開合螺母設計說明書

1、機械工程系機械制造裝備設計說明書 設計題目 開合螺母夾具設計 學科專業(yè) 機械設計制造及其自動化13-1班學生學號 學生姓名 指導教師 日期 2022年01月07日課程設計任務書20142015學年第一學期 機械工程 系 機械設計制造與其自動化 專業(yè) 班級課程名稱： 機械制造裝備設計 設計題目： 開合螺母夾具設計 時間日期：共 1 周內(nèi)容及任務一、設計任務:1.加工條件（1）工件的燕尾面和孔已經(jīng)加工，兩孔距離為；（2）孔經(jīng)過粗加工。采用臥式車床加工2.加工要求精鏜孔及車端面，要求：（1）孔軸線至燕尾端面為軸線；（2）孔軸線與C面的平行度為0.05mm；（3）加工孔軸線與孔的距離為。3.提交任務要

2、求（1）開合螺母零件圖（2D電子版&紙質(zhì)版）；（2）開合螺母車床夾具裝配圖（2D電子版&紙質(zhì)版）；（3）開合螺母車床夾具裝配3D，并呈現(xiàn)爆炸視圖；（4）開合螺母零件3D（5）開合螺母車床夾具設計說明書零件圖、裝配圖裝訂成冊要求內(nèi)容： 開合螺母零件圖； 開合螺母車床夾具裝配圖； 夾具定位基準誤差分析； 夾具零件3D 截圖展示，及設計說明；二、設計工作量1、 設計計算說明書一份, 非標準零件圖1-2張，專用夾具裝配總圖1張，夾具爆炸圖1張（3D圖）；圖紙工作量應大于一張A0圖；2、 設計說明書及圖紙必須為計算機輸出稿；上交作業(yè)應包括電子稿以及打印稿，設計說明書文件格式為word20

3、03版本，平面工作圖紙文件格式為Autocad2008或以下版本文件dwg格式，3D圖可采用任何一種三維造型軟件繪制。進度安排起止日期工作內(nèi)容2015.1.51、設計準備工作：熟悉設計任務書，明確設計的內(nèi)容與要求；2、熟悉設計指導書、有關(guān)資料、圖紙等3、結(jié)構(gòu)方案分析；2015.1.6機構(gòu)（夾具）草圖設計；機構(gòu)（夾具）分析計算；2015.1.7-1.9裝配圖繪制草圖；夾具零件圖繪制；2015.1.10編寫設計計算說明書；2015.1.11答辯主要參考資料1. 機械制造裝備設計 馮辛安等著 機械工業(yè)出版社2. 機械制造裝備設計課程設計 陳立德編 高等教育出版社3. 機械制造裝備設計 陳立德編 高等

4、教育出版社4. 金屬切削機床夾具設計手冊 浦林詳?shù)染?機械工業(yè)出版社5. 金屬切削機床設計 戴曙著 機械工業(yè)出版社 指導教師（簽字）： 2014 年 12月 22日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日目錄1. 零件分析11.1 零件的作用11.2 零件工藝分析12.擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖421 確定工件的定位方案，設計定位裝置422 夾具類型的確定523 確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置524 夾具與機床的連接方式及安裝基面825 夾具的平衡926 繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術(shù)要求1027 夾具的精度分析102.9 夾具的使用說明122.10 夾具總裝配圖13參考文

5、獻151. 零件分析1.1 零件的作用開合螺母的作用是用來聯(lián)接絲桿的傳動到溜板箱。因為溜板箱有兩套傳動輸入，即光 桿和絲桿。一般的走刀用光桿傳動，加工螺紋時用絲桿傳動。而這兩者是不能同時咬合的，否則會因傳比動不一造成傳動系統(tǒng)破壞。開合螺母的作用相當于一個離合器，用來決定溜板箱是否使用絲桿傳動1.2 零件工藝分析圖1-1所示為一開合螺母車削工序圖，工件的燕尾面和兩個120+0.019mm孔已經(jīng)加工，兩孔距離為38±0.1mm，400+0.027mm孔經(jīng)過粗加工。本道工序為精鏜400+0.027mm孔及車端面。加工要求是：（1） 400+0.027mm孔軸線至燕尾面C的距離為45

6、7;0.05 mm；（2） 400+0.027mm孔軸線與C面的平行度為0.05 mm；（3） 加工孔軸線與120+0.019mm孔的距離為8±0.05 mm。（4） 400+0.027mm的孔軸線對兩B面的對稱面的垂直度為0.05mm試設計本道工序所用的專用夾具。圖1-1 開合螺母車圖1) 工件的結(jié)構(gòu)特點及材料開合螺母由上下兩個半螺母組成，裝在溜板箱體后壁的燕尾形導軌中，可上下移動。上下半螺母的背面各裝有一個圓銷，其伸出端分別嵌在槽盤的兩條曲線槽中。扳動手柄，經(jīng)軸使槽盤逆時針轉(zhuǎn)動時，曲線槽迫使兩圓銷互相靠近，帶動上下半螺母合攏，與絲杠嚙合，刀架便由絲杠螺母經(jīng)溜板箱傳動進給。槽盤順時

7、針轉(zhuǎn)動時，曲線槽通過迫使圓銷使兩半螺母相互分離，與絲杠脫開嚙合，刀架便停止進給。開合螺母的材料為45鋼圖1-2 開合螺母實體圖2) 確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及所用的機床、刀具、量具等表1-1:加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及機床（1）加工表面：400+0.027mm孔和兩個端面（2）加工要求：a.400+0.027mm孔軸線至燕尾面C的距離為45±0.05 mm；b.400+0.027mm孔軸線與C面的平行度為0.05 mm；c.加工孔軸線與120+0.019mm孔的距離為8±0.05 mm（3）加工余量：精鏜400+0

8、.027mm孔的工序余量為0.5mm；車端面的工序余量為1 mm。（4）定位基準：主要加工表面400+0.027mm孔的定位基準為燕尾底面C和120+0.019mm孔軸心線（5）夾緊表面：燕尾面B和C（6）所需機床：C620車床2.擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖21 確定工件的定位方案，設計定位裝置定位就是使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。它的基本任務有以下三項：（1）從理論上講就是如何使同一批工件在夾具中占據(jù)正確的位置。（2）選擇或設計合理的定位方案及定位裝置。（3）保證有足夠的定位精度。即工件在夾具中雖有一定的誤差，但仍能保證工件的加工誤差。它的基本原理是六點定位規(guī)則，即用

9、合理分布的六個支承點限制工件六個自由度的規(guī)則。但實際中還存在著過定位和欠定位。其中欠定位保證不了加工精度，所以是絕不允許發(fā)生的，而過定位由于夾具上的定位元件同時重復限制了工件的一個或幾個自由度，將造成工件定位不穩(wěn)定，降低了加工精度；使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無法安裝和加工，故應盡量避免采用。根據(jù)本工序的加工要求，不僅要鏜孔，還要加工兩個平面，因此工件必須完全定位，即六點定位原則。按照加工要求，工件的定位方案分析如下：表2-1:工件的定位及應限制的自由度：定位元件限位基準定位基準限制自由度支承板8、10支承板8、10的平面燕尾底面CZ轉(zhuǎn)動、Y移動、X轉(zhuǎn)動燕尾面BY轉(zhuǎn)動、X移動活動圓錐銷9活動

10、圓錐銷9的軸心線120+0.019mm孔軸心線Z移動工件裝卸時，可從上方推開活動支承板10將工件插入，靠彈簧力使工件靠緊固定支承板8，并略推移工件使活動菱形銷9彈入定位孔120+0.019mm內(nèi)。22 夾具類型的確定由于開合螺母以燕尾面C為主要定位基準，且在車床上加工，而工件的形狀與尺寸決定了它不適宜于采用心軸類、卡盤類或花盤類夾具，只能采用角鐵式車床加工。夾具體呈角鐵狀的車床夾具稱為角鐵式車床夾具，其結(jié)構(gòu)不對稱，用于加工殼體、支承座、杠桿、接頭等零件上的回轉(zhuǎn)面和端面?？紤]車床夾具的特點和工件的加工表面，本工序應有兩次安裝，當孔和一個端面加工完畢后，應松開壓板，將工件回轉(zhuǎn)180度，重新定位夾緊

11、，再加工另一端面。23 確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置（1）確定夾緊裝置由于車削時工件和夾具一起隨主軸作旋轉(zhuǎn)運動，故在加工過程中，工件除受切削扭矩的作用外，整個夾具還受到離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，會降低夾緊機構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力。此外，工件定位基準的位置相對于切削力和重力的方向來說是變化的。因此，夾緊機構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖性能要好，以防止工件在加工過程中脫離定位元件的工作表面。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。這里有兩種夾緊方案。圖a） 圖b）圖2-1 夾緊方案的選擇如果采用圖a）所示的施力方式其夾緊裝置比較簡單，但可能會引起角鐵懸伸部分的變形和夾具體的彎曲

12、變形，離心力、切削力也會助長這種變形。如果改用圖b）所示回轉(zhuǎn)式螺旋擺動壓板機構(gòu)顯然較好，因為角鐵剛性好，壓板的變形不影響加工精度。所以根據(jù)工件形狀特點，采用帶擺動V形塊3的回轉(zhuǎn)式螺旋壓板機構(gòu)夾緊。（2）螺旋夾緊機構(gòu)各元件材料、熱處理要求和結(jié)構(gòu)尺寸確定。螺旋夾緊機構(gòu)各元件均已標準化，可參閱機械零件手冊確定。1.帶肩六角螺紋（GB/T2148-91） 圖2-2 帶肩六角螺紋技術(shù)要求：材料：45鋼；熱處理：HRC35-40；細牙螺紋的支承面對螺紋軸線的垂直度按GB1184-80形狀和位置公差規(guī)定的9級公差。2.鉸鏈壓板（GB/T2188-91） 圖2-3鉸鏈壓板技術(shù)要求：材料：45鋼 ; 熱處理：淬

13、火、回火HRC35-40。3擺動V形塊（GB2208-80）圖2-4 擺動V形塊技術(shù)要求：材料：20鋼;熱處理：淬火HRC60-64, 滲碳深0.81.2mm;銳邊倒鈍。4活節(jié)螺栓（GB/T798-88） 圖2-5活節(jié)螺栓技術(shù)要求：材料：鋼表面處理：a.不經(jīng)處理；b.鍍鋅鈍化；螺紋公差：g824 夾具與機床的連接方式及安裝基面車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的回轉(zhuǎn)精度有決定性的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線有盡可能高的同軸度。對于徑向尺寸較大的夾具，一般通過過渡盤與車床主軸軸頸聯(lián)接。專用夾具以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，然后用螺釘緊固。過渡盤與主軸

14、配合的表面形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。如圖2-6所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按H7/h6或H7/j6和主軸的軸頸相配合，并有螺紋和主軸連接。為了安全起見，還可以用壓塊把過渡盤壓緊在主軸上，這樣可防止停車和倒車時，不致因慣性作用而可能松開。這種連接方式的安裝精度受到配合精度的限制，為了提高安裝精度，在車床上安裝夾具時，可按找正圓校正夾具與車床主軸的同軸度。圖2-6 過 渡 盤25 夾具的平衡由于加工時夾具隨同主軸旋轉(zhuǎn)，如果夾具的重心不在主軸旋轉(zhuǎn)軸線上就會產(chǎn)生離心力，這樣不僅加劇機床主軸和軸承的磨損，而且會產(chǎn)生振動，影響加工質(zhì)量和刀具壽命且不安全。所以對于角鐵式夾具，要有平衡要求，平衡的方法是設

15、置平衡塊。平衡塊重心的位置應可以調(diào)節(jié)，可在平衡塊上（或夾具體上）開徑向槽或環(huán)形槽，以使夾具裝配時調(diào)整其位置。圖2-7 平 衡 塊26 繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術(shù)要求 圖2-8 角鐵式車床夾具圖2-8為加工圖2-1開合螺母400+0.027mm孔的專用夾具。由角鐵式的專用夾具和過渡盤兩部分組成，專用夾具以夾具體5上定位止口和過渡盤4的凸緣相配合并加以緊固，形成一個夾具整體。在裝配時應使夾具體止口的軸線（代表專用夾具的回轉(zhuǎn)軸線）和過渡盤的定位圓孔同軸。為保持夾具回轉(zhuǎn)運動時平衡，在角鐵的另一端設置了平衡塊。27 夾具的精度分析工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具在夾具上的定位

16、誤差D、夾具誤差J、夾具在主軸上的安裝誤差A和加工方法誤差G的影響。以下對尺寸45±0.05mm的精度問題作一分析。1）定位誤差D定位誤差D常用合成法進行計算。由于定位基準與工序基準不重合以及定位基準與限位基準不重合是造成定位誤差的原因，因此，定位誤差應是基準不重合誤差B與基準位移誤差Y的合成。計算時，可先算出B和Y，然后將兩者合成而得D。由于C面既是工序基準，又是定位基準，基準不重合誤差B為零。工件在夾具上定位時，定位基準與限位基準（支承板8、10平面）是重合的，基準位移誤差Y也為零。因此，尺寸45±0.05mm的定位誤差D等于零。2）夾具誤差J因夾具上定位元件、對刀或?qū)?/p>

17、向元件、分度裝置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差J。夾具誤差J主要包含定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差J1；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò▽蛟g）的尺寸或位置誤差J2；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差J3。以上幾項共同組成夾具誤差J。圖2-10中，夾具誤差J為限位基面（支承板8、10的平面）與止口軸線間的距離誤差，即夾具總圖上尺寸45±0.05mm的公差0.04mm，以及限位基面相對于安裝基面D、C的平行度和垂直度誤差0.01mm（兩者公差兼容）。3）夾具的安裝誤差A因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A。產(chǎn)生夾

18、具的安裝誤差的因素有：夾具定位元件對夾具體安裝基面的相互位置誤差。夾具安裝基面本身的制造誤差及其與機床卡面間的間隙所產(chǎn)生的連接誤差。A = X1max + X2max式中 X1max過渡盤與主軸間的最大配合間隙；X2max過渡盤與夾具體間的最大配合間隙。設過渡盤與車床主軸間的配合尺寸為92H7/js6，查表：92H7為920+0.035mm，92js6為92±0.011mm，因此X1max = （0.035+0.011）mm = 0.046mm過渡盤與夾具體間的配合尺寸為160H7/js6，查表：160H7為1600+0.040mm，160js6為160±0.0125mm，

19、因此X2max = （0.040+0.0125）mm = 0.0525mm故A =（0.0462 + 0.05252）0.5 =0.0698mm4）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)的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G。車床夾具的加工方法誤差，如車床主軸上安裝夾具基準（圓柱面軸線、圓錐面軸線或圓錐孔軸線）與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取G =K/3=0.1/3=0.033mm5）總加工誤差工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是=（D+J +A +G）0.5K既工件的總加工誤差應不大于工件的加工尺寸公差K。為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早損廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量JC。因此將上式改寫為JC=K-0當JC0時，夾具能滿足工件的加工要求。JC值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值J確定得是否合理。圖1-1夾具的總加工誤差為=（2D+2J +2A +2G）0.5=（0+