水鉆磨拋機拋盤a組專用夾具設計【畢業(yè)設計】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　水鉆磨拋機拋盤A組專用夾具設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及自動化 </p>

2、<p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文

3、敘述了水鉆夾具的背景、意義，水鉆（水晶玻璃）的發(fā)展歷史，以及夾具在國內外的一些相關研究的最新成果及動態(tài)，如用圖表的形式直觀的展示了我國水鉆行業(yè)的現(xiàn)狀，今年水鉆市場價格分析及預測等。</p><p>　　采用了逆向設計，完成了從無到有，從有到新的水鉆專用夾具設計和改進。在某水鉆機床公司通過對一已報廢的單排水鉆夾具的拆裝，對各零件尺寸的測量、材料的選用，以及觀察水鉆磨拋機的整體運作情況等，設計了一個雙排的水鉆夾具。再

4、通過相關的參數(shù)，完成軸承壽命、強度校核等計算，完成了最后的設計。</p><p>　　關鍵詞：水鉆，多工位磨床，水鉆夾具，逆向設計</p><p>　　Group A of Diamond grinding and polishing machine polishing wheel dedicated fixture design</p><p><b>

5、　　Abstract</b></p><p>　　This paper describes the background of diamond jig, meaning, diamond (crystal glass) history, as well as a number of fixtures at home and abroad the latest research results and

6、developments, such as an intuitive graphical form showing the status of China's diamond industry, this year diamond market price analysis and prediction. </p><p>　　Research method is to use a certain amo

7、unt of reverse design was completed from scratch, from the special diamond to the new fixture design and improvement. Machine tool company in a diamond has been scrapped by a single drainage drilling fixture disassembly,

8、 measurement of the size of the parts, materials selection, and the observation of the overall diamond grinding and polishing machine operation, etc., designed a double row of diamond jig . And through the relevant param

9、eters, complete beari</p><p>　　Keywords: Diamond，multi-site grinder，diamond jigs，reverse design</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>

10、;　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1課題的來源1</p><p>　　1.2課題的意義1</p><p>　　1.3水鉆行業(yè)的國內外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.1水鉆的國內外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀2</p>

11、;<p>　　1.3.2 夾具的發(fā)展和研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3.3夾具的研究動態(tài)5</p><p>　　2水鉆磨床及其磨頭機構7</p><p><b>　　2.1水鉆磨床7</b></p><p>　　2.1.1水鉆磨床示意圖7</p><p>　　2.1.

12、2主要用途和適用范圍8</p><p>　　2.1.3使用環(huán)境8</p><p>　　2.2 技術參數(shù)8</p><p>　　2.2.1 機床的主要性能8</p><p>　　2.2.2 機床的主要參數(shù)9</p><p>　　2.3磨頭機構工作簡述9</p><p>　　2.4夾具設

13、計10</p><p>　　2.4.1夾具的總體設計10</p><p>　　2.4.2水鉆夾具的主要指標參數(shù)12</p><p>　　3設計計算和校核13</p><p>　　3.1水鉆夾具計算和校核13</p><p>　　3.1.1軸承設計與校核13</p><p>　　3.1

14、.2蝸桿傳動設計與校核13</p><p><b>　　4設計說明16</b></p><p>　　4.1逆向設計方法的說明16</p><p><b>　　結論17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p>　

15、　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　附錄19</b></p><p>　　附錄圖1 水鉆夾具19</p><p>　　附錄圖2 止動卡針20</p><p>　　附錄圖3 后蓋板20</p><p>　　附錄圖4 端蓋護鐵A21</p><p>

16、;　　附錄圖5 端蓋護鐵B21</p><p>　　附錄圖6 蝸桿A22</p><p>　　附錄圖7 蝸桿B22</p><p>　　附錄圖8 針A23</p><p>　　附錄圖9 針B23</p><p>　　附錄圖10 夾具體24</p><p>　　附錄圖11 調整墊板2

17、4</p><p>　　附錄圖12 內托25</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題的來源</b></p><p>　　隨著科學技術的不斷進步，全球經(jīng)濟處于一個高速發(fā)展、變革的時期。在以高科技產(chǎn)業(yè)為主要支撐、智力資源為重要依托的知識經(jīng)濟條件下，理工業(yè)正

18、在發(fā)生質的飛躍，出現(xiàn)了精密和超精密加工等先進制造技術。磨削加工是保證產(chǎn)品形位精度的最后一道關鍵工序，其加工精度直接影響產(chǎn)品的質量［1］。</p><p>　　水鉆，又稱水晶玻璃鉆石［2］。而隨著人們物質文明和精神文明的提高，對自身的形象要求相應地也越來越高，配備的飾物不再單純地從保值或增值的角度考慮，逐步向同服飾、愛好、場合等因素匹配著眼，因此希望飾物、備件多樣化［3］。然而世界資源的不斷開發(fā)利用，那些稀有礦石也

19、伴隨著不斷枯竭。于是人們對人造寶石的需求更為迫切，還希望其品種豐富，絢麗多彩，形象逼真，價格低廉［4］。用無機非晶態(tài)材料或玻璃來仿制品類眾多的無色或彩色天然寶石和玉石，可以達到以假亂真的程度，其外形和物化性能方面能通過組份的調節(jié)，使產(chǎn)品與天然礦石加工物難分伯仲［3］。水鉆行業(yè)的發(fā)展可謂不可估量，其勢頭一片大好。但是近幾年江蘇東海水晶加工業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)品暢銷國內外,但質高品優(yōu)的產(chǎn)品占比例太少,大量的劣質產(chǎn)品充填市場,嚴重的影響了水晶飾品的

20、聲譽［5］。</p><p>　　為此展開了有關水鉆磨拋機的研究和水鉆夾具的改進設計。</p><p><b>　　1.2課題的意義</b></p><p>　　不論是傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。夾具一直伴隨著機械制造業(yè)的變革而改變。而夾具作為刀具和工件加工時的基礎部件不論在哪種類型的機床上都有著重要的地位。</p>

21、;<p>　　研磨拋光是許多水晶飾品、寶石等加工中的最后一道工序，是把首飾完美的呈現(xiàn)出來的關鍵［5］。良好的夾具是研磨拋光的重要支持［6］。夾具設計及制造又是整個制造過程中生產(chǎn)準備時間和加工成本的重要因素，工裝設計水平的高低，很大程度上反映出企業(yè)制造能力的高低。</p><p>　　如何縮短工藝裝備設計所需要的生產(chǎn)準備時間及設計制造成本是是否能在激烈的市場競爭占據(jù)有利地位的一個手段［7］。由于通常情

22、況下企業(yè)夾具設計能力不足，普遍缺乏熟練的夾具設計人員，夾具準備時間長，設計方法陳舊，設計效率低。所以減少夾具返修率，對于生產(chǎn)和保護拋盤有著重要的意義。夾具的質量優(yōu)良與否在整個水鉆產(chǎn)品加工制作中有著重要意義。</p><p>　　1.3水鉆行業(yè)的國內外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1水鉆的國內外發(fā)展歷史及現(xiàn)狀</p><p>　　水鉆是一種俗稱，其主要成分是水

23、晶玻璃[3]。水晶玻璃已有悠久歷史，遠古時代因為玻璃原料雜質多，玻璃往往是不透明或半透明的［2］。13世紀，威尼斯人制成了無色透明的玻璃。到了中世紀，波希米亞的水晶玻璃制造技術逐漸傳到中歐和西歐，英、法等玻璃廠，之后有了長足的發(fā)展。1764年Ranaut在法國巴卡拉(Baccarat)的一個小村莊建立了玻璃廠，這個后來產(chǎn)權多次易手，廠名幾度變更的巴卡拉卻始終深入人心，在法國甚至在歐洲，提到鉛水晶，就會想到巴卡拉。1851年英國第一個世界

24、展覽會上設計師Paxton用沃特福德的玻璃來做墻面、屋頂，建成通體透明的水晶宮，開創(chuàng)了玻璃建筑的新紀元，在世界建筑史占了一席重要的地位。還有百多年歷史的施華洛世奇(Swarovski)水晶玻璃，更是代替鉆石、玉石等名貴裝飾品應用到了時裝、鞋帽、鐘表上［2］。</p><p>　　固然我國戰(zhàn)國時代楚國人已用石英砂、方鉛礦、重晶石為原料制造了鉛鋇硅酸鹽成分玻璃的劍首、劍珥、玉璧等裝飾玻璃，但這些玻璃與近代的鉛水晶玻璃

25、有顯著的區(qū)別[8]。20世紀50年代我國研制的鉛玻璃，主要是光學玻璃的火石玻璃，用作光學材料，60年代研制了防輻射用的鉛玻璃。到了70年代大連、上海等器皿廠才研制了真正意義上的中鉛(PbO>24%)和高鉛(PbO>30%)水晶玻璃［2］。下面是2010年四月份我國水鉆產(chǎn)品市場現(xiàn)狀及應用研究報告的一些圖表數(shù)據(jù)：</p><p>　　圖1-1水鉆產(chǎn)銷對比和產(chǎn)品國內市場份額</p><p

26、>　　圖1-2水鉆價格分析預測</p><p>　　水鉆的全球需求量很大。這種材質因為較經(jīng)濟，同時視覺效果上又有鉆石般的奪目感覺，因此很受人們的歡迎［3］。磨削加工是保證產(chǎn)品形位精度的最后一道關鍵工序，其加工精度直接影響產(chǎn)品的質量［1］。而且科學合理地設計夾具和工裝是提高勞動生產(chǎn)率、提高加工精度一個重要手段［9］。</p><p>　　1.3.2 夾具的發(fā)展和研究現(xiàn)狀</p&g

27、t;<p>　　機械制造業(yè)經(jīng)過了漫長的發(fā)展歷程，從遠古簡單的石器打磨，到現(xiàn)代工業(yè)的數(shù)控加工,已經(jīng)擺脫了手工作坊的作業(yè)方式，進入集團化生產(chǎn)、專業(yè)化協(xié)作的生產(chǎn)階段［6］。而夾具隨著機械制造模式的改變也經(jīng)歷了變革［10］。其最早出現(xiàn)在18世紀后期，至今大約經(jīng)歷了三個階段：</p><p>　　第一階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，使得加工過程進一步提高效率和趨于完善；&

28、lt;/p><p>　　第二階段夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊；</p><p>　　第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。</p><p>　　我國機械工業(yè)自建國以來有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全、具有相當規(guī)模和一定技術基礎的產(chǎn)業(yè)部門之一[11]。機械加工和夾

29、具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機械產(chǎn)品質量和水平不夠高，加工工藝過程主要依賴工藝人員的經(jīng)驗進行不合理編制工藝，使其加工工人勞動強度大，加工出來的產(chǎn)品不理想［12］。</p><p>　　國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批，多品種生產(chǎn)的產(chǎn)品種類已占工件種類總數(shù)85％左右[3]。</p><p>　　為適應市場的需求與競爭，現(xiàn)代

30、生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代 [6] 。但是一般企業(yè)都仍習慣于采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15％左右。特別是近年來，數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、成組加工（GT）等新加工技術的應用，對現(xiàn)代機床夾具提出了如下新的要求：</p>&l

31、t;p>　　1）能適用于精密加工的高精度機床夾具；</p><p>　　2）能裝夾具有相似性特征的工件；</p><p>　　3）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期；</p><p>　　4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；</p><p>　　5）采用以液壓等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高

32、勞動生產(chǎn)率；</p><p>　　6）提高機床夾具的標準化程度。</p><p>　　長久以來，加工工藝編制是由工藝人員憑經(jīng)驗進行的[14]。其涉及的因素多，因果關系錯綜復雜，往往由幾位工藝員各自編制會有不同的工藝規(guī)程，而且很可能都不是最佳方案[16]。計算機輔助工藝過程設計（CAPP）將是機械加工工藝的發(fā)展趨勢，它不僅提高了工藝設計的質量，而且使工藝人員從繁瑣重復的工作中擺脫出來，集中精

33、力去考慮提高工藝水平和產(chǎn)品質量問題［17］。伴隨著這樣的原因，現(xiàn)代化的夾具發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、模塊化、標準化等五個方面：</p><p><b>　　1）精密化</b></p><p>　　隨著產(chǎn)品精度的不斷提高，相應的對機床夾具的精度要求勢必也不斷提高。例如。瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2—5μm；德國demmeler公司制造的4m長、

34、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為士0.03mm，精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內，夾具重復安裝的定位精度高達±5μm；用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度可達0.2~0.5μm；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm[8]。機床夾具的精度已提高到微米級。</p><p><b>　　2）高效化</b></p><p>　　高

35、效化夾具能提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度，其主要是通過減少工件加工的基本時間和輔助時間來完成的。常見的高效化夾具有高速化夾具、自動化夾具、具有夾緊力裝置的夾具等[8] 。比如美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上；同樣瑞典的3R夾具也僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。目前，除了在自動線配置相應的高效、生產(chǎn)流水線、自動化夾具外，在加工中心等數(shù)控機床上出現(xiàn)了各種自動更換夾

36、具的裝置以及自動裝夾工件的夾具，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。</p><p><b>　　3）柔性化</b></p><p>　　機床夾具的柔性化是指機床夾具通過組合、調整等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等［11］。為

37、適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。</p><p><b>　　4）模塊化</b></p><p>　　組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。省工、省時、節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中［17］。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎。

38、應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務化。</p><p><b>　　5）標準化</b></p><p>　　標準化機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的

39、兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：gb/t2148~t2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本［8］。</p><p>　　1.3.3夾具的研究動態(tài)</p><p>　　在機械制造業(yè)中，有大部分的企業(yè)從事單件小批量生產(chǎn)和成批生產(chǎn)。為解決單件小批量生產(chǎn)的不合理問題，從20世紀40年代開始，人

40、們已著手研制能夠多次重復使用的夾具，也就是出現(xiàn)了組合夾具。組合夾具是在夾具的原件和合件完全標準化的基礎上，由一套預先制造好的標準元件和合件，按照組合花的原理，針對不同的工件迅速組裝成各種專用夾具，使用完畢后再拆散成元件和合件，如此不斷重復使用。</p><p>　　計算機輔助夾具設計是計算機輔助機械設計的一個重要方面，受到了各國學者的廣泛重視。然而目前計算機輔助夾具設計大多采用人機對話的交互方式，這要求設計人員的

41、素質要求較高，其質量好壞完全取決于設計人員的設計水平，計算機遠遠不能代替人的思維，無法達到智能化自動化。目前KBE技術的產(chǎn)生為傳統(tǒng)的計算機輔助設計系統(tǒng)研究帶來了新的方法和思路。</p><p>　　伴隨組合夾具設計組裝人員老化現(xiàn)象特別嚴重的原因，進行組合夾具智能化設計研究就顯得很有必要了。</p><p>　　目前專家系統(tǒng)技術是人工智能（AI）在工程領域應用中最為成功的技術之一。進行夾具設

42、計專家系統(tǒng)的研究，實質就是把夾具設計領域中的專業(yè)只是和優(yōu)秀組裝工的經(jīng)驗、技巧進行總結歸納存儲到計算機中去，然后利用這些專家只是規(guī)則推理設計出夾具組裝方案。</p><p>　　現(xiàn)有的組合夾具設計專家系統(tǒng)的投入使用，是的組合夾具設計人員拜托了以往的模式，實現(xiàn)了組合夾具設計專家的知識共享，大大的提高了組合夾具設計規(guī)劃的效率和正確性。</p><p>　　眼下人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術、基于遺傳算法的優(yōu)化

43、技術等等都出現(xiàn)在夾具設計之中。</p><p>　　2水鉆磨床及其磨頭機構</p><p><b>　　2.1水鉆磨床</b></p><p>　　2.1.1水鉆磨床示意圖</p><p>　　現(xiàn)用如下圖一款多工位數(shù)控單尖水鉆磨床的示意圖，來作介紹：</p><p>　　圖2-1多工位水鉆磨床&l

44、t;/p><p>　　圖2-2多工位水鉆磨床</p><p>　　1—磨頭機構；6—吹氣結構；2—限位插銷機構；7—下料機構；3—頂升銷機構；8—上料機構；4—磨拋機構；9—膠粉機構；5—中間主軸機構；10—高頻加熱機構</p><p>　　2.1.2主要用途和適用范圍</p><p>　　機床主要是以高速轉動的磨拋盤磨削水鉆坯珠，通過步進電機控

45、制每次磨拋后坯珠轉過的角度，把圓形坯珠磨成多面體顆粒。</p><p>　　本機床適用目前市場上大部分水鉆產(chǎn)品的磨拋加工。</p><p><b>　　2.1.3使用環(huán)境</b></p><p>　　機床供電電壓為三相交流：380V 頻率為：50Hz</p><p>　　機床供氣氣壓0.5-0.6 MPa

46、 進氣管需Ф12 </p><p><b>　　2.2 技術參數(shù)</b></p><p>　　2.2.1 機床的主要性能</p><p>　　電機驅動主軸旋轉，邊上插銷機構限位，實現(xiàn)5等分限位；磨頭由多個氣缸和步進電機組合實現(xiàn)連貫動作；上料機構和膠粉機構由氣缸實現(xiàn)運動，下料機構由氣缸加電機實現(xiàn)動作。</p><

47、p>　　2.2.2 機床的主要參數(shù)</p><p>　　機體尺寸（長x寬x高） 2400x2400x2000 mm</p><p>　　機體重量 3噸左右</p><p>　　磨拋工位數(shù)

48、2磨1拋(1磨2拋)</p><p>　　磨頭工位數(shù) 5</p><p>　　磨頭4狀態(tài) 0°（垂直狀態(tài)上下料）、48°（磨拋<可調>）</p><p>　　55°（抬頭<可調>）、90°（水平看光

49、）</p><p>　　磨頭最大工作行程 105 mm </p><p>　　主軸斜輪齒數(shù)比 160:19 </p><p>　　磨拋涂層尺寸 D=500 mm d=120

50、 mm</p><p><b>　　主運動電機</b></p><p>　　磨頭步進電機 功率 350W</p><p>　　伺服電機 功率 1.2KW</p><p>　　轉速

51、 3000r/min</p><p>　　磨盤電機 功率 1.1KW</p><p>　　轉速 940r/min </p><p>　　磨盤電機 功率

52、 1.5KW</p><p>　　轉速 940r/min </p><p>　　拋盤電機 功率 2.2KW</p><p>　　轉速

53、 變頻調速 -- r/min</p><p>　　下料電機 功率 25W</p><p>　　轉速 1350r/min</p><p>　　高頻加熱功率

54、 20KW</p><p>　　機床瞬間總功率 30KW</p><p>　　注：伺服電機、下料電機、高頻高熱裝置屬間歇性用電，故機床實際用電量遠小于30kw/h，約為10kw/h</p><p>　　磨拋機構調節(jié)螺母轉一圈 磨拋盤上升/下降1.5mm<

55、;/p><p>　　2.3磨頭機構工作簡述</p><p>　　磨頭機構（圖2-3）是由多個氣缸加電機組合實現(xiàn)自動化控制的機構，氣缸（8）控制頭部抬升的角度：0°（垂直狀態(tài)上下料）、48°（磨拋狀態(tài)<可調>），55°（抬頭狀態(tài)<可調>）、90°（對接狀態(tài)），氣缸（10）和側邊（1）限位機構來控制90°對接狀態(tài)頭部伸出的長

56、度和上膠粉時的伸出長度，氣缸（10）主要控制磨拋時的水平運動，氣缸（11）（12）控制橫向插銷，分別限位48°和55°，夾緊塊（7）結合氣缸（8），組成多鉸鏈機構，達到控制頭部多角度的目的，氣缸（10）推動基座（9）實現(xiàn)頭部伸出的動作，電機通過鏈輪、齒輪傳動（6）控制夾具（3）針的定角度轉動，限位塊（1）和定位塊（2）是限制磨頭運行行程，限位塊裝有特制的外六角螺釘（易損件），T型防水罩（5）主要是防止水掉落到夾具針上

57、，起到防水的作用。</p><p>　　磨頭機構上步進電機（4）通過鏈輪與齒輪傳動，速度比為1：2，即步進電機轉一圈，大齒輪轉半圈。要使水鉆的面數(shù)多元化，可從步進電機入手。</p><p><b>　　圖2-3磨頭機構</b></p><p><b>　　2.4夾具設計</b></p><p>　　

58、2.4.1夾具的總體設計</p><p>　　如今的夾具已經(jīng)發(fā)展出多種多樣的類型，按專門化程度分有通用、專用、組合、隨行夾具等。專用夾具相比較于通用夾具更為復雜，除了由定位裝置、夾緊裝置及夾具體的構成外，還需要另外加導向對刀元件，其余裝置或元件則可按需要確定。傳統(tǒng)的專用夾具總體組成如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-4專用夾具組成</p><p>　　本文是

59、針對數(shù)控水鉆磨拋機拋盤專用夾具的設計，由于水鉆夾具的特殊性，結合圖2-4的專用夾具組成形成的技術路線：</p><p><b>　　圖2-5技術路線</b></p><p>　?。?）研究資料，明確設計任務。首先仔細閱讀裝配圖，清楚的了解零件的作用、結構特點、材料及技術要求；其次研究零件的工藝規(guī)程，充分地了解工序的加工內容和加工要求。必要時還應了解同類零件所用過的夾具

60、及其使用情況，作為設計時的參考。</p><p>　?。?）擬定夾具結構方案，繪制夾具結構草圖。主要是確定定位方式、夾緊方式、導向方式以及夾具的整體布置等等。</p><p>　?。?）繪制夾具總圖、標注有關尺寸及技術要求。夾具總圖盡量是1：1按國家標準繪制，這樣可以使所繪制的夾具圖有良好的直觀性。</p><p>　　（4）繪制零件圖。對夾具總圖中的非標準件均應繪

61、制零件圖，零件圖視圖的選擇應盡可能與零件在總圖上的工作位置相一致。</p><p>　　下圖是總體的布置設計：</p><p>　　圖2-6 雙排針夾具</p><p>　　2.4.2水鉆夾具的主要指標參數(shù)</p><p>　　蝸桿頭數(shù)可根據(jù)要求的傳動比和效率來選定。單頭蝸桿傳動的傳動比可以較大，但效率較低，如要提高效率，應增加蝸桿的頭數(shù)。但

62、蝸桿頭數(shù)過多，又會給加工帶來困難。所以，通常蝸桿頭數(shù)取為1、2、4、6。結合此設計相關參數(shù)，最后蝸桿頭數(shù)取為=1。</p><p>　　渦輪齒數(shù)主要是根據(jù)實際應用與夾具體整體大小決定的，非標零部件件。材料選取40Gr，40Cr屬于可氮化鋼，經(jīng)氮化處理后可獲得較高的表面硬度，調質后氮化處理硬度最高能達到HRA72～78。氮化工件工藝路線：鍛造－退火－粗加工－調質－精加工－除應力－粗磨－氮化－精磨或研磨。</p

63、><p><b>　　3設計計算和校核</b></p><p>　　3.1水鉆夾具計算和校核</p><p>　　3.1.1軸承設計與校核</p><p>　　假設其工作條件：使用年限10年，每天工作8小時，每年300個工作日，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。磨頭步進電機選用型號為86BYG250D，工作時功率為350W，轉速300r/

64、min。</p><p>　　(1)初步計算當量動載荷</p><p>　　根據(jù)已知條件，軸承預計壽命：，球軸承：。</p><p><b>　　轉矩</b></p><p><b>　　圓周力</b></p><p><b>　　軸向力</b><

65、/p><p>　　該軸承只受到徑向力用，所以</p><p><b>　　(2)選擇軸承型號</b></p><p>　　選擇51101軸承 </p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中： --軸承轉速（r/min）</p&g

66、t;<p>　　--基本額定動載荷（N）</p><p>　　--當量動載荷（N）</p><p><b>　　代入得： </b></p><p>　　故所選軸承滿足壽命要求。</p><p>　　3.1.2蝸桿傳動設計與校核</p><p>　　已知：蝸輪的直徑D=3mm，電機功率

67、P=350w，軸的轉速n=150r/min。</p><p>　　法向壓力角取。齒輪傳動的螺旋角不宜選得過大，常在之間選擇，這里取。蝸桿有長和短兩根，采用長桿來做校核，必滿足。</p><p><b>　　(1)蝸桿的轉矩T</b></p><p><b>　　蝸桿的轉矩</b></p><p>&

68、lt;b>　?。?）蝸桿彎矩計算</b></p><p><b>　　受力分析計算：</b></p><p><b>　　圓周力</b></p><p><b>　　徑向力</b></p><p><b>　　軸向力</b></p&

69、gt;<p>　　在豎直平面內，由靜平衡方程得</p><p><b>　　由，即</b></p><p>　　由該方程組解得 ,</p><p><b>　　，。</b></p><p>　　在水平面內，由靜平衡方程得</p><p><b>　

70、　由，即</b></p><p><b>　　由該方程組解得 </b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　由剪力圖和彎矩圖可知,在C點處的彎矩最大</p><p>　　轉軸在扭轉與彎曲組合變形下的強度條件為</p><p><b&

71、gt;　?。?-2）</b></p><p>　　式中： --抗彎截面系數(shù)；</p><p><b>　　--截面彎矩；</b></p><p><b>　　--截面扭矩；</b></p><p>　　--材料許用應力()。</p><p>　　查<&l

72、t;機械設計>>得許用應力，抗彎截面系數(shù)</p><p><b>　　得</b></p><p>　　經(jīng)過校核與實際情況相結合12mm的蝸桿完全滿足需求。</p><p>　　圖3-1 蝸桿載荷分析圖</p><p><b>　　4設計說明</b></p><p>

73、;　　4.1逆向設計方法的說明</p><p>　　早期在進行產(chǎn)品的造型設計時，所采用的方法主要是正向設計法；這是一個從概念設計起步到CAD建模、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過程，產(chǎn)品造型設計的正向設計流程示意： 概念設計 → CAD/CAM系統(tǒng) → 制造系統(tǒng) → 新產(chǎn)品。 </p><p>　　但對于復雜的產(chǎn)品，正向設計方法也顯示出了他的不足，設計過程難度系數(shù)大、周期較長、成本高、不利于產(chǎn)品的研

74、制開發(fā)，因為無法完全預估產(chǎn)品在設計過程中會出現(xiàn)什么樣的狀況，如果每一次都因為一些局部的問題而導致整個產(chǎn)品推到重來，不管從時間上還是從成本上都是不可接受的。如果有方法改正在正向設計過程中所產(chǎn)生的局部問題自然是兩全其美的事，正是在這樣的背景下自然發(fā)展并形成了逆向設計的方法。 </p><p>　　逆向設計通常是根據(jù)正向設計概念所產(chǎn)生的產(chǎn)品原始模型或者已有產(chǎn)品來進行改良，通過對產(chǎn)生問題的模型進行直接的修改、試驗和分析得

75、到相對理想的結果，然后再根據(jù)修正后的模型或樣辦通過掃描和造型等一系列方法得到最終的三維模型。</p><p>　　采用逆向設計的方法所得到的產(chǎn)品模型，因為是有實際的模型參與各種試驗因此得到的結果相對于概念化推算和電腦虛擬模擬更接近真實，從而能迅速找到并確定產(chǎn)品的正確形態(tài)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。 </p><p>　　而在逆向設計這些環(huán)節(jié)中，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、模型重構是產(chǎn)品造型設計逆向設計的三大

76、關鍵環(huán)節(jié)。逆向設計的一般流程： 產(chǎn)品樣件 → 數(shù)據(jù)采集 → 數(shù)據(jù)處理CAD/CAE/CAM系統(tǒng) → 模型重構 → 制造系統(tǒng) → 新產(chǎn)品。</p><p>　　本次設計從收集、整理資料，到實地閱讀裝配圖，了解零件的作用、結構特點，演算出材料及技術要求，還了解同類相似零件所用過的情況等入手。從原先的單排夾具改進為現(xiàn)在的雙排水鉆夾具。這樣一來，在原先的加工條件環(huán)境下可以明顯提高勞工效率。</p><

77、p>　　當然夾具的外形增大，使得上下料機構在選擇上有了差異，或者需要重新設計上下料機構才能實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)加工。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設計，了解了水鉆的用途和加工工藝，熟悉了水鉆磨拋機的工作機理，對水鉆磨拋機有了一定的認識。并且熟悉了水鉆夾具的結構外形，主要功能。掌握了夾具的設計要點，并由單排針的結構提出了雙排

78、針的設計方案。對其結構也進行了相關設計、并對主要零部件進行必要參數(shù)的設計、計算和校核。根據(jù)總體設計方案、零部件的參數(shù)設計內容，用三維軟件CATIA進行三維建模并將其轉化為二維多視圖，最后用A畫出水鉆夾具的裝配圖和主要零部件圖。</p><p>　　本次設計是結合目前實際生產(chǎn)，為水鉆磨拋機專門設計的一種專用夾具。該夾具具有良好的加工精度，針對性強，且具有夾緊力裝置，具備現(xiàn)代機床夾具所要求的高效化和精密化的特點，可以

79、有效的減少工件加工的基本時間和輔助時間，大大提高了勞動生產(chǎn)力，有效地減輕了工人的勞動強度。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?］范晉偉，關佳亮，王文超，周順生，董廣譜，岳中軍，曹美寧.SMART—CNC超精密數(shù)控曲面磨床綜合誤差補償技術［J］.北京工業(yè)大學學報，2006，32（4）:306-310.</p><p

80、>　　［2］中國經(jīng)濟網(wǎng)綜合.領略水晶玻璃的發(fā)展歷史掌握市場動態(tài).</p><p>　　‘http://www.glass.com.cn/glassnews/newsinfo_53117.html’2011-1-9.</p><p>　?。?］印保忠，胡百柳.彩色玻璃水鉆、仿寶石、仿玉石及琉璃的生產(chǎn)和應.‘http://www.shlkx.net/xsyj/scjs/sc_08072.

81、html’2011-1-8.</p><p>　?。?］曾妙城.水鉆打磨夾具分度蝸桿加工的工藝分析［J］.廣西輕工業(yè)，2009（9）：35,82.</p><p>　　［5］董志好.水晶飾品拋光應注意的問題［J］.中國寶玉石，1996,（02）:49.</p><p>　?。?］潘衛(wèi)平，孫宇寧，魏樂林.自動轉為研磨拋光夾具的設計［B］.40（456）:47.<

82、/p><p>　　［7］黃全印.超精斷面磨床夾具的改進設計［J］.現(xiàn)代車用動力，2010，（1）:50-52.</p><p>　?。?］財富天下網(wǎng).機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向.</p><p>　　‘http://www.3158.cn/news/20100426/11/5841265729_1.shtml’2011-1-9.</p><p>　

83、?。?］李忠明.磨床工夾具設計及應用［J］.精密制造與自動化，2009，（2）：32-34.［10］郭立，劉建成，張柏清.電飯煲陶瓷內膽球面磨床夾具設計分析［J］.陶瓷學報，2001,22（2）:95-98.</p><p>　?。?1］袁培峰.磨床高精度夾具的設計［J］.汽車工藝與材料，2009，（2）：49-50.</p><p>　?。?2］孫建軍.利用多工位夾具提高數(shù)控機床加工效率

84、［J］.煤礦機電，2007，（1）：85-86.</p><p>　?。?3］隋聚艷.夾具的發(fā)展及其趨勢分析［J］.現(xiàn)代商貿工業(yè)，2009,（19）：323-324.</p><p>　?。?4］方和平.柔性夾具的發(fā)展與應用［J］.現(xiàn)代制造工程，2002,（1）:55-57.</p><p>　?。?5］李延平，張喜群，王耀武，梁齊.新一代夾具的發(fā)展與應用［J］.機

85、械工人，2006，（6）：43-44.</p><p>　?。?6］胡新林，孟凡輝.某加工中心多工位夾具的結構及制造［J］.金屬加工，2006，,3（8）：47-48，52.</p><p>　?。?7］鄭森偉，王偉，遲巖，李梅，劉偉.行星式研磨拋光機通用夾具設計［J］.機電技術，2010,（2）：55-56.</p><p>　?。?8］V．Subramaniam

86、，A.Senthil.Kumar，K.C.Seow.A multi-agent approach to fixture design［J］.Journal of Intelligent Manufacturing，2001，（12）：31-42.</p><p>　　［19］Djordje Vukelic，Uros Zuperl，Janko Hodolic.Complex system for fixture s

87、election,modification,and design［J］.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2009，（45）：731-748.</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附錄圖1 水鉆夾具</b></p&g

88、t;<p><b>　　附錄圖2 止動卡針</b></p><p><b>　　附錄圖3 后蓋板</b></p><p>　　附錄圖4 端蓋護鐵A</p><p>　　附錄圖5 端蓋護鐵B</p><p><b>　　附錄圖6 蝸桿A</b></p>

89、<p><b>　　附錄圖7 蝸桿B</b></p><p><b>　　附錄圖8 針A</b></p><p><b>　　附錄圖9 針B</b></p><p><b>　　附錄圖10 夾具體</b></p><p>　　附錄圖11 調整墊