手柄套钻孔夹具设计说明书

专业课程综合设计题 目手柄套钻孔专用夹具设计院(系)别专 业级 别 学 号姓 名指导老师 2014年1月 目 录前 言 1一夹具设计任务介绍 21.1 设计题目21.2 设计清单21.3 零件工艺路线分析 2 1.4 零件三维图 21.5 零件CAD图3 1.6 夹具设计对象分析3二、夹具方案确定 3 2.2定位方式的选择 42.2定位误差的分析 6 2.3 导向装置的确定 62.4夹紧方案的确定 72.5夹紧力的计算 9三、其它装置的确定10 3.1夹具体的设计 10 3.2钻模板的设计 11 3.3短销夹紧长轴设计12 3.4定位面板设计 12四、夹具设计三维视图 12小 结 13参考文献 13前 言 按夹具的通用特性分类，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具和自动线夹具六大类。本次设计主要为调速杠杆夹具的设计，为专用夹具。专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批量生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已经产生许多问题。本文设计专用夹具各个部件尽量采用标准件，提高夹具的可加工性和经济性。通过这次夹具设计，整合我们所学过的有关的知识 (如公差与配合、机械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！夹具课程设计,在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。 通过课程设计达到以下目的：1、运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际知识，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。2、学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。3、进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。一、夹具设计任务介绍1.1设计题目：钻孔夹具设计1.2设计清单： 、用三维工程软件（PROE）设计夹具装配图及零件图。 、夹具总装图（AUTOCAD）。 、主要非标准件零件图（AUTOCAD）。 、设计说明书（需含夹具设计方案、夹具设计原理说明、定位误差分析和夹紧力计算）。、以上所有资料为纸质版和电子版。1.3零件工艺路线分析工序10锻造工序20正火工序30粗车左端面、粗车右端面、钻12mm孔，工序40粗车45mm外圆工序50调质处理工序60半精车、精车45mm外圆面，精度达到7级 工序70半精车45mm左端面、半精车16 mm、倒左端面1x45角；工序80半精车、精车45mm右端面、倒右端面1x45角工序90扩、较、精较12mm孔工序100钻、精较5mm孔工序110钻8mm孔工序120钻、精较两成90的6mm孔工序130清洗工序140去毛刺工序150检验工序160入库1.4零件的三维图和三维部分剖视图如图1所示图1 手柄套三维图1.5零件的CAD图，如图2所示图2 手柄套CAD图1.6夹具设计对象分析为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为工序110钻8的孔设计钻床夹具体，所用机床为Z525型立式钻床，大批生产类型。工序尺寸和技术要求：加工摇杆，孔与端面的尺寸要求是，表面粗糙度Ra12.5。为了保证其尺寸精度和位置精度，零件本身专门设计了5孔来用于定位，故夹具体应围绕保证其位置的精度来设计，同时也要保证其表面粗糙度及尺寸精度。2、 夹具方案的确定2.1定位方案的选择方案一：采用一个锥形销（3个自由度）、一个菱形削（1个自由度）、两个支撑钉（2个自由度）进行定位，用压板进行螺旋夹紧。 如图3所示：图3 方案一方案二：采用一面两销进行定位，用螺旋机构进行夹紧。 如图4所示：图4 方案二本次的设计是在定位孔已钻出的情况下对前部分轴上的通孔进行钻削。根据本加工零件的结构特点，以及考虑到定位基准与设计基准重合的原则和六点定位原则,故该类工件采用“一面两孔销”的定位方法。以消除工件在空间中的六个自由度。当采用一平面、一短圆柱销和一菱形销的定位元件时，此时平面限制Z方向的移动、X和Y方向的旋转三个自由度，短圆柱定位销限制X和Y方向的移动两个自由度，菱形定位销限制Z方向的旋转，如图5所示。图5 定位方案的确定定位元件的选择a 定位面板，利用定位面板精度更高的一个面进行定位，其面限制3个自由度。其表面粗糙度见零件图。B 短销，限制2个自由度。圆柱短销为10n6作为10H7孔的定位元件，定位副配合为10。C 菱形削，限制1个自由度。2.2定位误差的分析 要保证工件的加工精度，定位误差必须控制在一定范围内。一般精度加工中，取定位误差为零件公差的（）即e定（）k 定位误差的组成及产生原因有以下两个方面：1）定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以 表示。2） 定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对应位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以 表示。 故有 此工式是在加工尺寸方向上的代数和。 在本设计的定位方式中， 因为工序设计基准与定位基准重合，故 ，由于定位面板表面的制造误差，制造误差来自于定位面板的平行度公差，导致e基=0.02。 =0.02x0.1故定位误差合理，符合零件公差要求2.3导向装置的确定钻床的导向装置主要是钻套。钻套的作用是确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。根据使用特点，钻套可分为固定式、可换式、快换式等多种结构形式。 可换钻套具有以下特点：在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻螺纹等多个工步加工，需使用不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用可换钻套。当使用可换钻套，更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边销平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。故钻定位孔时选用可换钻套做为导向元件。 查机床夹具设计手册表材料选为T10A，热处理为淬火HRC58-64，快换钻示意图如图6所示：图6 可换钻套示意图由孔直径为8mm，查表可得H=18，h=12，D1=22，D2=20，h1=6，m=7，m1=7.5，r=16.5，r1=1，r2=0.6，c=1，=45，b=2，a =0.5，t=0.8，螺钉M6；查机床夹具设计手册表可知，排屑空间h=12。（单位：mm）衬套采用无肩固定衬套如图7所示。图7 无肩固定衬套图2.4夹紧方案的确定机床对工件进行加工时，除需要定位支承系统获得对于刀具及其导向的正确相对位置，还需依靠夹具上的夹紧机构来消除工件因受切削力和工件自重的作用而产生的位移或振动。本例夹紧装置中，工件在加工过程中能继续保持定位所得到的正确位置。正确夹紧的原则：（1）在夹紧过程中，不至于因工件重力的影响而破坏正确定位（2）在夹紧过程中，夹紧力不应使已经获得正确定位的工件脱离正确位置：（3）在夹紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度允许范围的变形： （4）在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动：（5） 在切削过程中，切削力不应破坏工件的正确位置，并使平衡切削力所需的夹紧力最小。针对成批生产的工艺特征，本夹具选用螺旋夹紧机构夹压工件。采用螺旋装置直接夹紧或其它元件组合实现夹紧的机构，统称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力的夹紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。图8 夹紧示意图 本夹紧机构和短销做成一体，目的是使夹具简单化，减少夹具体自身零件，可一定程度上提高精度；夹紧部位使用六角螺母进行螺旋夹紧，同时使用开口垫片，一方面可保证夹紧力在工件上均匀受力，降低夹紧力对工件表面质量的损害，另一方面松动螺母，可直接将开口垫片沿竖直方向抽出，然后工件可沿着水平方向直接抽出，不需要将螺母完全旋出，可以降低更换零件时间，提高工作效率。2.5夹紧力的计算 刀具为高速钢麻花钻，直径d=8mm，f=0.26mm/r，由机械加工工艺设计实用手册表232，钻孔的轴向力计算公式：钻头直径为8，即d0=8，=320，ZF=1.2，YF=0.8 钻孔进给量：修正值：钻孔轴向力为： 带入数据得，钻孔的轴向力：=1227.3 N在计算切削力时，必须考虑安全系数。 安全系数 根据机械加工工艺手册查得：式中： 基本安全系数；取1.2 加工性质系数；取1.1 刀具钝化系数；取1.1 切削特点（连续切削）；取1.0 夹紧力稳定性；取1.1 手动夹紧手柄位置；取1.0 仅有力矩使工件与支承面接触情况；取1.0则 =1.21.11.11.01.11.01.01227.3 =1959.764N查阅机床夹具手册P33页表2-18，得扳手长度钻孔时螺旋夹紧力为：= =2342.8N 因为钻削力小于夹紧力Fj，所以该夹紧装置安全可靠。3、 其它装置的确定3.1、夹具体的设计夹具体是整个基体和骨架。在夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置等；而且还要考虑便于装卸工件以及在机床上的固定。因此，夹具体的角度和尺寸，主要取决于夹具上各组成件的分布情况，工件的形状、尺寸及加工性质等。为了使底座与机床工作台接触稳定、可靠，采用周边接触,实现夹具体与机床的夹紧配合；夹具体采用铸造，材料为HT200。夹具体的外形尺寸根据工件、定位元件、夹紧装置、对刀、引导元件以及其他辅助机构和装置在总体上的配置确定。由于夹具体的形状较为复杂，因此采用铸造而不采用锻造。设计的夹具体示意图如图9所示：图9 夹具体图3.2钻模板的设计 因为零件简单，可采用机加工成型。与其他零件连接如钻套用衬套、连接销进行配合的表面面和孔进行表面质量处理，以达到所需要的精度，并选用45号钢，如图10所示。图10 钻模板图3.3短销夹紧长轴设计为了简化整体夹具的结构，将短销与夹紧机构做成一体。45号钢进行调质处理，如图11所示： 图11 短销夹紧长轴图3.4定位面板设计 选用45号钢进行热处理，表面精度要到达定位要求，如图12所示： 图12 定位板图4、 夹具设计的三维视图图138钻床夹具的三维视图 小 结课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。为期三周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，收获颇多，许多问题和错误在指导老师的耐心指正下才得以解决，在此向帮助过我的老师同学表示衷心的感谢。夹具课程课程设计作为机械制造工艺学、机床夹具设计课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对夹具精度分析与计算和运用CAD画出夹具零件图到最后夹具总图的成型。设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。总体来说，通过这次设计我受益匪浅。在摸索该如何画出夹具零件图时的过程中，也特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。 同时，在设计中也发现自己的很多不足之处：缺乏实际的经验，对于某些尺寸的判断和实物的合理性不能很好地判断；资料搜索、规整能力还有待加强。因此，在夹具设计中存在有许多的不足之处