摘要
本课题是法兰盘卧、斜轴回转分度钻床夹具设计，许多功能完全相同而结构工艺性不同的零件，它们的加工方法与制造成本有着很大的差别，应仔细审查零件的结构工艺性，定位基准选择、加工方法选择。根据零件主要表面的技术要求、生产类型、材料的性能、零件的结构、形状尺寸、毛坯尺寸、毛坯情况、生产计划安排及现有的对比，确定其最佳夹具加工方案。
本设计中，根据法兰盘尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度、技术要求、工件材料、等要求来设计夹具过程。根据给定的生产量大小来确定夹具类型过程。根据现有生产条件，充分发挥现场技术条件手段和技术力量的潜力来设计夹具过程。机床夹具的总体设计包括从方案制定到总装配图的设计的全部过程。包括确定工件的定位，选择或设计定位元件，计算定位误差；确定刀具的导引和对刀方式，选取或色痕迹导引元件或对刀元件；确定工件的夹紧方式，选择或设计夹紧机构或装置，计算夹紧力；确定夹具体及其他装置的结构类型等。
通过合理的设计，在保证零件加工质量前提下,提高生产效率,降低消耗,以取得较好的经济效益和社会效益。
关键词：夹具，法兰盘，回转分度定位
Abstract
The topic is Plectrum Technology Analysis and fixture design,.Many functionally identical nature and structure of different parts, their processing methods and the cost of manufacturing is very different, we should carefully examine parts of the structure, positioning baseline options, the processing method of choice. According to the major surface parts to the technical requirements, product type, material properties, components, the structure, shape and size, the rough size, Blank, production plans and the current contrast, we found that the best processing program.
The design, based on tolerance Plectrum size, shape and position tolerances, surface roughness, technical requirements, workpiece material, rough type, heat treatment and surface protection requirements of the design process. According to the output size to determine the process. According to the unit's first production conditions, and give full play to the scene technical means and technologies for the potential of the design process. Its object processing process analysis of the technology components of the structure analysis to determine the type of production and forms of organization. Blank design process to determine line, positioning benchmark choice. The fixture design, including programming from the general assembly to the design of the entire process. Including the identification of the workpiece positioning, choice or design positioning components, calculated positioning error; Tool to determine the right guidance and knives, Color selection or guidance components or traces of knife components; determine the workpiece clamping, choice or design or clamping devices, Clamping calculation; identify specific folder and other devices, and other types of structures.
Through rational design, quality assurance parts processing premise, improve production efficiency and reduce consumption, in order to obtain a better economic and social benefits.
Keyworks: Fixture,Flange, Rotary-Pisition.
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
第二章 机床夹具设计概述 2
2.1 夹具设计概念 2
2.2 机床夹具设计说明 2
2.2.1 机床夹具设计的基本要求和步骤 2
2.2.2 机床夹具的分类和组成 3
2.2.3 工件安装与获得加工精度的方法 3
2.2.4 工件在夹具中的定位原理 3
2.2.5 常见定位方式及定位元件 4
2.2.6 工件在夹具中的加紧原理 4
2.2.7 确定刀具位置及钻套的选择 5
2.2.8 夹具总图的绘制及标注 7
2.2.9 机床夹具总图上尺寸的标注 8
2.2.10 机床夹具总图上技术条件的标注 9
2.2.11 机床夹具调刀尺寸的标注 9
2.2.12 夹具定位误差分析与计算 10
第三章 机床的夹具设计 12
3.1 研究原始资料,确定夹具的设计方案 12
3.11 夹具设计前所需的资料 12
3.12 分析工件并确定定位方案 12
3.2 确定夹具总装配图的设计 13
3.2.1 钻模的分类与选择 13
3.2.2 钻模板的分类与选择 13
3.2.3 钻套的选择与设计 14
3.2.4夹具体定位元件的确定 15
3.2.5工件定位元件的确定 16
3.2.6 回转分度装置及定位误差的计算 20
3.2.7 对定分度装置机构 22
3.2.8 定位器原理 22
3.2.9 其它零部件 23
3.2.10 夹具体 26
3.3 机床夹具的总装配与原理 27
第四章 夹具的经济效益分析 29
第五章 小结 30
致谢 31
参考文献 32
科技译文 33
第一章 绪论
机床夹具是机械制造工艺系统重要的组成部分，其实现工件定位和夹紧； 使工件加工时相对于机床刀具有正确的位置； 以保证工件的加工精度。其质量的高低直接影响到零件制造的质量、工人的劳动强度、产品成本和生产率。如何设计与制造高质量、低消耗和性能稳定的夹具，是现代机械制造生产的重要条件，也是保证机械零件质量的关键因素。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。通过机床夹具的设计，提高设计、计算、分析问题和解决问题的能力，综合运用计算机绘图能力、表达技术问题的能力以及开拓创新的能力等。通过本夹紧机构的设计进而掌握一般机床夹具的一般方法、步骤和技巧，从而达到掌握一般机械的设计方法和技巧，综合运用所学的知识来解决工程实际问题。
该机床夹具毕业设计是学完了《机械制造工艺学》《机床夹具设计》《金属切屑机床》等主要专业课程，并进行参观实习后进行的一个实践性环节，综合运用所学的基础理论知识、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题。
通过本夹紧机构的设计，能巩固、扩大和强化所达到的理论知识与技能，提高自己设计、计算、绘图、编写技术文件的能力、学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在设计中培养自己理论联系实际，严肃认真的工作作风和独立工作能力，为以后从事技术工作打下一个良好的基础。
第二章 机床夹具设计概述
2.1 夹具设计概念
机床夹具是用以装夹工件和引导刀具的附加装置。主要用于金属切削加工，在机床与工件、刀具之间起桥梁作用，是工艺系统中的一个重要环节。它可准确地确定工件与刀具、机床的相对位置，确保加工质量；它可以提高生产效率，降低劳动强度；它可以扩大或改变机床的使用范围等。因此，机床夹具是保证机械加工工艺过程正常进行的技术硬件之一。
2.2 机床夹具设计说明
2.2.1 机床夹具设计的基本要求和步骤
机床夹具设计的基本原则是在保证加工质量的前提下，创造好的劳动条件和高的生产率，低的生产成本，高的经济性。为达到这一基本原则，需考虑一下要求：
（1）机床夹具的专用性和复杂程度要与工件的生产纲领相适应。大批量上可采用高效的定位和加紧机构。小批量生产则采用结构简单的定位和加紧机构，并尽量选用通用夹具。
（2）机床夹具应满足工件加工工序的技术要求。其关键在于正确定位方法，定位元件以及定位误差的分析计算。
（3）机床夹具的结构应尽量简单，并具有良好的结构工艺性，并具有防尘、防屑、排屑的良好结构及必需的润滑系统。
（4）机床夹具即操作方便，又要省力安全。
（5）机床夹具应能提高劳动生产率，降低工件的制造成本。机床夹具设计时，应综合上述各项要求，提出几种设计方案进行综合分析和比较，以期达到质量好、效率好、成本低的综合经济效果。
总的来说，应满足其下的基本要求：
（1）稳定地保证工件的加工精度。专用夹具要有合理的定位、夹紧方案，选择适当的尺寸公差及其技术要求，必要时还要进行精度分析。
（2）提高生产率并降低成本。根据工件生产批量的大小，设计不同复杂的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产。夹具设计时要力求结构简单，尽量采用标准原件，以缩短设计和制造周期，降低夹具制造成本，提高经济性。
（3）具有良好的使用性。尽量使专用夹具操作方便、省力、安全可靠，必要时要设计和配备安全防护装置。
（4）具有良好的结构工艺性。专用夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。
机床夹具设计的步骤可以分为四个阶段：
（1）研究原始资料，明确设计任务
首先应分析研究工件的结构特点、材料、生产批量和本工序加工的技术要求以及与前后的联系，然后收集有关机床方面和刀具方面的资料；必要时收集国内外有关设计和制造同类型夹具的资料，作为设计的参考。
（2）考虑和确定夹具的结构方案，绘制结构草图
①确定工件的定位方案，包括定位原理、方法、原件和装置；
②确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构；
③确定夹具的其他组成部分，如分度装置、微调机构、对刀块或引导元件等；
④考虑各种机构、元件的布局，确定夹具体和总体结构。
（3）绘制夹具总图
夹具总图应遵循国家标准绘制，图形大小的比率应尽量采取1:1,所绘的夹具总图有良好的直观性。总图应按夹紧机构处在夹紧工作状态下绘制，视图应尽量少，但必须能够清楚地表示出夹具的工作原理和构造，表示各种机构或元件之间的位置关系等。主视图应去操作者实际工作时的位置，以作为装配夹具时的依据并供使用时参考。最后总装图上各部分的尺寸，制订技术条件及编写零件明细表。
（4）绘制夹具零件图
夹具中的非标准零件都必须绘制零件图。在确定这些零件的尺寸、公差或技术条件时，应注意使其满足夹具总图的要求。
2.2.2 机床夹具的分类和组成
(1) 机床夹具的分类
机床夹具的种类和形式十分繁多，按照机床夹具的使用范围，大致可分为四类。a.通用夹具 b. 专用夹具 c. 组合夹具 d.通用可调夹具和成组夹具.
(2) 机床夹具的组成
机床夹具主要是由以下几个部分组成：a.定位元件 b.夹紧装置 c. 对刀元件 d. 导引元件e.其它装置 f.连接元件和连接表面 g.夹具体。
2.2.3 工件安装与获得加工精度的方法
(1)机械加工时
确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程称为定位。在工件定位后用夹紧力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧。安装就是定位和夹紧过程的总和。
由于工件的加工批量、加工精度要求以及结构尺寸的不同，工件在安装中的定位方式也不同。工件在机床上的安装方法有三种：
a.直接找正定位安装法，b.划线找正定位安装法，c夹具定位安装法
(2)工件获得尺寸精度的方法
a.试切法 b.定尺寸刀具法 c.调整法 d.自动控制法
(3)工件获得形状精度的方法
a轨迹法 b 成形法 c 展成法
2.2.4 工件在夹具中的定位原理
(1)工件定位的基本原理
工件定位的实质就是要使工件在夹具中占有某个正确的位置。这样的定位方法，可以转化为空间直角坐标系中决定刚体坐标的问题来分析。自由刚体在空间直角坐标系中具有六个自由度，即沿三个相互垂直的坐标轴的移动自由度和绕三个坐标轴的转动自由度。在夹具中，自由度可以理解为工件位置上的不确定。假如能使工件在夹具中的六个坐标参数保持不变，即限制工件具有的六个运动自由度，则就可以做到使工件以定位面与夹具定位元件的定位工作面保持接触或配合，允许二者在保持接触或配合的前提下发生相对滑动，但不允许脱离接触或配合，脱离接触或配合，就丧失了定位作用。工件在夹具中完成定位以后，为保持定位位置，防止工件受力后运动，工件还必须进行夹紧。工件夹紧后不能运动也并不意味着工件在夹具中的六个自由度被限制，因此要正确区分定位与夹紧的概念。
(2)工件在夹具中定位的几种
根据夹具定位元件限制工件运动自由度的不同，工件在夹具中的定位，由下列几种情况：a. 完全定位 b. 不完全定位 c. 欠定位 d.重复定位。
2.2.5 常见定位方式及定位元件
工件的定位方式定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式，主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用状况等因素。根据工件的定位要求，工件在夹具中的定位方式通常分为两大类：单个典型表面定位方式和组合定位方式。
(1)单个典型表面的定位及定位元件
典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等单一几何表面，它们是组成各种不同复杂形状工件的基本单元。
平面定位方式是常见的工件定位方式，其定位基准为平面，根据定位基准是否经过加工而有粗基准和精基准之分。
圆孔定位方式中工件的定位基准是圆柱，相应定位元件的定位工作面是外圆面的相互配合或接触实现定位。常用的定位元件有：圆柱定位心轴，圆柱定位销和锥销。
外圆定位作为定位基准定位时，常用的定位方式有圆柱定位，V形块定位、支承板定位和内锥套定位。
圆锥孔定位方式有长圆锥孔和短圆锥孔定位两种情况。长圆锥心轴定位长圆锥孔，限制工件五个方向的自由度；短圆锥心轴定位圆锥孔，一般为顶尖定位顶尖孔，限制工件三个方向的自由度。
(2)组合定位方式及定位元件
由单个典型表面作不同组合来对工件相应得几个定位面进行定位，以达到工件在夹具中的定位要求，这种定位称组合定位。
2.2.6 工件在夹具中的加紧原理
工件定位以后必须通过夹紧力把工件固定，就需要一个产生加紧力的基本装置。夹紧装置一般由力源装置、中间递力机构和夹紧元件三部分组成。
(1)力的夹紧力的三要素原则
三要素包括：夹紧力的作用点、方向和大小。正确施加夹紧力就是要确定夹紧力的三要素。
合理选择夹紧力的作用点：夹紧力的作用点应该用在工件刚性较好的部位，以免因夹紧力引起工件变形。夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的稳定受力区内，以免因夹紧力引起工件的移动和翻转。夹紧力的作用点应尽可能靠近加工部位，这样可以减小切削力对夹紧力的作用力矩，从而减小工件加工时的变形和振动。夹紧力尽量避免直接作用在精加工的表面上，以免造成压痕。必须作用在精加工表面上时，一定要在夹紧元件上垫上比洞见材料软的垫块，或者设法增大夹紧元件与工件的接触面积。
合理选取夹紧力的方向：主要夹紧力的作用方向应指向主要定位基准面。工件在夹具中的定位基准面通常可分为：主要定位面；导向定位面；止推定位面或防转定位面。主要定位面的分布面积较大，限制了工件三个方向自由度，它决定工件定位的稳定性。因此主要夹紧力的作用方向应指向主要定位基准面。夹紧力的作用方向尽可能有利于减小夹紧力。夹紧力，切削力，和工件重力三力方向一致，所需夹紧力为最小。三力方向不一致，所需夹紧力较大，特别是夹紧力与切削力和重力方向相反，所需加紧里为最大，一般要尽量避免这种情况。夹紧力的方向应有助于定位，而不应破坏定位。在夹紧力的作用下，工件不应离开定位元件的定位工作面，确保主要定位面与定位元件定位工作面的可靠接触，要有一定的压力使工件定位基准压向各定位元件的定位工作面。
准确计算夹紧力的大小，保持夹紧力在加工过程中的稳定 夹紧力的大小影响夹具使用的安全性和可靠性，因此必须有足够的夹紧力。但夹紧力又不能过大，过大的夹紧力会使工件及夹具产生过大的夹紧变形，影响加工精度。夹紧力的大小是根据切削力计算公式，计算出可能产生的最大切削力，并找出切削力对夹紧系统的作用影响为最大的状态，按静力平衡条件计算出所需夹紧力，最后乘以一定的安全系数作为实际采用的夹紧力。
(2)基本夹紧机构
基本夹紧机构是夹紧装置中的一个和重要的组成部分，一切外加的作用力都必须通过夹紧机构转化为实际夹紧力。常见的基本夹紧机构有以下几种：a.斜楔夹紧机构是利用其斜面所产生的压力来夹紧工件。斜楔夹紧机构具有增力作用。当外加一个较小的夹紧作用力可得到一个比外加力大几倍的夹紧力，而且但外加力一定时，斜楔的斜角越小，增力越大.斜楔夹紧机构具有改变夹紧作用力方向的特点。当外加一个作用力则斜楔产生一个与外加力方向垂直的力。斜楔夹紧机构的加紧行程很小。b.螺旋夹紧机构是利用螺旋直接夹紧工件，或者与其他元件或机构组合来夹紧工件，是应用最广的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构具有以下结构特点：螺旋夹紧机构的夹紧力急增力比大；螺旋夹紧机构的自锁性能良好；螺旋夹紧机构的夹紧行程范围大.c.圆偏心夹紧机构的作用原理，当圆偏心回转时，就相当把曲线楔逐渐楔入在基圆。d.对中定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧作用的夹紧机动原理实现定心夹紧。这类夹紧机构的对中定心夹紧元件的移动范围较大，能适应不同定位面尺寸的工件，有较大的通用性构。该夹紧机构在夹紧过程中能使工件相对某一轴线或对称面保持对称性或对中性，即实现定心夹紧。对中定心夹紧机构的工作原理有两基本类型：a.对中定心夹紧元件以均匀等速移。对中定心夹紧元件以均匀弹性变形原理实现定心夹紧。
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