銷軸軸端的槽、面銑成組夾具設計【三維圖】(含全套CAD圖紙)
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畢業(yè)設計(論文)
開 題 報 告
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浙江工業(yè)大學之江學院畢業(yè)設計(論文) 開題報告
1 選題的背景和意義
1.1 選題的背景
隨著社會的發(fā)展,人類的進步,人們對于日常生活、工作中的物資需求呈現(xiàn)出了極大的多樣化與復雜化。傳統(tǒng)的簡單的產(chǎn)品已經(jīng)難以再滿足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運營過程中,需要的工具也不斷精細化與多樣化,給制造業(yè)帶來了新的難題。個性化的社會導致了制造產(chǎn)品大批量越來越少,更多的是需求多品種少批量,這種單件小值的生產(chǎn)模式是對傳統(tǒng)的機械加工產(chǎn)業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此,制造技術的研究者提出了成組技術的科學理論及實現(xiàn)方法,從根本上解決了生產(chǎn)由于品種多、產(chǎn)量少帶來的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類成組,以形成零件族,即把同一零件族中零件分散的小生產(chǎn)量匯聚成較大的成組生產(chǎn)量,從而使小批量生產(chǎn)能獲得接近于大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟效益,成組夾具便應運而生[2]。
成組夾具的應用可以擴大機床的使用范圍,提高生產(chǎn)效率和零件的加工質量,也能夠降低工人的勞動強度,縮短生產(chǎn)準備周期,提高勞動生產(chǎn)率[3]。而且隨著成組夾具的應用和發(fā)展,必將加速開拓成組技術新的應用領域。因此,成組夾具將是我國機械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個主要方面。
1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀
目前發(fā)展的成組技術是應用系統(tǒng)工程學的觀點,把中、小批生產(chǎn)中的設計制造和管理等方面作為一個生產(chǎn)系統(tǒng)整體,統(tǒng)一協(xié)調生產(chǎn)活動的各個方面,全面實施成組技術以提高綜合經(jīng)濟效益。
成組技術從20世紀50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應用。成組技術作為一門綜合性的生產(chǎn)技術科學是計算機輔助設計、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助制造和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術基礎。我國早在20世紀60年代初就在紡織機械、飛機、機床及工程機械等機械制造業(yè)中推廣應用成組技術,并初見成效。因此,成組技術受到國家有關部、局和工廠企業(yè),研究所及高等院校的重視。目前,正積極開展這一方面的科學研究、人材培訓和推廣應用等工作??梢韵嘈牛S著應用推廣和科研工作的持續(xù)開展,成組技術對提高我國機械工業(yè)的制造技術和生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[4]。
成組工藝作為一種先進的工藝方法和生產(chǎn)準備方法,先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國、法國、日本等國已經(jīng)逐步得到了應用,并獲得了良好的經(jīng)濟效果。由于它能縮短單件、小批生產(chǎn)的準備時間,擴大加工批量,提高生產(chǎn)效率,為適應多品種生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機床工業(yè)具有多品種、小批量生產(chǎn)的特點,因而近年來在國外有不少機床制造廠家先后也采用了成組工藝技術[5]。
1.2.2 發(fā)展趨勢
成組夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性,并且適應工件特征在一定范圍內的變化而得到推廣和應用,如何提高成組夾具設計效率成為需要重點解決的問題之一[6]。
組合夾具與成組夾具都適用于中小批生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制,任何事物都不是十全十美的,組合夾具可多次重復使用,縮短生產(chǎn)準備周期,但制造成本高,組裝后笨重復雜,剛性差,積累誤差大,而成組夾具可克服組合夾具的不足,組裝調整時間短,生產(chǎn)和技術管理較方便。采用成組夾具是企業(yè)全面實行成組技術的需要,是實現(xiàn)成組加工的重要手段和工具,而成組加工是實施成組技術的重要領域和必要的環(huán)節(jié)[7]。夾具設計正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強度、通用化、快速化和自動化的方向發(fā)展[8]。
2 研究的基本內容
通過分析一組小軸類零件(如圖2.1所示)上銑削槽的特點,找出共性,確定銑削夾具形式,進行結構設計,確保定位精度滿足加工要求,工件夾緊牢固可靠;要求機構合理、加工方便。
圖2.1小軸類零件圖
D=10~30mm
2.1 基本框架
(1)分析課題,方案設計
(2)相關尺寸計算和校核
(3)零部件設計
(4)總體夾具設計
2.2 研究的重點和難點
通過分析一組小軸類零件上銑削槽的特點,找出共性,確定銑削夾具形式,進行結構設計,確保定位精度滿足加工要求,工件夾緊牢固可靠;分度機構準確可靠、方便。
2.3 擬解決的關鍵問題
(1)確定工件的定位方案,確保精度無誤差
(2)確定工件的夾緊方案,使工件穩(wěn)定夾緊
(3)適合不同尺寸和類型的銷軸的裝夾,分度方便可靠
3 研究的方法及措施
3.1 定位夾緊方案設計
如圖3.1所示為各小軸零件的定位夾緊方案示意圖,軸向左端面用支桿定位,限制了工件Y軸上的移動,用圓柱面定位限制了X軸和Z軸的移動以及繞X軸和Z軸的轉動,共限制了5個自由度,定位準確可靠。箭頭所指位置為夾緊方向和夾緊位置。
圖3.1 定位夾緊方案示意圖
用圓柱面定位工件可以使用三爪卡盤和彈性夾頭來進行定位夾緊:
三爪卡盤是機床上用來夾緊工件的機械裝置,用伏打扳手旋轉錐齒輪,錐齒輪帶動平面矩形螺紋,然后帶動三爪向心運動,同時趨進或離散。因為平面矩形螺紋的螺距相等,所以三爪運動距離相等,有自動定心的作用。三爪卡盤多用于車床、銑床、插床夾持工件。
彈性夾頭是一種裝在車床或銑床上的夾頭,其主要作用是夾緊小軸類工件,由于定位精準度較高、裝夾方便可靠,被廣泛用于各種生產(chǎn)加工領域。當機床帶動夾具開始旋轉后,數(shù)只離心重塊在離心力的作用下,繞銷作逆時針方向擺動,其左端部壓迫柱塞,柱塞繼而壓縮柔性介質,迫使拉桿帶動彈性夾頭左移。彈性夾頭則受夾具體內錐孔的作用而產(chǎn)生變形,從而夾緊工件的外圓表面,此時便可以進行切削加工。加工完畢后機床主軸停止旋轉,由于彈性夾頭外錐體與夾具體錐孔之間為非自鎖配合,所以彈性夾頭會自動恢復變形而松開工件。
三爪卡盤裝夾力大、裝夾適應面寬,相對來講裝夾精度低于彈簧夾頭、實現(xiàn)自動夾緊相對困難一些、裝夾效率低于彈簧夾頭。彈性夾頭雖然裝夾適應面窄、夾緊力小,但是裝夾效率高、相對裝夾精度高,方便實現(xiàn)自動夾緊。本次所要裝夾的是小軸類零件,不需要太大的夾緊力,而是需要更高的精度、裝夾效率和實現(xiàn)自動夾緊,所以更適合采用彈性夾頭來裝夾工件。
如圖3.2所示彈性夾頭,連接螺栓1用來固定彈性夾頭3在夾具體2上,當工件放入夾頭中往里推,彈性夾頭則受作用F而產(chǎn)生變形,從而夾緊工件的外圓表面,此時便可以進行切削加工。
圖3.2 彈性夾頭
1連接螺栓 2夾具體 3彈性夾頭 4工件
3.2 分度裝置設計
如圖3.3所示為銑削小軸零件的分度示意圖,彈性夾頭固定在心軸上,在心軸上有四邊形和六邊形兩個分度面,各有相應的偏心軸與之配合,可以根據(jù)需要鎖緊其中一個分度面。需要分度前,首先扳動兩偏心軸上的手柄,使之都處于松開狀態(tài),當工件需要銑2、4個面或槽時,旋轉心軸到一定角度,然后扳動偏心軸1上的手柄,鎖緊四邊形的分度面然后進行銑削。當工件需要銑3、6個面或槽時,扳動偏心軸2上的手柄,鎖緊六邊形的分度面然后對工件進行銑削。
圖3.3 分度裝置
4 預期成果
(1)繪制二維、三維裝配圖和部分零件的工程圖,并完成三維總裝圖
(2)銷軸軸端的槽、面銑成組夾具的說明書。
5 研究工作進度計劃
(1) 2014.11.01~2014.12.25 查閱資料,撰寫開題報告、文獻綜述、外文翻譯
(2) 2014.12.26~2015.01.7 完成開題報告、文獻綜述、外文翻譯
(3) 2015.02.22~2015.03.26 完成夾具相關尺寸計算和校核,具體零部件設計
(4) 2015.03.27~2015.04.29 完成二維裝配圖及重要零件圖
(5) 2015.04.30~2015.05.10 完成三維裝配圖
(6) 2015.05.11~2015.05.25 撰寫畢業(yè)論文
(7) 2015.05.26~2015.05.28 修改論文,準備答辯
參考文獻
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[3]李定志,龔書強,王永國.成組夾具技術在小批量銑加工生產(chǎn)中的應用[J].機床/附件/工裝, 2001(1):43~44.
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[8]黃劍波.數(shù)控機床夾具的發(fā)展[J].電子機械工程,2011,27(5):33~36.
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