课程设计-连杆车小头孔夹具设计.docx

全套图纸加153893706课程设计说明书班级：学号：姓名：设计题目： 指导老师：时 间： 成 绩： 目录1.引言21.1.机床夹具的设计21.2.选题目的和意义21.3.本题在国内外的研究现状和发展趋势22.连杆零件的工艺分析42.1.加工工艺过程的确定43.车小头孔夹具的设计63.1.车夹具的介绍63.2.车小头孔夹具方案的确定83.3.重点零件的分析93.4.加工误差分析13参考文献15机械设计与制造专业课程设计 班级： 学号： 姓名： 1. 引言1.1. 机床夹具的设计 在机床上对工件进行加工时，为了保证加工寿面相对其它表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占有准确的位置，井在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变。前者称为工件酌定位，后者称为工件的夹紧，这一整个过程统称为工件的装夹。在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具(以下简称夹具)。1.2. 选题目的和意义夹具最早出现在18世纪后期，随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。1.3. 本题在国内外的研究现状和发展趋势随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，国内外皆是如此。国际生产研究协会的统计表明，目前中小批多品种生产的工艺品种已占工件种类的85%左右。除了中小批量生产用夹具以外，自动化生产中的夹具已有了一定发展，其中包括自动线用随行夹具和数控机床用夹具。为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。2. 连杆零件的工艺分析2.1. 加工工艺过程的确定如下图所示，本次设计任务为车连杆小头孔，确定该连杆的加工工艺过程如下表：工序名称工序内容工艺装备10热处理退火20铣铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mmX52K30粗磨以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称基面。（下同）M735040钻与基面定位，钻、扩、铰大头孔Z308050磨精磨大小头两端面，保证大端面厚度为40mm小头孔厚度为18mmM713060车专用夹具粗车-精车小头孔尺寸达图，确保中心距为1200.05mmCA614070清洗清洗80检验检查各部尺寸及精度90入库3. 车小头孔夹具的设计3.1. 车夹具的介绍车床夹具是指在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具。车床夹具多数安装在主轴上；少数安装在床鞍或床身上。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式（心轴式）、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式等。定心式车床夹具：在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。卡盘类车床夹具：三爪卡盘是最常用的车床通用卡具，三爪卡盘最大的优点是可以自动定心，夹持范围大，装夹速度快，但定心精度存在误差，不适于同轴度要求高的工件的二次装夹。角铁式车床夹具：在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具：这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。3.2. 车小头孔夹具方案的确定定位基准的选择：由任务说中的图可知，在车小头孔之前，连杆的两个端面，小头孔及大头孔的两侧面都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选38g7定位销与基面为定位基准，定位销限制2个自由度，基面限制工件3个自由度，V型块限制工件1个自由度，属完全定位。夹紧方案的选择：加工的孔为通孔，沿Z方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。3.3. 重点零件的分析夹具体夹具体的结构应根据它与机床之间的连接方式来设计夹具体的连接结构。并结合夹具体在不同机床上的运动特性来综合考虑夹具体的基本结构。由于夹具体是连接机床的纽带，因此，其连接部位的结构和连接方式得当与否，从某种成都上来说，可以评判该夹具的优劣。通常，铣床夹具体做成矩形状，在两端开“U” 形槽；而车床夹具的夹具体则因为夹具体要随机床主轴旋转而设计成圆盘状。由于车床主轴的端部结构形式很多，因此，车夹的种类也很多。常有的有角铁式车床夹具、卡盘式车床夹具、心轴式车床夹具、花盘式车床夹具等。我们发现车小头孔工序选用的机床为CA6140，夹具在这种机床上的安装方法及特点是：夹具通过花盘与机床主轴连接。花盘安装在主轴的头部，花盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。因此可以参阅文献选择相应的花盘。夹具体与花盘连接方式将影响到加工的精度，因此对夹具体连接面的平面度，以及定位具有较高要求。夹具体零件图及工艺过程如下：工序名称工序内容工序设备10铣铣断下料铣床20铣粗铣-精铣基准面达图，保证平面度铣床30铣以基面定位，铣各面达图，上表面留0.5mm余量铣床40铣精铣上表面保证平面度，（点眼）加工中心50钳钻、铰、锪、攻各孔达图加工中心或者钻床夹紧装置夹紧装置相对于夹具体和角铁的结构比较复杂。通常夹紧装置由标准件以及自行设计的以满足特殊要求的零件。设计夹紧装置，首先要确定夹紧方案，然后再选择实现该方案的具体零部件。车床夹具所采用的夹紧机构，一般有以下三种：斜楔夹紧机构；螺旋夹紧机构；偏心夹紧机构。在设计夹紧机构之前，我多大量的资料进行了学习和分析。对上述三中基本夹紧机构进行比较分析来选择夹紧方案。斜楔夹紧机构，其工作原理是：工件装入后，垂击斜楔大头，夹紧工件。加工完毕后，锤击斜楔小头，送开工件。由于用斜楔直接夹紧工件的夹紧力较小，而且操作费时，所以，实际生产中应用不多，多数情况下是将斜楔与其它机构联合起来使用。不过斜楔夹紧机构也有起优点就是具有自锁功能。不过其自锁原理比较复杂，不便于设计。螺旋夹紧机构一般由螺钉、螺母、垫圈、垫板等元件组成。螺旋夹紧机构不仅结构简单、容易制造，并且大多数零件可以从标准件中选择，因此成本较低。此外，由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长，升角较小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能非常好，夹紧力和夹紧行程都较大，是手动夹紧中用的最多的一中夹紧机构。它主要有两种形式：单个螺旋夹紧机构；螺旋压板机构。这两种机构原理大致相同，只是结构上有些不同。不同之处在于前者无压板，而后者有压板。前者主要用于销孔定位时的夹紧，而后者的结构形式变化多样，使用对象比较广泛。偏心夹紧机构是用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴。偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，但是夹紧力和夹紧行程都较小，一般用于切削力不大，振动较小、夹压面公差小的加工中。由于车小头孔加工所采用的机床是卧式车床CA6140，而且加工内容是车18 小头孔孔。通过查阅参考文献可知，车床车削的转速一般较高，相对于其他铣削和钻加工而言振动性较大，另一方面由于夹紧力比较大，所以采用斜楔夹紧机构和偏心夹紧机构显然不能达到加工要求。因此，通过上述分析。显而易见，本次设计车小头孔工序的夹具的夹紧机构应采用螺旋夹紧机构。由于定位面和压紧面皆为平面，因此，选择螺旋夹紧机构中的螺旋压板夹紧机构比较合适。而且，螺旋压板机构变化形式多样，所以为设计夹紧机构开拓了很多道路，因此我选择了螺旋压板夹紧机构。如下图所示：夹具的平衡由于设计的夹具其结构不对称，因此，设计时应采取平衡措施，以减小由离心力产生的振动和主轴轴承的磨损。由于对于动平衡的计算量较大且不准确，可使用solidworks 设计算例进行平衡优化。3.4. 加工误差分析定位误差D以32H7的中心线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位销32g6与孔32H7存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差：D=D+d+min=0.025+0.025+0=0.050夹具误差J夹具定位孔与回转中心，中心距为1200.01J=0.02夹具的安装误差A由于夹具定位销与回转中心的中心距为4.50.01A=0.02加工方法误差G车床夹具的加工方法误差，如车床主轴上安装夹具基准（圆柱面轴线、圆锥面轴线或圆锥孔轴线）与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的打下等因素。一般取：G=k/3=0.05/3=0.016mm夹具的总加工误差为： =2D2+J2+A2+G2 =20.052+0.022+0.022+0