分离爪专用钻床夹具设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩前 言机械夹具课程设计是在学完了机械制造工艺学课程，进行生产实习之后的一个重要教学实践环节。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、金属切削原理与刀具等）的理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺规程设计，是毕业设计前的一次综合训练。通过机械夹具课程设计，应达到下述目的：1. 学生能熟练运用 “机械制造工艺学 ”课程中的基本理论以及生产实际中学到的实践知识，正确设计一个典型零件的一道中所需的专用夹具。2. 培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。3. 进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。4.通过零件图，装配图绘制，使我们对于 AutoCAD 绘图软件的使用能得到进一步的提高。本次设计的主要内容为：首先运用 AutoCAD 软件绘制分离爪的二维零件图，然后根据图纸的技术要求等确定生产类型，经市场调研等相关分析，得出该零件属于大批量生产类型。其次进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，分离爪的材料为 QT40-10，拟采用以铸造的形式进行毛坯的制造，并确定零件的机械加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济分析，之后进行的某道工序专用夹具的设计。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩目录前言一、零件分析 11.1 分离爪零件图11.2 零件技术要求1二、夹具设计 12.1 确定定位方案12.2 选择定位元件22.3 确定导向装置22.4 确定夹紧机构22.5 确定其他装置3一：夹具体的设计3二：钻套的设计 42.6 夹具精度分析42.7 夹紧力及夹具体强度的校核 42.8 附图6三、设计总结 8四、参考文献 9机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩分离爪专用钻床夹具设计一、零件分析1.1 分离爪零件图该零件的材料为 QT40-10，铸造毛坯，要求钻铰分离爪零件小头孔，保证尺寸 ，所用机床为 Z525 立式钻床。02.381.2 零件技术要求孔轴线对 孔轴线有平行度要求，要求钻铰 孔保证02.3836 02.38粗糙度 Ra6.3。本工序有一定位置精度要求，属于批量生产，使用夹具加工是恰当的。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩二、夹具设计2.1 确定定位方案方案一：以 孔及其端面，小头端外圆面来定位，实现完全定位。36方案分析：这种定位方案不合理，因为小头端属于悬臂结构，加工时需加辅助支承，此时的支承面为非加工表面，不利于工件的支承稳定。方案二：以 齿端面及 孔，小头端外圆面来定位，实现完全定5.3636位。方案分析：本工序加工要求保证的位置精度主要是平行度公差 0.011。根据基准重合原则，应选 孔为主要定位基准。选择 齿端面作为定365.36位基准，不仅能保证定位准确、可靠，而且夹紧结构简单，操作方便。又为保证小孔处壁厚均匀，采用 V 形块来确定工件的角向位置。综合上述分析，采用定位方案二。2.2 选择定位元件根据定位方案，工件以 圆柱孔定位，定位元件采用间隙配合的刚性36心轴。 齿端面用带两齿的定位环来限制 1 个自由度。由于刚性心轴限5.36制了 4 个自由度，故采用活动 V 形块限制最后一个自由度。当夹具装夹工件时，工件相对与刀具的位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、教稳定地保证工件的加工精度。能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。采用夹具后，工件不需划线找正，机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率。2.3 确定导向装置用于安装固定钻套并且起导向作用的零件称为钻模板，它是保证钻模精度的重要零件。按钻模板在夹具体上的联接方式可分为固定式钻模板和活动式钻模板两种。固定式钻模板靠螺钉和销钉固定联接于夹具体上，保证了钻套底孔的位置精度要求。活动式钻模板不如固定式钻模板精度高。本工序小头孔的精度要求较高，一次装夹要完成钻铰两个工步，故采用快换钻套；又考虑到要求结构简单且能保证精度，故采用固定钻模板。 由于固定式钻模板的尺寸较大，应选用铸件材料，时效处理，以保证其稳定性。2.4 确定夹紧机构夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。夹紧力作用点的选择应遵循的规则：1为了使定位稳定，夹紧力作用点应该落在主要的定位支承面上，活络在主要的定位支承面上的支承点所围成的面积内；2夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上，不应该使工件产生夹紧变形或使工件产生翻砖力矩；3为了防止工件在加工过程中产生振动，夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面；4夹紧力作用点的数目，应尽量在工件的整个接触面上分布均匀，以减小夹紧变形； 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩因此此夹具的理想的夹紧方式应使夹紧力作用在主要定位面上，为简化结构和提高工作效率，采用螺纹夹紧，即在心轴上直接做出一段螺纹，并用螺母和开口垫圈锁紧，所以其结构如上图所示。并且依据此要求，确定定位心轴的结构，及其相应的配合要求：2.5 确定其他装置1、 夹具体的设计：夹具体是用来将夹具的各个部分联结成整体的元件，它是夹具上最大的和最复杂的元件。在它上面要安装定位元件、夹紧装置、刀具引导件以及其它各种装置和元件。此外，在夹具体上还应有夹具在机床上安装用的定位部分，以保证夹具在机床上获得所需的相互位置，夹具体也是承受负荷最大的元件，承受着工作时的切削力、夹紧力和惯性力。对夹具体的一般要求：1足够的刚度和强度；2较轻的重量；3安装要稳定；4保证装卸工件方便；5工艺性要好；6 便于清除切屑和赃物； 夹具体毛坯制造方法的选择 综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体。夹具体的结构设计 在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置以及相应的其他要求，如切屑和赃物是否容易清理，不仅影响生产效率，同时也影响夹具使用的可靠性。并且为了保证加工时工艺系统的刚度和减小工件变形，在靠近工件加工部位增加辅助支承。考虑夹具与机床的联接，在夹具体底部增加四个耳座结构。2、钻套的设计：钻套也称钻模套，是确定刀具位置及引导刀具的元件。它在钻模中的机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩作用是保证工件上加工孔的位置精度，引导刀具并防止加工是偏移，提高刀具刚性，防止加工时振动。钻套按结构可分为固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套。由于固定钻套加工孔时的位置精度较高，所以本设计采用快换钻套。固定钻套的尺寸可查表：钻 的孔时，所选的钻套的02.38尺寸为：D=12mm,D1=18mm,D2=22mm配合尺寸为： ，6718nH2mF以及辅助支承的配合要求：6714rH2.6 夹具精度分析考虑要求 孔轴线对 孔轴线平行度公差为 0.011，影响该项02.3836精度的与夹具有关的误差因素主要有：（1）定位误差本工序中定位基准与设计基准重合，因此只有基准位置误差，其值为工件大头孔轴线对夹具心轴轴线的最大偏转角： 45027.H1max式中 孔轴间隙配合时，轴线最大偏转角；工件大头孔与夹具心轴的最大配合间隙；max1夹具心轴长度；（2）夹具制造与安装误差该项误差主要包括两项：钻套轴线对定位心轴轴线的平行度误差，由夹具标注的技术要求可知该项误差为 ；刀具引偏量，由此可301.2机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩求出刀具最大偏斜角 ，则有：3018.Hmax3式中 钻套高度；刀具与钻套之间的最大间隙；max上述各项误差具有随机性，故按概率算法计算，可求得影响平行度要求的与夹具有关的误差总和为：80729.1.02321C 该项误差小于零件相应误差（ ）的 ，夹具设计符合要求。32.7 夹紧力、校核夹具体强度1选择夹紧力的作用点和方向应注意a. 夹紧力应朝向主要限位面；b. 夹紧力的作用点应落在定位元件支承范围内；c. 夹紧力的作用点，应落在工件刚性较好的方向和部位；d. 夹紧力作用点应靠近工件的加工表面；夹紧力大小主要取决于切削力和重力的大小和方向。夹紧力作用点和方向的选择，通常应与工件定位基准的选择同时考虑，因此这两个参数在制定机床工艺方案时已确定，这里仅作重点叙述的是确定夹紧力的大小的问题。2确定夹紧力时应考虑的计算系数a.摩擦系数 在许多情况下，并不是由夹具的定位支承机构或夹紧机构本身直接承受工件所受切削力，而是由工件在紧急状态下，工件与定位支承机构及夹紧机构之间所产生的摩擦力来防止工件产生平移或转动，因此在确定夹紧力时，需要考虑各种接触表面之间的摩擦系数。摩擦系数主要取决于工件和支承件，压板之间的接触形式：工件和支承件之间的摩擦系数；1f工件和压板之间的摩擦系数；2机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩查表得 : =0.2， =0.71f2b.安全系数 k在加工过程中，由于工艺的不同，工件材质和加工余量的不同以及刀具钝化等因素的影响，欲准确地确定所需夹紧力是很困难的。因此，为了夹紧可靠，必须将计算所得的切削力乘以安全系数作为实际所需的夹紧力。4321K式中， 基本安全系数 加工状态系1 2刀具钝化系数 切削特点系数3 4根据参考文献11选取2.1K.2.13K478.433 确定夹紧力夹紧力大小的计算是个很复杂的问题，一般只能作粗略的估算。为了简化计算起见，在设计夹紧装置时，可只找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理求出夹紧力的大小。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需要的夹紧力数值。由静力平衡原理得出所需要的夹紧力为： NFJ 826.71489.430-5.1(3-9)fKWJ 9.5.21本机床设计的夹紧力为 。WK4.1724夹具体强度的校核经过精确的受力分析后，可以完全的确定夹具体的安全。2.8 附图夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。视图、机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总图要求，加工精度及表面光洁度应选择合理。根据被加工零件的结构特征，选择定位基准，实现六点定位原理,即以工件的 内孔面为定位基准面，约束了 x 向的转动和移动；y 向的转736H动和移动；短筒约束了 z 向的移动；v 型块约束 z 向的转动。这样工件的 6个自由度被完全被消除也就得到了完全的定位。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩三、设计总结为期三周的机械制造工艺学夹具设计即将接近尾声。回想起来，我们有过付出，也有收获。这三周是对我们大学四年所学知识和运用水平的的一次重大考验。在本次设计中，虽然是夹具设计，但是在设计中要用到许多基础知识，这就要求我们把所学过的专业知识融会贯通，学以致用。由于有些知识已经遗忘，这使我们要温习所学的专业知识，因此设计之前就把学过的相关专业课程认真的复习了一遍，开始对本课题的设计任务有了大致的了解，并也有了设计的感觉。同时，由于设计的需要，要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献，进而对这些文献进行分析和总结，这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。通过此次的学习不仅使我对课本内容有了更深入的认识，而且激发了我思考问题的潜力、培养了我分析问题的能力。对灵活运用工具手册解决问题的能力有了明显地提高。我基本掌握了一个中等复杂零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。在这次设计中我遇到了不少问题，但是在老师的悉心指导和自身的努力下还是圆满的完成了设计。在以后的学习工作中，我要从以下方面来提高自己：多学习相关的知识，关注前沿的科学技术，拓宽知识面，尽量在实践中掌握所学知识。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩四、参考文献1. 王先逵 主编.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，20062. 王宛山 主编.机械制造手册M.沈阳：辽宁科学技术出版社，20023. 郭克希 主编.机械制图.机械类.近机类M.北京：机械工业出版社，20044. 李军 主编.互换性与测量技术基础M.武汉：华中科技大学出版社，20075. 杨黎明 主编.机床夹具设计手册M.北京：国防工业出版社，