说明书-钻床专用夹具设计

课程设计评语机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名班级学号课程名称机械制造装备设计设计题目钻床专用夹具设计课程设计篇幅图纸共2张说明书共22页指导老师评语年月日指导老师洛阳理工学院课程设计说明书课程名称机械制造装备设计设计课题钻床专用夹具设计专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号2014年01月03日课程设计任务书机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名班级学号课程名称机械制造装备设计设计题目钻床专用夹具设计设计内容1产品零件图1张2钻削夹具装配图1张3课程设计说明书1份设计要求1在钻床上加工26的通孔。2夹具设计要求合理，有利提高加工精度，保证加工质量，降低加工成本，提高劳动生产率和减轻工人的劳动强度，便于批量生产。设计（论文）开始日期2013年12月23日设计（论文）完成日期2014年01月03日指导老师课程设计评语机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名班级学号课程名称机械制造装备设计设计题目钻床专用夹具设计课程设计篇幅图纸共2张说明书共22页指导老师评语年月日指导老师目目录第1章设计准备工作711熟悉加工零件图7111明确工件的年生产纲领7112熟悉工件零件图和工序图712加工零件图分析8第2章结构方案设计921定位方案设计9211确定定位方案9212选择定位元件，设计定位装置1022夹紧方案设计12221确定夹紧方案12222夹紧装置设计1323对刀导向装置设计1424夹具体设计16第3章夹具装配图的绘制1831夹具总装图上应标注的尺寸及公差1832夹具总装图应标注的技术条件18第4章夹具零件图的绘制2041夹具零件图上应标注的尺寸及公差2042夹具零件图应标注的技术要求20谢辞22感想23参考文献24前言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，机械制造装备也是机械设计与制造专业学生应该学习的一门主要专业课。其目的在于1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。2为了开阔视野，掌握执照技术最新发展，开阔专业视野，培养复合型人才，处进先进制造技术在我国的研究和应用，“先进制照技术”以作为许多学校的必修课程。为了提高学生综合运用机械设计基础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，通过课程设计训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。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，大批量生产就要设计专门的夹具，以提高生产率。夹具是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、重力等的作用而使工件的既有位置遭到破坏，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。机床夹具除了能保证加工精度外，还能提高生产率与此同时还扩大了机床的使用范围，有些夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了机床原有的功能和使用范围。夹具在机床上的使用还减轻了工人的劳动强度，保证生产安全，因此机床夹具在生产中应用十分广泛。第1章设计准备工作11熟悉加工零件图111明确工件的年生产纲领机床夹具是在机床上装加工件的一种装置，其作用是使工件相对机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持不变。它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如大批量生产时，一般选择机动、多工件同时加工，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。112熟悉工件零件图和工序图零件图应该无遗漏的给出加工零件的全部信息，包括几何形状、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形状公差和表面粗糙度要求、材料和热处理要求、其它特殊技术要求等。该加工零件如下图已知该零件的材料为HT200,加工26H7孔（其它工序已经加工完成）。要求为该零件设计专用钻床夹具，所用机床为Z525立式钻床。12加工零件图分析该工序为加工26H7孔，该孔的公差等级为7级，精度要求较高。因此夹具的主要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不在依赖与工人的技术水平。所设计的夹具应有以下基本要求1保证工件精度要求这是夹具设计的最基本要求，其关键是正确地定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理确定夹具刀具技术要求。必要时应进行误差分析与计算。2夹具结构方案应与生产纲领相适应在大批量生产时应尽量采用快速、高效夹具结构，如多件夹紧、联动结构等，以缩短辅助时间；对于中、小批量生产，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单、制造方便，以降低夹具制造成本。3操作方便、安全、省力如采用气动、液压等夹紧装置，以降低工人强度，并可好地控制夹紧力。夹具操作位置应符合工人操作习惯，必要时应有安全防护装置，以确保使用安全。4便于排屑切屑积集在夹具中，会破坏工件的正确定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形；切屑的清理又会增加辅助时间。切屑积集严重时，还会损伤刀具甚至引发工伤事故。故排屑问题在夹具设计中必须给以充分注意，在设计高效机床和自动线夹具是尤为重要。5有良好的结构工艺性设计的夹具要便于制造、检验、装配、调整、维修等。第2章结构方案设计21定位方案设计211确定定位方案定位是指确定工件在机床（工作台）上或夹具占有正确的位置的过程，通常可以理解为工件相对于切削刀具或磨具的一定位置，以保证加工尺寸和形位精度的要求。确定定位方案应注意以下问题1按照工件要求确定工件必须限制的自由度，决不允许欠定位。2当发生重复定位时应根据其对加工是否产生有害影响，判断其属于可用重复定位还是属于不可用重复定位。不可用重复定位也是不允许的。3大型、重型零件等不易搬运的工件采用孔销配合等定位方式时，可采用预定位来降低人的劳动强度，提高生产效率。在考虑到以上问题的基础上，根据零件的具体情况提出以下定位方案工件以50内圆，底面甲，30H8孔为定位基准。50内圆支撑元件是心轴，底面甲支撑元件是圆形底座，30H8孔定位元件是菱形销。心轴限制五个自由度，菱形销限制一个自由度。显然此方案满足“六点定位原理”的要求。没有出现过定位，欠定位现象。可以避免由于过定位引起的工件安装时的干涉。此种定位为常用的“一面两孔”定位，定位简单、高效、安装方便、夹具制造简单成本低、加工精度高。因此此定位方案合适。下图为两种定位方案图图21212选择定位元件，设计定位装置定位方案一旦确定，接着就应该选择或设计相应的定位元件来体现定位方案。工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准表面与夹具的定位元件的工作表面接触或配合来实现的，因此设计中选用的定位方法与定位元件的具体结构应与工件的定位基准表面相适应。工件上被选作定位基准表面的常有平面、圆柱面、圆锥面和其他成形表面及它们的组合。当工件以平面定位时，常用支撑钉或圆形底座作为定位元件；当工件以圆柱孔定位时，常用定位销（圆柱销）、定位心轴以及圆锥销等作为定位元件；当工件以外圆柱定位时，常用的定位元件有V型块、定位套以及半圆套等。为了更好的选择定位元件应注意以下问题1定位元件（机构）设计和布置应保证工件定位稳定，并有足够的刚度。2定位元件的材料和技术条件应确保定位精度的稳定性和使用的持久性。3多数定位元件已标准化，选择标准件或标准结构可简化夹具的设计制造成本。根据加工零件的具体情况和定位方案分析设计出30H8孔支撑定位元件菱形销如下图图22专用菱形销根据加工零件的具体情况和定位方案分析设计出50H9孔支撑定位元件专用圆柱心轴如下图图23专用圆柱心轴22夹紧方案设计221确定夹紧方案在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位后，必须采用一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上。从而使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动,以保证加工精度,避免机床、刀具的损坏和发生人身安全事故。因此为了确定比较合理的夹紧方案，按如下步骤设计夹紧方案（应该注意的问题）1根据工件的形状、大小、加工要求、定位装置的结构和布置情况等，确定夹紧点与作用方向。2分析工件的受力情况，运用类比、试验或估算等方法，确定所需夹紧力的大小。3按所需夹紧力，并根据生产批量，选择或设计夹紧装置。4在设计时，尽可能采用已有的、可靠的夹紧方式，这样可以免除复杂的设计计算，加快设计过程。在考虑到以上问题的基础上确定夹紧方案，夹紧方案的确定，其实就是夹紧力的确定。夹紧力的确定就是确定夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。在进行这项工作时，必须结合定位装置的结构形式和布置方式，并分析工件的结构特点、加工要求及其他作用于工件上的外力情况，在此基础上确定夹紧力的方向、作用点和大小。结合加工零件的具体情况，在充分考虑以上分析的基础上确定本加工零件的夹紧方案如下图图24要加工零件的夹紧方案示意图222夹紧装置设计夹紧装置除要求能将工件夹紧压牢之外，还对工件的加工质量、生产率、生产成本及操作工人的劳动强度等均有较大影响。因此，在设计夹紧装置时应满足以下要求。1在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。2夹紧力大小适当。夹紧机构应能保证在加工过程中工件不产生松动或振动，同时又要避免工件产生不适当的变形和表面损伤。3夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证在源动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。4夹紧装置的操作应当方便、安全、省力、迅速，符合操作习惯。5夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑，并尽量采用标准化元件。在考虑到以上要求的基础上，根据加工零件的具体情况和夹紧方案分析设计出夹紧装置如下图图25夹紧结构示意图23对刀导向装置设计此次设计是钻床夹具设计，主要用于孔加工。为了便于确定刀具位置和运动方向，应在夹具上设计对应的对刀导向元件。钻床夹具的对刀导向元件设计1钻套的设计钻套是引导刀具的元件，用以保证被加工孔的位置精度，并防止加工过程中刀具的偏斜。钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。如下图26所示，其中（A）所示为固定钻套，是直接压入钻模板或者夹具体的孔中，属于过盈配合，这种钻套位置精度高，但是磨损后不易更换，故适用于中、小生产中只能钻一次的孔。（B）所示为可换钻套，是先把衬套用过盈配合H7/N6或者H7/R6固定在钻模板或夹具体孔上，再采用间隙配合H6/G5或H7/G6将可换钻套装入衬套中，并用螺钉压住钻套，这种钻套更换方便，适用于中批以上生产。（C）所示为快换钻套，与可换钻套结构上基本相似，只是在钻套头部多开一个圆弧状或直线状缺口。换钻套时只需要将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。（A固定钻套（B）可换钻套（C快换钻套图26通过对加工零件图分析可知，所加工的是26H7的孔，对于要进行连续加工的孔，可采用快换钻套，方便磨损后进行更换。因此根据零件图的情况和具体加工条件设计出如下图所示的固定钻套图27固定钻套2钻模板设计钻模板用于安装钻套在钻模上的位置。要求具有一定的强度和刚度，以防止由于刀具变形而影响钻套的位置精度和导向精度。所加工的是26H7的孔，相对于甲面有平行度位置要求，位置精度要求较高，因此考虑到零件的具体要求和夹具的具体情况，所设计的钻模板如下图所示图28加工零件所用的钻模板24夹具体设计夹具体是整个夹具的基体和骨架，组成夹具的各个零件、机构等都要安装在上面。夹具体的类型分为铸造夹具体（A）、焊接夹具体（B）、锻造夹具体（C）和装配夹具体D。如下图所示（A）（B）（C）D图29夹具体类型通过对夹具上各组成件的分布情况、零件的形状、尺寸以及加工性质的考虑，我选择铸造夹具体，铸造夹具体优点是可铸造出各种复杂形状，工艺性好，并且具有较好的抗压强度、刚度和抗振型。基于以上分析，设计出本夹具的夹具体如下图所示图210夹具体第3章夹具装配图的绘制夹具装配图的绘制，是在夹具结构方案草图经过老师审定之后进行的。夹具的总装配图应按国家制图标准绘制，绘图比例尽量采用11。主视图应按操作者的视线方向绘制，总装配图应将夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。在完整地表达出夹具工作原理和构造的基础上，视图的数量尽可能少。应先用细双点画线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适的位置上,然后依次绘出定位装置、夹紧装置、其它装置和夹具体。在夹具总装配图上工件可以看做透明体，不遮挡后面的线条。31夹具总装图上应标注的尺寸及公差1夹具的最大轮廓尺寸为380MM385MM215MM。2特殊钻套与钻模板的配合尺寸为44H7/N6。3特殊钻套与刀具的配合尺寸为26F7。4菱形销与定位衬套的配合尺寸为30H7/G6,定位衬套与夹具体的配合尺寸为50H9/G6。32夹具总装图应标注的技术条件1钳工配作销。2定位心轴轴线对夹具体底面A垂直度误差不大于003MM。3钻套孔轴线对夹具体左端面B平行度误差不大于003MM。4钻套孔轴线与夹具体底面A垂直度误差不大于003MM。基于以上分析绘制出夹具总装配图如下图所示图31第4章夹具零件图的绘制零件图上应标注必要的尺寸和技术要求，标注的主要目的是保证夹具体各个零件之间的尺寸要求和安装配合后的精度要求，也是为了各个夹具零件加工后进行安装配合能满足制造工件的要求。41夹具零件图上应标注的尺寸及公差1夹具体底座的最大轮廓尺寸为380MM385MM33MM。2零件凸起面与底面之间的平行度误差不大于003MM。3零件底面和凸起面的粗糙度要求。42夹具零件图应标注的技术要求1铸件应经时效处理，消除内应力。2未注铸造圆角R2R5。基于以上分析绘制出夹具零件图，按12的比例进行绘制如下图41所示致谢通过这段时间的努力,课程设计结束了，这是我第一次进行这样的课程设计，虽然过程中遇到了遇到很多困难，但是在张老师的指点下，克服困难，终于把课程设计做好了。感谢我的指导老师张洪涛，他细致、严谨的作风一直是我学习中的榜样他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。经过一个多月的忙碌和工作，本次课程设计已经接近尾声，作为一个本科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。张老师平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为简单，但是张老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩张老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。敬爱的老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您学识渊博,治学严谨，为我营造了一种良好的精神氛围。另外还要感谢班集体中的同学们，每当我遇到困难时，大家总是积极帮助我解决困难，翻阅资料，从课程设计题目的选定到设计过程的指导，经由同学们悉心的点拨，再经思考后的领悟，才顺利完成此任务。两年的学习时光我学到很多知识。洛阳理工学院给了我在继续深造的机会，让我能不断提高自己。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲，同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的充满了感动。我要感谢我母校洛阳理工学院，是母校给我们提供了优良的学习环境。另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我想再说一次谢谢我相信通过这次设计以及在这个过程中张老师不断点拨，在今后的学习和工作中我一定会做到更好感想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，在这两周短暂的课程设计里，我学会了一些机械装备的最基本的理论，同时也对夹具设计产生了浓厚的兴趣。在张洪涛老师的精心指导下，我顺利地完成了本次课程设计。课程设计期间，我遇到了许许多多的的困难，各种细节问题使我很是头疼，耐下心来查资料，问同学，解决了不少问题，但关键性的问题如方案设计等还是在张老师的悉心指导和关怀下完成的。所以，我要对我的老师真诚的说一声谢谢您辛苦了。机械制造装备课程设