活塞杆铣平面专用夹具设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩机电及自动化学院机电及自动化学院专业课程综合设计专业课程综合设计设计题目：活塞加工夹具设计姓 名： 学 号：专 业：指导老师： 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩前 言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。在机床上加工工件时，必须用夹具装好和夹紧工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。按夹具的通用特性分类，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具和自动线夹具六大类。本次设计主要为调速杠杆夹具的设计，为专用夹具。专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批量生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已经产生许多问题。本文设计专用夹具各个部件尽量采用标准件，提高夹具的可加工性和经济性。本次夹具设计是紧接上次工艺设计所作，是一次难得的实践机会，由于水平有限，不足的地方请指正。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩目 录目 录 .1设计任务书 .2一 设计题目 .2二 零件图及加工工序分析 .2二 工序分析 .3三 基本要求 .4四 设计的任务 .4设计方案 .5一.定位元件选择 .5二.关于切削的计算 .6三.夹紧方案 .8四.夹具连接定位 .91.夹具的定位设计 .92.夹具与机床连接 .103.夹具的误差计算 .10五.夹具体设计 .12六.非标准件零件图 .13六. 小结 .14七.参考文献 .14机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩设计任务书一、 设计题目活塞铣平面专用夹具设计。二、 零件图及加工工序分析活塞零件图如图 1 所示：图 1 活塞零件图机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩活塞杆加工工艺卡如下活塞杆铣平面的加工工序图如图 2 所示。 R0.5R0.53b-21a- 3a图 2 工序图三、 基本要求1. 选择合适的定位元件、夹紧元件、导向元件以及对刀元件；2. 掌握夹具设计的基本方法和步骤；3. 根据工序卡对夹具体进行设计，并将各部件进行装配以获得专用夹具的装配图；4. 掌握各部件的设计原则，尽量采用标准件，提高夹具的通用性和经济性；5. 掌握尺寸链、夹紧力和切削力的计算。四、 设计的任务1 熟悉工序图，设计夹具方案，绘制草图；2 根据草图，完善方案；3 计算尺寸链等，设计和选择各零部件；4 定位误差计算及修正方案；5 绘制装配图和部分零件图；6 书写说明书。设计方案机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩由图 2 工序图（05 工序）可知，活塞杆精加工的方法为选用立式铣床 X50 进行加工，为保证设计要求，并根据活塞杆的加工批量要求而知，应选用专用夹具。图 3 整体夹具图一、 定位元件选择本工序加工的定位为一个长 v 块和一个面的定位方式。1. 长 v 块由于活塞杆的长度相对于宽度值较大，因此选用长 v 块，可限制工件的 4 个自由度。 2. 底面活塞杆的下端面在进行加工后作为本工序加工的精基准面，由于活塞底面相对于长度较小，即视为限制 1 个方向的自由度。3. 通过活动 v 块进行夹紧活塞杆在轴向旋转方向需要受到夹紧力的作用保证切削时不会旋转，由于杆件较长，选用 v 块夹紧。二、 切削的计算机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩1.加工条件工件材料：QT400-17,b =0.16GPa HB=200241,铸造。加工要求：粗铣平面机床： X5012 铣床。刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀。铣削宽度 ae=60,深度 ap=4,齿数 z=10,故据切削用量简明手册 （后简称切削手册 ）取刀具直径 do=16mm。选择刀具前角 o0后角 o15，副后角 o=10，刀齿斜角 s=15,主刃 Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃 Kr=5过渡刃宽 b=1.5mm。2. 切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择 ap=1.3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量 机床功率为 10kw。查切削手册f=0.080.15mm/z。选较小量f=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表 8，寿命 T=180min4）计算切削速度 按 2表 14，V=1.84n=7.32=6.44fV在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数 43210K65式中： 基本安全系数，取 1.30K加工性质系数，取 1.21机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩刀具钝化程度，取 1.252K断续切削系数，取 1.03夹紧力稳定性系数，取 1.04操作方便性，取 1.05接触点确实性，取 1.06K则 53.21.25.13.6543210 NWk 7.795）计算基本工时铣床铣平面与轴心方向成 30 度角，查工艺设计简明手册表 6.2-7 得到端面铣刀铣削平面的时间计算公式为 31lil2M321jfZ，T计算铣平面的基本时间即为工序五的基本时间为： 9.715.036jT三、 夹紧方案设计夹紧装置的设计和选用是否正确，对保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大影响。因此，对夹紧装置提出如下基本要求：夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。夹紧装置机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩10e1,75214图 4 夹紧装置图具有良好的机构工艺性和使用性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。如图所示，此工件是中批量生产，所以夹具不应太过复杂。本夹具采用机械夹紧，用开口垫圈和六角螺母夹紧，操作简单，而且可以保证大小和定位位置。而且符合夹紧力朝主要定位基准面。夹紧力为 =1453.44，大于切削力，满足要求。2sinfDKMW机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩四、 夹具连接定位1. 夹具的定位设计工件在夹具中的位置是由与工件接触的定位元件的定位表面所确定的。为了保证工件相对刀具及切削成形运动有正确的位置，还需要使夹具与机床连接和配合时所用的夹具定位表面相对刀具及切削成形运动处于理想的位置。保证定位元件的定位表面的各项要求，在夹具体上表现为与机床的连接和定位。夹具体与机床工作台之间的定位依靠定位键与工作台上的 T 型槽之间的定位，夹具通常是通过两个定位键与工作台上的 T 形槽相连，以保证夹具在工作台上的方向；两定位键之间的距离，在夹具底座允许的范围内应尽可能远些；安装夹具时，可让定位键靠向 T 形槽一侧，以消除间隙造成的误差。 。图 5 定位元件图在加工过程中需要对称铣平面，为了保证加工的准确性，在活塞底部安装一个分度盘，通过对定销完成 180 度旋转后的定位机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩图 6 分度装置2. 夹具与机床连接夹具与机床的连接，根据机床的工作特点，最基本的两种方式：夹具安装在机床的工作台上，如铣床、刨床、钻床等；夹具安装在机床的回转主轴上，如车床、外圆磨床、内圆磨床等。本次夹具设计采用的连接方法为夹具安装在机床的工作台上，夹具定位后，应用螺栓将其固紧在工作台上，以提高其连接刚度。3. 夹具的误差计算1.定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确造成的工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准面和定位元件的工作表面均有制造误差使得定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，由此引起的误差成为基准位置误差。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩v 块定位时，采用的是以圆柱面做定位标准，则其基准位置误差如下图当定位基准与工序基准不重合时，就产生基准不重合误差，基准不重合误差即工序基准相对于定位基准理想位置的最大变动量。， =0.14 01H定 位 2H定 位 23D定 位所以， 8.014.定 位本次设计的夹具的基准不重合误差为零，即设计基准与定位基准重合，因此 0jb28.0jbwd2.对定销分度装置分度的概率精度，对定销采用的形式为圆锥形式，对定套孔与对定销的不同轴度允差为03.D3.采用销定位底座和夹具体，采用过盈配合 H7n6。 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩五、 夹具体设计夹具体式将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大、最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑其结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性都必须在设计中认真加以考虑。常见的夹具体毛坯制造方法有铸造夹具体、焊接夹具体、锻造夹具体和装配夹具体。本次夹具体的制造方法选择铸造夹具体，铸造夹具体能够铸出各种复杂形状，工艺性好，并且具有较好的抗压强度、刚度和抗振性；但其生产周期较长，且需经时效处理，成本较高。查机床夹具设计手册可知，本次夹具体的主要壁厚选择为15mm。根据工件的加工位置，易知工件应该倾斜 30 度装夹，据此可知，夹具体与其他部件的装配关系以及各部件之间的位置关系。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩六、 非标准零件图 2.512025614.5RR31325.580图 7 底座主视图 3?6图 8 棘轮装置图机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩?128,540125图 9 活动 v 型块七、 小结通过整个完整的设计过程，我首先对已学过的专业知识进行了一个全面的复习，对于加工工艺的过程也有一个更深的了解。然后就是懂得了如何根据所给的零件去设计一个完整的夹具。夹具的设计是一次将各科目的知识进行综合运用的实践，通过本次设计，在专业知识方面有了一定的进步，在如何利用各种资源查询各类标准，参考同类夹具的设计理念和设计方法，提高所设计专用夹具的可行性、经济性等方面有了长足的进步；综合考虑上次工艺课程设计，通过夹具设计对上次工艺进行了一定的修改，使得工件的加工工艺编排更加合理。本次夹具设计是一次难得的实践机会，不仅巩固了已学知识，并且在如何做好设计，如何利用资源，如何修改设计方案等方面有了一定的提高。总之，本次课程设计获益颇多。机械