缸底专用夹具设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：缸底夹具设计姓 名：学 号：班 级：届 别：指导教师：2012 年 1 月机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩目录前言.31 任务介绍.42 夹具设计.52.1 确定定位方案.52.2 定位误差分析.72.3 切削力及夹紧力的计算.82.4 确定导向装置.92.5 钻模的钻孔精度计算.102.6 确定夹紧机构.112.7 夹具体设计.122.8 夹具总体装配.143 总结.154 致谢.16参考文献.17机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩缸底专用夹具设计前言本说明书是编者根据缸底零件的加工过程所需夹具的设计原理编写的。主要包括任务介绍、方案选择、定位误差分析、确定加紧机构和夹具体设计等内容。该说明将从实际生产需要方面来介绍本次的设计任务，将提出两种设计方案供参考，并从中选择较为合理的设计方案进行设计。本次设计中，用到许多基础理论，查阅大量关于机械制造方面文献进行分析和设计。专业课程综合设计课程设计安排在大四上学期，是在我们学完了机械制造工艺学 、 金属工艺学 、 机械设计 、 公差与配合等主要专业基础课，参加了金工实习、认知实习、生产实习，经过了机械设计、机械制造技术基础课程设计之后进行的又一次实践性环节，是对所学理论知识的又一次更系统更全面的应用、巩固与深化。马上就要步入社会，接触真正的生产加工，所以这次设计是个很好的锻炼机会。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩1、 任务介绍图 1上图 1 为缸底零件图，本次的设计任务是为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度而设计缸底的专用夹具。该设计选择缸底加工工序中的第10 道工序，即加工 20+0.2 0 孔和 410-6H 螺纹孔，本夹具将用于 Z550 立式钻床（A=600、B=500、H=800） ，刀具为直柄麻花钻。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2、夹具设计2.1 确定定位方案方案一：使用底面大平面和短圆柱销定位，将工件放在夹具体上，短圆柱销穿过 85 孔，用螺母锁紧。用 2 个支撑钉顶住 150 外圆表面。方案分析：此方案虽然能保证定位完整，但是由于 150 的外圆表面是未加工面，采用支撑钉顶住外圆表面不能保证其加工精度，在夹紧时不易装夹，容易造成偏差。故此方案不够合理。方案二：使用底面小平面和心轴定位，将工件放在夹具体上，心轴穿过85 孔，用螺母锁紧。左边用支撑板顶住 125 外圆端面。 Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.方案分析：该方案装夹方便简洁，只要将短圆柱销放在工件上锁，用螺母锁紧旋入家具底座槽，再靠两支撑钉板即完成装夹定位，且满足定位要求。所以采用方案二。本工序可以同一夹具上加工完成。如上图 1 所示，工序加工要求保证的位置精度主要是 4 个加工孔中心距尺寸（23.80.2）mm 及（50.80.2）mm，中心孔距 尺寸 120mm。根据基准重合和互为基准原则，应选择已加工的013.85孔作为主定位基准。如图 2 所示。013.机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩图 2 以 85 孔定位用自制件定位心轴，将定位心轴穿过 85 孔，工件底面靠住心轴轴肩实现定位，夹具底座将设置与心轴配合的槽，将心轴另一端插入槽中实现定位，125 孔端面将靠在夹具体上的定位板实现定位。为了减小加工时工件的变形，保证加工时工艺系统的刚度，150 外圆表面处应增加辅助支承，防止工件在加工是发生变形弯曲，甚至断裂。辅助支承具体装配后图如下：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩图 32.2 定位误差分析定位心轴与定位孔的配合尺寸为 85 ，即定位孔 85 ，定位夹紧610gH13.0心轴 85 ，定位夹紧心轴下端与夹具体底板上槽孔的配合尺寸为 50012.34，即夹具底板孔槽 50 ，定位心轴底端 50 ，定位心轴上端部为67nH025. 023.7螺杆，用六角带肩螺母夹紧。对于工序尺寸 120mm 而言，定位基准和工序基准重合，基准不重合度为 0，即 ，由于定位心轴制造和孔配合引起的定位jb误差： 。164.2.13jw总定位误差计算公式为： jwjbdw机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩即： 164.0.jwjbdw由于工序尺寸 120mm 保证的是 20 孔和 85 孔之间的相对位置，而该定位方案所造成的定位误差并不影响两孔之间的相对位置。2.3 钻削力及夹紧力的计算钻 M20 孔；刀具：高速钢直柄麻花钻。以下公式由现代夹具设计手册P215、表 3-89 查得。切削转矩： （N） pKfDT8.02345式中： 、 、 .1931所以切削转矩为：.534802=161.8（NM）轴向切削力： pXKDfP7.06式中： 1,3,5.19所以轴向切削力为： .870机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩=15.9（N）其中：D-钻头直径（毫米） 、f-每转进给量（毫米） 、Kp-修正系数在计算切削力时，必需考虑安全系数：4321K式中： 基本安全系数，1.5；1K加工状态系数，1.2；2切削特点系数，1.0；3夹紧动力稳定系数，1.3；4所以 =FK= 9.1530.215.=37.2（N）受力分析：在钻削过程中，轴向力纵向施加在工件上，由设计装配图分析可知，轴向支撑力由夹具体心轴轴肩以及辅助支撑钉提供。该工件的夹紧方式夹紧力与切削力的方向一致，由于主切削力起着帮助夹紧工件的作用，所以其他切削分力较小是，通常可以不必计算，仅需较小的夹紧力来防止工件在加工时产生的振动和转动。2.4 确定导向装置本工序 5 个孔加工的精度要求较低，采用一次装夹完成钻，扩 2 个工步的加工，故此夹具采用与孔尺寸相对应的固定钻套做导向元件，相应的立式钻床上面采用快换夹头。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩图 4如图 4 所示，固定钻套外径尺寸 D 为： 、 ，固定钻套与钻模板015.28012.3之间的配合尺寸为 、 。6720nH12.5 钻模的钻孔精度计算由机床夹具设计手册P9、表 2-2 得到孔加工钻模的钻孔精度计算公式： )(221123 lbhdPmedKdFL 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩式中 1、 , , , , 10, 25, 24；0d75.9102d3hbl2、 20， 19.50， 0， 0， 10， 50， 24由机床夹具设计手册表 2-2 附表得 F=0.8，K=0.35，P=0.2, ，经02.L计算得孔 10： ；016.L孔 20： 。35式中：工件加工尺寸 L 的偏差（毫米） 钻模上固定衬套中心位置的偏差L L快换钻套孔最大直径（毫米） 刀具最小直径（毫米）d 1d快换钻套外圆最小直径（毫米） 固定衬套孔最大直径（毫米）2 3钻孔深度（毫米） 钻套长度（毫米）b l钻套下端面到工件上端面的间隙 F 固定衬套中心位置偏差系数hK 配合间隙的系数 P 钻套偏斜的系数M 可换钻套偏心的概率系数 e 可换钻套的偏心量（毫米）2.6 确定夹紧机构在机械加工工艺设计中，在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧工件。如下图 5 所示，在定位心轴上直接做出一段螺杆，在装夹工件时，先将工件定位机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩孔装入带有螺杆的定位心轴上，实现定位，然后在工作与带肩六角螺母之间加开口垫圈，最后拧紧六角带肩螺母压紧工件。采用六角带肩螺母配合开口垫圈螺旋夹紧工件，这样装卸工件时就不必完全旋出带肩六角螺母，只需抽出开口垫圈即可完成操作，提高了工作效率。如下图 5 为装配后的螺旋夹紧机构。图 52.7 夹具体设计夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。考虑夹具与机床的连接，因为是在立式钻床上使用，夹具体在机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩工作台上通过夹具体底座上的 U 型槽与钻床工作台上的 T 型槽之间用 4 个螺栓固定。夹具体上表面与其他元件接触的部位均做成等高的凸台以减少加工面积，夹具体底部设计成周边接触的形式以改善接触状况，提高安装的稳定性。如图 6 所示。图 6支撑钻模板的支撑块应考虑方便安放定位滑块，以及安装钻模板时的可行性，既保证钻模板的精度要求，又使安装该夹具时方便简洁。同时，支撑块上要钻孔， 以便其与夹具体底座用螺栓连接固定，顶部与钻模板连接表面应钻有机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩螺纹孔，以便钻模板在其上面固定，为保证精度，要钻有供圆柱定位销插入的孔。具体结构如下图 7 所示。图 72.8 夹具总体装配：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3、总结四周的夹具课程设计过去了，学到了很多知识。通过这次课程设计实训，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。装备在现在工业中有着重要的作用，当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这四周短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。 通过这次实训，我能够熟练运用 cad 和 proe 绘图软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识。因此，在以后的学习工作中，我要从以下方面来提高自己，解决设计中存在的问题。多学习相关的知识，关注前沿的科学技术，拓宽知识面，尽量进行实践，以便设计时能够在保证成本的前提下，较好地利用其本身。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩4、致谢这次的课程设计让我学到很多，并且巩固了所学的知识。在做设计的时候，我要感谢我的指导老师和我的同学。我的夹具设计题目是缸底夹具的设计，目的是为了保证这道钻孔工序的精度和加工效率。在设计开始时，在老师的帮助下我逐渐明确了设计思路，这使我的工作能够渐渐的展开；在和老师的讨论中我明确了夹具设计方案，并了解了定位夹紧的方式。在随后的设计中，我按照夹具设计的思路一步一步的设计。在这过程中，我也遇到了一些问题，比如该如何选取夹具体材料等，这些问题都是在老师和同学的帮助和探讨中得到很好的解决。在和老师同学的讨论中，使我学到了很多东西，也认识了一些自己的不足，总之，非常感谢老师和同学在这