三孔連桿工件零件銑床夾具設(shè)計(jì)

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任務(wù)書設(shè)計(jì)課題方向：銑床夾具設(shè)計(jì)題目：銑床夾具設(shè)計(jì)完成日期：2016 年 5 月 25 日一、 題目來源：銑床夾具設(shè)計(jì)圖所示為工件零件圖，工件以底面和兩個(gè)?13 的孔進(jìn)行定位，銑削長45 的槽，其它加工表面均已加工，中批生產(chǎn)。二、設(shè)計(jì)要求：（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求、作品要求）按照零件圖的設(shè)計(jì)要求，在調(diào)查研究、消化資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)用于普通銑床的夾具。要求完成1. 工件零件圖（CAD） A42. 銑床夾具二維裝配圖 （CAD） A13. 銑床夾具三維零件圖和裝配圖（PROE） 電子文檔打包上交4. 設(shè)計(jì)說明書 1 份 A4 紙打印裝訂三、個(gè)人重點(diǎn)：普通銑床的夾具設(shè)計(jì)1. 進(jìn)行夾具定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2. 進(jìn)行夾具夾緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.進(jìn)行夾具本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前 言夾具設(shè)計(jì)一般是在零件的機(jī)械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進(jìn)行的。制訂工藝過程，應(yīng)充分考慮夾具實(shí)現(xiàn)的可能性，而設(shè)計(jì)夾具時(shí)，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，應(yīng)一能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本底，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護(hù)容易等為其衡量指標(biāo)。一個(gè)優(yōu)良是機(jī)床必須滿足下列基本要求：（1）保證工件的加工精度 保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確的選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時(shí)還需進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中的其它零部件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求（2）提高生產(chǎn)率 專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。（3）工藝性能好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修等。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)，當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整和修配結(jié)構(gòu)。（4）使用性能好 專用夾具的操作應(yīng)簡單、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟(jì)適用是前提下，應(yīng)盡可能采用氣動(dòng)液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。專用夾具還應(yīng)排屑方便。必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量而引起工藝系統(tǒng)變形。（5）經(jīng)濟(jì)性好 專用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進(jìn)行必要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。主要功能說明：目錄第 1 章節(jié) 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)..................................11.1 工件分析..........................................................11.2 工件的定位........................................................11.3 工件的夾緊設(shè)計(jì).................................................21.4 刀具的對刀.......................................................4第 2 章節(jié) 夾具的精度檢驗(yàn).................................42.1 定位銷尺寸計(jì)算..................................................42.2 夾緊力計(jì)算........................................................52.3 夾具加工誤差分析..............................................7第 3 章節(jié) 夾具安裝.............................................83.1 安裝順序............................................................8總結(jié).......................................................................10參考文獻(xiàn)..............................................................11致謝......................................................................12第 0 頁第一章節(jié) 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1 工件分析下圖所示為連桿的銑槽工序簡圖。工序要求銑工件中間的一個(gè)通槽，槽寬 45 mm，深 10 mm，表面粗糙度值 為 6.3 m。先行工序以加工1.0?4.0?aR?好的表面可作為本工序用的定位基準(zhǔn)，即厚度為 16 mm 的兩個(gè)端面和直徑皆1.0?為 φ13H8 的兩個(gè)孔，此兩基準(zhǔn)孔中心距為 77 0.1mm，槽寬由刀具直接保證，?槽深和位置要用夾具保證。本次設(shè)計(jì)要求一次性加工 3 個(gè)工件，每次安裝的基準(zhǔn)都用兩個(gè)孔和一個(gè)端面，并在上端面上進(jìn)行夾緊。1.2 工件的定位根據(jù)連桿銑槽的工序尺寸，形狀和位置精度要求，工件定位時(shí)需第 1 頁限制六個(gè)自由度。工件的定位基準(zhǔn)和夾緊位置雖然在工序圖上已經(jīng)規(guī)定，但在擬定定位、夾緊方案時(shí)，仍然應(yīng)對其進(jìn)行分析研究，考查定位基準(zhǔn)的學(xué)則是否能滿足工件位置精度的要求，夾具的結(jié)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)。在銑連桿槽時(shí)，工件在槽深方向的工序基準(zhǔn)是和槽相連的端面，若以次端面為平面定位基準(zhǔn)，可以達(dá)到與工序基準(zhǔn)相重合。但是由于要在此面上開槽，那么夾具的定位面就勢必要設(shè)計(jì)成朝下的，這就會(huì)給工件的定位夾緊帶來麻煩，夾具的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。如果選擇與所加工槽相對的另一 端面為定位基準(zhǔn)，則會(huì)引起基準(zhǔn)不重合誤差，起大小等于工件兩端面間 的尺寸公差 0.1mm?？紤]到槽深的公差較大（為 0.4mm） ，還可以保證精度要求的。而這樣又可以使定位夾緊可靠，操作方便，所以應(yīng)當(dāng)選擇工件底面為定位基準(zhǔn)。采用平面為定位元件。在保證角度方面，以兩孔為定位基準(zhǔn)，可以做到基準(zhǔn)重合，而且操作方便。為了避免發(fā)生不比樣的過定位現(xiàn)象，采用一個(gè)圓柱銷和一個(gè)菱形銷做定位元件。工件以一面兩孔為定位基準(zhǔn)。而定位元件采用一面兩銷，分別限制了工件的六個(gè)自由度，屬于完全定位。如圖 2-2：圖 2-2 定位簡圖1.3 工件的夾緊設(shè)計(jì)第 2 頁設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí),應(yīng)滿足下述主要要求：1.夾緊裝置在對工件夾緊時(shí)，不應(yīng)破壞工件的定位,為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點(diǎn)。2.夾緊力的大小應(yīng)該可靠，適當(dāng)，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。3.夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，夾緊動(dòng)作要迅速，操作方便省力，安全。4.夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。二、夾緊力的確定確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小時(shí)，應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求，并結(jié)合工件加工中的受力狀況及定位元件的結(jié)構(gòu)和不止方式來確定。夾緊力的方向A. 夾緊力的方向應(yīng)使定位基面與定位原件家畜良好，以保證工件定位基準(zhǔn)可靠，且主夾緊力應(yīng)朝向主要限位基面。如圖 2-3 所示：夾緊力 直接朝向限位基面—支承板上面。JF圖 2-3 夾緊力 FJ夾緊力的作用點(diǎn)第 3 頁夾緊力的方向確定后，應(yīng)根據(jù)下述原則確定作用點(diǎn)的位置：1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性好的方向和部位。3）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)靠近工件的加工表面。根據(jù)工件定位方案，可以考慮夾緊力的作用點(diǎn)及方向采用裝配圖中所示的方法（圖 2-3）較好。工件以一面兩孔的定位方式在支承板、圓柱銷和菱形銷上定位，按下液壓系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)液壓缸以使其工作，當(dāng)液壓活塞桿在壓力油的作用自下向上伸出時(shí)，頂起壓緊板的外端向上運(yùn)動(dòng)，通過活節(jié)螺栓帶動(dòng)浮動(dòng)杠桿繞鉸鏈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右端螺栓向下移動(dòng)，使單副壓板均勻地同時(shí)夾緊工件兩端。該夾具有三副壓板，可同時(shí)加工三個(gè)工件。1.4 刀具的對刀對刀元件主要由對刀塊和塞尺組成，用以確定夾具和刀具的相對位置，對刀元件的結(jié)構(gòu)形式取決于加工表面的形狀。本夾具采用側(cè)裝對刀塊。用對刀塊調(diào)整刀具與工件待加工面的相對位置，適用于加工精度不超過 IT8 級，本方案采用側(cè)裝對刀塊，用螺釘，銷釘固定在夾具體上。使用對刀元件對刀時(shí)，在刀具和對刀塊之間用塞尺進(jìn)行調(diào)整，以免損壞切削刃或造成對刀塊過早磨損。本次設(shè)計(jì)采用平塞尺，其基本尺寸 s 為 5mm，公差按 h6 制造。標(biāo)準(zhǔn)對刀塊的材料為 20 鋼，滲碳深度為 0.8-1.2mm，淬火硬度為55-60HRC。標(biāo)準(zhǔn)塞尺的材料為 T8，淬火硬度為 55-60HRC。 第二章節(jié) 夾具的精度檢驗(yàn)2.1 定位銷尺寸計(jì)算（1）確定兩定位銷的中心距 兩定位銷的中心距的基本尺寸應(yīng)該等于工件兩定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般取T =（ - ）TdL15DL第 4 頁因 =77 mmDL1.0?取 =77±0.03mmd確定圓柱銷直徑 圓柱銷直徑的基本尺寸取與之配合的工件孔的最小極限尺寸，其公差一般取 g6 或 h7。因連桿兩定位孔的尺寸為 Φ13H8=Φ13 mm，取圓柱銷的直徑 d =Φ13h7=Φ13 mm。（3）確定菱形銷的尺寸 b 查表 2-1，b=4mm。D 2>3-6 >6-8 >8-20 …b 2 3 4 …B D -0.52D -12D -22…（4）計(jì)算菱形銷的最小間隙b=4mm D =13mmmin2TL =0.2mm TL =0.06mmd按 X = 計(jì)算得min2in2)(TbLD?X =0.08mmin2（5）確定削邊銷基本尺寸 及公差2d第 5 頁1）按公式 = - 算出菱形銷的最大直徑max2dinDmi2X=（13-0.08）mm=12.92mm2）確定菱形銷的公差等級，一般取 IT7 或 IT6 因 IT7=0.018mm故 =Φ13 mm2d08.9?2.2 夾緊力的計(jì)算計(jì)算夾緊力時(shí)，通常是把夾具體和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受的切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮工件重力、慣性力）的作用狀況，找出加工中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際夾緊力。即式中 實(shí)際所需夾緊力（N）F 理論夾緊力（N）K 安全系數(shù)在精加工時(shí)，K 取 1.5。在一面兩孔定位中，理論夾緊力的計(jì)算公式為式中 P 為機(jī)床切削力P0 為圓柱銷所受部分切削力μ 為工件與限位基面之間的摩擦力K?K?)(0PF??第 6 頁由表 3-1 得： μ=0.15。表 3-1 摩擦系數(shù)的選用摩擦條件 μ工件為加工過的平面 0.15工件為未加工過的毛坯表面，固定支承為球面 0.2-0.25夾緊元件和支承表面有齒紋，并在較大相互作用力下工作0.7為防止圓柱銷受力而造成不必要的定位誤差，而令 P0 為 0。則 選取銑床的背吃刀量 =3mm，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f=0.5mm/r。因待加工工件為鋼材，故單位切削力 P=2000則銑床的切削力=2000*3*0.5=3000（N）故 F=3000/0.15=20（KN）FK=20*1.5=30（KN）結(jié)論 本夾具所需實(shí)際夾緊力為 30KN。2.3 夾具加工誤差的分析使用夾具加工時(shí)產(chǎn)生的誤差有下列四個(gè)方面：1．與工件定位有關(guān)的誤差 定位誤差△ D2．與夾具在機(jī)床上安裝有關(guān)的誤差 安裝誤差△ A15.0PF?papRPfF?第 7 頁3．與刀具調(diào)整有關(guān)的誤差△ T4．與加工過程有關(guān)的誤差△ G△ D+△ T+△ A+△ G≤δ k上式即為定位誤差不等式。A：定位誤差基準(zhǔn)重合： =0?BD= Y= D+ d+xminD=0.015（mm）B：夾具在銑床上安裝的不準(zhǔn)確并不影響加工槽的位置尺寸，所以 A 可不考慮。?C：加工方法有關(guān)誤差對刀塊的制造與對刀調(diào)整誤差銑刀的跳動(dòng)，機(jī)床工作臺(tái)的傾斜等因素所引起的加工方法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并參照經(jīng)濟(jì)加工精度進(jìn)行確定。今取 0.05mm.綜上所述：= D+ A+ T+ G???=0.065mm﹤ =0.1mm?k此夾具滿足加工要求?！?〉對槽深精度的分析計(jì)算影響槽尺寸精度（10 mm）的主要因素有：2.0?A：基準(zhǔn)重合 B=0?D= Y= D+ d+xminD=0.015（mm）B：夾具安裝誤差第 8 頁由于夾具定位面 N 和夾具底面 M 間的平行度誤差等，會(huì)引起工件傾斜，使加工槽的底面和其端面不平行，因而會(huì)影響槽深的尺寸精度。夾具技術(shù)要求的第一條規(guī)定為不大于 100：0.03，那么在工件約 105mm范圍內(nèi)的影響值將約 0.03mm.C:加工方法有關(guān)的誤差對刀塊的制造和對刀調(diào)整誤差，銑刀的跳動(dòng)，機(jī)床工作臺(tái)的傾斜等因素所引起的加工方法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并參照經(jīng)濟(jì)加工精度進(jìn)行確定，今取 0.1mm.綜上：= D+ A+ T+ G???=0.125mm =0.2m?k因此，此夾具滿足加工要求。第三章節(jié) 夾具安裝3.1 安裝順序當(dāng)夾具的各個(gè)零件生產(chǎn)出來后，在安裝夾具的過程中要注意一些事項(xiàng)：(1)先以平衡的方式把支承板和夾具體以兩個(gè)定位削（其中一個(gè)為削邊銷）定位，接著依次上固定螺釘。(2) 支承板留有 0.2 到 0.3mm 的加工余量，在安裝上去后，等檢驗(yàn)精度的時(shí)候再磨削部分余量至達(dá)到要求。按照磨損規(guī)則是盡量的初次磨削最少的余量，可以使使用時(shí)間加長,減少成本。(3)安裝夾具體右側(cè)的調(diào)節(jié)支撐和兩側(cè)的定位鍵。(4)安裝杠桿板和螺栓，因夾具體長度限制，杠桿板和螺栓不能同時(shí)放入夾具體內(nèi)腔，應(yīng)先將杠桿板由夾具體側(cè)孔放入夾具體內(nèi)的正確位置，螺栓由底面直接插入對應(yīng)的螺栓孔，依次放入墊圈、壓縮彈簧、墊圈、壓緊板、彈簧墊圈，后擰緊螺母。 （注意：螺母只要稍稍旋入螺栓即可，否則杠桿板會(huì)繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致另一側(cè)的螺栓安裝困難，理第 9 頁論上應(yīng)先安裝長螺栓，即靠近液壓缸一側(cè)的螺栓。 ）(5)安裝液壓缸，將液壓缸的安裝板放入夾具體左側(cè)凹槽中，使缸底與夾具體底板接觸，在夾具體上配鉆安裝孔。然后絞孔、攻螺紋，最后用螺釘將液壓缸固定在夾具體左側(cè)凹槽中。(6)安裝 T 型槽快換螺栓，將夾具體固定在銑床工作臺(tái)上。裝配圖說明：在加工箱體、支架類零件時(shí)，常用工件的一面兩孔作為定位基準(zhǔn)，以使基準(zhǔn)統(tǒng)一。此時(shí)，采用一面兩銷的定位方式。這種定位方式簡單、可靠、夾緊方便。有時(shí)工件上沒有合適的小孔時(shí)，常把緊固螺釘孔的精度提高或?qū)ｉT做出兩個(gè)工藝孔來，以備一面兩孔之用?？偨Y(jié)：為期兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，在這兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)過程中，真是感慨萬千。它使我從中學(xué)到了以前在課堂上根本就學(xué)不到的東西！在這次設(shè)計(jì)過程中，使我真正的認(rèn)識(shí)到自己的不足之處，以前上課沒有學(xué)到的知識(shí)，在這次設(shè)計(jì)當(dāng)中也涉及到了。使我真正感受到了知識(shí)的重要性。這次設(shè)計(jì)將我以前學(xué)過的機(jī)械制造工藝學(xué)、公差與配合、機(jī)械制圖、機(jī)械基礎(chǔ)等知識(shí)很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線、鞏固所學(xué)的作用。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中掌握了如何利用 AUTOCAD 和一些計(jì)算機(jī)軟件，因?yàn)榈?10 頁學(xué)的時(shí)間長了，因此在開始畫圖的時(shí)候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。但現(xiàn)在已經(jīng)可以熟練的運(yùn)用了。CAD 制圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。因此，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)真正將以前所學(xué)的聯(lián)系到實(shí)際應(yīng)用中來了。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，還有一個(gè)重要的成果就是關(guān)于專用夾具的設(shè)計(jì)，因?yàn)闄C(jī)床夾具的設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)的過程中只是作為理論知識(shí)講的，并沒有親自設(shè)計(jì)過。因此，在開始的設(shè)計(jì)過程中，存在這樣那樣的問題，在朱老師的細(xì)心指導(dǎo)下，我根據(jù)步驟一步一步的設(shè)計(jì)，畫圖，查閱各種關(guān)于專用夾具的設(shè)計(jì)資料，終于將它設(shè)計(jì)了出來，我感到很高興，因?yàn)樵谶@之中我學(xué)到了以前沒有學(xué)到的知識(shí)，也懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多知識(shí)，有一點(diǎn)更是重要，就是我能作為一個(gè)設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)一個(gè)零件，也因此，我了解了設(shè)計(jì)人員的思想，每一個(gè)零件，每件產(chǎn)品都是先設(shè)計(jì)出來，再加工的，因此，作為一個(gè)設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)的過程中一點(diǎn)不能馬虎，每個(gè)步驟都必須有理有據(jù)，不是憑空捏造的。而且，各種標(biāo)準(zhǔn)都要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，查閱大量資料。第 11 頁參考文獻(xiàn)：[1]劉守勇,陳殿學(xué)，劉彥竹，機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具 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