2316--钢套钻5孔夹具二维图三维图（最大直径30）
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2316
钢套
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30
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机床夹具设计课程设计说明书 设计题目：钻床夹具设计 系 别：机械与电子工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：13机械制造2班 姓 名：周林 学 号：2013080907 指导老师：张秀香 宿 州 学 院2016年11月25日前言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、智能、复合、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、经济方向发展。本次的设计任务是加工零件（薄壁圆环）上的一个孔。零件属于大批量生产，钻孔要求精度高，所以需要设计一个专用夹具，保证零件加工质量。由于夹具的利用率高，经济性好，使用元件的功能强而且数量少，配套费用低，降低生产成本；采用夹紧装置，缩短停机时间，提高生产效率。设计钻床夹具，首先要分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；完成草图后考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理结构实现零部件间的相对运动，根据零件要求选择材料。完成钻床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二维图的绘制，首先画好零件图，最后进行装配，标注相关尺寸及技术要求，并用Pro/ENGINEER绘制最终三维效果图，最终进行说明书，任务书的撰写、整理、修改完成设计任务。目 录机床夹具课程设计说明书2第一章 对加工零件的工艺分析21.1 夹具设计21.2 零件分析21.2.1 零件图21.2.2 工艺分析2第二章 定位方案及误差分析32.1 拟定定位方案32.2 定位误差分析3第三章 对刀导向方案43.1 对刀导向方案43.2 对刀导向元件详细参数4第四章 夹紧方案及夹紧力分析44.1 夹紧方案分析44.2 夹紧力分析54.2.1 切削力计算5第五章 夹具体设计及连接元件选型65.1 夹具体设计6第六章 夹具零件图和装配图及标注6第七章 三维效果图8机床夹具课程设计任务书姓名周林班级13机械2班学号2013080907设计题目钻孔题目3专用夹具指导老师张秀香零件名称材料45钢生产类型中批量生产毛坯半成品生产纲领年生产量5000件设计任务零件图如下，本工序加工通孔，设计钻床专用夹具。本组设计数据：30200.1520H7黄俊平、贾勉、刘国勇机床夹具课程设计说明书第一章 对加工零件的工艺分析1.1 夹具设计本次设计为夹具设计，通过设计钻床夹具，学习机床夹具的基本设计过程、步骤，规范、学习和掌握设计方法，以学习的各种机械设计、材料、运动、力学知识及三维建模为基础。以机械制造工艺学、机械原理、机械制图、制造技术基础、机床夹具设计以及各种国家标准为依据，独立自主的完成钻床夹具的设计、计算全过程，亲身了解设计过程中遇到的种种问题及解决办法，思考、分析最优方案，这是一次独立自主的设计过程，为毕业设计及就业打下坚实基础。1.2 零件分析1.2.1 零件图图1-1 零件图 其中B面和20为定位基准。1.2.2 工艺分析此次所要加工的零件其余表面均已加工完毕，只需要钻5的孔径，本工序前已加工表面:（1）外圆面和内圆面（2）圆环零件的两个端面选用5直柄高速普通麻花钻头钻孔。1.2.3 选择量具本零件属于批量生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考资料，选择如下：读数值0.02、测量范围0300游标卡尺，直径为5的圆孔塞规各一份。 第二章 定位方案及误差分析2.1 拟定定位方案2.1.1定位方案拟定根据工件的结构特点，可采用圆孔定位或者圆柱面定位:用圆孔定位时可以采用定位销定位或者圆柱心轴定位，拟采用圆柱心轴定位，利用圆柱心轴的外圆柱面和轴肩侧面联合定位，轴肩面还能利用来夹紧工件圆柱心轴外圆柱面限制两个移动自由度，轴肩面限制一个移动自由度和两个转动自由度。用外圆柱面定位时，可以采用V形块，利用两个V型块，相当于四个定位支撑点，限制工件两个移动自由度和两个转动自由度，同时两个V型块和压板一起夹紧工件，对中性好，但是可能使工件变形。2.1.2 定位方案选定本工序需要加工的是一个5的孔，孔径小，工件的内径和外径尺寸相差较小，属于薄壁型零件，若采用方案定位的话工件加工过程中受到刀具挤压力作用可能引起工件变形，相比较之下宜采用方案中圆柱心轴定位，圆柱心轴有利于工件的夹紧。2.2 定位误差分析2.2.1 相关概念造成定位误差的原因有两个： 一是定位基准与工序基准不重合误差，记作。 二是定位基准与限位基准不重合误差，记作。采用圆柱心轴定位，定位基面为工件内圆柱面，其轴线即为定位基准，与之对应心轴的圆柱面为限位基准，心轴的轴线称为限位基准。用来确定本工序加工表面位置的基准，称为工序基准。2.2.2 定位误差分析此工件用圆柱心轴定位，而工件与心轴采用间隙配合，为减少倾斜利用心轴的一段轴肩与心轴圆柱面联合定位，且需要保证两定位面有良好的垂直度。确定尺寸150.1的那个面称为工序基准，而工件又以这个面与定位心轴轴肩配合，因此这个面又是定位基面，由于这个面是精加工过得，形状误差很小，可认为定位基面就是定位基准，因此工序基准与定位基准重合，所以=0。又因为5为通孔，不存在定位基准与限位基准连线方向上的尺寸要求，故=0。对称度0.1mm的定位误差为工件定位孔与定位心轴配合的最大间隙。工件定位孔的尺寸为，定位心轴的尺寸为。第三章 对刀导向方案3.1 对刀导向方案在钻床夹具中，通常用钻套实现刀具的对准导向，钻套有四种形式，固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套。依据加工批量，安装方便和使用场景选用可换钻套。钻套与衬套之间采用配合，衬套外圆与钻模板采用配合制，防转螺钉选用M4（JB/T 8045.5）3.2 对刀导向元件详细参数钻套 基本尺寸d=5，D=10 ,H=20mm 钻模板详见零件图。 第四章 夹紧方案及夹紧力分析4.1 夹紧方案分析圆柱心轴外圆柱面和工件的内圆柱面采用间隙配合，必须进行夹紧加工。圆柱心轴的圆柱面限制2个移动自由度，心轴轴肩侧面与工件侧面接触，1个移动自由度和2个转动自由度，所以轴肩侧面为主要限位面，夹紧力尽可能向主要限位面，并且用工件的侧面进行夹紧，夹紧力作用点正好落在工件刚性比较好的方向和部位，所以选取侧面进行工件的夹紧，工件由心轴进行定位，且主要限位面正好为心轴的侧面，考虑采用的心轴的特点，可以用螺旋夹紧机构配合压板进行夹紧，且具有较好的自锁性。心轴两端螺纹采用普通螺纹的粗牙螺纹，螺距。4.2 夹紧力分析4.2.1 切削力计算切削力计算，钻孔选用高速钢直柄标准麻花钻头，工件材料为45钢。 初设麻花钻头直径mm，进给量mm，一般估计时，可取、为1。进给力 转 矩 查表得，和， 代入数据计算得到：进给力，转矩。4.2.2 夹紧力估算由心轴尺寸得，抵消转矩需要的夹紧力，抵消进给力需要的夹紧力为，其中0.2是摩擦系数。比较两个夹紧力，最终需要夹紧力10461N。式中 K安全系数 安全系数K按下式计算考虑的因素系数值基本安全系数（考虑工件材质、加工余量不均匀）1.21.5加工性质系数粗加工1.2精加工1.0刀具钝化系数1.11.3切削特点系数连续切削1.0断续切削1.2夹紧力稳定系数机动夹紧1.0手动夹紧1.3说明:用计算法确定夹紧力的大小，很难计算准确。因为在钻削加工过程中，加工的余量、工件硬度、刀具磨损等情况是时刻变化的，所以计算出来的夹紧力数值还要乘上一个范围较大的安全系数。因此设计手动夹紧装置时，常根据经验或类比的方法确定所需夹紧力的大小。当设计气动，液动或者多件夹紧装置，夹持刚性较差工件的夹紧装置时，大多对切削力进行实验测定后，再估算所需夹紧力的数值。第五章 夹具体设计及连接元件选型5.1 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地联系起来，形成一个整体，同时考虑方便安装工件。钻模板和夹具体用2个内六角螺钉和2个圆柱销连接，能达到稳定定位连接。考虑到钻5孔时的排屑，设计夹具体具体高度时要充分考虑排屑空间，夹具体具体结构见相关图样。第6章 夹具零件图和装配图及标注图6.1 钻套用衬套图6.2 防转螺钉图6.3 可换钻套图6.4 直压板图6.5 总装配图第七章 三维效果图图7.1 三维实体爆炸图1 图7.2 三维实体爆炸图2图7.3 三维实体装配图设计总结机床夹具设计课程设计已经接近尾声，回首两周的设计过程，感慨万千。通过设计夹具学习新知识已经温习以前学习的理论，对我们大有裨益。通过这次设计我们学习到不足，充分感受到一个产品从无到有的设计、从理论到实践的艰辛。让我们感受到作为一名机械设计制造及自动化的学生，理论知识和对设计工作的严谨认真对我们的重要性。通过这次设计我们综合运用了机床夹具设计、互换性与技术测量、机械制造工艺学、机械设计、金属切削原理与刀具、工程材料以及热处理工艺等知识，起到穿针引线，承上启下的作用，巩固已经学习的知识的同时不用运用磨炼基本功。在机械制造技术基础课程设计过程中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，制定工件选用的机床，刀具，以及怎么样加工的过程。因此，工艺规程至关重要。在机械制造工艺学习中还学习到用AutoCAD进行制图和一些三维软件进行仿真（比如proE）。这是对以前学的制图的知识的一个回顾，CAD制图不管是现在还是将来的工作都有很大的帮助，因此，这次是真正的将以前所学联系到了一起。这次课程设计，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为加床夹具的设计在学习过程中只是作为理论知识讲解的，并没有亲自设计过，因此在开始的设计过程中，存在很多问题，在老师的指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计出来，真正做到理论与实际相结合。作为一个设计人员，设计一个零件，也因此我了解了设计人员的思想，每一个零件，每一个产品都是先设计出来再加工的，因此，设计的每一个过程都不能马虎，没个步骤都必须有依据，不是凭空捏造。而且，各种标准件都要按照国家标准和国际标准，查阅资料。一个零件不是简简单单就设计出来的，只有用心体会设计者的思想，才能设计出好的产品。参考文献1 肖继德，陈宁平.机床夹具设计M.北京：机械工业出版社，2000.2 陆 玉. 机械设计课程设计M.北京：机械工业出版社，2006.3 陆剑中，孙家宁. 金属切削原理与刀具M
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