方刀架加工工艺及车左边小孔端面夹具设计(全套图纸)(21页).doc
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1、-方刀架加工工艺及车左边小孔端面夹具设计(全套图纸)-第 15 页课程设计说明书方刀架车左边小孔端面夹具设计专 业:机械设计制造及其自动化班 级:学 号:姓 名:指导教师:成 绩:目 录目 录II第1章 绪论11.1夹具概述11.2机床夹具的功能11.3机床夹具的发展趋势11.3.1机床夹具的现状21.3.2现代机床夹具的发展方向22 夹具设计简介52.1机床夹具的功能52.2机床夹具应满足的要求52.3设计已知条件63夹具的结构设计73.1设计机床夹具前的准备工作73.1.1明确工件的年生产纲领73.1.2充分理解工件的零件图和工序图73.2确定机床夹具的结构方案73.2.1选择定位原件73
2、.2.2选择夹紧机构73.3绘制夹具零件图83.4车床夹具设计要求说明83.5车床夹具的设计要点93.6夹紧机构103.7零件的车床夹具的加工误差分析113.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构123.9 零件的车床专用夹具简单使用说明134夹具精度的验算134.1产生定位误差的原因134.2 误差分析与计算134.3夹具设计及操作的简要说明15总结与展望16参考文献17致 谢18全套图纸加153893706第1章 绪论1.1夹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。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
3、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。1.2机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
4、的操作。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。1.3机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。1.3.1机床夹具的现状现代生
5、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(NC)、加工中心(MC)、成组技术(GT)、柔性制造系统(FMS)等新技术的应用,对机床夹具提出了如上新的要求: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
6、高机床夹具的标准化程度。1.3.2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精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。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0.1;用于精密车削的高精度三爪卡盘,其定心精度为5m;精密心轴的同轴度公差可控制在1m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0.20.5m。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
7、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/min的条件上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
8、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: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。计算机辅助机床夹具设计是利用计算机辅助设计CAD技术来完成夹具设计的先进方法。由于夹具种类繁多,结构复杂,其设计过程涉及控制条件多,因此,用于夹具设计的专业软件甚少,目前还没有
9、一种软件系统能够将夹具设计完全数字化。目前,计算机辅助夹具设计一般是采用二维CAD软件进行。采用二维CAD软件进行夹具设计,可以提高设计效率和质量,但是其缺点是设计人员首先要阅读工件二维零件图,了解零件的加工要求,并将二维零件图在头脑中三维实体化;再选择或设计合适的定位、夹紧等元件和装置;接上来将上述结构在头脑中形成夹具三维实体,用二维图表示,完成夹具的设计。在设计过程中,思维要在三维和二维模型中反复转换,最终绘制二维的总装图。由于绘制三维实体效果的装配图难度大,效率低,一般不绘制三维装配图。这对夹具设计质量和效率,以及加工和装配均有不利的影响。3D软件是一个基于特征的参数化实体建模设计工具,
10、该软件完全采用Windows图形用户界面,易学易用。借助3D软件平台,可以创建三维实体模型;编辑零件装配体并进行简单的运动仿真;利用它的动画功能不仅可以检查夹具工作的可行性,还能得到夹具零部件装配和运动过程的动画文件。计算机辅助设计(CAD)的功能在于能协助设计者完成产品设计各阶段的工作。本文针对机床夹具进行计算机辅助设计,借助3D软件平台,将设计时所用标准零件建立实体模型库;对于非标准零件,采用交互方式建模方法直接在设计平台建模并建立非标准模型库。采用二维CAD软件进行设计,它使我们甩掉了图板,解决r使用绘图板带来的诸多弊端。现在,大量三维实体造型软件崛起,如PR0E、UG、3D、Solid
11、edge等,推动了设计领域的新革命由于这些三维软件不仅仅可创建三维实体模型,还可利用设计出三维模型进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等,并且与其它软件配合可进行零件的数控加工演示和数控代码的生成。这些功能是以往的二维CAD无法比拟的。结合夹具设计的复杂性、高精度性等特点采用了易学易懂的3D三维实体造型软件来实现设计过程。2 夹具设计简介2.1机床夹具的功能2.1.1 保证加工精度,工件通过机床夹具进行安装,包含了两层含义:一是工通过夹具上的定位元件获得正确的位置,称为定位;二是通过家骏技工是工件 的既定位置在加工过程中保持不变,称为夹紧、这样,就可以保证工
12、件加工面的位置精度,且精度稳定。2.1.2 提高生产率,使用夹具来安装工件,可以减少划线,找正,对刀等辅助时间,采用多件,多工位夹具,以及气动,液压动力基金装置,可以进一步减少辅助时间,提高生产率。2.1.3 扩大加床的使用范围,有些机床夹具是指上是对机床进行了部分改造,扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上暗访镗模夹具,就可以进行箱体零件的孔系加工。2.1.4 减轻工人的劳动强度,保证生产安全。2.2机床夹具应满足的要求机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面:2.2.1保证加工精度,这是必须做到的最基本要求,其关键是正确的定位,夹紧和导向方案,夹具制造的技术要求,定位误差的分析和验算。
13、2.2.2夹具的总体方案应与年生产纲领相适应,在大批量生产时,尽量采用快速,高效的定位,夹紧机构和动力装置,提高自动化程度,符合生产节拍要求 在中,小批量生产时,夹具应有一定的可调性,一适应多品种工件的加工。2.2.3安全,方便,减轻劳动强度,机床夹具要有工作安全性考虑,必要时加保护装置、要符合工人的操作位置和习惯,要有合适的工件装卸位置和空间,时工人操作方便、大批量生产和加工笨重时,更需要减轻工人的劳动强度。2.2.4排屑顺畅,机床夹具中积累切屑会影响到工件的定位精度,切屑的热量时工件和夹具产生热变形,影响加工精度,清理切屑将增加辅助时间,降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。
14、2.2.5机床夹具应有良好的强度,刚度和结构工艺性,加床夹具设计时,要方便制造,检查测,调整和装配,有利于提高夹具的制造精度。2.3设计已知条件固定钳身是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但其加工孔和底面的精度要求较高,此外还有要求加工,对精度要求也很高。固定钳身的底面都要求精加工。固定钳身毛坯的选择铸造,因为生产率很高,所以可以免去每次造型。单边余量一般在,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。因其年产量是5000件,由3表2.13可知是中批量生产。3夹具的结构设计3.1设计机床夹具前的准备工作3.1.1明确工件的年生产纲领工件的年生产量是确定机床夹具总体方案
15、的重要依据之一。它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如工件的年生产量很大,可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案,采用此方案时,机床夹具的结构较复杂,制造成本较高;如工件的年生产量不大,可采用单件加工,手动夹紧的设计方案,以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。3.1.2充分理解工件的零件图和工序图零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求,他决定了工件在机床夹具中的放置方法,是设计机床夹具总体结构的依据。工序图给出了零件本工序的工序基准、以加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面、决定了机床夹具的定位方案,如选用平面定位、孔定位定
16、位等;定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法,定位方案不一定要顶六个自由度,但是要完全定位。工件的代待加工表面是选择机床,刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外形尺寸,选择合适的定位点,确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。3.2确定机床夹具的结构方案3.2.1选择定位原件根据方刀架的形状和加工技术要求及精度。工件定位用了平面定位,内孔定位及外圆柱定位。综上分析:,三个支撑钉和工件以活动块上定位,限制了工件的6个自由度,实现了的完全定位。3.2.2选择夹紧机构(1) 夹紧力的方向:夹紧力的要有利于工件的定位,并注意工件的刚性方向,不能使工件有脱离定位表面的趋势
17、,防止工件在夹紧力的作用下产生变形。(2) 夹紧力的作用点:夹紧力的作用点应该选择在定位元件支撑点的作用范围内,以及工件刚度高的位置。确保工件的定位准确、不变形。 (3)选择夹紧机构:在确定夹紧力的方向、作用点的同时,要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题: 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和加紧力,以防止意外伤及夹具操作人员。 手动夹紧机构的操作力不应过大,以减轻操作人员的劳动强度。 夹紧机构的行程不宜过长,以提高夹具的工作效率。 手动夹紧机构应操作灵活、方便。3.3绘制夹具零件图(1)对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图,零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位
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