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轴承座夹具课程设计说明书

2020-06-17 04:58

  机电及自动化学院 《制造工艺学》夹具设计课程设计 铣轴承座上表面夹具设计 姓 学 专 届 名: 号: 业: 别: 0811111032 机械电子 2008 级 指导老师: 2011 年 12 月 23 日—2012 年 01 月 11 日 前言 轴承座的用途 轴承座的作用:轴承座是用来支撑轴承的,固定轴承的外圈,仅仅让内圈转 动,外圈保持不动,始终与传动的方向保持一致(比如电机运转方向) ,并且保 持平衡。 因为此零件为大批量生产,为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动 法强度,需做一种专用夹具,省去加工中繁琐的工序。我们已经学习了机械制造 工艺和夹具, 对夹具设计有了初步的了解。对于一种批量较大的产品可设计制造 一种专业夹具,操作迅速方便,减少了工人的劳动量,可获得较高的加工精度和 生产率,对工人的技术水平要求也相对较低。但专用夹具设计制造周期长、夹具 制造费用较高。专用夹具的针对性极强、没有通用性,很明显只能适用于产品相 对稳定的大批量生产中。 由于所学知识有限,设计能力有限,在设计中难免会有许多错误和不足,恳 请老师给予批评指正。 目 录 摘要………………………………………………………………… 1 一、夹具设计任务及要求 1.1 轴承座的重要技术要求……………………………………… 1 1.2 精度及批量分析……………………………………………… 1 二、夹具设计方案的确定………………………………………… 2 2.1 零件工艺分析………………………………………………… 3 2.2 基准面的选择………………………………………………… 3 2.3 定位原理及定位方案的选择及实现………………………… 3 2.4 夹紧方式及元器件的选择…………………………………… 4 2.5 夹具总方案…………………………………………………… 6 三、定位误差及夹紧分析与计算………………………………… 7 3.1 影响加工精度的因素………………………………………… 7 3.2 保证加工精度………………………………………………… 8 3.3 夹紧力的数值计算…………………………………………… 8 四、夹具装配图…………………………………………………… 10 感谢………………………………………………………………… 11 参考文献…………………………………………………………… 12 摘要 本设计的内容是设计粗铣 15 +0.05 的平面夹具,零件材料为 HT200。选用 的铣刀为 YG6 硬质合金端铣刀。 一、夹具设计任务及要求 1.轴承座上平面的重要技术要求: 15+0.05 的上平面与 Φ 30 的孔平行度公差为 0.03mm; 15+0.05 的上平面与 Φ 30 的孔位置度公差为 0.01mm; 15+0.05 的上平面平面度公差为 0.008mm; 15+0.05 的上平面的粗超度为 1.6; 1 2.精度及批量分析 (1)本工序有一定位置精度要求,属于批量生产,使用夹具加工是适当的。 (2)考虑到生产批量不是很大,因而夹具结构应尽可能的简单,以减少夹 具的制造成本。 二、夹具设计方案的确定 2.1 工艺分析 在粗铣铣上底面时, 该面相对于底面的尺寸精度和本身表面粗糙度不是很高, 由立式铣床直接加工就可以达到要求,其中该面的表面精度由刀具的保证,面的 位置精度由设计的夹具来保证。 由于两半平面的平面度要求比较高,公差为 0.008,所以为保证这要求,一 地面为定位面。 而对于 15mm 的上平面的基准主要是 Φ 30 的孔的中心线,所以也 要以其为基准,以消除误差!总体要求如下: 2.2.基准面的选择(夹具体方式的确定) 夹具体是夹具的基本件,它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个 整体,而且还要考虑工件装卸的方便。因此,夹具体的形状和尺寸主要取决于夹 具各组成件的分布位置、 工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体 时应满足以下基本要求。 具有足够的强度和刚度。 2 结构简单、轻便,在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑,体积小、 质量轻和便于工件装卸。 安装稳定牢靠。 结构的工艺性好,便于制造、装配和检验 尺寸要稳定且具有一定精度。 清理方便。 达到零件所须的技术要求 故本方案的基准面轴承座底面为基准面。 2.3 定位原理及定位方案的选择及实现 1.工件的定位原理 自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度,即沿 OX,OY,OZ 三个轴向的平 动自由度和三个绕轴的转动自由度。 要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的 位置, 则必须限制六个自由度。 工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位; 工件被限制的自由度少于六个, 但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。 根 据零件的技术要求:定位方案确定为两面一孔定位。 2.定位方案的选择及实现 由分析知,零件的定位方案有如下两种: 方案一:采用轴承座底面限制 3 个自由度,左前端面侧限制两个自由度及 Φ 30mm 孔定位一个自由度; 方案二:采用轴承座底面限制 3 个自由度,左前端面侧限制两个自由度及左 侧面限制一个自由度 比较两种定位方案:方案一的定位中用到设计基准 Φ 30mm 的孔,能减少加 工误差,而且夹紧比较方便,可靠。方案二的定位没有用到设计基准 Φ 30mm 的 孔,造成基准不重合误差,而且因为切削力主要垂直向下的,所以方案二没有很 好的利用左前端面来定位,夹紧。方案二的夹紧需要另外设计,比较浪费材料! 所以,选择方案一,比较合理。 具体定位方案如下: 3 3.定位原件的选择 根据定位及夹紧的要求,Φ 30mm 孔选择菱形销限制 1 个自由度;下表面选择两个支 撑板,限制 2 个自由度;左端面选择一个支撑钉,联合菱形销限制 2 个自由度。 2.4.夹紧方式及元器件的选择 1.夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大 笑的确定。 对夹紧机构的基本要求如下: 夹紧作用准确,处于夹紧状态时应能保持自锁,保证夹紧定位的安全可靠。 夹紧动作迅速,操作方便省力,夹紧时不应损害零件表面质量 夹紧件应具备一定的刚性和强度,夹紧作用力应是可调节的。 结构力求简单,便于制造和维修。 2.在本次设计的零件中,考虑到是粗铣,只要是收到向下的切削力,所以当 用下平面起支撑和定位作用,所以应该用两个支撑板来定位,支撑! 如下: 4 : 3.由于 Φ 30mm 的孔采用菱形销来定位,限制一个只有度,而切削力的方向主 要是向下,所以在 Φ 30mm 孔的位置设计一个圆形压板来起固定和压紧作用,方 便,牢固!具体如下: 5 4.左端面限制两个自由度, 因为其水平方向的切削力不是很大,所以在左端 面设计一定位销,配合 Φ 30mm 的孔的菱形销限制 3 个自由度。具体如下: 2.5 夹具总体定位及夹紧方案 6 三、定位误差与夹紧分析及计算 3.1 影响加工精度的因素 一批工件依次在夹具中进行定位时, 由于工序基准的变动对加工表面尺寸所 造成的极限值之差称为定位误差。 产生定位误差的原因是工序基准与定位基准不 相重合或工序基准自身在位置上发生偏移或位移所引起的。 用夹具装夹工件进行机械加工时, 其工艺系统中影响工件加工精度的因素很 多,与夹具有关的因素有:定位误差Δ P、对刀误差Δ T、夹具在铣床上的安装误 差Δ A 和夹具误差Δ E,在机械加工工艺系统中,影响加工精度的其它因素综合 称为加工方法误差Δ G。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确而形成 总的加工误差∑Δ 。 a.定位误差Δ D ①第一类误差 第一类误差是指工件在夹具上定位时所产生的那部分定位误差。 基准不重合误差是由于定位基准和工序基准不重合而产生的那部分定位误 差。 在本设计中, 由于定位基准和工序基准是重合的, 所以基准不重合误差为 0。 ②第二类误差 第二类误差是定位元件对夹具基准面的尺寸误差及位置度所产生的那一部 分定位误差。 零件图规定上面与下底面的距离为 15mm.夹具夹紧后,定位误差取决于下底 面的制造误差.所以误差为: Δ p=0.02x0.015=0.03 b.夹具在铣床上的安装误差Δ A 因为夹具在铣床上的安装不精确而造成的加工误差,称为夹具的安装误差。 一般取: Δ Δ 水A =0mm =0.2mm 垂A c.夹具误差Δ E 因夹具上定位元件, 对刀或导向元件及安装基面三者之间(包括导向元件与 导向元件之间)的位置不精确而造成的加工误差,称为夹具误差,夹具误差大小 取决于夹具零件的加工精度的夹具装配时的调整和修配精度。 一般取Δ E=0.02mm d.加工方法误差Δ G 7 因铣床精度,刀具精度,刀具与铣床的位置精度,工艺系统受力变形和受热 变形等因素造成的加工误差,统称为加工方法误差,因该项误差影响因素很多, ?k 1 又不便于计算,所以常根据经验为它留出工件公差的 3 。计算时可设Δ G= 3 。 ? k ——工件位置公差取 0.008 ?k Δ G= 3 ? 1 ? 0.008 ? 0.002 mm 3 3.2. 保证加工精度 工件在夹具中加工时, 总加工误差∑Δ 为上述各项误差之和。由于上述误差 均为独立随机误差,应用概率法加,因此,保证工件加工精度条件是: ?? ? ? p 2 ? ?a 2 ? ?e2 ? ? g 2 ? 0.032 ? 0.22 ? 0.022 ? 0.0022 ? 0.203 即工件总加工误差∑Δ 应不大于工件的加工尺寸公差,由以上得知,本夹具 完全可以保证加工精度。 为保证夹具有一定的使用寿命,防止夹具因磨损而过早报废,在分析计算工 件加工精度时需留出一定精度储备量 J c ,因此将上式改为: ?? ≤?k - Jc → Jc ?k ? ? = - (3-7) 当 J c ≥0 时夹具能满足加工要求,根据以上 Jc ?k ? ? = - =0.30-0.203=0.097≥0 所以夹具完全可以满足加工要求。 3.4 夹紧力的数值计算 刀具:YG6 硬质合金端铣刀,查《切削手册》表 3.28 可知: F? 圆周力: X F YF uF CF a p f z ae Z d0qF nWF 其中: 8 CF ? 54.5, a p ? 4.5, X F ? 0.9, f Z ? 0.18, YF ? 0.74, ae ? 28, uF ? 1.0, d 0 ? 100, qF ? 1.0, n ? 255, WF ? 0, Z ? 10 54.5 ? 4.50.9 ? 0.180.74 ? 281.0 ?10 ?F ? ? 166.1( N ) 1001.0 ? 2550 F ? 1.1F ? 182.7( N ) 水平分力: H 垂直分力: FV ? 0.3F ? 49.8( N ) K ? K1K2 K3 K4 在计算切削力时,必须安全系数考虑在内。 安全系数: 其中: K1 ? 1.5 , K2 ? 1.1 , K3 ? 1.1 , K4 ? 1.1 ? F ? ? KFH ? (1.5 ?1.1?1.1?1.1) ?182.7 ? 364.8( N ) 实际需要加紧力为: Fjia ? KFH 364.8 ? ? 729.6( N ) f1 ? f 2 0.5 f f (其中 1 和 1 为夹具定位面及加 f1 ? f 2 ? 0.25 ) 紧面上的磨擦系数, 由于采用压板夹紧机构, 夹紧力一般都比较大,并且切削力方向主要作用在 支撑面上,所以该夹紧机构一定可以保证工作。 4 夹具装配图 9 10 致谢 专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的,它广泛用于大量生产 中,它不但提高了生产率而且也提高加工精度,改善劳动条件。 通过这次课程设计, 我个人对夹具有了更进一步的了解,夹具要保证加工出 的产品有较高的精度, 就必须要求其自身有较高的精度,定位元件拥有高精度的 同时还需要有一定的刚度和强度, 以保证在加工过程中自身不会变形和一定的寿 命。 夹紧机构要求有一定的刚度和强度,以确保在一定的力的作用下夹紧元件不 会先于工件发生变形、损坏。夹具体是夹具的主体部分,是与铣床相接的部位、 也是支撑夹紧元件、工件的主要部分:要求其有一定的强度和刚度、稳定性,又 考虑到经济性一般采用 HT200 作为夹具体。 而且对夹具的维护保养, 及夹具在设计中应该注意的问题有了更进一步的了 解, 自己的能力在这次课程设计中也得到了提升。在设计的过程中又一次把所学 的知识做了一次综合式的复习,为接下来要做的毕业设计做好了很好的准备工 作;同时在设计中也发现自己的很多不足之处:缺乏实际的经验,有些实物没有 见过很难想像, 只能通过找相应的参考资料, 然后再通过想象把他们综合到一起, 再通过实例对比,进行设计。因此在夹具设计中存在有很多的不足之处,还恳请 老师您予以指导和指正。同时,也感谢老师在设计过程中的谆谆教导,使自己及 时改正错误方案,收益良多! 11 参考文献 1.《机械制图》第五版,大连理工大学工程画教研室编。 2.沈莲主编《机械工程材料》机械工业出版社,北京,2007 3.《机械设计》第八版,西北工业大学机械原理及机械零件教研室编。 4.《机床夹具设计手册》第三版,王光斗,王春福主编。 5.《机械制造工艺设计手册》 ,哈尔滨工业大学机械知道工艺及自动化教研 室王绍俊主编。 6.《简明机床夹具设计手册》 ,化学工业出版社,吴拓编著。 7.王先逵主编《机械制造工艺学》机械工业出版社,北京,2006。 12

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