半轴轴承套夹具设计论文Word文档格式.docx
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半轴轴承套；
夹具设计
Abstract
Inmanufacturing,thefixtureistheproductstatusinthemanufacturingprocessstagesisoneofveryimportantcraftequipment.Inproduction,thefactoryusedtoclampworkefficiency,quality,reliabilityandsecurityoftheprecisionandtheuseofthefixture,willhavetoproduceproductsprocessingadecisiveimpactonthequalityandproductivity.Sothefixtureselection,useformanufacturerisveryimportant.
Jigusedtofixedontheprocessingobject,makethemachininginproperposition,inordertofacilitatefurtherprocessingneeds.Fixturetypesaredividedintocommonfixture,specialfixture,modularfixture,standardclamp,adjustableclamp,etc.Ithisistargetedathalfshaftbearingsleevedesignofspecialfixture,themainreferenceformachinetoolfixturedesignandthemachinetoolfixtureandtheapplicationintheintroductionofaseriesofmethod,andalotofaccesstothedesignparametersofthemachinetoolfixturedesignhandbookanddesigned.Andjig'
smainroleistoensurethattheworkpiecepositioningcorrectly,tomeettherequirements,needsofthedrillingandcarriesonthereasonabledesignoffixture,soastoensuretheaccuracyofthefixture,reliabilityandproductivity.
Thispracticalfixturedesignmainlyappliedthebasicmethodoffixturedesign,andfixturedesignmethodisamoreprofoundunderstanding,systemreviewofmachinetoolfixturedesignandapplicationofknowledge.
Keywords：
Fixture;
Halfshaftbearingsleeve;
Fixturedesign
目录
引言……………………………………………………………………………1
1总体分析……………………………………………………………………2
1.1材料………………………………………………………………………………………2
1.2产量………………………………………………………………………………………2
1.3零件精度复杂度分析……………………………………………………………………2
2零件工艺分析………………………………………………………………2
2.1铸件………………………………………………………………………………………2
2.1磨…………………………………………………………………………………………2
2.1钻…………………………………………………………………………………………2
3定位设计……………………………………………………………………2
3.1定位分析…………………………………………………………………………………2
3.1.1定位面的选择……………………………………………………………………………3
3.2定位件……………………………………………………………………………………4
3.2.1定位面的选择……………………………………………………………………………4
3.3定位误差…………………………………………………………………………………5
3.3.1定位误差分析……………………………………………………………………………5
4夹紧机构设计………………………………………………………………6
4.1普通夹紧机构……………………………………………………………………………6
4.1.1夹紧装置的组成…………………………………………………………………………6
4.1.2常用的夹紧机构…………………………………………………………………………6
4.2选择适当的夹紧机构……………………………………………………………………8
4.2.1螺旋夹紧机构……………………………………………………………………………8
4.2.2夹紧力的计算……………………………………………………………………………9
5总体结构设计………………………………………………………………9
5.1关键零件设计……………………………………………………………………………9
5.1.1钻套……………………………………………………………………………………10
5.1.2钻模板…………………………………………………………………………………10
5.1.3夹具体…………………………………………………………………………………10
5.1.4支脚设计………………………………………………………………………………10
5.2总图……………………………………………………………………………………10
6结论………………………………………………………………………12
谢辞……………………………………………………………………………13
参考文献………………………………………………………………………14
引言
（1）论文研究的背景及其意义
在现代生产制造中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着零件的加工精度、生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计是一项重要的技术工作，它是各机械制造企业新产品投产，老产品改进和工艺更新中的一项重要生产技术准备工作，也是每一个从事机械加工工艺的技术人员必须掌握的基础知识，在机械制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。
轴承套作为很多机械装备的重要组成部分，有着很重要的作用：
A．轴承套广泛应用于轻负荷便于拆装的地方。
有许多轴承在装配和拆卸中会遇到困难，特别在箱体内部轴承的装配受到条件限止，应用轴承套解决了装配和拆卸的难题。
B．因为轴承套它可以调整紧松使许多箱体的加工精度得到放宽使箱体加工的工效大大提高。
C．按装套轴套还克服了轴承的轴向窜动。
（2）浅析轴承套的技术发展状况
国内轴承工业自上世纪五十年代起轴承套加工工艺及其装备基本沿袭前苏联的老工艺，普通磨床，半自动磨床，摆头磨床和台式磨床大面积使用，超精研基本才用抛光工艺；
六十年代随着“三电技术”（即：
电磁无心夹具，电主轴和电感式主动量仪）的重大突破，切入式开始在行业使用；
八十年代随着从国外引进加工工艺及设备技术的消化吸收，以及行业整体技术水平的提高，国内轴承套加工工艺及其装备技术水平接近国外六十年代末的水平，其中洛阳轴承研究所八十年代研制的ZYS-811内圆磨床和VMGC-60沟道超精机基本代表行业先进水平。
（3）研究目的
半轴轴承套的夹具设计，在这次实训设计中，要完成大量的工艺设计，定位设计，定位误差的严谨分析计算，和夹紧机构的合理选择以及夹紧力的计算，最后还要对整个夹具进行总体结构设计。
培养了夹具设计人员综合利用机床夹具的基本理论和知识方法，对现实生产中所产生的实际问题进行合理的判断分析处理，并设计出一套比较合理适用并且经济的夹具，并且确定夹具所要求的各种条件要求。
（4）课题研究的主要内容
本文的主要任务是设计半轴轴承套的钻孔工艺及其夹具设计。
主要设计孔的加工工艺和钻孔时的夹具设计。
本次设计的主要内容如下：
首先完成开题报告：
介绍本次实训夹具设计的背景和意义，分析设计的总体方案及其进度安排。
接着是对半轴轴承套的设计。
首先是对零件图进行材料、产量、零件精度复杂性的分析；
然后进行工件的工艺分析，制作工艺过程卡；
再者进行夹具设计，要对夹具进行定位分析，选择定位元件和计算定位误差，对夹紧机构设计，选择合适的夹紧机构，并计算夹紧力；
最后对总体结构进行设计，画出零件图，进行装配。
最后对夹具设计的论文做一个主要的工作总结。
1总体分析
零件名称为：
半轴轴承套
1.1材料
根据零件图上的要求，使用的铸造的方法，铸造材料为：
铸铁
1.2产量
根据市场总体规模要求，产量定为中批量生产。
1.3零件精度复杂度分析
有零件图可知零件不易直接车出，需要铸造。
同时根据技术要求：
零件需去除毛刺飞边，铸件表面上不允许有冷隔，裂纹，缩孔和穿透性缺陷及严重的残缺类缺陷（如欠铸，机械损伤等），并且铸件应该清理干净，不得有毛刺，飞边，非加工表面上的浇冒口应清理与铸件表面齐平。
并根据零件图的精度要求，可知零件精度复杂度较高。
2零件工艺分析
对零件进行简单的工艺分析
2.1铸件
下料：
铸造零件的整体。
2.2磨
工艺过程
工序号
工序名称
备注
1
三爪自定心卡盘夹持工件，车端面至保证总长。
无
2
磨外圆至精度要求。
3
磨内圆至精度要求
2.3钻
夹具夹紧工件，钻4Xφ10.5至钻通
夹具夹紧工件，钻四个M8螺纹孔
3定位设计
3.1定位分析
工装夹具的任务是对一个或几个工件进行准确地固定定位。
定位应为工件的全方位定位，但不过定位。
每个物体由3个坐标轴X、Y、Z决定其空间位置。
一个工件也按其加工要求在一个、两个或者3个平面上确定其位置。
如果在一个定位平面大于一个定位需要的面，则工件为过定位。
工件过定位存在不平衡，由此会出现尺寸变化和形状误差。
图3.1
3.1.1定位面的选择
工件在工装夹具中可以按其加工状态和形状以其未加工面、已加工面、孔或其他结构元素定位。
定位面原则上是选择用作测定要加工面尺寸的工件表面和形状。
对于未加工的铸件，常常是适当的选择一个或两个预加工的面用作定位面。
图3.2
由之前的工艺过程，半轴轴承套经过铸造后，对其底部进行了加工，所以选择底部作为定位面比较合适。
3.2定位件
在工装夹具制造中，作为定位件是采用支座，挡块，螺旋，销钉，三棱形或环形接受件及其接受板。
所有的定位件都是由工具钢或渗碳钢制作并进相应淬火处理以减少其磨损。
图3.3
3.2.1定位面的选择
定位分析：
a、支承板与工件底面接触，约束了三个自由度（Z向，绕X旋转，绕Y旋转）
b、圆柱销与孔接触，约束了两个自由度（X向，Y向）
在此，根据零件的情况和定位夹紧需求，选择使用通孔圆柱定位销（如图3.4）。
图3.4
c、工件φ92的圆的被车削平面和挡销（防转）接触，约束一个自由度（绕Z旋转）
挡销的种类有很多，根据要求，选择使用弹簧挡销。
类型有如下几种：
在此选择使用平头型的，可以选择自行设计或者购买。
3.3定位误差
由于定位引起的同一批工件的工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，成为定位误差，以
表示。
定位误差研究的主要对象是工序基准和定位基准。
它的变动量将影响工件的尺寸精度和位置精度。
3.3.1定位误差分析
（1）工件底面与支承板接触，由于地面已经达到加工要求，所以认为工序尺寸h的基准位移误差为0。
（2）定位轴与圆孔孔定位，其中由基孔制制定定位轴圆柱销的直径为：
（基孔制代号：
H7/g6），则：
①工序尺寸为：
38.5mm
（定位基准与工序基准重合）
已知
，
则得：
所以：
②平行度公差
则
则平行度定位误差为
4夹紧机构设计
4.1普通夹紧机构
夹具的基本夹紧机构已经典型化和标准化。
4.1.1夹紧装置的组成
夹紧装置由两个基本部分组成。
（1）动力装置
夹紧力的来源于人力或者某种动力装置。
用人力对工件进行夹紧称为手动夹紧。
用各种动力装置产生夹紧作用力进行夹紧称为机动夹紧。
常用的动力装置有：
液压、气动、电磁、电动和真空装置等。
（2）夹紧机构
一般把夹紧元件和中间传递机构和成为夹紧机构。
①中间传递机构它是在动力装置与夹紧元件之间，传递夹紧力的机构。
其主要作用有：
改变作用力的方向和大小；
夹紧工件后的自锁性能，保证夹紧可靠，尤其在手动夹具中。
②夹紧元件是执行元件，它直接与工件接触，最终完成夹紧任务。
4.1.2常用的夹紧机构
常用的典型夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构及铰链夹紧机构等。
（1）斜楔夹紧机构
①原理：
采用斜楔作为传力元件或者夹紧元件的夹紧机构称为斜楔夹紧机构。
斜楔主要是利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。
②特点和应用范围：
斜楔夹紧机构的优点是结构简单，易于制造，具有良好的自锁性，并有增力作用。
其缺点是增力比小，夹紧行程小，且动作慢，故很少用于手动夹紧机构中，而在机动夹紧机构中应用广泛。
如例图4.1：
图4.1
（2）螺旋夹紧机构
螺旋夹紧机构可分为简单螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构、快速螺旋夹紧机构三大类。
1简单螺旋夹紧机构：
单个螺旋夹紧机构直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构。
如图4.2：
图4.2
单个螺旋夹紧机构夹紧动作慢，装卸工件费时，为克服这一缺点，可采用各种快速螺旋夹紧机构。
②螺旋压板夹紧机构：
采用压板作为夹紧元件的机构成为螺旋压板夹紧机构。
螺旋夹紧机构具有结构简单、制造容易、自锁性能好、夹紧可靠，是手动夹紧中常用的一种夹紧机构。
③快速螺旋夹紧机构：
为了减少辅助时间，可以使用各种快速接近或快速撤离工件的螺旋夹紧机构。
在手动夹紧装置中被广泛使用。
（3）偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。
常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴。
偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，但夹紧力和行程较小，一般用于切削力不大、振动小、夹压面公差小的情况。
如例图4.3：
图4.3
（4）铰链夹紧机构
①常用的铰链夹紧机构的三种基本结构：
1.单臂铰链夹紧机构；
2.双臂单作用铰链夹紧机构；
3.双臂双作用铰链夹紧机构。
铰链夹紧机构是一种增力机构，其结构简单，增力比大，摩擦损失小，但一般不具备自锁性能，常与具有自锁性能的机构组成复合夹紧机构。
所以铰链夹紧机构适用于多点、多件夹紧，在气动、液压夹具中获得广泛应用。
如例图4.4：
图4.4
（5）联动夹紧机构
（6）定心夹紧机构
4.2选择适当的夹紧机构
根据半轴轴承套的设计要求，在综合常用夹紧机构的原理和作用，综合分析后选用螺旋夹紧机构。
4.2.1螺旋夹紧
螺旋夹紧机构可分为三大类，根据工件的要求选择：
快速螺旋夹紧机构。
快速螺旋夹紧的方式有很多，比如有：
快速垫圈、快卸螺母、回转压板夹紧机构、快卸螺杆等。
其中选用快卸垫圈比较合适。
如例图4.5：
图4.5
4.2.2夹紧力的计算
（1）方案设计半轴轴承套夹紧力的方向和作用点如图4.6所示；
图4.6
（2）验算夹紧力
按工件材料及切削用量（砖头直径
，进给量
），设算的钻削扭矩大约为
，轴向力为
由螺旋夹紧机构的公式得，压板（快卸垫圈）的夹紧力：
其中，摩擦系数
，安全系数
。
5总体结构设计
5.1关键零件设计
由于被钻孔的直径大于10mm，应选用固定式钻模。
5.1.1钻套
采用固定钻套，安装于钻模板中，配合为H7/n6。
①钻套已经标准化，根据实际要求查阅相关手册后，选用：
②a.基轴制间隙配合。
钻孔时公差用F7
b.导向高度取
c.排屑空间取
5.1.2钻模板
根据设计要求，选用铰链式钻模板。
5.1.3夹具体
铸造，自行设计。
5.1.4支脚设计
为了减少夹具体与机床工作台的接触面积，使夹具能够平稳地放置，可以对夹具设计支脚。
支脚的结构只要有：
1.矩形截面支脚；
2.圆形截面支脚。
在此，选用矩形截面支脚。
5.2总图
总装配图如下图：
6结论
一直以来，我对《机床夹具设计》这门课的认识只是书本上的。
虽然在以前也有过对夹具相关方面的知识进行了解，但是实际动手设计的机会很少。
经过这一次实训，我才发现自己学得知识并不多，光靠课堂上学习到知识还是无法解决实际问题，必须要通过查阅资料，分析图表，通过自己的努力才能完成。
这个半轴轴承套专用夹具设计中，还存在不少缺憾甚至是错误的地方，这是因为我的知识储备还不够完善，我还需要在以后的学习生活中去学习更多的东西。
尽管我的设计存在这样多多少少的问题，我也因为这些问题而去思考，去找答案，从而学到更多的东西。
我体会到查阅资料，图表的重要性，因为资料和图标是一些有经验的师傅根据通常情况下会出现的状况而写出的资料图标。
很多数据是在课本上是没有的，课本基本是提供一个大概的设计方法和计算衡量的公式，利用课本所学的知识外，还要参考大量其他相关资料的内容。
同时，从设计过程中，我复习了以前学过的机械设计制图的相关知识，再次锻炼了我用UG画图的水平，还有文档的输入、排版的技巧等。
通过这次的实训,极大的提高了我们对机床夹具设计这门课程的深刻认识，让我们把所学的理论知识和真正的实际设计相结合，充分提高了分析问题并解决问题的能力，也有利于我们今后在工作岗位上能够熟练运用这些知识。
谢辞
经过这段时间的实训，我在冯翠云老师的悉心指导和严格要求下完成了。
从课题实训的题目分析，到具体的半轴轴承套专用夹具设计和相关论文的书写，一路走下都凝聚着老师的心血和汗水。
老师认真的作风和严谨的态度令我深受感动。
同时在老师的帮助下，我顺利完成了此专用夹具的设计和说明书的写作。
在此我向冯翠云老师表示深深的感谢和崇高的敬意！
同时，也非常感谢帮助过我的老师和同学们，有他们给我的指导和建议，我才能够顺利完成这次实训。
最后，我再次感谢冯翠云老师，以及我在大学期间教授我各种知识的老师和帮助过我的学生，是你们的悉心教导和帮助，使我掌握了更多的专业课知识，让我在未来的学习工作中能够勇往直前，更加自信。
谢谢你们！
！
参考文献
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