机械制造工艺学课程设计-粗镗轴承孔夹具设计(编辑修改稿)

机械制造工艺学课程设计-粗镗轴承孔夹具设计(编辑修改稿)内容摘要：

为最优”的设计理念。 机床夹具设计是培养学生实践能力的重要环节之一。 它是我们完成所学全部课程，并进行了生产实习，做过课程设计，及与一系列教学环节的基础上进行的，它要求我们全面综合地运用所学课程的理论和实践知识进行零件加工。 同时 夹具设计应该遵循以下设计原则 ： ○ 1 用夹具固定产品及工具 以固定用台钳及夹持具等来固定产品及工具，以解放人手从而进行双手作业 ○ 2 .使用专用工具 生产线中所用工装应最适合该产品及人工操作的专用工具以提高生产效率 ○ 3 合并二种工装为一种 减少工具的更换麻烦，以减少转拉的工时消耗，提高工作效率。 ○ 4 提高工具设计便利性减少疲劳 ⑴ 具手柄方便抓握 19 72085 班 王龙 设计 ⑵ 作业工具与人体动作相协调 ⑶ 工装夹具的操作应以 IE 的方法进行评估 ○ 5 机 械操作动作作相对安定并且操作流程化 ⑴ 作位置应相近集中 ⑵ 让机械尽量减少或脱离人的监控和辅助 ⑶ 开关位置与下工序兼顾 ⑷ 工件自动脱落 ⑸ 安全第一 切削力的计算 机床的选择 机床的选择原则 ： 机床尺寸规格和工件的形状尺寸应相适应 机床精度等级与本工序加工要求应相适应 机床电动机功率与本工序加工所需功率应相适应 机床自动化程度和生产效率与生产类型应相适应 本道工序 是粗镗 轴承孔 ， 根据工件外形尺寸、本工序的加工精度等级等要求，查《 机械加工 工艺人员手册》可知选择机床为： 卧式镗床 TX617,电动机功率为：4KW， 技术参数： 机床净重 7500kg 横向行程 700mm 纵向行程 900 最大镗孔直径 150mm 主轴箱垂直行程 560mm 主轴电机功率 4KW 转速范围 131160 转 /分 主轴直径 75mm 工作台面尺寸 900*700mm 最大承重 1300 公斤 机床外型尺寸 3930*1926*2425mm 实物照片如下。 20 72085 班 王龙 设计 刀具的选择： 刀具的选择主要取决于所采用的加工方法，工件材料，加工尺寸，精度和表面粗糙度的要求，生产 率要求和加工经济性等。 应尽量采用标准刀具，在大批量生产中应采用搞生产率的复合刀具。 本道工序 采用材质为钨钴类硬质合金 YG8 的双刃镗刀具。 几何 参数 ：前角 r=10176。 ，后角 a=5176。 ，主偏角ψ =45176。 ，副偏角ψ 1=8176。 ，副后脚 a1=5176。 刀具编号 公称直径 D/mm B/mm H/mm 1 35 12 2 35 12 镗刀的实物图与具体参数 量具的选择 根据被测对象的性质和特点选用内径百分表来测量。 公称直径 测量范围 读数值 测孔深度 50— 100 50— 100 ≤ 100 切削用量的确定 制定切削用量，就是要在已经选择好刀具材料几何角度的基础上，合理确定切削深度 t、进给量 S 和切削速度 V。 粗加工时应保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选用尽可能大的切削深度，其次选择较大的进给量，然后根据刀具的耐用度要求选择合适的切削速度。 因此 查表 取粗镗余量为 t=，进给量 S=，切削速度 V=50— 70m/min, 再计算速度具体值： V= (T 刀具耐用度 ，取 100； t 切削深度， s 进给量， HB 是 HT200 的硬度为 160—210，取 200) 带入上式得 V=70m/min。 21 72085 班 王龙 设计 用公式计算镗销时切削力： 主切削力： kStCP PzYPzz  其中查表得 CPz=95， YPz=， k= Pz=95= 吃刀抗力 ： kStCP Pyy  其中查表得 CPy=46,kvPy=1, Pyk =1, Pyk =, Pyk =,vk =1, 冷k =,料k =1 Py=46= Kg 进给抗力 ： kStCP Pxx  其中 查表得 CPx=18， kvPx=1, Pxk =1,k =1, Pxk =, vk =1, 冷k =,料k =1 Px=18= 机动时间的计算及单位时间定额  sn iT L基本 ，其中 dvn  1000 （ i 为走刀次数， s 为每转进给量 mm/转， n 为每分钟转数 转 /min） 查表得 t= 时， L1=， L2=。 701 0 0 01 0 0 0  dvn  = r/min L=55++=59mm 59 基本T = 辅助T =(15～ 20%) 基本T =～ 技术服务T =(10～ 15%) 基本T =～ 组织服务T =(5～ 7) 基本T =～ 间歇T =(2～ 6%) 基本T =～ 准备终结T =(3～ 5%) 基本T =～ 单件T = 基本T + 辅助T + 技术服务T + 组织服务T + 间歇T + 准备终结T = 基本T +iT =+(35～ 50)%=+= 22 72085 班 王龙 设计 夹紧机构的设计 考虑到是流水线作业 ，工件进出工作台的方向为沿输入轴轴线的方向，因此夹具不能与工件进出方向干涉，所以将夹具布置在输出轴承孔端面的两侧，并且夹 具打开后不会碰到轴承孔端面，同时要求夹具夹紧后不得与镗套干涉，以防止夹具与镗刀干涉。 根据以上原则，来设计夹具。 结合夹具基体体积、气缸长度等因素，本夹具采用 曲柄滑块机构和凸轮顶杆机构串联 的形式，具体结构如下： 851 曲柄滑块机构简图 852 凸轮顶杆机构简图 23 72085 班 王龙 设计 计算图中机构的自由度 图中机构（仅取左半部）共有 1 个原动机 4 个活动件， 5 个低副（包括 4 个转动副和一个滑动副）， 1 个 高副，因此图中共有自由度 F=3178。 n 2178。 pl=3X4（ 2X5+1） =1 所 以原动件数目与机构的自由度的数目相等，本机构有确定的运动。 夹紧力的计算 夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有很大影响。 夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。 夹紧力过小则工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成安全事故。 由此可见夹紧力大小必须适当。 计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动的工件还需考虑惯性）后处于静力平衡条件，求出理论夹紧力，为了安全起见再乘以安全系数 K。 夹紧力与自重同向但与切削刀相垂直，此时切削力靠夹紧力所产生的摩擦力平衡。 切重夹夹 PkfPPfP  21 )( （ f1 为工件对压板的摩擦系数， f2 为工件对定位件的摩擦系数， k 为安全系数 ～ 2） 查表 f1=～ ， f2=，安全系数 4321 kkkkk  =179。 179。 179。 =≈ 所以 夹P = 由于设计的是 4 个压板，所以每个压板提供的平均夹紧力为 夹F = 夹P /4=600N 夹紧 气缸的选择 ① 11221 c o sc o s  lFlF  夹 由余弦定理有： 1 =176。 ， 2 =176。 ， l1=， l2=，且 夹F =600N 所以 F1= 24 72085 班 王龙 设计 ② 1气F = 气F = 1气F / =3485N，其中取  = 所以 动P =3485N 参考《液压传动与气压传动 (第三版 )》知： 推力做功时，气缸的内径pFD 动4 （ m） 其中 P 动 =3485N， p =， d=， η=，代入推力做功公式，得D== 计算气缸的行程 861 凸轮轮廓尺寸 由几何知识知，当压板旋转 45 186。 时， 竖直 推杆移动的距离为 25mm，凸轮横向滑动 25mm. 根据据标准取缸径为 63mm，行程 L 为 25mm 的特殊双作用双活塞气缸，型号为 RQL6330M。 RQ L 63— 25M(型号代号意义： RQ:带气缓冲薄型气缸； L：安装形式为脚座式。 63：气缸缸径为 50mm； 25：气缸的标准行程为 25； M:杆端外螺纹 ) 选型理由： RQ 系列气缸设计成无缓冲套的新型气缓冲机构，与带缓冲套系列相比，气缸的总长度基本 不变，但缓冲能力增加两倍，且重复精确程度提高，适用做夹具动力源。 25 72085 班 王龙 设计 862 夹紧气缸参数 双销联动气缸 的选择 由于伸缩销的伸缩运动只需要克服摩擦力，不承受其他负载，因此所需动力较小，选用 CJP系列的针形气缸。 伸缩销的行程为 12mm，结合该机构根据几何知识可以计算出所需气缸的行程为 25mm。 因此，选用 CJPT1030 型气缸。 CJPT1030D(型号意义： CJP 针形汽缸代号； T：安装形式为耳轴型； 10：缸径为 10； 30：标准行程为 30； D：双作用形式 ) 26 72085 班 王龙 设计 871 针形气缸参数 气压控制回路设计 下图为气压控制原理图： 图 865 气压控制回路 1 气源， 2气动三联件， 3二位四通手动换向阀， 4两个背靠背双作用 气缸， 5单作用针形气缸， 6 二位二通手动换向阀， 8溢流阀 控制 原理说明： 当工件到达本工位时，搬动二位二通手动换向阀（ 6）手柄，使单作用针形气缸（ 6）伸出，从而使与其相连的限位销伸出，限制工件的移动，然后搬动二位四通手动换向阀（ 3）手柄，双作用双活塞 气缸（ 4）收缩，从而使夹紧机构将工件夹紧。 当加工完后，搬动二位四通手动换向阀（ 3）手柄，双作用双活塞气缸（ 4）伸出，从而使夹紧机构将工件松开，然后搬动二位二通手动换向阀（ 6）手柄，使单作用针形气缸（ 6）收缩，从而使与其相连的限位销收缩，解除对工件的限27 72085 班 王龙 设计 制，使工件顺利进入下一个工位。 定位方式的选择 本工序采用如下图所示的 “一面两销” 完全定位的方式 891 定位基准的选择 其中 两定位销 限制 X、 Y 方向的平动 及绕 Z 轴的转动，定位平面 限制 绕 X、Y 方向的 转动 ， Z 方向的平动。 一面两销的设计计算 8101 定位基准的选择 ① 确定两定位销中心矩尺寸 LX及其公差 Lx LX=Lg， Lx =(51 ～ 31 ) Lg ， Lg— 工件中心距， Lg — 工作中心距公差 所以 LX=Lg=300mm， Lx = 41 Lg =51 179。 =（定位孔尺寸 17mm，公差 H7，定位孔中心距偏差 ） ② 确定圆定位销直径 d1及其公差 1d 28 72085 班 王龙 设计 d1=D1=17， D1— 基准孔最小直径 1d 按 g6 选取 ， 1d =,即尺寸为  ③ 削边销宽度 b 和 B（《工艺人员手册》表 923） b=4， B=15 ④ 削边销与基准孔的最小配合间隙 2 2 =21 )2(2Db LgLx   =17 )0 0 5 1 (42  = D2— 基准孔最小直径； 1 — 圆柱销与基准孔的配合间隙 ⑤ 削边销的直径 d2 d2= D2－ 2 =24－ ， 公差按 h6 选取，上偏差为 0，下偏差为 ，即尺寸为  mm ⑥ 计算定位误差 由于两孔定位有旋转角度误差  ,使加工尺寸产生定位误差 1D 和 2D ，应考虑较大值对加工尺寸的影响。 两个方向上的偏转其值相同。 因此，只对一个方向偏转误差进行计算。 LXX 2ta n m a x2m a x1   = 3 0 02 )0 2 3 ()0 1 (   = 由于 转角误差很小，不计工件左右端面的旋转对定位误差的影响，较大的定位误差 1D 尚小于工件公差的三分之一 ,此方案可取。 29 72085 班 王龙 设计 伸缩。