机械制造装备设计课程设计-支柱零件钻φ30的孔夹具设计【全套图纸】.doc

沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书目录绪论 11夹具设计简介 2 1.1机床夹具的功能 2 1.2已知工件 22夹具的结构设计 3 2.1设计机床夹具前的准备工作 3 2.2确定机床夹具的结构方案3 2.3绘制夹具装配图 4 2.4绘制夹具零件图 53夹具精度的验算 6 3.1产生定位误差的原因6 3.2定位误差的计算 7结论 12致谢 13参考文献 14全套图纸，加153893706绪论 机械制造装备设计课程设计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，为以后续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。 零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们时机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而3破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。 1 机床夹具设计简介1.1 机床夹具的功能 （1）保证加工精度 工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过加紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，陈为加紧。这样，就可以保证，工件加工表面的位置精度，且精度稳定。 （2）提高生产率 使用夹具来安装工件，可以减少划线，找正、对刀等辅助时间，采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力加紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。 （3）扩大机床的使用范围 有些机床夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。 （4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全1.2 已知工件 已知待加工工件如下图1-1所示，两小圆孔的直径为20，工件总长120mm，高120mm，突台宽50mm。设计钻30的孔夹具。 图1-1 2 夹具结构设计2.1设计机床夹具前的准备工作2.1.1明确工件的生产要求 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。2.1.2充分理解工件的零件图和工序图 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，他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。工序图给出了零件本工序的工序基准、以加工表面、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、决定了机床夹具的定位方案，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，定位方案不一定要顶六个自由度，但是要完全定位。工件的代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形尺寸，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。2.2确定机床夹具的结构方案2.2.1选择定位原件 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。2.2.2选择夹紧机构（1） 夹紧力的方向： 夹紧力的要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能是工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。（2） 夹紧力的作用点： 夹紧力的作用点应该选择在定位元件支撑点的作用范围内，以及工件刚度高的位置。确保工件的定位准确、不变形。（3） 选择加紧机构： 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： 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和加紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。 手动夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。 夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 手动夹紧机构应操作灵活、方便。（4） 夹紧力的大小： 夹紧力的大小一般按静力平衡条件计算，计算出夹紧力为理论加紧力。为保证工件装夹安全可靠，实际夹紧力应等于理论加紧力乘以系数K，一般K=1.52.5。各种典型夹紧机构的计算方法可参阅机床夹具手册。2.2.3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。（1） 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。（2） 确定联接体： 联接体是将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。（3） 确定夹具体： 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、夹紧机构和联接体，并于机床可靠联接。2.3绘制夹具装配图 （1）装配图应按照国家标准尽可能1：1地绘制，三视图要完整清晰的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。 （2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（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）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。 （4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。 （5）标注必要的尺寸、配合、公差等 夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、国定尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。 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即公差。 夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 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。 定位元件的定位面间相互位置精度。 定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。 定位表面与导向元件间的位置精度。 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。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 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、装配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。2.4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。3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（1）工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的；（2）夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。（3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力，受热变形，切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。1. 定位误差，此项主要是定位孔20H7与定位销20g6的间隙产生，最大间隙为0.05mm。2. 钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为700.015mm，误差为0.03mm。3. 钻套与衬套的配合间隙，有30H6g5可知最大间隙为0.029mm。4. 钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。5. 钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出： e=( H/2 + h + b )max/He-刀具引偏量（mm）H-钻套导向高度（mm）h-钻套下断面与工件间的空间高度（mm）max-刀具与钻套的最大间隙 图3-1 刀具引偏差量 上述各量参看上图刀具与钻套的配合为30H6/g5，可知max=0.025mm；将H=30mm, h=12, B=30mm代入，可求得e=0.05mm。 由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和： 该项误差大于中心距允差0.1mm的2/3，可用。3.1.2产生定位误差的原因（1）平位情面定形，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。4课设说明4.1设计方案论证（1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用立式钻床加工比较合理。（2）然后工件主要定位部分为直径为50mm的两个圆孔，这样我设想用两面一销定位，正好满足六点定位原理，所以这里就是选择两面一销的优点。（3）最后将两面一销先固定在一块底板上，利用内六角螺钉和定位销定位和夹紧，两面一销把工件定位后，可利用移动压板来对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该垂直与工件的轴线方向，作用点为轴的切点。4.2设计方法手段与结果（1）首先对工件的加工要进行分析，已知工件为支柱，在支柱上钻绞30的孔，根据工件的形状和加工要求，我认为采用钻床比较合理。（2）然后，根据六点定位原理，选用两面一销，大面短圆柱销定5个自由度，菱形销定1个自由度，正好满足六点定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，可以利用移动压板，进行夹紧，因为移动压板简单使用，而且不影响加工过程，所以最总选择移动压板进行夹紧。（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，定位约合六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。4.3仪器设备（1）快换钻套 1个 材料：20钢 标准如图4-1： （2）垫圈 6个 材料：20钢（3）移动压板 1个 材料：45钢 标准如图4-2，如表4-1：（4）内六角螺钉 2个 材料：钢件（5）双头螺柱 4个 材料：钢件（6）螺母 1个 材料：钢件 标准如表4-2：（7）垫板 1个 材料：45钢（8）定位销 2个 材料：钢件 标准如图4-3，如表4-3（9）锥形垫圈 1个 材料：钢件移动压板标准表4-1公称直径（螺纹直径）LBHll1bb1dhh1KmA型B型C型640401861796.67M62.515445208191165022122214884520818899M836450221022126606025142717101010141110M1041.586702812301788030163623121270321430151412M125106801635201010036184530151202255432516801835151816M16621261004022442412120452554361816030745435201002242182220M20715101205025523015160307248252005535926840螺母标准表4-2 螺纹规格DM3M4M5M6M8M10M12(M14)M16(M18)M20(M22)M24(M27)M30M36damax356791113151720222426293239dwmin5679121517202325283132384351emin68911141820232730333740455161smax67810131618212427303436414655cmax0011111111111111m(max)六角螺母23557811131516181922242631薄螺母2233456789101112141518技术要求材料机械性能等级螺纹公差表面处理公差产品等级钢6.8.106H不经处理或镀锌钝化D大于M16用B，小于等于用A标准如表4-3DHdD1Lhh1Bbb1CC1基本尺寸极限偏差r68101010+0.01916244D-24310141412+0.034 +0.0231826412491418161522305264010182012122651832284220241