星輪六直溝槽精磨專機夾緊定位機構及砂輪修整裝置設計說明書

目錄第一章引言211機床夾具的現(xiàn)狀212現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向213本課題研究的來源、目的和主要任務3第二章機床夾具設計原理421機床夾具及其組成422機床夾具的分類523機床夾具的功用5第三章定位方式及定位元件的確定631工件定位的基本原理632常用定位方式及定位元件6第四章夾緊裝置的設計741夾緊裝置的基本要求842確定夾緊力的基本原則843磨削力的計算944常用夾緊機構1045錐形夾緊環(huán)傳動的設計與應用12第五章定位誤差分析1551定位誤差產生的原因1552定位誤差的計算15第六章夾緊機構的動力裝置1761碟形彈簧概述1762碟形彈簧的計算1763動力裝置的選擇1964動力裝置參數確定20第七章砂輪的選擇及砂輪修整裝置的設計2271常用的磨削形式2272砂輪的安裝與修整2373砂輪修整裝置的電機選擇2474砂輪修整裝置的帶傳動設計25第八章夾具體設計27結論28致謝29主要參考文獻30第一章引言夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。11機床夾具的現(xiàn)狀國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?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能力的工廠里，約擁有數千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020左右。特別是近年來，數控機床、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品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；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率；6）提高機床夾具的標準化程度。12現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。（1）標準化機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準GB/T2148T225991以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。（2）精密化隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達01“；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5M。（3）高效化高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為9000R/MIN的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數控機床的效率。（4）柔性化機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。13本課題研究的來源、目的和主要任務課題來源本次畢業(yè)設計的課題是星輪六直溝槽精磨專機夾緊定位機構及砂輪修整裝置設計，該課題直接從常州超宇機械制造有限公司第一生產線選來。項目研究的目的、意義球籠等速萬向節(jié)是實現(xiàn)變角度的動力傳遞，星輪是球籠等速萬向節(jié)主要零件。星輪和鐘形殼之間的有六個鋼球，鋼球是被固定放置在星輪和鐘形殼之間的一個保持架的六個窗口中，六個鋼球分別推動各自所在的星形套和鐘形殼中的球道來傳遞扭矩。星輪六直溝道的磨削是保證該零件質量的關鍵工序之一常州超宇機械制造有限公司是一家專業(yè)生產球籠式等速萬向節(jié)和內外球籠冷鍛毛坯的公司，在2000年跨入汽車零部件行業(yè)，并成功開發(fā)出汽車等速萬向節(jié)CVAXLE內外球籠冷鍛毛坯具備了開發(fā)各種汽車等速萬向節(jié)球籠毛坯和成品的條件，產品遠銷北美，南美，沙特，韓國等國家和地區(qū)。公司希望通過技術開發(fā)提高星輪六直溝槽精磨質量和效率，投資開發(fā)星輪六直溝槽精磨專機夾緊定位機構及砂輪修整裝置設計。主要任務本專機是對星輪六直溝槽零件進行精磨。它的設計內容有1、機床夾緊定位機構總圖。2、砂輪修整裝置總圖，零件圖。3、畢業(yè)設計說明書一份。4、翻譯與本專業(yè)相關的15000個印刷符號的科技英語文章。本夾具一次可完成對四個工件夾緊定位。工件夾緊動力采用碟形彈簧、松開采用液壓機構。砂輪定時自動完成砂輪修整。工件采用手動粗定位，分度采用自動并帶自鎖。第二章機床夾具設計原理21機床夾具及其組成夾具定義在機床上用以裝夾工件的一種裝置。機床夾具的組成雖然機床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結構或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分，這些組成部分既相互獨立又相互聯(lián)系。1）定位支承元件定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。2）夾緊裝置夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。3）連接定向元件這種元件用于將夾具與機床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或導軌的相互位置。4）對刀元件或導向元件這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對刀元件。用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件稱為導向元件。5）其它裝置或元件根據加工需要，有些夾具上還設有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯(lián)接元件。6）夾具體夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結構、鍛造結構、焊接結構和裝配結構，形狀有回轉體形和底座形等形狀。上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。22機床夾具的分類夾具有多種分類方法，一般按適用工件的范圍和特點可分為通用夾具、專用夾具、組合夾具和可調夾具，或者按適用的機床分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具等。23機床夾具的功用1保證加工質量2提高勞動生產率，降低成本3擴大機床工藝范圍4改善工人勞動條件，保障生產安全第三章定位方式及定位元件的確定31工件定位的基本原理1六點定則任何一個自由剛體，在空間均有六個自由度，即沿空間坐標軸X、Y、Z三個方向的移動和繞此三坐標軸的轉動。工件定位的實質就是限制工件的自由度。由此可見，工件安裝時主要緊靠機床工作臺或夾具上的這六個支承點，它的六個自由度即全部被限制，工件便獲得一個完全確定的位置。工件定位時，用合理分布的六個支承點與工件的定位基準相接觸來限制工件的六個自由度，使工件的位置完全確定，稱為“六點定則”。六點定則是工件定位的基本法則，用于實際生產時，起支承作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。2完全定位、不完全定位和欠定位加工時，工件的六個自由度被完全限制了的定位稱為完全定位。但生產中并不是任何工序都需要采用完全定位的。究竟應該限制幾個自由度和哪幾個自由度，應由工件的加工要求決定。例如在一個長軸上銑一個兩頭不通的鍵槽，加工要求除了鍵槽本身的寬度、深度和長度外，還需保證槽距軸端的尺寸及槽對外圓軸線的對稱度。此時繞工件軸線轉動的自由度就不必限制而只要限制五個自由度即行了。工件的六個自由度沒有被完全限制的現(xiàn)象稱為不完全定位。在平面磨床上磨削平板零件的平面也是不完全定位的一個例子。在滿足加工要求的前提下，采用不完全定位是允許的。但是根據加工要求應該限制的自由度而沒有限制是不允許的，它必然不能保證加工要求，這種現(xiàn)象稱為欠定位。3過定位現(xiàn)象工件的某個自由度被重復限制的現(xiàn)象稱為過定位。一般情況下應當盡量避免過定位。但是，在某些條件下，過定位的現(xiàn)象不僅允許，而且是必要的。此時應當采取適當的措施提高定位基準之間及定位元件之間的位置精度，以免產生干涉。結論在本套夾具設計中，星套定位是不完全定位，限制了除了轉動的五個自由度，其中的軸向移動自由度是通過夾具體和螺母共同限制的，其余都是錐環(huán)限制的。因為是最后一道精磨六溝槽，用數控分度頭進行分度，所以轉動的自由度就不需要限制。32常用定位方式及定位元件（一）工件以平面定位（二）工件以外圓柱面定位（三）一面兩銷組合定位（四）工件以圓柱孔定位工件以圓柱孔為定位基面時，常用圓柱體和圓錐體作為定位元件。1圓柱銷（定位銷）短圓柱銷可限制兩個自由度，而長圓柱銷可限制四個自由度。從結構上看，定位銷一般可分為固定式和可換式兩種。固定式定位銷是直接用過盈配合裝在夾具體上使用的。當定位銷定位部分直徑D120LD1600MMA1545MMAMAX2025MMAMIN1305MM包角合適6、確定V帶根數Z1）由表57查得DD154MMN12800R/MIN及N13200R/MIN時，單根V帶的額定功率分別為026和028KW,用線性插值法求N12830R/MM時額定功率PO的值PO026028026/3200280028302800054KW2由表510查得PO003KW3由表512查得包角系數KA0954由表513查得長度系數KL1165計算V帶根數Z由式528ZPCA/POPOKAKL121/003054095116192取Z2根PO054KWZ2根7、計算單根V帶的初拉力FO由式529FO500（PCA/VZ）25/KA）1QV500121/79225/095101796874NFO6874N8、計算對軸的壓力FQ由式530FQ2ZFOSIN/2226874SIN160/22708NFQ2708N第八章夾具體設計根據夾具體的設計原則,夾具體在設計時,為了保證有足夠的強度和剛度,選用45號鋼,它的回轉最大直徑為162MM,它的長度設計為248MM。為了防止砂輪與夾具體的碰撞，還要保證夾具體一定的剛度，因此設計采用在夾具體上銑出六道溝槽，這樣既便于砂輪的軸向移動，又保證了夾具體的剛性。這樣基本做到了結構緊湊夾具體通過六個T形螺栓與數控分度頭直接相連接,把其安裝到機床上,詳細的設計情況請見夾具體零件圖。其它的構件的設計是在保證強度和剛度的基礎上盡量做到結構緊湊合理，減輕夾具的重量和減小夾具的體積，減少材料的損耗，以此來降低成本，提高經濟效益。至此完成了整副夾具的設計。夾具體零件圖結論經過三個多月的奮斗，終于完成本課題，在進行本課題的設計過程中受益非淺。首先，在畢業(yè)設計過程中，把大學四年所學的專業(yè)基礎課和專業(yè)課重新回顧了一遍，例如在畢業(yè)設計的過程中要用到機械制圖、機械原理、機械設計、理論力學、材料力學、機械制造工藝學、機床夾具設計、測量與互換性技術、機械工程英語、工程材料等學科的知識，這有助于我進一不加深對這些學科的認識，同時，通過畢業(yè)設計，通過這條主線，把這些相關的學科知識串聯(lián)起來，形成了一個整體，使我所學的知識更加系統(tǒng)化，將原本零散的知識點轉變成了一個良好的知識基礎體系，為畢業(yè)后的工作打下了堅實的基礎。同時也提高了自己對各門學科的綜合應用能力。其次，讓自己明白了實踐經驗在機械行業(yè)中的重要性，如果單單依靠課本上知識是不可能設計出來的，我們老師都是在工廠里呆過很多年的，許多東西靠的是實踐經驗。所以在以后的工作中我一定會在一線好好積累實踐中的經驗。再次，在畢業(yè)設計過程中，大大的提高了我對軟件的應用能力。以前由于學軟件這是把它當成一們課程來上，效果甚差，而現(xiàn)在把它作為一把利劍去磨礪，所以提高得幾乎讓人難以置信，在這個過程中，我也有了一個學習應用軟件的心得，那就是以用代學，可以取得事半功倍的效果。最后，這一點可能會讓我終身受益。細節(jié)決定成敗，是當前非常流行的一句話，在畢業(yè)設計的過程中，這句話的意義突現(xiàn)無疑。我是一個不注重細節(jié)的人，所以在畢業(yè)設計的過程當中總認為細節(jié)處理是一些小事，無關緊要，正是這些自認為無關緊要的細節(jié)差點把我拖向失敗的深淵，要不是老師一路上的輔助，估計整個設計都是徒勞無益的。通過這次畢業(yè)設計讓我明白，細節(jié)決定成敗不是一句時尚語，要在實際的工作中，靠行動一步一步，來體現(xiàn)的?？傊麄€畢業(yè)設計使我的知識更加系統(tǒng)化，提高了我對各門學科的綜合應用能力，提高了我對軟件的應用能力，為日后走向工作崗位打下了堅實的基礎。致謝大學即將畢業(yè)，我的畢業(yè)設計也順利地按時完成了。在這段時間里，我很慶幸能得到了不少人的幫助。下面一一致謝。首先要特別感謝的是我的畢業(yè)設計指導老師劉老師。非常榮幸能在這樣的一位認真、負責和孜孜不倦的好老師的指導下完成本人的畢業(yè)設計。由于本人在短短地大學四年里所學到的知識還不夠全面，尤其是對結構設計方面不怎么懂，劉老師不厭其煩地手把手地教我。對我所遇到的問題，都是有問必答，答無不盡，對自己不太清楚的地方，就幫我到網上查找相關的資料，在畢業(yè)設計的過程中她給我提供了大量的參考資料，這是她對我畢業(yè)設計上的幫助，但是，我想有一點意義更加重大，它可能對我的一生都會有著重要的影響，那就是劉老師的敬業(yè)精神，深深的震撼著我的心靈，走上工作崗位以后一定以老師為榜樣，兢兢業(yè)業(yè)，做好自己力能所及的每一件事。這不僅對我完成畢業(yè)設計帶來了很大幫助，同時也為我以后的工作創(chuàng)造了無形的資本。再次表示我最忠心的感謝然后要非