毕业设计（论文）-轴承右端盖翻转式夹具设计说明书.doc

1 概述 .3 1. 机床夹具概述及其组成.3 2. 机床夹具设计的目的.4 第一章 夹具设计的步骤 .4 2.1 专用夹具的基本要求4 2.2 专用夹具的一般步骤5 第二章 右半轴轴承盖的用途、工艺分析及工艺性审查 .6 2.1 轴承盖的作用6 2.2 轴承盖的技术要求7 2.3 审查端盖的工艺性8 第三章 夹具设计的分析 .9 3.1 定位方案的确定9 3.2 工件的夹紧.10 第四章 夹具结构的设计 10 4.1 钻套.10 4.1.1 钻套类型的选择.10 4.1.2 钻套基本尺寸的确定.11 4.2 夹具模板的选择.12 4.2.1 夹具板类型的选择.12 4.2.2 夹具板的主要尺寸的确定.12 4.3 支撑架.13 4.4 开口垫板.14 4.4.1 开口垫板类型的选择.15 4.4.2 开口垫板尺寸的确定.15 4.5 螺栓.15 4.6 压紧螺母.16 4.7 六角螺母 m12 .16 2 4.8 弹簧垫片.17 4.9 六角螺母 m10 .17 4.10 主要配合尺寸的确定18 第五章 夹具精度的分析计算及校核 19 5.1 机床夹具设计的过程及方案.19 5.2 加工精度分析.19 5.2.1 工件定位误差19 dw 5.2.2 夹具制造误差.20 zz 5.2.3 加工过程误差.21 gc 5.2.4 加工精度计算与评审.21 5.3 切削力、夹紧力及力矩的计算分析.22 5.3.1 钻孔的切削力及力矩.22 5.3.2 夹紧力及力矩.23 结论 24 致谢 25 参考文献 26 3 概述 1. 机床夹具概述及其组成 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。从广义上说，在工艺过程 中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊 接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹 具。 机床夹具的基本组成主要有： （1） 定位元件或装置 用以确定工件在夹具上的位置。 （2） 刀具导向元件或装置 用以引导刀具或调整刀具相对于夹具定位元件的 位置。 （3） 夹紧元件或装置 用以夹紧工件。 （4） 连接元件 用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。 （5） 夹具体 用以连接夹具各元件或装置，使之成为一个整体，并通过它将 夹具安装在机床上。 （6） 其他元件或装置 除上述元件或装置外的元件或者装置。 2. 机床夹具设计的目的 （1）培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知 识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方 面的理论知识。 （2）学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的 专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 （3）使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 4 第一章 夹具设计的步骤 2.1 专用夹具的基本要求 机床专用设计的基本要求可以概括为如下几个方面： （1） 保证加工精度 这是夹具设计的最基本要求，关键是正确的确定定位方案、 夹紧方案、及合理确定夹具的技术要求。必要时应进行误差分析与计算。 （2）夹具结构方案应与生产纲领相适应 应根据工件生产批量的大小选用不同 复杂程度的夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。 （3） 使用性好 专用夹具的操作应安全、省力、可靠方便，夹具操作位置应符 合工人操作习惯，必要时应有安全防护装置，以确保使用安全。 （4） 便于排屑 切屑集在夹具中，会破坏正确的定位；切屑带来的大量切削热 会引起夹具与工件变形；清理切削屑会增加辅助时间。堆积严重时，还会损伤刀具甚 至引发工伤事故。故排屑问题在夹具设计中应该给以充分设计。 （5） 有良好的结构工艺性 夹具要便于制造、检验、装配、调整、维修等。 2.2 专用夹具的一般步骤 1明确设计任务与收集设计原始材料 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；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；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；如铣床夹具要安装在工作台上，要收集 工作台大小，工作台 t 形槽的尺寸，以及机床的技术参数等；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；了解夹具制造厂房的能力和使 用条件。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。 2. 拟定夹具结构方案，绘制夹具草图 5 （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. 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。 4. 审查方案和改进设计 夹具草图画完后，应征求有关人员的意见，然后根据他们的意见对夹具方案做进一步 的修改。 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。夹紧机构应处于“夹紧”位置上，总图应把夹具的 工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。 6. 绘制装配图的顺序： 用双点划线江工件的外轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图合适的 位置上，并显示出加工余量，在总图上工件可看作透明体。 依次按工件的位置绘制出定位、夹紧及其它装置或元件的具体结构，然后画出夹具体， 形成以个夹具整体。 标注必要的尺寸，公差和技术要求。 绘制夹具明细表及标题栏。 7. 绘制夹具零件图 夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图要求，确定零件的尺寸，公差及技 术要求。 6 第二章 右半轴轴承盖的用途、工艺分析及工艺性审查 2.1 轴承盖的作用 轴承盖是非常重要的机械零件之一。轴承盖的一般作用是：（a）轴承外圈的轴 向定位；（b）防尘和密封，除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以达到密 封的作用；（c）位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传递扭矩和缓冲吸震 的作用，使主轴箱的转动平稳；（d）保证润滑剂（润滑脂）进队滚动体和滚道起作 用而不溢出。因此轴承端盖应具有足够的强度、钢度耐磨性和韧性，以适应端盖的工 作条件。该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面，在设计工艺规程 时必须重点考虑。端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、 使用性能和寿命等。 本零件为轴承右端盖，是用来调整轴承相关装配位置的一种零件。用来定位，固 定轴类件，防止轴向运动。其结构见图 1-1 2.2 轴承盖的技术要求 轴承盖的技术要求如表 1-1： 加工表面尺寸公差 （mm） 公差及精度 要求 表面粗糙度 ra()m 形位公差（mm） 端盖左端面3.2001a 的外圆140 03 . 0 - 09 . 0 - 140 3.2 的外圆198 19812.5 的内孔125 深 712512.5 的内孔05.100 07 . 0 0 05.100 深 15 3.2 015 . 0 a 7 的内孔79 深 77912.5 台阶面深 93.20.015a 表 1-1：端盖的技术要求 该轴承盖形状为盘类，结构简单属一般的轮盘类零件，主体部分由回转体组成， 其上常有凸缘、均布孔等结构。毛坯多为铸件（本设计项目中的端盖材料是 ht200） ， 主要的加工方法有车削或刨削和铣削。为实现支撑轴向定位作用，必须满足轴承盖的 位置度要求，即垂直度和同轴度的要求，因此加工精度要求较高。轴承盖在工作中需 要承受载荷，为增加其耐磨性，对端盖要求时效处理，内孔 100.05 的中心线与外圆 140 的中心线的同轴度要求为 0.015mm，台阶面与外圆 140 的中心线垂直度要求为 0.015mm，左端面与外圆 140 的中心线的垂直度要求为 0.01mm。综上所述，该端盖 的各项技术要求制定的较合理，符合该零件在实际中的功用。 本次设计是为轴承端盖设计一个钻 6-孔的钻头的夹具，最终实现将工件定12 位，更加准确和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工 件变形，又能保证工件所要求的加工精度。 图 1-1 u=43(59)12 型（后端定位端面密封）右半轴轴承盖 8 2.3 审查端盖的工艺性 分析零件图可知，端盖的两端面和、的外圆均要求车削加工，工件左198140 右端面为平面，可以防止加工过程中铸件偏斜另外，以保证孔的加工精度，另外，该 零件除主要表面()外，其余表面面的内孔及左端面和台阶的外圆面、05.100140 03 . 0 09 . 0 加工精度都较低，不需要高精度机床加工，通过车削和钻床的加工就可以在正常的生 产条件下，采用较经济的方法加工出来，由此可见，该零件的工艺性较好。 9 第三章 夹具设计的分析 3.1 定位方案的确定 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 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工件定位方案的 确定是夹具设计中首先要解决的问题。根据上述要求，选择已加工好的的内05.100 孔作为主要定位基准，以左端面为定位面，来设计一个夹具模板。到这里，定位方案 已经初步确定。考虑到端盖内孔直径及所加工的工件不大，所以选用一个翻05.100 转式夹具。 3.2 工件的夹紧 为了实现工件可以快速的装卸，可以选用螺母与螺栓作为夹紧元件，但是由于 工件内孔太大，应选用一个开口垫板作为过渡。且夹具模板内孔太大，夹紧时螺栓不 易定位，可在模板上打螺纹孔，再与螺栓配合试用即可解决上述问题。再在模板下方 与工件上方的空隙下使用六角螺母，可以使模板与工件拆卸时不用拆卸螺栓实现一次 装夹多次使用。这样，可以极大地缩减工件装卸时间，提高工作效率。 10 第四章 夹具结构的设计 4.1 钻套 4.1.1 钻套类型的选择 钻套有固定钻套（gb226280） 、可换钻套（gb226480） 、快换钻套（gb2265- 80） 、特殊钻套四种。 查标准可知， 固定钻套（gb226280）： a、材料：d26mm 20 按 gb699-65优质炭素结构钢钢号和一般技术条件 。 b、热处理：t10ahrc5864: 20 渗碳深度 0.81.2mmhrc5864: c、其他技术条件按 gb2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。 可换钻套（gb226480） a、材料：d=26mmt10a 按 gb1298-77碳素工具钢技术条件 ； d26mm 20 按 gb699-65优质碳素结构钢钢号和一般技术条件 。 b、热处理：t10ahrc5864; 20 渗碳深度为 0.81.2mmhrc5864。 c、其他技术条件按 gb2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。 快换钻套（gb2265-80） a、材料：d=26mmt10a 按 gb1298-77碳素工具钢技术条件 ； d26mm 20 按 gb699-65优质碳素结构钢钢号和一般技术条件 。 b、热处理：t10ahrc5864; 20 渗碳深度为 0.81.2mmhrc5864。 c、其他技术条件按 gb2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。 特殊钻套 11 经过以上分析，应选择固定钻套（gb226280） 。由于钻孔直径为 18.5200，=0.4-0.53；hbf 当200,=0.7-0.86。hbf 对于钻刚件，=18-22，=0.35-0.45。df 因端盖材料是，故选用=0.32。200htf 2），单位是。sm/ 查机械制造工艺设计手册 ，时： 1 . 12d 铸铁件，。sm/35 . 0 （2）钻孔轴向力及力矩p 切 m 1）钻铸铁， ,。 kghbfdp 6 . 08 . 0 6 . 2 钻 200hb 22 mmkghbfdm 6 . 08 . 0 9 . 1 钻切 2）钻钢， kgfdp b 7 . 0 7 . 0 3 . 3 钻 mmkgfdm b 7 . 0 8 . 0 2 00165 . 0 钻切 端盖材料是，故采用公式 1） ；200ht 计算： =2.6 12.10.32200=303.7 6 . 08 . 0 6 . 2hbfdp 钻 8 . 06 . 0 kg =1101.5 6 . 08 . 0 9 . 1 hbfdm 钻切 mmkg 5.3.2 夹紧力及力矩 1）夹紧力的作用：防止遇有作用使工件翻到；fp 防止由于作用使工件转动。 切 m 2）夹紧力的求解 ，其中，安全系数，取安全系数为 切夹 mm2.5-5 . 15 . 2-5 . 1s2s 则mmkgmm22032 切夹 夹紧力使工件不翻到，安全系数。f5 . 2-5 . 1s 由公式，可求出。 切夹摩 mlpf5 . 25 . 1 2 1 夹 p 其中，安全系数2s 查机械制造工艺学p 表 6-2 不同表面的摩擦系数 276 知=0.15-0.25，取 0.15。 f 摩 代入计算得：194l kg lf m p170 19415 . 0 3 5 . 11015 . 135 . 1 摩 切 夹 在本设计项目中，选用 m12 的螺栓，查机械制造工艺设计手册知：螺栓上的 夹紧力，理论上，螺栓上的夹紧力应该大于施加给工件的夹紧力。kgf469 夹 因,故此设计方案可行。 夹夹 pf 23 结论 为期三周的专业综合设计结束了，本次夹具设计用到了大学三年多所学到的所有 的专业知识，使我对各门专业课之间的关联得到了一定的认识， 同时使我对学过的 各科理论知识和实习经验得到了综合贯串的应用，提高了分析问题解决问题的能力， 学到了一些书本上没有学到的知识。首先根据已知工件的需要，选择加工机床，工件 主要定位部分为直径为的中心孔和左侧端面，用一面一销定五个自由度。虽05.100 然没有满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。因为被加工件需要钻的 孔不限制 z 向的旋转会增进效率。最后是将定位销和支承板固定在夹具体上，利用销 定位、定位轴、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的夹紧在机床上， 能更方便，准确的进行钻孔加工。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此 项设计方案可实施。工件的定位、夹紧符合要求。 在这次设计中我感触最深的是，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。 这次设计，对我来说是一次很好的机会，对于经验的积累，思路的开拓有着很大 的帮助。这一切都离不开我的指导教师牟绍平老师与潘继华老师的辛勤教导，我不仅 学到了新的知识，而且学到了很多课本上没有的东西。 由于这次专