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磨扁方夹具结构设计【工艺工装类】【16张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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编号:445420    类型:共享资源    大小:785.28KB    格式:RAR    上传时间:2015-07-01 上传人:好资料QQ****51605 IP属地:江苏
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磨扁方 夹具 结构设计 工艺 工装 全套 cad 图纸 毕业论文 答辩 通过
资源描述:

前  言

随着机械加工水平的提高,磨床在加工机床中占有越来越大的比例。磨床磨削按速度分为普通磨削、高速磨削和超高速磨削;按磨削精度可将磨削分为普通磨削,精密磨削和超精密磨削。随着对机械加工的要求的提高,精密和超精密磨削技术的应用越来越广。

但不管怎样,磨床磨削离开不了夹具对零件的定位。在机械加工过程中,为了保证工件的加工精度,使之相对于机床、刀具占有确定的位置,并能迅速、可靠地夹紧工件,以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具,简称夹具。

机床夹具的主要功能是使工件定位和夹紧。

定位——使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置,保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求。

夹紧——工件定位后,经夹紧装置施力于工件,将其固定夹牢,使其在加工过程中保持正确位置不变。

安装——工件从定位到夹紧的整个过程。

在本毕业设计中所设计的夹具是磨扁方夹具,所谓的磨扁方夹具,就是用来装夹磨削对扁方形状要求较高的工件的一种夹具。它用弹簧夹头夹紧轴类工件,由支承滑块和支承座组成辅助支承架,利用斜面调节所需支承面的高度,并利用分度盘分度来达到对扁方形对称的目的。


目   录

1. 磨扁方夹具工作原理 ……………………………………………………………………1

2. 定心夹紧机构 ……………………………………………………………………………1

2.1定心夹紧机构的工作原理 ………………………………………………………………1

2.2弹性夹头的设计与计算 …………………………………………………………………1

2.3弹性夹头夹紧力的计算 …………………………………………………………………2

3. 螺纹心轴的结构设计与计算 ……………………………………………………………3

3.1 轴的材料 …………………………………………………………………………………3

3.2 轴的结构设计 ……………………………………………………………………………4

3.3 轴的加工和装配工艺性   ………………………………………………………………6

4. 夹具机座 …………………………………………………………………………………6

4.1材料的选择、性能及用途…………………………………………………………………6

4.2铸件壁厚过渡分析 ………………………………………………………………………6

4.3 铸件肋板的厚度分析 ……………………………………………………………………7

5. 轴套 ………………………………………………………………………………………8

5.1轴套的作用… ……………………………………………………………………………8

5.2轴套局部尺寸的确定…………………………………………………………………… 8

6. 弹簧……………………………………………………………………………………… 8

6.1圆柱螺旋弹簧的制造…………………………………………………………………… 8

6.2弹簧的选材……………………………………………………………………………… 8

6.3圆柱螺旋弹簧的设计计算……………………………………………………………… 9

7. 毕业设计总结……………………………………………………………………………10

8. 参考文献…………………………………………………………………………………11


磨扁方夹具结构设计

台州职业技术学院机电工程学院0431班     梁灵刚

摘要:

通过查阅图书馆的相关资料和观察实训楼的几台磨床的类似夹具构造来设计磨扁方夹具的各个零部件的尺寸,并对重要的零部件进行一定的力学分析,如弹性夹头的设计与计算、螺纹心轴的结构设计、铸件壁厚和肋板的分析、圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算等。

关键词: 弹性夹头   螺纹心轴   结构设计   铸件   圆柱压缩弹簧


内容简介:
台州职业技术学院机电工程学院毕业设计任务书(2007 届)题 目 磨扁方夹具结构设计 指导教师 熊 志 庆 院 系 机电工程学院 专 业 机电一体化技术 班 级 机 电 0431班 学 号 371304115 姓 名 梁 灵 刚 2007年 3 月 6 日至 2007 年 6 月6日共 13 周一、 论文(设计)方向: 根据工厂生产实际,提出一种可能的需要。 二、 主要参考资料:机床夹具设计手册;机械设计手册单行本轴及其连接;机械设计基础;简明机械零件设计手册等。 三、 课题的内容和任务要求:1. 分析磨扁方夹具结构。2. 进行磨扁方夹具强度设计。3. 按国家制图标准绘制相关装配图及零件图。 4. 按标准格式书写毕业设计课题说明书。四、 毕业论文(设计)进度安排:起 讫 日 期工 作 内 容备 注2007-3-62007-3-13下发任务书,需求分析2007-3-142007-3-28查阅资料、方案设计和绘制图纸2007-3-292007-5-28适当计算、资料整理、撰写设计说明书2007-5-292007-7-6准备毕业答辩学生(签名): 年 月 日指导教师(签名):熊志庆 2007年 3 月 6 日毕业设计(论文)工作指导小组意见: 组长(签名) 年 月 日注:1.指导教师填写,任务下达人为指导教师,指导教师和接受任务的学生均应签字。2.此任务书最迟必须在学生毕业设计(论文)开始前下达给学生。 机电工程学院毕业设计(论文)选题审题表 学生姓名梁灵刚专业/班级机电0431班指导教师姓名熊志庆职称讲师校外指导教师姓名职称单位申报课题名称磨扁方夹具结构设计课 题 类 型工程设计(技术) 软件设计 应用研究 理论研究课 题 来 源教学科研 生产实际 社会实际 模拟课题简介 通过对M1432A型磨床磨扁方夹具的装配示意图的分析,对该产品有进一步的了解;并通过该机构的零件外形尺寸的确定,进行对各装配零件的强度和刚度的校核;掌握进行机构设计的基本流程和相关方法。设计(论文)任务要求(包括应具备的条件) 毕业设计论文要求:论文正文字数在3000字以上,配有所有相关零件的零件图和装配图。论文中应有相关零件的强度和刚度校核计算的详细过程。应完成所有零件图的装配图的电子稿,打印出重要的零件图和装配图。图纸要求:图层、线型使用准确,尺寸、公差标注正确;技术要求书写合理;图幅格式符合国标; 论文书写格式应符合机电工程学院的有关要求。课题预计工作量大小大 适中 小课题预计难易程度难 一般 易所在教研室意见:负责人(签名):年 月 日审定意见:负责人(签名):年 月 日前 言 随着机械加工水平的提高,磨床在加工机床中占有越来越大的比例。磨床磨削按速度分为普通磨削、高速磨削和超高速磨削;按磨削精度可将磨削分为普通磨削,精密磨削和超精密磨削。随着对机械加工的要求的提高,精密和超精密磨削技术的应用越来越广。但不管怎样,磨床磨削离开不了夹具对零件的定位。在机械加工过程中,为了保证工件的加工精度,使之相对于机床、刀具占有确定的位置,并能迅速、可靠地夹紧工件,以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具,简称夹具。机床夹具的主要功能是使工件定位和夹紧。定位使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置,保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求。夹紧工件定位后,经夹紧装置施力于工件,将其固定夹牢,使其在加工过程中保持正确位置不变。安装工件从定位到夹紧的整个过程。在本毕业设计中所设计的夹具是磨扁方夹具,所谓的磨扁方夹具,就是用来装夹磨削对扁方形状要求较高的工件的一种夹具。它用弹簧夹头夹紧轴类工件,由支承滑块和支承座组成辅助支承架,利用斜面调节所需支承面的高度,并利用分度盘分度来达到对扁方形对称的目的。目 录1. 磨扁方夹具工作原理 12. 定心夹紧机构 12.1定心夹紧机构的工作原理 12.2弹性夹头的设计与计算 12.3弹性夹头夹紧力的计算 23. 螺纹心轴的结构设计与计算 33.1 轴的材料 33.2 轴的结构设计 43.3 轴的加工和装配工艺性 64. 夹具机座 64.1材料的选择、性能及用途64.2铸件壁厚过渡分析 64.3 铸件肋板的厚度分析 75. 轴套 85.1轴套的作用 85.2轴套局部尺寸的确定 86. 弹簧 86.1圆柱螺旋弹簧的制造 86.2弹簧的选材 86.3圆柱螺旋弹簧的设计计算 97. 毕业设计总结108. 参考文献11磨扁方夹具结构设计台州职业技术学院机电工程学院0431班 梁灵刚摘要:通过查阅图书馆的相关资料和观察实训楼的几台磨床的类似夹具构造来设计磨扁方夹具的各个零部件的尺寸,并对重要的零部件进行一定的力学分析,如弹性夹头的设计与计算、螺纹心轴的结构设计、铸件壁厚和肋板的分析、圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算等。关键词: 弹性夹头 螺纹心轴 结构设计 铸件 圆柱压缩弹簧台州职业技术学院毕业设计(论文)1 磨扁方夹具工作原理图1-1 磨扁方夹具磨扁方夹具是平面磨床上的一种夹具,它用弹簧夹头夹紧轴类工件,由支承滑块和支承座组成辅助支承架,利用斜面调节所需支承面的高度。夹具利用分度盘分度,可以用来磨削对扁方形对称度要求较高的工件。2 定心夹紧机构设计2.1 定心夹紧机构的工作原理定心夹紧机构是机床夹具中的一种特殊夹紧机构。它是在实现准确定心或对中的同时夹紧工件,故称为定心夹紧机构或自动定心夹紧机构。定心夹紧机构中与工件定位基准相接触的元件,既是定位元件又是夹紧元件。定心夹紧机构是利用定位-夹紧的等速移动或均匀弹性变形的方式,来消除定位尺寸偏差对工件定心或对中的不利影响。因此,此类机构亦可分为等速移动的定心夹紧机构和均匀弹性变形的定心夹紧机构。本设计课题中的定心夹紧机构为均匀弹性变形的定心夹紧中的一种弹性夹头。2.2 弹性夹头的设计与计算查表1-3-11得如下参数当=1.02.0时注:弹簧夹头配合直径结构参数计算公式(单位)机构参数计算公式(单位)DD=2t1=68.5LL+ll l1hh t1t1=bb b1b1KKmRR+d308080i345图2-1 弹性夹头的结构图本设计课题是针对30mm圆柱轴类零件的磨削,故选用i=3,根据加工的实际情况,虽然能加工出上述零件的规格,但加工耗费量大,加工时间较长,成本较高;出于上述因素的考虑,故零件尺寸以零件图上的尺寸为准。2.3 弹性夹头夹紧力的计算查表1-3-21可知弹性夹头夹紧的方式分为轴向夹紧和无轴向夹紧两种夹紧方式。而本设计课题的夹紧方式为为无轴向定位,不用机床尾座顶尖支承就能定位夹紧,故采用无轴向定位计算公式计算夹紧力。 R夹爪的变形阻力 E材料的弹性模数 h夹爪弯曲部分的厚度 D夹爪弯曲部分的外径 夹爪与工件的径向间隙 l夹爪的根部至锥面中点的距离 弹性夹爪每瓣所占扇型角的1/4 n夹爪的瓣数 夹爪与套筒间的摩擦角W总的径向夹紧力 Q轴向作用力 弹性夹爪锥角之半3 螺纹心轴的结构设计与计算轴是组成机械的重要零件之一。它用于各种传动机械中传递转矩或回转运动,并通过轴承与机架或机座相连接2。在本设计中轴所受载的情况为心轴。心轴只支承旋转机件而不传递转矩,即只承受弯矩作用。心轴又可分为固定心轴(工作时轴不转动)和转动心轴(工作时轴转动)两类。这里设计的轴是通过螺纹固定连接的,只能固定不能转动,故按照心轴的规格来设计。心轴,通常为钢制的圆柱体,用于支承已经过粗加工要作精加工的工件。在切削加工中作为支承时,心轴一般稍带锥度,以便在压入预装孔中时,使心轴与孔壁间有较强的摩擦黏接力,但由于本设计课题中连接中是以螺纹来连接增强摩擦力,故其没有锥度。3.1 轴的材料轴常用的材料是优质碳素结构钢,如35、45和50,其中以45号钢最为常用。不太重要的及受载较小的轴可用Q235、Q237等普通碳素结构钢;对于受力较大,轴的尺寸受限制,以及某些有特殊要求的轴可用合金结构钢。当采用合金钢时,应优先选用符合我国资源情况的硅锰钢、硼钢等。对于结构复杂的轴(例如花键轴、空心轴等),为保证尺寸稳定性和减少热处理变形可选用铬钢;对于大截面非常重要的轴可选用铬镍钢;对于高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢。在一般的工作温度下,合金结构钢的弹性模量与碳素结构钢相近,所以只为了提高轴的刚度而选用合金结构钢是不合适的。同样的材料,在热处理工艺不同时,其所得到的静强度、硬度和疲劳极限等也会不同的,所以在选择材料时,还应确定热处理工艺。心轴的材料为碳素合金钢的45,其毛坯直径,查表5-1-12得热处理采用正火热处理,毛坯的硬度为,主要的力学性能,如:抗拉强度、弯曲疲劳极限、许用静应力。3.2 轴的结构设计图3-1 螺纹轴的结构图由于已知条件未知,故采用反算法来求出值,所谓的反算法,就是先估算轴径,确定M轴在计算截面缩所受的弯矩,确定m质量,求出d5,再和原先的d2相比较。(1)估算轴径根据估算值算出图上测量的弹性夹头的尺寸和实际算出的弹性夹头的尺寸比例大致为1:3,所以可得(2)确定L的长查表5-1-132得长系列L=110(3)确定及图3-2 螺纹轴的受力分析图3查5-1-212 按弯扭合成强度计算轴径的公式载荷平稳得又根据实际情况可得符合加工要求,然后验证d5是否足要求(4)验证d5故满足要求(5)确定各部分尺寸根据公式得根据图上各尺寸的比例长度关系可以计算出由于已知小径尺寸,可查表4-1-34得 即螺纹规格为3.3 轴的加工和装配工艺性进行轴的结构时,应考虑便于便于轴的加工、测量、装配和维修。通常应注意以下几个方面的要素:(1)合理确定轴与零件的配合性质、加工精度和表面粗糙度。(2)配合直径一般应按GB/T 2822-1981圆整为标准值。(3)确定各段轴长度时尽可能使结构紧凑,同时还应保证零件所需的滑动距离、 装拆和调整所需的空间,并注意转动零件不得与其他零件相碰,与轮毂装配的轴段长度一般应略小于轮毂23 ,以保证轴向定位可靠。(4)除特殊要求外,一般轴上所有的零件都应无过盈的到达配合要求。(5)为便于导向和避免擦伤配合面,轴的两端及有过盈配合的台阶处应制成导角。(6)为了减少加工刀具的种类和提高劳动生产率,轴上的倒角、圆角、键槽等都应可能取相同尺寸,或者尽量减少不同尺寸的倒角、圆角、键槽的数量。4 夹具机座4.1 材料的选择、性能及用途牌号为HT250的灰铸铁件,其适用范围一般为阀壳、液压缸、汽缸、联轴器、机体、齿轮、齿轮箱外壳、飞轮、称筒、凸轮、轴承座等。在本设计中铸件壁厚,则根据查表2-1234可得最小抗弯强度=160抗拉疲劳极限强度抗弯疲劳极限强度4.2 铸件壁厚过渡分析 如图(1-4-1) 据估算得,查表2-1014 得,所以,所以根据公式可得图4-1 铸件壁厚过渡为什么与之间为什么要以圆弧过渡?原因是为了加工的方便性与完整性。在加工时是用立铣刀进行铣削平面,由于立铣刀是进行圆周铣削,在垂直面与水平面之间的过度夹角面之间很难加工到,以至于留下一些凸台。至于如果选择小规格的立铣刀虽然能铣削大立铣刀难加工的面,但总会留下一些凸台,所以为了加工的便方起见,在设计时候选择以圆弧过渡,让铣刀铣削到这某一尺寸的时候就停下来,这样加工出来的面既简洁又美观,又便于操作。4.3 铸件肋板的厚度分析图4-2 铸件肋板厚度查表2-1044得到,由零件图可知=30,所以此肋为铸件外部的肋,则铸件外部的肋与外壁厚的关系为5 轴套5.1 轴套的作用在运动部件中,因为长期磨擦而造成零件的磨损,当轴和孔的间隙磨损到一定程度的时候必须要更换零件;因此在设计的时候选用硬度较低、耐磨性较好的材料为轴套或衬套,这样可以减少轴和座的磨损,当轴套或衬套磨损到一定程度进行更换,这样可以节约因更换轴或座的成本,一般来说,衬套与座采用过盈配合,而与轴采用间隙配合,因为无论怎么样还是无法避免磨损的,只能延长寿命,而轴类零件相对来说比较容易加工;也有设计人员不喜欢这样设计,认为这样是在制造的时候增加成本,但经过一段时间使用后,维修时还是要按这种方法改造,但改造容易造成设备的精度降低,原因很简单,二次加工是无法保证座孔中心的位置。5.2 轴套局部尺寸的确定(1)由前面的设计可知,心轴是一根带螺纹的心轴,因此配合的时候是采用螺纹配合来设计的,既螺纹孔的规格为。(2)轴套尾部孔50的设计是根据弹性夹头d1的尺寸来设计的,由于采用间隙配合。查表3-115得配合公差为,查表3-15和表3-35得此孔的偏差为。(3)圆台面上螺纹孔的尺寸是根据手轮的规格来设计的,查表4-34定下来的。(4)各段轴长则根据装配关系确定下来的。6 弹簧6.1 圆柱螺旋弹簧的制造弹簧的卷制方法有冷卷法和热卷法。当d(810)mm,卷绕后低温回火。D(810)mm,卷绕后淬火和回火处理。6.2 弹簧的选材由于弹簧是一种弹性元件,它具有刚性小、强度大,在载荷作用下能产生弹性变形的特点,要求弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限,足够的韧性和塑性,良好的热处理性能。常用的弹簧材料有:碳素弹簧钢(如60、75、65Mn等)、硅锰弹簧钢(如60Si2MnA)、铬钒弹簧钢(如50Cr-VA)、不锈钢(如1Cr18Ni9)及青铜(如QBe2)等。6.3 圆柱螺旋压缩弹簧的设计计算 图6-1 压缩弹簧的结构图(1)估算弹簧钢丝直径d44许用切应力,查表17-94得绕旋比,查表17-44得曲度因素,查表17-34得到计算公式 (2)查标准得参数值由于,查表17-144得标准值由于螺纹心轴右端直径为,同上查表17-24得弹簧中径自由高度毕业设计总结随着写总结的开始,2007年的的毕业设计将到此结束。同时也意味着我在台州职业技术学院三年学习生涯即将结束。即将告别校园,步入社会谋求更好的发展。我不再是学生,而是社会工作者。未来个人发展要靠自己的双手去缔造。我不再是嗷嗷待哺的小孩,而是要担负起家庭责任的青年,为家庭的幸福、和谐与安康贡献自己的一切。本次的毕业设计共经历了两个半月的时间,这次的设计与前两次的不同之处在于你前前后后没有一人和你的题目一样的,想要完成设计,就得自己动手去翻阅资料,没有任何一个人会无故的帮助你完成。因为你在设计而同学也同样在设计。他们根本就没有多大的时间和精力去管你。本来设计就是一件非常困难和烦琐的事,这样自己独自一人做又增加了难度系数。用我的口头禅就是很富有挑战性。不过万事开头难,等到
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