基于PROE平臺(tái)的立式雙軸缸孔半精鏜機(jī)床總體及刀具設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE】,說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE,基于PROE平臺(tái)的立式雙軸缸孔半精鏜機(jī)床總體及刀具設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE】,基于,proe,平臺(tái),立式,雙軸缸孔半精鏜,機(jī)床,總體,整體,刀具,設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單,cad 文 獻(xiàn) 資 料 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 康 生 班 級(jí) BD機(jī)制042 學(xué) 號(hào) 0420110225 指 導(dǎo) 教 師 黃曉峰 文 獻(xiàn) 資 料 [1]邱躍勇.專用銑削組合機(jī)床的設(shè)計(jì)[J].雞西大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，（02）:35-36. [2]張銀保.立式軸承座鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，（03）:55-58. [3]于洪斌.鉆攻組合機(jī)床的設(shè)計(jì)和使用[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化，2007，（05）:127-128. [4]李蘭忖.多工位鉆鏜組合機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2006，（03）:99-101. [5]謝騏.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的技巧[J].機(jī)械工人，冷加工，1999，（01）:49-50. [6]李春青.機(jī)械夾具的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2004（06）:59-72. 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Engineering Structures 24 (2002) 17–27 . 基于機(jī)床夾具的加工精度分析 劉長(zhǎng)青 [摘 要]對(duì)工件在夾具上加工的精度進(jìn)行分析,可在夾具總圖上合理標(biāo)注尺寸及公差;通過(guò)加工精度的校核,可 論證夾具設(shè)計(jì)方案的可行性,確定夾具元件和裝置的結(jié)構(gòu)尺寸和精度。 [關(guān)鍵詞] 夾具設(shè)計(jì);加工精度;加工誤差;標(biāo)注;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在夾具總圖上標(biāo)注尺寸、公差,對(duì)夾具元件、裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容,也是比較棘手的工作。設(shè)計(jì)中往往出現(xiàn)一些問(wèn)題:尺寸、公差標(biāo)注不完整,或標(biāo)注雜亂無(wú)章,影響裝配圖的效果和裝配工作;當(dāng)按一般原則確定了夾具元件、裝置的方案后,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)太過(guò)抽象,參數(shù)選擇沒(méi)有明確的依據(jù),影響夾具設(shè)計(jì)的可信度和可行性。本文從工件在夾具上加工的精度分析入手,探討其在解決以 上兩個(gè)問(wèn)題的技術(shù)途徑。 圖1 工件在夾具上加工的加工誤差 1.與夾具有關(guān)的加工誤差 在機(jī)床—夾具—刀具—工件所組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中,凡是影響刀具和工件正確位置的因素,都將引起加工誤差。其中與夾具有關(guān)的因素有:定位誤差△D 、對(duì)刀誤差△T、夾具在機(jī)床上的安裝誤差△A 和夾具誤差△J。影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差△G。工件在夾具上加工的加工誤差及關(guān)系如圖1所示。 1) 定位誤差△D 　定位誤差△D 包括基準(zhǔn)不重合誤差△B 和基準(zhǔn)位移誤差△Y , △D = △B ±△Y。根據(jù)工序圖上工序尺寸的標(biāo)注和本工序所選擇的定位基準(zhǔn),判斷工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)是否重合,若不重合,則△B =δB ,δB 為工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上距離尺寸的公差;基準(zhǔn)位移誤差△Y 是定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上位置變動(dòng)的最大范圍,由定位副的制造誤差和配合間隙引起。當(dāng)工件以平面定位時(shí)不存在基準(zhǔn)位移誤差,以外圓或內(nèi)孔定位時(shí)存在, △Y ≠0。 2) 對(duì)刀誤差△T 　是刀具相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟恢貌痪_而造成的加工誤差。鉆套、鏜套是鉆模、鏜模上的對(duì)刀導(dǎo)向元件, △T = (B + h +H /2) Xmax /H, Xmax為鉆套、鏜套導(dǎo)向孔與鉆頭、鏜桿的最大間隙; B為工件厚度; H為鉆套高度或鏜套長(zhǎng)度; h為排屑空間的高度。工件薄時(shí),按Xmax計(jì)算對(duì)刀誤差。銑床夾具一般采用對(duì)刀塊, △T =δS ,δS 為塞尺厚度S的公差。 3)安裝誤差△A 　是夾具在機(jī)床上安裝位置不精確而造成的加工誤差。14若夾具安裝基面為平面,則△A = 0;車床夾具通常安裝在主軸前端,則△A =Xmax , Xmax為夾具安裝孔與主軸配合的最大間隙。若在主軸和夾具體之間采用過(guò)渡盤(pán),則△A =X1max +X2max , X1max、X2max分別為過(guò)渡盤(pán)和主軸、夾具體間的最大配合間隙;銑床夾具通常以兩定位鍵作為機(jī)床和夾具的連接元件,則△A =Xmax , Xmax為定位鍵與工作臺(tái)T形槽的最大間隙。若加工尺寸在兩定位鍵之外,則還存在轉(zhuǎn)角誤差△α ,△A =Xmax + 2L tg△α , tg△α =Xmax /L0 ,L0 為兩定位鍵中心距, L為加工尺寸在導(dǎo)向方向上偏離定位鍵的距離。 4)夾具誤差△J 　由夾具各元件、裝置以及定位基面間位置不精確引起。夾具誤差△J 反映在:定位元件相對(duì)安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差△J1 ;定位元件相對(duì)對(duì)刀或?qū)蛟?包含導(dǎo)向元件之間)的尺寸或位置誤差△J2 ;導(dǎo)向元件相對(duì)安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差△J3 ;分度誤差△F。 分度誤差為最大分度值與最小分度值之差,按分度裝置類型,有直線分度誤差和回轉(zhuǎn)分度誤差。影響分度誤差的主要因素有: x1 (對(duì)定銷與分度套的最大間隙) 、x2 (對(duì)定銷與固定套的最大間隙) 、e (分度套內(nèi)、外圓的同軸度) 、2δ(分度盤(pán)兩相鄰孔距的公差值) 。在回轉(zhuǎn)分度中,分度誤差還受x3 (分度盤(pán)回轉(zhuǎn)軸與軸孔間最大間隙)的影響。影響分度誤差的各項(xiàng)因素都是獨(dú)立隨機(jī)變量,故可按概率法疊加, △F =2 δ2 + x2 + x2 + e。回轉(zhuǎn)分度誤差△α = 4arctg ( ( △F + 2 x3 ) /4R) ,其中, R為回轉(zhuǎn)中心到分度套中心的距離。在夾具的結(jié)構(gòu)方案擬定后,查閱相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)床夾具零件及部件》或《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》,初步選定結(jié)構(gòu)參數(shù),就可逐項(xiàng)計(jì)算與夾具有關(guān)的誤差。 2.加工精度計(jì)算與夾具總圖尺寸、公差標(biāo)注 夾具總圖表達(dá)夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系,而對(duì)夾具的基本要求是確保滿足工件的加工精度要求,因此,夾具總圖上必須標(biāo)注影響加工精度的這四類尺寸、公差: 1)影響定位精度的尺寸、公差( SD ) ; 2)影響對(duì)刀精度的尺寸、公差( ST ) ; 3)影響夾具在機(jī)床上安裝精度的尺寸、公差( SA ) ;4)影響夾具精度的尺寸、公差( SJ ) 。在確定夾具結(jié)構(gòu)方案的過(guò)程中,工件定位、夾緊、對(duì)刀和夾具在機(jī)床上安裝等各部分結(jié)構(gòu)以及總體布局會(huì)有幾種不同的方案可供選擇,因而,都應(yīng)先畫(huà)出草圖,進(jìn)行必要的計(jì)算。對(duì)上述與夾具有關(guān)的誤差計(jì)算的公式中,出現(xiàn)的數(shù)據(jù)就是要在夾具總圖上標(biāo)注的尺寸、公差。 例.在圖2所示鋼套零件上鉆<5 mm孔,設(shè)計(jì)的鉆模如圖3所示。 圖2 鋼套鉆孔工序圖 該鉆模滿足的加工要求有兩個(gè): <5 mm孔軸線到端面B的距離20 ±0. 1 mm; <5 mm孔對(duì)<20H7孔軸線的對(duì)稱度0. 1 mm。工件以<20H7孔和其左端面在帶凸肩的心軸上定位,采用螺旋軸向夾緊,鉆套導(dǎo)向。防轉(zhuǎn)銷釘10 防止加工中工件繞心軸旋轉(zhuǎn)。雖然存在過(guò)定位,但鉆孔前工序保證了端面與?20H7孔軸線的垂直度精度較高,δ⊥ = 0. 02 mm,與<20H7孔和定位心軸<20f6的最小配合間隙Xmin= 0. 02 mm相等,滿足δ⊥ 0對(duì)稱度0. 1 mm的△G 取0. 033 mm,總加工誤差Σ△ = (0. 054) 2 + (0. 052) 2 + (0. 03) 2 + (0. 033) 2mm = 0. 087 mmJC = 0. 1 - 0. 087 = 0. 013 mm > 0校核結(jié)果表明,該鉆模設(shè)計(jì)方案可行,夾具元件、裝置結(jié)構(gòu)尺寸合理,滿足加工要求,可以確定下來(lái),從而完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。如果實(shí)際算得JC < 0,則要對(duì)夾具方案、結(jié)構(gòu)、尺寸進(jìn)行調(diào)整,逐步完善設(shè)計(jì)。 4.結(jié)束語(yǔ) 工件加工精度較高時(shí),應(yīng)進(jìn)行加工精度分析。雖然機(jī)床夾具多種多樣,但只要理解各項(xiàng)誤差概念,掌握誤差計(jì)算方法,明確夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題,通過(guò)加工精度實(shí)際計(jì)算,便可在夾具總圖上正確標(biāo)注尺寸、公差;根據(jù)加工精度校核結(jié)果,確定夾具元件合理的參數(shù),使夾具能更穩(wěn)定地保證加工要求。 內(nèi)偏心孔車削夾具的設(shè)計(jì)與制造 張素芬 摘 要:在車床上使用專用夾具,可擴(kuò)大車床的加工范圍,確保零件的加工質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率。筆者介紹了一種裝夾內(nèi)偏心孔零件的車削專用夾具,從零件的加工要求出發(fā),具體描述了車削專用夾具的設(shè)計(jì)、制造及使用方法。 關(guān)鍵詞:偏心孔;車削;設(shè)計(jì);制造;使用方法 1.引言 車床作為一種古老的機(jī)床,在現(xiàn)代制造業(yè)中占有十分重要的地位。當(dāng)前,車床廣泛地應(yīng)用于各種軸類、盤(pán)類、套類和具有回轉(zhuǎn)表面零件的加工,同時(shí)還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、滾花、攻絲和車外螺紋等加工。特別是在使用專用夾具的情況下,不僅可以擴(kuò)大車床的加工范圍,還可以提高零件的加工精度和加工效率。 圖1 零件 如圖1所示,零件要求批量生產(chǎn)。從該圖可知,該零件要求在<20mm 的軸上加工<14. 6 + 0. 07 mm、<16 + 0. 11 mm 和<17 + 0. 11mm三個(gè)徑向孔,而孔<14. 6 +0. 07mm與孔<16 + 0. 11mm和<17 + 0. 11mm 又要求具有0. 7 ±0. 02mm 的偏心距, 且孔<14. 6 + 0. 07mm和<16 +0. 11mm的表面粗糙度均為Ra 3. 2μm;同時(shí)孔<16 + 0. 11mm和孔<17 + 0. 11mm又分布在內(nèi)孔<14. 6 + 0. 07mm兩端,從而形成了兩端大中間小的階梯孔,且孔<16 + 0. 11mm和孔<17 + 0. 11mm還有同軸度的要求。從以上分析可見(jiàn)該零件的加工難度較大。如果采用精密的坐標(biāo)鏜床或加工中心等高精度機(jī)床,則加工該零件并非十分困難。但現(xiàn)有生產(chǎn)條件只有普通車床,增加了加工難度。若在普通車床上直接采用三爪卡盤(pán)夾持零件進(jìn)行加工,無(wú)法達(dá)到規(guī)定的加工要求;若采用四爪卡盤(pán)夾持零件進(jìn)行加工,雖然能夠達(dá)到規(guī)定的技術(shù) 要求,但必須通過(guò)找正等繁雜的工序,這降低了加工效率,也很難保證零件的加工精度。所以,在批量生產(chǎn)時(shí),為保證零件的加工質(zhì)量、提高零件的生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本,必須設(shè)計(jì)和制造車床專用夾具。 2.車削夾具的設(shè)計(jì) 2.1定位方案的確定 根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工要求可知:若該零件要達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求,則在加工時(shí)必須限制零件的5個(gè)自由度(即繞零件圓柱體軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度不必限制)。因此,采用“一面一銷”的不完全定位方式,即以零件的端面和<8.5 + 0.015mm的孔作為定位基準(zhǔn)面,以車削夾具上相應(yīng)的定位平面和定位銷作為定位元件,限制零件X、Y、Z 軸的移動(dòng)和X、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)共計(jì)5個(gè)自由度,確保零件的正常加工。同時(shí),該零件的端面和孔<8. 5 +0. 015mm的軸心線均為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),滿足了 定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合的原則,消除了基準(zhǔn)不重合誤差(δB ) ,即δB = 0,而定位誤差(δD )的產(chǎn)生只是由基準(zhǔn)位移誤差(δY )引起。因此,該車削夾具的定位誤差在水平方向和鉛垂方向均存在。即,水平方向: δD =δB +δY +δ調(diào)=δY +δ調(diào)= ( ES + ei) /2 +δ調(diào)= (δ孔+δ銷) /2 +δ調(diào)。 式中: ES 為<8. 5mm孔的上偏差; ei為<8. 5mm定位銷的下偏差;δ孔為<8. 5mm孔的公差;δ銷為<8. 5mm定位銷的公差;δ調(diào)為方套調(diào)整時(shí)的誤差。 鉛垂方向的定位誤差主要由方孔底面到車床回轉(zhuǎn)中心線距離調(diào)整的誤差決定。因此,在提高定位基準(zhǔn)面和定位元件制造精度及減小調(diào)整誤差的情況下,可有效地控制零件定位誤差的大小,最終保證零件的加工質(zhì)量。 2. 2夾緊方案的確定 由于該零件的產(chǎn)量不大,且零件較小,因此宜用手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu);同時(shí),因?yàn)樵撥囅鲓A具將安裝在車床主軸上隨加工零件一起旋轉(zhuǎn),所以手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、安全、可靠,使整個(gè)車削夾具的質(zhì)量較小,以減小車削夾具在旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力對(duì)加工零件精度的影響,注意防止車削夾具上的零件在加工過(guò)程中脫落和飛出。因此,應(yīng)采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。 2. 3夾具總體方案的確定 為保證車削夾具定位準(zhǔn)確,裝夾、拆卸零件方便,清理切屑容易,車削夾具的總體方案選擇開(kāi)放式結(jié)構(gòu),如圖2所示。 圖2夾具裝配圖 1. 墊板2. 定位板3. 導(dǎo)柱4. 彈簧5. 定位銷6. 方套 7. 壓板8. 螺釘9. 螺桿10. 螺柱11. 弓形體 12. 螺釘銷13. 錐柄14. 螺釘 從圖2可知,錐柄13與弓形體11聯(lián)成一個(gè)整體,成為夾具體,用于支承定位元件、夾緊裝置和相關(guān)零部件,同時(shí)便于將車削夾具安裝在車床主軸上。為了加工偏心孔<14. 6 + 0. 07mm,可通過(guò)上下移動(dòng)方套6和調(diào)整定位板2來(lái)實(shí)現(xiàn)。 其基本工作原理是:方套6在兩個(gè)螺柱10的作用及兩個(gè)導(dǎo)柱3和螺桿9 (螺桿9和弓形體11為間隙配合)的引導(dǎo)下,能夠方便地向下移動(dòng);當(dāng)兩個(gè)螺柱10松開(kāi)后,在彈簧4的作用下,方套6可以向上移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)定位板2的更換。定位板2制成兩件,一件厚一件薄,兩者厚度相差0. 7mm,通過(guò)薄板定位加工<16 + 0. 11mm和<17 + 0. 11mm的孔,再通過(guò)厚板定位加工<14. 6 + 0. 07mm的偏心孔[ 3 ]。 3.車削夾具的制造 3. 1夾具體 夾具體由四個(gè)螺釘銷12將錐柄13和弓形體11聯(lián)接而成。在制造錐柄13時(shí),選用45號(hào)鋼并經(jīng)熱處理使其最終的硬度達(dá)到28～32HRC,通過(guò)車、鉗等半精加工后,由外圓磨床精加工外圓柱面和錐面。弓形體11 也選用45 號(hào)鋼,經(jīng)銑、鉗、磨加工而成,并要求相互成直角的平面對(duì)角尺。最后,將錐柄13和弓形體11進(jìn)行配鉆、鉸孔,裝配成一體。 3. 2方套 方套6是車削夾具的關(guān)鍵零件,它的制造與安裝精度決定了零件的安裝定位精度。所以,在加工時(shí)先用銑床進(jìn)行粗加工和半精加工,保證方套方孔和外輪廓左右的對(duì)稱度;用磨床對(duì)其外輪廓和方孔進(jìn)行精加工,使其達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求;隨后由鉗工將<8. 5 +0. 015mm定位銷孔精制而成,并將定位銷5裝入方套6中(其配合為過(guò)渡配合) ;將方套6裝入車削夾具中,并用兩個(gè)螺柱10鎖緊,連同弓形體11和方套6的右側(cè)面為基準(zhǔn),分別測(cè)量弓形體11上<30 + 0. 021mm孔軸心線和方套6上定位銷軸心線到右側(cè)面基準(zhǔn)的距離,通過(guò)修磨和調(diào)整方套6使它們等距(誤差小于0. 01mm) ,再由鉗工配做弓形體11 和方套6 上的兩個(gè)導(dǎo)柱孔, 同時(shí)配做弓形體11 上 12H7的孔和方套6上的M10內(nèi)螺紋。 3. 3裝配 在各零件加工合格的基礎(chǔ)上,將方套6裝入車削夾具體中,再裝入彈簧4、導(dǎo)柱3和定位板2以及墊板1,并用三個(gè)螺釘緊固墊板1,最后裝入螺桿9,即完成車削夾具的裝配。通過(guò)修磨和調(diào)整定位板2的厚度,來(lái)保證方孔底面與車床回轉(zhuǎn)中心線的距離16 ±0. 01mm,從而確定定位薄板的厚度(5) ,再加工一塊(5 + 0. 7)厚板。 4.車削夾具的使用方法 將錐柄13擦凈裝入車床主軸錐孔中,固定牢。把定位薄板2裝入車削夾具中,用螺柱10將方套6壓緊。然后將加工的零件放在方套6中,用定位銷釘5和方孔底面定位,擰緊螺桿9壓緊零件。此時(shí),可以加工零件a16 + 0. 11mm的孔,再用里孔刀加工a17 + 0. 11mm的孔。加工完畢后,松開(kāi)兩個(gè)螺柱10,將定位薄板取下?lián)Q上定位厚板,再將方套6壓緊,即可加工a14. 6 + 0. 07mm的偏心孔。在更換定位板時(shí),應(yīng)注意清理干 凈切屑和污物,以免影響定位精度。 總之,在使用該車削夾具后,不僅保證了零件的加工質(zhì)量,而且極大地提高了生產(chǎn)效率。