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发动机连杆切削加工夹具设计【钻扩大头孔粗加工夹具优秀课程毕业设计】【含proe、UG三维3D建模及8张CAD图纸+带开题报告+29页加正文1.26万字】【jjsj04-1】

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发动机连杆切削加工夹具设计【钻扩大头孔粗加工夹具优秀课程毕业设计】【含proe、UG三维3D建模及8张CAD图纸+带开题报告+29页加正文1.26万字】【jjsj04-1】

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零件图.dwg

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摘   要

在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对象，使之占有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。因此，无论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。但在机械加工中应用最为广泛的是金属切削机床上使用的夹具，我们称其为机床夹具。它在保证产品优质，高产，低成本，充分发挥现有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，以减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。因此，机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。为此，在本次毕业设计时，选择了机床夹具设计。

本文主要围绕机床钻孔夹具设计为中心。用以钻发动机连杆零件，首先通过参观实习让我们对夹具设计有了初步的了解，特别是对盖板式钻模夹具设计的了解更为深刻。然后，在导师的指导下，对夹具设计方案进行分析和选择。选定方案后，。通过查阅相关夹具设计书籍和相关图例在钻孔夹具设计过程中，。在查阅了相关文献后完成外文翻译。参考相关资料完成夹具的总体设计。

关键词：机械；夹具；钻模；加工

Abstract

Machinery manufacturing industries in the process of a wide variety of applications for processing a fixed object, so that it occupies the correct position in order to receive a construction technology and equipment, collectively referred to as the fixture. Therefore, whether in the machinery processing, assembly, testing, or in welding, heat treatment, such as cold, heat process, and transport are a lot of work in a fixture. But in machining is the most widely used metal-cutting machine tools for use on the fixture, we called for the machine tool fixture. It guarantees high-quality products, high-yield, low-cost, bring into full play the potential of existing equipment, so that workers have complicated or sophisticated parts processing technologies, to reduce the heavy physical labors, and other aspects play a huge role. Therefore, the fixture of the machine is designed to promote the production and use of the rapid development of one of the important process.

  This article mainly revolves the engine bed drill hole jig design is a center. With drills the azimuth training gear shell, first let us through the visit practice have the preliminary understanding to the jig design, was specially more profound to the lap type jig jig design's understanding. Then, under teacher's instruction, carries on the analysis and the choice to the jig design proposal. After designating the plan. Through consult related jig design books and related chart of symbols in drill hole jig design process. After having consulted the related literature completes the foreign language translation. Refers to the correlation data to complete jig's system design.

Key-words：machinery；Fixture；Jig；processing

目  录 

摘   要 II

Abstract II

前    言 1

第1章  钻孔夹具设计的要求 2

1.1 钻孔夹具方案设计 2

1.2 了解夹具总体设计的要求 3

第2章  钻床夹具设计特点 4

2.1 确定夹具的类型 4

2.2 钻模的主要类型 4

2.3 明确设计任务，了解零件加工工艺过程 5

2.3.1 熟悉工件零件图、本工序加工要求 5

2.3.2 熟悉零件加工工艺过程 5

2.4 确定定位方案 6

第3章  工件的夹紧计算及其选择 7

3.1 工件的夹紧 7

3.1.1 夹紧基本原理理论 7

3.1.2 夹紧座 8

3.1.3 夹紧压板 8

3.1.4 夹紧螺钉 9

3.2 夹具受力分析 9

3.2.1 夹具受力方向 9

3.2.2 夹具受力的作用点 9

3.2.3 夹具受力的计算 10

3.2.4 夹具精度计算与分析 11

第4章  夹具结构分析与设计 12

4.1 夹具的夹紧装置和定位装置 12

4.2 夹具的导向 13

4.3 钻孔与工件之间的切屑间隙[1] [2] 14

4.4 钻模板 15

4.5定位误差的分析 15

4.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用 15

4.7 确定夹具体结构和总体结构 16

4.8 三维装配图PROE建模 18

4.8 三维PROE各个夹具零件建模 19

4.9 夹具设计及操作的简要说明 23

结 论 24

致  谢 26

参考文献 27

前    言

在机械加工过程中，夹具按专业化程度可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、成组夹具、标准夹具、随行夹具、组合机床夹具等。我这次设计的是盖板式钻夹具。这是一种专用夹具，专为一工件的一道工序而设计的夹具。钻夹具的主要任务是保证刀具旋转轴线对工件定位表面有正确的相互位置，根据工件的集合形状和尺寸结构及工艺特性，选择不同形式的钻模以保证产品精度和生产率。

在众多钻模夹具机床中，综合考虑设计要求、特点及夹具设计原理等的各方面的因素，选择了用盖板式钻模，它一般用于加工小型工件上分布在一个面上的孔。本文就围绕此夹具的方案选择，确定夹具，设计夹具等等展开的。

但是，由于知识的缺陷，设计时考虑的不够周全，还存在一些错误，请各位老师和同学指出，我将做到虚心接受，努力提高自己。


内容简介：
无锡职业技术学院机械技术学院 毕业设计开题报告 姓 名 专 业 班 级 学 号 论文题目 发动机连杆切削加工夹具设计 一、 目的、意义及文献综述 1. 目的 一项优秀的夹具结构设计，往往可以使生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大的稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效夹具。目前中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的 50%生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也 不亚于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品的优劣起着举足轻重的作用。 机械制造基础毕业设计是我们学完了大学的机械制造基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。毕业设计对我们未来的工作有着很大的帮助。 2. 意 义 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使 用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 一项优秀的夹具结构设计，往往可以使生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大的稳定 2。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效夹具。目前中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不亚于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具 的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品的优劣起着举足轻重的作用。 3. 文献综述 夹具的设计包括三个步骤：设备规划，夹具规划和夹具结构设计。目前， 以及 人在进行 面的研究中对设备规划有详细论述。计算机辅助家居设计（ 夹具方面也做了一些工作； C 等人提出的自动夹具定位和夹紧的一种方法； de C 提出的利用机械杠杆原理进行定位和夹紧位置选择的一种算法。目前，关于工件夹具的自动化配置方面的工作，自 动化结构设计 很少提及。 提出了一种指导夹具设计的方法，此方案是缩小由于工件表面与夹具安装误差所带来的定位误差。 与 出的模式是在工件加工期间工件的静态分析，这种方法是一种定性分析并且是在抓紧或夹紧物体的最坏的情况下的偏差，这种情况是由于干涉扭矩。 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展 5。 高 精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差 ，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达 5 m，夹具支承面的垂直度达到 00行度高达 00国 美乐 )公司制造的 4m 长、 2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为 密平口钳的平行度和垂直度在 5 m 以内；夹具重复安装的定位精度高达 5 m；瑞士 性夹具的重复定位精度高达 25 m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性， 夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 高 效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R 夹具仅用 1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国 金斯 )公司的球锁装夹系统， 1 分钟内就 能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础 6。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、 合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性 7。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 美乐 )公司的孔系列 组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值 8。 专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径 9。 改革开放以来，随着中国与世界的接轨，中国不断的引进了西 方先进的加工技术，而且随着世界科技的飞速发展，数控机床，加工中心，柔性制造单元，柔性制造系统等一系列高端设备得以广泛的运用，使得我国的加工精度和加工方法也发生了革命性的改变。产品更新换代的加快，产品需求的多样化，是制造业面临巨大挑战，特别像发动机连杆这种不规则零件就出现了重大问题，现阶段发动机连杆零件加工还打不到自动化加工，它的工艺好需要人工画线的方法来保证，而零件的装夹也是通过人工来完成的，所以现阶段我国对发动机连杆这种不规则零件的加工的效率还是比较低的阶段。夹具方面人们也从过去传统的夹具的装夹，定位，刀 具的引导定位为夹具的装夹和定位，随着数字化加工设备的扩大化，已经将夹具的引导刀具功能完全替代，给今后的夹具的快速装夹与定位提出了更高的要求。 课题研究的内容： 通过网络、期刊、教材、厂家资料及国内外相关文献查阅。根据要求完成对发动机连杆加工工艺和夹具设计系统设计。完成设计图纸的绘制并进行相关校核工作，完成设计说明书的编写。 加工工艺 1、制订发动机连杆加工工艺规程，关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中，我们必须要认真分析零件图，了解其发动机连杆零件的结构特点和相关的技术要求，对发动机连杆零件 的每一个细节，都应仔细的分析，如发动机连杆加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特别是要注意发动机连杆零件各孔系自身精度（同发动机连杆度、圆度、粗糙度等）和它们的相互位置精度（发动机连杆线之间的平行度、垂直度以及发动机连杆线与平面之间的平行度、垂直度等要求），发动机连杆零件的尺寸是整个零件加工的关键，必须弄清发动机连杆零件的每一个尺寸。绘制零件图是一个重点，同时因为发动机连杆零件比较复杂 ,所以也是一个难点。我们采用 件绘制零件图，一方面增加我们对零件的了解认识，另一方面增加我们对 件 的熟悉。 工序的划分 确定加工顺序和工序内容，安排工序的集中和分散程度，划分工序阶段，这项工作与生产纲领有密切关系，具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数；如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则，批量大时即可按工序分散原则，组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备，按工序集中原则组织生产。 二、 课题完成步骤 （按照提出问题，分析问题，解决问题） 根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段（途径），本课题包括两方面内容： 发动机连杆加工工艺的设计和夹具设计 制 定工艺规程的研究途径和可行性分析 毛坯的选择： 根据生产纲领和零件结构选择毛坯，毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率，以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材，则按其标准确定尺寸规格，并决定每批加工件数。 毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。拟订工艺路线： 表示零件的加工顺序及加工方法，分出工序，安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订 工艺路线从实际出发，理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案，进行分析比较后再确定。 计算切削用量、加工余量及工时定额： 查阅切削用量手册等资料并进行计算确定。目前，对单件小批量生产不规定切削用量，而是由操作工人根据经验自行选定，但对于自动线和流水线，为保证生产的节拍，必须规定切削用量，并不能随意改变。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展，工艺的改进，新工艺，新技术的不断出现，工时定额应进行 相应的修改。 对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾，但只要把它们处理好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标，质量不能保证，根本谈不上数量；质量和生产率之间是密切联系的，在保证质量的前提下，应该不断地最大限度地提高生产率，满足生产量的要求。如果两者矛盾，则生产率要服从于质量，应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下，应尽可能的节约耗费，减少投资，降低制造成本，这就是经济性。 因此，发动机连杆的工艺规程研究途径应 该体现质量、生产率和经济性的统一，达到经济合理及可行的最优方案。 夹具设计的研究途径和可行性分析 发动机连杆、铣、钻等工序使用的专用夹具，此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。 夹具设计最关键是要求对工件定位正确，且满足定位精度要求。为了解决此问题，首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度，那么可以提高夹具的制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 除此之外，选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应，夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。 课题研究的主要方法： （ 1） 搜集资料，了解并掌握发动机连杆加工工艺结构和工作原理。 （ 2） 确定设计大体思路，撰写开题报告，要求完成具体的设计内容及计算。 （ 3） 根据设计任务书的要求，熟悉相关软件 定设计方法及设计要点。按要求完成完整的设计计划及预期达到的结果，进行相关设计及计算。 （ 4） 对所设计夹具设计相关校核，准备相关资料。 （ 5） 对设计说明书初稿进行相关格式修改，对设计图纸并进行修改。 研究过程中的主要问题和解决的方 法： 1、研究内容 (1)查阅文献资料，详细研究零件图，了解零件的结构。 (2)根据零件的结构选取毛坯的种类和制造方法毛坯余量的选择。 (3)制定工艺规程和可行性分析。 (4)选择粗精基准，计算和选择金属切削机床的技术参数。 (5)根据发动机连杆的结构设计工序过程中的专用夹具。 本课题可能遇到的问题及其研究方法 （ 1）在刚开始的时候工序的划分以及定位基准会比较难选择，所以就在过程中腰认真分析零件图，了解发动机连杆的结构特点及相关的技术要求而加工工序要根据生产类型，零件的结构来认真分析。 （ 2）在夹具设计的时 候也可能遇到问题，比如工件的定位是否正确，定位精度是否满足要求等等，所以要调查现阶段国内外比较先进的发动机连杆结构，从整体上把握设计的方向，了解发动机连杆的加工工艺规程及夹具的设计原理。 （ 3）通过大量的资料，研究零件的结构，选择合适的加工方法，及选择合理的基准和工序安排。 （ 4）熟悉夹具的结构选择合理的机床及装夹设备，确定加工余量和工序，进行精细的准确的尺寸计算，和时间的估算。 在前期得做好各项准备，要查阅大量的文献了解发动机连杆的结构，并在 画出这个零件，认真去了解他的结构，这当中就需要一些工具 书比如机械加工工艺手册，夹具设计图册，刀具设计手册以及有关教材及参考资料，最后如果有需要还可以选择去工厂调研，以上条件具备完成本课题所需的工作条件。 发动机连杆总体设计方案 由零件图可知，在粗加工大头孔之前，连杆的两个端面，小头孔及大头孔的两侧面都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选 48 定位销与基面为定位基准，定位销限制 2 个自由度，基面限制工件 3 个自由度，大头孔的外侧面限制工件 1 个自由度，属完全定位。由于生产批量大，为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用手动式滑柱钻模，采用 了常用的圆锥自锁装置，装卸工件方便、迅速。 由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同，为了装卸工件方便，采用手动式滑柱钻模。 加工的大头孔为通孔，沿 Z 方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。 滑柱式是一种带有升降钻模板的通用可调夹具，它由钻模板、三根滑柱、夹具体和传动、锁紧机构所组成。使用时，转动手柄，经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向，便能顺利的带动钻模板升降，将工件夹紧或松开。钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后，必须 自锁。自锁机构的种类很多，但用得最广泛的是圆锥锁紧机构。 由零件图可知，在粗加工大头孔之前，连杆的两个端面，小头孔及大头孔的两侧面都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选 48 定位销与基面为定位基准，定位销限制 2 个自由度，基面限制工件 3 个自由度，大头孔的外侧面限制工件 1 个自由度，属完全定位。由于生产批量大，为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用手动式滑柱钻模，采用了常用的圆锥自锁装置，装卸工件方便、迅速。 由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同，为了装 卸工件方便，采用手动式滑柱钻模。 加工的大头孔为通孔，沿 Z 方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。 滑柱式是一种带有升降钻模板的通用可调夹具，它由钻模板、三根滑柱、夹具体和传动、锁紧机构所组成。使用时，转动手柄，经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向，便能顺利的带动钻模板升降，将工件夹紧或松开。钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后，必须自锁。自锁机构的种类很多，但用得最广泛的是圆锥锁紧机构。 三、 论文撰写时间安排 1. 完成 初稿 （ 年 月 日） 2. 完成二稿 （ 年 月 日） 3. 最终定稿 （ 年 月 日） 四、 指导教师意见 年 月 日 I 无锡职业技术学院机械技术学院 毕业设计（论文） 发动机连杆切削加工夹具设计 重点夹具 二级学院 机械工程学院 专 业 机械制造及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 要 在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加 工对象，使之占有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。因此，无论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。但在机械加工中应用最为广泛的是金属切削机床上使用的夹具，我们称其为机床夹具。它在保证产品优质，高产，低成本，充分发挥现有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，以减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。因此，机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。 为此，在本次毕业设计时，选择了机床夹具设计。 本 文 主要围绕机床钻孔夹具 设计为中心。 用以钻 发动机连杆 零件 ，首先通过参观实习 让我们对夹具设计有了初步的了解，特别是对盖板式钻模夹具 设计 的了解更为深刻。然后，在 导师的指导下， 对夹具设计方案进行分析 和选择 。选定方案后 ，。 通过查阅相关夹具设计书籍和相关图例 在 钻孔夹具 设计过程中，。在查阅了相关文献后完成外文翻译。参考相关资料完成夹具的总体设计。 关键词： 机械 ； 夹具 ； 钻模 ； 加工 in of a of a so it in to a to as in or in as a of in a in is on we It of so or to a of is to of of of is a us to to s s on to of in to to s 录 摘 要 . 言 . 1 第 1 章 钻孔夹具设计的要求 . 2 孔夹具 方案设计 . 2 解夹具总体设计的要求 . 3 第 2 章 钻床夹具设计特点 . 4 定夹具的类型 . 4 模的主要类型 . 4 确设计任务，了解零件加工工艺过程 . 5 悉工件零件图、本工序加工要求 . 5 悉零件加工工艺过程 . 5 定定位方案 . 6 第 3 章 工件的夹紧计算及其选择 . 7 件的夹紧 . 7 紧基本原理理论 . 7 紧座 . 8 紧压板 . 8 紧螺钉 . 9 具受力分析 . 9 具受力方向 . 9 具受力的作用点 . 9 具受力的计算 . 10 具精度计算与分析 . 11 第 4 章 夹具结构分析与设计 . 12 具的夹紧装置和定位装置 . 12 具的导向 . 13 孔与工件之间的切屑间隙 1 2 . 13 模板 . 14 位误差的分析 . 14 套、 衬套、钻模板设计与选用 . 15 定夹具体结构和总体结构 . 16 维装配图 模 . 17 维 个夹具零件建模 . 19 具设计及操作的简要说明 . 22 结 论 . 23 致 谢 . 25 参考文献 . 26 1 前 言 在机械加工过程中 ， 夹具按专业化程度可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、成组夹具、标准夹具、随行夹具、组合机床夹具等。我这次设计的是盖板式钻夹具。这是一种专用夹具，专为一工件的一道工序而设计的夹具。钻夹具的主要任务是保证刀具旋转轴线对工件定位表面有正确的相互位置，根据工件的集合形状和尺寸结构及工艺特性，选择不同形 式的钻模以保证产品精度和生产率。 在众多钻模夹具机床中 ， 综合考虑 设计要求 、 特点及夹具设计原理等的 各方面的因素， 选择了用 盖板式钻模， 它 一般用于加工小型工件上分布在一个面上的孔 。 本文就围绕此夹具的方案选择 ， 确定夹具 ， 设计夹具等等展开的 。 但是，由于知识的缺陷，设计时考虑的不够周全，还存在一些错误，请各位老师和同学指出，我将做到虚心接受，努力提高自己。 2 第 1 章 钻孔夹具设计的要求 孔夹具 方案设计 方案设计 是 夹具设计的重要阶段，它在分析各种原始资料的基础上，要完成下列设计工作： 研究 发动机连杆 零件 原始 资料 ， 明确设计要求。 拟订钻孔夹具结构方案 ， 绘制夹具结构草图。 绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求。 绘制零件图。 3 从另外一方面来说， 机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料： 1 (1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该零 件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。 (2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。 (3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。 在本次毕业设计的夹具要求是中小批量生产的夹具设计。 (4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。 夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。 解夹具总体设 计的要求 1） 夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序， 应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。 2） 夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的 夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。 3） 夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的 防护装置、挡屑板以及各种安全器具。 4） 能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件 的材料选用将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的低成本设计在世界各国都以相 当重视。为此，夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中。宜采用气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产，则宜采用较简单的夹具结构。 5） 要适当提高夹具元件的通用化和标准程度。选用标准化元件， 特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，从而降低夹具成本。 6） 必须具有良好的结构工艺性，以便夹具的制造、使用和维修。 以上要求有时是互相矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。例如钻模设计中，通常侧重于生产率的要求。 4 第 2 章 钻床夹具设计特点 定夹具的类型 按使用范围，夹具可分为通用夹具和专用夹具两类。通用夹具适用于各种不同尺寸的零件加工，如导尺、分度盘等。这类夹具是作为附件与机床一起配套供应的。专用夹具是专门为某一工件在某一工序进行加工而设计的夹具，如在铣床上加工弯曲零件必须采用相应的夹具，在压刨上加工斜面、曲面也要采用专用夹具。 模 的主要类型 钻床专用夹具一般通称为 “钻模 ”。可按钻模有无夹具体，以及夹具体是否可动，而分为下面几类： 1 这种钻模在使用时，是被固定在钻床工作台。用于在立轴式钻床上加工较大的单孔或在摇臂钻床上 加工平行孔系。如果要在立式钻床上使用固定式钻模加工平行空系，则需要在机床主轴上安装钻模时，一般先将装在主轴上的定尺刀具伸入钻套中，以确定钻模的位置，然后将其紧固。这种加工方式的钻孔精度比较高。 回转式钻模主要用于加工同一圆周面上的平行孔系，或分布在圆周上的径向孔。有立轴、卧轴和斜轴回转等三种基本形式。由于回转台已标准化，并作为机床附件由专门厂生产供应，固回转式钻模的设计，大多数情况是设计专用的工作夹具和标准回转台联合使用。 主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻转 式钻模可减少工件装夹的 次数，提高工件上各孔之间的位置精度。 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过 10 滑柱式钻模的结构已经标准化了和规格化了，具有不同的系列。使用时，只要根据工件的形状、尺寸和加工要求等具体情况，专门设计制造相应的定位、 5 夹紧装置和钻套等，装在夹具体的平台或钻模板上的适当位置， 就可用于加工。 确设计任务，了解零件加工工艺过程 悉工件零件图、本工序加工要求 图 工零件图 该零件为 45 钢；零件图如上图 批量生产；该工序在立式铣床上用三面刃铣刀加工。 悉零件加工工艺过程 粗磨第一端面粗磨第二端面磁力探伤及去磁钻扩铰小头孔扩大头孔粗磨搭 6 子面工艺凸台枪钻螺纹底孔，铰螺钉光孔，攻丝锪螺钉座面、倒角去毛刺、清洗激光开槽、作标记胀断连杆体、盖装配压衬套钻 油孔精磨第一端面精磨第二端面精镗大、小头孔珩磨大头孔小头铣落差倒角、去毛刺称重、去重清洗终检 定定位方案 由零件图可知，在粗加工大头孔之前，连杆的两个端面，小头孔及大头孔的两侧面都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选 48 定位销与基面为定位基准，定位销限制 2 个自由度，基面限制工件 3 个自由度，大头孔的外侧面限制工件 1 个自由度，属完全定位。由于生产批量大，为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用手动式滑柱钻模，采用了常用的圆锥自锁装置，装卸工件方便、迅 速。 由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同，为了装卸工件方便，采用手动式滑柱钻模。 加工的大头孔为通孔，沿 Z 方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。 滑柱式是一种带有升降钻模板的通用可调夹具，它由钻模板、三根滑柱、夹具体和传动、锁紧机构所组成。使用时，转动手柄，经过齿轮齿条的传动和左右滑柱的导向，便能顺利的带动钻模板升降，将工件夹紧或松开。钻模板在夹紧工件或升降至一定高度后，必须自锁。自锁机构的种类很多，但用得最广泛 的是圆锥锁紧机构。 7 第 3 章 工件的夹紧 计算 及其 选择 件的夹紧 紧基本原理理论 夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。 图 夹紧功能原理方案设计组成结构 分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性 ， 夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。 夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。 加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。 夹紧要求特征项：主要指性 能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。 夹具受力 大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。 元件功能分析： 夹紧功能主要包括四种元功能 。它们是 ：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递夹紧对象特征 加工信息特征 夹紧要求特征 动力源项 元功能解项 技术性 经济性 社会性 应用实例 技术参数 夹紧功能原理方案设计 功能项 原理解项 评价项 备注项 8 力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。 设计夹紧装 置时 ， 应满足下述主要要求： 2 应破坏工件的定位 ， 为此，必须正确选择 夹具受力 的方向及着力点。 大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。 紧动作要迅速，操作方便省力，安全。 夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。 紧座 在不考虑重力和其它的伴生力的情况下， 夹具受力 的大小既与切削力的大小有 关，也与切削力对支承的作用有关。 W=KM(其中 K=， 削扭矩 W=85 (7+7)=) Q 需 =f1+100/( 需 为 切削力 为简化夹具的成本及考虑工厂实际情况，拟用螺钉夹紧装置。计算螺钉的 夹具受力 ： W=2D 中 / + 1)。此公式采用中的数据以 为螺纹升角 ;t“S/ D 中 ; 1螺纹摩擦 角； D 中 螺纹中径； 中有 f=母端面与工件间的摩擦系数 )， 1=6。 34， ；计算 W=N） 。 很明显，可以使用螺钉夹紧机构。 夹紧座加工要求： 淬火4；渗碳深度 16配做。 紧 压 板 夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不移动，限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是辅助支承的，最终起决定作用 的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在夹紧的过程中用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。 5具体的结构见零件图。 螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等）相结合，对工件实 9 施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有：单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。 夹紧压 板加工要求： :火5；渗碳深度 27配做。 1 6 紧螺钉 根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间缩短并以国家标准的规格生产。 夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现，由于夹具种类繁多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入的研究。 建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造规律也很复杂。这里 仅作最基本的原理方案设计研究。 为使工件 在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保持不变 ， 就要用夹紧装置将工件夹紧 防止在加工过程中移动、振动、或变形 。 因为此套夹具加工的工件刚度较好 ， 防止了切削力作用是所引起的振动 ，侧面在加上移动压板的定位 ， 免除 夹具受力 对加工表面几何形状精度的不利影响夹具的夹 紧选 用加工表面的松态夹紧 ， 夹具受力 的作用线不通过加工表面的周围 ， 使加工表面的材料处在自由状态下 。 具受力分析 具受力 方向 在保证安装的真确可靠 ， 减少工件的变形 ， 定位方便和在可以减少所需 夹具受力 的大小的前提下 ， 此套夹具的夹紧方向和工件重力方向和切削方向 相同 。工件的定位工作面为 垂直方向 上 ， 则工件的夹紧通过工件的一个定位销与水平方向的移动压块完成 。 夹具受力 的方向为 平行 重力方向 垂直 夹紧 。 2 在本次夹具设计中， 夹具受力 是由中心螺杆和一边压板提供的。 具受力 的作用点 夹具受力 的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在 夹具受力 的方 案 已定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定 夹具受力 的作用点个数为 2个。 考虑 夹具受力 作用点的一般要求： 1 夹具受力 的作用点应能保持工件定位稳定，而不至引起工件发生位移和偏转； 10 夹具受力 的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些； 夹具受力 的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性 。 具受力 的计算 夹具受力 的大小重要取决于切削 ， 重力是可认为不变的 ， 而切削力在切削的过程中是变化的 。 影响切削力的大小因素很多 ， 如工件质量的不均匀 ，加工质量的不均匀 ， 刀具磨损以及切削用量的变化等等 。 同时 夹具受力 也和其他因素有关 ， 如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度 ， 工艺系统的刚性等等 ， 因此夹具 夹具受力 的设计只 能对其作初略的估算 。 W:实际 夹具受力 论 夹具受力 K:安全系数 安全系数 :K= 中 : 其加工直径全部为 91 刀具： 钻头 D=91。 则轴向力：见工艺师手册表 =CF z 中： 420， f=( 90200()190 F=420 1 . 0 0 . 89 1 0 . 3 5 1 . 0 7 2 1 2 3 ( )N 转矩 T=CT Z 式中 : = . 0 0 . 89 1 0 . 3 5 1 . 0 7 1 7 . 3 4 ( ) 功率 7 2 在计算切削力时 ,必须考虑安全系数 ,安全系数 K=2 4 式中 基本安全系数， 加工性质系数， 刀具钝化系数 , 断续切削系数 , F/ =( 钻削时 T= M 切向方向所受力 : 671065 11 取 1.0f 4416 )( 所以 ,时工件不会转动 ,故本夹具可安全工作。 具精度计算与分析 精度等级的选择：首先根据所要加工的零件进行分析，看其在各方面的精度及表面粗糙度等的要求。然后，根据设计好的夹具（即零件在夹具上的配合和装配来确定。 表 3 标准公 差数值表 （节录） 基本尺寸 5080 13 19 30 46 74 120 190 300 80120 15 22 35 54 87 140 220 350 120180 18 25 40 563 100 160 250 400 由 国家标准推荐的各公差等级的应用范围 可知： 其中 （ 1） 到 用于高精度和重要的配合处 ； （ 2） 到 用于要求精密配合的情 况 ； （ 3） 到 用于一般精度要求的配合。 选用公差等级时，除上述有关原则和因素外，还应考虑以下问题。 在 本次 设计的夹具中可得知零件与夹具体的配合要求较高精度配合，所以选择 (1） ， 而用于定位零件中间的孔和轴 ，在钻孔只能够要求这个孔和轴要有较高的位置度，所以选择（ 2） ， 钻模板和零件上用来定位的插销，因为它是用来对零件钻孔装夹定位的，所以 同样 选（ 2）。 12 第 4 章 夹具结构分析与设计 具的夹紧装置和定位 装置 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密 联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为 夹具受力 ，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构 的特点： （ 1）结构简 单； （ 2）扩力比大； （ 3）自琐性能好； （ 4）行程不受限制； （ 5）夹紧动作慢 。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置 ， 在此套夹具中 ， 中间传动装置和夹紧元件合二为一 。 力源为机动夹紧 ， 通过螺栓夹紧移动压板 。 达到夹紧和定心作用 。 工件通过定位销的定位限制了绕 通过螺栓夹紧移动压板 ， 实现对工件的夹紧 。 并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板 ， 通过精确的圆弧定位 ， 实现定心 。 此套移动压板制作简单 ， 便于手动调整 。 通过松紧螺栓实现压板的前后移动 ， 以达到压紧的目的 。 压紧的同时 ， 实现工件 的定心 ， 13 使其定位基准的对称中心在规定位置上 。 在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向，用两个同心 半 圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位， 把压板压紧， 之后取出定位插销。 具的导向 在钻床上加工孔时 ， 大都采用导向元件或导向装置 ， 用以引导刀具进入正确的加工位置 ， 并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移 ， 提高刀具的刚性 ， 从而保证零件上孔的精度 ， 在钻床上加工的过程中 ， 导向装置保证同轴各孔的同轴 度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等 ， 因此 ， 导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用 。 导向元件包括刀杆的导向部分和导向套 。 在这套钻床夹具上用的导向套是钻套 。 钻套按其结构可分为固定钻套 ， 可换钻套 ， 快换钻套及特殊钻套 。 因此套钻夹具加工量不大 ， 磨损较小，孔距离精度要求较高 ， 则选用固定钻套 。 如图 直接压入钻模板或夹具体的孔中 。 图 套 钻模板与固定钻套外圆一般采用 H7/ 且必须有很高的耐磨 性 ， 材料选择 20淬火 我选择的钻套 :25 相同的 ， 为了防止定位销与模板之间的磨损 ， 在模板定位孔之间套上两个固定衬套 。 选取的标准件代号为 12*18 材料仍选取 淬火 差采用 H7/ 孔与工件之间的切屑间隙 1 2 钻套的类型和特点 : 1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用 H7/要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚 小，孔距离精度要求较高的小孔。 2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以 F7/7/4 配合装入衬套中。 3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。 4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。 钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙 C， 使开始钻孔时 ， 钻头切屑刃不位于钻套的孔中 ， 以免刮伤钻套内孔 ， 如图 图 切屑间隙 C=(1.2)d。 在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素 ， 确定了设计方案后 ， 选择了C=8。 因为此钻的材料是铸件 ， 所以 模板 在导向装置中 ， 导套通常是安装在钻模板上 ， 因此钻模板必须具有足够的刚度和强度 ， 以防变形而影响钻孔精度 。 钻模板按其与夹具体连接的方式 ， 可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等 。 在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板 ， 在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下 ， 钻模板在夹具体 上采用定位销一面双孔定位 ， 螺栓紧固 ， 钻模精度较高 。 4 位误差的分析 制造误差 1）中心线对定位件中心线位置精度 . 取 . （ 2）内外圆同轴度误差（查表 . 故，2222252423222 . 则 . 15 知此方案可行。 套、衬套、钻模板设计与选用 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 为了 减少辅助时间 采用 可换钻套 ，以来满足达到 孔 的 加工的要求 。 表 d D t 基本 极限 偏差 本 极限 偏差 0 1 + + 6 9 1 + 8 3 6 9 8 12 16 3 4 7 +0 4 5 8 11 5 6 10 13 10 16 20 6 8 +2 +5 8 10 15 18 12 20 25 10 12 +8 22 12 15 22 +6 16 28 36 15 18 26 30 18 22 +0 34 20 36 6 22 26 +5 +9 200 26 30 42 46 25
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本文标题：发动机连杆切削加工夹具设计【钻扩大头孔粗加工夹具优秀课程毕业设计】【含proe、UG三维3D建模及8张CAD图纸+带开题报告+29页加正文1.26万字】【jjsj04-1】
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