端盖钻孔专用夹具设计【优秀机械课程毕业设计论文】
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机械制造装备设计 课程设计说明书 题目 端盖钻孔专用夹具设计 系 机械与运载学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 081412 姓名 刘 彤 学号 12 指导教师 赵 元 完成日期 2011 年 07 月 13 日 沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备设计课程设计计划书 一、课程设计目的 1、 本 课程设计 是 机械 制造装备 设计 课 程 的延续，通过设计实践，进一 步 掌握机械 制造装备 设计的一般方法。 2、培养 学生 综合运用机械制图、机械设计基础、金属材料 及 热处理 、机械制造 结构工艺等相关知识， 培养 工程设计的能力。 3、培养 学生 使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 4、提高 学生 技术总结及编制技术文件的能力。 5、 为 毕业设计 打下良好的基础 。 二、 课程设计 题目 端盖钻孔 专用夹具设计 三 、 课程 设计 的 内容 与基本要求 （一） 内容 1、完成 端盖 工件的 钻孔 专 用夹具总装配图。 2、完成 端盖钻孔 专用夹具部分零件工作图。 3、编写设计计算说明书。 4、总工作量要求：总图量为： 0#图纸 1 张；设计计算说明书 15 页。 （二） 基本要求 1、 课程设计必须独立的进行，每人必须完成 总工作量要求 。 2、根据 设计题目 ， 完成规定的设计内容和工作量要求 。 3、正确的运用手册、标准， 设计图样 必须符合国家标准规定。 4、设计计算 说明书力求用工程术语， 简明扼要 ，计算合理、准确，表达清晰，文字通顺简练，字迹工整。 四、进度安排 1、 1草图，初定零件工作图，拟定夹具 设计方案。 2、 3具装配草图设计。 3、 6零件工作图、夹具装配图、夹具零件图及设计计算 说明书。 课程设计 指导教师： 赵 元 2011 年 7 月 4 日 教研室主任： 赵艳红 2011 年 7 月 4 日 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 1 目 录 前 言 . 2 第一章 夹具的总体方案设计 . 3 工件进行分析 . 3 合设计的内容及步骤 . 3 用夹具的基本要求 3 具设计的一般步骤 4 具设计中的几个重要问题 4 具的结构工艺性分析 4 具精度分析 4 第二章 夹具设计的步骤 . 5 . 5 . 5 确设计任务与收集设计原始材料 5 定夹具结构方案，绘制夹具草图 6 行必要的分析计算 6 制夹具草图 6 制夹具零件图 6 第三章 夹具零部件的结构选择 . 6 具模板 . 6 具体 . 9 套螺钉 . 9 换钻套 . 10 固螺栓 . 10 配图 . 11 第四章 夹具精度的分析计算及校核 . 11 4 1机床夹具设计的过程及方案 . 11 度的分析 . 11 要零件、部件及总体尺寸的尺寸确定 . 12 工精度分析、计算与评审 . 13 工精度分析 . 13 工精度计算及评审 . 13 总 结 . 15 致 谢 . 16 参考文献 . 17 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 2 前 言 随着 科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术的不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算机技术的迅速发展，极大的推动了机械加工工艺的进步使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化得到了很好的发展。 但工具（含刀具、夹具、量具与辅具等）在不断的革新中，起功能仍然十分显著。机床夹具是一种装夹工件的工艺设备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺设备成为机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、四爪卡盘，铣床上使用的平口虎钳等。现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件的加工精度、劳动生产率和产品的制造成本等。因此，无论是在传统制造还是现代制造工艺系统中，夹具都是重要的工艺装备。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 3 第一章 夹具的总体方案设计 工件进行分析 端盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。故其在机器中只是起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，其在具体加工的时候，精度要求也不是很高，加工起来也十分容易。如图 1 示： 图 1 盖 通过对零件图的分析，因零件的尺寸不大， 结构相对简单 ，所以选用 悬挂式钻模板，以适应大批量生产和提高生产率 。 合设计的内容及步骤 用夹具的基本要求 1） 保证工件的加工精度 专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精 度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 2）提高生产率 应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 4 3）工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。 4）使用性好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。 5）经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以考虑夹具在生产中的经济效益。 具设计的一般步骤 1）明确设 计任务与收集设计材料 2）确定夹具设计方案与绘制夹具草图 3）进行必要的分析计算 4）审查方案与改进设计 5）绘制夹具装配总图 6）绘制夹具零件图 具设计中的几个重要问题 1）清根问题 在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处的清根问题。 2）让刀问题 在设计圆盘类刀具（如铣刀、砂轮等）加工的家具时，会存在让刀问题。 3）更换问题 4）防松问题 具的结构工艺性分析 夹具的结构工 艺性指夹具制造、检验、装配、调试、维修的方便性。为保证良好的工艺性，应做到：尽量选用标准件、通用件：各种专用件要易于制造。 具精度分析 加工精度较高时，应进行加工精度分析。具体分析见第四章。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 5 第二章 夹具设计的步骤 用夹具的基本要求 （ 1）保证加工精度 这是必须做到的最基本要求，其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 （ 2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速与高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自 动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 （ 3）安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加装保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，尽可能减轻工人劳动强度。 （ 4）排屑顺畅 机床夹具中积聚切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量会使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间、降低生产率，因此夹具设计中要对排屑问题给予足够的重视。 （ 5）机 床夹具应具有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要考虑方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 用夹具设计的一般步骤 确设计任务与收集设计原始材料 1）了解加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，该工序的加工内容及工序图，了解该工序所使用的设备、刀具、量具等工艺装备，生产节拍等参数。 2）了解零件的生产类型，这是决定夹具采用简单疾结构或复杂结构的依据。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 6 3）收集该夹具所使用的机床的资料，注要指与夹具连接部分的安装尺寸。 4）收集 所使用的刀具的资料，如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件。 5）了解夹具制造厂房的能力和使用条件。 6）收集有关夹具零部件的标准（包括国际、部标、企标、厂标），典型夹具结构图册等。 定夹具结构方案，绘制夹具草图 1）根据工件的加工要求和结构形状，确定工件的定位方式，选择或设计定位装置，必要时，计算定位误差。 2）确定工件夹紧方案，设计夹紧装置。 3）确定其它装置及元件的结构形式如：定向、导向、分度、对刀装置等。 4）确定夹具体的结构形式和夹具 在机床上的安装方式。 5）绘制夹具草图，最好考虑几种方案经过分析比较，从中选出合理的方案。 行必要的分析计算 工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行技术经济分析，选用比较合理的方案。 制夹具草图 按国家制图标准绘制，尽可能采用比例 1:1，主视图按夹具面对操作者的方向绘制。被加工零件用双点划线表示。 制夹具零件图 夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图要求，确定零件的尺寸， 公差及技术要求。 第三章 夹具零部件的结构选择 具模板 钻模板用于安装钻套。钻模板与夹具的连接方式有固定式、铰链式、分离式、 悬挂式等几种。 固定式钻模板 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 7 1 定位销； 2 螺钉； 3 钻模板； 4 夹具体 图 铰链式钻模板 1 铰链销； 2 夹具体； 3 铰链座； 4 支撑钉； 5 钻模板； 6 菱形螺母 图 分离式钻模板 1 钻模板； 2 钻套； 3 压板（图 4 工件 图 板 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 8 悬挂式钻模板 1 夹具体； 2 导柱； 3 工件； 4 钻模板； 5 弹簧； 6 多轴滑动头 图 挂式钻模板 本设计的钻模板 采用悬挂式钻模板 如图 ： 图 具模板 图 模板 材料： 45# 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 9 具体 材料： 图 3具体 套螺钉 材料： B/T 套螺钉 0 图 3套螺钉 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 10 换钻套 材料： 45# 换钻套 928 图 3换钻套 固螺栓 材料： B/T 定手柄压紧螺钉 310 图 3定手柄压紧螺钉 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 11 配图 图 3配图 第四章 夹具精度的分析计算及校核 4 1机床夹具设计的过程及方案 度的分析 夹具的主要功能是用来保证零件加工的位置精度。使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差 因素主要有三个方面： （ 1）定位误差 （ 2）夹具制造与装夹误差 （ 3）加工过程误差 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 12 在加工过程中由于工艺系统 (除夹具外 )的几何误差、受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差，用 示。 上述各项误差中，第一项与第二项与夹具有关，第三项与夹具无关。显然，为了保证零件的加工精度，应使： 式中 ,T 为零件有关的位置公差。上式即为确定和检验夹具精度的基本公式。通常要求给 一的零件公差，即应使夹具有关误差限制在零件公差 2/3的范围内。当零件生产批零较大时，为了保证夹具的使用寿命，在制定夹具公差时，还应考虑留有一定的夹具磨损公差。 要零件、部件及总体尺寸的尺寸确定 （ 1）主要零件及部件尺寸的确定 1）钻套主要尺寸的确定 钻套类型的选择 钻套底面到加工面上面高度 H 根据经验公式： 铸铁： 钻或 钻； 钢 ： 钻 或 钻； 因为在加工的过程中 小越好（防止钻头偏斜）， 2） 夹具板的主要尺寸的确定 夹具板的厚度 可根据经验公式： 58 夹具板的外尺寸确定 根据加工工序的要求及尺寸可确定夹具板的外形尺寸。 3）配合尺寸的确定 钻套与模板的配合 由于选择的是固定钻模板，所以采用过盈配合 钻头与钻套内孔的配合 采用间隙配合，钻套中心线到定位面的距离偏 差：取工件上相应偏差的 1/5左右，在机床满足精度的条件下应尽量的小 . 定位面与基准面（机床）有“平行度”要求 1000/ ； 钻具模板中心线与基准面（机床）有“垂直度”要求 500/ ; 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 13 工精度分析、计算与评审 工精度分析 （ 1）夹具制造误差 1）钻套中心线与定位面距离偏差取工件上相应偏差的 1 5左右，还应满足两个原则： 偏差尽量小； 机床能够加工出来 。 2）定位面与基准面（机床）的平行度应为 1000（平面磨床可达到）。 3）钻模板孔中心线与基面垂直度应为 500。 （ 2）对刀误差 1）钻头中心与钻套中心不重合（钻头与钻套内孔配合间隙） 2）钻头偏斜与钻头与钻套间隙、导套高度、工件位置及夹具制造垂直度，平行度等有关。 （ 3）工件定位误差 1） 基准不符 : =定位基准到设 计基准的尺寸公差 2） 基准位移 : 一般由夹具与工件配合间隙产生的。 3） = + 此公式为向量和。 加工过程误差 ： 由于磨损，热变形，加工过程的振动等可能引起误差。 判断依据 ： 若以上各项误差之和小于等于工件上相应公差 则该夹具合格。一般取工件上的加工过程误差为工件上相应公差的三分之一，即只有其余几项 的公差之和小于等于工件上相应公差的三分之二时，夹具合格。 工精度计算及评审 该工件的设计基准与定位基准一致 ， 都是 孔 52 的中心线，故 销外 圆为 的最大配合间隙 a x 1 a x 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 14 则 1 1） 钻套中心线对定位件中心线位置精度 . 取 . （ 2） 钻套内外圆同轴度误差（查表） . （ 3）钻头纯倾斜时与钻套内孔中心不重合位置精度误差为 斜 24 ，钻套底面到钻孔上表面高度为 L（排屑用）。又铸铁 取 。查表知 6020H 取模板厚度 0 ， 0 钻套伸出部分为 0 ，0 故钻套高度的中点到钻孔底面距离 2107151 h ，钻套孔 F 查表 ， 300 2 n m a x ，故 a n 1 斜，位置精度误差为 （ 4）钻套中心线与定位面不垂直度 为 。. a n 115 . 故， 2222252423222 . 工件小孔中心线与轴承盖中心线误差 ，则 . 知此方案可行。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 15 总 结 本次课程设计 我 设计了 端 盖在大量成批生产时 ， 钻孔工序的 专用 夹具。 在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过 大平面、短销和支撑钉 定位，将工件固定加紧在夹具上。在此计算了加紧力和夹具体的各项误差等。 首先从课程设计 本身来说，是对我们平时所学的专业知识的巩固，回想课程设计刚开始时，全无思路，举步维艰。对于理论知识掌握不牢固的我来说，真是书到用时方恨少，所以我把这学期学过的专业课书籍又看了一遍，并且又请教了老师和同学，来了设计灵感。其次，课程设计也锻炼了我们大家的团结协作的精神，刚开始的时候，我们大家都是两眼发黑，什么思路都没有，但是大家却懂得团结协作，虽然每个人的设计内容都不同，但是思路都是大同小异，所以大家各自去查阅资料，而且是分别查阅不同的资料，最后大家汇总，拟定出每一个人夹紧方案，和夹具形状，工作效率提高了几倍。 第三，在课程设计的过程中能培养我们的创新能力，虽然我们的设计内容都是很简单，但是这其中也不乏创新能力的体现，比如我们有的同学的加工位置不再同一轴线上，是分布在圆周上，按照以前的经验就是利用分度装置，但是我们同学却设计了一个新颖的夹具，这是对我们创新能力的最好的锻炼方式的体现。 做为本学期最后一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、 工程力学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。因此，此次课程设计是对我们本 科阶段学习知识的巩固，也是一个总结。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 16 致 谢 本次论文设计是在我的指导老师 赵元 的关怀和悉心的指导下完成的。 他 严谨的治学精神，严肃的科学态度，精益求精的工作作风，深深的感染了我。在指
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