回转体工件加工及其角铁类车床夹具三维设计与仿真.doc
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1、本科毕业设计(论文)题目:回转体工件加工及其角铁类车床夹具三维设计与仿真院(系) 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 080210 姓 名 李鹏 学 号 080210109 导 师 万宏强 2012年06月08日本科毕业设计(论文)题目:回转体工件加工及其角铁类车床夹具三维设计与仿真院(系) 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 080210 姓 名 李鹏 学 号 080210109 导 师 万宏强 2012年06月08日回转体工件加工及其角铁类车床夹具三维设计及仿真摘要 本课题是对现有成套的角铁类车床夹具设计进行分析,以便能够解决这一类夹具的设计问题。分别用CA
2、D和SOLIDWORKS画出本套夹具的平面图和三维图。为了解决角铁类夹具的设计问题,本课题主要通过三类车床夹具进行分析。分别是,壳体零件镗孔车端面夹具,镗脱落蜗杆支架孔车床夹具,横拉杆接头内孔车夹具,以及所给零件的工艺分析,计算、编写各工件加工工艺;各工件的定位分析(自由度);夹具夹紧力的分析与计算;各夹具的三维零件设计、三维装配;夹具三维仿真等。 本课题根据车床夹具的特点,针对具体的回转体工件进行一系列的设计。 关键词: 回转体 车床 夹具 仿真Workpieces , and its angle iron of the rotary lathe fixture 3D design and
3、simulationAbstract This topic is the analysis and appraisal of existing sets of angle iron class lathe fixture design,In order to be able to solve the problems of this type of fixture design.Fixture in this set of floor plans and 3D CAD and SOLIDWORKS draw.In order to solve the problem of angle iron
4、 fixture design,The main subject of three types of lathe fixture.They are,Shell parts boring car end fixture,Boring off the worm bracket hole lathe fixture,Tie rod connector hole car fixture,As well as to parts of the process,Calculated to write each workpiece processing ; workpiece positioning (DOF
5、) , the fixture positioning error calculation ; analysis and calculation of the fixture clamping force ; 3D part design of the fixture , three-dimensional assembly ; fixtures dimensional simulation ; fixture drawings generation.The subject according to the characteristics of the lathe fixture,A seri
6、es of design for a specific rotary workpiece.Keywords: rotary lathe fixture simulation主 要 符 号 表 背吃刀量 每转进给量 修正系数 安全系数 扭矩 切削力 工件与压板间的圆周方向摩擦因数。 工件与V型块间的圆周方向摩擦因数。 工件与压板间的轴向摩擦因数。 工件与V型块间的轴向摩擦因数。 d 内孔直径 D 外圆直径 摩擦因数 F 夹紧力(N) F 作用力(N) L 作用力臂(mm) d 螺杆直径 螺纹升角 螺纹处摩擦角. 螺杆端部与工件间的摩擦角. 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径目 录摘要IAbstrac
7、tII主 要 符 号 表III1 绪论11.1课题意义和背景及其夹具的发展趋势11.2国内外的现状和发展状况11.2.1现代机床夹具的新要求21.2.2现代机床夹具的发展方向21.3夹具的作用及意义31.3.1夹具的研究意义31.3.2夹具的作用31.4本课题研究的难点和重点31.4.1研究难点31.4.2研究重点41.4.3研究目的42 镗脱落蜗杆支架孔车床夹具52.1零件的设计52.1.1零件图的绘制52.1.2零件加工工艺过程52.1.3本工序工序72.1.4加工要求72.1.5工序参数72.2零件定位设计72.2.1基准的选择72.2.2定位元件设计82.2.3定位误差分析92.3夹紧
8、机构设计92.3.1夹紧方式92.3.2所需夹紧力的计算92.3.3验算夹紧力102.4其它元件设计112.4.1夹具体112.5夹具的仿真123 横拉杆接头内孔车夹具设计133.1零件的设计133.1.1零件图的绘制133.1.2零件加工工艺过程133.1.3本工序工序卡133.1.4加工要求143.1.5使用参数143.2零件定位设计143.2.1基准的选择143.2.2定位元件设计153.2.3定位误差分析153.3夹紧机构设计153.3.1 夹紧方式153.3.2所需夹紧力的计算163.3.3验算夹紧力163.4其它元件设计173.4.1夹具体173.4.2配重块173.5夹具的仿真1
9、84 壳体零件镗孔车端面夹具设计194.1零件的设计194.1.1零件图的绘制194.1.2零件加工工艺过程、194.1.3本工序工序卡204.1.4加工要求204.1.5使用参数204.2零件的定位设计214.2.1基准的选择214.2.2定位元件设计224.2.3定位误差分析224.3夹紧机构设计224.3.1夹紧方式224.3.2所需夹紧力的计算234.3.3验算夹紧力234.4其它元件设计244.4.1夹具体244.4.2配重块244.5夹具的仿真255结论26致谢27参考文献28毕业设计(论文)知识产权声明29毕业设计(论文)独创性声明301 绪论1.1课题意义和背景及其夹具的发展趋
10、势夹具最早出现在1787年,至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低,机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺,而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具;第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展,夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向(或对刀)元件的结构也日趋完善,逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一;第三阶段,即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高,夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。在机械制造工业中,为了达到保证产品质量,改善劳动条件,提高劳动生产条件提高劳动生产
11、率及降低劳动成本的目的,在工艺过程中,除机床等设备外,还大量使用着各种工艺装备。它包括:夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此,广义的说,夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具,其结构形式、工作情况、设计原则都不同。但就其数量和在生产中所占的地位来说,应以“机床夹具”为首。所谓机床夹具,就是机床上所使用的一种辅助设备,用它来准确的确定工件与刀具的准确位置,即将工件的定位及加紧,以完成加工所需的相对运动。所以机床夹具是用以使工件和夹紧的机床附加装置1-2。夹具的形式很多,可以按照不同的特点进行分类,现主要按以下类型来进行分类:a.通用夹具b.专用夹具c.可调夹
12、具d.组合夹具e.自动线夹具3-4夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置,它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。保证稳定可靠地达到各项加工精度要求,缩短加工工时,提高劳动生产率,降低生产成本,可由较低等级的工人进行加工,能扩大机床工艺范围。应用机床夹具,有利于保证机床的加工精度、稳定产品质量;有利于提高劳动生产率和降低成本;有利于改善工人劳动条件,保证安全生产5-6。1.2国内外的现状和发展状况我国国内的夹具始于20世纪60年代,当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂,和面向航空工业的保定向阳机械厂,以后又建立了数个生产组合夹具元件的工
13、厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平7。20世纪80年代以后,两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统,不仅满足了我国国内的需求,还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心,而由国外配套孔系夹具,价格非常昂贵,现大都由国内配套,节约了大量外汇。5-6从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国8。当前国际上的夹具企业均为中小企业,专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货,而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料,但欧美市场上一套用于加工中心的央具,而组合夹具的大型基础件尤
14、其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势,随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势,特别是电子商务的日益发展,其中蕴藏着很大的商机,具有进一步扩大出口良好前景。1.2.1现代机床夹具的新要求国际生产研究协会的统计表明,目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右9。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代,以适应市场的需求与竞争。然而,一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具,一般在具有中等生产能力的工厂里,约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面,在多品种生产的企业中,每隔34年就要更新5080左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近
15、年来,数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(fms)等新加工技术的应用,对机床夹具提出了如下新的要求:能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本;能装夹一组具有相似性特征的工件;能适用于精密加工的高精度机床夹具;能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;提高机床夹具的标准化程度10-11。a.能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本;b.能装夹一组具有相似性特征的工件;c.能适用于精密加工的高精度机床夹具;d.能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;e.采用以液压站
16、等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;f.提高机床夹具的标准化程度。1.2.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:gb/t2148t225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等12。机床夹具的标准化,有利于夹具的商品化生产,有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。b.高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间,以提高劳动生产率,减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹
17、具等。例如,在铣床上使用电动虎钳装夹工件,效率可提高5倍左右;在车床上使用高速三爪自定心卡盘,可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件,从而使切削速度大幅度提高。目前,除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外,在数控机床上,尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置,充分发挥了数控机床的效率13。c.精密化随着机械产品精度的日益提高,势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度精度可达0.1;用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘,其定心精度为5m14。d.柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性
18、化相似,它是指机床夹具通过调整、组合等方式,以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有:工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有:组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要,扩大夹具的柔性化程度,改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构,发展可调夹具结构,将是当前夹具发展的主要方向15。1.3夹具的作用及意义1.3.1夹具的研究意义a.缩短辅助时间,提高劳动生产率,降低加工成本。b.保证加工精度稳定加工质量。c.降低对工人的技术要求,减轻工人的劳动强度,保证安全生产。d.扩大机床的工艺范围,实行一机多能
19、。1.3.2夹具的作用a.缩短辅助时间,提高劳动生产率; b.可靠稳定定位,提高了加工精度的稳定性,便于实现工艺过程自动化; c.扩大机床使用范围; e.降低对工人技术等级要求和减轻工a人劳动强度。 1.4本课题研究的难点和重点1.4.1研究难点a所给零件的工艺分析,计算、编写各工件加工工艺; b各工件的定位分析(自由度)、夹具的定位误差计算;夹具夹紧力的分析与计算; c各夹具的三维零件设计、三维装配; d重点夹具三维仿真; e重点夹具工程图生成;1.4.2研究重点分别用CAD和SOLIDWORKS画出本套夹具的平面图和三维图。1.4.3研究目的 通过介绍3种回转体类零件夹具的设计,用以研究出
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- 关 键 词:
- 回转 工件 加工 及其 角铁 车床 夹具 三维设计 仿真

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