机械制造工程学钻孔铣面夹具设计

1、/ university of south china课程设计夹具设计学院名称机械工程学院指导教师 班 级机械0904班学 号 学生姓名2013年1月5日前言夹具设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，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

2、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。它们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

3、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。机床夹具在生产 中应用十分广泛。一 工件及加工工序介绍-3-1工件零件图-3-2加工工序-3 -3. 力口工余量彳十算3 -4 时间定额计算-5-二 设计任务及具体方案-6-1设计任务-6-2定位方案-7-4导向方案-9 -4. 夹紧方案-9-5. 分度盘的设计-10-6切换盘设2十定位117.夹具体设计-12-7.夹具总装配图-12 -三夹具精度分析-13-1 误差分析-13

4、-2. 定位误差计算-15 -四课程设计心得-15 -五参考文献-17 -一工件及加工工序介绍1工件零件图 （后附cad装配截图）4>|o.?|a|a-a十丿1(p02加工工序1. 车床车外径为0100mm ,内径为040”切,厚度为2qmm的圆盘。2钻床钻三个均布在080加加圆周上的直径为010的通孔。3. 3.铳床铳出零件上均布的张角60"距离轴心为30mm的平面。3.加工余量计算3. 1:铳平面平面由粗铳、精铳两次加工完成，采用圆柱铳刀（高速钢），由机械加工工艺手册查得粗加工余量为1mm,精加工余量为0. 6mm,故其粗加工余量为（4-1.4）mm二2. 6mm。由手册查

5、得取粗铳的每 次进给量为0.2mm/r,取精铳的每转进给量为0. 5mm/r,粗铳走刀一 次 a p=2. 4mm,精饶走刀一次 a p二0. 35mm。经查手册，取粗、精铳的主轴转速分别为400r/min和700r/min, 又由前面选定的刀具直径4）10mm,故相应的切削速度分别为：u 粗二 n dn/1000二 n x 10x400/1000m/min=12. 56 m/minu 精二 n dn/1000= n x 10 x 750/10oom/m i n=23. 55m/m i n校核机床的功率（只需校核粗加工即可）由文献2表2.4-96,得切削功率pm为：pm二92. 4 x 10-

6、5d汁 a 严 a 严 a pznkpm取 z二16, n二400/60二7r/s, a e =18mm, a f =0. 2mm/z, ap二2. 4mm, 而kpm二kv kfz经查加工手册可知kv=1, kfz二1,故kpm=1,所以pm二92. 4x10-7x1250. 14x180. 86x0. 20. 72x2. 4x 16x2. 5x1kw=o. 87kw其所耗功率小于机床功率，故可用。3.2:钻孔采用直径为010mm的高速钢钻头加工，尺寸40±0.05mm由钻模 保证。查手册可知，取进给量f二0. 8rnrn/r用插入法求得钻010mm孔的 切削速度为u 二0.389

7、m/s二23. 31m/min,由此算出转速为n=1000 u / nd=1000x23. 31/n x10 r/min =742. 36r/min按机床实际转速取n=1100 r/min,则实际切削速度为:u = n dn/1000= n x10x1100/1000 r/min =34. 54m/min4时间定额计算根据设计要求，现计算其中一道工序，以钻010mm孔为例，计 算其时间定额：a. 机动时间经查加工手册可得钻孔的计算公式为t二(1+11+12) /fn式中 11= (d/2) xcotky+ (12),12=14,这里取2,i 二20, i2二2,仁0.3, n=1700,11=

8、 (10/2) xcot (30° /2) +1=5.83所以t二(20+5.83+3) /0. 3x1700 min =0. 057mintb=2t=2x0. 057 min =0.1134minb. 辅助时间经查加工手册可确定开停车0. 04m i n升降钻杆0. 04m i n主轴运转0. 03m i n淸除铁屑0. 07m i n卡尺测量0. 30m i n装卸工件时间取1min所以辅助时间ta二(0. 04+0. 04+0. 03+0. 07+0. 3+1) min=1.48minc. 作业时间tb二 tb+ ta二(0. 1134+1.48) min=1.5934mind

9、. 常量工作场地时间ts由文献7>,取a =5%,则ts二 tb a =1.5934x5% min 二0. 0797mine. 休息与生理需要时间tr由文献7>,取3=5%,则jr=tb 3 =1.5934x5% min =0. 0797minf. 单件时间tp二 t a + tb+ ts+tr= (1.48+0. 1134+0. 0797+0. 0797) min=1.8325mi n 二设计任务及具体方案1设计任务1.对工序中的弟二步加工距离轴心为40mm的010的通孔工步而设计的夹具。（钻床）2. 第三步中加工距离轴心为30m/77的平面的工步进行专用夹具设计。（铳床）定位分

10、析:2定位方案钻通孔技术要求限制x,y,z,三个方向的转动x, y,两个方向的移动铳平面需要限制y , z , x , y 9 z 5个方向的自 由度。定位元件:工序二：钻孔1.用长心轴通过中心直径为,限制y , z , y , z 4个方向;2由于零件为回转体，x方向转动自由度不易限制，故采用钻模板与夹具配合来确定孔的位置工序三：铳平面1用长销小平面组合体通过中心直径为©40mm ,限制y , z , y , z 4个 方向；na11_|5人3. 用菱形销配合长销来限制7方向。4导向方案在钻孔时在上压板中设置钻模板来为钻头导向，及调整加工位置。 在铳夹具体支承底座的竖壁上表面设立突

11、起结构，以引导刀具调 整加工位置。4. 夹紧方案钻孔时:采用下支撑面与上压板夹紧，用紧固螺母与螺杆配合来沿x方向夹紧 工件，夹紧力与主要定位基准面不垂直，但能保证夹紧，由于采用开口垫片 配合，更能方便装夹与拆卸，适合大量生产。铳平面时采用带螺纹短轴，紧件压桶，紧固螺母配合来沿；方向夹紧工件。虽然加紧方向不垂直于主要定位基准面，但方便紧固，在保障功 能的前提下，能减少劳动时间。5. 分度盘的设计tfffi ii -由于需要加工的孔是均布在圆周上的三个孔，如果每次都拆卸 下来重新安装定位加紧会浪费很多时间，所以我设计了一个简易的分 度机构。无需拆下工件，拉开分度盘的手拉式定位销后，转动分度盘, 即

12、可实现钻削位置的切换，放开定位销后就可以继续加工，能提高生 产效率。6. 切换盘设计定位a-a20orw2|a4 a0：由于需要加工的面是均布在圆周上的三个平面，如果每次都拆卸 下来重新安装定位加紧会浪费很多时间，所以我设计了一个定位切换 盘结构。无需拆下工件，打开定位盘的紧固螺母后，即可实现铳削位置的切换，拧紧后就可以继续加工，能提高生产效率。7. 夹具体设计夹具体须将定位、导向、夹紧装置连接成一体，并能正确地安装在机床上。n 1 i i n! 1!7.夹具总装配图钻孔装配:铳平面装配:三夹具精度分析1误差分析在机床上使用夹具加工一批工件时，影响工件加工精度的误差因素 有：1. 定位误差2

13、安装误差亠3. 夹具误差x4. 加工方法误差ag = §k/3工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上 述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加，因此保证工件加工精度 的条件是：za =s即工件的总加工误差工人应不大于工件的加工尺寸公差比。为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在 分析计算工件加工精度时需要留出一定的精度储备量人，因此将上式 改写为：工 s厲-丿c或丿c=k »-（）丿c>0时，夹具能满足工件的加工要求.儿值的大小还表示了夹 具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值比确定是否合理。2. 定位误差计算分析工件位置知，工件的定位

14、基准为中心孔心，孔在长销轴上的 定位为支承定位的形式，二工序加工孔与三工序加工平面的定位误差 由定位基准与工序基准不重合造成的，属于基准不重合误差，与销轴 直径无关。工序尺寸方向与固定接触点和销子中心连线方向相同，则其定位 误差为 = 入 -2m二zk二兰側=12.5“加2 2 2四课程设计心得静静地完成这几乎是最后一步，不敢想象这是一种什么样的感觉, 只知道马上就轻松多了，大学里所剩不多的几个课程设计。说实话。 课程设计真的有点累，然而当我们着手清理自己的设计成果时，慢慢 回味着3周的心路历程，一中少有的成功喜悦即刻使倦意顿消，虽然 这是我们刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而

15、他 令我们感到自己成熟了许多，有了一番别样的感悟。作为机械设计制造及自动化大四的学生，觉得能做这样的课设是 十分有意义的。在过去我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂 上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，但如何去面对现实中的各种机 械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？ 这类似的大作业就为我们提供了良好的实践机会。通过课程设计，我们深深的体会到，干什么事都必须耐心、细致, 课程设计过程中，许多计算有时不免令人感到有些心烦意乱，只要一 出错，我们就不得不重新计算，甚至改变工艺方法、流程，这教会了 我们一种高度负责，认真对待良好的习惯。此外，这次课程设计使我 们获得了一次难得的

16、磨练，短短的三周的课程设计，使我们发现了自 己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能 力是如此的不足，几年来学习了那么多的课程，今天才知道或许自己 的单一某门课会用，可一旦综合起来，却不是那么的熟练，为此我们 查阅了很多次课程设计书和指导书。为了让设计更加完善，更加符合 工程标准，一次次翻阅机械设计书，向老师请教，最终，在我们全体 组员的团结努力和老师的悉心指导下，较为圆满完成了本次课程设 计。这次课程设计我们最大的收获就是对团队的认识，一个团队的成 功需要团队里的每一个人做好自己的事情，情形不好的时候可以互相 鼓励，累了的时候可以继续坚持，买下了一颗颗晶莹的汗水，除了成 功收获的更重要的是友谊，我们每一个人都能深深地感受到这一点。课程设计使我们对生活的信念更加坚定，也让我们再一次在脸上 写满了笑容，前面的道路还很长，每一次小的成功和失败都不应该长 久的停留，没有到达最终的目标，只能一路前进，回想昨天，已成往 事，而我们还要去创造更加美好的明天，把握一下今天吧，这种很悠 闲的生活很容易使一个人腐化，就像是那种生了绣的钢铁，一路向前, 飞翔蓝天。五参考文献1 艾兴、肖诗纲编切削用量简明手册（第3版）北京：机械工业出版社，20002 李益民主编机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版