開(kāi)合螺母設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械工程系機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目 開(kāi)合螺母夾具設(shè)計(jì) 學(xué)科專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化13-1班學(xué)生學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 日期 2021年10月24日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)20142015學(xué)年第一學(xué)期 機(jī)械工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 班級(jí)課程名稱(chēng)： 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 開(kāi)合螺母夾具設(shè)計(jì) 時(shí)間日期：共 1 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)任務(wù):1.加工條件（1）工件的燕尾面和孔已經(jīng)加工，兩孔距離為；（2）孔經(jīng)過(guò)粗加工。采用臥式車(chē)床加工2.加工要求精鏜孔及車(chē)端面，要求：（1）孔軸線至燕尾端面為軸線；（2）孔軸線與C面的平行度為0.05mm；（3）加工孔軸線與孔的距離為。3.提交任務(wù)要

2、求（1）開(kāi)合螺母零件圖（2D電子版&紙質(zhì)版）；（2）開(kāi)合螺母車(chē)床夾具裝配圖（2D電子版&紙質(zhì)版）；（3）開(kāi)合螺母車(chē)床夾具裝配3D，并呈現(xiàn)爆炸視圖；（4）開(kāi)合螺母零件3D（5）開(kāi)合螺母車(chē)床夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)零件圖、裝配圖裝訂成冊(cè)要求內(nèi)容： 開(kāi)合螺母零件圖； 開(kāi)合螺母車(chē)床夾具裝配圖； 夾具定位基準(zhǔn)誤差分析； 夾具零件3D 截圖展示，及設(shè)計(jì)說(shuō)明；二、設(shè)計(jì)工作量1、 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份, 非標(biāo)準(zhǔn)零件圖1-2張，專(zhuān)用夾具裝配總圖1張，夾具爆炸圖1張（3D圖）；圖紙工作量應(yīng)大于一張A0圖；2、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及圖紙必須為計(jì)算機(jī)輸出稿；上交作業(yè)應(yīng)包括電子稿以及打印稿，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)文件格式為word2003版本，平面工

3、作圖紙文件格式為Autocad2008或以下版本文件dwg格式，3D圖可采用任何一種三維造型軟件繪制。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2015.1.51、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作：熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求；2、熟悉設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)、有關(guān)資料、圖紙等3、結(jié)構(gòu)方案分析；2015.1.6機(jī)構(gòu)（夾具）草圖設(shè)計(jì)；機(jī)構(gòu)（夾具）分析計(jì)算；2015.1.7-1.9裝配圖繪制草圖；夾具零件圖繪制；2015.1.10編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)；2015.1.11答辯主要參考資料1. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 馮辛安等著 機(jī)械工業(yè)出版社2. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 陳立德編 高等教育出版社3. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 陳立德編 高等教育出版社4.

4、金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 浦林詳?shù)染?機(jī)械工業(yè)出版社5. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 戴曙著 機(jī)械工業(yè)出版社指導(dǎo)教師（簽字）： 2014 年 12月 22日系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日目錄1. 零件分析11.1 零件的作用11.2 零件工藝分析12.擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖421 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置422 夾具類(lèi)型的確定523 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置524 夾具與機(jī)床的連接方式及安裝基面825 夾具的平衡926 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求1027 夾具的精度分析102.9 夾具的使用說(shuō)明122.10 夾具總裝配圖13參考文獻(xiàn)151. 零件分析1.1

5、零件的作用開(kāi)合螺母的作用是用來(lái)聯(lián)接絲桿的傳動(dòng)到溜板箱。因?yàn)榱锇逑溆袃商讉鲃?dòng)輸入，即光 桿和絲桿。一般的走刀用光桿傳動(dòng)，加工螺紋時(shí)用絲桿傳動(dòng)。而這兩者是不能同時(shí)咬合的，否則會(huì)因傳比動(dòng)不一造成傳動(dòng)系統(tǒng)破壞。開(kāi)合螺母的作用相當(dāng)于一個(gè)離合器，用來(lái)決定溜板箱是否使用絲桿傳動(dòng)1.2 零件工藝分析圖1-1所示為一開(kāi)合螺母車(chē)削工序圖，工件的燕尾面和兩個(gè)120+0.019mm孔已經(jīng)加工，兩孔距離為380.1mm，400+0.027mm孔經(jīng)過(guò)粗加工。本道工序?yàn)榫M400+0.027mm孔及車(chē)端面。加工要求是：（1） 400+0.027mm孔軸線至燕尾面C的距離為450.05 mm；（2） 400+0.027mm孔

6、軸線與C面的平行度為0.05 mm；（3） 加工孔軸線與120+0.019mm孔的距離為80.05 mm。（4） 400+0.027mm的孔軸線對(duì)兩B面的對(duì)稱(chēng)面的垂直度為0.05mm試設(shè)計(jì)本道工序所用的專(zhuān)用夾具。圖1-1 開(kāi)合螺母車(chē)圖1) 工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及材料開(kāi)合螺母由上下兩個(gè)半螺母組成，裝在溜板箱體后壁的燕尾形導(dǎo)軌中，可上下移動(dòng)。上下半螺母的背面各裝有一個(gè)圓銷(xiāo)，其伸出端分別嵌在槽盤(pán)的兩條曲線槽中。扳動(dòng)手柄，經(jīng)軸使槽盤(pán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲線槽迫使兩圓銷(xiāo)互相靠近，帶動(dòng)上下半螺母合攏，與絲杠?chē)Ш?，刀架便由絲杠螺母經(jīng)溜板箱傳動(dòng)進(jìn)給。槽盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲線槽通過(guò)迫使圓銷(xiāo)使兩半螺母相互分離，與絲杠脫開(kāi)嚙合，

7、刀架便停止進(jìn)給。開(kāi)合螺母的材料為45鋼圖1-2 開(kāi)合螺母實(shí)體圖2) 確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等表1-1:加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及機(jī)床（1）加工表面：400+0.027mm孔和兩個(gè)端面（2）加工要求：a.400+0.027mm孔軸線至燕尾面C的距離為450.05 mm；b.400+0.027mm孔軸線與C面的平行度為0.05 mm；c.加工孔軸線與120+0.019mm孔的距離為80.05 mm（3）加工余量：精鏜400+0.027mm孔的工序余量為0.5mm；車(chē)端面的工序余量為1 mm。（4）定位基準(zhǔn)：主要加

8、工表面400+0.027mm孔的定位基準(zhǔn)為燕尾底面C和120+0.019mm孔軸心線（5）夾緊表面：燕尾面B和C（6）所需機(jī)床：C620車(chē)床2.擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖21 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置定位就是使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。它的基本任務(wù)有以下三項(xiàng)：（1）從理論上講就是如何使同一批工件在夾具中占據(jù)正確的位置。（2）選擇或設(shè)計(jì)合理的定位方案及定位裝置。（3）保證有足夠的定位精度。即工件在夾具中雖有一定的誤差，但仍能保證工件的加工誤差。它的基本原理是六點(diǎn)定位規(guī)則，即用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)限制工件六個(gè)自由度的規(guī)則。但實(shí)際中還存在著過(guò)定位和欠定位。其中欠定位

9、保證不了加工精度，所以是絕不允許發(fā)生的，而過(guò)定位由于夾具上的定位元件同時(shí)重復(fù)限制了工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度，將造成工件定位不穩(wěn)定，降低了加工精度；使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無(wú)法安裝和加工，故應(yīng)盡量避免采用。根據(jù)本工序的加工要求，不僅要鏜孔，還要加工兩個(gè)平面，因此工件必須完全定位，即六點(diǎn)定位原則。按照加工要求，工件的定位方案分析如下：表2-1:工件的定位及應(yīng)限制的自由度：定位元件限位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)限制自由度支承板8、10支承板8、10的平面燕尾底面CZ轉(zhuǎn)動(dòng)、Y移動(dòng)、X轉(zhuǎn)動(dòng)燕尾面BY轉(zhuǎn)動(dòng)、X移動(dòng)活動(dòng)圓錐銷(xiāo)9活動(dòng)圓錐銷(xiāo)9的軸心線120+0.019mm孔軸心線Z移動(dòng)工件裝卸時(shí)，可從上方推開(kāi)活動(dòng)支承板1

10、0將工件插入，靠彈簧力使工件靠緊固定支承板8，并略推移工件使活動(dòng)菱形銷(xiāo)9彈入定位孔120+0.019mm內(nèi)。22 夾具類(lèi)型的確定由于開(kāi)合螺母以燕尾面C為主要定位基準(zhǔn)，且在車(chē)床上加工，而工件的形狀與尺寸決定了它不適宜于采用心軸類(lèi)、卡盤(pán)類(lèi)或花盤(pán)類(lèi)夾具，只能采用角鐵式車(chē)床加工。夾具體呈角鐵狀的車(chē)床夾具稱(chēng)為角鐵式車(chē)床夾具，其結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，用于加工殼體、支承座、杠桿、接頭等零件上的回轉(zhuǎn)面和端面?？紤]車(chē)床夾具的特點(diǎn)和工件的加工表面，本工序應(yīng)有兩次安裝，當(dāng)孔和一個(gè)端面加工完畢后，應(yīng)松開(kāi)壓板，將工件回轉(zhuǎn)180度，重新定位夾緊，再加工另一端面。23 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置（1）確定夾緊裝置由于車(chē)削時(shí)工件

11、和夾具一起隨主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故在加工過(guò)程中，工件除受切削扭矩的作用外，整個(gè)夾具還受到離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，會(huì)降低夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力。此外，工件定位基準(zhǔn)的位置相對(duì)于切削力和重力的方向來(lái)說(shuō)是變化的。因此，夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖性能要好，以防止工件在加工過(guò)程中脫離定位元件的工作表面。對(duì)于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。這里有兩種夾緊方案。圖a） 圖b）圖2-1 夾緊方案的選擇如果采用圖a）所示的施力方式其夾緊裝置比較簡(jiǎn)單，但可能會(huì)引起角鐵懸伸部分的變形和夾具體的彎曲變形，離心力、切削力也會(huì)助長(zhǎng)這種變形。如果改用圖b）所示回轉(zhuǎn)式螺旋擺動(dòng)壓板機(jī)構(gòu)顯然較好，

12、因?yàn)榻氰F剛性好，壓板的變形不影響加工精度。所以根據(jù)工件形狀特點(diǎn)，采用帶擺動(dòng)V形塊3的回轉(zhuǎn)式螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊。（2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)各元件材料、熱處理要求和結(jié)構(gòu)尺寸確定。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)各元件均已標(biāo)準(zhǔn)化，可參閱機(jī)械零件手冊(cè)確定。1.帶肩六角螺紋（GB/T2148-91） 圖2-2 帶肩六角螺紋技術(shù)要求：材料：45鋼；熱處理：HRC35-40；細(xì)牙螺紋的支承面對(duì)螺紋軸線的垂直度按GB1184-80形狀和位置公差規(guī)定的9級(jí)公差。2.鉸鏈壓板（GB/T2188-91） 圖2-3鉸鏈壓板技術(shù)要求：材料：45鋼 ; 熱處理：淬火、回火HRC35-40。3擺動(dòng)V形塊（GB2208-80）圖2-4 擺動(dòng)V形塊技術(shù)要求

13、：材料：20鋼;熱處理：淬火HRC60-64, 滲碳深0.81.2mm;銳邊倒鈍。4活節(jié)螺栓（GB/T798-88） 圖2-5活節(jié)螺栓技術(shù)要求：材料：鋼表面處理：a.不經(jīng)處理；b.鍍鋅鈍化；螺紋公差：g824 夾具與機(jī)床的連接方式及安裝基面車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的回轉(zhuǎn)精度有決定性的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與車(chē)床主軸軸線有盡可能高的同軸度。對(duì)于徑向尺寸較大的夾具，一般通過(guò)過(guò)渡盤(pán)與車(chē)床主軸軸頸聯(lián)接。專(zhuān)用夾具以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過(guò)渡盤(pán)的凸緣上，然后用螺釘緊固。過(guò)渡盤(pán)與主軸配合的表面形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。如圖2-6所示的過(guò)渡盤(pán)，其上有一個(gè)定位圓孔按H7/h

14、6或H7/j6和主軸的軸頸相配合，并有螺紋和主軸連接。為了安全起見(jiàn)，還可以用壓塊把過(guò)渡盤(pán)壓緊在主軸上，這樣可防止停車(chē)和倒車(chē)時(shí)，不致因慣性作用而可能松開(kāi)。這種連接方式的安裝精度受到配合精度的限制，為了提高安裝精度，在車(chē)床上安裝夾具時(shí)，可按找正圓校正夾具與車(chē)床主軸的同軸度。圖2-6 過(guò) 渡 盤(pán)25 夾具的平衡由于加工時(shí)夾具隨同主軸旋轉(zhuǎn)，如果夾具的重心不在主軸旋轉(zhuǎn)軸線上就會(huì)產(chǎn)生離心力，這樣不僅加劇機(jī)床主軸和軸承的磨損，而且會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量和刀具壽命且不安全。所以對(duì)于角鐵式夾具，要有平衡要求，平衡的方法是設(shè)置平衡塊。平衡塊重心的位置應(yīng)可以調(diào)節(jié)，可在平衡塊上（或夾具體上）開(kāi)徑向槽或環(huán)形槽，以使夾

15、具裝配時(shí)調(diào)整其位置。圖2-7 平 衡 塊26 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求 圖2-8 角鐵式車(chē)床夾具圖2-8為加工圖2-1開(kāi)合螺母400+0.027mm孔的專(zhuān)用夾具。由角鐵式的專(zhuān)用夾具和過(guò)渡盤(pán)兩部分組成，專(zhuān)用夾具以?shī)A具體5上定位止口和過(guò)渡盤(pán)4的凸緣相配合并加以緊固，形成一個(gè)夾具整體。在裝配時(shí)應(yīng)使夾具體止口的軸線（代表專(zhuān)用夾具的回轉(zhuǎn)軸線）和過(guò)渡盤(pán)的定位圓孔同軸。為保持夾具回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)平衡，在角鐵的另一端設(shè)置了平衡塊。27 夾具的精度分析工件在車(chē)床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具在夾具上的定位誤差D、夾具誤差J、夾具在主軸上的安裝誤差A(yù)和加工方法誤差G的影響。以下對(duì)尺寸450.0

16、5mm的精度問(wèn)題作一分析。1）定位誤差D定位誤差D常用合成法進(jìn)行計(jì)算。由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合以及定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合是造成定位誤差的原因，因此，定位誤差應(yīng)是基準(zhǔn)不重合誤差B與基準(zhǔn)位移誤差Y的合成。計(jì)算時(shí)，可先算出B和Y，然后將兩者合成而得D。由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差B為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)（支承板8、10平面）是重合的，基準(zhǔn)位移誤差Y也為零。因此，尺寸450.05mm的定位誤差D等于零。2）夾具誤差J因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱(chēng)為夾具誤差J。夾具誤差J主要包含定位元件相對(duì)于安裝

17、基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差J1；定位元件相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò▽?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差J2；導(dǎo)向元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差J3。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差J。圖2-10中，夾具誤差J為限位基面（支承板8、10的平面）與止口軸線間的距離誤差，即夾具總圖上尺寸450.05mm的公差0.04mm，以及限位基面相對(duì)于安裝基面D、C的平行度和垂直度誤差0.01mm（兩者公差兼容）。3）夾具的安裝誤差A(yù)因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱(chēng)為夾具的安裝誤差A(yù)。產(chǎn)生夾具的安裝誤差的因素有：夾具定位元件對(duì)夾具體安裝基面的相互位置誤差。夾具安裝基面本身的制造誤差及其與機(jī)床卡面間的間隙所產(chǎn)生的連

18、接誤差。A = X1max + X2max式中 X1max過(guò)渡盤(pán)與主軸間的最大配合間隙；X2max過(guò)渡盤(pán)與夾具體間的最大配合間隙。設(shè)過(guò)渡盤(pán)與車(chē)床主軸間的配合尺寸為92H7/js6，查表：92H7為920+0.035mm，92js6為920.011mm，因此X1max = （0.035+0.011）mm = 0.046mm過(guò)渡盤(pán)與夾具體間的配合尺寸為160H7/js6，查表：160H7為1600+0.040mm，160js6為1600.0125mm，因此X2max = （0.040+0.0125）mm = 0.0525mm故A =（0.0462 + 0.05252）0.5 =0.0698mm4）

19、加工方法誤差G因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱(chēng)為加工方法誤差G。車(chē)床夾具的加工方法誤差，如車(chē)床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)（圓柱面軸線、圓錐面軸線或圓錐孔軸線）與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車(chē)床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取G =K/3=0.1/3=0.033mm5）總加工誤差工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是=（D+J +A +G）0.5K既工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差K。為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過(guò)早損廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量JC。因此將上式改寫(xiě)為JC=K-0當(dāng)JC0時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求。JC值的大小還表示了夾具使用壽命的長(zhǎng)短和夾具總圖上各項(xiàng)公差值J確定得是否合理。圖1-1夾具的總加工誤差為=（2D+2J +2A +2G）0.5=（0+0.042+0.