【精品资料】-钻床专用夹具设计4【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 学 设 计 说 明 书 课程名称 机械制造装备设计 设计课题 钻床专用夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 名 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 设计设计任务书 . 1 设计评语 . 2 前 言 . 3 第 1 章 定位方案设计 . 4 第 2 章 定位误差分析与计算 . 8 第 3 章 引导装置的设计 . 10 套类型的选择 . 10 套高度和排屑间隙 . 11 定钻套位置尺寸和公差 . 12 第 4 章 夹紧机构的设计 . 13 紧装置的组成和基本要求 . 13 紧力的确定 . 13 紧机构的选择 . 15 第 5 章 夹具体的设计 . 17 夹具体的要求 . 17 具体材料及制造方法 . 17 具体结构尺寸 . 18 造夹具体的技术要求 . 20 设计心得 . 21 致谢 . 22 参考文献 . 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 课 程 设 计 任 务 书 机 械 工 程 系 机械设计制造 及其自动化 专业 学生姓名 班级 学号 程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 钻床专用 夹具设计 设计 内容与要求 ： 内容：为变速叉设计一套钻模夹具。 设计要求： 孔。 1 夹具装配图一张、 计说明书一 份。 利提高加工精度，保证加工质量，降低加工成本，提高劳动生产率和减轻工人的劳动强度，便于 大 批量生产。 设计（论文）开始日期 年 月 日 指导教师 设计（论文）完成日期 年 月 日 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 设 计 评 语 第 页 机 械 工 程 系 机 械设计制造 及其自动化 专业 学生姓名 班级 学号 程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 钻床专用 夹具设计 设计 篇幅： 图 纸 张 说 明 书 页 指导教师评语： 年 月 日 指导教师 学 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 前 言 机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业 的一门主要专业课，其任务是通过该课程的学习，掌握主要机械制造装备的工作原理及其正确使用和选用方法、原则，并具备一定的机械制造装备的总体设计、传动设计、结构设计等基本知识和主要工艺装备的设计能力。 本次夹具 设计 是机械制造装备设计这门课程的一个重要环节，它是对平时所学理论知识的一个总结和应用。对所学知识的理解掌握及实际应用能力的培养提高很有帮助。 由于知识能力不足及实际经验的缺乏，设计中难免存在许多错误和不足之处，还望老师多多指点。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第 1 章 定位方案 设计 在机械 加工过程中，必须使工件、夹具、刀具和机床之间保持正确的相互位置，才能加工出合格的零件 。这种正确的相互位置关系，是通过工件在夹具中的定位，夹具在机床上的安装，刀具相对于夹具的调整来实现的。 在研究和分析工件的定位问题时，定位基准的选择是一个关键问题。一般地说 ,工件的定位基准一旦被选定，则工件的定位方案也基本上被确定。 定位方案是否合理，直接关系到工件的加工精度能否保证。 在分析工件定位时，为了简化问题，习惯上都是利用定位支撑点这一概念，但是工件在夹具中定位时，是把定位支撑点转化为具有一定结构的定位元件与工件相应的 定位基准面相接触或配合而实现。 在夹具设计时，工件在夹具中 的定位可能有多种方案，为了进行方案之间的比较和最后确定满足工序加工要求的最佳方案，需要进行定位方案的设计。 026+235 . 1 0 0买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 速叉零件图 结合任务书所给零件图，从加工要求考虑， 要在变速叉 工件上钻 一个 8 孔，有角度要求 ，深度要求和位置度要求，结合图 个自由度。 方案一： 21图 2如图 示，工件以变速叉两叉脚左侧面为主要定位面，用支撑板 2 限制个自由度，用长定位销 1 与 孔配合限制 个自由度， 其中 个自由度 被重复限制， 即 存在过定位。虽然变速叉两叉脚允许轻微变形，且有利于增加装夹刚性，但这将不利于保证尺寸 所以考虑其他方案以消 除过定位现象。 方案二： 如图 示，工件以变速叉两叉脚左侧面为主要定位面，用支撑板 2 限制个自由度，用短定位销 1 与 孔配合限制 个自由度， 消除了过定位的影响， 在工件右端设置一个辅助支撑 ，其作用是在工件定位后才参与支撑，只起到提高工件刚度和稳定性、承受切削力及辅助定位的作用，不能限制工件的自由度 。 但考虑到加紧装置的选择与布置，若采用支撑板则影响加 紧装置的放置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 21图 2方案三： 如图 示，工件以变速叉两叉脚左侧面为主要定位面，用两个支撑钉 2 21图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 12分别与变速叉两叉脚左侧面接触，限制 个自由度，用调整垫片调整两支撑钉高度，减小夹紧后两叉脚变形。用短定位销 1 与 孔配合限制 个自由度，消除了过定位的影响，在工 件右端设置一个辅助支撑，其作用是在工件定位后才参与支撑，只起到提高工件刚度和稳定性、承受切削力及辅助定位的作用，不能限制工件的自由度。而且用两个支撑钉定位便于夹紧装置的布置。 比较上述三种方案可知，图 选择方案三作为定位方案。 按照加工要求，还必须限制工件绕 y ，限制方法如图 销放在图 a 所示位置时 ，由于侧面与 孔轴线的距离较小，又为铸造面，尺寸公差大，因此防转效果差。 挡销放在图 b 孔轴线的距离较远，因而防转效果好，定位精度高。 ()a ()b 图 销的布置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第 2 章 定位误差分析与计 算 用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中，会遇到由于工件的定位基准 与工序基准不重合，以及工件的定位基准 (基面 )与定位元件工作表面存在制造误差，这些都能引起工件的工序基准偏离理想位置，由此引起工序尺寸产生加工误差，及定位误差D，其数值大小为工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的最大偏移量。只有定位误差小于工件相应加工要求的公差的 1/51/3,定位方案才认为是合理的，因此在夹具设计时必须对定位进行分析与计算。 定位误差由基准不重合误差B和基准位移误差Y两部分组成，定位误差的大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即 D B Y 其中基准不重合误差B的大小等于因定位基准与工序基准不重合而造成的加工尺寸的变动范围。 需要注意的是，当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向成夹角时，基准不重合误差等于定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。基准位移误差Y的大小等于因定位基准与调刀基准不重合造成工序尺寸的最大变动量。 当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成一定夹角时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影。因此，基准位移误差Y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于调刀基准的最大变动范围在加工尺寸方向上的投影。 由加工零件图可知，除孔 的大小由钻头保证外，本工序的主要加工要求是孔的 深度、孔轴线与叉脚左侧面位置度及孔的轴线与垂直面的夹角。由于夹角未注公差，所以只需计算孔的深度、孔轴线与叉脚左侧面位置度这两项定位误差即可。 1. 加工尺寸 定位误差 采用图 示定位方案时，这种定位方式属于孔销间隙配合的情况，而且在钻孔加工时，切削力向下，即孔 与夹具上的定位销保持固定边接触 (如图 在这种情况下，孔在销上的定位实际上已由定心定位转变为支撑定位的形式，定位基准变成了孔的一条 母线 (图 示为孔的上母线 )。此时的定位误差是由于定位基准与工序基准不重合造成的，属于基准不重合误差，与销子直径公差无关。由此可求出由于孔径变化造成孔心在接触点与销子中心线连线方向的最大变动量为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 m a x m i 22 T即孔径公差的一半。由前面分析已经知道工件工序基准仍是孔心，且工序尺寸方向与固定接触点和销子中心连线方向相同，所以有： D ma O 2D 销单边接触时的定位误差 m a x m i 22 T 1 1 0 . 5 2( 1 2 . 1 0 5 1 2 . 0 4 5 ) m m 0 . 0 6 m m = 0 . 0 3 m m 5)时， h 一般取 斜孔或 在斜面上钻孔时， h 尽量取小一些。 定钻套位置尺寸和公差 钻套轴线在夹具上的位置是以定位元件的定位表面或定位元件轴心线为基准来标注的。钻套位置尺寸以工件相应尺寸的平均尺寸为基本尺寸，其公差取为工件相应尺寸公差的 1/51/2，偏差对称标注。 由 图 速叉零件图可知 要加工 孔的位置度公差为 ，设工序尺寸为其改为对称公差的形式，即：g = ( 7 . 2 5 0 . 0 4 ) m ，设钻套位置尺寸为 L ,钻套位置尺寸为工序尺寸的平均尺寸，即 L=寸 L 的公差取工件工序尺寸公差的 1/51/2，即取： 0 . 0 4 (1 / 5 1 / 2 ) 妨取 钻套位置尺寸为 = ( 7 . 2 5 0 . 0 1 ) m 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 第 4 章 夹紧机构的设计 在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。 紧装置的组成和基本要求 紧装置的组成 夹紧装置由三部分组成 1. 动力装置 动力装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液 压、电动等动力装置。当然也有很多手动操作的夹紧机构。 2. 夹紧元件 夹紧元件是夹紧装置的最终 执行元件。通过它和工件受压面的直接接触而 完成夹紧动作。 3. 中间传动机构 中间传动机构是介于力源和夹紧元件之间的传力机构，它将原动力以一定 的大小 和方向传递给夹紧元件。 通常把夹紧元件和中间传动机构统称为夹紧机构。 紧装置的基本要求 (1) 夹紧时 不破坏工件在夹具中占有的正确位置； (2) 夹紧力要适当 ，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面及产生加紧变形； (3) 夹紧机构操作安全、省力，加紧迅速； (4) 夹紧机构的复杂程度、工作效率应与生产 类型相适应。结构应尽量简单，便于制造与维修； (5) 具有良好的自锁性能。 紧力的确定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 夹紧力的确定就是确定夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。在进行这项工作时，必须结合定位装置的结构形式 和布置方式，并分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他作用于工件上的外力情况，并在此基础上确定夹紧力的 作用点、 方向和大小。 紧力作用点 夹紧力作用点是指夹紧时，夹紧元件与工作表面的接触位置。它对工件夹紧的稳定性和变形有很大影响。 确定夹紧力作用点时，应遵循下列原则： (1) 夹紧力的作用点应落在支 承元件上或几个支承元件所形成的支承平面内，以保证定位确定的工件位置不被破坏； (2) 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这对刚性差的工件尤为重要； (3) 夹紧力的作用点应尽可能靠近加工面，这样可以增加夹紧力的可靠性，防止和减少工件的振动。 由于本设计中变速叉以两叉脚左侧面和两个支撑钉端面接触定位，综合考虑 以上原则，夹紧力作用点应落在对应的两叉脚右侧面上。 紧力方向的确定 夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置，以及工件所受外力的作用方向等有关。确定夹紧力的方向应考虑以下三个方面： (1) 夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主要夹紧力应垂直于主要定位基面，以保证加工精度； (2) 夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件变形； (3) 夹紧力的方向应尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。 结合要加工工件，综合考虑以上原则，夹紧力方向应垂直于支撑钉端面。 紧力大小的估算 在夹紧力作用点位置和夹紧力方向后，还需合理地确定夹紧力的大小。夹紧力不可过小，否则，会因夹紧力不足 引起加工过程中工件的位移；夹紧力也不可过大，否则，会使工件产生变形。计算夹紧力是一个 很复杂的问题，一般只能粗略地进行估算。因为在加工过程中，工件受到切削力、重力、离心力和惯性力等的作用，从理论上讲，夹紧力的作用效果必须与上述作用力 (矩 )相平衡。但实际上，在不同条件下，上述作用力在平衡系中对 工件所起的作用各不相同。如一般切削加工中、小工件时，起决定作用的因素是切削力 (矩 )；加工笨重大型工件时，还必须考虑工件的重力作用；高速切削时，不能忽视离心力和惯性力的作用。此买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 外，影响切削力的因素也很多，例如工件材质不均匀，加工余量大小不一致，刀具的磨损程度及切削时的冲击等因素都使得切削力随时发生变化。为简 化夹紧力的计算，通常假设工艺系统是刚性的，切削过程是稳定的，在这些假设条件下，根据切削原理公式或切削力计算图表求出切削力，然后找出在加工过程中最不利的瞬时状态，按静力学原理 (即夹具和工件处于静力平衡下 )求出夹紧力大小。为保证夹紧可靠，还须再乘以安全系数 K，作为实际所需的夹紧力表示为 F式中：实际需要的夹紧力； K 安全系数，一般粗加工时取 K=加工时取 K= 理论夹紧力。 在实际夹具设计中，对于夹紧力的 大小并非在所有情况下都要计算确定。如对于手动夹紧机构，常根据经验或用类比的方法确定所需夹紧力的数值。 本设计中选择的夹紧机构 (见 述 )为偏心夹紧机构，手动夹紧，所以可根据操作人员的操作经验进行适当施力夹紧。 紧机构的选择 夹紧机构的种类虽然很多，但其结构大都以斜楔夹紧机 构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础，这三种夹紧机构合称为基本夹紧机构。 (1) 斜楔夹紧机构 它是利用斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。在生产中，直接使用楔块楔紧工件的情况比较少 。在手动夹紧中，楔块往往和其他机构联合使用。通常在气动和液压夹具中广泛应用。 (2) 螺旋夹紧机构 螺旋夹紧机构结构简单、加紧可靠，所以在夹具设计中得到广泛应用。分为单螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构和快速夹紧机构。 (3) 偏心夹紧机构 它是斜楔夹紧机构的一种转化形式，通过偏心件直接夹紧或与其他元件组合而实现加紧工件。偏 心夹紧机构的偏心件一般有圆偏心和曲线偏心两种。圆偏心夹紧机构具有结构简单、加紧迅速等优点。但它的夹紧行程小，增力倍数小，夹紧自锁性能较差，所以一般适用于工件被夹紧表面的尺寸公差较小和切削过程中振动较小的场合。 因为本设计中要加工的工件被夹紧表面的尺寸公差为 小；切削过程中振动不大，且为大批量 生产，需要迅速夹紧，所以选择偏心夹紧机构，选用偏心压板夹紧机构 (如图 示 )。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 12367891011121314151645图 心压板夹紧机构 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 第 5 章 夹具体的设计 夹具体是夹具的基础件，夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。故夹具体的形状与尺寸取决于夹具上各种装置及夹具与机床的连接。 夹具体的要求 1. 有足够的强度和刚度 在加工过程中，夹具体在切削力、夹紧力的作用下，不应产生不允许的变形和振动。 所以在设计夹具体时，考虑增加夹具体厚度或添加加强筋。 2. 尺寸稳定 为保 证夹具体加工后尺寸稳定，对铸造夹具体要进行时效处理；对焊接夹具体要进行退火处理，以消除内应力。 本夹具设计夹具体为铸造件，所以要对夹具体进行时效处理。 3. 结构工艺性好 在保证强度和刚度的前提下，夹具体应力求结构简单，便于制造、装配和检验；体积小、重量轻以便于操作。对于 移动或翻转夹具，其重量一般不宜超过10 4. 便于清除切屑 为防止加工中切 屑聚积在定位元件工作表面或其他装置中，影响工件的正确定位和夹具正常工作，在设计夹具体时，要考虑切屑 排除问题。 对于本设计而言要加工的为盲孔，所以要加工孔要和钻模板留 有足够的排屑空间 (见 述 )。 具体材料及制造方法 夹具体可用铸造或焊接方法制造。由于铸造夹具体具有下列特点，所以得到了较广泛地应用。 (1) 铸造工艺性良好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制； (2) 铸造夹具体吸振性良好，可减小或避免其受力而产生的振动； (3) 铸造夹具体承受抗压能力大，可承受较大的切削力、夹紧力等力的作用。 铸造夹具体材料，一般采用 种，这里我们选用 具体应进行时效处理，以消除内应力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 选择夹具体毛坯时，应当综合考虑其 结构的合理性、工艺性、经济性、标准化以及制造条件等诸多因素，作出合理的选择。表 5常用夹具体毛坯的结构特点和应用场合。 这里我们采用的是装配结构 (见图 表 5具体的毛坯 结构类型 特点 应用场合 铸造结构 可铸出复杂的结构形状，抗压强度高，抗振性好，易于加工，但生产周期长，需进行时效处理，以消除内应力、材料多用 用于切削负荷大、振动大的场合，或批量生产中 焊接结构 制造方便 ，生产周期较短，重量较轻，但焊接后热变形大，需进行退火处理。 用于新产品试制或单 件小批量生产 装配结构 用标准毛坯件或标准零、部件组合而成，可缩短生产周期，降低成本。 适用于夹具的标准化和系列化 具体结构尺寸 夹具体制造属单件生产，通常都是参照类似的结构，按经验类比法确定其结构尺寸。实际上在绘制夹具体总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置、对刀导向元件以及其他辅助机构和装置在总体上的布置，夹具体的外形尺寸便已经大体确定。表 5夹具体结构尺寸的经验数据。 表 5具体结构尺寸的经验数据 夹具体结构部分 经验数据 夹具体壁厚 h 1525具体加强肋厚度 (.9)h 夹具体加强肋高度 不大于 5h 夹具体壁与壁连接的铸造圆角 R=1/51/10( 12) 式中12圆角连接处的壁厚 铸造夹具体零件的尺寸公差取值参见表 5 装配结构的夹具体和一些形位公差。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 表 5具体零件的尺寸公差参考表 夹具体零件的尺寸 (角度 ) 公 差 数 据 相应于工件未注尺寸公差的直线尺寸 相应于工件未注角度公差的角度 10 相应于工件标注公差的直线尺寸或位置公差 (1/21/5) 工件相应公差 夹具体上找正基面与安装工件的平面间的垂直度 正基面的直线度与平面度 固件用的孔中心距公差 0 . 1 m m L 1 5 0 m m买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 3510 A 具体 造 夹具体 的技术要求 铸造夹具体的技术要求，一般有如下规定： (1) 铸 件不允许有裂纹、气孔、砂眼、缩松、夹渣等铸造缺陷。浇口、冒口、结疤、粘砂应清除干净。 (2) 铸件在机械加工前应时效处理。 (3) 未注明的铸造圆角 R=35 (4) 铸造拔模斜度 (铸件在垂直分型面的表面需有铸造斜度 )。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 设计 心得 这次关于 变速叉钻孔夹具 设计 是我们真正理论联