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夹具设计说明书-山东大学

夹力力 院校夹具 2020-12-11 467

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机械工程学院

机械设计制造及其自动化

夹具设计说明书

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1.设计任务

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设计必须保证零件的加工精度,保证夹具的操作方便,夹紧可靠,使用安全,有合理的装卸空间,还要注意机构密封和防尘作用,使设计的夹具完全符合要求。

根据任务书的设计内容,需要设计精镗支架两组内孔的专用夹具。以左外侧面、Φ5mm孔所在底面、前外表面为精基准,精镗Φ35J7mm内孔、Φ30H7mm内孔,不留余量,达到IT7Ra1.6μm;镗刀找正内腔圆弧段上表面。因此在本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求。

2.准备资料

1. 

2. 

2.1.  工序内容

工序11,以左外侧面、Φ5mm孔所在底面、前外表面为精基准,精镗Φ35J7mm内孔、Φ30H7mm内孔,不留余量,达到IT7Ra1.6μm

2.2.  机床参数

选用T68卧式数控镗床

该机床采用单立柱、横床身、侧挂箱的布局形式,X轴为工作台沿着上滑座纵向运动,Y轴为主轴箱沿着立柱上下运动,Z轴为下滑座沿着床身横向运动。

数控回转工作台采用三联齿盘分度元件,碟簧夹紧,回转工作台采用鼠牙盘结构,分度单位为,分度精度高,承载大,刹紧刚性好,转位可靠性高。工作台的T型槽及中心孔有严格要求,可以作为定位基准。下滑座端头装有一专用自动润滑站,用以润滑机床各导轨及丝杠副。 X轴为工作台沿着上滑座纵向运动,导轨副采用二条矩形滑动导轨,配以摩擦系数极小的聚四氟已烯导轨贴面,经过严格的刮研,耐磨、耐压,稳定性好。

主要技术参数:

主轴直径:110 mm;

最大镗孔直径:  240 mm;

主轴中心线至工作表面距离:  5~775 mm;

主轴转速:  12~950 r/min

工作台行程:纵向 1160 mm、横向850 mm;

工作精度:圆柱度0.02、端面平直度0.2、粗糙度1.6

2.3.  刀具选择

YT15硬质合金平头镗刀,塞规

3.设计过程

3. 

3.1. 定位方案选择

夹具设计最主要的任务就是在一定精度范围内将工件定位。工件的定位就是使一批工件每次放置到夹具中都能占据同一位置。

在研究和分析工件定位问题时,定位基准的选择是一个关键问题。定位基准就是在加工中用作定位的基准。根据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合,在同一工件的各道工序中,应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工φ35mmφ30mm孔时,采用底面、侧面和前端面三个相互垂直的平面实现六点完全定位。其中侧面和前端面分别采用支承钉的形式。

根据机床夹具设计手册,设计支承钉的主要尺寸如下:

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1.1. 定位误差分析与计算

机械加工过程中,产生加工误差的因素很多。在这些因素中,有一项因素与机床夹具有关。使用夹具时,加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求,必须使工序中各项加工误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

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1.1. 夹紧方案设计

夹紧装置通常由三部分组成。

1)动力源装置:它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种,手动夹紧的力源来自人力。由于支架是箱体结构,且本工序只需在外部进行夹紧,因此采用手动夹紧。

2)传力机构:它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。传力机构的作用是:改变作用力的方向;改变作用力的大小;具有一定的自锁性能,以便在夹紧力一旦消失后,仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态,这一点在手动夹紧时尤为重。

3)夹紧元件:它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。考虑到支架后侧面的形状,特制了可活动的上压头和侧压头进行夹紧。

综上:选择联动加紧机构中的四点双向浮动夹紧。

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1.1. 选择刀具结构及镗杆

由于镗杆直径和长度对刚性影响较大,直径受到加工孔径的限制,但应尽量大些,直径d一般用下式选取:查表选取镗杆直径:   

对于Φ35J7mm内孔,镗孔直径D=35(mm)采用单边镗套支承,为增加镗杆刚性,故去镗杆 dD,镗杆直径=38(mm),

   对于Φ30H7mm内孔,镗孔直径D=27(mm),采用两端支承,故可取镗杆直径=22(mm),

    D-d/2=B      即算得B=.2.5mm

根据机床设计手册,镗杆结构如下图:

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1.1. 镗模支架和底座夹具体设计

镗模支架是组成镗模的重要零件,它的作用是安装镗套并承受切削力,因此它必须有足够的刚度和稳定性,有较大的安装基面和必要的加强筋,以防止加工中受力时产生振动和变形。为了保持支架上镗套的位置精度,设计中不允许在支架上设置夹紧机构或承受夹紧反力。 镗模支架与底座的连接,一般采用螺钉紧固的结构。在 模装配中,调整好支架正确位置后,用两个对定销对定。支架一般用 HT200 灰铸铁铸造,铸造和粗加工后,须经退火和时效处理。

镗模底座是安装镗模其它所有零件的基础件,并承受加工中的切削力和夹紧的反作用力,因此底座要有足够的强度和刚度。底座一般用 HT200 灰铸铁铸造,铸造和粗加工后须经退火和时效处理。

镗模支架和底座夹具体均为镗模主要零件。支架和底座要求刚性要好,变形要小。支架和底夹具体座典型结构和尺寸见机床设计手册。

镗模支架结构如下图:

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底座厚度尺寸H与长度尺寸之比为H/l=1/5,筋厚一般取8-12mm,底座的壁厚15mm找正基面的平面度为0.05mm。底座为45号钢,铸造后时效处理,上表面采用磨削,上装镗套支架等零部件。


3.7. 镗套及衬套选用

镗套的结构和精度直接影响到加工孔的尺寸精度、几何形状和表面粗糙度。设计镗套时 可按加工要求和情况选用标准镗套,特殊情况则可自行设计。

一般镗孔用的镗套,主要有固定式和回转式 类,固定式镗套具有下列优点:外形尺寸小,结构紧凑,制造简单,容易保证镗套中心位置的准确。  但是固定式镗套只适用于低速加工,否则镗杆与镗套间容易因相对运动发热过高而咬死,或者造成镗杆迅速磨损。本设计采用滑动镗套,即回转式镗套由滑动轴承来支承。

滑动镗套的特点是:与下面即将介绍的滚动镗套相比,它的径向尺寸较小,因而适用于孔心距较小而孔径却很大的孔系加工;减振性较好,有利于降低被镗孔的表面粗糙度;承载能力比滚动镗套大;若润滑不够充分,或镗杆的径向切削负荷不均衡,则易使镗套和轴承咬死;工作速度不能过高。

镗套2支承在滑动1上,其支承的结构和一船滑动轴承相似。支承上有油杯(图中未画出),经油孔而将润滑油送到回转部分的支承面间。镗套中开有键槽,镗杆上的键通过键槽带动镗套回转。它有时也可让镗杆上的固定刀头通过(若尺寸允许的话,否则要另行开专用引刀槽)

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镗套的材料与主要技术条件

① 镗套的材料 镗套的材料用渗碳钢( 20 钢、 20Cr 钢),渗碳深度 0.8 1.2mm ,淬火硬度 HRC55 60 。一般情况,镗套的硬度应比镗杆低。用磷青铜做固定式镗套,因为减摩性好不易与镗杆咬住,可用于高速镗孔,但成本较高;对大直径镗套,或单件小批生产时用的镗套,也可采用铸铁镗套,目前也有用粉末冶金制造的耐磨镗套。镗套的衬套也用 20 钢做成。渗碳深度 0.8 1.2mm ,淬火硬度 HRC58 64

 ② 镗套的主要技术条件 镗套内径的公差带为 H6 H7 ;镗套外径的公差带:对粗镗用 g6 ;对精镗用 g5 ;镗套内孔与外圆的同轴度:当内径公差带为 H7 时,为Φ 0.01mm ;当内径公差带为 H6 时,为Φ 0.005mm (外径小于 85mm 时)或Φ 0.01mm (外径大于或等于 85mm 时)。镗套内孔表面的粗糙度为 Ra0.2 μ m (内孔公差带为 H6 时)或 Ra0.4 μ m (内孔公差带为 H7 时)外圆表面粗糙度 Ra0.4 μ m ;镗套用衬套的内径公差带为:粗镗选用 H7 ,精镗选用 H6 ;衬套的外径公差带为 n6 ;衬套的内孔与外圆的同轴度:当内径公差带为 H7 时,为Φ 0.01mm ;当内径公差带为 H6 时,为Φ 0.005mm (外径小于 52mm 时)或Φ 0.01mm (大于或等于 52mm 时)。

D=35mm,上偏差+0.0016,下偏差0.D=30mm,上偏差-0.0009,下偏差-0.020H=35mm,镗套是滑动式镗套,配用螺钉M4X10 H type-C GB830-76M4X25 H type-C GB830-76连接前后板,实现密封,使用过渡配合装在镗杆支架上,作用是,保证镗杆的刚度,确保镗削时,镗杆的中心和所加工的活塞孔在一条直线上,使之满足加工的要求,另外也可以减少加工中的震动,避免加工中造成的不必要的伤害等,保证机床和人身安全。

衬套选取:

1.材料:20钢按GB699-65

2.热处理:渗碳深度0.8-1.2mmHRC58-64.

3.d的公差带为H6, 上偏差+0.003,下偏差为0l=0.005mmd=32H6上偏差+0.016,下偏差0.H=35mm,D=38mm,c=3mm.镗套衬套的大小根据镗套的大小而定,采用过渡配合,一方面方便拆装,另外也便于保证同轴度,确保加工的精确性。长时间使用后,如果磨损等,可以根据需要更换。

4.夹具操作说明

把零件放入夹具上之前,要把零件清洗干净,去除毛边。使用夹具时,先将支架放到底面,并靠上侧面两组支承钉实现定位,然后将压板翻转过来使上压头和侧压头同时压住工件,最后再把活节螺栓竖起与U型螺母扣合旋紧,实现双向联动浮动夹紧,防止支架上下和左右窜动。

5.感想体会

为期一周的机床夹具课程设计结束,通过这次课程设计实训,我对机械设计生产及应用方面有了进一步的了解。从一开始的一筹莫展,到一遍又一遍的构思,一次又一次的设计方案修改,暴露出了我在机械设计这方面知识的欠缺和不足。当然,我们现在对机械设计只不过是一个初步的了解,这门课程还有更多的知识等着我们去学习和探索,在这短暂的课程设计过程中中,不仅学习到了一些机械设计的最基本的理论,以及如何更高效的使用设计手册,同时也对机械设计产生了更加浓厚的兴趣。

通过这次实训,不断得使用SolidWorks软件进行绘图,我对软件的应用更加纯熟。在这次课程设计过程中,我发现很多同学的绘图能力不是很好,虽然自己也已经使用SolidWorks有近三年了,但还是有很多的不足之处,在设计和计算过程中我和同学们都会出现一些细节的遗落和错误,在同学的探讨和老师的帮助下也都一一改正,虽然可能还会存在或多或少的问题,这也是我今后努力的方向,继续努力学习,丰富自己的知识储备,完善自己的专业技能。

在这次的设计过程中,我学会了对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们,这对我日后的学习积累了宝贵的经验,也更加清楚的明白了,一份好的设计光光靠创意是不够的,还需要不断的思考,比对,不断地优化,因此,保持一颗积极勤奋的心是很有必要的。

参考文献

[1] 朱耀祥.蒲林祥.《现代夹具设计手册》.机械工业出版社.2009.10

[2] 陈鸿钧.《简明机械加工工艺手册》.机械工业出版社.2007.11

[3] 孟少农主编. 《机械加工工艺手册》.机械工业出版社,1991

[4] 王先奎.艾兴.《机械加工工艺手册》.机械工业出版社.2006.12

[5] 薛源顺. 《机床夹具设计》.机械工业出版社.1995

[6] 曹岩.白瑀.《机床夹具手册与三维图库》.化学工业出版社.2010.3

[7] 田培棠.石晓辉.米林.《夹具结构设计手册》.国防工业出版社.2011.1

[8] 吴拓.《现代机床夹具典型结构图册》.化学工业出版社.2011.2






 
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