毕业设计夹具

1 / 21 毕业设计夹具 河南职业技术学院 毕业设计 题目： 机床夹具的设计 系机电管理系 学生姓名 张金锁 学号 08311019 专业名称 数控加工指导教师 李松龄 2016 年 3月 15 日 河南职业技术学院机电工程系 毕业设计任务书 毕业设计指导教师评阅意见表 毕业设计答辩意见表 机床夹具的设计 张金锁 摘 要 我国社会主义现代化要求机械制造工业为国民经济各部门的技术进步、 技术改造提供先进、高效的技术装备，它首先要为我国正在发展的产业包括农业、重工业、轻工业以及其它产业提供质量优良、技术先进的技术装备，同时还要为新材料、新能源、机械工程等新技术的生产和应用提供基础装备。 本论文是结合目前实际生产中，通用夹具不能满足生产要求，用通用夹具装夹工件效率低、劳动强度大、加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而专门设计的一种2 / 21 铣床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。 该夹具具有良好的加工精度，针对性强，主 要用于拔叉零件铣槽工序的加工。本夹具具有夹紧力装置，具备现代车床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力，有效地减轻了工人的劳动强度。 本夹具能在加工常规零件的时候使质量进一步提升，并降低劳动强度，能在保证产品质量加工精度的同时批量生产，从而降低生产成本。从而夹具的使用在某种程度上提高实际生产中企业的效益 。因而对夹具知识的认识和学习，在今天显的优为重要起来。 关键词： 机床 夹具 设计 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3 / 21 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 HBC6700 方向机壳体，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： 关键词：机械；夹具；钻模；加工 I 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 lo t of work in a fixture. But in machining is the most 4 / 21 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 HBC6700 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 designs understanding. Then, under teachers 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 5 / 21 correlation data to complete jigs system design. Key-words： machinery； Fixture； Jig； processing ： II 目 录 摘 要 I Abstract II 前 言 1 第 1 章 钻孔 夹 具 设 计 的 要求 2 钻孔夹具方案设计 ? 2 了解夹具总体设计的要求 ? 2 第 2 章 钻 床 夹 具 设 计 特点 6 / 21 4 1 确定夹具的类型 ? 4 钻模的主要类型 ? 4 盖板式夹具特点 ? 5 第 3 章 工件的夹紧计算及其选择 7 工件的夹紧 ? 7 夹 紧 基 本 原 理 理论 7 2 4 6 夹紧座 8 夹紧压板 8 1 4 夹紧螺钉 9 夹 紧 力 的 选择 ? 9 夹 紧 力 方向 10 夹 紧 力 的 作 用点 7 / 21 10 夹紧力的计算 10 3 夹 具 精 度 计 算 与 分析 11 第 4 章 夹具结 构 分 析 与 设计 13 1 2 夹具的夹紧装置和定位装置 ? 13 夹具的导向 ? 14 钻孔与工件之间的切屑间隙 1 2 1 1 2 2 15 钻模板 ? 16 总体分析夹具 ? 16 总 结 17 参考文献 18 致 谢8 / 21 19 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。 1 第 1 章 钻孔夹具设计的要求 钻孔夹具方案设计 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9 / 21 作： 1 研究壳体零件原始资料，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。 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 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。 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。 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。 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。 了解夹具总体设计的要求 2 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10 / 21 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 2 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。 3 第 2 章 钻床夹具设计特点 11 / 21 确定夹具的类型 1 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。 钻模的主要类型 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 1.固定式钻模 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。 2.回转式钻模 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。 3.翻转式钻模 主要用于加工小型工件不12 / 21 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。 4.盖板式钻模 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 kg。 5.滑柱式钻模 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、 4 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。 此次设计的夹具工件是侧盖，图为其中部分结构。 图 钻孔零件 此设计针对这四个孔设计盖板式钻孔夹具。 盖板式夹具特点 2 盖板式钻模的特点是没有夹具体。图所示为加工车床溜板箱上多个小孔所 用的盖板式钻模，它用圆柱销 1 和 菱形销 3在工件两孔中定位，并通过 3个支承钉 4 安放在工件上。盖板式钻模的优点是结构简单，多用于加工大型工件上的小孔， 如图 2所示。 图 盖板式钻模 1 圆柱销； 2 钻模板； 3菱形销； 4 支撑钉 13 / 21 1）工件的定位 该套夹具采用的定位： 该套夹具采用“一销一孔”的定位 .通过一个销及工件上一个孔及其该工件 的一个平面进行定位。 其中孔限制 X、 Y 方向上移动，销限制绕 Z 旋转。 若定位销为长销，则出现过定位。所以定位销为短定位销。 5 2）定位销的选择 2 3 从上可知此套夹具选取的定位销为一圆柱销实现定位，此销应可换。 按表选取 D=13， H=18。 根据尺寸选取的可换圆柱定位销为 A型 :A13n6X24 GB2204-1980。 在“一销一孔”定位方式中，销是限制 Z 旋转自由度的。 工件以“一销一孔”定位时的定位误差： 设计中两销为垂直放置，孔和销皆为 13H7/h6。 0 由公差和配合表可知，定位孔为 13 + ，定位销为 13 ?0 .011 。 0 01XW= g1+ j1+ 1=+0= = 01XW/2= 由上述分析可知，欲减少系统定位误差，可以采取提高定位孔、定位销的 精度或配合类别，采用消除间隙的结构，选取孔距大的双孔定位等，设计中选择 的工件定位孔是 10，精度是 7 级。 孔距公差为，定位平面的平面度为，表面粗糙度为 Ra=。 从对加工零件进行分析之后，可知采用盖板式14 / 21 钻模，不管是装夹还是在效率 上都优于其他的钻模。所以选择了这种方案。 6 工件的夹紧计算及其选择 计算及其 第 3 章 工件的夹紧计算及其选择 工件的夹紧 夹紧基本原理理论 1 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。 夹紧对象特征 夹 紧 功 能 原 理 方 案 设 计 功能项 加工信息特征 夹紧要求特征 动力源项 原理解项 元功能 解项 技术性 评价项 经济性 社会性 备注项 应用实例 技术参数 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15 / 21 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。夹紧力大小、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 7 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 1.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，16 / 21 为此，必须正确选择夹 紧力的方向及着力点。 2.夹紧力的大小应该可靠，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。 3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。 4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。 夹紧座 2 4 6 在不考虑重力和其它的伴生力的情况下， 夹紧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=KMN M 为切削扭矩 W= 85 = Q Q 需 = 需 KP/= 100/= 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 紧力： W=2QL/ D 中 /tg。此公式采用中的数据以 M16 标准螺纹计算。 为螺纹升角 ;t“ g =S/ D 中 ; 1 螺纹摩擦角； 中 螺纹中径； 人工作用力； D Q 其中有 f=， 1=6。 34， ；计算 W= 。 很明显，可以使用螺钉夹紧机构。 夹紧座加工要求： 1.表面发蓝或其它的防锈处理； 2.热处理 :T10A， 淬火 : ， HRC6064；渗碳深度 ； 3.锐边无毛刺； 4.螺纹孔以国家标准的 M16 配 做。 夹紧压板 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17 / 21 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 机 床 夹 具 毕 业 论 文 【摘要】 制造业中广泛应用的夹具，是产品制造各工艺阶段中十分重要的工艺装备之一，生产中所使用夹具的质量、工作效率，及夹具使用的可靠性，都对产品的加工质量及生产效率有着决定性的影响。 首先对夹具的概念进行了解，再进行机床夹具的设计，从定位到误差分析再到确保加工精度，然后计算出加紧力确定加紧点位数等细节计算。 【关键词】定位；加工精度；定位点；夹紧力。 1 机床夹具概述 工件装夹与夹具 一、工件装夹的概念 在机床上 对工件进行加工时，为了保证加工寿面相对其它表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占有准确的位置，井在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变。前者称为工件酌定位，后者称为工件的夹紧，这一整个过程统称为工件的装夹。在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具。 工件的装夹，可根据工件加工的不同技术要求，采18 / 21 取先定位后夹紧或在夹紧过程中同时实现定位两种方式，其目的都是为了保证工件在加工时相对刀具及切削成形运动对刀及导引元件 “ 在夹具中，用来确定加工时所使用刀具位置的元 件称为对刀及导引元件，如钻套及对刀块等。它们的作用具用来确定夹具相对刀具的位置，或引导刀具专用夹具 专用夹具是指专门为某一种工件的某一工序设计的夹具。此类夹具一般不考虑通用性，以便使夹具设计格结构简单、紧凑、操作迅速 和维修方便；专用夹具通常由使用厂根据工件的加工要求自行设计与制造，生产准备周期较长。当生产的产品或零件工艺过程变更时，往往无法继续使用，故此类夹具只适于在产品固定和工艺过程稳定的大批量生产中使用。 成组夹具 在生产中，有时由于加工批量较小。为每种零 件都分别设计专用夹具很不经济，而使用通用夹具又往往不能满足加工精度和生产率的要求，故采用成组加工工艺，并根据组内的典型代表零件设计成组夹具。这类夹具在使用时，只需对夹具上的部分定位、夹紧元件等进行调整或更换，就可用于组内不同工件的加工。 组合夹具 组合夹具是在夹具零、部件标准化的基础上发展起19 / 21 来的一种适应多品种、小批量生产的新型夹具。它是由一套结构和尺寸已经规格化、系列他的通用元件、合件和部件构成。它们包括：基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、辅助件、合件和部件等。这些通用 元件、合件和部件是由专业工厂生产供应的，使用单位可根据被加工工件的加工要求，很快地组装出所需要的夹具。夹具使用完毕后，可以将各组成元件、 合件等拆开，清洗后入库以