锥齿轮座零件加工工艺及磨Φ100外圆夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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含CAD图纸、说明书
齿轮
零件
加工
工艺
100
夹具
设计
CAD
图纸
说明书
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4 磨100外圆夹具设计4.1 磨床夹具设计要求说明利用本夹具主要用来加工磨100外圆，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。生产中需自行设计的较多是安装在磨床主轴上的专用夹具，所以零件在磨床上加工用专用夹具。4.2 磨床夹具的设计要点（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。（2）夹具与机床主轴的连接磨床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式磨床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类磨床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与磨床前、后顶尖安装使用。4.3 定位机构图4-2 定位机构由零件图可知：在对磨100外圆行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，底面孔进行了钻、扩加工。磨100外圆时为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面一销再加两个浮动支撑调节螺栓的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。4.4 夹紧机构选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下：1. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4. 机构应尽量简单，制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得：所以有：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中：螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋机构，受力简图如下：图4-3 受力简图原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.5 零件的磨床夹具的加工误差分析为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：由参考文献5可得： 销的定位误差 ：图4-4 销的定位工件以圆孔在动配合心轴上定位，工件便会因自重始终使圆孔下母线和心轴上母线保持固定边接触此时，工件上加工平面M 的工序基准(定位圆孔中心线)向下产生偏移， 由点移至点因此，工序基准的极限位置变动量()就是加工尺寸h所产生的定位误差故有：因为：，所以：式中：一定位圆孔直径公差；一定位心轴直径公差； 一定位圆孔的最大直径；一定位心轴的最小直径；一定位圆孔与定位心轴问的最小配合间隙。上述推导过程中，等式是不成立的因为点是工件轴心线与心轴轴心线的重合点，并不是定位基准的一个极限位置点，实际上工件会因自重(或其它外力)始终使圆孔上母线与心轴上母线保持接触，加之最小配合问隙的存在，使工件定位基准(工件孔的轴心线)必然会向下移动，而不会与定位心轴的轴心线重合下面导出工件以圆孔定位时定位误差计算中基准位移误差的正确的计算公式如上图所示，工件以内孔D在圆柱心轴(或圆柱定位销)上定位，是心轴(或定位销)的轴心，即限位基准，C是对刀位置尺寸， 由于定位副有制造公差和配合间隙，使得定位基准(上件内孔轴线)与限位基准(心轴轴线)不能重合，在夹紧力或工件自重的作用下，定位基准相对于限位基准下移了一段距离，因而产生基准位移误差当工件孔的直径为最大()， 定位销的直径为最小()，定位基准的位移量Y为最大()此时，定位基准的极限下移点为；工件孔的直径为最小()，定位销的直径为最大() 时，定位基准的位移量Y为最小()此时，定位基准的极限下移点为因此：式中：一定位圆孔直径公差；一定位心轴(或定位销)直径公差。 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。4.7 零件的磨床专用夹具简单使用说明为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。（1）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。（2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、
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