊元件 起夾緊作用的元件 夾具中夾緊作用的組合稱之為夾緊裝置 3 自動(dòng)定心元件或裝置 可同時(shí)起定位與夾緊作用的元件或元件的組合 4 引導(dǎo)元件 引導(dǎo)刀具并確定刀具對(duì)夾具的相對(duì)位置的元件 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 5 5 夾具體 用以連接夾具上所有元件和裝置 使其成為一個(gè)夾具整體的零 件 6 分度元件或裝置 用于改變工件與刀具的相對(duì)位置以獲得多個(gè)工位的元 件或元件組合 7 靠模元件或裝置 用來加工型面的元件或元件的組合 8 動(dòng)力元件或裝置 在非手動(dòng)夾具中用來產(chǎn)生動(dòng)力部分的裝置 9 其它元件 包括與機(jī)床連接用的零件 各種連接件 特殊元件以及其它 輔助元件等 并非所有夾具都包括上述各類元件 但定位件 夾緊件和夾具體卻是各類夾 具中不可缺少的組成部分 在我們這個(gè)夾具設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的就是這種情況 只有定 位件 夾緊元件和夾具體 而沒有引導(dǎo)元件等裝置 采用的是自動(dòng)定心元件裝置 這樣可同時(shí)起定位與夾緊元件或元件組合 1 2 夾具的作用 機(jī)床夾具在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 低成本 充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力 便于工 人掌握復(fù)雜或精密零件加工技術(shù) 減輕繁重的體力勞動(dòng)等諸方面起著巨大的作用 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)迅速反展的重要工藝之一 因此 一切機(jī)械制 造行業(yè)的廣大工人和工程技術(shù)人員 歷來都把機(jī)床夾具的改進(jìn) 研制和開發(fā) 作 為革新中的主要課題之一 機(jī)床夾具的作用可以歸納為如下幾個(gè)方面 1 夾具是保證和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量 實(shí)行全面質(zhì)量管理的重要手段 2 可以提高生產(chǎn)成本 降低產(chǎn)品成本 3 夾具可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 做到一機(jī)多能 4 夾具在特種零件的加工中起著特殊的作用 5 機(jī)床夾具在新產(chǎn)品的試制過程中 對(duì)縮短試制周期起著重要的作用 6 平衡各工序時(shí)間 以便組織流水生產(chǎn) 7 使操作方便 安全 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 6 2 夾具設(shè)計(jì)的一般步驟 一般來說 夾具設(shè)計(jì)的過程 可分為四個(gè)階段 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 擬定夾具 結(jié)構(gòu)方案和繪制夾具結(jié)構(gòu)方案草圖 繪制夾具總裝配圖 繪制夾具零件圖 2 1 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 在設(shè)計(jì)夾具之前 一般要搜集和分析下述資料 1 產(chǎn)品零件圖 了解零件的作用 形狀 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 材料及毛坯的制造的方法 和余量 分析尺寸精度 加工表面光潔度 形狀和位置精度等技術(shù)要求 2 詳細(xì)分析加工工藝過程及本工序在整個(gè)工藝過程中的順序 加工方法和要 求 了解本工序的加工余量和切削用量 對(duì)于工件的定位基準(zhǔn)面 夾緊力的方向 和作用點(diǎn) 如果在工藝設(shè)計(jì)中已初步確定 在設(shè)計(jì)夾具時(shí) 還應(yīng)該從設(shè)計(jì)夾具的 角度出發(fā) 進(jìn)一步分析定位夾緊的可能性 可靠性 夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 工件安 裝的方便性和操作的安全性等因素 如果由于工藝分析時(shí)所給的條件 使夾具設(shè) 計(jì)發(fā)生困難 可與工藝人員協(xié)調(diào)解決 尋求合理的定位和裝夾等方案 3 了解使用該夾具的機(jī)床的主要規(guī)格 性能特點(diǎn) 機(jī)床運(yùn)動(dòng)情況 功率和剛度 以及在機(jī)床上安裝夾具部分的結(jié)構(gòu)和配合尺寸 4 了解所用切削工具的結(jié)構(gòu) 尺寸 運(yùn)動(dòng)和夾具的配合方式 5 了解工件的年產(chǎn)量 每次投產(chǎn)的批量和生產(chǎn)率要求 以便決定每次安裝工件 數(shù)量和選擇相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu) 以及確定夾具的自動(dòng)化程度 6 熟悉夾具零部件的標(biāo)準(zhǔn)資料 以前我國主要使用機(jī)械工業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn) 夾具零 件及部件 JB185 60 JB272 60 以及經(jīng)過修改補(bǔ)充的第一機(jī)械工業(yè)機(jī)床研 究所與幾個(gè)工廠聯(lián)合提出的 機(jī)床夾具零部件 參考標(biāo)準(zhǔn) JJ001 JJ147 此 外 還有組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)等 最近 國家標(biāo)準(zhǔn)總局與批發(fā)了 機(jī)床夾具零 件及部件 國家標(biāo)準(zhǔn) GB2148 2259 80 及 GB2262 2269 80 要求從一 九八一年十月一日起實(shí)施 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 7 7 了解國內(nèi)外先進(jìn)夾具的結(jié)構(gòu)資料及典型的夾具圖冊(cè) 8 了解工廠原有夾具的結(jié)構(gòu)資料 廠頒標(biāo)準(zhǔn) 以及操作者對(duì)夾具結(jié)構(gòu)的意見 2 2 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案 繪制工件工序圖 通過實(shí)習(xí) 詳細(xì)的了解了電機(jī)座的加工過程和仔細(xì)的分析了工件的加工工序 圖 并觀察了工件加工過程所使用的機(jī)床 刀具和夾具等相關(guān)設(shè)備 比較后 選擇了較為典型的夾具結(jié)構(gòu) 電動(dòng)座液壓夾緊粗鏜夾具 電動(dòng)機(jī) 的底座是鑄鐵薄殼結(jié)構(gòu) 本道工序 粗鏜電機(jī)座要求粗鏜電機(jī)座的二端面 二 止口及內(nèi)孔在精加工前留下 1 5 毫米加工余量 本道工序的加工必須保證坯件的 壁厚均勻 兩端止口尺寸精度位 h7 兩止口公共軸線對(duì)兩端面的垂直度要求為 0 08 以滿足下道精加工工序時(shí)作定位作用的要求 其工件工序圖見圖 2 1A 4 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 8 圖 2 1 工件工序圖 2 3 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 在確定夾具結(jié)構(gòu)方案之前 需要了解三類信息 即零件幾何形狀信息 制造 工藝信息和裝夾信息 這些信息需要在夾具設(shè)計(jì)的初期階段進(jìn)行詳細(xì)分析 零件的幾何形狀是設(shè)計(jì)夾具的基本信息 然而并非零件幾何信息的一切細(xì)節(jié) 都需要識(shí)別 零件幾何模型中與夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的信息包括零件幾何形狀的類型和 外形尺寸 如在加工中心加工的零件可以分為框架類 箱體類 支架類 模具的 凸 凹模 或者是特殊的結(jié)構(gòu)零件 如葉輪葉片等 對(duì)不同的零件形狀 夾具結(jié) 構(gòu)通常是不同的 組合夾具設(shè)計(jì)時(shí) 零件的外形尺寸是選擇基礎(chǔ)板的主要依據(jù) 專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)零件外形尺寸則是確定專用夾具基本的依據(jù)之一 加工工藝信息 設(shè)計(jì)夾具時(shí)需要的工藝信息包括 1 產(chǎn)品加工精度要求 包括尺寸精度和形位公差要求 這對(duì)夾具的方案設(shè)計(jì) 定位設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)的選擇 精度設(shè)計(jì)和校驗(yàn)都是很重要的 2 工件材料 熱處理 毛坯形式和金屬切除量信息對(duì)加工過程中切屑力的 估算和夾具結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度 剛度 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)是必不可少的 3 切屑方式和加工機(jī)床的性能對(duì)于夾具設(shè)計(jì) 布局都有很大的影響 例如 采用臥式銑削中心與立式加工中心時(shí)夾具的布局可能完全不同 電機(jī)座粗鏜加工的技術(shù)要求 本道工序必須保證坯件的厚度均勻 兩端止口 尺寸精度為 h7 二止口公共軸線對(duì)兩端面的垂直度要求為 0 08 以滿足下道精 加工工序時(shí)作定位用的要求 夾具安裝在雙頭各配有組合刀具的專用機(jī)床上 有 液壓程序控制進(jìn)給 生產(chǎn)批量大要求生產(chǎn)效率高 鏜床夾具也被稱為鏜模 鏜模時(shí)一種精密夾具 它主要用來加工箱體累零件 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 9 的精密孔系 鏜模是依靠專門的導(dǎo)引元件 鏜套來導(dǎo)引鏜桿 從而保證所鏜的 孔具有很高的位置精度 由此可知 采用鏜模后 鏜孔的精度便可不受機(jī)床精度 的影響 鏜模廣泛應(yīng)用于高效率的專用組合鏜床 又稱聯(lián)動(dòng)機(jī)床 和一般普通鏜 床 一般鏜模都有以下四部分組成 1 定位元件 2 夾緊裝置 3 導(dǎo)引元件 鏜套 4 夾具體 鏜模支架和鏜模底座 以下便是鏜模夾具的具體設(shè)計(jì)步驟 夾具按設(shè)計(jì)步驟可分為定位設(shè)計(jì) 夾緊設(shè)計(jì) 導(dǎo)向?qū)Φ对O(shè)計(jì) 夾具體設(shè)計(jì) 工件的定位是指保證同一批工件在夾具中占有一致的正確位置 這一位置的 獲得可以通過定位支承限制工件的相應(yīng)自由度來實(shí)現(xiàn) 當(dāng)前普遍應(yīng)用與工件的定 位原理是六點(diǎn)定位原理 定位件的定位方法如下表 2 1 所示 表 2 1 定位方法 典型的夾緊裝置是由力源裝置 中間傳力機(jī)構(gòu) 夾緊元件 夾緊元件與夾緊 機(jī)構(gòu)組成 在設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)力求結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 操作方便 安全 精度 高 目前夾具應(yīng)用的夾緊裝置如表 2 2 所示 表 2 2 夾緊機(jī)構(gòu) 在我們?cè)O(shè)計(jì)的這個(gè)電機(jī)座液壓夾緊粗鏜夾緊夾具所采用的夾緊裝置就是斜楔 夾緊機(jī)構(gòu) 如圖 2 2 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 10 導(dǎo)向裝置主要用于鉆床和鏜床夾具中 其作用是為了刀具導(dǎo)向 引導(dǎo)元件主 要有鉆套和鏜套 圖 2 2 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)圖 對(duì)刀裝置主要用于銑床夾具 它由對(duì)刀塊和塞尺組成 采用對(duì)刀裝置的優(yōu)點(diǎn) 是可以迅速而準(zhǔn)確地確定夾具與刀具間的相對(duì)位置 2 3 1 定位方案 夾具定位設(shè)計(jì)一般依據(jù)空間六點(diǎn)定位原理 即限制工件在笛卡兒空間坐標(biāo)系 下沿 X Y Z 三個(gè)軸方向的直線運(yùn)動(dòng)和繞 X Y Z 三個(gè)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 即限制其 空間的六個(gè)自由度 實(shí)際的定位設(shè)計(jì)則根據(jù)加工特點(diǎn)對(duì)工件的自由度進(jìn)行限制 有時(shí)采用過定位或欠定位的方式進(jìn)行定位 決定定位方法是夾具設(shè)計(jì)的主要 任務(wù) 位保證加工精度要求 需要一定的定位精度 而選定定位方法就要選擇合 適的基準(zhǔn)面 夾緊結(jié)構(gòu)的選擇也受定位方法的限制 夾具結(jié)構(gòu)的布局基本上取決 于定位方法和工件的幾何形狀的類型 而在我們?cè)O(shè)計(jì)的電機(jī)座液壓粗鏜夾緊夾具中 對(duì)工件采用的是五點(diǎn)定位 徑向 是四點(diǎn)即六只定位爪中的四爪是定位點(diǎn) 而定位爪中的另外兩爪按其作用是施加定 位力 故只能算作夾緊點(diǎn) 也就是說這兩爪是夾緊元件 端面的三爪相互連通 相當(dāng) 于一點(diǎn) 即是一個(gè)定位元件 所以不能清楚的區(qū)分出哪個(gè)爪是定位元件 那個(gè)是夾 緊元件 因此應(yīng)把定位 夾緊元件的設(shè)計(jì)放在一個(gè)設(shè)計(jì)步驟中 工件定位點(diǎn)位置的確定 采用工件上的平面作定位基準(zhǔn)時(shí) 定位面上定位點(diǎn) 的布局對(duì)定位誤差有著直接的影響 下面討論平面上定位點(diǎn)位置的確定方法 平面作主定位面時(shí)消除工件的三個(gè)自由度 z 一般將其抽象位三個(gè)x y 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 11 定位點(diǎn) 平面作第二定位面消除兩個(gè)自由度 x 抽象為兩個(gè)定位點(diǎn) 平面z 作第三定位面消除一個(gè)自由度 y 抽象為一個(gè)定位點(diǎn) 在確定定位點(diǎn)的位置時(shí) 除了要滿足加工要求 精度要求 支承要求 穩(wěn)定性要求等 還要注意所選的定 位點(diǎn)應(yīng)能使定位元件可接近 因此 應(yīng)根據(jù)平面的定位可行度分析結(jié)果 將有效 采樣單元中心點(diǎn)作為候選定位點(diǎn) 從中選取合適的定位點(diǎn)位置 一般來說 確定定位面三個(gè)定位點(diǎn)位置的標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè) 1 定位點(diǎn)可使定位元件接近 2 三點(diǎn)構(gòu)成的三角形面積盡量大 3 工件重心在主定位面上的投影點(diǎn)應(yīng)位于三角形范圍內(nèi) 以使工件定位 穩(wěn)定 且投影點(diǎn)到三角形幾何中心的距離越近越好 由工件工序簡圖可知 待加工面為電機(jī)內(nèi)壁兩止口 其位置精度及零件加工情 況簡圖 2 3 所示 根據(jù)零件加工面的位置精度要求 選擇定位方案 首先分析應(yīng)消除的自由度 數(shù)目 由圖 2 1 可知 要保證電機(jī)平穩(wěn) 就必須在徑向和軸線限制電機(jī)的 5 個(gè)自 由度 由于是大型工件且屬于生產(chǎn)批量大且生產(chǎn)效率高的工件 故應(yīng)把夾緊方案 設(shè)計(jì)成為便于裝卸而且工作效率高的夾緊方案 在分析和比較后 選擇由固定支 圖 2 3 定位原理圖 架和活動(dòng)支架及底座構(gòu)成的夾具 其工作原理是一對(duì)夾緊缸在拉活動(dòng)支架夾緊工 作時(shí) 與固定支架一起形成框架結(jié)構(gòu) 使工件在二支架間夾緊時(shí)相互受力平衡 活動(dòng)支架殼移開相當(dāng)距離 使裝卸工件時(shí)有足夠空間 即可規(guī)定活動(dòng)支架的行程 范圍 根據(jù)工件軸長為 203mm 試假定活動(dòng)支架的活動(dòng)范圍為 150 260mm 其定 位方案原理圖如圖 2 3 所示 在該圖上我們可以看出本工序中工件所需的五點(diǎn)定位 徑向試四點(diǎn) 六點(diǎn)定 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 12 位爪中的兩爪 按其作用是施加定位力故只能算作夾緊點(diǎn) 端面的三爪相互兩通 相當(dāng)于一點(diǎn) 2 3 2 確定夾緊方案 為了保持工件在定位時(shí)已取得的正確位置 并且在加工過程中在切削力 離 心力 慣性力等外力作用下保證位置始終不變和不發(fā)生振動(dòng) 則應(yīng)使加緊裝置做 到 1 夾緊作用準(zhǔn)確 安全 可靠 2 夾緊動(dòng)作迅速 操作方便省力 3 夾緊變形小 4 結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 5 而確定夾緊力就是要確定其方向 作用點(diǎn)及大小 為此根據(jù)工件定位方 案 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 加工要求以及切削力與其他外力作用等綜合考慮 夾緊力的方向應(yīng)遵循以下原則 1 夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力 2 夾緊力方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定 且加緊方向應(yīng)垂直于主要定位方向 3 夾緊力方向應(yīng)是工件剛性較好的方向 1 夾緊力作用點(diǎn)選用原則 1 夾緊力作用點(diǎn)的選擇應(yīng)不破壞工件定位已確定的位置 即應(yīng)作用于支撐 上或支承所組成的面積范圍之內(nèi) 2 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)使夾緊系統(tǒng)的夾緊變形盡可能小 夾緊面位相對(duì)于可定位表面的可用作夾緊的表面 因?yàn)閵A緊表面應(yīng)該是正對(duì)著一 個(gè)定位表面 所以正對(duì)著可定位表面的零件另一面是否由夾緊表面也被列為定位 表面的一個(gè)特征 可定位表面 表面的特征及其相互關(guān)系的信息結(jié)構(gòu)來自零件圖 和工藝設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì) 而定位 夾緊表面的最后決定 是在裝夾特征識(shí)別以后的夾 具設(shè)計(jì)過程中決定的 工件夾緊點(diǎn)是指夾緊元件與工件接觸的部位 夾緊表面規(guī)定了夾緊點(diǎn)的位置范圍 但不是夾緊表面上的每一點(diǎn)都可以作為夾緊點(diǎn) 正確的夾緊點(diǎn)位置應(yīng)使各定位支 承點(diǎn)受力均勻 使工件具有良好的穩(wěn)定性 防止夾緊變形 并且所需夾緊力較小 如果夾緊點(diǎn)選擇不當(dāng) 則可能會(huì)增大夾緊變形 甚至破壞工件的定位或無法夾緊 工件 因此 夾緊點(diǎn)的選擇使夾緊設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題 夾緊點(diǎn)的選擇與該夾緊力所指向的工件的定位基準(zhǔn)的形式有關(guān) 當(dāng)工件以空 作為定位基準(zhǔn)時(shí) 指向該定位基準(zhǔn)的夾緊力的作用表面 夾緊表面 一般與定位 基準(zhǔn)相同 且常用脹心夾緊方式 此時(shí)夾緊元件與定位元件合為一體 根據(jù)夾緊裝置設(shè)計(jì)的基本要求 以及夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位平面 工 序定位基準(zhǔn)為工件的軸心線 的原則 工件屬于大批量高效率的生產(chǎn)方式 且要 求裝卸方便 故夾緊方案應(yīng)操作方便 便于裝卸 設(shè)計(jì)夾緊方案如圖 2 4 所示 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 13 圖 2 4 夾緊方案圖 這種方案的優(yōu)缺點(diǎn)是三等分分布的定位爪由每一支架上的一對(duì)定位缸帶動(dòng)各 自的拉板 經(jīng)斜楔拄的斜面轉(zhuǎn)折而使其作輻射方向的收攏 這與三爪卡盤的定心 功能相似 二支架上的三等分自位缸是以油脂做介質(zhì)的相互溝通的封閉腔油路 它們給 從三檔夾緊爪與工件的三條毛坯大筋的端面接觸時(shí)得到反饋 每爪以相同的力夾緊 工件 由于油脂介質(zhì)的流動(dòng)性較好 壓力傳遞損失少 對(duì)相互距離較長 同道曲 折的夾緊爪易于實(shí)現(xiàn)相互反饋 這種結(jié)構(gòu)用于要求用于多點(diǎn)均勻夾緊的場合 2 4 夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件 它既要包夾具的各種元件 機(jī)構(gòu) 裝置連接成一個(gè) 整體 而且 還要考慮工件裝卸方便以及夾具與機(jī)床的連接方式 因此 夾具體 的形狀和尺寸 主要取決于夾具各組成件的分布位置 工件的外形輪廓尺寸以及 加工的條件等 2 4 1 計(jì)夾具時(shí)應(yīng)滿足以下一些基本要求 1 足夠的剛度和強(qiáng)度 加工工件時(shí) 為了防止在切削力 夾緊力等外力的 作用下 夾具產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng) 夾具體應(yīng)具有足夠的壁厚 剛性不足處 可適當(dāng)增加加強(qiáng)筋 2 力求結(jié)構(gòu)簡單 重量輕 夾具體的外形一般尺寸較大 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性 3 應(yīng)便于排除切屑 加工過程中為了防止切屑聚積 影響工件的正確定位 和夾具的正常操作 因才在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)應(yīng)考慮切屑的排除問題 4 在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 對(duì)于固定在機(jī)床上的夾具 應(yīng)該使重心盡 量低 對(duì)于不固定在機(jī)床上的夾具 則重心和切削力作用點(diǎn)應(yīng)落在夾具體的作用 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 14 范圍之內(nèi) 重心越高夾具支承面積越大 為了使夾具安裝穩(wěn)定可靠 夾具體底面 中部通常挖空 對(duì)于翻轉(zhuǎn)或移動(dòng)式夾具體 應(yīng)在夾具體上設(shè)置手柄或手扶部件 以便于操作 對(duì)于大型夾具 在夾具體上應(yīng)設(shè)置吊環(huán)螺栓或者起重孔 以便于吊 運(yùn) 應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟(jì)性 夾具體上有三個(gè)重要的表面 直接影響 夾具的裝配精度 即夾具體底面 固定定位元件和引導(dǎo)裝置的表面 以及夾具安 裝時(shí)的校正基面 在加工這些表面時(shí) 通常是以夾具底面作為定位基準(zhǔn) 因此在 考慮夾具體的結(jié)構(gòu)時(shí) 應(yīng)便于達(dá)到這些表面的加工要求 在夾具體上供安裝各種 元件的表面 一般應(yīng)鑄出 3 5mm 的凸臺(tái) 以便于減少加工面積 根據(jù)待加工表面的位置情況 需要采用組合刀具加工兩端面以及鏜內(nèi)孔壁 圖 2 5 夾具體圖 那么設(shè)計(jì)的夾具體結(jié)構(gòu)就應(yīng)該適合加工要求 依據(jù)上述設(shè)計(jì)夾具體的基本要求 我 們把夾具體設(shè)計(jì)成如圖 2 5 所示 螺釘 1 固定支架 防止支架在夾具受到外力 如切削力等 作用時(shí)發(fā)生振動(dòng) 產(chǎn) 生位移 造成工件的加工誤差 螺釘 2 是用來固定加緊缸 防止加緊缸在工作時(shí)來回移動(dòng) 2 4 2 夾具體的外形尺寸 夾具制造屬于單件生產(chǎn)性質(zhì) 在作夾具設(shè)計(jì)時(shí) 一般無需復(fù)雜的計(jì)算 通常 是參照類似結(jié)構(gòu) 采用類比法估計(jì)確定 實(shí)際上 在繪制夾具總圖時(shí) 根據(jù)夾具 的各組成元件 裝置和機(jī)構(gòu)所在的位置 夾具體的外形尺寸便已大體確定 以下 數(shù)據(jù)可供確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)參考 鑄造結(jié)構(gòu)夾具體 壁厚一般取 8 25mm 過厚處應(yīng)挖空 如圖 2 6 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 15 圖 2 6 夾具體 在圖 2 6 中所顯示的挖空部分厚度為 50mm 3 繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖 通過以上各個(gè)部分的設(shè)計(jì) 對(duì)夾具已有了大體輪廓 下面就需要對(duì)夾具結(jié)構(gòu)進(jìn) 行詳細(xì)設(shè)計(jì) 其步驟如下 3 1 布置圖面 畫出工件位置 選擇適當(dāng)比例 一般為 1 1 在圖紙上用雙點(diǎn)劃線繪出工件 2 3 個(gè)方向的輪廓線 主視圖一般選面對(duì)操作者的加工狀態(tài)或工件裝卸的位置 各 圖 2 7 工件圖 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 16 視圖之間留足夠空隙以便布置夾具元件 工件圖如圖 2 7 3 2 設(shè)計(jì)定位 夾緊元件 因?yàn)楸竟ば驅(qū)ぜ恍栉妩c(diǎn)定位 徑向是四點(diǎn)即六只定位爪中的四爪是定位點(diǎn) 而 定位爪中的另外兩爪按其作用是施加定位力 故只能算作夾緊點(diǎn) 也就是說這兩爪 是夾緊元件 端面的三爪相互連通 相當(dāng)于一點(diǎn) 即是一夾緊元件的設(shè)計(jì)放在一個(gè) 設(shè)計(jì)步驟中 個(gè)定位元件 所以不能清楚的區(qū)分出哪個(gè)爪是定位元件 那個(gè)是夾緊 元件 因此應(yīng)把定位 根據(jù)選定的定位方案和定位元件類型尺寸和具體結(jié)構(gòu)繪在相應(yīng)的視圖上 與工 件的定位基準(zhǔn)形狀和精度相適應(yīng) 設(shè)計(jì)夾緊裝置 將所選定的夾緊裝置的具體結(jié)構(gòu) 按視圖繪在圖上 表示出工件處于夾緊狀態(tài) 其夾緊 定位原理如圖 2 8 所示 主視圖 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 17 側(cè)視圖 圖 2 8 定位夾緊原理圖 設(shè)計(jì)夾具體 形成夾具結(jié)構(gòu)草圖 將上述各部分組成聯(lián)系成一體 形成一 個(gè)完整的夾具 圖 2 9 便是電機(jī)座粗鏜工序的鏜摸夾具總圖 在完成結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)之后 為了進(jìn)一步論證方案的可行性 應(yīng)作必要的夾 具精度分析及夾緊力矩大小等驗(yàn)算 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 18 AA 圖 2 9 夾具總圖 3 3 夾具精度的驗(yàn)算 在上述結(jié)構(gòu)中 對(duì)夾具有精度要求的主要是工件的二止口和兩端面的位置精度 兩 端止口尺寸精度為 h7 二止口公共軸線對(duì)兩端面的垂直度要求為 0 08 而影響該 項(xiàng)精度要求的因素有 1 工件定位誤差 定位原理只解決了工件在加工中的位置 定與不定 的問題 然而一批工件 在夾具中定位時(shí) 對(duì)每一工件的具體表面來說均在允許的公差范圍之內(nèi)發(fā)生變化 各個(gè)表面都有著不同的位置精度 故需要進(jìn)一步討論工件在正確的定位的情況下 加工表面所獲得的尺寸 以及相互位置的精度如何 即解決 精與不精 的問題 而工件在夾具中安裝時(shí) 與其直接有關(guān)的基準(zhǔn)又兩個(gè) 即工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn) 本工序?qū)ぜ恍栉妩c(diǎn)定位 徑向是四點(diǎn) 六只定位爪中的兩爪 按其作用 是施加定位力 故只能算作夾緊點(diǎn) 端面的三爪相互連通 相當(dāng)于一點(diǎn) 在徑向定位上 由于工件是薄殼結(jié)構(gòu) 夾緊力不宜在徑向施加 但工件又是 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 19 毛坯 不但三條大筋的直徑尺寸又鑄造誤差 而且其軸心線對(duì)端面也又任意方向 的垂直度誤差 夾具定位與夾緊關(guān)系如示意圖的上圖所示 其定位爪固定 這可 省去定位缸 拉板等結(jié)構(gòu) 而每邊相互成 120 用二只爪 無定位力 于是前者 會(huì)造成 e 的誤差而后者在夾緊后會(huì)造成 的誤差 實(shí)際上是工件偏離任二 定位爪為 的距離 而這兩者的誤差都是混在一起發(fā)生的 由工序圖可知 在工 件制造過程中 毛坯的三條大筋的直徑尺寸的鑄造誤差在 e 0 07mm 范圍之內(nèi) 即三條大筋所構(gòu)成的圓的圓心與理想工件的圓心在徑向方向的偏移距離 e 0 07mm 該誤差范圍在本工序要求二止口公共軸線對(duì)兩端面的垂直要求為 0 08 的范圍內(nèi) 從這個(gè)方向考慮 該夾具可以滿足加工要求 而兩端面的三爪相互連通 所受的作用力大小相等 因此j 加工小孔時(shí) 如 d 4 毫米 由于鏜刀剛性較差 偏移相應(yīng) 較大 導(dǎo)向孔下端所受偏移力較大 該磨損量差值為 0 02 毫米 對(duì)偏移力很大 的鉆孔工序 如在斜面上鉆孔 則差異更大 孔下端呈明顯的喇叭形狀 第 3 章 典型零件介紹 在設(shè)計(jì)過夾具整體結(jié)構(gòu)以后 就一些特殊的 典型的零件進(jìn)行簡要的介紹 本夾具使由液壓來作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)夾緊 定位裝置 所以說液壓缸是液壓傳動(dòng)部分 必不可少的重要部件 為此 我們先介紹液壓缸并對(duì)液壓缸的一些零件進(jìn)行 教核 液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件 是將油液的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量 轉(zhuǎn)換裝置 以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng) 常見的液壓缸可以分為 活塞式液壓加 工 柱塞式液壓缸和擺動(dòng)式液壓缸 在本夾具中 根據(jù)夾具的工作原理和結(jié)構(gòu) 需要把液壓缸設(shè)計(jì)成為如圖 3 1 所示結(jié)構(gòu) 圖 3 1 液壓缸結(jié)構(gòu)圖 它由缸筒組件和活塞組件兩個(gè)基本部分組成 缸筒組件包括夾緊缸 1 夾緊 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 45 缸座和端蓋 3 等 活塞組件包括 活塞 活塞桿等零件 夾緊缸缸座被固定在夾 具底座上 夾緊缸缸體被用螺栓固定在活動(dòng)支架上 為了保證液壓缸具有可靠的密封性 在端蓋和缸體之間 缸體與缸座之間 缸體與活塞之間 活塞與活塞桿之間都分別設(shè)置了相應(yīng)的密封件 該液壓缸由于 一般工作壓力為 79000Pa3 6mm 所以本活塞桿的設(shè)計(jì)符合要求 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 48 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將近尾聲 回首兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)過程 感覺受益匪淺 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 不僅把大學(xué)四年所學(xué)到的理論知識(shí)很好的運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì) 中 而且培養(yǎng)了自己認(rèn)真思考的能力 在處理問題時(shí)有了新的認(rèn)識(shí)和方法 并加 強(qiáng)了和同學(xué)之間進(jìn)行探討和解決問題的能力 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中 我們做的是鏜床夾具部分 但是我們也初步掌握了與夾具相 關(guān)的知識(shí) 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 不僅鍛煉了自己查閱資料的能力 而且能夠熟練 運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)械類手冊(cè)和圖冊(cè)等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還讓 我體會(huì)到團(tuán)體的力量 提高自己的團(tuán)隊(duì)意識(shí) 遇到問題時(shí)和小組成員進(jìn)行討論和 分析或是請(qǐng)教姜老師 直到得到滿意的結(jié)果 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 已在我的頭腦里已有了設(shè)計(jì)夾具的具體步驟和設(shè)計(jì)過程所 要考慮的細(xì)節(jié)問題 培養(yǎng)思考問題和解決問題的能力 對(duì)今后的工作將有很大的 幫助 對(duì)一名即將踏入社會(huì)的大學(xué)生起到了很重要的指導(dǎo)作用 設(shè)計(jì)中一定存在 不少問題 請(qǐng)老師和同學(xué)批評(píng)指正 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 49 致 謝 在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中 我的老師和同學(xué)們給了我很大的幫助 這里我 向他們表示誠摯的敬意 首先 我要感謝指導(dǎo)教師姜無疾老師 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)他教會(huì)了我如何去 設(shè)計(jì) 怎么去設(shè)計(jì) 以及在最初構(gòu)思時(shí) 應(yīng)該注意的各種問題 他嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài) 度 不辭辛勞指導(dǎo)我做畢業(yè)設(shè)計(jì) 嚴(yán)于律己 寬以待人的為人都給我留下了深深 的印象 他的熱情 他的執(zhí)著 更是讓我終身難忘 這一切將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和 工作有很大的幫助 我還要感謝進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查的各位領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)械工程系 的其他老師 他們及時(shí)的給我指出了畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的不足 并且給予我很多完成 設(shè)計(jì)的便利條件 三人行 必有我?guī)?我還要特別感謝 我們同一個(gè)設(shè)計(jì)組的盧玉松同學(xué) 他給了我很多不錯(cuò)的建議 在各位老師和同學(xué)的大力幫助下 才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成 最后 再次 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 50 對(duì)他們給予我的幫助 表示衷心的感謝 并對(duì)論文審閱老師的辛勤勞動(dòng)表示敬意 參考文獻(xiàn) 1 金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第2版 浦林祥 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 王秀倫 邊文義 張運(yùn)祥 編著 中國鐵道出版社 3 國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床夾具零件及部件 機(jī)械工業(yè)出版社 4 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 徐發(fā)仁 主編 重慶大學(xué)出版社 5 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 林文煥 陳本通 編著 國防工業(yè)出版社 6 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 王光斗 王春福等編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 7 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 龔定安 蔡建國 主編 陜西科技技術(shù)出版社 8 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 東北重型機(jī)械學(xué)院等編著 上海科學(xué)技術(shù)出版社 9 機(jī)床夾具圖冊(cè) 王小華 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2006 屆 51 10 機(jī)床夾具實(shí)例分析 羅家良 主編 上海第一機(jī)電科技局科技情報(bào)研 究所 11 畫法幾何及工程制圖 中國紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室 主編 上?？?學(xué)技術(shù)出版社 12 極限配合與測量技術(shù)基礎(chǔ) 孔慶華 劉傳紹 主編 同濟(jì)大學(xué)出版 社 13 標(biāo)準(zhǔn)緊固件實(shí)用手冊(cè) 第2版 李維榮 主編 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 14 實(shí)用緊固件手冊(cè) 葉君 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 15 液壓傳動(dòng)與控制技術(shù) 王裕清 韓成石 主編 煤炭工業(yè)出版社