毕业设计论文法兰盘专用钻四孔分度式钻模设计全套图纸.doc
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1、第一章 概述全套图纸加174320523 各专业都有1.1 夹具的作用当今社会的快速发展,工业逐渐在人们的生活中占据着重要作用,成为衡量一个国家强弱的判断标准。我国经济的快速增长,其中制造业是一个不可或缺的力量。本设计主要着重于制造业中的夹具设计。它是一种装夹工件的工艺设备,其主要功用是实现工件的定位和夹紧,使工件加工时相对机床、刀具有正确的位置,以保持工件的加工精度。它在机械加工中的作用可归纳为以下几点:(1)保证加工精度;由于采用夹具安装,可以准确的确定工件与机床、刀具之间的相位置,所以在机械加工中,可以保证工件各表面的相互位置精度,使其不受或少受各种主观因素的影响。因而容易获得较高的位置
2、精度,并使一批工件的精度稳定。(2)提高生产效率、降低成本;采用夹具是使工件装夹方便,免去工件逐个找正对刀所发费的时间,另外,采用夹具后,产品质量稳定,对操作工人的技术小平的要求可以降低等。(3)扩大机床的使用范围;使用专用夹具可以改变原机床的用途和机床的使用范围,实现一机多能。如在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后,可以对箱体孔系进行镗削加工。(4)改善劳动条件,保证生产安全;使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度,改善劳动条件,保证安全。1.2 夹具的分类夹具有多种分类方法,一般按使用范围和特点可分为通用夹具专业夹具组合夹具和可调夹具;或按所使用的机床分为车床夹具铣床夹具镗床夹具等,如图1.1所
3、示。图1-1 机床夹具的分类其中通用夹具是指已经标准化的,可用于加工一定范围内不同工件的夹具。对于专用夹具是指专为某一工序而设计的夹具。一般在批量生产中使用,是机械制造厂里最多的一种机床夹具。组合夹具是由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的的夹具,该类夹具是由专业厂家制造。可调夹具是指加工形状相似尺寸相近的多种工件时,只需更换或调整夹具上的个别元件或部件,就可使用的夹具。1.3 夹具的组成虽然夹具的种类繁多,但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中作用相同的结构或元件加以概括,其一般都有以下几个部分组成:1.定位元件定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置。2.夹紧装置夹紧元件的作用
4、是将工件压紧夹牢,并保证工件在加工过程中正确的位置不变。3.夹具体夹具体是夹具的基础件,是夹具的基座和骨架,用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。4.对刀或导向元件这些元件是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件成为导向元件。5.其它装置或元件根据工序要求的不同,各种夹具根据需要还有一些其它装置或元件,如分度装置、连接元件等。以上各组成部分与工件、机床、刀具之间的相互关系如图1-2所示图1-2 夹具的组成与工件、机床、刀具的相互关系1.4 夹具的发展方向随着科学技术的高速发展,机械产品不断更新换代,其品种型号越来
5、越多,质量要求越来越高,更新周期越来越短。机床夹具是保证产品质量、提高劳动生产率的重要技术手段,其结构形式必须与其生产类型和市场变化相适应。显然,单一品种大批量生产中所使用的专用夹具的结构形式,已难以适应这种多品种、高精度、短周期生产的要求,必须随生产形式的变化而向前发展。其发展方向,主要表现在柔性化、精密化、高效自动化等方面,其夹具的设计则更加注重标准化和采用计算机辅助实现自动化1.5 本课题的来源及目的意义本课题来自于实践,夹具在机械加工中具有重要的作用,它能保证加工精度,提高产品质量,减轻工人的劳动强度,保证安全,提高劳动生产率,能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配。而
6、使用了分度钻的好处在于, 可采用多工位加工,能使加工工序集中,从而减轻工人的劳动强度和提高生产率。第二章 工件的定位及分析2.1 定位及定位原理一、定位工件的定位,对单个工件讲是使该工件在多次重复放置到夹具中时,都能准确地占据同一个位置;而对一批工件来说,是逐次将它们放入夹具中时,应使所有的工件都必须占据同一个准确位置。二、定位原理任何一个物体在三维空间中,相对三个互相垂直的坐标系OXYZ来说,都有六个自由度,即沿X、Y、Z三个坐标轴的移动,以、表示,及绕着X、Y、Z轴的转动,用X、Y、Z表示,如图2-1所示。如果说某物体在某一方向上的自由度被限制住了,实际上是说该物体在该方向上有了一个确定的
7、位置。当物体的六个自由度完全被限制住是,该物体在坐标系中的位置也就完全被确定了。图2-1 物体的六个自由度要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置,则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位;工件被限制的自由度少于六个,但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。根据“六点定位原则”和所加工零件的要求,故要采取完全定位的方法完全限制六个方向的自由度。2.2 定位方式和定位元件的选择一、常用的定位元件根据定位元件的基本要求,其定位元件要有足够的精度、强度、刚度和较好的耐磨性、工艺性和便于清除切屑的条件,故常见的定位元件有短定位销、长定位销、锥销、V形块、定位套等。二、 工件的
8、定位分析a)分析自由度该零件此次加工工序为4-10通孔,理论限制自由度为X移动,X转动,Y移动,Y转动,Z转动,但也可采用完全定位的方法完全限制它的六个自由度。b)定位元件的选择 根据“六点定位原则”和定位元件所能限制的自由度,结合待加工零件的设计要求,本工序使用中心定位,故选取短圆柱销限制工件在X、Y方向上的移动;选取一个平面来限制工件在Z方向的移动和在X、Y方向上的转动;选取一个活动V形块来限制工件在Z方向的转动。其定位示意图如图2-2所示:图2-2 工件定位示意图2.3 定位误差的分析分析定位方案知,由于活动V形块的作用,定位误差是圆柱配合面定位定位副单边接触所产生的。故此时,定位误差:
9、工件以短圆柱销定位,根据互换性与测量技术基础我们查得,可选择它们的配合尺寸为。有GB/T 1800.31988查知:IT8=0.035, 故,ei=esIT8=00.035=-0.035. 所以:=0.0525.第三章 工件的夹紧为保证工件在加工过程中不产生位移或振动,影响加工质量,甚至使加工无法顺利进行。所以,工件定位之后,在切屑加工之前必须用家具装置将其夹紧。3.1 夹紧装置的基本要求(1) 应保证夹紧不破坏工件在夹具定位元件上所获得的正确位置。(2) 夹紧后的工件变形和表面压伤程度必须在加工精度的允许范围内。(3) 夹紧装置的复杂程度应与生产纲领相适应,在保证生产率的前提下,结构应力求简
10、单紧凑,便于制造和维修。(4) 夹紧动作迅速,操作方便,安全省力。3.2 夹紧力三要素的确定a) 夹紧力方向的确定(1) 夹紧力的作用方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性。即夹紧力的方向应朝向主要定位基准,把工件压向主要定位表面上。(2) 夹紧力的方向应使工件变形尽可能小。由于工件在不同方向上刚度是不等的;不同的受力表面引起接触的面积大小而变形各异。(3) 夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小。根据夹紧力方向的确定原则,分析工件的受力情况其夹紧力的方向如图2-3所示图2-3 夹紧力方向示意图b) 夹紧力作用点的确定(1)夹紧力应落在支承元件或几个支承元件所形成的支承面内。(2)夹紧力作用点应落在工
11、件刚度较好的部位上。(3)夹紧力作用点应靠近工件的加工表面。夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积。我们根据夹紧力作用点的确定原则和工件所要求加工工序,其夹紧力的作用点如图2-4所示(Q表示夹紧力的作用点,F表示切削力)。图2-4 夹紧力作用点示意图c)夹紧力的大小因为工件是在钻床上加工,根据我们选择的定位方式如图2-2可知它的夹紧力Q与切削力F重力G的方向重合,此时所需要的夹紧力为最小。所以工件所需要的夹紧力我们采用手动夹紧即可满足要求。3.3 夹紧装置的选择在生产实际中,夹紧机构多种多样,根据需要的不同设计不同的形式。其主要形式有:斜楔夹紧机构螺旋夹紧机构偏心夹紧机构自动定心夹紧机构
12、等。根据此次的设计要求和夹紧装置的基本要求,该工序由于是钻孔,所以所需的夹紧力较小,我们选取了螺旋夹紧机构中的单个螺旋夹紧机构,即是直接用螺钉或螺母夹紧的机构。考虑到用螺母直接夹紧工件要拧上拧下,费时费力和方便装卸工件,所以在拧上螺母时加上一个开口垫圈。其夹紧装置如图2-3所示图2-3 夹紧部分示意图1.定位轴 2.螺母 3.开口垫圈 4.工件 5.活动V形块 6定位基准面第四章 分度机构的确定分度装置是工件在一次装夹中,不必使其松开而能连同定位元件相对刀具转过一定角度或移动一定距离,从而占有一个新的加工位置的装置。而根据所要加工工件的加工工艺是加工106圆周上分布在其径向的4个10的孔,也为
13、了能使工件在一次装夹中完成这些相同面四个孔的加工,因此我们在夹具上考虑了分度装置。4.1 选择分度装置分度装置根据结构和工作原理的不同有很多种,但我们结合加工工件的要求选择了机械式分度装置,由于此装置的主要元件是分度盘和对定销,所以根据它们的相互位置分为轴向分度装置和径向分度装置。但我们清楚分度盘上的分度槽离分度盘的中心越远,分度槽与定位销的配合间隙所引起的定位误差越小,所以说在分度盘直径相同的情况下,径向分度比轴向分度的精度高。因此我们在加工106圆周上分布在其径向的4个10的孔时,选择径向分度装置。4.2 确定分度形式分度定位销有多种,但常用的有圆柱形圆锥形和斜楔形三种结构形式。我们从中选
14、取楔形的定位销,这种定位销能消除定位销与分度槽的配合间隙,从而有较高的定位精度。故我们的分度盘也选取了与相配合的形式,即在分度盘上开一个锥型槽。其分度盘与定位销的配合形式如图4-1所示图4-1 分度盘与分度销的配合形式4.3 锁紧分度装置对于分度装置上的定位销仅起分度定位作用,有可能工件在加工过程中会到较大的切屑力,从而使分度装置在切削力的作用下发生位置的串动或变形。所以,我们为了保证分度精度的稳定性,故在分度装置上设置了使分度盘锁紧的机构。如图4-2所示。我们利用轴套下端的锥形圈和夹具体下端的锁紧圈收缩而起的作用,迫使锥形圈下降,将分度盘压紧在夹具体上,达到锁紧的目的。图4-2 分度盘的锁紧
15、机构其操作过程如下:顺时针转动手柄8,此时滑柱7和紧定螺钉将锁紧圈锁紧,使锥形圈5迫使下降,锥形圈5向下顶螺母6,因螺母6与轴套1连接,此时轴套紧压在分度盘上,使分度盘紧紧的压在夹具体上,达到锁紧目的。当逆时针转动手柄8时,由于锁紧圈的张力使滑柱7后移,由于螺母6的作用此时锥形圈5将恢复到原来位置,使锁紧圈4向上运动也到达原来的位置,此时分度盘处于放松自由的状态。4-4 分度误差的分析分度误差是在分度装置中它的实际分度值与理论分度值之差。即= = arctan= 4arctan式中 回转分度误差; 对定销在分度套中的对定误差; 分度盘回转轴与轴承间的最大间隙; 回转中心到分度套中心的距离;1.
16、求对定误差,因为我们采用的是楔形定位销与分度盘上锥型槽的径向配合,故它能消除定位销与分度槽的配合间隙,所以其误差可近似认为零。即0 。2.求最大间隙,当进行分度时分度盘在衬套中转动,分度盘与衬套之间的配合性质我们选取间隙配合,其配合尺寸为130.由此知此配合是基孔制配合,故EI=0 .由GB/T 1800.31988査知:IT8=0.063,IT7=0.04;由GB/T 1800.31988査知:es=-0.014故,ES=IT8+EI=0.063+0=0.063;ei=esIT7=-0.014-0.040=-0.054;所以= ES-ei=0.063-(-0.054)=0.063+0.054
17、0.117 3. 求中心距离R,我们采用的分度装置为径向分度装置,其分度形式如图4-1所示。由此我们可知其回转中心到楔形定位销的距离,可近似的认为是分度盘的半径。即可知中心距R=126.4. 求分度误差,= 4arctan=4artan =4artan0.000464285=0.0264 =0.104所以分度误差=0.104.第五章 对刀装置的确定工件在夹具中的正确位置是由工件的定位保证的,即由与工件接触的定位元件的定位表面所确定。为了保证工件与刀具及切削成形运动的正确位置,则应使夹具的定位表面与机床的工作台、导轨及主轴轴线之间有正确的位置。即要求夹具定位元件的定位表面相对于机床加工运动处于
18、正确的位置和要求夹具定位元件的定位表面相对于刀具处于正确的位置。对于夹具在机床上的对定我们在第六章会有详细说明,本章主要说明夹具关于刀具的对定。5.1 选择对刀方法为了保证刀具与工件间的正确位置,保证加工精度,我们设置了对刀装置部分。根据加工要求的不同,常用的对刀方法主要有三种:试切对刀法、样件对刀法和导向装置对刀法。对于生产批量较小和加工精度要求较高的工件时才采用试切对刀法。而对于大批量生产时我们采用导向装置对刀法。根据我们的工件的加工需要,所有我们选择了导向装置对刀法。5.2 确定导向元件为了确定工件上被加工孔的位置,引导刀具进行加工,并提高刀具在加工过程中的刚性和防止加工中的振动,我们选
19、择了安装在钻模板上起导向作用的钻套。根据钻套的种类和使用情况不同,钻套分为固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种类型。根据我们的设计方案和批量的生产要求,我们从中选择了可换钻套。如图51所示图51 可换钻套5.3 钻套结构尺寸的确定1.确定钻套的尺寸根据加工孔的刀具是麻花钻和工件所要求的钻孔直径为10,则可确定钻套的内孔的基本尺寸d=10。由机床夹具设计手册可查得基本尺寸为10的内孔其H=28, h=10,总高=H+h =28+10 =38 .外径D=,内径d= ,=26。其具体尺寸查阅机床夹具设计手册表2-1-126 .2.确定与钻套配合的衬套尺寸由钻套基本尺寸d=10, 则可选择衬套的
20、基本尺寸d=10,由机床夹具设计手册可查得:d=,D=,H=20 。3.选择钻套与衬套的配合尺寸为了方便钻套与套筒的装拆,从而我们选择钻套外圆与套筒的配合尺寸为26 。5.4 对刀误差分析刀具与钻套之间存在着配合间隙,故会引起加工时刀具的偏斜。由于安装之后也会存在着其它方面的误差,但是影响对刀的主要因素有:-钻模板底孔中心线离定位表面的距离公差,mm; -刀具与钻套间的最大间隙,mm; -衬套与钻套间的最大配合间隙,mm; -由于的存在而引起刀具末端的最大单边偏移量,mm; -衬套内、外圆表面的同轴度公差,mm; -钻套内、外圆表面的同轴度公差,mm;由于上述这些误差都是独立的随机变量,根据概
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