【工装夹具类】改善工艺系统刚性的夹具结构设计【全套CAD图纸+毕业论文】【机械专业设计】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：713514
类型：共享资源
大小：1.25MB
格式：ZIP
上传时间：2016-07-28
上传人：机****
IP属地：浙江
60
积分
- 关 键 词：
-
工装
夹具
改善
改良
工艺
系统
刚性
结构设计
全套
cad
图纸
毕业论文
机械
专业
设计
- 资源描述：
-
【工装夹具类】改善工艺系统刚性的夹具结构设计【全套CAD图纸+毕业论文】【机械专业设计】,工装,夹具,改善,改良,工艺,系统,刚性,结构设计,全套,cad,图纸,毕业论文,机械,专业,设计
- 内容简介：
-
西安科技大学高新学院 毕业设计（论文） 系 别 ： 机电信息学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 ： 学 号： 0901140225 设计 (论文 )题目 ： 改善工艺系统刚性的夹具结构设计 起 迄 日 期 : 2012年 9 月 24日 2012 年 12月 16日 设计 (论文 )地点 : 西安科技大学高新学院 指 导 教 师 : 专业教研室负责人 : 日期 : 2012 年 月 日 要 本论文是结合目前实际生产中，常常发现仅用通用夹具不能满 足生产要求，用通用夹具装夹工件生产效率低劳动强大，加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而专门设计夹具：车床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。 本设计车床夹具有良好的加工精度，针对性强，主要用于零件孔工序的加工。其具有夹紧力装置，具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力，从而可以有效地减轻工人的劳动强度和增加劳动效率。因此，对夹具知识的认识和学习以及设计新式的适合实际生产的夹具 在今天显得尤为重要起来。 在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位是产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词： 工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差 is of is to of in It a of be of of to in is In of to of of of is to of of as is to a of in of 录 摘 要 . . 录 . 1 章 绪论 . 6 具概述 . 6 床夹具的功能 . 6 床夹具的发展趋势 . 7 床夹具的现状 . 7 代机床夹具的发展方向 . 7 第 2 章 课题研究内容及要求 . 9 计内容 . 9 计 要求 . 9 第 3 章 夹具设计概述 . 10 具的组成 . 10 用定位元件及选用 . 10 件以平面定位 . 11 件以外圆柱定位 . 11 件以内孔定位 . 11 定位元件的基本要求 . 12 用定位元件所能限制的自由度 . 12 件的夹紧 . 12 紧装置的组成 . 12 紧装 置的设计原则 . 13 位夹紧力的基本原则 . 13 小夹紧变形的措施 . 15 床夹具设计原理 . 15 2 支承点与定位元件 . 16 V 第 4 章 薄壁零件车削加工注意事项 . 18 述 . 18 工薄壁零件在夹具上所采取的措施 . 19 局部夹紧力机构改成均匀夹紧力机构 . 19 加辅助支承面 . 20 变夹紧力的作用点（部位） . 20 用心轴夹紧 . 21 工薄壁零件在车削时所采取的措施 . 22 理选择车刀材料及其几何参数 . 22 少切削用量，减小吃刀深度、进给量和切削速度 . 22 理选择切削液 . 22 第 5 章 具体夹具设计 . 22 床夹具的主要类型 . 22 床夹具的设计要点 . 23 位机构 . 24 紧机构 . 25 件的车床夹具的加工误差分析 . 26 件的车床专用夹具的总体设计 . 27 总结 . 28 参考文献 . 29 致 谢 . 30 6 第 1 章 绪论 具概述 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现， 机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具 、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 床夹具的功能 在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。 1机床夹具的主要功能 机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 （ 1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。 （ 2）夹 紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。 7 由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 （ 1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 （ 2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具 有导向功能。 床夹具的发展趋势 随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 床夹具的现状 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作品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 15%左右。特别是近年来，数控机床（ 加工中心（ 成组技术（ 柔性制造系统（ 新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。 2）能装夹一组具有相似性特征的工件。 3）适用于精密加工的高精度机床夹具。 4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。 5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。 6）提高机床夹具的标准化程度。 代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。 精密化 8 随着机械产品 精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5 m；精密心轴的同轴度公差可控制在 1 m 内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达 m。 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右； 在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为 2600r/条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。 标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹 具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： 214891以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 9 第 2 章 课题研究内容及 要求 计内容 设计的基本情况 本设计的名称：改善工艺系统刚性夹具的结构设计 。 结构特点：体积小、重量轻、旋转既能平衡又能保证安全 。 用途：确定工件在车床上的正确位置，并夹紧工件。 主要技术参数 ： （ 1） 主轴转速最终达到 n=250r/ 2） 加工工件尺寸： L=5802=400=1100 车床细长轴深孔加工 内容 ： （ 1） 车床夹具结构 方案设计； （ 2） 车床夹具 的设计 的总装图的绘制（含技术要求、明细表）； （ 3） 车床夹具结构设计 的主要（ 件图绘制。 （ 4）设计说明书编写。 计 要求 （ 1）在指导老师指导下完成方案设计； （ 2）独立完成的详细设计； （ 3）图纸绘制和标注应符合国家标准； （ 4）设计或论文应在教学计划所规定的时间内完成； （ 5）论文书面材料的形成应符合学院规定。 10 第 3 章 夹具设计概述 具的组成 虽然夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下 几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。 1定位支承元件 定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。 2夹紧装置 夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。 3连接定向元件 这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。 4对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工正确位置的元件称为对刀元件，用于确 定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。 5其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。 6夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。 上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。 用定位元件及选用 工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准， 其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。 11 件以平面定位 用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。 面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。 梯平面和环形平 面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。 节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。 定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。 件以外圆柱定位 选用 V 形块定位。 V 形块工作面 间的夹角常取60、 90、 120三种，其中应用最多的是 90 90 用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。 V 形块结构有多种形式，有的 的 的 V 形块适用于尺寸较大的圆柱面定位，这种 V 形块底座采用铸件， V 形面采用淬火钢件， 般不低于 可选用定位套或半圆形定位座定位。大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座。 件以内孔定位 类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位。 选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可 根据工件定位内孔的直径选用。当工 12 件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。 综上：正确定位，必须选对定位基准。 定位元件的基本要求 位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。 于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。 。定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。 位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。 位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。 用定位元件所能限制的自由度 定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类： 固定支承（钉支承和板支承），自位支承，可调支承和辅支承。 位的定位元件：括 V 形架，定位套和半圆定位座等。 定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。 件的夹紧 在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动和位移，在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置将工件可靠地夹牢。工件定位后，将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。 紧装置的组成 夹紧装置的组成由以下三部分组成。 13 第一部 分：动力源装置 它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种。手动夹紧的力源来自人力，用时比较费时费力。为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。 第二部分：传力机构 它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。传力机构的作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重要。 第三部分：夹紧元件 它是直 接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。 紧装置的设计原则 在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则： 夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。 夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。 对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部 位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。 夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。 位夹紧力的基本原则 设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。 14 1、 夹紧力的方向 夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以 下准则： 主夹紧力应朝向主要定位基面。 减小工件的变形、减轻劳动强度。 于工件在不同方向上刚度是不等的。不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。 2、 夹紧力的作用点 夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积。选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则： 尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。如夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位。 对刚度较差的工件尤其重要，如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧 更加可靠。 防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和靠性。 3、 夹紧力的大小 夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。 理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率 等因素有关，计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。 当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即 15 （ 1 式中 实际所需夹紧力，单位为 N； 在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，单位为 N； K安全系数，粗略计算时，粗加工取 K 3，精加工取 K 2。 夹紧力三要素的确定，实际是一个综合性问题。必须全面考虑工件结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素，才能最后确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。 小夹紧变形的措施 有时，一个工件很难找出合适的夹紧点。如较长的套筒在车床上镗内孔和高支座在镗床上镗孔，以及一些薄壁零件的夹持等，均不易找到合适的 夹紧点。这时可以采取以下措施减少夹紧变形。 便获得变形量的统计平均值，通过调整刀具适当消除部分变形量，也可以达到所要求的加工精度。）增加辅助支承和辅助夹紧点 。 若高支座可采用增加一个辅助支承点及辅助夹紧力，就可以使工件获得满意的夹紧状态。 ，用一块活动压板将夹紧力的着力点分散成两个或四个，从而改变着力点的位置，减少着力点的压力，获得减少夹紧变形的效果。 压板下增加垫环，使夹紧力通过刚性好的垫环均匀地作用在薄壁工件上，避免工件局部压陷。 对称变夹具的夹紧设计，应保证形状在加工薄壁套筒时，采用加宽卡爪，如果夹紧力较大，仍有可能发生较大的变形。因此，在精加工时，除减小夹紧力外，工件能产生。 对于一些极薄的特形工件，靠精密冲压加工仍达不到所要求的精度而需要进行机械加工时，上述各种措施通常难以满足需要，可以采用一种冻结式夹具。这类夹具是将极薄的特形工件定位于一个随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后一起加工，加工完成后，再加热熔解取出工件。低熔点金属的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的。 床夹具设计原理 机床夹具 是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求，又必须满足三 16 个条件： (1)一批工件在夹具中占有正确的加工位置； (2)夹具装夹在机床上的准确位置； (3)刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相 对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以 “ 定位 ” 也涉及到 三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的 定位，而工件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准 确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。 1 六点定位原理 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。 2 支承点与 定位元件 17 上图为常见定位方式中的定位元件所限制的自由度和相当的支承点数 18 3、 完全定位与不完全定位 工件的六 个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。 4、 欠定位与过定位 按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。 消除过定位及其干涉一般有两个途径：其一是改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引 起的干涉。 第 4 章 薄壁零件车削加工注意事项 述 高强度结构的金属薄壳零件已较广泛的应用在各工业部部门，为了适用薄壁零件加工的需要，机械制造业正朝着“无切削或少切削”方向发展，如采用板材进行冲压、滚压、焊接等工艺，可以节省钢材、动力、机床设备和加工工时，达到质量好、产量高和成本低的要求。但是，毕竟有一些薄壁零件的结构不能采用冲压、滚压、焊接等工艺来代替，如具有形状复杂的环形横截面零件，只能采用车削方法。对于这一类环形零件的车削加工，因其结构单薄，零件尺寸较大，环形截面复杂和材料切削性较差（如高温 合金、铝合金等），因此难以保证一定的加工精度和提高劳动生产率。车削薄壁零件的主要问题是变形，而产生变形的主要原因是切削力和夹紧力。薄壁套类零件刚性低，在夹紧力和切削力作用下非常容易产生变形，导致吃刀深度不均和让刀现象。另外，薄壁套类零件金属体积小，总的热容量小，薄壁套类零件的温度容易升高和变形，使加工后的 零件出现形状和尺寸误差。减少切削力、切削热的方法是：合理的选择切削用量、合理的选择刀具几何角度、合理的选择刀具材料和冷却润滑液等；改善或改变夹紧力对零件的作用。 19 工薄壁零件在夹具上所采取的措施 局部夹紧力机构改成均匀夹紧力机构 图 1（ a）是用三爪卡盘夹紧薄壁工件，图 1（ b）是在夹紧变形的情况下，分几次走刀逐渐减少吃刀深度车出了内孔，保证了内孔的圆度，但壁厚不均匀。图 1（ c）是从三爪卡盘中取出薄壁套后，夹紧力消失后薄壁套外圆恢复为圆形，而内孔则变成了棱圆，棱圆形的特点是虽然看上去不像圆形，但各处的直径尺寸相同，棱圆的孔会影响其和轴的装配。针对以上可能产生的问题，介绍一下减少变形的方法。 （ 1）采用开口套 用开口套改变三爪卡盘的三点接触为整圆抱紧，三爪卡盘夹持开口套使其变形并均匀地抱 紧薄壁工件后，再车削内孔。在可能的条件下，开口套的壁厚可以厚一点。注意在夹持开口夹套时要使开口在两夹爪的中间位置。如图 2。 （ 2）采用弧形软爪 20 改装卡盘的三爪，在通用的三爪上焊接弧形软爪，增大夹持面积，使夹紧力均匀分布在工件上，可以有效减少薄壁套的夹紧变形。保证软卡爪内弧与薄壁工件外径相等，并保证软卡爪具有足够的刚度。如图 3 所示。 加辅助支承面 加强薄壁零件在车削时的刚性，在工件的夹紧部位特制工艺肋，使夹紧力作用在工艺肋上，以减少夹紧力引起的变形。如图 4 所示。 变夹紧力的作用点（部位） 由零件刚性较弱处移至刚性较强的部位，以改善夹紧力作用点来减少薄壁零件的变形。图 5 为加工合金的材料，环形直径较大，其薄壁处厚度为 4零件的夹具示意图。所示的夹具说明了夹紧元件角度的改变，使夹紧力的作用点从零件刚性较弱的部位 21 移至刚性较强的部位，从而减少零件的变形，保证了加工精度的要求。图 5-（ a）所示的夹具的夹紧机构，当拧紧螺钉 1 时，压紧圈 2 便沿着斜面将零件夹紧，但夹紧力 P 正压向零件刚性较差的薄壁部分，使零件变形加剧，难以保证加工精度。如将夹紧机构改成如图 5-（ b）所示的结构，则使夹紧力 P 的作用点移至零件刚性较好的轮辐处，零件变形减小，保证了加工精度。 用心轴夹紧 当车薄壁套的外圆时，有效防止薄壁套变形的方法是采用心轴定位，使夹紧力沿着刚性较好的轴线方向分布，如果薄壁套有阶梯孔，心轴也相应作成阶梯心轴，防止夹装变形。如图 6 所示。 22 工薄壁零件在车削时所采取的措施 理选择车刀材料及其几何参数 （ 1）易选用较大的主偏角，外圆精车刀 9093，内孔精车刀 60左右。 （ 2）适当增大副偏角，减少摩擦，降低车削 热，外圆精车刀 15左右，内孔精车刀 30左右。 （ 3）前角的选择，主要决定于被切材料的性能。应尽量使车刀锋利、切削轻快、排屑好。外圆精车刀 1416，内孔精车刀 35左右。 （ 4）后角不易过大，以减少工件加工中的振动，一般以 1416为好。 （ 5）前角适当增大一般为 2535。 （ 6）刃倾角根据加工性质选择，增大刃倾角可使车刀实际切削前角增大、实际切削刃口圆弧半径减少，对提高刀具的锋利程度有利。 （ 7）刀尖圆弧半径及修光刃均选用较小值，减小工件加工中的振动。 少切削用量，减小吃刀深度、 进给量和切削速度 对于余量较大的工件，分粗、精车，适当增加走刀次数，可以有效避免薄壁工件变形。 理选择切削液 选择比热容大、黏度小、流动性好的切削液，就可以吸收大量的热量，从而降低切削温度，减小薄壁套工件的变形。 第 5 章 具体 夹具设计 车床夹具主要用于零件的旋转表面以及端面 。 因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴 。 床夹具的主要类型 （ 1） 安装在车床主轴上的夹具 。 这类夹具很多，有通用的三爪卡盘 、 四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可 分为心轴式 、 夹头式 、 卡盘式 、角铁式和花盘式 。 这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动 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 23 紧机构 。 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 。 （ 2） 安装在托板上的夹具 。 某些重型 、 畸形工件，常常将夹具安装在托板上 。 刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动 。 由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴 。 而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具 。 床夹具的设计要点 （ 1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求 当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点 。 当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要 求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。 工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。 （ 2）夹具与机床主轴的连接 车床夹具与 西安科技大学高新学院 学生毕业设计（论文）守则 1、不论是在校内还是在校外进行毕业设计（论文）的学生，都应充分认识毕业设计（论文）这一教学环节的重要性，要以严肃认真的态度进行工作，虚心接受教师的指导，独立完成各项任务。 2、 根据毕业设计 (论文 )任务书的要求， 每位学生必须认真参加毕业设计（论文） 各个教学环节的训练 ， 毕业设计 (论文 )阶段的基本教学环节有 : (1) 根据毕业设计（论文）任务进行资料收集、市场调研或生产实践等。 (2)根据资料收集和生产实践情况拟定 设计 方案、工作计划和日程安排，做开题报告 ，写出读书笔记、翻译外文资料等。 (3) 主动定期向指导教师汇报毕业设计（论文）的进展情况，虚心听取指导教师和技术人员的意见和建议，接受开题、中期和结题检查。 (4) 完成所承担的毕业设计（论文）课题任务，并有相应的成果。 （ 5） 按照 毕业设计（论文） 撰写 规范 ，整理、装订所完成的毕业设计（论文）文档资料，接受 教师的评阅。 （ 6） 参加毕业设计（论文）的答辩。 （ 7） 针对教师在检查、评阅和答辩中指出的问题对毕业设计（论文）进行修改。 3毕业设计（论文）期间， 实行 严格 考勤制度，一般不准请假，请病假要有医院证明，请事假要经指导教师同意，并按学院规定办理手续。 学生缺勤（包括病、事假）累计超过毕业设计（论文）时间的 1/3 者，取消答辩资格，不予评定成绩。 4、 毕业设计（论文）中如有抄袭、剽窃他人成果，或请他人和代替他人做毕业设计（论文）者，经查实后，其毕业设计（论文）最终成绩按不及格计。 5、 学生须爱护公物，服 从管理， 遵守操作规程，遵守我国的各项法律法规和社会公德， 杜绝一切安全事故。 6、 学生须自觉保持毕业设计（论文）场所整洁、卫生， 严禁大声喧哗， 营造良好的学习环境。 西安科技大学高新学院 毕业设计（论文）任务书 系 别 ： 机电信息学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 ： 学 号： 0901140225 设计 (论文 )题目 ： 改善工艺系统刚性的夹具结构设计 起 迄 日 期 : 2012年 9 月 24日 2012 年 12月 16日 设计 (论文 )地点 : 西安科 技大学高新学院 指 导 教 师 : 专业教研室负责人 : 发任务书日期 : 2012 年 9 月 25 日 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况指导学生填写。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在 专业主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系别”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号，不能只写最后 2位或 1位数字； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 87文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2004年 3月 15日”或“ 2004 毕 业 设 计（论 文 ）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： (1) 使学生明白机械产品设计综合训练的内容、程序及要求； (2) 使学生熟悉机械产品设计过程； (3) 培养学生综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。 (4) 培养学生查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力。 (5) 培养学生工程绘图、书写技术报告、编写技术资料的能力。 (6) 训练学生机械机构原理图、装配图、零件图的初步的设计能力； (7) 对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论去处理实际的能力、实验能力、外语水平、计算机 应用水平、书面及口头表达能力进行考核。 本课题来源于教学科研实践。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 本设计的基本情况 本设计的名称：改善工艺系统刚性夹具的结构设计 。 结构特点：体积小、重量轻、旋转既能平衡又能保证安全 。 用途：确定工件在车床上的正确位置，并夹紧工件。 主要技术参数 ： （ 1） 主轴转速最终达到 n=250r/ 2） 加工工件尺寸： L=5802=400=1100 车床 细长轴深孔加工 内容 ： （ 1） 车床夹具结构 方案设计； （ 2） 车床夹具 的设计 的总装图的绘制（含技术要求、明细表）； （ 3） 车床夹具结构设计 的主要（ 件图绘制。 （ 4）设计说明书编写。 要求：（ 1）在指导老师指导下完成方案设计； （ 2）独立完成的详细设计； （ 3）图纸绘制和标注应符合国家标准； （ 4）设计或论文应在教学计划所规定的时间内完成； （ 5）论文书面材料的形成应符合学院规定。 3对本毕业设计（论文）课题 成果的要求包括毕业设计、论文、图表、实物样品等： （ 1） 须绘制 机床夹具 的设计 总装图一张、零件图若干，标注清楚，绘图数量折合总计不少于两张（ 号图，打印装订成册； （ 2）翻译机械相关外文资料一篇，不少于 15000 英文印刷字符；中英文分开打印 （ 2） （ 3）毕业设计论文总字数 15000字左右。 4主要参考文献： 1 机床夹具设计手册 燕山大学 洛阳工学院 长春汽车工业高等专科学校 编 上海科学技 术出版社 2000. 2 机床夹具设计手册 王光斗 上海科学技术出版社， 2002. 3 机 械设计 王宁侠 时其昌 西安电子科技大学出版社 2008. 4 机械制造基础周桂莲 付平 西安电子科技大学出版社 2009. 5 机械加工余量与公差手册 冯贤智 中国标准出版社 1994. 6 机械制造工艺学 郭宗莲 中国建材工业出版社出版， 1997. 7 机械零件切削加工工艺与技术标准使用手册 冯道 安徽文化音像 2003. 8 机械制造工艺设计简明手册 李益民主编 机械工业出版社出版 1983. 9 切削用量简明手册 艾兴、肖诗刚主编 机械工业出版社出版 1994. 10 夹具工程师手册 刘文剑 黑龙江科学技术出版社 2002. 11 999. 12 胡红舟等 , , 北京：机械工业出版社 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 第 12周 (9月 24日 10月 7日 )方案论证 第 310周 (10月 8日 12月 2日 )详细设计 第 1112周 (12月 3 日 12月 16日 )论文撰写 指导教师审查意见： 指导教师（签名）： 年 月 日 西安科技大学高新学院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告 题 目 改善工艺系统刚性的夹具结构设计 院（系、部 ) _西安科技大学高新学院机电信息学院 _ 专业及班级 _ _机械设计制造及其自动化 0902 班 姓 名 _ _ 指 导 教 师 _ _ _ 日 期 2012 年 8 月 25 日 西安科技大学高新学院 毕业设计 (论文 )开题报告 题 目 改善工艺系统刚性的夹具结构设计 选题类型 工程设计 一 : 选题依据 (简述国内外研究现状、生产需求状况 , 说明选题目的、意义，列出主要参 考文献 )： 机床夹具 ： 在 金属切削 机床上装夹工件所使用的辅助工艺装备，它可以准确的确定工件与刀具的相对位置，实现对工件的准确定位和夹紧。 在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件的加工精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。 夹具的作用： 1 缩短辅助时间，提高劳动生产率。 2 使加工精度稳定。 3 现一机多能。 4 机床夹 具的发展方向可以归纳为以下几个方 面 ： 于多品种、小批量生产方式成为今后的主要生产形式，夹具应能在一定范围被适应不同形状及尺寸的工件，又能适用于不同的生产类型和不同机床加工。近年来，组合夹具和可调夹具等在传统应用的基础上都有了新的发展。 块化。夹具标准化是生产专业化和柔性化的基础。模块化是在夹具的标准化和组合化的基础上发展起来的新型夹具。组合夹具等的进一步发展将为夹具模块化开拓广阔的应用前景。 于机械产品的加工精度日益提高，高精度机床大量出现，必然要求夹具也相应越来越精密。 动化。为了实现机械加工过程自动化，必须配备相应的夹具。目前除了在生产流水线、自动线上配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其是带自动换刀装置
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号