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農(nóng)業(yè)大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
風(fēng)力發(fā)電機(jī)導(dǎo)流罩打孔裝置設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號
專業(yè)班級
指導(dǎo)老師
2015年 3 月 29 日
摘 要
風(fēng)力發(fā)電機(jī)導(dǎo)流罩是指風(fēng)機(jī)輪轂的外保護(hù)罩，由于在風(fēng)機(jī)迎風(fēng)狀態(tài)下，氣流會依照導(dǎo)流罩的流線型均勻分流，故稱導(dǎo)流罩。也稱為輪轂罩、輪轂帽等。絕大部分風(fēng)機(jī)的導(dǎo)流罩是玻璃鋼材料制作，多采用真空導(dǎo)入模塑（VARTM）、LightRTM、手糊成型的方法成型制造。
輪轂罩的結(jié)構(gòu)一般分為整體型導(dǎo)流罩、分體型導(dǎo)流罩兩大類。常見的分體型導(dǎo)流罩是由3個(gè)1/3罩體部件和一個(gè)罩頭部件用機(jī)械連接的方法拼合而成。分體型導(dǎo)流罩的優(yōu)點(diǎn)是：模具簡單，操作相對容易，拼裝靈活。整體型導(dǎo)流罩必須在組合模具中一次整體成型出來，對模具的要求較高，對工藝的操作要求也較高，所以并不常見。
也有非玻璃鋼材質(zhì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)導(dǎo)流罩，如鋁合金導(dǎo)流罩等，歐洲的風(fēng)機(jī)制造商選用的較多，其他國家和地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)并不常見。
本設(shè)計(jì)首先介紹了夾具設(shè)計(jì)的基本原則，其中闡述了夾具在機(jī)械加工時(shí)的重要作用，重點(diǎn)介紹了了定位器和夾緊器的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方法，為后面作設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 發(fā)電機(jī)導(dǎo)流罩；夾具；定位；夾緊
22
Abstract
Wind turbine fan shroud means hub outer protective cover, due to the wind turbine in the state, the air will follow a streamlined shroud split evenly, so that shroud. Also known as hubcaps, wheel caps. Most of the fan shroud is a fiberglass material, the use of vacuum infusion molding (VARTM), LightRTM, hand lay-up molding manufacturing methods.
Hubcaps monolithic structure is generally divided into the shroud, the shroud body divided into two categories. Common sub-body shroud is a 3 1/3 cover body parts and a head cover parts put together by the method of mechanical connection. Advantages of sub-body shroud is: simple mold, the operation is relatively easy, flexible assembly. Integral shroud must be a combination of the overall shape of the mold out of the mold of the higher requirements, the process of operating requirements are also higher, so it was not common.
There is also a non-fiberglass wind turbine shroud material, such as aluminum shroud, etc., wind turbine manufacturers in Europe are more choice, other countries and regions, wind turbines are not common.
This design introduces the basic principles of the design of the fixture, which describes the important role during machining fixtures, highlighting the locator and clamp design requirements and design methods for the design of the back of the foundation.
Keywords generator shroud; jig; positioning; clamping
目錄
摘 要 II
Abstract III
第1章 緒 論 1
1.1夾具設(shè)計(jì)背景 2
1.2 夾具的發(fā)展情況 2
第2章 夾具的設(shè)計(jì)原則 4
2.1 夾具的分類與組成 4
2.1.1 裝配—機(jī)械加工夾具的分類 4
2.1.2 機(jī)械加工夾具的組成 4
2.1.3 機(jī)械加工夾具的作用 5
2.2 定位器設(shè)計(jì) 5
2.2.1 定位的基本原理 5
2.2.2 定位方案應(yīng)滿足的要求 6
2.2.3 定位方法和誤差分析 6
2.3 夾緊器設(shè)計(jì) 6
2.3.1 夾緊裝置的要求 6
2.3.2 夾緊力的確定 7
第3章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)導(dǎo)流罩總體方案設(shè)計(jì) 8
第4章 打孔裝置夾具設(shè)計(jì) 10
4.1 定位方案確定 10
4.2 夾緊器設(shè)計(jì) 10
4.3 第二工位夾具設(shè)計(jì) 13
4.3.1 第二工位總體布局方案 13
4.3.2 定位方案設(shè)計(jì) 14
4.3.3 夾緊器設(shè)計(jì) 14
4.4 第三工位夾具設(shè)計(jì) 17
4.5 第四工位夾具設(shè)計(jì) 17
第5章 典型零件工藝設(shè)計(jì) 20
總 結(jié) 21
致 謝 22
參 考 文 獻(xiàn) 24
第1章 緒 論
風(fēng)力發(fā)電機(jī)導(dǎo)流罩是指風(fēng)機(jī)輪轂的外保護(hù)罩，由于在風(fēng)機(jī)迎風(fēng)狀態(tài)下，氣流會依照導(dǎo)流罩的流線型均勻分流，故稱導(dǎo)流罩。也稱為輪轂罩、輪轂帽等。絕大部分風(fēng)機(jī)的導(dǎo)流罩是玻璃鋼材料制作，多采用真空導(dǎo)入模塑（VARTM）、LightRTM、手糊成型的方法成型制造。
輪轂罩的結(jié)構(gòu)一般分為整體型導(dǎo)流罩、分體型導(dǎo)流罩兩大類。常見的分體型導(dǎo)流罩是由3個(gè)1/3罩體部件和一個(gè)罩頭部件用機(jī)械連接的方法拼合而成。分體型導(dǎo)流罩的優(yōu)點(diǎn)是：模具簡單，操作相對容易，拼裝靈活。整體型導(dǎo)流罩必須在組合模具中一次整體成型出來，對模具的要求較高，對工藝的操作要求也較高，所以并不常見。
也有非玻璃鋼材質(zhì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)導(dǎo)流罩，如鋁合金導(dǎo)流罩等，歐洲的風(fēng)機(jī)制造商選用的較多，其他國家和地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)并不常見。
1.1夾具設(shè)計(jì)背景
基本成形方法中的機(jī)械加工成形正在被廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在有60%的熱加工工藝都采用機(jī)械加工，因?yàn)檫@種方法加工的工件的力學(xué)性能不會發(fā)生改變，而且有的機(jī)械加工處的強(qiáng)度比母材的強(qiáng)度還高，根本不會存在“受力軟肋”。
機(jī)械加工質(zhì)量的著眼點(diǎn)主要在條質(zhì)量和工裝兩個(gè)方面。材料學(xué)的迅猛發(fā)展，新的機(jī)械加工材料層出不窮，基本上能滿足現(xiàn)在所有工藝的質(zhì)量要求。而夾具又是提高機(jī)械加工質(zhì)量和縮短生產(chǎn)周期的重點(diǎn)?，F(xiàn)在機(jī)械加工生產(chǎn)中，機(jī)械加工時(shí)間只占產(chǎn)品全部加工時(shí)間的10%～30%,其余為備料、裝配及輔助工作時(shí)間。節(jié)約這些工序的時(shí)間對縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期具有重要意義。因此，在機(jī)械加工時(shí)我們會設(shè)計(jì)與工件相適應(yīng)的夾具來定位夾緊工件，以達(dá)到縮短生產(chǎn)周期和提高生產(chǎn)質(zhì)量的目的。然而，多年來對夾具的設(shè)計(jì)和組裝，由于時(shí)間、環(huán)境條件的限制，總體設(shè)計(jì)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)只能串行不能并行。夾具工藝師對工件的定位、裝夾設(shè)計(jì)主要依賴經(jīng)驗(yàn)，定性分析較多，定量分析較少，且計(jì)算復(fù)雜，同時(shí)缺乏必要的優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的圖紙不夠直觀。在裝夾過程中工人要認(rèn)真消化圖紙，設(shè)計(jì)過程前期的潛在問題，在總裝時(shí)匯總，達(dá)不到預(yù)期的效果，甚至造成返工。設(shè)計(jì)過程中的裝配干涉問題，無法在設(shè)計(jì)中提前發(fā)現(xiàn)，造成工人的勞動強(qiáng)度增大。已經(jīng)很難適應(yīng)當(dāng)今快速、多樣化的制造需求。
1.2 夾具的發(fā)展情況
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認(rèn)識到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機(jī)床夾具提出更高的要求。它主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.加強(qiáng)機(jī)床夾具的三化工作
為了加速新產(chǎn)品的投產(chǎn)，簡化設(shè)計(jì)工作，加速工藝裝備的準(zhǔn)備工作，以獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，必須重視機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和通用化工作。
2.大力研制推廣實(shí)用新型機(jī)床夾具
在單件，小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中，應(yīng)推廣使用組合夾具和半組合夾具。在多品種，中小批生產(chǎn)中，應(yīng)大力推廣使用可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。
3.提高夾具的機(jī)械化，自動化水平
近十幾年來，高效，自動化夾具得到了迅速的發(fā)展。主要原因是：一方面是由于數(shù)控機(jī)床，組合機(jī)床及其它高效自動化機(jī)床的出現(xiàn)，要求夾具能適應(yīng)機(jī)床的要求，才能更好的發(fā)揮機(jī)床的作用。另一方面，在市場經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和降低工人勞動強(qiáng)度是每個(gè)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，機(jī)械化夾具將逐漸解決這方面的問題。
第2章 夾具的設(shè)計(jì)原則
2.1 夾具的分類與組成
2.1.1 裝配—機(jī)械加工夾具的分類
1.按照所完成的工作，夾具可分為：
（1）組裝（及定點(diǎn)）用的夾具：這類夾具的主要任務(wù)是按產(chǎn)品圖紙和工藝上的要求，將各零件或部件的相互位置準(zhǔn)確地固定下來。
（2）機(jī)械加工用的夾具：已點(diǎn)固好的部件放在這類夾具上完成全部縫的機(jī)械加工，使處在各種位置的縫都盡可能地調(diào)整到最有利于施的位置。
（3）組裝——機(jī)械加工夾具：在夾具上能完成整個(gè)部件的裝配和機(jī)械加工工作。
2.按工作面在空間的狀態(tài)，夾具可分為：
（1）固定式夾具：其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、占地少、穩(wěn)固性大、夾具的磨損較少以及維修方便。缺點(diǎn)是：不能使部件的垂直縫處于水平位置。
（2）旋轉(zhuǎn)式夾具：可以消除上述缺點(diǎn)，但占地比固定式夾具大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其價(jià)格也較貴，并且需要仔細(xì)地維修保養(yǎng)。
3.按照組裝部件的重量和尺寸，夾具可分為：
（1）重型夾具：重型夾具裝在主流水線上，用來制造車輛的主要部件，如底架、側(cè)墻和車頂?shù)取?
（2）中型夾具：在中型夾具上的工作量比起重型夾具上要小得多，如客車車頂端部、端墻和貨車車門等。
（3）輕型夾具：輕型夾具被廣泛用來制造獨(dú)立的小部件，如制動梁、腳蹬、梁、柱等。
2.1.2 機(jī)械加工夾具的組成
根據(jù)夾具元件或機(jī)構(gòu)所起的作用，可以歸納出夾具一般由以下幾部分組成：
1. 定位元件或定位裝置：是確定工件在夾具中準(zhǔn)確位置的元件或部件。
2. 夾緊元件或夾緊裝置：是夾緊工件，使其在外力的作用下仍能保證其 正確位置的元件。
3. 對刀、引導(dǎo)元件：用于確定、引導(dǎo)刀具和夾具之間相互位置的元件。
4. 連接元件：保證夾具和機(jī)床相互位置的元件。
5. 夾具體：用于連接夾具的各組成部分，使之成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。
6. 其他元件及裝置：有些夾具除上述組成部分外，還設(shè)置其他輔助元件。
2.1.3 機(jī)械加工夾具的作用
1. 減輕下料及裝配時(shí)的劃線工作及零部件安裝時(shí)的定位工作，有時(shí)還可以免去定位。
2. 制品幾何尺寸一致，減少尺寸偏差，提高制品的精度和互換性。
3. 降低對裝配、機(jī)械加工工人的技術(shù)水平要求。
4. 減少機(jī)械加工生產(chǎn)中制品搬運(yùn)及翻轉(zhuǎn)時(shí)間，提高機(jī)械加工設(shè)備的利用率及工的勞動力率。
5. 裝配—機(jī)械加工夾具能使機(jī)械加工工件處于最有利的位置，并可采用某些最適當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工方法，從而提高了機(jī)械加工速度和機(jī)械加工質(zhì)量。
6. 減少機(jī)械加工變形量，可免除或減少后工作量。
2.2 定位器設(shè)計(jì)
2.2.1 定位的基本原理
一個(gè)空間的物體，在直角坐標(biāo)系中有六個(gè)自由度，如圖2-1所示，沿x、y、z軸的移動自由度和繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)動自由度，要想對工件實(shí)現(xiàn)定位就是對這六個(gè)自由度的限制。在后面的定位器原理說全部采用這種定位原理。
圖2-1 剛體的六個(gè)自由度
在加工中并不是要把工件的六個(gè)自由度全部限制，只需限制影響加工精度的自由度即可，所以定位時(shí)可能出現(xiàn)一下幾種定位方式：
1. 全定位：指工件的六個(gè)自由度全部被夾具限制，工件具有完全準(zhǔn)確的位置。
2. 準(zhǔn)定位：雖然沒有完全限制工件的六個(gè)自由度，但已經(jīng)限制了可能影響加工精度的自由度。
3. 重復(fù)定位：工件的某一自由度同時(shí)被兩個(gè)或兩個(gè)以上的支承點(diǎn)限制，這樣可能產(chǎn)生很多不利影響，因該盡量避免重復(fù)定位。
4. 欠定位：工件在夾具中，根據(jù)加工要求應(yīng)該限制的自由度未被限制，不能保證加工精度，設(shè)計(jì)上不允許的。
2.2.2 定位方案應(yīng)滿足的要求
1. 定位方式必須根據(jù)工件結(jié)構(gòu)、加工技術(shù)要求確定。
2. 定位元件設(shè)計(jì)和布置應(yīng)保證工件定位穩(wěn)定、并有足夠的剛度。
3. 對定位元件的材料和技術(shù)條件應(yīng)有一定的要求，以確保定位精度的穩(wěn)定性和使用的持久性。
4. 定位方案應(yīng)有可行性分析和論證。
2.2.3 定位方法和誤差分析
把工件上的規(guī)定表面(線、點(diǎn))與夾具上的規(guī)定表面(線、點(diǎn))相互靠住的這一措施,叫做工件在夾具中的定位。該工件上的這種規(guī)定表面(線、點(diǎn))稱為定位基準(zhǔn)，所以定位基準(zhǔn)的選擇也將影響加工精度。本次設(shè)計(jì)側(cè)墻主要部件都是以平面為定位基準(zhǔn)，常用的定位元件有固定支承、調(diào)節(jié)支承、自位支承和輔助支承。這些元件在定位時(shí)又有各自的特點(diǎn)，當(dāng)接觸面較大時(shí)，相當(dāng)于三個(gè)支承點(diǎn)，限制三個(gè)自由度；窄長的接觸面，相當(dāng)于兩發(fā)支承點(diǎn)，限制兩個(gè)自由度；當(dāng)接觸面較小時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)支承點(diǎn)，限制一個(gè)自由度。
在采用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，夾具相對刀具的位置經(jīng)調(diào)定后不再變動。由于基準(zhǔn)不重合，一批工件依次在夾具中進(jìn)行加工時(shí)，因工序基準(zhǔn)位置變動將使工件的工序尺寸產(chǎn)生變化，以這個(gè)尺寸變化范圍即其極限差值稱為定位誤差，用表示。工件以平面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，定位誤差的大小主要取決于工件上定位基準(zhǔn)平面的質(zhì)量以及定位表面對于規(guī)定平面的位置尺寸公差。在一般情況下，定位表面往往就是規(guī)定平面，定位件不準(zhǔn)確而引起的誤差很小。在實(shí)踐工作中很少要計(jì)算平面定位時(shí)的定位誤差，即認(rèn)為=0
2.3 夾緊器設(shè)計(jì)
2.3.1 夾緊裝置的要求
夾緊是工件在外力作用下保持位置不變的過程，都是由夾緊裝置來完成。這對工件的加工質(zhì)量影響很大，所以夾緊裝置必須滿足以下要求：
1.夾緊時(shí)不能破壞工件定位已取得的正確位置。
2.夾緊力要大小適當(dāng)，既要保證工件在外力作用下位置不變，又不能使工件產(chǎn)生變形或損傷表面超過允許的范圍。
3.夾緊裝置應(yīng)安全可靠，操作方便省力。
4.夾緊裝置的自動化程度和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件相適應(yīng)。
5.夾緊結(jié)構(gòu)要便于制造、調(diào)整、使用和維護(hù)。
2.3.2 夾緊力的確定
力都有三要素，即方向、大小和作用點(diǎn)，所以確定夾緊力就是要確定它的方向、大小和作用點(diǎn)。
1.夾緊力方向的確定原則
（1）夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位平面。
（2）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。
（3）夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。
2.夾緊力作用點(diǎn)的選擇原則
（1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在不破壞工件定位已確定的位置，即應(yīng)作用在支承上或支承所組成的面積范圍之內(nèi)。
（2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)使夾緊系統(tǒng)的夾緊變形盡量小
（3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面
3.夾緊力大小的確定
計(jì)算夾緊力時(shí)，為了簡化計(jì)算，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件的受力情況，找出在加工過程中夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡算出理論夾緊力，最后乘以安全系數(shù)得到實(shí)際所需的夾緊力，即：
（2-1）
式中： —實(shí)際所需的夾緊力
—由靜力平衡計(jì)算出的夾緊力
—安全系數(shù)，一般取1.5~3
第3章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)導(dǎo)流罩總體方案設(shè)計(jì)
本課題的技術(shù)方案是:
一種結(jié)構(gòu)簡單的模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂的導(dǎo)流罩裝配裝置，包括上支撐平臺1、下支
撐平臺2 和支撐立柱3，所述的支撐立柱3 同軸固裝在上支撐平臺1 和下支撐平臺2 之間，所述支撐立柱3 為可以升降調(diào)節(jié)尺寸的液壓立柱，其外壁上均布可調(diào)角度的三個(gè)葉片穿裝孔定位管4。
所述支撐立柱3 的中部焊接立柱連接部件8，所述立柱連接部件8 為兩個(gè)平行的輸
出部件，其上設(shè)有軸孔10，其中一個(gè)部件設(shè)有延伸部分，其延伸部分上設(shè)有三個(gè)與軸孔10等距的角度定位孔11 ；三個(gè)葉片穿裝孔定位管4 的內(nèi)側(cè)設(shè)有葉片連接部件9，其上設(shè)有可卡入立柱連接部件8 兩個(gè)平行的輸出部件軸孔10 的軸12，葉片連接部件9 上還設(shè)有與角度定位孔11 對應(yīng)的鎖孔13，兩個(gè)孔對應(yīng)后通過銷固定，用于定位導(dǎo)流罩葉片口對中對正的基準(zhǔn)；
所述的上支撐平臺1 呈圓形，用于定位導(dǎo)流罩上部輪轂支撐部件，其表面還同軸
設(shè)有均布的多個(gè)定位卡塊5，上支撐平臺1 底面同軸固裝在支撐立柱3 的上端，多個(gè)加固板7 均布安裝在支撐立柱3 的上端，每個(gè)加固板7 的上端均固裝在上支撐平臺1 的底面；所述的下支撐平臺2 呈圓形，用于定位導(dǎo)流罩下部輪轂支撐部件，其表面還同軸設(shè)有均布的多個(gè)定位機(jī)構(gòu)，所述的定位機(jī)構(gòu)包括定位卡塊5 和鎖緊卡塊6，下支撐平臺2 表面同軸固裝在支撐立柱3 的下端，多個(gè)加固板7 均布安裝在支撐立柱3 的下端，每個(gè)加固板7 的下端均固裝在下支撐平臺2 的表面；所述的定位卡塊5 和定位機(jī)構(gòu)均是采用絲扣連接方式分別可以在上支撐平臺1 和下支撐平臺2 上滑動。
本實(shí)例的使用方法是：確定模擬裝置固定的地點(diǎn)，調(diào)節(jié)裝置底部水平裝置，確保下支撐平臺2 定位機(jī)構(gòu)保持水平。
第4章 打孔裝置夾具設(shè)計(jì)
4.1 定位方案確定
根據(jù)第一工位的加工順序
1. 連鐵定位
連鐵的定位主要是靠加工臺上的定位槽和定位銷來定位的，定位槽與連鐵的外表面接觸，可以限制連鐵沿x、y、z軸的轉(zhuǎn)動和朝x軸的反向位移、z軸的反向位移，定位釘靠在連鐵的垂直面上，可以限制連鐵朝x軸的正向位移，在y方向上沒有力作用，不會發(fā)生位移，不需要定位。在定位銷安裝在墻板的夾具體上。具體情況如4—2圖所示
圖4—2 連鐵的定位示意圖
1—連鐵；2—加工臺與定位槽；3—定位釘
定位誤差的分析計(jì)算：上述的三種工件都是以平面定位為主，這樣定位誤差的大小取決于工件上定位基準(zhǔn)平面的質(zhì)量以及定位表面對于規(guī)定的位置尺寸公差。當(dāng)工件用平面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，通?；鶞?zhǔn)和定位表面接觸較好，誤差很小，可以忽略不計(jì)，即認(rèn)為=0。
4.2 夾緊器設(shè)計(jì)
第一工位在前面定位工序的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)械加工
1.上部夾緊器設(shè)計(jì)
（1）上夾具所需夾緊力計(jì)算
上部在機(jī)械加工可能發(fā)生以下形式的變形(圖4—6)，梁的中間向上拱起，夾具的作用力應(yīng)該是垂直向下作用。夾緊力在這個(gè)是后是一個(gè)范圍，它應(yīng)該是大于機(jī)械加工變形而小于工件的塑性變形力。
圖4—6 上部的變形示意圖
1—墻板；2—上部
由靜力平衡得： （4—1）
式中： —夾具的夾緊力（N）；
—縫截面重心到梁截面中心的距離（mm）；
—梁的長度（mm）；
—縫縱向收縮力（N），，為系數(shù)（），為角縫的角（mm）。
表4—1 的選取
一條縫
兩條縫
條電弧
（）
（）
這里取=（），=4mm, =13010mm, =67.5mm
上部上布置了8個(gè)夾具，雖然每兩個(gè)夾具的間距不相同，我們可以近似認(rèn)為他們每個(gè)夾具的夾緊力相同，則夾緊力：
（4—2）
將上式代入式（2—1）得實(shí)際夾緊力：
（4—3）
（2）上部夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)縫和工件的相對位置，工件可能產(chǎn)生的變形是上部向上彎曲。為了防止上部向上彎曲，所以上部夾具的夾緊力是作用在上部的中央垂直向下的夾緊力，它是氣缸的推力向上傳給夾板，夾板再傳給夾緊器的，夾板與氣缸推桿、夾緊器的連接都適用銷釘連接。由于在第二工位和第三工位上部夾具還要夾緊側(cè)柱，所以得它的夾緊器可以往前面調(diào)，也可以根據(jù)工件表面高度而調(diào)整高度，而且夾緊器與側(cè)柱外表面接觸的地方設(shè)計(jì)成圓弧面。夾具的具體結(jié)構(gòu)如圖4—7。
圖4—7 上部夾具簡圖
1—夾緊器；2—夾具體；3—定位釘；4—連接螺栓；5—?dú)飧籽b置
2. 墻板夾緊器的設(shè)計(jì)
（1）墻板夾具夾緊力計(jì)算
墻板與連鐵機(jī)械加工的時(shí)候最可能發(fā)生的變形就是墻板翹曲(圖4—8)。夾緊力是用來防止變形，但它不能使工件發(fā)生變形，所以夾緊力只能等于變形力，不能比變形大很多，以免破壞工件。首先計(jì)算機(jī)械加工時(shí)的變形應(yīng)力：
圖4—8 墻板變形形式
1—墻板；2—縫；3—連鐵
（4—4）
式中：—彈性模量，鋼取=2.1；
—工件厚度，墻板厚度為5mm；
—變形角度，這里?。?
—夾緊力與縫的距離。
則得：
夾緊力
=1730.8N
（2）墻板夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在連鐵和墻板機(jī)械加工的地方，它的機(jī)械加工接頭類似于丁字接頭，而且墻板屬于薄板件，很容易發(fā)生翹曲變形，而且是兩邊同時(shí)翹起，因此夾具應(yīng)該在縫的兩邊都有夾緊力，以防止變形。所以墻板夾具的夾緊器有兩個(gè)夾緊面，其他基本結(jié)構(gòu)和傳力原理都與上部夾具一樣（見圖4—9）。
圖4—9 墻板夾具簡圖
1—夾緊器；2—夾具體；3—?dú)飧籽b置
4.3 第二工位夾具設(shè)計(jì)
4.3.1 第二工位總體布局方案
第二工位的主要工作是機(jī)械加工吊環(huán)、下側(cè)門折頁座、下墻板和側(cè)柱。機(jī)械加工時(shí)最容易發(fā)生位移的是側(cè)柱，所以主要夾緊的是側(cè)柱，它采用兩頭夾緊，上邊是上部夾具來夾緊(上部的螺旋夾緊器往前面調(diào)節(jié)，垂直作用在側(cè)柱上方），下邊主要靠側(cè)柱夾具來夾緊，側(cè)柱夾具的作用可以分解成向下的夾緊力和向上部的推緊力。需要保證的尺寸是每個(gè)側(cè)門的兩個(gè)折頁座間的距離，下側(cè)門能不能密封就要看它的尺寸。夾具的平面布置如圖4—10。
4.3.2 定位方案設(shè)計(jì)
第二工位所機(jī)械加工的零部件分別是吊環(huán)，下側(cè)門折頁座，下墻板和側(cè)柱。下側(cè)門折頁座和下墻板關(guān)系到下側(cè)門的配合問題，特別是在運(yùn)輸細(xì)小貨物時(shí)，側(cè)門的密封性顯得尤為重要。側(cè)柱布置的位置關(guān)系到整個(gè)側(cè)墻的受力性能，將影響整車的運(yùn)載性能。
1.下墻板的定位
下墻板平放在平臺，限制了它沿z軸的位移自由度和沿x、y軸的旋轉(zhuǎn)；下墻板的上邊緣依靠上墻板的下邊緣來定位，限制了下墻板沿y軸的位移；墻板圓弧處用擋鐵控制兩側(cè)墻板的距離，限制了下墻板沿x軸的位移。
2.下側(cè)門折頁座和吊環(huán)的定位
因?yàn)橄聜?cè)門折頁座是機(jī)械加工在上墻板上，所它不能采用接觸式定位，只能采用樣板定位，確定它在x軸上的位置，樣板機(jī)械加工在工作臺上。而吊環(huán)沒有太嚴(yán)格的要求，它的軸線盡量與下側(cè)門折頁座在同一直線上，左右可以偏差10mm。定位示意圖4—12。
3.側(cè)柱的定位
由于側(cè)柱的斷面形狀特殊，以它的外表面來實(shí)現(xiàn)定位基本上是不可能的，只有在內(nèi)表面用圓柱銷來定位，側(cè)柱通過定位銷滑上工作臺，圓柱銷可以限制側(cè)柱在x方向的位移（圖4—13）。
圖4—13 側(cè)柱定位示意圖
1—側(cè)柱；2—圓柱定位銷
4.3.3 夾緊器設(shè)計(jì)
1. 側(cè)柱夾具夾緊力計(jì)算
根據(jù)側(cè)柱夾具的結(jié)構(gòu)可得該夾具的作用原理圖（圖4—14），下邊氣缸的推力是夾緊力的主要來源，通過杠桿轉(zhuǎn)化為夾緊力 。由圖4—14得：
圖4—14 側(cè)柱夾具受力分析
（4—5）
其中：—?dú)飧椎耐屏Γ∟）；
—分別是夾緊力和氣缸作用力到轉(zhuǎn)鉸的距離,
—夾緊力與水平方向的夾角(度)；
—將側(cè)柱向上部方向的推緊力（N）；
—夾具向下的夾緊力（N）。
圖4—15 氣缸簡圖
氣缸的作用力
式中：—?dú)飧字睆剑@里選用的氣缸直徑取60mm
—壓縮空氣壓力（0.4～0.6）,取0.5
—彈簧剛度(N/mm),取=2.5
—彈簧預(yù)壓縮量（mm）
—活塞行程（mm）
取=100mm, =20mm得：
=834N
將上式代入式（4—5）得：
2.側(cè)柱夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該工位在機(jī)械加工時(shí)下側(cè)門折頁座和吊環(huán)都不需要夾緊，而且它們的尺寸較小、形狀不規(guī)則，不好使用夾具。只有側(cè)柱在機(jī)械加工時(shí)需要夾緊，側(cè)柱為剛性件，只需要兩頭夾緊即可。側(cè)柱的上邊有上部夾具夾緊，下邊由側(cè)柱夾具夾緊（圖4—16）。側(cè)柱夾具的夾具體下邊由氣缸向右推，上邊夾緊器向左下夾緊。夾具體與固定板、氣缸推桿的連接處采用鉚接，而與夾緊器連接采用螺栓連接。上部夾具的夾緊器在與側(cè)柱接觸的地方剛好有一段圓弧（見圖4—17），可以很緊密的與側(cè)柱的外表面接觸，增大受力面積。
圖4—16 側(cè)柱夾具簡圖
1—夾緊器；2—夾具體；3—固定板;4—?dú)飧淄茥U
圖4—17 夾具夾緊側(cè)柱簡圖
1—夾緊器；2—側(cè)柱
4.4 第三工位夾具設(shè)計(jì)
2. 定位方案確定
該工位機(jī)械加工的斜撐沒有太嚴(yán)格的位置要求，只需要在工作臺上機(jī)械加工側(cè)墻擋鐵，使側(cè)墻的停留的位置能使上部夾具和側(cè)柱夾具都能良好夾在側(cè)柱上即可，具體尺寸可由工作臺上夾具的布置尺寸來計(jì)算。
3. 夾緊器設(shè)計(jì)
在機(jī)械加工側(cè)柱和斜撐的時(shí)候，因?yàn)橛袛?shù)控機(jī)床的壓緊力，所以只需要上部夾具和側(cè)柱夾具輕輕的夾在側(cè)柱上。側(cè)柱上邊緣用上部夾具夾緊的情況與第二工位的情況相同，下邊緣用側(cè)柱夾具夾緊的情況也和第二工位的夾緊相同，所以夾緊力和夾緊器的結(jié)構(gòu)都與第二工位一樣。
4.5 第四工位夾具設(shè)計(jì)
1. 第四工位總體布局方案
第四工位主要是機(jī)械加工側(cè)柱補(bǔ)強(qiáng)板、門孔補(bǔ)強(qiáng)筋板、門孔補(bǔ)強(qiáng)板等小部件和連續(xù)連鐵。由于在翻轉(zhuǎn)側(cè)墻時(shí)是由天車和人工配合完成，側(cè)墻的位置沒有太嚴(yán)格的要求，只要能讓夾具夾住即可。由于這次的機(jī)械加工變形不大，夾具只要保證側(cè)墻在工作臺上不滑動就可以了。采用人工用螺旋夾緊（圖4—19）。
2. 定位方案設(shè)計(jì)
由于這個(gè)工位沒有太嚴(yán)格的位置要求，只要兩個(gè)夾具在側(cè)門孔就可以。各補(bǔ)強(qiáng)板的位置由人工定位。
3. 夾緊器設(shè)計(jì)
(1) 反面機(jī)械加工夾具夾緊力計(jì)算[6]
反面夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊力都是人工的旋轉(zhuǎn)力靠螺紋連接轉(zhuǎn)化而來的，轉(zhuǎn)動力傳給螺紋，螺紋再傳給夾緊器。受力情況如圖4—20?？梢愿鶕?jù)上面的轉(zhuǎn)動力來計(jì)算夾緊力：
圖4—20 螺旋夾緊受力分析
式中：—原始作用力（N）；
— 作用力臂（mm）；
—當(dāng)量摩擦半徑（mm）,見表4—2；
表4—2 螺旋端部的當(dāng)量摩擦半徑
形式
點(diǎn)接觸
圓周線接觸
平面接觸
圓環(huán)面接觸
簡圖
=0
=
=
=
—螺旋中徑半徑（mm）；
—螺旋端面與工件的摩擦角（度）；
—螺紋副的當(dāng)量摩擦角（度），見表4—3；
—螺紋升角（度）。
表4—3 螺母與螺釘?shù)漠?dāng)量摩擦角計(jì)算公式
螺紋形狀
三角螺紋
梯形螺紋
方牙螺紋
這里根據(jù)夾具的實(shí)際情況取=100N，=110mm，=52mm，=，=，=。夾緊器與工件是以平面接觸的，所以==33.3mm。螺紋采用梯形螺紋=
=209N
(2)反面機(jī)械加工夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖4—21 反面機(jī)械加工夾具
第四工位的工件已經(jīng)是成形的側(cè)墻，體積很大，而且還要翻轉(zhuǎn)，為了側(cè)墻能比較容易的放上工作臺，反面機(jī)械加工夾具設(shè)計(jì)成可以轉(zhuǎn)動的螺旋夾緊器（圖4—21），不工作時(shí)旋轉(zhuǎn)臂可以旋轉(zhuǎn)到空檔位，在放側(cè)墻在工作臺時(shí)不會阻擋側(cè)墻。需要夾緊的時(shí)候在旋轉(zhuǎn)到夾緊位，并用銷釘鎖定，防止旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動。它主要是靠人工的旋轉(zhuǎn)來夾緊工件。
第5章 典型零件工藝設(shè)計(jì)
零件材料為45，單件小批量水平，而且零件輪廓尺寸不大，而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用型材圓鋼加工成型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近。
由以上分析可知。從上面的分析。加工表面的主要部分是平面，孔體系。在一般情況下，以確保比保證精密加工精度的孔中容易的平面。因此，對于該部分，主要的問題的加工過程是確保尺寸精度和平面尺寸精度和孔的位置精度，手柄孔和所述平面之間的良好的相關(guān)性。
加工零件這些原則應(yīng)遵循的孔的第一面后：第一基準(zhǔn)面加工件，該基準(zhǔn)平面定位處理其他飛機(jī)。這是因?yàn)榇蟮钠教箙^(qū)域，有平面的定位夾緊牢固，以保證可靠的定位，從而可以很容易地確?？准庸ぞ?。其次，第一平面可切割加工的鑄件表面不平。
由于后鋼板彈簧的挑著大批量生產(chǎn)。如何滿足彈簧吊耳生產(chǎn)率的要求也是主要的考慮因素。
擬定的加工路線如下：
10 開料 型材開料
20 車 粗車左端面以及外圓面
30 車 掉頭，粗車右端面
40 車 粗車外圓面
50 車 精車外圓面，倒角
60 車 掉頭，粗車外圓面
70 車 精車外螺紋，倒角
80 磨 磨削外圓面1
90 磨 磨削外圓面2
100 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是將大學(xué)所學(xué)的知識融合在一起，綜合運(yùn)用所有的相關(guān)專業(yè)知識，是課本知識在實(shí)際中的應(yīng)用。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的專業(yè)知識在原有的基礎(chǔ)上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學(xué)們的幫助。本設(shè)計(jì)分析是在老師的指導(dǎo)下完成的，在分析的過程中，尹長城老師給了我很大的鼓勵(lì)，在設(shè)計(jì)分析中引導(dǎo)我去思考了更多的設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)了我的學(xué)習(xí)能力，與我們一起討論問題，使我對分析有了更清晰明確的認(rèn)識，使我受益非淺。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們的專長，這是我們走向社會化，專業(yè)化的工作中必不可少的過程中前實(shí)際訓(xùn)練綜合應(yīng)用。 “千里之行始于足下”，通過課程設(shè)計(jì)，讓我深深體會到永恒的那句詞的真正含義。我認(rèn)真地把今天的課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)踏踏實(shí)實(shí)地采取這一步驟是在社會穩(wěn)定的未來潮流的運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
說實(shí)話，畢業(yè)設(shè)計(jì)是真的累了。但一開始清理自己的設(shè)計(jì)成果，仔細(xì)琢磨畢業(yè)設(shè)計(jì)的思路，成功的喜悅難得讓我疲憊頓消瞬間。雖然這是我第一次學(xué)會了如何完成，我的生活的小勝利，但它讓我感覺更成熟了。
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細(xì)致。課程設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂；有時(shí)應(yīng)為不小心計(jì)算出錯(cuò)，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時(shí)多耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時(shí)刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)、一絲不茍的良好習(xí)慣。
經(jīng)歷了畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正的貧乏，自己綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識的能力是如此的不足，幾年來學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點(diǎn)心急了。
由于畢業(yè)時(shí)間的倉促，很多本來應(yīng)該弄懂弄透的地方都沒有時(shí)間去細(xì)細(xì)追究來源，比如網(wǎng)格劃分的控制、坐標(biāo)系的理解、求解器的選擇等，這使我明白了大學(xué)里學(xué)的只是一個(gè)大體上的方向，離實(shí)際應(yīng)用還有太遠(yuǎn)的距離。但我相信方向才是最重要的，因?yàn)榉较虼_定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關(guān)重要。因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)生活中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個(gè)人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻(xiàn)。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
25
參 考 文 獻(xiàn)
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