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畢業(yè)論文 題 目：三角卡盤的設計 專 業(yè)： 學生名字： 學 號： 指導老師： 2016年11月20日 目錄 摘 要 2 第一章 引言 2 第二章 設計的方案與選用 4 2.1制定方案 4 2.2 設計思想的對比 5 第三章 工件定位的基本原理 6 3.1 工件定位的基本原理 6 3.2 定位基準的選擇 8 3.3 定位分析與定位誤差計算 8 3.4對刀流程 9 第四章 夾緊機構設計與夾緊力計算 9 4.1 夾緊機構設計 9 4.1.1 夾緊裝置的基本要求 10 4.1.2 夾緊方案 11 4.2 夾緊力的估算 11 4.3 夾具部分圖及其技術要求 11 4.4夾具操作動作說明 14 第五章 設計心得與體會 14 總結 14 摘 要 車床主要加工零件的外圓面，圓錐面，以及各種圍繞機床主軸的旋轉軸線形成的。在設計車床夾具三角卡盤時，首先制定方案，確定三角卡盤的組成部件，如：小錐齒輪、卡爪、扳手插入方孔、大錐齒輪、螺旋帽以及卡盤體，另外還確定了三角卡盤的基本尺寸，如三角卡盤直徑，每個定位元件的相對位置，每個爪能移動的距離，最大夾持量等，利用CAD畫出設計的結構原理圖，以及尺寸標注，在車床夾具設計過程中，需要注意(1)應消除夾具在回轉過程中的不平衡狀態(tài)（2）保證夾緊裝置的夾緊迅速可靠（3）定位基準應按照具體使用的機床而定（4）夾具與主軸之間的連接應該有放松裝置。在這些條件下設計夾具。 本論文以利用在校間所學知識然后應用在實際中，系統(tǒng)的介紹了車床夾具三角卡盤的設計全過程，卡盤夾具的設計原理步驟和方法。 在設計過程中，由于作者能力有限，難免存在遺漏，敬請老師和專家批評指正。 關鍵詞：車床夾具、大錐齒輪、螺旋帽 第一章 引言 1.1國內(nèi)外夾具發(fā)展史 迄今為止，夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夾具、量具、模具)之一。夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 1.1.1 國內(nèi)夾具發(fā)展史 我國國內(nèi)的夾具始于20世紀60年代，當時建立了面向機械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠，以后又建立了數(shù)個生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當時曾達到全國年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。20世紀80年代以后，兩廠又各自獨立開發(fā)了適合NC機床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內(nèi)的需求，還出口到美國等國家。當前我國每年尚需進口不少NC機床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價格非常昂貴，現(xiàn)大都由國內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。 1.1.2 國外夾具發(fā)展史 從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。當前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景。 國內(nèi)外機床夾具發(fā)展現(xiàn)狀 研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本； （2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； （3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； （4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； （5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率； （6）提高機床夾具的標準化程度。 第二章 設計的方案與選用 2.1制定方案 在機械加工中，為完成需要的加工工序，裝配工序及檢驗工序等，首先要獎工件固定，使之占有確定的位置，這種保證一批工件上占有確定位置的裝置叫夾具。本課題所研究的對象主要限于車床三爪卡盤，保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，改善勞動條件，擴大機床使用范圍，縮小新產(chǎn)品試制周期等方面有著級明顯的經(jīng)濟效益。 在對三爪卡盤的結構設計前要通過通過查閱資料、實地研究、整理資料、 綜 合運用對比分析等一系列研究方法進行整合， 結合實際情況制定切合實際的設計方案。然后通過所學知識綜合應用cad的各項功能創(chuàng)建三爪卡盤模型，最后進入組件，把所創(chuàng)建的三爪卡盤各部分裝配起來，再進行運動仿真。 設計結果三個卡爪同步前進或者后退，以保證圓形工件與卡盤中心線同軸，提供三爪卡盤個部件的機構圖，設計結果是三爪卡盤各部件的設計思路，尺寸參數(shù)，實體圖等等，能夠進行，仿真運動，三爪卡盤能夠進行生產(chǎn)，能夠加緊的圓柱形的直徑不小于 1 0 0 m m 的工件。通過對三爪卡盤的的結構設計豐富了我的知識面，鍛煉和培養(yǎng)了個人能力，使得在以后的工作、學習當中能更好發(fā)展，以適應社會發(fā)展要求. 關鍵詞：三爪卡盤；尺寸參數(shù)；結構造型 2.2 設計思想的對比 卡盤是機床上用來夾緊工件的機械裝置。主要用于車刀對旋轉的工件進 行車削加工的機床的夾緊功能?？ūP具有結構簡單、安裝方便；裝夾迅速，適用 范圍廣；精度高，使用壽命長安全性和可靠性高等特點。三爪卡盤是車床上應用最廣的通用夾具 ，適合于安裝短棒料或盤類零件，三爪卡盤能自動定心，但定心準確度并不太高，約為 0 . 0 5 ~ 0 . 1 5 m m 。 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，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。三爪卡盤是由一個大錐齒輪，三個小錐齒輪，卡盤定位面，三個卡爪組成。三個小錐齒輪和大錐齒輪嚙合，大錐齒輪的背面有平面螺紋結構，三個卡爪等分安裝在平面螺紋上。當用扳手扳動小錐齒輪時， 大錐齒輪便轉動，它背面的平面螺紋就使三個卡爪同時向中心靠近或退出。 三角卡盤是手動夾緊方式，也可以用液壓的方式夾緊，但是仔細思考，液壓夾緊并不比手動夾緊的優(yōu)點多，液壓夾緊裝置更復雜，成本更高，而且對加工工件形狀有一定要求，相比之下，手動夾緊更為簡單，成本也更低，更具有適應性，所以選擇手動夾緊的方式。 第三章 工件定位的基本原理 3.1 工件定位的基本原理 工件定位的實質(zhì)，就是要使工件在夾具中占有確定的位置，這一確定的位置可以通過定位支撐限制相應的自由度來獲得。一個物體在空間坐標系中具有六個自由度。即沿三個相互垂直的坐標軸的移動自由度，以及繞這三個坐標軸的轉動自由度。因此，要使工件在夾具中占有確定的位置，就是要在空間直角坐標系中，通過定位元件的六個自由度。分析使可將具體的定位元件抽象化，轉化為相應的定位支撐點，用這些定位支撐點來限制工件的自由度。 工件的六個自由度全部被限制在空間占有完全確定的唯一位置，稱為完全定位。如果要根據(jù)該工序加工要求只需限制部分自由度，而其他自由度無需限制時，工件雖然不占有確定的唯一位置，但不影響該工序的加工要求，此時稱為不完全定位，應該采用完全定位還是不完全定位，主要由該工序的加工要求來決定。 欠定位是指工件實質(zhì)所限制的自由度數(shù)目，少于按該工序加工要求所必須限制的自由度數(shù)目。因此，欠定位的結果，將導致出現(xiàn)應該限制的自由度而未予限制的不合理現(xiàn)象，從而無法保證該工序所規(guī)定的加工要求。所以，在確定工件在夾具中的定位方案時，不允許出現(xiàn)欠定位這樣的原則性錯誤。 兩個或兩個以上定位支撐點重復限制同一個自由度，這種重復定位的現(xiàn)象叫做定位。出現(xiàn)過定位時，將使工件位置不確定。同時，在夾緊情況下，重復限制同一自由度的位置支承間所產(chǎn)生的矛盾，干涉和沖突必將造成工件或定位元件的變形，其結果都將破壞工件定位的要求，從而嚴重影響工件的定位精度。因此，在設計夾具時，一般情況下應避免出現(xiàn)過定位現(xiàn)象，如因某些結構上的原因，無法避免定位時，應采用必要的相互措施，以減小由于定位所造成的影響。 工件的六個自由度全部被限制而在空間占有完全不確定的唯一位置，稱為完全定位。如果根據(jù)該工序加工要求只需限制部分自由度，而其他自由度無需限制時，工件雖然不占有確定的唯一位置，但不影響該工件的加工要求，此時稱為不完全定位，應該采用定位還是不完全定位，主要由該工序的加工要求來決定。 欠定位是指工件實質(zhì)所限制的自由度數(shù)，少于按該工件加工要自由度數(shù)求所必須限制的自由度數(shù)。因此，欠定位的結果，將導致出現(xiàn)應該限制的自由度而位于限制的不合理現(xiàn)象。從而無法保證該工件所規(guī)定的加工要求。那個所以，在確定工件加工定位方案時，不允許出現(xiàn)欠定位這樣的原則性錯誤。 兩個或兩個以上定位支撐點重復限制同一個自由度，這種重復定位的現(xiàn)象叫做過定位。出現(xiàn)過定位時，將使工作位置不確定。同時，在加緊情況下，重復限制同一自由度的定位支承間所產(chǎn)生的矛盾，干涉，沖突必將造成工件或工作元件的變形。其結果都是破壞工件定位的要求，從而嚴重影響工件的定位精度。因此，在夾具設計時，一般情況下將避免出現(xiàn)過定位現(xiàn)象。如因某些結構上的原因，無法避免過定位時，應采取必要的相應措施，以減小由于過定位所造成的影響。 3.2 定位基準的選擇 定位基準選擇是通過定位基準面進行的，因此這些工件的幾何形狀、尺寸要求及表面狀況在很大的程度上決定這定位方法及定位元件的選擇。故從夾具設計角度出發(fā)提出如下選擇的原則： ①工件的定位基準及工序基準重合，以避免出現(xiàn)基礎不和的誤差。當兩基準重合時，會使夾具結構復雜或工序定位不穩(wěn)定，則應另選定位基準，此時必須計算或控制基準不和的誤差，為了減小基準誤差該減小定位尺寸的組成環(huán)節(jié)及各環(huán)節(jié)的公差。當盡量只用一次，而且應選用誤差較小。較光滑、余量小的表面或加工面有直接關系的表面，以利于保證加工要求。 ③應使工件穩(wěn)定，使在加工過程中引起的切削力或夾緊力而引起的變形最小。 ④遵守基準統(tǒng)一的原則，以減小設計和制造夾具的時間和費時，但因此造成夾具設計結構復雜時，則不必強求定位基準的統(tǒng)一。 ⑤使工件定位方便，夾緊可靠，便于操作，夾具結構簡單。 對于三角卡盤來說定位基準主要是卡爪面 3.3 定位分析與定位誤差計算 六點定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關的誤差稱為定位誤差，用ΔD表示。 在工件的加工過程中，產(chǎn)生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差T的1/5～1/3。 即： 　　　　　　　 ΔD≤(1/5～1/3)T 式中：ΔD──定位誤差，單位為mm； 　　　T ──工件的加工誤差，單位為mm。 規(guī)格 D D1 D2 d H H1 H2 h 250 250 206 226 80 154 108 90.5 5 3.4對刀流程 因為是普通車床，所以對刀是人工對刀，對外圓先是中托把進大托把出在做試切，記錄刻度，對端面是把刀放在離工件一定距離的地方，刀在工件端面的中間，用大托板慢慢靠近，有切屑，停止，記錄刻度。導引裝置刀架，以及尾座。 第四章 夾緊機構設計與夾緊力計算 4.1 夾緊機構設計 在機械加工過程中，工件將受到切削力、離心力、慣性力等外力的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，一般在夾具機構中都必須設置一定的夾緊裝置，將工件可靠的夾緊。 定位夾緊零件圖，下圖是三角卡盤的三個爪的CAD設計的圖形，每 4.1.1 夾緊裝置的基本要求 （1) 在夾緊過程中，工件應能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應離開定位支承。 （2） 夾緊力的大小要適當、可靠。既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動和振動，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。 (3） 夾緊裝置應操作安全、方便、省力。 （4） 夾緊裝置的自動化程度和復雜程度應與工件的產(chǎn)量和批量相適應。 4.1.2 夾緊方案 4.2 夾緊力的估算 4.3 夾具部分圖及其技術要求 三角卡盤三維圖 三維卡盤裝配圖 繪制過程圖 二維圖 4.4夾具操作動作說明 把棒料放入三爪卡盤，調(diào)整位置，露出的棒料是其直徑的5-6倍，用‘專用扳手夾緊，每一個孔夾緊一次，不能一個孔一直夾，那樣會導致變形。用完后不能放在機床上，要放在工具盒中。 第五章 設計心得與體會 總結 在這里我要感謝我們的指導老師張俊繼老師。張老師平日里工作繁多，從查閱資料，設計尺寸的確定和修改，檢查后期詳細設計，制圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我們的設計較為復雜煩瑣，但是老師仍然細心地糾正我設計中出現(xiàn)的錯誤。我對老師的專業(yè)水平尤為敬佩，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我們設計小組今后的學習和工作。感謝張老師平日上課的耐心教導為我們打下機電專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝我們小組的同學們，也因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設計才會順利完成。這次設計使我們將學過的課程貫穿起來，形成一個體系，不僅鞏固了我們學過的知識，彌補了知識漏洞，還為我們以后的工作打下了實踐的基礎。 通過這次設計也暴露了不少問題，比如以前學過的知識不扎實，進行的實踐少，閱讀文獻資料少，忽視了對計算機的應用，從而在設計過程中遇到了不少麻煩。因此，在以后，我會盡力彌補這些不足。另一方面,在實踐中學習，把理論應用于實踐，然后檢驗自己的錯誤，并加以改正。這使我對以后的工作中會有很大的幫助，一定要繼續(xù)堅持不斷地學習新興的知識以及相關的非專業(yè)的知識，只有這樣才能在日益激烈的競爭的環(huán)境中站住腳，不斷探索自己的發(fā)展空間。我會在以后的工作中繼續(xù)保持著這種精神，使我的工作、學習能更上一層。對于CAD的功能及機械手冊工具有了更深刻、細致的理解與掌握?，F(xiàn)在我可以更加熟練的掌握各種的工具的使用，使理論與實踐更加緊密的結合。 我會為自己交上一份老師滿意的夾具設計而驕傲和自豪,在這里我對各位同學，老師的耐心教導我的致意深深的感謝！