星轮六直沟槽精磨专机夹紧定位机构及砂轮修整装置设计说明书

目录第一章引言211机床夹具的现状212现代机床夹具的发展方向213本课题研究的来源、目的和主要任务3第二章机床夹具设计原理421机床夹具及其组成422机床夹具的分类523机床夹具的功用5第三章定位方式及定位元件的确定631工件定位的基本原理632常用定位方式及定位元件6第四章夹紧装置的设计741夹紧装置的基本要求842确定夹紧力的基本原则843磨削力的计算944常用夹紧机构1045锥形夹紧环传动的设计与应用12第五章定位误差分析1551定位误差产生的原因1552定位误差的计算15第六章夹紧机构的动力装置1761碟形弹簧概述1762碟形弹簧的计算1763动力装置的选择1964动力装置参数确定20第七章砂轮的选择及砂轮修整装置的设计2271常用的磨削形式2272砂轮的安装与修整2373砂轮修整装置的电机选择2474砂轮修整装置的带传动设计25第八章夹具体设计27结论28致谢29主要参考文献30第一章引言夹具最早出现在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。11机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件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，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020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（FMS）等新加工技术的应用，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）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。12现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标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（1）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。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准GB/T2148T225991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。（2）精密化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01“；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5M。（3）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、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。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；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000R/MIN的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）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、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的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、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。13本课题研究的来源、目的和主要任务课题来源本次毕业设计的课题是星轮六直沟槽精磨专机夹紧定位机构及砂轮修整装置设计，该课题直接从常州超宇机械制造有限公司第一生产线选来。项目研究的目的、意义球笼等速万向节是实现变角度的动力传递，星轮是球笼等速万向节主要零件。星轮和钟形壳之间的有六个钢球，钢球是被固定放置在星轮和钟形壳之间的一个保持架的六个窗口中，六个钢球分别推动各自所在的星形套和钟形壳中的球道来传递扭矩。星轮六直沟道的磨削是保证该零件质量的关键工序之一常州超宇机械制造有限公司是一家专业生产球笼式等速万向节和内外球笼冷锻毛坯的公司，在2000年跨入汽车零部件行业，并成功开发出汽车等速万向节CVAXLE内外球笼冷锻毛坯具备了开发各种汽车等速万向节球笼毛坯和成品的条件，产品远销北美，南美，沙特，韩国等国家和地区。公司希望通过技术开发提高星轮六直沟槽精磨质量和效率，投资开发星轮六直沟槽精磨专机夹紧定位机构及砂轮修整装置设计。主要任务本专机是对星轮六直沟槽零件进行精磨。它的设计内容有1、机床夹紧定位机构总图。2、砂轮修整装置总图，零件图。3、毕业设计说明书一份。4、翻译与本专业相关的15000个印刷符号的科技英语文章。本夹具一次可完成对四个工件夹紧定位。工件夹紧动力采用碟形弹簧、松开采用液压机构。砂轮定时自动完成砂轮修整。工件采用手动粗定位，分度采用自动并带自锁。第二章机床夹具设计原理21机床夹具及其组成夹具定义在机床上用以装夹工件的一种装置。机床夹具的组成虽然机床夹具的种类繁多，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前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。22机床夹具的分类夹具有多种分类方法，一般按适用工件的范围和特点可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹具，或者按适用的机床分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具等。23机床夹具的功用1保证加工质量2提高劳动生产率，降低成本3扩大机床工艺范围4改善工人劳动条件，保障生产安全第三章定位方式及定位元件的确定31工件定位的基本原理1六点定则任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。工件定位的实质就是限制工件的自由度。由此可见，工件安装时主要紧靠机床工作台或夹具上的这六个支承点，它的六个自由度即全部被限制，工件便获得一个完全确定的位置。工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。2完全定位、不完全定位和欠定位加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。但生产中并不是任何工序都需要采用完全定位的。究竟应该限制几个自由度和哪几个自由度，应由工件的加工要求决定。例如在一个长轴上铣一个两头不通的键槽，加工要求除了键槽本身的宽度、深度和长度外，还需保证槽距轴端的尺寸及槽对外圆轴线的对称度。此时绕工件轴线转动的自由度就不必限制而只要限制五个自由度即行了。工件的六个自由度没有被完全限制的现象称为不完全定位。在平面磨床上磨削平板零件的平面也是不完全定位的一个例子。在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的。但是根据加工要求应该限制的自由度而没有限制是不允许的，它必然不能保证加工要求，这种现象称为欠定位。3过定位现象工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。一般情况下应当尽量避免过定位。但是，在某些条件下，过定位的现象不仅允许，而且是必要的。此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间的位置精度，以免产生干涉。结论在本套夹具设计中，星套定位是不完全定位，限制了除了转动的五个自由度，其中的轴向移动自由度是通过夹具体和螺母共同限制的，其余都是锥环限制的。因为是最后一道精磨六沟槽，用数控分度头进行分度，所以转动的自由度就不需要限制。32常用定位方式及定位元件（一）工件以平面定位（二）工件以外圆柱面定位（三）一面两销组合定位（四）工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔为定位基面时，常用圆柱体和圆锥体作为定位元件。1圆柱销（定位销）短圆柱销可限制两个自由度，而长圆柱销可限制四个自由度。从结构上看，定位销一般可分为固定式和可换式两种。固定式定位销是直接用过盈配合装在夹具体上使用的。当定位销定位部分直径D120LD1600MMA1545MMAMAX2025MMAMIN1305MM包角合适6、确定V带根数Z1）由表57查得DD154MMN12800R/MIN及N13200R/MIN时，单根V带的额定功率分别为026和028KW,用线性插值法求N12830R/MM时额定功率PO的值PO026028026/3200280028302800054KW2由表510查得PO003KW3由表512查得包角系数KA0954由表513查得长度系数KL1165计算V带根数Z由式528ZPCA/POPOKAKL121/003054095116192取Z2根PO054KWZ2根7、计算单根V带的初拉力FO由式529FO500（PCA/VZ）25/KA）1QV500121/79225/095101796874NFO6874N8、计算对轴的压力FQ由式530FQ2ZFOSIN/2226874SIN160/22708NFQ2708N第八章夹具体设计根据夹具体的设计原则,夹具体在设计时,为了保证有足够的强度和刚度,选用45号钢,它的回转最大直径为162MM,它的长度设计为248MM。为了防止砂轮与夹具体的碰撞，还要保证夹具体一定的刚度，因此设计采用在夹具体上铣出六道沟槽，这样既便于砂轮的轴向移动，又保证了夹具体的刚性。这样基本做到了结构紧凑夹具体通过六个T形螺栓与数控分度头直接相连接,把其安装到机床上,详细的设计情况请见夹具体零件图。其它的构件的设计是在保证强度和刚度的基础上尽量做到结构紧凑合理，减轻夹具的重量和减小夹具的体积，减少材料的损耗，以此来降低成本，提高经济效益。至此完成了整副夹具的设计。夹具体零件图结论经过三个多月的奋斗，终于完成本课题，在进行本课题的设计过程中受益非浅。首先，在毕业设计过程中，把大学四年所学的专业基础课和专业课重新回顾了一遍，例如在毕业设计的过程中要用到机械制图、机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、机械制造工艺学、机床夹具设计、测量与互换性技术、机械工程英语、工程材料等学科的知识，这有助于我进一不加深对这些学科的认识，同时，通过毕业设计，通过这条主线，把这些相关的学科知识串联起来，形成了一个整体，使我所学的知识更加系统化，将原本零散的知识点转变成了一个良好的知识基础体系，为毕业后的工作打下了坚实的基础。同时也提高了自己对各门学科的综合应用能力。其次，让自己明白了实践经验在机械行业中的重要性，如果单单依靠课本上知识是不可能设计出来的，我们老师都是在工厂里呆过很多年的，许多东西靠的是实践经验。所以在以后的工作中我一定会在一线好好积累实践中的经验。再次，在毕业设计过程中，大大的提高了我对软件的应用能力。以前由于学软件这是把它当成一们课程来上，效果甚差，而现在把它作为一把利剑去磨砺，所以提高得几乎让人难以置信，在这个过程中，我也有了一个学习应用软件的心得，那就是以用代学，可以取得事半功倍的效果。最后，这一点可能会让我终身受益。细节决定成败，是当前非常流行的一句话，在毕业设计的过程中，这句话的意义突现无疑。我是一个不注重细节的人，所以在毕业设计的过程当中总认为细节处理是一些小事，无关紧要，正是这些自认为无关紧要的细节差点把我拖向失败的深渊，要不是老师一路上的辅助，估计整个设计都是徒劳无益的。通过这次毕业设计让我明白，细节决定成败不是一句时尚语，要在实际的工作中，靠行动一步一步，来体现的。总之，整个毕业设计使我的知识更加系统化，提高了我对各门学科的综合应用能力，提高了我对软件的应用能力，为日后走向工作岗位打下了坚实的基础。致谢大学即将毕业，我的毕业设计也顺利地按时完成了。在这段时间里，我很庆幸能得到了不少人的帮助。下面一一致谢。首先要特别感谢的是我的毕业设计指导老师刘老师。非常荣幸能在这样的一位认真、负责和孜孜不倦的好老师的指导下完成本人的毕业设计。由于本人在短短地大学四年里所学到的知识还不够全面，尤其是对结构设计方面不怎么懂，刘老师不厌其烦地手把手地教我。对我所遇到的问题，都是有问必答，答无不尽，对自己不太清楚的地方，就帮我到网上查找相关的资料，在毕业设计的过程中她给我提供了大量的参考资料，这是她对我毕业设计上的帮助，但是，我想有一点意义更加重大，它可能对我的一生都会有着重要的影响，那就是刘老师的敬业精神，深深的震撼着我的心灵，走上工作岗位以后一定以老师为榜样，兢兢业业，做好自己力能所及的每一件事。这不仅对我完成毕业设计带来了很大帮助，同时也为我以后的工作创造了无形的资本。再次表示我最忠心的感谢然后要非