三角卡盘毕业设计方案.doc

毕业论文题 目：三角卡盘设计专 业：学生名字：学 号：指导老师：11月20日目录摘 要2第一章 引言2第二章 设计方案和选择42.1制订方案42.2 设计思想对比5第三章 工件定位基础原理63.1 工件定位基础原理63.2 定位基准选择83.3 定位分析和定位误差计算83.4对刀步骤9第四章 夹紧机构设计和夹紧力计算94.1 夹紧机构设计94.1.1 夹紧装置基础要求104.1.2 夹紧方案114.2 夹紧力估算114.3 夹具部分图及其技术要求114.4夹具操作动作说明14第五章 设计心得和体会14总结14摘 要车床关键加工零件外圆面，圆锥面，和多种围绕机床主轴旋转轴线形成。在设计车床夹具三角卡盘时，首先制订方案，确定三角卡盘组成部件，如：小锥齿轮、卡爪、扳手插入方孔、大锥齿轮、螺旋帽和卡盘体，另外还确定了三角卡盘基础尺寸，如三角卡盘直径，每个定位元件相对位置，每个爪能移动距离，最大夹持量等，利用CAD画出设计结构原理图，和尺寸标注，在车床夹具设计过程中，需要注意(1)应消除夹具在回转过程中不平衡状态（2）确保夹紧装置夹紧快速可靠（3）定位基准应根据具体使用机床而定（4）夹具和主轴之间连接应该有放松装置。在这些条件下设计夹具。本论文以利用在校间所学知识然后应用在实际中，系统介绍了车床夹具三角卡盘设计全过程，卡盘夹具设计原理步骤和方法。在设计过程中，因为作者能力有限，难免存在遗漏，敬请老师和教授批评指正。关键词：车床夹具、大锥齿轮、螺旋帽第一章 引言1.1中国外夹具发展史迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺四大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。夹具在中国外也正在逐步形成一个依附于机床业或独立小行业。1.1.1 中国夹具发展史中国中国夹具始于20世纪60年代，当初建立了面向机械行业天津组合夹具厂，和面向航空工业保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件工厂。在当初曾达成全国年产组合夹具元件800万件水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心孔系组合夹具系统，不仅满足了中国中国需求，还出口到美国等国家。目前中国每十二个月尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格很昂贵，现大全部由中国配套，节省了大量外汇。1.1.2 国外夹具发展史从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具关键生产国。目前国际上夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具关键接收当地域和中国订货，而通用性强组合夹具已逐步成熟为国际贸易中一个品种。相关夹具和组合夹具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央具，而组合夹具大型基础件尤其昂贵。因为中国在组合夹具技术上有历史积累和性能价格比优势，伴随中国加入WTO和制造业全球一体化趋势，尤其是电子商务日益发展，其中蕴藏着很大商机，含有深入扩大出口良好前景。中国外机床夹具发展现实状况研究协会统计表明，现在中、小批多品种生产工件品种已占工件种类总数85左右。现代生产要求企业所制造产品品种常常更新换代，以适应市场需求和竞争。然而，通常企业全部仍习惯于大量采取传统专用夹具，通常在含有中等生产能力工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；其次，在多品种生产企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具实际磨损量仅为1020左右。尤其是多年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术应用，对机床夹具提出了以下新要求：（1）能快速而方便地装备新产品投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组含有相同性特征工件；（3）能适适用于精密加工高精度机床夹具；（4）能适适用于多种现代化制造技术新型机床夹具；（5）采取以液压站等为动力源高效夹紧装置，以深入减轻劳动强度和提升劳动生产率；（6）提升机床夹具标准化程度。第二章 设计方案和选择2.1制订方案在机械加工中，为完成需要加工工序，装配工序及检验工序等，首先要奖工件固定，使之占有确定位置，这种确保一批工件上占有确定位置装置叫夹具。本课题所研究对象关键限于车床三爪卡盘，确保工件加工质量，提升加工效率，降低生产成本，改善劳动条件，扩大机床使用范围，缩小新产品试制周期等方面有着级显著经济效益。在对三爪卡盘结构设计前要经过经过查阅资料、实地研究、整理资料、 综合利用对比分析等一系列研究方法进行整合， 结合实际情况制订切合实际设计方案。然后经过所学知识综合应用cad各项功效创建三爪卡盘模型，最终进入组件，把所创建三爪卡盘各部分装配起来，再进行运动仿真。设计结果三个卡爪同时前进或后退，以确保圆形工件和卡盘中心线同轴，提供三爪卡盘个部件机构图，设计结果是三爪卡盘各部件设计思绪，尺寸参数，实体图等等，能够进行，仿真运动，三爪卡盘能够进行生产，能够加紧圆柱形直径大于 1 0 0 m m 工件。经过对三爪卡盘结构设计丰富了我知识面，锻炼和培养了个人能力，使得在以后工作、学习当中能愈加好发展，以适应社会发展要求.关键词：三爪卡盘；尺寸参数；结结构型2.2 设计思想对比卡盘是机床上用来夹紧工件机械装置。关键用于车刀对旋转工件进行车削加工机床夹紧功效。卡盘含有结构简单、安装方便；装夹快速，适用范围广；精度高，使用寿命长安全性和可靠性高等特点。三爪卡盘是车床上应用最广通用夹具 ，适合于安装短棒料或盘类零件，三爪卡盘能自动定心，但定心正确度并不太高，约为 0 . 0 5 0 . 1 5 m m 。用伏打扳手旋转锥齿轮， 锥齿轮带动平面矩形螺纹， 然后带动三爪向心运动，因为平面矩形螺纹螺距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心作用。三爪卡盘是由一个大锥齿轮，三个小锥齿轮，卡盘定位面，三个卡爪组成。三个小锥齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮后面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小锥齿轮时， 大锥齿轮便转动，它后面平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。三角卡盘是手动夹紧方法，也能够用液压方法夹紧，不过仔细思索，液压夹紧并不比手动夹紧优点多，液压夹紧装置更复杂，成本更高，而且对加工工件形状有一定要求，相比之下，手动夹紧更为简单，成本也更低，更含有适应性，所以选择手动夹紧方法。第三章 工件定位基础原理3.1 工件定位基础原理工件定位实质，就是要使工件在夹具中占有确定位置，这一确定位置能够经过定位支撑限制对应自由度来取得。一个物体在空间坐标系中含有六个自由度。即沿三个相互垂直坐标轴移动自由度，和绕这三个坐标轴转动自由度。所以，要使工件在夹具中占有确定位置，就是要在空间直角坐标系中，经过定位元件六个自由度。分析使可将具体定位元件抽象化，转化为对应定位支撑点，用这些定位支撑点来限制工件自由度。 工件六个自由度全部被限制在空间占有完全确定唯一位置，称为完全定位。假如要依据该工序加工要求只需限制部分自由度，而其它自由度无需限制时，工件即使不占有确定唯一位置，但不影响该工序加工要求，此时称为不完全定位，应该采取完全定位还是不完全定位，关键由该工序加工要求来决定。 欠定位是指工件实质所限制自由度数目，少于按该工序加工要求所必需限制自由度数目。所以，欠定位结果，将造成出现应该限制自由度而未予限制不合理现象，从而无法确保该工序所要求加工要求。所以，在确定工件在夹具中定位方案时，不许可出现欠定位这么标准性错误。 两个或两个以上定位支撑点反复限制同一个自由度，这种反复定位现象叫做定位。出现过定位时，将使工件位置不确定。同时，在夹紧情况下，反复限制同一自由度位置支承间所产生矛盾，干涉和冲突必将造成工件或定位元件变形，其结果全部将破坏工件定位要求，从而严重影响工件定位精度。所以，在设计夹具时，通常情况下应避免出现过定位现象，如因一些结构上原因，无法避免定位时，应采取必需相互方法，以减小因为定位所造成影响。 工件六个自由度全部被限制而在空间占有完全不确定唯一位置，称为完全定位。假如依据该工序加工要求只需限制部分自由度，而其它自由度无需限制时，工件即使不占有确定唯一位置，但不影响该工件加工要求，此时称为不完全定位，应该采取定位还是不完全定位，关键由该工序加工要求来决定。 欠定位是指工件实质所限制自由度数，少于按该工件加工要自由度数求所必需限制自由度数。所以，欠定位结果，将造成出现应该限制自由度而在限制不合理现象。从而无法确保该工件所要求加工要求。那个所以，在确定工件加工定位方案时，不许可出现欠定位这么标准性错误。 两个或两个以上定位支撑点反复限制同一个自由度，这种反复定位现象叫做过定位。出现过定位时，将使工作位置不确定。同时，在加紧情况下，反复限制同一自由度定位支承间所产生矛盾，干涉，冲突必将造成工件或工作元件变形。其结果全部是破坏工件定位要求，从而严重影响工件定位精度。所以，在夹具设计时，通常情况下将避免出现过定位现象。如因一些结构上原因，无法避免过定位时，应采取必需对应方法，以减小因为过定位所造成影响。 3.2 定位基准选择定位基准选择是经过定位基准面进行，所以这些工件几何形状、尺寸要求及表面情况在很大程度上决定这定位方法及定位元件选择。故从夹具设计角度出发提出以下选择标准： 工件定位基准及工序基准重合，以避免出现基础不和误差。当两基准重合时，会使夹具结构复杂或工序定位不稳定，则应另选定位基准，此时必需计算或控制基准不和误差，为了减小基准误差该减小定位尺寸组成步骤及各步骤公差。当尽可能只用一次，而且应选择误差较小。较光滑、余量小表面或加工面有直接关系表面，以利于确保加工要求。 应使工件稳定，使在加工过程中引发切削力或夹紧力而引发变形最小。 遵守基准统一标准，以减小设计和制造夹具时间和费时，但所以造成夹具设计结构复杂时，则无须强求定位基准统一。 使工件定位方便，夹紧可靠，便于操作，夹具结构简单。对于三角卡盘来说定位基准关键是卡爪面 3.3 定位分析和定位误差计算六点定位标准处理了消除工件自由度问题，即处理了工件在夹具中位置“定和不定”问题。不过，因为一批工件逐一在夹具中定位时，各个工件所占据位置不完全一致，即出现工件位置定得“准和不准”问题。假如工件在夹具中所占据位置不正确，加工后各工件加工尺寸肯定大小不一，形成误差。这种只和工件定位相关误差称为定位误差，用D表示。在工件加工过程中，产生误差原因很多，定位误差仅是加工误差一部分，为了确保加工精度，通常限定定位误差不超出工件加工公差T1/51/3。即： D(1/51/3)T 式中：D定位误差，单位为mm； T 工件加工误差，单位为mm。规格DD1D2dHH1H2h2502502062268015410890.553.4对刀步骤因为是一般车床，所以对刀是人工对刀，对外圆先是中托把进大托把出在做试切，统计刻度，对端面是把刀放在离工件一定距离地方，刀在工件端面中间，用大托板慢慢靠近，有切屑，停止，统计刻度。导引装置刀架，和尾座。第四章 夹紧机构设计和夹紧力计算4.1 夹紧机构设计在机械加工过程中，工件将受到切削力、离心力、惯性力等外力作用。为了确保在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定加工位置，而不致发生振动或位移，通常在夹具机构中全部必需设置一定夹紧装置，将工件可靠夹紧。定位夹紧零件图，下图是三角卡盘三个爪CAD设计图形，每4.1.1 夹紧装置基础要求（1) 在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力作用下，工件不应离开定位支承。 （2） 夹紧力大小要合适、可靠。既要使工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使工件产生不许可变形和损伤。 (3） 夹紧装置应操作安全、方便、省力。 （4） 夹紧装置自动化程度和复杂程度应和工件产量和批量相适应。4.1.2 夹紧方案4.2 夹紧力估算4.3 夹具部分图及其技术要求三角卡盘三维图三维卡盘装配图绘制过程图二维图4.4夹具操作动作说明把棒料放入三爪卡盘，调整位置，露出棒料是其直径5-6倍，用专用扳手夹紧，每一个孔夹紧一次，不能一个孔一直夹，那样会造成变形。用完后不能放在机床上，要放在工具盒中。第五章 设计心得和体会总结 在这里我要感谢我们指导老师张俊继老师。张老师平日里工作繁多，从查阅资料，设计尺寸确实定和修改，检验后期具体设计，制图等整个过程中全部给了我悉心指导。我们设计较为复杂烦琐，不过老师仍然细心地纠正我设计中出现错误。我对老师专业水平尤为敬佩，她治学严谨和科学研究精神也是我永远学习楷模，并将主动影响我们设计小组以后学习和工作。感谢张老师平日上课耐心教导为我们打下机电专业知识基础；同时还要感谢我们小组同学们，也因为有了你们支持和激励，此次毕业设计才会顺利完成。这次设计使我们将学过课程贯穿起来，形成一个体系，不仅巩固了我们学过知识，填补了知识漏洞，还为我们以后工作打下了实践基础。经过这次设计也暴露了不少问题，比如以前学过知识不扎实，进行实践少，阅读文件资料少，忽略了对计算机应用，从而在设计过程中碰到了不少麻烦。所以，在以后，我会尽力填补这些不足。其次,在实践中学习，把理论应用于实践，然后检验自己错误，并加以更正。这使我对以后工作中会有很大帮助，一定要继续坚持不停地学习新兴知识和相关非专业知识，只有这么才能在日益猛烈竞争环境中站住脚，不停探索自己发展空间。我会在以后工作中继续保持着这种精神，使我工作、学习能更上一层。对于CAD功效及机械手册工含有了更深刻、细致了解和掌握。现在我能够愈加熟练掌握多种工具使用，使理论和实践愈加紧密结合。 我会为自己交上一份老师满意夹具设计而骄傲和自豪,在这里我对各位同学，老师耐心教导我致意深深感谢！