輸出軸夾具課程設(shè)計(jì)方案說明書

個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用目錄前言4一、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 5二、零件分析8三、定位方案分析 9四、定位誤差分析 9五、夾緊方案的確定 10六、夾緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10七、機(jī)床的選擇 11八、小結(jié)12九、參考資料13個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用前言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)機(jī)械制造工藝學(xué)這門課程的充分運(yùn)用，通過這次的課程設(shè)計(jì)，我們可以將所學(xué)知識(shí)在實(shí)踐中得到體現(xiàn)。如在對(duì)機(jī)械加工夾具設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于夾具定位方案的分析、夾緊方案的分析，以及對(duì)夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都使我們得到了實(shí)踐的鍛煉。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，對(duì)加工要求進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了幾種方案，其中也遇到了很多的問題，如是否符合基本的定位要求，夾具的結(jié)構(gòu)是否合理，所設(shè)計(jì)的夾具是否經(jīng)濟(jì)等等，帶這些問題篩選方案，最終設(shè)計(jì)了本次的方案，解決問題的過程也是我們學(xué)習(xí)的過程。總之這是一次我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的解決實(shí)際問題的一次練習(xí)。在設(shè)計(jì)過程中或許也還存在著許多缺陷，可能會(huì)有考慮不周甚至錯(cuò)誤之處，希望老師指正，以便我們得到更好的進(jìn)步。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用一、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)在機(jī)械制造的各個(gè)加工工藝工程中，必須使工件在工藝系統(tǒng)中處于正確的位置，以保證加工質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。把為了使工件處于正確位置上所使用的各種工藝裝備稱為夾具，如檢驗(yàn)夾具、焊接夾具、裝配夾具等。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行切削加工時(shí)，為了保證加工精度，必須正確地安放工件，使工件相對(duì)于刀具和機(jī)床占有正確的位置，這一過程稱為“定位”。為了保證這個(gè)正確位置在加工過程中穩(wěn)定不變，應(yīng)該對(duì)工件施加一定的夾緊力，這個(gè)過程稱為“夾緊”。這兩個(gè)過程總稱為“安裝”。在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)安裝過程的工藝裝備，就是“機(jī)床夾具”。機(jī)床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣泛的是通用夾具，如車床上用的三爪自定心卡盤和銑床上用的平口虎鉗等。這類夾具的規(guī)格尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)廠家進(jìn)行生產(chǎn)。而用于批量生產(chǎn)，專門為工件某加工工序服務(wù)的專用夾具，則必須由各個(gè)制造廠自行設(shè)計(jì)制造。由于專用夾具的設(shè)計(jì)制造在很大程度上影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動(dòng)條件和生產(chǎn)成本，因此，它是各機(jī)械制造廠新產(chǎn)品投資、老產(chǎn)品改進(jìn)和工藝更新中的一項(xiàng)重要生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，也是每一個(gè)從事機(jī)械加工工藝的技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)。<1）機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，所以應(yīng)用十分廣泛。歸納起來有以下幾個(gè)方面的作用：①保證工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量夾具在機(jī)械加工中的基本作用就是保證工件的相對(duì)位置精度。由于采用了能直接定位的夾具，因此，可以準(zhǔn)確地確定工件相對(duì)于道具和機(jī)床切削成形運(yùn)動(dòng)中的相互位置關(guān)系，不受或者少受各種主觀因素的影響，可以穩(wěn)定可靠地保證加工質(zhì)量。②提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低單件時(shí)間定額的主要技術(shù)措施是增大切削用量和壓縮輔助時(shí)間。采用機(jī)床夾具，既可以提高工件加工時(shí)的剛度，有利于采用較大的切削用量，又可以省去劃線找正等工作，使安裝工作的輔助工時(shí)大大減小，因此能顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用③改善工人勞動(dòng)條件采用夾具后，工件的裝卸顯然比不用夾具方便、省力、安全。使用專用夾具安裝工件，定位方便、迅速，夾緊可采用增力、機(jī)動(dòng)等裝置，因此可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。還可設(shè)計(jì)保護(hù)裝置，確保操作者安全。④在流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍工藝工程中，當(dāng)某些工件所需要工序時(shí)間特別長(zhǎng)時(shí)，可以采用多工位或高效夾具等，以提高生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)節(jié)拍能夠比較平衡。<2）機(jī)床夾具分類①專用夾具專用夾具是針對(duì)某一種工件的一定工序而專門設(shè)計(jì)的。因?yàn)椴恍枰紤]通用性，所以夾具可以設(shè)計(jì)得結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。還可以按需要采用各種省力機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、分度裝置等。因此，此類夾具可以保證較高的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率。但是，由于這類夾具的專用性很強(qiáng)，并且設(shè)計(jì)和制造周期較長(zhǎng)，制造費(fèi)用也較高，當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，往往因無法再使用而報(bào)廢。因此，這類夾具主要在產(chǎn)品固定和工藝穩(wěn)定的較大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。②可調(diào)式夾具可調(diào)式夾具的特點(diǎn)是：加工完一種零件后，通過調(diào)整或更換夾具中的個(gè)別元件，即可加工形狀相似、尺寸和加工工件相近的多種零件?？烧{(diào)式夾具又可以分為通用可調(diào)夾具和專用可調(diào)夾具。通用可調(diào)夾具如滑柱式鉆模等，使用范圍較大。專門化可調(diào)夾具常稱為成組夾具，通常配合成組技術(shù)，用于裝夾和加工一組結(jié)構(gòu)與工藝相似的工件。因?yàn)檫@類夾具是在專門夾具基礎(chǔ)上少量更換或調(diào)整夾具元件，所以只能到達(dá)有限目標(biāo)的通用化。即使這樣，也極大提高了專用夾具在多品種、中小批量生產(chǎn)中使用的經(jīng)濟(jì)性。③專門化拼裝夾具專門化拼裝夾具是針對(duì)其工件的特定工序加工要求，由實(shí)現(xiàn)制造好的通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)化元件和部件拼裝組成。從這個(gè)特點(diǎn)來看，這類夾具具有很大的通用性，但同時(shí)又是為某一種特定工序而專門拼裝的夾具。因此，這類夾具又具有專門夾具的優(yōu)點(diǎn)。④自動(dòng)化生產(chǎn)用夾具自動(dòng)化生產(chǎn)用夾具主要是自動(dòng)線上所使用的夾具。基本上分為兩類：一類是固定式夾具，它與一般專用夾具相似；一類是隨行夾具，它除了具有一般夾具所擔(dān)負(fù)的安裝工件任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)著沿自動(dòng)線輸送工件的任務(wù)，即隨著工件從一個(gè)工位移動(dòng)到下一個(gè)工位。故稱為“隨行夾具”。屬于自動(dòng)化生產(chǎn)夾具的還有數(shù)控機(jī)床夾具。<3）夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和基本要求①夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)針對(duì)性強(qiáng)。設(shè)計(jì)人員必須全面掌握工藝和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。專用夾具是為某零件的某道工序設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)人員必須全面了解和掌握產(chǎn)品零件的要個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用求，工藝工程的安排以及所使用的機(jī)床、刀具，輔具的具體情況才可能提出合理可行的最佳方案，確定最合理的定位、夾緊裝置。保證加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率是夾具設(shè)計(jì)的兩項(xiàng)主要任務(wù)，而保證加工質(zhì)量又是第一位的。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)把住定位方案的確定和精度分析這兩道關(guān)。對(duì)于制造精度要求不高的零件，其夾具設(shè)計(jì)應(yīng)該重點(diǎn)保證提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)夾具結(jié)構(gòu)起決定性作用。夾緊裝置的結(jié)構(gòu)形式和種類很多，選用的靈活性很大，特別是夾緊裝置中力源及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)夾具結(jié)構(gòu)影響最大。因此，在同樣能保證工序要求的情況下，每個(gè)人設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可能大不相同。而不同復(fù)雜程度的夾具在不同的生產(chǎn)規(guī)模條件下其經(jīng)濟(jì)效果也不一樣，設(shè)計(jì)人員必須使自己的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，不可片面追求高精度而忽視了經(jīng)濟(jì)性。夾具的制造多屬于單件生產(chǎn)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮采用組合加工，修配和調(diào)整等措施來保證夾具的制造精度，盡可能地考慮設(shè)置修配和調(diào)整環(huán)節(jié)，而不能完全依靠用完全互換的辦法保證制造精度。設(shè)計(jì)周期短，一般不進(jìn)行強(qiáng)度剛度計(jì)算。夾具設(shè)計(jì)是直接為產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，其設(shè)計(jì)周期要求短，因此設(shè)計(jì)時(shí)多采用參照法或是憑經(jīng)驗(yàn)確定的辦法來保證受力件的強(qiáng)度和剛度，通常不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，有時(shí)采用簡(jiǎn)便公式或用圖表作為設(shè)計(jì)參考。要注意的是在設(shè)計(jì)一些具有較高精度的夾具時(shí)，應(yīng)該對(duì)定位精度、夾緊力等進(jìn)行必要的計(jì)算和分析。②設(shè)計(jì)的基本要求夾具設(shè)計(jì)的原則是經(jīng)濟(jì)和實(shí)用，它可以概括為“好用、好造、好修”這六個(gè)字，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際制造和維修水平為前提。具體要求為：(a>夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟(jì)性四者的關(guān)系。(b>保證工件精度。(c>保證使用方便，要便于裝卸、便于夾緊、便于測(cè)量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運(yùn)輸，保證安全第一。(d>注意結(jié)構(gòu)工藝性，對(duì)加工、裝配、檢驗(yàn)和維修等問題應(yīng)全面考慮，以降低制造成本。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用二、零件分析輸出軸主要應(yīng)用在動(dòng)力輸出裝置中，是輸出動(dòng)力的主要零件之一。其主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩，使主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，其工作中要承受較大的沖擊載荷和扭矩。因此，該零件需具有足夠的耐磨性和抗扭強(qiáng)度。本課程設(shè)計(jì)的課題是設(shè)計(jì)鉆法蘭面 10-20孔的鉆孔夾具。該孔的加工工序需要的定位表面均已經(jīng)加工完成，本工序需要保證尺寸包括孔距 75外圓中心軸的尺寸為 140和孔中心線對(duì)中心個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用軸位置度為 0.03，且孔軸線需垂直于端面。需限制的自由度包括 X直線方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向自由度，以及 Y軸直線方向以及轉(zhuǎn)動(dòng)方向自由度。三、定位方案分析1、定位方案一：176端面和80內(nèi)孔圓柱銷定位。端面限制自由度有 Z軸直線方向自由度，內(nèi)孔圓柱銷限制 X軸直線方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向以及Y軸直線方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向自由度。2、定位方案二：176端面和75外圓柱面定位，80內(nèi)孔圓柱銷導(dǎo)向。端面限制自由度有 Z軸直線方向自由度，外圓柱面限制 X軸直線方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向以及Y軸直線方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向自由度。其中定位方案一的基準(zhǔn)軸線為 80內(nèi)孔中心軸，與工藝要求不一致，而方案二的的定位方案與要求符合，故選用方案二定位。四、定位誤差分析尺寸140的定位誤差分析：工序基準(zhǔn)為 75外圓柱中心軸，與定位基準(zhǔn)一致，不存在基準(zhǔn)不重合誤差，下面計(jì)算基礎(chǔ)位置誤差。該工序的定位誤差要求為孔中心軸與 75軸中心軸的位置度為0.05。當(dāng)工件 75圓柱的直徑最小且夾具孔徑最大時(shí)，中心軸會(huì)出現(xiàn)最大偏差，此時(shí)的偏移量為經(jīng)過計(jì)算，方案二中的尺寸和精度滿足加工要求。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用五、夾緊方案的確定對(duì)工件夾緊裝置要滿足以下要求：1、 在夾緊過程中應(yīng)能保持工件定位時(shí)所獲得的正確位置2、 夾緊力大小適當(dāng)3、 夾緊裝置應(yīng)操作簡(jiǎn)便、省力、安全。4、 夾緊裝置的復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度應(yīng)與批量生產(chǎn)和生產(chǎn)方式相適應(yīng)。在夾緊方案中夾緊力的作用方向應(yīng)該有利于工件的準(zhǔn)確定位、盡量與工件剛度大的方向一致、盡量與切削力、重力方向一致。夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)支承原件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變；夾緊力左右點(diǎn)應(yīng)處于工件鋼性較好的部位，以減小工件夾緊變形；夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以減小切削力對(duì)于工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。六、夾緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖1 圖2個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖3夾具三維效果<緊固件未畫出）圖1、圖2分別為夾具裝配后的前視圖與俯視圖，圖 3為夾具三維效果圖<緊固件未畫出）。該夾具的底座通過 T型螺栓與機(jī)床的工作臺(tái)連接固定，在底座下加墊兩個(gè)等高塊便于排屑。加工時(shí)將工件大端面朝下，通過輔助導(dǎo)向定位塊定位，再將鉆模板套在工件的軸頸，用定位銷確定鉆模板的方向，放平后鎖緊螺栓，通過U型壓塊將鉆模板、工件、底座固定在一起 <U型壓塊盡量向中心靠近）七、機(jī)床的選擇根據(jù)工件裝夾后的總體尺寸以及加工工序要求，可選擇 Z3050搖臂鉆床作為加工機(jī)床，其具體參數(shù)如下：最大鉆孔直徑 50mm主軸中心至立柱母線距離 360-1860mm主軸端面至底座工作面距離 260-1050mm主軸行程350mm主軸圓錐孔莫氏5號(hào)主軸轉(zhuǎn)速12級(jí)r/min28，47，66，90，130，180，240，340，470，650，930，1300主軸進(jìn)給量6級(jí)r/min0.06，0.16，0.22，0.25，0.35，0.56個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用主軸允許最大進(jìn)給抗力 16000N主電機(jī)功率4.0kw搖臂升降電機(jī)功率 1.5kw由于工件結(jié)構(gòu)特性，若直接采用鉆床加工，機(jī)床主軸將會(huì)與工件發(fā)生干涉，因此需要采用鉆頭接桿圖 3與變徑套將錐柄鉆刀與機(jī)床主軸連接，可避免干涉現(xiàn)象，保證加工安全。圖3 鉆頭接桿八、小結(jié)在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，經(jīng)過了幾周的努力，遇到了許多困難，參考了實(shí)際生產(chǎn)中相似工件加工采用的夾具，設(shè)計(jì)了幾套的方案，最終基于實(shí)用與經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單的考慮，采用了當(dāng)前的這套夾具方案。在設(shè)計(jì)過程中，遇到了許多的困難，比如這一次又一次設(shè)計(jì)方案的修改，都暴露了前期我在這方面的不足，知識(shí)的欠缺以及經(jīng)驗(yàn)的短板都讓我有深刻的體會(huì)。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用在機(jī)械加工的過程中，夾具的使用相關(guān)廣泛，夾具對(duì)于提高效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量起到了非常重的作用。如果定位元件或者夾具方案沒有選好，就會(huì)導(dǎo)致加工出的工件零