【工装夹具类】拨叉钻Φ18孔夹具设计【开题】【液压夹紧】【全套CAD图纸+毕业论文】
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【工装夹具类】拨叉钻Φ18孔夹具设计【开题】【液压夹紧】【全套CAD图纸+毕业论文】,工装,夹具,拨叉钻,18,设计,开题,液压,夹紧,全套,cad,图纸,毕业论文
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毕业设计 (论文 )任务书 指导教师签名（校内） 莫文辉 指导教师签名（校外） 教学主任签 名 年 月 日 课题名称 拨叉钻 18 孔夹具设计 系 部 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 任务起止日期 2014 年 12 月 26 日至 2015 年 5 月 27 日共 17 周 一、课题内容 夹具是机械零件加工中的重要组成部分。夹具设计的好坏直接影响零件加工质量。设计 拨叉钻 18 孔夹具。 大批量生产。拨叉零件图见大连理工大学机械制图 263 页。 二、课题任务要求 1按要求完成开题报告； 2完成总体设计、部分主要另、部件设计合计图纸量 零号图； 3翻译与专业相关的资料不少于 3000 汉字； 4. 撰写设计论文不少于 15000 字； 三、进程安排 四、应阅读的主要参考文献 1机床夹具设计手册 机机械工业出版社， 2010 年。 2机床夹具设计 机机械工业出版社， 2009 年。 序号 设计（论文）各阶段名称 日 期 1 熟悉、分析毕业设计的具体技术要求；调研、查阅相关文献资料；初步制定课题方案完成开题报告。 27/12 2 确定课题总体研究方案。进行方案的优劣分析、比较；最终选择确定应用方案；翻译与专业相关外 文资料一份 . 13/3 3 进行计算、设计装配图。 27/3 4 设计零件图。 18/4 5 整理设计资料；撰写完成毕业设计论文。 28/4 6 整理、检查、汇总毕业设计资料、交毕业设计资料，准备毕业答辩并整理资料。 27/5 毕业设计 (开题报告 ) 指导教师签名（校内） 莫文辉 指导教师签名（校外） 教学主任签 名 年 月 日 课题名称 拨叉钻 18 孔夹具设计 系 部 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 任务起止日期 2014 年 12 月 26 日至 2015 年 5 月 27 日共 17 周 1 前言 拨叉 的加工工艺及夹具设计 为本课题的研究内容，对此研究查阅大量的资料，首先明白机械加工工艺过程就是用切削 的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定 形状尺寸 精度、粗糙度等的零件。 为了 十分 具体确切的说明过程， 尽可能 使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定 严谨合理的 机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学习 理解，深入研究 制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。 在整个 设计 过程中 ,我们将学习到更多的知识。 （ 1）我们必须仔细了解零件结构， 首先通过对 零件图 进行认真的分析 ,培养我们独立识图能力 ,进一步 增强我们对零件图的认识和了解 ,其次 通过对零件图的绘制 ,能增强我们的绘图能 力和运用 制图软件 的能力。 （ 2）制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等 工艺设计 。在整个设计中也是非常重要的 ,通过这些设计 ,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定 ,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定 ,必须与工厂 的 实际 状况相结合 相适应。这 是 对以前学习过的 知识理论 的复习 ,也是 对 以后 参加 工作 进行实践 的一个 很好的 铺垫。 （ 3）在这个 设计 过程中 ,我们还必须考虑工件的安装和夹紧 安装是否方便和迅速 ,又会影响辅助时间的长短 ,从而影响生产 率 ,夹具是加工工件时 ,为完成某道工序 ,用来正确迅速安装工件的装置 高生产率和减轻工人劳动量有很大作用。这是整个设计的重点 ,也是一个难点 近年来，机械制造工艺有着飞速的发展。比如，应用人工智能选择 零件 的工艺规程。因为特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难 ,通常很难用简单的解析式来表达。近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种 加工 技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而 采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面质量与加工条件参数间都有其规律。因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方 法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。受其限制，目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，例如，电火花成形电极的沉入式 加工工艺，它在占电火花成形机床总数 95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其 理开展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工艺数据的缺乏，仍未有成熟的商 品化的 统问世。通常只能采用手工的方法或部分借助于 型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊 数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展，人们开始尝试利用这一技术来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型，并得到了初步 的成果。因此，通过实验建模，将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来，建立描述特种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。并为进一步开展特种加工加工工艺过程的 计算机 模拟，应用人工智能选择零件的工艺规程和 虚拟加工 奠定基础。同时， 在机械加工过程中，夹具占有非常重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度，夹具的设计过程中，应深入生产实际，（对工件的图纸，工艺文件，生产纲领等分析），精心调查研究，吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案。 我们都知道减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键。譬如柔性加工中心的产生就是为了减少产品循环周期。 2 国内外研究现状、水平和发展趋势 目前中国制造业发展迅猛，以前的我国 制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的 零部件 ，导致改型和生产个 零部件 周期较长。随着我国制造业发展和各种各种零件的需求与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上，因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然，在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案，如：模块化、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方案，使用高性能的液压夹具都显得尤为重要，现在，柔性专机、可重新配置的机床及专用加工中心的组合应用，使得发 动机零件的加工 变得越来 越柔性化，具体情况取决于每个加工项目的产量配额 使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省 90%95%的时间，缩小了生产循环周期，从而增加了产量也就意味着降低了成本。 当加工一长型铝合金零件时，刀具通过时旋转油缸可快速让开，刀具通过后可快速复位。液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一致性。由于变形造成的废品率将会微乎其微 夹具是机械加工不可缺少的部件 ，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展 3 本 课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 本课题的基本内容： 拨叉加工工艺及夹具设计 1 拨叉加工工艺 （ 1) 制订规程，关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中，我们必须要认真分析零件图，了解其箱体零件的结构特点和相关的技术要求，对箱体 零件的每一个细节，都应仔细的分析，如箱体加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特别是要注意箱体零件各孔系自身精度（同轴度、圆度、粗糙度等）和它们的相互位置精度（轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求），箱体零件的尺寸是整个零件加工的关键，必须弄清箱体零件的每一个尺寸。绘制零件图是一个重点，同时因为箱体零件比较复杂 ,所以也是一个难点。我们 采用 件绘制零件图 ，一方面增加我们对零件 各部分构造的 认识，另一方面增加我们对 件的熟悉。 (2) 工序的划分 ， 确定加工顺序和工序内容，安排工序的集中和分散程度，划分工序阶段，这项工作与生产纲领有密切关系，具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。 根据实际 生产条件确定工艺过程的工序次数；如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则，批量大时即可按工序分散原则，组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备，按工序集中原则组织生产。 (3) 定位基准的选择 ， 根据粗基准，精基准的选择原则；遵循基准统一、基准重合。由零件图具体分析可得：拨叉首先以一侧面和一个为粗基准，对底平面A 进行粗加工，再以底平面 A 为 精 基准加工孔。 2 夹具设计可能遇到的问题： 工件定位是否正确，定位精度是否满足要求，工件夹紧牢固是否可靠等等 。工件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准与定位元件的配合状况等 诸多 因素有关，可提高夹具的制造精度，减少配合间隙，就能提高夹具在机床上的定位精度，夹具中出现过定位时，可通过撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。 夹紧必须可靠，但夹紧力不可过大，以免工件或夹具产生过大变形。可采用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放 适当的辅助支撑。夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理 ,考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析 ,结合一些夹具的具体设计事例 ,查阅相关的夹具设计资料 ,联系在 实习工厂 看到的一些箱体零件加工的夹具来解决这些问题 . 上述即为 可能 遇到 问题以及初步考虑的 解决措施 4 本论文课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段（途径），本课题包括两方面内容： 一 拨叉加工工艺的设计 和 夹具设计 二 制定工艺规程的研究 途径和可行性分析 毛坯的选择： 根据生产纲领和零 件结构选择毛坯，毛坯的 种类 一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率，以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑。如果毛坯是棒料或型材，则按其标准确定尺寸规格，并决定每批加工件数。 毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对劳动生产率、材料 消耗 、成本 高低 有很大的 影响 。 拨叉 毛坯材料为灰铸铁（ 硬度范围在 150 200需要 承受中等载荷。采用砂型铸造方法，由于大批量生产故宜采用实体金属模进行两箱造型，这不仅简化了造型和合箱操作，还因型砂紧实度较为均 匀，提高铸件的表面质量。在切削加工前进行石墨化退火处理，消除铸件表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（大量渗碳体出现）以便进行切削加工。 拟订工艺路线： 表示 零件的加工 顺序及加工方法，分出工序，安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发， 理论和 实际 生产实践 结合起来。常常需要提出几个方案，进行分析比较后再确定。 计算切削用量、加工余量及工时定额： 查阅切削用量手册等资料并进行计算确定。 根据相关的规律 ，对单件小批量生产不规定切削用量，而是由工人根据 实际生 产的情况 自行选定，但对于自动线和流水线，为保证生产的节拍，必须规定切削用量， 这些内容 并不能随意确定和盖面 。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展，工艺的改进，新工艺，新技术的不断出现，工时定额应进行相应的修改。 对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾，但只要把它们处理好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量是生产的核心 。质量表现在机械产品的各项技术性能指标，质量不能保 证，根本谈不上数量；质量和生产率之间是密切联系的，在 确保高 质量的前提下，应该不断地最大限度地提高生产率，满足生产量的要求。如果两者矛盾，则生产率要服从于质量，应在保证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量 和上产率 的前提下，应尽可能的节约耗费，减少投资，降低制造成本，这就是经济性。 因此， 拨叉的工艺规程研究 途径应该体现质量、生产率和经济性的 平衡统一 ，达到经济合理及可行的最优方案。 5 夹具设计的研究途径和可行性分析 拨叉 镗、铣、钻等工序使用的专用夹具，此类夹具的特点是针对性强、 加工质量好 、结构紧凑、操作简便 、生产率高。 夹具设计最关键是工件 精确 定位 和可靠的夹紧 。为了解决此问题，首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度，那么可以提高夹具的制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 除此之外，选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应，夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。 参考文献： 1 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具， 1982. (1) 2 孙已德，机床夹具图册 M，北京：机械工业出版社， 1984： 20 3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册 M，贵阳：贵州任命出版社， 1983： 42 4 刘友才，机床夹具设计 ，北京：机械工业出版社， 1992 。 5 孟少龙，机械加工工艺手册第 1 卷 M，北京：机械工业出版社， 1991。 6 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册 M，上海：上海科学技术出版社， 1979。 7 李洪，机械加工工艺师手册 M，北京：机械工业 出版社， 1990。 8 马贤智，机械加工余量与公差手册 M，北京：中国标准出版社， 1994。 9 上海金属切削技术协会，金属切削手册 M，上海：上海科学技术出版社， 1984。 10 周永强，高等学校毕业设计指导 M，北京：中国建材工业出版社， 2002。 11 薛源顺 ,机床夹具设计 (第二版 ) M,机械工业出版社 ,12 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计 M，重庆：重庆大学出版社，1995。 13 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具 设计手册 M，上海：上海科学技术出版社， 1980。 14 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册 M，银州：宁夏人民出版社，1991。 15 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量 M，中国计量出版社，2000： 9 16 哈尔滨工业大学 ,哈尔滨市教育局 ,专用机床夹具设计与制造 ,黑农江人民出版社 ,17 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社， 2005： 4 18 984. 19 973. 20 984 . 21 of 毕业设计 (论文 ) 指导教师签名（校内） 莫文辉 指导教师签名（校外） 教学主任签 名 年 月 日 课题名称 拨叉钻 18孔夹具设计 系 部 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 任务起止日期 2014 年 12 月 26 日至 2015 年 5 月 27 日共 17 周 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引 用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在 _年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 摘 要 在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对象，使之占有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为 夹具。因此，无论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。但在机械加工中应用最为广泛的是金属切削机床上使用的夹具，我们称其为机床夹具。它在保证产品优质，高产，低成本，充分发挥现有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，以减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。因此，机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。为此，在本次毕业设计时，选择了机床夹具设计。 本文主要围绕机床钻孔夹具设计为中心。用以钻 拨叉 零件，首先通过参观实习让我们对 夹具设计有了初步的了解，特别是对钻模夹具设计的了解更为深刻。然后，在导师的指导下，对夹具设计方案进行分析和选择。选定方案后，。通过查阅相关夹具设计书籍和相关图例在钻孔夹具设计过程中，。在查阅了相关文献后完成外文翻译。参考相关资料完成夹具的总体设计。 关键词： 机械；夹具；钻模；加工2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） in of a of a so it in to a to as in or in as a of in a in is on we It of so or to a of is to of of of is a us to to s s on to of in to to s 011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 目 录 第 1 章 绪论 . 1 孔夹具方案设计 . 1 解夹具总体设计的要求 . 1 床的发展趋势 . 2 床夹具的概述 . 3 床夹具的特点 . 3 床夹具的主要类型 . 4 模类型选择 . 4 套的选择 . 4 模板类型 . 5 第 2 章 钻床夹具设计特点 . 6 定夹具的类型 . 6 模的主要类型 . 6 确设计任务，了解零件加工工艺过程 . 7 悉工 件零件图、本工序加工要求 . 7 悉零件加工工艺过程 . 8 定定位方案 . 8 第 3 章 工件的夹紧计算及其选择 . 10 件的夹紧 . 10 紧基本原理理论 . 10 紧座 . 11 紧压板 . 12 紧螺钉 . 13 紧力的选择 . 13 紧力方向 . 13 紧力的作用点 . 13 紧力的计算 . 14 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） V 具精度计算与分析 . 18 第 4 章 夹具结构分析与设计 . 20 具的夹紧装置和定位装置 . 20 具的导向 . 21 孔与工件之间的切屑间隙 . 24 模板 . 25 位误差的分析 . 25 套、衬套、钻模板设计与选用 . 26 定夹具体结构和总体结构 . 28 具设计及操作的简要说明 . 29 结 论 . 31 致 谢 . 31 参考文献 . 33 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 孔 夹具 方案设计 方案设计 是 夹具设计的重要阶段，它在分析各种原始资料的基础上，要完成下列设计工作： 1 研究壳体零件原始资料 ， 明确设计要求。 拟订钻孔夹具结构方案 ， 绘制夹具结构草图。 绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求。 绘制零件图。 从另外一方面来说，机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料： 1 (1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该 零 件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。 (2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。 (3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。 在本次毕业设计的夹具要求是中小批量生产的夹具设计。 (4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。 夹 具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。 解夹具总体设计的要求 1） 夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序， 应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 2 2） 夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的 夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。 3） 夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的 防护装置、挡屑板以及各种安全器具。 4） 能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件 的材料 选用将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的低成本设计在世界各国都以相当重视。为此，夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中。宜采用气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产，则宜采用较简单的夹具结构。 5） 要适当提高夹具元件的通用化和标准程度。选用标准化元件， 特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，从而降低夹具成本。 6） 必须具有良好的结构工艺性，以便夹具的制造、使用和维修。 以上要求有时是互相矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾， 使之达到较好的效果。例如钻模设计中，通常侧重于生产率的要求。 床的发展趋势 钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换非凡刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。钻床可分为下列类型： (1)台式钻床：可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。 (2)立式钻床：主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。 (3)摇臂钻床：摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件 和不同方位孔的加工。 (4)铣钻床：工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。 (5)深孔钻床：使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。 (6)平端面中心孔钻床：切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。 (7)卧式钻床：主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床 钻床相关标准与其他金属切削机床相关标准大体相同，其专用标准有： 属切削机床术语钻床， 5763床联接尺寸标准， B/臂钻床参数及系 列型谱标准等，出口产品不得低于一等品。 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 3 主要生产厂家有：中捷友谊厂、沙市第一机床厂、宁夏大河机床厂、鲁南机床厂、保定钻床厂等。钻床主要出口日本、东南亚、欧、美、非洲及港、澳等 30 余个国家及地区。 床夹具的概述 钻床夹具：用干各种钻床（镗床组合机床）上的夹具，又称钻模，镗模。主要目的保证孔的精度（位置）。要想对钻床夹具有深刻的了解，就要先知道钻床夹具的特点。 床夹具的特点 在一般钻床对工件进行空加工，多具一下特点 : 首先是刀具本身的刚性比较差。钻床上所加工的空多为小尺寸的孔，其工 序内容不外乎钻、扩、铰、锪或攻螺纹等加工，所以，刀具直径往往比较小，而轴向尺寸比较啊，刀具的刚性均较差。 其次是多刃刀的不对称，易造成空的形位公差。钻、扩、铰等孔加工刀具，多为多刃刀具，当刀刃分布不对称，或刀刃分布不对称，或刀刃长度不等，会造成被加工孔的制造误差，尤其是采用普通麻花钻钻孔，手工刃磨钻头所造成的两侧不对称，极易造成被加工孔的孔位偏移、孔径增大及孔轴线的弯曲和歪斜，严重影响孔的形状、位置精度。 再有就是普通麻花钻头起钻时，孔的精度极差。普通麻花钻轴向尺寸大，结构刚性差，加上钻心结构所形成的横刃， 破坏定心，使钻尖运动布稳定，往往在起钻过程造成较大的孔位误差。在单件、小批量生产种中，往往要考操作工在起钻过程中不断地进行人工矫正控制孔位精度，而在大批生产中，则需依靠刀刃结构的改进和夹具对刀具的严格引导解决。 综合以上孔加工特点，钻床夹具的主要任务是解决好工件相对刀具的正确加工位置的严格控制问题。在大批量生产中，为有自傲解决钻头钻孔的精度不稳定的问题，多直接设置带有刀具引导的钻模板，对钻头进行正确引导和对孔位进行强制性限制。尤其是对箱体、盖板类工件的钻孔，往往要同时有多支钻头一次性钻出众多的孔，为保证加工孔隙的位置精度，一定要通过一块精确的模版，把多个孔位由引导限制好。这种用来正确引导钻头控制孔位精度的模版。专业化、高效生产中的钻床夹具，通常具有较精确的钻模版，以正确、快速地引导钻头控制孔位精度，这是钻床夹具的最主要的特点。所以，2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 4 习惯上又把钻床夹具称为钻模。为防止钻刃破坏钻模板上引导孔的孔壁，多在引导孔中设置高硬度的钻套，以维持钻模板的孔系精度。 对钻床夹具的类型要有一定的认知。 床夹具的主要类型 钻床加工中对不同的加工工件所选着的夹具体液是不同的。因此根据经验人们总结了以下不同工件加工的主要 夹具。它们主要是： 具与机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂钻加工大件等 于同一圆周上的孔系加工。它包括立轴、卧轴和斜轴回转三种基本型式。 模移动，用于加工同一表面上的多个孔中小型工件 4、翻转式：钻模板转动一定角度，用于加工不同表面上的孔，翻转点力， 5、盖板式：没有夹具体，模板盖在工件上加工 6、滑柱式：升降钻模板的通用可调夹具 根据不同工件的加工，因此我们也要对钻模由工件的形状和加工要求进行选择。 模类型选择 钻模类型多，在设计时，要根据工件的形状 、重量、加工要求和批量来选型：被钻孔径 10加工精度较高时，宜用固定钻模。不同表面上的孔，总 用固定钻模，在摇臂钻加工，量大时用立钻多轴加工。垂直度与孔间距要求不高时，用滑柱式钻模。若加工大件上的小孔时，宜用盖式钻模。 为了提高钻孔的精度，可以通过钻套来来引导刀具的位置，保证孔加工的精度。但由于加工工件的量大小和孔位置特殊，所以钻套也分为以下几种。 套的选择 钻套和钻模 板是钻床夹具的特殊元件。钻套的作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工，钻套装配在模板上，用钻套比不用钻套可减少 50%以上的误 差。其结构尺寸已标准化： 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 5 1）固定钻套：配合 H7/7/构简单，精度高，适用于单孔或小批生产。 2）可换钻套： H7/7/隙配合装入衬套内，用螺钉固定 3）快换钻套：配合 H7/7/构与上述不同，不用固定螺钉便可更换。适用于加工多，更换不同孔经的钻套。 上述钻套标准化。还有一种特殊故钻套。 4 ） 特 殊 钻 套 ： 适 用 于 工 件 结 构 形 状 和 被 加 工 孔 的 位 置 特殊 性，标准钻套不满足时用的钻套。 钻套的安装也是非常重要的，因此钻模板可以通过合理的设计将钻套定位安装，从而保证孔的加工位置。钻模板通常装配在夹具体或支架上，或与夹具上的其它元件相连接。常见的有如下几种类型： 模板类型 A 固定式钻模板：钻模板和夹具体或支架是用固定方法相连接，一般采用两个圆锥销和螺钉装配连接；对于简单的结构也可采用整体的铸造或焊接结构。 B 铰链式钻模板： 当钻模板妨碍工件装卸等工作时，可用活动铰链把钻模板与夹具体相连接。 C 可卸式钻模板 D 悬挂式钻模板： 在立式钻床上采用多轴传动头进行平行孔系加工时，所用的钻模板就连接在传动箱上，并随机床主轴往复移动。这种钻模板简称为悬挂式钻模板 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 6 第 2 章 钻床夹具设计特点 定夹具的类型 按使用范围，夹具可分为通用夹具和专用夹具两类。通用夹具适用于各种不同尺寸的零件加工，如导尺、分度盘等。这类夹具是作为附件与机床一起配套供应的。专用夹具是专门为某一工件在某一工序进行加工而设计的夹具，如在铣床上加工弯曲零件必须采用相应的夹具，在压刨上加工斜面、曲面也要采用专用夹具。 模 的主要类型 钻床专用夹具一般通称为 “钻模 ”。可按钻模有无夹具体，以及夹具体是否可动，而分为下面几类： 1 这种钻模在使用时，是被固定在钻床工作台。用于在立轴式钻床上加工较大的单孔或在摇臂钻床上加工平行孔系。如果要在立式钻床上使用固定式钻模加工平行空系，则需要在机床主轴上安装钻模时，一般先将装在主轴上的定尺刀具伸入钻套中，以确定钻模的位置，然后将其紧固。这种加工方式的钻孔精度比较高。 回转式钻模主要用于加工同一圆周面上的平行孔系，或分布在圆周上的径向孔。有立轴、卧 轴和斜轴回转等三种基本形式。由于回转台已标准化，并作为机床附件由专门厂生产供应，固回转式钻模的设计，大多数情况是设计专用的工作夹具和标准回转台联合使用。 主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻转式钻模可减少工件装夹 的 次数，提高工件上各孔之间的位置精度。 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过 10 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 7 滑柱式钻模的结构已经标准化了和规格化了，具有不同的系列。使用时，只要根据工件的形状、尺寸和加工要求等具体情况，专门设计制造相应的定位、夹紧装置和钻套等，装在夹具体的平台或钻模板上的适当位置，就可用于加工。 确设计任务，了解零件加工工艺过程 悉工件零件图、本工序加工要求 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 8 图 工零件图 该零件为 ；零件图如上图 批量生产；该工序在立式 钻 床上用 钻头工。 悉零件 加工工艺过程 下 两端面 下 两端面 3. 钻铰孔 4020 5. 钻铰孔 18 铣削 1、 2、 3、 4 工序均在 床上加工，工序 式钻床上加工。 定定位方案 根据工件的加工要求，该工序必须限制工件的五个自由度。建立坐标系如图 保证 通孔 底面至工件 B 面的垂直度，应选 B 面为定位基面，限制 z、x ；为保证工序尺寸 44限制 z 、 y ，所以选取 A 面为定位基面；为保证对孔轴线的对称度要求，还必须在加工时限制自由度 x 。另外，为了方便控制刀具的走刀位置，还需要限制 y 。 综上所述，工件的六个自由度均被限制，为使定位基准与设计基准重合 ，选取的定2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 9 位基准是 40 、 20 上端 面。 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 10 第 3 章 工件的夹紧 计算 及其 选择 件的夹紧 紧基本原理理论 夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。 图 夹紧功能原理方案设计组成结构 分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性 ， 夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。 夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。 加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参 数等。 夹紧对象特征 加工信息特征 夹紧要求特 征 动力源项 元功能解项 技术性 经济性 社会性 应用实例 技术参数 夹紧功能原理方案设计 功能项 原理解项 评价项 备注项 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 11 夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。 元件功能分析： 夹紧功能主要包括四种元功能。它们是 ：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中 机构、定心机构等。 设计夹紧装置时 ， 应满足下述主要要求： 2 应破坏工件的定位 ， 为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。 当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。 紧动作要迅速，操作方便省力，安全。 紧座 在不考虑重力和其它的伴生力的情况下，夹紧力的大小既与切削力的大小有 关，也与切削力对支承的作用有关。 W=KM(其中 K=， M 为切削扭矩 W=5(+)=) Q 需 =f1+00/( 需 为 切削力 为简化夹具的成本及考虑工厂实际情况，拟用螺钉夹紧装置。计算螺钉的夹紧力：W=2D 中 /+1)。此公式采用中的数据以 准螺纹计算。 为螺纹升角 ;t“;1 螺纹摩擦角； D 中 螺纹中径； Q 人工作用力；其中有f=母端面与工件间的摩擦系数 )， 1=6。 34， ；计算 W=N） 。 很明显，可以使用螺钉夹紧机构。 夹紧座加工要求： 淬火 4；2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 12 渗碳深度 16 配做。 紧 压 板 夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不移动，限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是辅助支 承的，最终起决定作用的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在夹紧的过程中用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。 5具体的结构见零件图。 螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等）相结合，对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有：单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。 图 压板 夹紧压 板加工 要求： 火5；渗碳深度 27 配做。 1 6 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 13 紧螺钉 根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间缩短并以国家标准的规格生产。 夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现，由于夹具种类繁多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入的研究。 建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造规律也很复杂。 这里仅作最基本的原理方案设计研究。 为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保持不变 ， 就要用夹紧装置将工件夹紧 防止在加工过程中移动、振动、或变形 。 因为此套夹具加工的工件刚度较好 ， 防止了切削力作用是所引起的振动 ， 侧面在加上移动压板的定位 ， 免除夹紧力对加工表面几何形状精度的不利影响夹具的夹紧选用加工表面的松态夹紧 ， 夹紧力的作用线不通过加工表面的周围 ， 使加工表面的材料处在自由状态下 。 紧力的选择 紧力方向 在保证安装的真确可靠 ， 减少工件的变形 ， 定位方便和在可以减少所需夹紧力的大小的前提下 ， 此套夹具的夹紧方向和工件重力方向和切削方向 相同 。 工件的定位工作面为 垂直方向 上 ， 则工件的夹紧通过工件的一个定位销与水平方向的移动压块完成 。 夹紧力的方向为 平行 重力方向 垂直 夹紧 。 2 在本次夹具设计中，夹紧力是由中心螺杆和一边压板提供的。 紧力的作用点 夹紧 力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在夹紧力的方 案 已定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定夹紧力的作用点个数为 2个。 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 14 考虑夹紧力作用点的一般要求： 1 夹紧力的作用点应能 保持工件定位稳定，而不至引起工件发生位移和偏转； 夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些； 夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性 。 紧力的计算 夹紧力的大小重要取决于切削 ， 重力是可认为不变的 ， 而切削力在切削的过程中是变化的 。 影响切削力的大小因素很多 ， 如工件质量的不均匀 ， 加工质量的不均匀 ， 刀具磨损以及切削用量的变化等等 。 同时夹紧力也和其他因素有关 ， 如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度 ， 工艺系统的刚性等等 ， 因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算 。 W:实际夹紧力 论夹紧力 K:安全系数 安全系数 :K= 24 式中 : 其加工直径全部为 18 刀具： 钻头 D=18。 则轴向力：见工艺师手册表 =CF z f Fy 式中： 420， f=( 90200()190 F=420 1 . 0 0 . 81 8 0 . 3 5 1 . 0 7 2 1 2 3 ( )N 转矩 T=CT Z f Ty 式中 : = . 0 0 . 81 8 0 . 3 5 1 . 0 7 1 7 . 3 4 ( ) 功率 01 7 . 3 4 1 6 . 9 5 0 . 7 2 63 0 3 0 1 8 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 15 在计算切削力时 ,必须考虑安全系数 ,安全系数 K=2 4 式中 基本安全系数， 加工性质系数， 刀具钝化系数 , 断续切削系数 , F/ =( 钻削时 T= M 切向方向所受力 : 671065 取 1.0f 4416 )( 所以 ,时工件不会转动 ,故本夹具可安全工作。 根据切削力，夹紧力的影响因素，在夹紧不利状态过程，该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后，为了确保可靠夹紧，数值乘以安全系数实际所需夹紧力。 初步确定液压缸参数 表 5负载选择工作压力 1 负载 / 0 工作压力 /满足最低速度的要求。 45080 13 19 30 46 74 120 190 300 80120 15 22 35 54 87 140 220 350 120180 18 25 40 563 100 160 250 400 由 国 家标准推荐的各公差等级的应用范围 可知： 其中 （ 1） 到 用于高精度和重要的配合处 ； 2011 届湖北汽车工业学院毕业设计（论文） 19 （ 2） 到 用于要求精密配合的情况 ； （ 3） 到 用于一般精度要求的配合。 选用公差等级时，除上述有关原则和因素外，还应考虑以下问题。 在 本次 设计的夹具中可得知零件与夹具体的配合要求较高精度配合，所以选择 (1） ，而用于定位零件中间的孔和轴 ，在钻孔只能够要求这个孔和轴要有较高的位置度，所以选择（ 2） ， 钻模板和零件上用来定位的插销，因为它是用来对零件钻孔装夹定位的，所以 同样 选（ 2）。 2011 届湖北汽车工业
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