课程设计（论文）轴承端盖的夹具设计.doc

概述机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床还是数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。通过机床夹具设计，不仅可以培养综合运用已学知识的能力，而且可以得到工程设计的初步训练。夹具的主要作用有以下几个方面：1、准确、可靠的定位和夹紧，减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。2、提高生产效率，降低生产成本 使用夹具后可减少划线、找正的辅助时间，且易实现多件、多工位加工。3、以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。4可以扩大先进的工艺方法的使用范围，促进工件的生产机械化和自动化的综合发展。夹具设计的基本要求1、工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。2、夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。3、夹紧操作的灵活性。使用夹具生产应保证足够的装夹空间，使操作人员有良好的视野和操作环境，使生产的全过程处于稳定的工作状态。4、便于工件的装卸。操作时应考虑制品在装配定位加工前后能顺利的从夹具中取出，还要制品在翻转或吊运使不受损害。5、良好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素，降低夹具制造成本。机床夹具通按照它的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。本文设计研究了翻转式夹具，对翻转式夹具的工作原理做了阐述，翻转式夹具的各零部件做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。第一章 夹具的总体方案设计1.1对工件进行分析轴承盖的作用：一是为了固定轴承进行轴向定位；二是起密封保护作用，防止轴承进入尘土等进入轴承造成损坏。除它本身可以防尘和密封外，它常和密封件配合以达到密封的作用；三是保证润滑剂（润滑脂）仅对滚动体和滚道起作用而不溢出；四是一定程度上防止滚动体保持架等易损件受外力作用而损坏零件图1-1如下：图1-1轴承盖通过对零件图的分析，因零件的尺寸不大，且精度要求较高，所以选用翻转式夹具。1.2综合设计的内容及步骤1、专用夹具的基本要求2、具设计的一般步骤-专用夹具的一般步骤3、夹具设计中的几个重要问题4 夹具的结构工艺性分析5、夹具精度分析第二章 专用夹具的基本要求2.1保证工件的加工精度专业夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2.2提高生产效率专业夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。2.3工艺性好专用夹具的结构应简单、合理、便于加工、制造、装配、检验和维修。2.4使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全、可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。2.5经济性好出考虑专用夹具本身疾结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。2.6通用性好满足通用化、标准化、系列化的“三化”要求，便于管理应用，减少库存量。第三章 专用夹具的一般步骤3.1明确设计任务与收集设计原始材料（1）了解加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，该工序的加工内容及工序图，了解该工序所使用的设备、刀具、量具等工艺装备，生产节拍等参数。（2）了解零件的生产类型，这是决定夹具采用简单疾结构或复杂结构的依据。（3）收集该夹具所使用的机床的资料，注要指与夹具连接部分的安装尺寸。（4）收集所使用的刀具的资料，如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件。（5）了解夹具制造厂房的能力和使用条件。（6）收集有关夹具零部件的标准（包括国际、部标、企标、厂标），典型夹具结构图册等。3.2拟定夹具结构方案，绘制夹具草图（1）根据工件的加工要求和结构形状，确定工件的定位方式，选择或设计定位装置，必要时，计算定位误差。（2）确定工件夹紧方案，设计夹紧装置。（3）确定其它装置及元件的结构形式如：定向、导向、分度、对刀装置等。（4）确定夹具体的结构形式和夹具在机床上的安装方式。（5）绘制夹具草图，最好考虑几种方案经过分析比较，从中选出合理的方案。3.3进行必要的分析计算 工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行技术经济分析，选用比较合理的方案。3.4审查方案和改进设计3.5绘制夹具草图 按国家制图标准绘制，尽可能采用比例1:1，主视图按夹具面对操作者的方向绘制。 被加工零件用双点划线表示。3.6绘制夹具零件图第四章 夹具零部件的结构选择4.1钻模板1、夹具板类型的选择钻模板用于安装钻套。钻模板与夹具的连接方式有固定式、铰链式、分离式、悬挂式等几种。 固定式钻模板 铰链式钻模板 分离式钻模板 悬挂式钻模板 本设计的钻模板如图4-1示：图4-1钻模板2）夹具板的主要尺寸的确定夹具板的厚度，可根据经验公式：a=825（mm）进行确定。夹具板的外尺寸确定，可根据加工工序的要求及尺寸确定4.2钻套1）钻套类型的选择查标准可知，钻套有以下四种。 固定钻套（GB226280）： 可换钻套（GB226480） 快换钻套（GB2265-80） 特殊钻套 经过分析，应选择可换钻套（GB226480）。由于钻孔直径为10按GB1298-77碳素工具钢技术条件；热处理：T10AHRC58-64;渗碳深度为0.8-1.2mm，HRC58-64。其他技术条件按GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件。本设计的钻套如图4-2所示：图4-2钻套2) 钻套基本尺寸的确定 在本设计项目中，钻套选用可换钻套（GB226480），因此钻套的基本尺寸可通过标准查取。其中d=10，D=,15，D1=26，h=10mm，H=28mm。4.3夹具支撑本设计夹具支撑如图4-3所示图4-3夹具支撑4.4销本设计销如图4-4所示：图4-4销4.5开口垫板本设计开口垫板如图4-5所示：图4-5开口垫板4.6螺栓从标准库中直接提取图符，采用GB/T 5780-2000 六角螺栓-C级。图如4-6所示：图4-6螺栓4.7螺母1从标准库中直接提取图符，采用GB/T 41-2000六角螺母-C级。图如4-7所示：图4-7螺母14.8螺母2从标准库中直接提取图符，采用GB/T 41-2000六角螺母-C级。图如4-8所示：图4-8螺母2第五章 夹具精度的分析计算及校核5.1机床夹具设计的过程及方案5.1.1精度的分析夹具的主要功能是用来保证零件加工的位置精度。使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差因素主要有三个方面：1、定位误差 2、夹具制造与装夹误差 3、加工过程误差 在加工过程中由于工艺系统(除夹具外)的几何误差、受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差，用GC表示。上述各项误差中，第一项与第二项与夹具有关，第三项与夹具无关。显然，为了保证零件的加工精度，应使： 式中,T 为零件有关的位置公差。上式即为确定和检验夹具精度的基本公式。通常要求给GC留三分之一的零件公差，即应使夹具有关误差限制在零件公差2/3的范围内。当零件生产批零较大时，为了保证夹具的使用寿命，在制定夹具公差时，还应考虑留有一定的夹具磨损公差。5.1.2确定夹具结构方案，选择定位元件 基准的方案设定 确定导向装置 确定夹紧机构 5.1.3主要零件、部件及总体尺寸的尺寸确定 主要零件及部件尺寸的确定1 钻套主要尺寸的确定1）钻套类型的选择 2) 钻套底面到加工面上面高度H 根据经验公式： 铸铁： H=（0.30.6）d钻或H=5+0.15d钻； 钢 ： H=（0.71.5）d钻 或 H=5+0.6d钻；因为在加工的过程中H在满足排屑的要求下，越小越好（防止钻头偏斜）， 夹具板的主要尺寸的确定1）夹具板的厚度 可根据经验公式：a=8-25（mm） 2）夹具板的外尺寸确定 根据加工工序的要求及尺寸可确定夹具板的外形尺寸。5.2加工精度分析计算与审核5.2.1加工精度分析1）钻套中心线与定位面距离偏差取工件上相应偏差的15左右，还应满足两个原则：偏差尽量小；机床能够加工出来。2）定位面与基准面（机床）的平行度应为0.031000（平面磨床可达到）。3）钻模板孔中心线与基面垂直度应为0.02500。对刀误差1）钻头中心与钻套中心不重合（钻头与钻套内孔配合间隙）2）钻头偏斜与钻头与钻套间隙、导套高度、工件位置及夹具制造垂直度，平行度等有关。工件定位误差1） 基准不符: =定位基准到设计基准的尺寸公差2） 基准位移: 一般由夹具与工件配合间隙产生的。3）=+此公式为向量和。加工过程误差：由于磨损，热变形，加工过程的振动等可能引起误差。判断依据：若以上各项误差之和小于等于工件上相应公差 则该夹具合格。一般取工件上的加工过程误差为工件上相应公差的三分之一，即只有其余几项的公差之和小于等于工件上相应公差的三分之二时，夹具合格。5.2.2加工精度计算及评审一、1.定位误差 DW 该工件的设计基准与定位基准一致，都是内圆115的中心线，故JB=0.夹具内圆为115H7（）的最大配合间隙X=+0.035-（-0.090）=0.125mm.JW=X=0.125mm则 DW=JB+JW=0.125mm.2.制造误差ZZ （1）钻套中心线对定位件中心线位置精度=0.030.05mm. 取=0.04mm.（2）钻套内外圆同轴度误差（查表P297）=0.008mm.(3) 钻头不倾斜时与钻套内孔中心线不重合位置精度误差为X，钻头选用10h9(),钻套孔10（查表P297）则最大间隙X=0.023mm.位置度误差=0.023mm.(4) 钻套中心线与定位面不垂直度为0.01.则不垂直的角度误差为。=.钻头钻孔斜= ·H.H为钻套高度中点到钻孔底面距离h=5+0.16d=6.6 钻套总长H=+6.6=20.6mm= ·H.=x20.6=0.0094mm综上可得：=0.1338工件上小孔中心线与轴承盖中心线误差=0.8mm因0.1338×=×0.8=0.5333故此方案可行。假若钻头纯斜：= =0.00082则=±·H=±0.00082×20.6=±0.0169mm位置公差为=0.0338mm.综上可得=0.1360=0.5333故此方案可行.二、钻孔的切削力及力矩1、切削用量 f 、v、d.(1)钻头直径d=10. 工件材料为HT200硬度为241HB当d=1013mm，所钻铸铁硬度大于200HB时f=0.310.39mm/r.以Z3050钻床为例，应选用f=0.32mm/r.(2)钻铸铁是的切削速度v=0.35mm/r.2、钻孔轴向力p及力矩=2.6·d·f·(HB)=2.6×10×0.32×241=280.735kg.=d·f·(HB)= 10×0.32×241=855.7kg.3、夹紧力：作用：防止由于切削力总用使工件翻转防止由于切削力矩使工件转动。夹紧力求法：(1.52.5).使工件不翻到，安全系数为1.52.5.=f·L·/2查机械制造工艺学P276表6-2 不同表面的摩擦系数表6-2 不同表面的摩擦系数接触表面特征摩擦因数光滑表面0.15-0.25直沟槽，方向与切削方向一致0.25-0.35直沟槽，方向与切削方向垂直0.4-0.5交错网状沟槽0.6-0.8知f=0.150.25. 取f=0.2L为钢板与工件接触的平均直径L=91mm.取安全系数为2.则=4/ (fL)=4×855.7/(0.2×91)=188.06kg.选用12螺栓，其最大夹紧力为460kg=188.06kg 故此方案可行.结论通过这次专业综合设计，我学会了综合设计的一般步骤，和如何书写论文。 通过学习撰写论文，我大体掌握调查研究和搜集资料的方法和手段，熟悉了学术论文的基本规范和写作方法。通过这次设计，我感触最深的就是：设计过程中一定要以严谨、科学的态度去对待，不论是在查资料还是在学软件的过程中，都应该抱着仔细的态度去核实每一个细小的环节。通过本次夹具设计，让我巩固了专用夹具的相关知识：1.机床夹具是由定位元件、夹紧装置、对刀元件、夹具体等部分组成的,机床夹具设计也就是针对夹具组成的各个部分进行设计,其中定位与夹紧量个环节是夹具设计的重点；2.定位就是确定工件在夹具中的正确位置,是通过在夹具上设置正确的定位元件与工件定位面的接触来实现的。工件的定位有完全定位和不完全定位,要根据其具体加工要求而定,欠定位在夹具设计种是不容许的,而过定位则有条件地采用；3.通常，由于定位副制造不准确或采用了基准不重合定位等原因,定位过程中会引入定位误差,定位误差的计算要根据具体情况分析计算；4.夹紧是为了克服切削力等外力干扰而使工件在空间中保持正确的定位位置的一种手段，夹紧一般在定位步骤之后,有时定位与夹紧是同时进行的。5.车、铣、钻、磨等不同的机床其夹具设计具有各自典型特点,应根据具体设计任务,遵循夹具设计的基本要求和步骤进行设计。加深了对机械夹具设计的理解。通过这三周的专业综合设计，我重新复习了以前学过的机械加工工艺学、互换性测量等专业课知识，让我对以前学过的相关专业知识有了进一步的理解和认识，懂得了如何去应用它们，同时让我我感觉到了自己对以前所学的知识不足之处，我以后一定要更加努力。致谢首先，感谢学校给予我们这次机会，让我们对设计有所了解和掌握，更加的接近步入社会后的工作。其次，感谢本次设计的指导老师潘老师和牟老师。本次专业综合设计论文是在潘老师和牟老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。牟老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。潘老师在论文的书写，资料的搜集给予了我们极大地帮助。 再次，感谢我的同学们，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意。最后，再次对关心、帮助我的老师们和同学们表示衷心地感谢！ 参考文献1 濮良贵. 纪名刚主编. 机械设计 .北京:高等教育出版社，2006.2 孙恒，陈作模，葛文杰主编. 机械原理 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