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臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(duì)扁方形對(duì)稱度要求較高的工件。 2 定心夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(shí)夾緊工件，故稱為定心夾緊機(jī)構(gòu)或自動(dòng)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(dòng)或均勻彈性變形的方式，來消除定位尺寸偏差對(duì)工件定心或?qū)χ械牟焕绊憽Ｒ虼?，此類機(jī)構(gòu)亦可分為等速移動(dòng)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(jì)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?shī)A頭。 2.2 彈性?shī)A頭的設(shè)計(jì)與計(jì)算 查表1-3-1[1]得如下參數(shù) 當(dāng)=1.0~2.0時(shí) 注：彈簧夾頭配合直徑 結(jié)構(gòu)參數(shù) 計(jì)算公式（單位） 機(jī)構(gòu)參數(shù) 計(jì)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?shī)A頭的結(jié)構(gòu)圖 本設(shè)計(jì)課題是針對(duì)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(shí)間較長(zhǎng)，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?shī)A頭夾緊力的計(jì)算 查表1-3-2[1]可知彈性?shī)A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(jì)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(jì)算公式計(jì)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?shī)A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?shī)A爪錐角之半 3 螺紋心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 軸是組成機(jī)械的重要零件之一。它用于各種傳動(dòng)機(jī)械中傳遞轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過軸承與機(jī)架或機(jī)座相連接[2]。 在本設(shè)計(jì)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(shí)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)）和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸（工作時(shí)軸轉(zhuǎn)動(dòng)）兩類。這里設(shè)計(jì)的軸是通過螺紋固定連接的,只能固定不能轉(zhuǎn)動(dòng),故按照心軸的規(guī)格來設(shè)計(jì)。 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(shí)，心軸一般稍帶錐度，以便在壓入預(yù)裝孔中時(shí)，使心軸與孔壁間有較強(qiáng)的摩擦黏接力，但由于本設(shè)計(jì)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(hào)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(duì)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(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用符合我國(guó)資源情況的硅錳鋼、硼鋼等。對(duì)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(duì)于大截面非常重要的軸可選用鉻鎳鋼；對(duì)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(shí)，其所得到的靜強(qiáng)度、硬度和疲勞極限等也會(huì)不同的，所以在選擇材料時(shí)，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(jì) 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(jì)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(cè)量的彈性?shī)A頭的尺寸和實(shí)際算出的彈性?shī)A頭的尺寸比例大致為1：3，所以可得 （2）確定L的長(zhǎng) 查表5-1-13[2]得長(zhǎng)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(jì)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(zhǎng)度關(guān)系可以計(jì)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(shí)，應(yīng)考慮便于便于軸的加工、測(cè)量、裝配和維修。通常應(yīng)注意以下幾個(gè)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(zhǎng)度時(shí)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還應(yīng)保證零件所需的滑動(dòng)距離、 裝拆和調(diào)整所需的空間，并注意轉(zhuǎn)動(dòng)零件不得與其他零件相碰，與輪轂裝配的軸段長(zhǎng)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(tái)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(dòng)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(hào)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(jì)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(shí)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(tái)。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(huì)留下一些凸臺(tái)，所以為了加工的便方起見，在設(shè)計(jì)時(shí)候選擇以圓弧過渡，讓銑刀銑削到這某一尺寸的時(shí)候就停下來，這樣加工出來的 面既簡(jiǎn)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(dòng)部件中，因?yàn)殚L(zhǎng)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(shí)候必須要更換零件；因此在設(shè)計(jì)的時(shí)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(zhǎng)壽命，而軸類零件相對(duì)來說比較容易加工；也有設(shè)計(jì)人員不喜歡這樣設(shè)計(jì)，認(rèn)為這樣是在制造的時(shí)候增加成本，但經(jīng)過一段時(shí)間使用后，維修時(shí)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(jiǎn)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(jì)可知，心軸是一根帶螺紋的心軸，因此配合的時(shí)候是采用螺紋配合來設(shè)計(jì)的，既螺紋孔的規(guī)格為。 （2）軸套尾部孔φ50的設(shè)計(jì)是根據(jù)彈性?shī)A頭d1的尺寸來設(shè)計(jì)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(tái)面上螺紋孔的尺寸是根據(jù)手輪的規(guī)格來設(shè)計(jì)的，查表4-3[4]定下來的。 （4）各段軸長(zhǎng)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(jì)計(jì)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(jì)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(jì)總結(jié) 隨著寫總結(jié)的開始，2007年的的畢業(yè)設(shè)計(jì)將到此結(jié)束。同時(shí)也意味著我在臺(tái)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(huì)謀求更好的發(fā)展。我不再是學(xué)生，而是社會(huì)工作者。未來個(gè)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(jì)共經(jīng)歷了兩個(gè)半月的時(shí)間，這次的設(shè)計(jì)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(jì)，就得自己動(dòng)手去翻閱資料，沒有任何一個(gè)人會(huì)無故的幫助你完成。因?yàn)槟阍谠O(shè)計(jì)而同學(xué)也同樣在設(shè)計(jì)。他們根本就沒有多大的時(shí)間和精力去管你。本來設(shè)計(jì)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(huì)隨著自己的靈感走，直到設(shè)計(jì)完成為止。 通過本次的設(shè)計(jì)，使得我對(duì)本專業(yè)有了更進(jìn)一步的感性認(rèn)識(shí)，這次的設(shè)計(jì)也相當(dāng)于把以前所學(xué)過的知識(shí)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(shí)領(lǐng)域，是一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)。在這里我特別要感謝的一位人是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師熊志慶老師，我的設(shè)計(jì)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(jì)遇到瓶頸的時(shí)候，我會(huì)找熊老師請(qǐng)教，而熊老師會(huì)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(jiǎn)單的問題而在我看起來很難的情況下，他也會(huì)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(dòng)。有時(shí)甚至晚上過去請(qǐng)教，熊老師也會(huì)非?？蜌獾恼?qǐng)我進(jìn)去，不惜犧牲個(gè)人的時(shí)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(shí)間和精力，但這無所謂，關(guān)鍵是能做好，能弄出一個(gè)成品的設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)自己踏入社會(huì)相信會(huì)有很大的用處！ 參考文獻(xiàn) 1．王光斗 王春福 主編 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2. 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本——軸及其連接 化學(xué)工業(yè)出版社 3．范順成主編 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 4．朱龍根主編 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 5．陳于萍 高曉康主編 互換性與測(cè)量技術(shù) 高等教育出版社 12