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臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)
1 磨扁方夾具工作原理
圖1-1 磨扁方夾具
磨扁方夾具是平面磨床上的一種夾具,它用彈簧夾頭夾緊軸類工件,由支承滑塊和支承座組成輔助支承架,利用斜面調(diào)節(jié)所需支承面的高度。夾具利用分度盤分度,可以用來磨削對扁方形對稱度要求較高的工件。
2 定心夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計
2.1 定心夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理
定心夾緊機(jī)構(gòu)是機(jī)床夾具中的一種特殊夾緊機(jī)構(gòu)。它是在實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定心或?qū)χ械耐瑫r夾緊工件,故稱為定心夾緊機(jī)構(gòu)或自動定心夾緊機(jī)構(gòu)。定心夾緊機(jī)構(gòu)中與工件定位基準(zhǔn)相接觸的元件,既是定位元件又是夾緊元件。
定心夾緊機(jī)構(gòu)是利用定位-夾緊的等速移動或均勻彈性變形的方式,來消除定位尺寸偏差對工件定心或?qū)χ械牟焕绊?。因此,此類機(jī)構(gòu)亦可分為等速移動的定心夾緊機(jī)構(gòu)和均勻彈性變形的定心夾緊機(jī)構(gòu)。本設(shè)計課題中的定心夾緊機(jī)構(gòu)為均勻彈性變形的定心夾緊中的一種——彈性夾頭。
2.2 彈性夾頭的設(shè)計與計算
查表1-3-1[1]得如下參數(shù)
當(dāng)=1.0~2.0時
注:彈簧夾頭配合直徑
結(jié)構(gòu)參數(shù)
計算公式(單位)
機(jī)構(gòu)參數(shù)
計算公式(單位)
D
D=2t1=68.5
L
L+
l
l
l1
h
h
t1
t1=
b
b
b1
b1
K
K
m
R
R+
d
>30~80
>80
i
3
4
5
圖2-1 彈性夾頭的結(jié)構(gòu)圖
本設(shè)計課題是針對30mm圓柱軸類零件的磨削,故選用i=3,根據(jù)加工的實(shí)際情況,雖然能加工出上述零件的規(guī)格,但加工耗費(fèi)量大,加工時間較長,成本較高;出于上述因素的考慮,故零件尺寸以零件圖上的尺寸為準(zhǔn)。
2.3 彈性夾頭夾緊力的計算
查表1-3-2[1]可知彈性夾頭夾緊的方式分為軸向夾緊和無軸向夾緊兩種夾緊方式。而本設(shè)計課題的夾緊方式為為無軸向定位,不用機(jī)床尾座頂尖支承就能定位夾緊,故采用無軸向定位計算公式計算夾緊力。
R——夾爪的變形阻力 E——材料的彈性模數(shù) h——夾爪彎曲部分的厚度
D——夾爪彎曲部分的外徑 ——夾爪與工件的徑向間隙
l——夾爪的根部至錐面中點(diǎn)的距離
——彈性夾爪每瓣所占扇型角的1/4 n——夾爪的瓣數(shù)
——夾爪與套筒間的摩擦角
W——總的徑向夾緊力 Q——軸向作用力 ——彈性夾爪錐角之半
3 螺紋心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算
軸是組成機(jī)械的重要零件之一。它用于各種傳動機(jī)械中傳遞轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運(yùn)動,并通過軸承與機(jī)架或機(jī)座相連接[2]。
在本設(shè)計中軸所受載的情況為心軸。心軸——只支承旋轉(zhuǎn)機(jī)件而不傳遞轉(zhuǎn)矩,即只承受彎矩作用。心軸又可分為固定心軸(工作時軸不轉(zhuǎn)動)和轉(zhuǎn)動心軸(工作時軸轉(zhuǎn)動)兩類。這里設(shè)計的軸是通過螺紋固定連接的,只能固定不能轉(zhuǎn)動,故按照心軸的規(guī)格來設(shè)計。
心軸,通常為鋼制的圓柱體,用于支承已經(jīng)過粗加工要作精加工的工件。在切削加工中作為支承時,心軸一般稍帶錐度,以便在壓入預(yù)裝孔中時,使心軸與孔壁間有較強(qiáng)的摩擦黏接力,但由于本設(shè)計課題中連接中是以螺紋來連接增強(qiáng)摩擦力,故其沒有錐度。
3.1 軸的材料
軸常用的材料是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,如35、45和50,其中以45號鋼最為常用。不太重要的及受載較小的軸可用Q235、Q237等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼;對于受力較大,軸的尺寸受限制,以及某些有特殊要求的軸可用合金結(jié)構(gòu)鋼。當(dāng)采用合金鋼時,應(yīng)優(yōu)先選用符合我國資源情況的硅錳鋼、硼鋼等。對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸(例如花鍵軸、空心軸等),為保證尺寸穩(wěn)定性和減少熱處理變形可選用鉻鋼;對于大截面非常重要的軸可選用鉻鎳鋼;對于高溫或腐蝕條件下工作的軸可選用耐熱鋼或不銹鋼。
在一般的工作溫度下,合金結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量與碳素結(jié)構(gòu)鋼相近,所以只為了提高軸的剛度而選用合金結(jié)構(gòu)鋼是不合適的。
同樣的材料,在熱處理工藝不同時,其所得到的靜強(qiáng)度、硬度和疲勞極限等也會不同的,所以在選擇材料時,還應(yīng)確定熱處理工藝。心軸的材料為碳素合金鋼的45,其毛坯直徑,查表5-1-1[2]得熱處理采用正火熱處理,毛坯的硬度為,主要的力學(xué)性能,如:抗拉強(qiáng)度、彎曲疲勞極限、許用靜應(yīng)力。
3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖3-1 螺紋軸的結(jié)構(gòu)圖
由于已知條件未知,故采用反算法來求出值,所謂的反算法,就是先估算軸徑,確定M——軸在計算截面縮所受的彎矩,確定m——質(zhì)量,求出d5,再和原先的d2相比較。
(1)估算軸徑
根據(jù)估算值算出圖上測量的彈性夾頭的尺寸和實(shí)際算出的彈性夾頭的尺寸比例大致為1:3,所以可得
(2)確定L的長
查表5-1-13[2]得長系列
L=110
(3)確定及
圖3-2 螺紋軸的受力分析圖[3]
查5-1-21[2] 按彎扭合成強(qiáng)度計算軸徑的公式
載荷平穩(wěn)
得
又
根據(jù)實(shí)際情況可得符合加工要求,然后驗(yàn)證d5是否足要求
(4)驗(yàn)證d5
故滿足要求
(5)確定各部分尺寸
根據(jù)公式
得
根據(jù)圖上各尺寸的比例長度關(guān)系可以計算出
由于已知小徑尺寸,可查表4-1-3[4]得
即螺紋規(guī)格為
3.3 軸的加工和裝配工藝性
進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)時,應(yīng)考慮便于便于軸的加工、測量、裝配和維修。通常應(yīng)注意以下幾個方面的要素:
(1)合理確定軸與零件的配合性質(zhì)、加工精度和表面粗糙度。
(2)配合直徑一般應(yīng)按GB/T 2822-1981圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。
(3)確定各段軸長度時盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊,同時還應(yīng)保證零件所需的滑動距離、 裝拆和調(diào)整所需的空間,并注意轉(zhuǎn)動零件不得與其他零件相碰,與輪轂裝配的軸段長度一般應(yīng)略小于輪轂2~3 ,以保證軸向定位可靠。
(4)除特殊要求外,一般軸上所有的零件都應(yīng)無過盈的到達(dá)配合要求。
(5)為便于導(dǎo)向和避免擦傷配合面,軸的兩端及有過盈配合的臺階處應(yīng)制成導(dǎo)角。
(6)為了減少加工刀具的種類和提高勞動生產(chǎn)率,軸上的倒角、圓角、鍵槽等都應(yīng)可能取相同尺寸,或者盡量減少不同尺寸的倒角、圓角、鍵槽的數(shù)量。
4 夾具機(jī)座
4.1 材料的選擇、性能及用途
牌號為HT250的灰鑄鐵件,其適用范圍一般為閥殼、液壓缸、汽缸、聯(lián)軸器、機(jī)體、齒輪、齒輪箱外殼、飛輪、稱筒、凸輪、軸承座等。在本設(shè)計中鑄件壁厚,則根據(jù)查表2-123[4]可得
最小抗彎強(qiáng)度=160
抗拉疲勞極限強(qiáng)度
抗彎疲勞極限強(qiáng)度
4.2 鑄件壁厚過渡分析
如圖(1-4-1) 據(jù)估算得,查表2-101[4] 得,所以,所以根據(jù)公式可得
圖4-1 鑄件壁厚過渡
為什么與之間為什么要以圓弧過渡?原因是為了加工的方便性與完整性。在加工時是用立銑刀進(jìn)行銑削平面,由于立銑刀是進(jìn)行圓周銑削,在垂直面與水平面之間的過度夾角面之間很難加工到,以至于留下一些凸臺。至于如果選擇小規(guī)格的立銑刀雖然能銑削大立銑刀難加工的面,但總會留下一些凸臺,所以為了加工的便方起見,在設(shè)計時候選擇以圓弧過渡,讓銑刀銑削到這某一尺寸的時候就停下來,這樣加工出來的
面既簡潔又美觀,又便于操作。
4.3 鑄件肋板的厚度分析
圖4-2 鑄件肋板厚度
查表2-104[4]得到,由零件圖可知=30,所以
此肋為鑄件外部的肋,則鑄件外部的肋與外壁厚的關(guān)系為
5 軸套
5.1 軸套的作用
在運(yùn)動部件中,因?yàn)殚L期磨擦而造成零件的磨損,當(dāng)軸和孔的間隙磨損到一定程度的時候必須要更換零件;因此在設(shè)計的時候選用硬度較低、耐磨性較好的材料為軸套或襯套,這樣可以減少軸和座的磨損,當(dāng)軸套或襯套磨損到一定程度進(jìn)行更換,這樣可以節(jié)約因更換軸或座的成本,一般來說,襯套與座采用過盈配合,而與軸采用間隙配合,因?yàn)闊o論怎么樣還是無法避免磨損的,只能延長壽命,而軸類零件相對來說比較容易加工;也有設(shè)計人員不喜歡這樣設(shè)計,認(rèn)為這樣是在制造的時候增加成本,但經(jīng)過一段時間使用后,維修時還是要按這種方法改造,但改造容易造成設(shè)備的精度降低,原因很簡單,二次加工是無法保證座孔中心的位置。
5.2 軸套局部尺寸的確定
(1)由前面的設(shè)計可知,心軸是一根帶螺紋的心軸,因此配合的時候是采用螺紋配合來設(shè)計的,既螺紋孔的規(guī)格為。
(2)軸套尾部孔φ50的設(shè)計是根據(jù)彈性夾頭d1的尺寸來設(shè)計的,由于采用間隙配合。查表3-11[5]得配合公差為,查表3-1[5]和表3-3[5]得此孔的偏差為φ。
(3)圓臺面上螺紋孔的尺寸是根據(jù)手輪的規(guī)格來設(shè)計的,查表4-3[4]定下來的。
(4)各段軸長則根據(jù)裝配關(guān)系確定下來的。
6 彈簧
6.1 圓柱螺旋彈簧的制造
彈簧的卷制方法有冷卷法和熱卷法。當(dāng)d≤(8~10)mm,卷繞后低溫回火。D>(8~10)mm,卷繞后淬火和回火處理。
6.2 彈簧的選材
由于彈簧是一種彈性元件,它具有剛性小、強(qiáng)度大,在載荷作用下能產(chǎn)生彈性變形的特點(diǎn),要求彈簧材料應(yīng)具有高的彈性極限和疲勞極限,足夠的韌性和塑性,良好的熱處理性能。常用的彈簧材料有:碳素彈簧鋼(如60、75、65Mn等)、硅錳彈簧鋼(如60Si2MnA)、鉻釩彈簧鋼(如50Cr-VA)、不銹鋼(如1Cr18Ni9)及青銅(如QBe2)等。
6.3 圓柱螺旋壓縮彈簧的設(shè)計計算
圖6-1 壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)圖
(1)估算彈簧鋼絲直徑d4[4]
——許用切應(yīng)力,查表17-9[4]得
——繞旋比,查表17-4[4]得
——曲度因素,查表17-3[4]得到計算公式
(2)查標(biāo)準(zhǔn)得參數(shù)值
由于,查表17-14[4]得標(biāo)準(zhǔn)值
由于螺紋心軸右端直徑為,同上查表17-2[4]得
彈簧中徑
自由高度
畢業(yè)設(shè)計總結(jié)
隨著寫總結(jié)的開始,2007年的的畢業(yè)設(shè)計將到此結(jié)束。同時也意味著我在臺州職業(yè)技術(shù)學(xué)院三年學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束。即將告別校園,步入社會謀求更好的發(fā)展。我不再是學(xué)生,而是社會工作者。未來個人發(fā)展要靠自己的雙手去締造。我不再是嗷嗷待哺的小孩,而是要擔(dān)負(fù)起家庭責(zé)任的青年,為家庭的幸福、和諧與安康貢獻(xiàn)自己的一切。
本次的畢業(yè)設(shè)計共經(jīng)歷了兩個半月的時間,這次的設(shè)計與前兩次的不同之處在于你前前后后沒有一人和你的題目一樣的,想要完成設(shè)計,就得自己動手去翻閱資料,沒有任何一個人會無故的幫助你完成。因?yàn)槟阍谠O(shè)計而同學(xué)也同樣在設(shè)計。他們根本就沒有多大的時間和精力去管你。本來設(shè)計就是一件非常困難和煩瑣的事,這樣自己獨(dú)自一人做又增加了難度系數(shù)。用我的口頭禪就是——很富有挑戰(zhàn)性。不過萬事開頭難,等到我真正入門了那也就無所謂難了,我會隨著自己的靈感走,直到設(shè)計完成為止。
通過本次的設(shè)計,使得我對本專業(yè)有了更進(jìn)一步的感性認(rèn)識,這次的設(shè)計也相當(dāng)于把以前所學(xué)過的知識再溫熟一遍,并且培養(yǎng)自己的自學(xué)能力,努力去探索新的知識領(lǐng)域,是一個很好的鍛煉機(jī)會。在這里我特別要感謝的一位人是我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師熊志慶老師,我的設(shè)計主要是靠熊老師的悉心教誨才能夠順利完成的。因?yàn)楫?dāng)設(shè)計遇到瓶頸的時候,我會找熊老師請教,而熊老師會不厭其煩的指導(dǎo)我如何做,給我指明正確的方向。即使在他眼里看起來很簡單的問題而在我看起來很難的情況下,他也會耐著性子一遍一遍的講解,直到我明白為止,這讓我非常的感動。有時甚至晚上過去請教,熊老師也會非??蜌獾恼埼疫M(jìn)去,不惜犧牲個人的時間替我解答疑問,這讓我感到非常的溫暖。在這里我想向熊老師由衷的說一聲~~謝謝。
從開始做到完成,我耗費(fèi)了大量的時間和精力,但這無所謂,關(guān)鍵是能做好,能弄出一個成品的設(shè)計交上去并得到別人的認(rèn)可,那才是最重要的,是最能夠感到欣慰的。在設(shè)計過程中,我培養(yǎng)了自己的獨(dú)立思考的能力,快速翻閱材料的能力,網(wǎng)上搜查的能力,總之使自己的整體能力都得到了升華,使自己獲益良多。對自己踏入社會相信會有很大的用處!
參考文獻(xiàn)
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