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臺州職業(yè)技術學院 機電工程學院 畢業(yè)設計任務書 2007 屆 題 目 磨扁方夾具結構設計 指導教師 熊 志 慶 院 系 機電工程學院 專 業(yè) 機電一體化技術 班 級 機 電 0431 班 學 號 371304115 姓 名 梁 靈 剛 2007 年 3 月 6 日至 2007 年 6 月 6 日共 13 周 一 論文 設計 方向 根據工廠生產實際 提出一種可能的需要 二 主要參考資料 機床夾具設計手冊 機械設計手冊單行本 軸及其連接 機械設計基礎 簡明機械零件設計手冊 等 三 課題的內容和任務要求 1 分析磨扁方夾具結構 2 進行磨扁方夾具強度設計 3 按國家制圖標準繪制相關裝配圖及零件圖 4 按標準格式書寫畢業(yè)設計課題說明書 四 畢業(yè)論文 設計 進度安排 起 訖 日 期 工 作 內 容 備 注 2007 3 6 2007 3 13 下發(fā)任務書 需求分析 2007 3 14 2007 3 28 查閱資料 方案設計和繪制圖紙 2007 3 29 2007 5 28 適當計算 資料整理 撰寫設計說明書 2007 5 29 2007 7 6 準備畢業(yè)答辯 學生 簽名 年 月 日 指導教師 簽名 熊志慶 2007 年 3 月 6 日 畢業(yè)設計 論文 工作指導小組意見 組長 簽名 年 月 日 注 1 指導教師填寫 任務下達人為指導教師 指導教師和接受任務的學生均應簽字 2 此任務書最遲必須在學生畢業(yè)設計 論文 開始前下達給學生 機電工程學院 畢業(yè)設計 論文 選題審題表 學生姓名 梁靈剛 專業(yè) 班級 機電 0431 班 指導教師姓名 熊志慶 職稱 講師 校外指導教師姓名 職稱 單位 申報課題名稱 磨扁方夾具結構設計 課 題 類 型 工 程 設 計 技 術 軟件設計 應用研究 理論研究 課 題 來 源 教學科研 生產實際 社會實際 模擬 課題簡介 通過對 M1432A 型磨床磨扁方夾具的裝配示意圖的分析 對該產品有 進一步的了解 并通過該機構的零件外形尺寸的確定 進行對各裝配零 件的強度和剛度的校核 掌握進行機構設計的基本流程和相關方法 設計 論文 任務要求 包括應具備 的條件 畢業(yè)設計論文要求 論文正文字數在 3000 字以上 配有所有相關零 件的零件圖和裝配圖 論文中應有相關零件的強度和剛度校核計算的詳 細過程 應完成所有零件圖的裝配圖的電子稿 打印出重要的零件圖和 裝配圖 圖紙要求 圖層 線型使用準確 尺寸 公差標注正確 技術要求 書寫合理 圖幅格式符合國標 論文書寫格式應符合機電工程學院的有關要求 課題預計 工作量大小 大 適中 小 課題預計 難易程度 難 一般 易 所在教研室意見 負責人 簽名 年 月 日 審定意見 負責人 簽名 年 月 日 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 1 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 斜面調節(jié)所需支承面的高度 夾具利用分度盤分度 10o 可以用來磨削對扁方形對稱度要求較高的工件 2 定心夾緊機構設計 2 1 定心夾緊機構的工作原理 定心夾緊機構是機床夾具中的一種特殊夾緊機構 它是在實現準確定心或對中的 同時夾緊工件 故稱為定心夾緊機構或自動定心夾緊機構 定心夾緊機構中與工件定 位基準相接觸的元件 既是定位元件又是夾緊元件 定心夾緊機構是利用定位 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對中的不利影響 因此 此類機構亦可分為等速移動的定心夾緊 機構和均勻彈性變形的定心夾緊機構 本設計課題中的定心夾緊機構為均勻彈性變形 的定心夾緊中的一種 彈性夾頭 2 2 彈性夾頭的設計與計算 查表 1 3 1 1 得如下參數 當 1 0 2 0 時1Dd注 彈簧夾頭配合直徑1d 結構參數 計算公式 單位 m機構參數 計算公式 單位 m D D 2t1 68 5 L L 16 3 d98 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 2 l l 341d l1 112 79 23ld h h 0 712 6 t1 t1 0 51 6 b b 31d b1 b1 82d 3 K K 2 91 0m 4 51 6 d 30 30 80 80 R R 10 d 5 i 3 4 5 圖 2 1 彈性夾頭的結構圖 本設計課題是針對 30mm 圓柱軸類零件的磨削 故選用 i 3 根據加工的實際情況 雖然能加工出上述零件的規(guī)格 但加工耗費量大 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 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 本設計課題的夾緊方式為為無軸向定位 不用機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 W 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 3 23sin10 1875 sinco 1aEhDRal 302 50 1875 6 39 46 9 N 1QWRtga 3952 84 928 30 R 夾爪的變形阻力 E 材料的彈性模數 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的距離 彈性夾爪每瓣所占扇型角的 1 4 n 夾爪的瓣數 1a 夾爪與套筒間的摩擦角1 W 總的徑向夾緊力 Q 軸向作用力 彈性夾爪錐角之半a 3 螺紋心軸的結構設計與計算 軸是組成機械的重要零件之一 它用于各種傳動機械中傳遞轉矩或回轉運動 并 通過軸承與機架或機座相連接 2 在本設計中軸所受載的情況為心軸 心軸 只支承旋轉機件而不傳遞轉矩 即 只承受彎矩作用 心軸又可分為固定心軸 工作時軸不轉動 和轉動心軸 工作時軸 轉動 兩類 這里設計的軸是通過螺紋固定連接的 只能固定不能轉動 故按照心軸的 規(guī)格來設計 心軸 通常為鋼制的圓柱體 用于支承已經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 以便在壓入預裝孔中時 使心軸與孔壁間有 較強的摩擦黏接力 但由于本設計課題中連接中是以螺紋來連接增強摩擦力 故其沒 有錐度 3 1 軸的材料 軸常用的材料是優(yōu)質碳素結構鋼 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 等普通碳素結構鋼 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構鋼 當采用合金鋼時 應優(yōu)先選用 符合我國資源情況的硅錳鋼 硼鋼等 對于結構復雜的軸 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 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 4 在一般的工作溫度下 合金結構鋼的彈性模量與碳素結構鋼相近 所以只為了提 高軸的剛度而選用合金結構鋼是不合適的 同樣的材料 在熱處理工藝不同時 其所得到的靜強度 硬度和疲勞極限等也會 不同的 所以在選擇材料時 還應確定熱處理工藝 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10m 主要的力學性能 如 抗拉強度 彎曲疲勞極限17 2HB 60baMP 許用靜應力 4aMP 1240pa 3 2 軸的結構設計 圖 3 1 螺紋軸的結構圖 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2d 2d 定 M 軸在計算截面縮所受的彎矩 確定 m 質量 求出 d5 再和原先的 d2 相比 較 1 估算 軸徑2d 根據估算值算出圖上測量的彈性夾頭的尺寸和實際算出的彈性夾頭的尺寸比例 大致為 1 3 所以可得 24dm 2 確定 L 的長 查表 5 1 13 2 得長系列 L 110 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 5 3 確定 及Mm 圖 3 2 螺紋軸的受力分析圖 3 查 5 1 21 2 按彎扭合成強度計算軸徑的公式 32401 68Md 載荷平穩(wěn) 1pm 34 68240 得 75MN 1ABFl 又 398 mgkc 1 6 根據實際情況可得 符合加工要求 然后驗證 d5 是否足要求 k 4 驗證 d5 1 698 HARgN 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 6 15 680724 8BHABMRl Nm 5 3321 68240d 故 滿足要求2dm 5 確定各部分尺寸 根據公式 2 4 dc 得 141 635m 根據圖上各尺寸的比例長度關系可以計算出 28L 10 由于已知小徑尺寸 可查表 4 1 3 4 得2d 即螺紋規(guī)格為345dm45M 3 3 軸的加工和裝配工藝性 進行軸的結構時 應考慮便于便于軸的加工 測量 裝配和維修 通常應注意以 下幾個方面的要素 1 合理確定軸與零件的配合性質 加工精度和表面粗糙度 2 配合直徑一般應按 GB T 2822 1981 圓整為標準值 3 確定各段軸長度時盡可能使結構緊湊 同時還應保證零件所需的滑動距離 裝 拆和調整所需的空間 并注意轉動零件不得與其他零件相碰 與輪轂裝配的軸段 長度一般應略小于輪轂 2 3 以保證軸向定位可靠 m 4 除特殊要求外 一般軸上所有的零件都應無過盈的到達配合要求 5 為便于導向和避免擦傷配合面 軸的兩端及有過盈配合的臺階處應制成導角 6 為了減少加工刀具的種類和提高勞動生產率 軸上的倒角 圓角 鍵槽等都應可 能取相同尺寸 或者盡量減少不同尺寸的倒角 圓角 鍵槽的數量 4 夾具機座 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 聯軸器 機 體 齒輪 齒輪箱外殼 飛輪 稱筒 凸輪 軸承座等 在本設計中鑄件壁厚 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 7 則根據查表 2 123 4 可得 30m 最小抗彎強度 160b aMP 抗拉疲勞極限強度 10 25 3 ba 抗彎疲勞極限強度 1 4 7bba 4 2 鑄件壁厚過渡分析 如圖 1 4 1 據估算得 查表 2 101 4 得 所以30am 1 5b 所以根據公式 可得35bm 2bR 47 5 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ab 工時是用立銑刀進行銑削平面 由于立銑刀是進行圓周銑削 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 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 8 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5HA Am 10 此肋為鑄件外部的肋 則鑄件外部的肋 與外壁厚 的關系為a 824a 2537 s 5 軸套 5 1 軸套的作用 在運動部件中 因為長期磨擦而造成零件的磨損 當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 當軸套或襯套磨損到一定程度進行更換 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 因為無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 也有設計人員不喜歡這樣設計 認為這樣是在制造的時候增加成本 但經過一段時間使用后 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 來設計的 既螺紋孔的規(guī)格為 45M 2 軸套尾部孔 50 的設計是根據彈性夾頭 d1 的尺寸來設計的 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 76Hh 0 25 3 圓臺面上螺紋孔的尺寸是根據手輪的規(guī)格來設計的 查表 4 3 4 定下來的 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 9 4 各段軸長則根據裝配關系確定下來的 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 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 強度大 在載荷作用下能產生彈性變 形的特點 要求彈簧材料應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計計算 圖 6 1 壓縮彈簧的結構圖 1 估算彈簧鋼絲直徑 d4 4 82FKCP 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 10 許用切應力 查表 17 9 4 得p 471paMP 繞旋比 查表 17 4 4 得CC 曲度因素 查表 17 3 4 得到計算公式K4 10 6540 65k 1 29 87 73d 2 查標準得參數值 由于 查表 17 14 4 得標準值6 58d 由于螺紋心軸右端直徑為 同上查表 17 2 4 得m 彈簧中徑 30D 2 自由高度 H118d 畢業(yè)設計總結 隨著寫總結的開始 2007 年的的畢業(yè)設計將到此結束 同時也意味著我在臺州職 業(yè)技術學院三年學習生涯即將結束 即將告別校園 步入社會謀求更好的發(fā)展 我不 再是學生 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 而是要擔負起家庭責任的青年 為家庭的幸福 和諧與安康貢獻自己的一 切 本次的畢業(yè)設計共經歷了兩個半月的時間 這次的設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 因為你在設計而同學也同樣在設計 他們根本 就沒有多大的時間和精力去管你 本來設計就是一件非常困難和煩瑣的事 這樣自己 獨自一人做又增加了難度系數 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 直到設計完成為 止 通過本次的設計 使得我對本專業(yè)有了更進一步的感性認識 這次的設計也相當 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 11 于把以前所學過的知識再溫熟一遍 并且培養(yǎng)自己的自學能力 努力去探索新的知識 領域 是一個很好的鍛煉機會 在這里我特別要感謝的一位人是我的畢業(yè)設計指導老 師熊志慶老師 我的設計主要是靠熊老師的悉心教誨才能夠順利完成的 因為當設計 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 我耗費了大量的時間和精力 但這無所謂 關鍵是能做好 能 弄出一個成品的設計交上去并得到別人的認可 那才是最重要的 是最能夠感到欣慰 的 在設計過程中 我培養(yǎng)了自己的獨立思考的能力 快速翻閱材料的能力 網上搜 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 1 王光斗 王春福 主編 機床夾具設計手冊 第三版 上海科學技術出版 社 2 成大先主編 機械設計手冊單行本 軸及其連接 化學工業(yè)出版社 3 范順成主編 機械設計基礎 機械工業(yè)出版社 4 朱龍根主編 簡明機械零件設計手冊 機械工業(yè)出版社 5 陳于萍 高曉康主編 互換性與測量技術 高等教育出版社 臺州職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 論文 12