机械制造装备项目训练说明书-盖钻9-φ17孔的夹具设计.doc

沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书目 录前言11 产前准备31.1 年生产纲领31.2 生产条件31.3零件工艺分析32 夹具的结构设计52.1 定位机构52.2夹紧机构52.3 导向装置的选择52.4 机床夹具的总体形式5 2.4.1 确定夹具体5 2.4.2 确定联接体6 2.4.3 夹具体的总体设计图62.5 绘制夹具零件图62.6 绘制夹具装配图73 夹具精度的验算93.1 定位误差的分析与计算93.1.1 定位误差93.1.2 产生定位误差的原因10 3.1.3 定位误差的计算113.2 夹紧力的分析与计算94 结论115 致谢146 参考文献15前言机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。 4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。机械制造装备设计项目训练是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于：1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。1.产前准备1.1年生产纲领工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。如5万件以上夹具复杂用全自动化的设备，5000件小批量生产用手动设备。1.2生产条件直径从1毫米以下至120毫米的所有规格钻头都可以使用钻床加工。台式钻床的加工范围通常在15毫米以下。立式钻床的最大加工范围通常在1575毫米之间。摇臂钻的最大加工范围在25120毫米之间。各种钻床主轴的锥孔型号和功率不同。最小的高速台钻的功率只有200W，最大的摇臂钻的功率可以达到25KW。台钳常用在立式钻床和台式钻床上，只能夹持小型零件，大中型零件通常在摇臂钻上加工，直接夹紧在工作台上。 Z5025型号立式钻床，最大钻孔直径25mm，主轴端至底面距离1000mm，主轴级数9级，主轴转速范围500-2000转每分钟，主轴行程200mm，外形尺寸10506871980。1.3零件工艺分析 本次课设是要为此图中的盖设计一个钻9-17孔的夹具，精确和方便的完成钻孔工作。最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。图1.1 零件图零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,本工件放置方法应如图1-1所示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。2. 夹具结构设计2.1定位机构 图2-1-1支撑钉在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。 根据工序图给出的定位原理方案，按有关标准正确选择定位元件或定位元件的组 合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。工序图只给出了原理方案，应仔细分析本工序的工序内容、加工精度要求，已加工表面，按照六点定位原理的原则，确定定位方案。本工序需加工的项目1）对工件的工序图进行分析，明确本工序需要加工的内容： 保证中心距尺寸 1210.2 mm 2）选择定位方式为保证工件加工孔 17的定位要求，选择底面作定位基准，采用支撑钉定位。2.2夹紧机构图2-2-1工件放置方式 1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。 2 .夹紧力的方向的确定：1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。4. 选择夹紧机构：在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：1）安全性 夹紧机构应具有足够的强度和夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。2）手动夹紧机构活动操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。3）夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。4）手动夹紧机构应操作灵活、方便。5）本课设为保证定位精度，主夹紧力的作用点应在主定位点的支承范围内，故夹紧机构选择在固定式定位销上直接加螺纹，用螺母压紧的方法。为加快工件的装夹速度，提高夹具使用效率，螺母垫圈采用开口垫圈。图2-2-2夹紧机构2.3 导向装置的选择导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。这些装置均已标准化，可按标准选择。综上分析，本次设计采用固定导向套加工工件，来提高其工作的连续性和其工作效率。选择导向装置： 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。图2-3-1钻模板用于钻床零件加工的是固定钻套装置。固定转套是直接压入钻模板或夹具体的孔中，为过盈配合，位置精度高，结构简单，但磨损后不易更换，适合于中，小批量生产中只钻一次的孔。钻夹具中的钻套,除要求它引导钻头，钻出正确的孔外，还要求它能在装卸时快而准确。2.4机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。夹具的组成归纳为：1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。2.4.1确定夹具体：夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。2.4.2确定联接体：联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。2.4.3夹具体的总体设计图:图2-4-1总体图2.5绘制夹具零件图对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。（1） 零件图尽可能按1：1绘制。（2） 零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。（3）零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。2.6 绘制夹具装配图(1) 装配图应按国家标准尽可能1：1地绘制，三视图要完整清楚地表达出夹具的主要结构及夹具的工作原理。(2) 视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓，定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置(3) 按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。(4) 画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联接成一体。(5) 标注必要的尺寸、配合、公差等。 1） 夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。2） 夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、固定尺寸。如车床夹具的莫氏锥度、铣床夹具的对定装置等。3） 夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块对刀时塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。4） 夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。5） 各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。6） 标注技术条件a. 定位元件的定位表面间相互位置精度。b. 定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。c. 定位表面与导向元件间的位置精度。d. 导向元件工作面间的位置精度。7） 对零件编号，填写标题栏和零件明细表。 每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产过程中，生部按零件编号安排生产、查找工件。完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、配套件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。8）此课设装配图标注（1）夹具外型尺寸：389 200 228（2）中心距尺寸及公差：1210.2 mm（3）刀具导向衬套与钻模板配合 11H7/r6、快换钻套与衬套配合18H7/r63 夹具精度的验算3.1 定位误差的分析与计算3.1.1 定位误差 影响工件加工表面位置精度的因素有三个方面，工件在夹具中的安装误差，夹具机床上的对定误差，加工误差，夹具精度的验算主要是验算工件在夹具中的安装误差，其它两项可以在夹具安装或加工过程中调整。 (1) 验算尺寸精度：所有影响尺寸精度的尺寸链均是验算尺寸精度的组成环，分别计算每个组成环的最大间隙误差，然后计算其综合误差。 (2) 验算形位公差： 所有影响形位公差的尺寸链均是验算形位公差的组成环，分别计算每个组成环的最大转角误差，然后计算其综合误差。计算出的综合误差小于等于技术要求公差的2/3即为合格。3.1.2产生定位误差的原因（1）平面定位情形，夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反应到被加工表面的位置上去，所产生的定位误差称之为基准转换误差。（2）定位基准面与定位元件表面的形状误差。（3）导向元件，对刀元件与定位元件间的位置误差。（4）夹紧力使工件或夹具产生变形，产生位置误差。（5）夹具在机床上的安装误差。（6）定位元件与定位元件间的位置误差。3.1.3定位误差的计算影响工件加工表面位置精度的因素有三个方面，工件在夹具中的安装误差，夹具正在机床上的对定误差，加工误差，夹具精度的验算主要是验算工件在夹具中的安装误差，其它两项可以在夹具安装或加工过程中调整。精度计算公式：e=(H/2+h+B)max/He刀具引偏量（mm）H钻套导向高度（mm）h钻套下端面与工件间的空间高度（mm）max刀具与钻套的最大间隙1=1max/H13.2夹紧力计算结论为期两周的实训结束了，这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的了解，特别是其中的技术要求，比如：夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，夹具体一般设计成平板式，保证具有足有的刚性，还有设计的装配图应按照1：1的比例画出，视图要完整清楚的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理，并视所有工件为透明体，用双点划线画出主要部分，并画出定位元件，夹紧机构和导向装置的位置。 通过这次实训我认为自己学到了很多东西，最主要的是可以和以前学过的书本上的知识相结合，这样不仅对书本上的知识学习的更加透彻，还可以为以后的工作有很大的帮助。我希望以后还可以有这样的实习机会，可以学到更多时间性的知识，而且在实习过程中老师还可以教我们许多他以前的工作经验，对我们来说受益匪浅。 两周的实训虽然结束了，但是所学到的东西将会影响我们以后的发展，对我们来说意义是重大的。实训课将理论知识真正运用到实践中去，不仅可以加深对知识的理解也可提高自己动手操作能力。我相信这对未来的学习和工作有着很大的帮助。致谢通过本次课程设计，我学习到了更多的知识，更进一步的掌握了专业技能。虽然这次课程设计并不是很能说明我掌握知识的程度，但是经过这次课程设计让我认识到，很多事情是可以通过自己的能里做好的。虽然在刚开始课程设计时我很没有信心，但是在张海华老师的耐心讲解和指导下，还是能够按照要求完成这次课程设计的内容的。这次课程设计虽然我完成的图不