曲轴斜油孔回转式钻模夹具设计与分析说明书

1、曲轴斜油孔回转式钻模夹具设计与分析-说明书方孑74/李XTANibClINOLCClt-ALUNlVh+SITy题目：曲轴斜油孔回转式钻模夹具设计与分析院、系：机电工程学院学科专业：机械设计制造及其自动化学生：学号：指导教师：201年06月摘要曲轴斜油孔回转式钻模夹具设计与分析摘要机械制造中广泛采用能迅速把工件固定在准确位置或同时能确定加工工具位置的一种辅助装置，这种装置统称为夹具。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、运输工作中都大量采用夹具。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。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正

2、确位置，并把工件可靠地夹紧。它在保证产品优质、高产、低成本方面，充分发挥设备的潜力，工人方便的掌握复杂或精密零件加工技术。机床加经验在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。本文主要围绕机床钻孔夹具设计，用以钻曲轴零件。首先通过查找资料，让我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对自己的夹具有了更深一步的了解。通过对夹具工作原理的掌握，结合功能设计与结构设计绘制出夹具的装配图及零件图。关键词:定位;夹紧;钻孔;

3、夹具设计IAbstractTheanalysisanddesignofdrillingjigforrotarycrankshaftobliqueoilholeAbstractInmacinerymanufacturingindustryintheprocess,toafixedprocessingobject,makeithasacorrectposition,toaccepttheconstructionofakindoftechnologyandequipment,collectivelyknownasthejig.Inmachining,assembly,inspection,andin

4、thewelding,heattreatmentandsooncoldandhottechnology,transportation,workinalargenumberofusingjig.Applicationinmechanicalprocessing,metalcuttingisthemostwidelyusedinmachinetoolfixture,wecallitformachinetoolfixture.Itsroleistheworkpiecepositioning,inordertomakecorrectpositionoftheworkpiecerelativetothe

5、machinetoolandtool,andtheworkpiececlampingreliably.Itinensuringproductquality,highyield,lowcost,givefullplaytothepotentialofequipment,workerseasytomastercomplexorprecisionpartsprocessingtechnology.Machinetoolsandexperienceinreducingtheheavymanuallaborandsoonvariousaspectsplaysanenormousrole.Therefor

6、e,themachinetoolfixturedesignanduseisoneoftheimportanttechnologicalmeasurestopromotethedevelopmentofproductionquickly.Thisarticlemainlyaroundthedrillingmachinetoolfixturedesign,isusedtodrillthecrankshaftparts.Firstbylookingforinformation,letmehaveapreliminaryknowledgeoffixturedesign,especiallytheund

7、erstandingofthejigfixturedesignmoreprofound.Thenundertheguidanceoftutor,analyzethefixturedesignandchoice.Aftertheselectedscheme,throughconsultingtherelevantjigdesignbooksandrelatedillustrationsfortheirhaveadeeperunderstanding.Throughthegraspoftheworkingprincipleofthefixture,designoffunctionandstruct

8、uredesigntomapthefixtureassemblydrawingandpartdrawing.Keywords:Positioning;Clamp;Drilling;FixturedesignII目录中文摘要I英文摘要II1 绪论11.1 论文研究的背景及意义11.2 国内外研究现状11.3 研究目的21.4课题研究的主要内容2 2 钻床及钻床夹具的介绍 42.1 钻床的发展趋势42.2 钻孔夹具方案设计52.3 了解夹具总体设计的要求42.4 钻床夹具的概述62.4.1 钻床夹具的特点62.4.2 钻床夹具的主要类型72.4.3 钻模类型选择72.4.4 钻套的选择72.4.5

9、 钻模板类型83钻床夹具各方案设计92.5 确定夹具的类型92.6 确定钻床夹具设计方案92.7 明确设计任务，了解零件加工工艺过程10I2.8 确定定位方案103.5确定夹紧方案104 工件的夹紧计算及其选择114.1 工件的夹紧114.1.1 夹紧基本原理理论114.1.2 夹紧座124.1.3 夹紧压板124.1.4 夹紧螺钉134.2 夹紧力的选择144.2.1 夹紧力方向144.2.2 夹紧力的作用点144.2.3 夹紧力的计算144.2.4 夹具精度计算与分析155 夹具结构分析与设计165.1 夹具的夹紧装置和定位装置165.2 夹具的导向175.3 钻孔与工件之间的切屑间隙19

10、5.4 钻模板205.5 定位误差的分析205.6 确定夹具体结构和总体结构215.7 三维装配图SOLIDWORKO225.8 夹具设计及操作的简要说明226夹具的ANSY分析236.1模拟加载求解23II6.2结果分析257夹具的装配工艺规划23结论26致谢27参考文献28毕业设计（论文）知识产权声明29毕业设计（论文）独创性声明30附录31III1 绪论1 绪论1.1 论文研究的背景及意义夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它主要用于保证产品加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。曲轴斜油孔回转式钻模夹具是常见的专用夹具，本夹具在工程上具有重要意义。

11、曲轴上的斜油孔是保证油路畅通的，由于油孔细长并且有一定倾斜角度，所以加工时间比较长，是生产线上的“瓶颈”工序，因此很难加工，严重影响生产进度。由于是手工操作而且是在自制专机上加工，所以油孔的位置和角度也很难达到工艺的要求。进行孔加工时,钻床上所用的夹具通常称作钻具，也称钻模。加工同一圆周上的平行孔系、同一截面内的径向孔系或同一直线上的等距孔系时,钻模上需设分度装置,因而带有回转式分度装置的钻模也称作回转式钻模。随着科学技术的迅猛发展和市场需求的变化及竞争加剧，传统的制造技术发展到了一个崭新的阶段;随着我国经济的持续高速发展，人们生活水平不断提高，汽车已经走进了我们的日常生活，渐渐成为一种普通消

12、费品;随着市场对汽车需要量的增加和制造技术的发展，到了本世纪初，小作坊的生产方式已经不能满足需要，而各种新的制造工艺和新式高效机床的出现，使汽车和发动机的制造技术出现了飞跃。因此，人们对汽车的性能要求也在不断提高，不论是经济性、动力性，还是稳定性、安全性，甚至是排放性等各方面都要逐一考虑。这就需要传统制造技术和汽车专业技术相互结合，在满足汽车动力性的同时满足其经济性与生产效率，也就是工艺性。而要想使整车的工艺性完美，对各零件的加工也是最为重要的。1.2 国内外研究现状迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具（刀具、夹具、量具、模具）之一。夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床的业或

13、独立的小行业。我国国内的夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我1西安工业大学毕业设计(论文)国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本

14、地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具和组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTG口制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好的前景。研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85,左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有

15、数千甚至近万套专用夹具;另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080,左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020,左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、(FMS)等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：(1) 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本(2) 能装夹一组具有相似性特征的工件;(3) 能适用于精密加工的高精度机床夹具;(4) 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;(5) 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;(6) 提高机床夹具的标准化程度。1.3 研究目的曲轴斜油

16、孔回转式钻模夹具设计，它运用了机械加工设计的基础内容，熟悉掌握机械设计、机械原理、机械制造工程学等学科的知识，了解相关零部件的材质及加工和使用特点。特别是近年来，通过对曲轴工件特点的了解，确定夹紧和定位方法，从而实现夹具的功能设计与结构设计。同时了解机床夹具的功用、组成和分类，以及机床夹具设计的步骤和方法，完成夹具总图的设计和绘制。1.4 课题研究的主要内容钻模的结构特点是除有工件的定位、夹紧装置外，还有根据被加工孔的2西安工业大学毕业设计(论文)位置分布而设置的钻套和钻模板，用以确定刀具的位置，并防止刀具在加工过程中倾斜，从而保证被加工孔的位置精度。常用的钻模有固定式、回转式、翻转式和盖板式

17、4种。此外还有移动式、滑柱式等钻模。工作原理:回转式钻模主要用来加工围绕一定的回转轴线(立轴、卧轴或倾斜轴)分布的轴向或径向孔系以及分布在工件几个不同表面上的孔。工件在一次装夹中，靠钻模回转可依次加工各孔，因此这类钻模必须有分度装置。回转式钻模按所采用的对定机构的类型，分为轴向分度式回转钻模和径向分度式回转钻模。引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具。本设计主要是为了给曲轴设计专用夹具，从而能保证曲轴工件的夹紧和定位。而曲轴上的斜油孔不方便加工，夹具的加工精度是保证斜油孔加工的关键所在。(1)以用于摇臂钻床上加工曲轴上四个不同方向的？5.5mm斜油孔夹具为研究对象，完成曲轴斜油孔回转式钻模夹具

18、的工艺分析;工件的定位分析(自由度);(2) 曲轴斜油孔回转式钻模夹具定位误差计算、夹紧力的分析与计算;(3) 曲轴斜油孔回转式钻模夹具的工作原理描述、功能设计与结构设计;(4) 选择工作时载荷进行应力分析，获得变形分布规律。32钻床及钻床夹具的介绍2钻床及钻床夹具的介绍2.1 钻床的发展趋势钻床是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，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动，从而达到钻孔目的。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运

19、动。钻床可分为下列类型:(1) 台式钻床:简称台钻，一种小型立式钻床，最大钻孔直径位1215毫米，安装在钳工台上使用，多为手动进钻，常用来加工小型工件的小孔等。(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工件，广泛应用于机械制造中。(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:用深孔钻钻削深度比直径大得多的孔的专门化机床，为了方便去除切屑及避免机床过于高大，一般位卧式布局，常备有冷却液输送装置及周期退刀排屑装置等。(6) 平端面

20、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。一般比立式钻床加工效率高，可多面同时加工。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:GB6477.4-86金属切削机床术语钻床，GB2815-89JB/T5763-91钻床联接尺寸标准，GB9461-88、JB/Z108-89摇臂钻床参数及系列型谱标准等，出口产品不得低于一等品。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。2.2 钻孔夹具方案设计方案设计是夹具

21、设计的重要阶段，它在分析各种原始资料的基础上，要1 完成下列设计工作:a. 研究壳体零件原始资料，明确设计要求;4西安工业大学毕业设计(论文)b. 拟订钻孔夹具结构方案，绘制夹具结构草图;c. 绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求;d. 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。在设计过程中应深入实际，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。然而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料:(1) 工件图纸:详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面的技术要求，该零件在机器中

22、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。2.3 了解夹具总体设计的要求a. 夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工

23、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。b. 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。c. 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。操作方便，有利于实现优质、高产、低耗，能改善劳动条件。d. 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

24、产中，则宜采用较简单的夹具结构。e. 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。5西安工业大学毕业设计(论文)f. 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。2.4 钻床夹具的概述钻床夹具:用于各种钻床（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。2.4.1 钻床夹具的特点在一般钻床对工件进行孔加工，多

25、具一下特点:首先是刀具本身的刚性比较差。钻床上所加工的孔多为小尺寸的孔，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，而轴向尺寸比较大，刀具的刚性均较差。其次是多刃刀的不对称，易造成空的形位误差。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，使钻尖运动布不稳，往往在起

26、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

27、具，通常具有较精确的钻模版。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，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。6西安工业大学毕业设计(论文)2.4.2 钻床夹具的主要类型钻床加工中对于不同的加工工件，所选择的夹具体也是不同的。因此根据经验人们总结了以下不同工件加工的主要夹具:(1) 固定式:夹具与机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂钻加工大件等;(2) 回转式:用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;(3) 移动式:钻模移动，用于加工同一表面上的多个孔中小型工件;(4

28、) 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工件的形状和加工要求进行选择。2.4.3 钻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>10mm或加工精度较高时，宜用固定钻模。不同表面上的孔，总G<100N中、小型工件，宜用翻转钻模。当分布在不同心圆周上的孔系，总G<150N宜用回转式钻模。当G>150N宜用固定钻模，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

29、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。2.4.4钻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:(1) 固定钻套:配合H7/n6,H7/r6,结构简单，精度高，适用于单孔或小批生产。(2) 可换钻套:H7/g5,H7/g6,间隙配合装入衬套内，用螺钉固定。(3) 快换钻套:配合H7/g5,H7/g6,结构与上述不同，不用固定螺钉便可更换。适用

30、于加工多，更换不同孔经的钻套。(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7西安工业大学毕业设计(论文)夹具上的其它元件相连接。2.4.5钻模板类型(1) 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。(2) 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。(3) 可卸式钻模板:可卸式钻模板以俩孔在夹具上的圆柱销

31、和削边销定位，并用铰链螺栓和圆螺母把钻模板和工件一起夹紧。装卸工件时需要将钻模板取下和装上，使得装卸工件费时费力。(4) 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。83钻床夹具各方案设计3钻床夹具各方案设计3.1 确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

32、用夹具。本设计是为了加工曲轴上不同方向的斜油孔，夹具通关安装在钻床，钻曲轴连杆轴颈断面，因此夹具的类型为专用夹具。3.2 确定钻床夹具设计方案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1 分为下面几类钻模方案:(1) 固定式钻模这种钻模在使用时，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。(2) 回转式钻模回转式钻模主要用于加工同一圆周面上的平行孔系

33、，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。(3) 翻转式钻模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。(4) 盖板式钻模这种钻模无夹具体，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10kg。(5) 滑柱式钻模滑柱式钻模的结构已经标准化了和规格化了

34、，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。9西安工业大学毕业设计(论文)据对加工工件的零件以及加工工艺分析，对比以上几种方案，都可以实现对工件的夹紧，并基本可以满足对工件加工的工艺要求，回转式钻模方案不仅可以满足对工件的加工工艺要求，而且提高了加工精度，因此采用回转式钻模方案。3.3 明确设计任务，了解零件加工工艺过程设计的重点在于对于曲轴工件的夹紧和定位，要想保证在对工件的加工过程不产生错误，必须了解曲轴的特点结构，按照曲轴的工艺尺寸来设计夹具。图3.1是曲轴的加工零件

35、三维图，根据工件尺寸来设计曲轴的专用夹具。图3.1加工零件三维图3.4 确定定位方案以曲轴轴向方向为X轴，以压板最长边为Y轴方向。X方向的移动由定位块限制，X方向旋转由支承螺钉限制，Y方向移动由V形铁限制，Y方向旋转由压板和V形铁限制，Z方向移动由压板和V形铁限制，Z方向旋转由V形铁限制。这样6个自由度都得到限制，达到了完全定位。3.5 确定夹紧方案将曲轴放入夹具体，使曲轴一、五档主轴颈贴着V形铁，移将拉杆及偏心轮转到压板上，压下手柄利用偏心轮-压板夹紧机构即可实现对工件的夹紧目的。104工件的夹紧计算及其选择4工件的夹紧计算及其选择4.1 工件的夹紧4.1.1 夹紧基本原理理论夹紧的目的是保

36、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。工件夹紧方案设计见图4.1夹紧对象特征夹加工信息特征功能项紧夹紧要求特征功动力源项原理项元功能项能技术性原经济性评价项理社会性方应用实例案备注项技术参数设图4.1夹紧功能原理方案设计组成结构计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

37、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。定位功能由定位元

38、件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、11西安工业大学毕业设计(论文)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:改变作用力的方向、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。2 设计夹紧装置时，应满足下述主要要求:(1) 夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。(2) 夹紧力的大小应该可靠，适当，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。(3) 夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。(4)

39、 夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。4.1.2夹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(fR+fR)N(4.1)1f12f2(其中K=KKK，KK=1.52，K=1.2，K=1.11.3，K=1.2)12341234M为切削扭矩W=1.8X1.2X1.2X1.2X85X(0.2X7+0.2X7)=740.28(N)QKP/(f+f)(4.2)需=12Q=1.8X1.2X1.2X1.2X100/(0.2+0.2)=777.4N需Q为切削力需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

40、=2QL/D/tg(a+小)(4.3)中1此公式采用中的数据以M16标准螺纹计算。a为螺纹开角；t“ga=S/jiD；小螺纹摩擦角；D螺纹中径；Q人工作用力；其中有中1中。，f=0.1(螺母端面与工件间的摩擦系数)，6=634;计算W=836.8(N)。1因为W>Q可以使用螺钉夹紧机构。需，夹紧座加工要求:1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A,淬火HRC6064>碳深度0.20.6mm;3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的M16配做。4.1.3夹紧压板夹紧压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，夹紧压板的工件接触装置拟用夹

41、紧螺钉，压板在其中是辅助支承的。5压板的结构见图4.2。本设计采用的是偏心轮-压板夹紧机构，利用转动中心与几何中心偏移的圆盘作为夹紧元件，手柄3转动带动偏心轮4的转动实现夹紧目的。12西安工业大学毕业设计(论文)图4.2压板夹紧压板加工要求:1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A,淬火HRC3845;16渗碳深度0.20.6mm;3.锐边无毛刺;4.螺纹孔以国家标准的M27配做4.1.4支承螺钉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

42、，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，就要用火紧装置将工件夹紧.保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠的接触，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。13西安工业大学毕业设计(论文)4.2夹紧力的选择4.2.1夹紧力方向在保证安装的真实可靠，减少工件的变形，定位方便和在可以减少所需夹紧

43、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2向为平行重力方向垂直夹紧。在本次夹具设计中，夹紧力是由拉杆和一边压板提供的。4.2.2夹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。(1) 考虑夹紧力作用点的一般要求:(2) 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;(3) 夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些;(4) 夹紧力的作用点应尽可能靠近加

44、工表面，以提高定位稳定性。4.2.3夹紧力的计算夹紧力的大小重要取决于切削P和重力G,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Wi：理论夹紧力K:安全系数安全系数：K=KXKXKXK1234式中:K1-基本安装系数K2-加工安装系数K3-刀具钝化系数K4-切削特点系数其加工直径全部为10刀具:钻头D=5.5。则轴向力:见工艺师手册表28.

45、4zyFF0FFF=Cdfk(4.4)FFF式中:C=420，Z=1.0,y=0.8,f=0.35200HBn1.3F),(),1.07F190190k=(1.00.8F=420，,5.50.351.072123()N转矩ZyTT0TTT=Cdfk(4.5)14西安工业大学毕业设计(论文)TTT式中:C=0.206,Z=2.0,y=0.82.00.8T=0.206，,5.50.351.0717.34()NM在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数3241K=KKKK1 式中K基本安全系数，1.5;2K加工性质系数，1.1;3K一刀具钝化系数,1.1;4K断续切削系数,1.1/，1.1，1.1

46、，1.1，2123,4239(N)则F=KF=1.5,M钻削时T=17.34N切向方向所受力：T17.34,267N,31L65,10F二f,0.1取fF=4416X0.1=441.6N>267Nf1F>F所以，时工件不会转动，故本夹具可安全工作。4.2.4夹具精度计算与分析精度等级的选择：首先根据所要加工的零件进行分析，看其在各方面的精度及表面粗糙度等的要求。然后，根据设计好的夹具（即零件在夹具上的配合和装配来确定）基本尺寸/IT5IT6IT，ITTgrriiin内。一加I9r沁用j120*汹15i22,35i140e整制>12025.4a3010a160.255400表4

47、.1标准公差数值表（节录）由国家标准推荐的各公差等级的应用范围可知IT5,IT12级用于配合尺寸公差。其中（1）IT5（孔到IT6）级用于高精度和重要的配合处；（2）IT6（孔到IT7）级用于要求精密配合的情况；（3）IT7（孔到IT8）级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。,.相关件配合的精度；,.加工成本。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，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。155夹具结构分析与

48、设计5夹具结构分析与设计5.1 夹具的夹紧装置和定位装置夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位置在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动力源即产生原始作用力的部分，夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之

49、变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的，也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点(1)结构简单；(2)扩力比大；(3)自琐性能好；(4)行程不受限制；(5)夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置

50、、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到火紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的火紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。16西安工业大学毕业设计(论文)图5.1CAD装配图左视图如图5.1所示在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向，用两

51、个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位，把压板压紧，之后取出定位插销。5.2 夹具的导向在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。a.确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）导向元件包括刀杆的导向部分和导向套,在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。

52、为能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间。钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。如图5.2所示，钻套装在衬套中，衬套压装在钻模板上，由螺钉将钻套压紧，以防止钻套转动和退刀时脱落，钻套磨损后，将螺钉松开可迅速更换，因此选用快速钻套。主要尺寸有机床夹具零、部件国家标准GB/T2262-91选取钻套时如图5.217西安工业大学毕业设计（论文）*D年Wld以>r朴fK"，,nE.TEU储工总巾p-r.,IJ电ms-j史T犯*o«eTJL0rowrD

53、w)1Jiif421,-0E2通即11*心j;3XSu-t41：naj口a7，Tt却««BKaw4107MaIf苒F二nJ4JL注修3gr型幡原，口F1;*UJ»T哂-Mil*«e,n_'iJhi上uaj*ra因：CHH：*SCTS；j3S肥m达二JCf心TOLt-4JK*TI*丁/上£>.*1sArJ*5-.*Ifr,M.M-5士记如T独-4C0K金Xw-£_£.耳尊B一wFFto1%论jaji4ACnHCyai南M£r氏C零*1*2T3-<K<的骷,-T'1一股1甫SIEr4那

54、1MIM151>»密T-4图5.2可换钻套标准尺寸b.钻套的尺寸、公差配合的选择(1)钻套内径基本尺寸：钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸，钻头、扩孔钻，钱刀是标准化定尺寸刀具，所以内径刀与刀具按基轴制选。钻套与刀具之间按一定的间隙配合，以防刀具使用时咬孔或长使一般根据刀具精度选套孔的公差：钻(扩孔)选F7,粗银G7,精较G6若引导的是刀具导柱部分不是切削部分，可按孔制选取:H7/f7,H7/g6,H6/g5等。18西安工业大学毕业设计(论文)(2) 钻套高度H:H=(13)D斜孔H=(46)DH过长，磨损严重由表1.5-1可查得：钻套高度H取20mm(3) 排屑空间:h措钻套底部与工件表面之间的空间。h过大要引偏，过小不能排屑.铸铁:S=(0.30.7)D小孔取小值钢:S=(0.71.5)D大孔取大值斜孔:S=(00.2)D所以排屑空间h为30mm(4) 材料:性能要求:高硬度，耐磨常用材料:T10AT12ACrMn或20渗碳淬火D?10mmCrMnD<25mmT10AT12AHRC5