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齿轮孔车床夹具设计.pdf

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齿轮孔车床夹具设计.pdf

机械研究与应用2012年第4期总第120期设计与制造齿轮孑L车床夹具设计冰林丽珊广东省技师学院,广东博罗516100摘要设计的夹具是用于普通车床上精车特殊尺寸的齿轮孔和端面、两个轴孔及底平面D的专用夹具,主要由夹具体、摆动盘、定位板、压板等零件组成。着重阐述了夹具的定位方案确定,定位误差与夹紧力的计算,夹具的总体设计和工作过程。实践证明,该夹具操作方便,生产效率高。关键词齿轮孔定位夹紧中图分类号TG75文献标识码A文章编号1007dA..14201204013902DesignofturningmachinefixtureforgearholeLinLishanGuangdongmechaniccollege,BoluoGuangdong516100,ChinaAbstractThisturningmachinefixturedesignedforcuttingthegearhole,endplane,twoaxleholeandbaseplaneDthathas一●。一。一一~●~0●specialdimensions.inthispaper,thestructureofthisfixture1Sintroducedincludingfixturebody。swingplate。positioningplate,clampetc.Theplanofpositioning,theerrorofpositionandcalculatingoffasteningmotionforthefixtureareexpoundedmainlyinthispaper.epracticeprovesthattheoprationofsuchfixtureissimpleandhashighproductivity.一一一●●一●KeywordSgearholeposmontasteningmotion1零件分析如图1所示为齿轮泵壳体,要求在此壳体上加工中心距为290.02mm的两个i36。。0146mm齿轮孔和端面、两个轴孔及底平面。零件为典型的壳体类零件,材料为铸铝,年产量4000件,属大批量生产。为提高生产率,保证加工精度,特设计一套专用夹具,这套夹具采用端面和外圆定位,压板夹紧,通过摆动盘的摆动加工出两组孔,操作快捷方便。该夹具能保证加工精度,产品质量稳定可靠且效率高,减少二次装夹等辅助时间,便于批量生产。图1齿轮泵壳体2夹具可行性分析2.1定位方案确定按工件工艺基准选择原则,在定位设计时应遵循基准重合和基准统一等原则,以减少定位误差对加工精度的影响。本设计以咖30mm外圆限,、制z、y两个自由度,端面限制、y、Z三个自由度,侧面限制一个自由度,从而实现6点完全定位。2.2定位误差计算定位精度高低直接关系到加工质量的好坏,因此对定位误差分析是必要的。一般零件的加工误差由夹具制造精度、夹具安装误差和夹具的定位误差三部分决定,它们对定位误差的影响均等,因此只要定位误差不超过零件制造公差的1/3,就说明夹具的定位精度能满足加工精度的要求。而定位误差主要由两方面决定①定位基准是否与设计基准重合,即基准不重合误差,若重合,则基准不重合误差厶B为0否则存在基准不重合误差②工件定位面相对定位基准面的位移误差,即基准位移误差厶Y。定位误差△D厶B十厶Y其中△D为定位误差厶B为基准不重合误差厶Y为基准位移误差。定位基准为工件端面和咖30朋3mm外圆,和设计基准一致,基准重合,因此基准不重合误差厶BOo工件的定位元件是咖3O.。.0o13mm外圆,靠圆柱面定位,由于它与定位套属于间隙配合}可能使被加工孔的位置发生变化,产生位移误差,所以AYm0.026/20.013mm厶D△B厶Y0.013mmo由于工件加工冰收稿日期2O12一O71O~~~~~~\作者简介林丽珊1982一,女,广东潮阳人,讲师,主要从事机械教育、机械制造和计算机辅助设计方面的教学科研工作。139设计与制造2012年第4期总第120期机械研究与应用位置联系尺寸是29士O.02mm,所以尺寸公差6k0.04mm。由于△D0.013ram6k/30.04mm。所以满足定位要求。分度孔相对于销轴沿180mm半径摆动回转带来误差最大为0.008mm,而工件孑L中心距误差为0.04mm,所以分度误差小于工件孔中心距误差。2.3夹紧方案确定由于所镗两孔尺寸为360嘶14mm,车削时的切削扭矩和轴向力不会很大,为便于操作和提高效率,利用2个螺母12,通过两压板l3将工件压紧在摆动盘上。夹紧是为保证定位稳定、满足切削时使切削过程顺利完成,满足夹紧力作用点靠近加工位置,夹紧力方向与切削力方向尽量一致,这样夹紧力最小、最合理。本设计夹紧力与切削力方向相同,所需夹紧力较小并综合考虑工件形状、重量、夹具结构等因素,先计算满足切削条件要求最小夹紧力。本工件的材料为铸铅,硬度6080HBW,用内孔车刀,进给量取产0.2mm/r背吃刀量取a。0.2mm车床转速选取n800r/rain,则切削速度口90.4m/min根据金属切削力计算公式计算切削力Fc392a。Kp式中为修正系数,铸铝取1则Fc3920.2X0.20123.45N。在计算切削力时应考虑安全系数KKoKlK2K31.21.21.2l1.728式中为基本安全系数,精加工取1.2K为加工性质系数,精加工取1K2为刀具钝化系数,取1.2K3为切削特点系数,断续切削取1.2。则FcKFc40.52N,因此最大转矩MFcR2.68Nm压板所应提供的夹紧力为F一KMWKzf005312728N~一.0.一。式中为摩擦系数取,取0.12。而螺旋压板可提供的夹紧力经查表得单个M12的夹紧力为5800N,足够满足加工要求的安全夹紧力728N。所以选用M12夹紧螺母。3总体设计夹具体的作用是既要保证与摆动盘的正确连接,使二者同轴度误差较小又要将定位、夹紧、导向装置连接成一体,并能正确地安装在机床上,因此夹具体前面的结构要和定位、夹紧元件及操纵机构相连。根据本夹具特点,实现在一次装夹中,加工位置精度比较高的两个孔。夹具体的结构比较复杂,精度要求.140.高,因此用机械加工方法制造。由于夹具体结构比较复杂,夹具体需制造有锥孔与机床主轴端部相适应,并连接在一起。该夹具体根据C6140型普通车床的主轴结构设计的,该夹具不完全对称分布,考虑离心力和惯性力对切削加工带来的不利影响,需要设置平衡块。实际工作中,在夹具整体装配后,用静平衡的方法确定不平衡方向后,加装平衡块直到静平衡为止。4夹具的工作过程如图2所示,安装时,先把工件放到定位套3、摆动盘5和定位板11固定的位置,拧紧摆动盘上两个螺母12,插入锥销l7,这样完成定位然后用两块压板l3压到工件的端面,再拧紧压板上的两螺母,开始加工第一个齿轮孔、端面、第一个轴孔及底平面D。待加工完第一组孔后,松开锁紧摆动盘的两个螺母12,拔出锥销l7,将摆动盘5以销轴l6为轴摆动,当另一分度孔对准夹具体上的定位锥孔时,插人锥销l7,拧紧摆动盘上两个螺母l2,将摆动盘5压紧在夹具体1上,即可镗第二组孔。\誓图2夹具装配图1.六角头螺栓2.夹具体3.定位套4.紧定螺钉M45.摆动盘6.螺母M107.可调轴承8.弹簧9.垫圈1O.螺柱M1211.定位板l2.螺母M1213.压板14.平衡块15.螺母M616.销轴l7.锥销5结语通过以上分析及计算,可证明该专用夹具定位准确可靠,并通过使用发现该夹具工件安装、加工、拆卸简单、方便,加工的工件质量稳定,可提高生产效率、降低成本,减轻工人的劳动强度。参考文献1李庆寿.机床夹具设计M.北京机械工业出版社,1985.2艾兴,肖诗刚.切削用量手册M.北京机械工业出版社,1985.3夏华生,王梓森.机械制图M.北京高等教育出版社,1997

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