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編號： 桂林電子科技大學信息科技學院 機械工程實踐說明書 題 目： 鉆床夾具的設計 系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及自動化 學生姓名： 李漢顯 學 號： 1153100506 指導教師： 馮翠云 職 稱： 高級工程師 √ 題目類型：理論研究 實驗研究 工程設計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 應用研究 2014年 12月10日 目 錄 摘要 3 1. 工件總體分析 5 1.1工件結(jié)構(gòu)分析 5 1.2 工件生產(chǎn)流程分析 6 2．工件的定位 8 2.1定位方案 8 2.2確定夾緊方案 9 2.3誤差分析 9 2.3.1 精度分析 10 2.3.2 加工精度分析 10 2.3.3定位誤差 11 3.夾具設計 12 3.1 綜合設計的內(nèi)容及步驟 12 3.1.1 專用夾具的基本要求 12 3.1.2 夾具設計的一般步驟 12 3.1.3夾具設計中的幾個重要問題 12 3.1.4 夾具的結(jié)構(gòu)工藝性分析 13 4.1.2 夾具的精度分析 13 3.2 主要零件、部件及總體尺寸的尺寸確定 13 3.2.1 鉆套主要尺寸的確定 13 3.2.2 夾具板主要尺寸的確定 13 3.2.3 配合尺寸的確定 13 3.3 夾具零部件的結(jié)構(gòu)選擇 14 3.3.1 夾具模板 14 3.3.2 夾具體-鉆模板 15 3.3.3 鉆套螺釘 16 3.3.4 快換鉆套 16 3.4裝配 17 3.4.1 基本要求 17 3.4.2螺釘-螺栓聯(lián)接的要求 17 總 結(jié) 19 致 謝 19 參考文獻 20 摘要 在各種機床上加工零件都需要相應的夾具，本課題是針對一個特定的零件要在搖臂鉆床上鉆孔這道工序設計一套夾具。本工序是為圓柱工件加工φ8的通孔和螺紋孔。 根據(jù)該工件的形狀我們可以確定定位面是內(nèi)圓柱表面和底平面，因此選用短圓柱銷和菱形銷，支撐平面來作為其定位元件。夾緊時選用半圓壓板和兩螺栓的組合達到對工件夾緊的目的。在根據(jù)其精度要求確定鉆模板的位置，因為該工件加工的是孔φ8，為了適應小批量生產(chǎn)，所以據(jù)其精度要求可選用快換鉆套來引導刀具對其進行孔加工。其連接元件用螺柱和螺釘對其進行部件的連接。 我們在設計專用夾具時為了能滿足工件的加工精度要求，考慮了合理的定位方案、合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進行了必要的精度分析在工藝性方面使這種夾具的結(jié)構(gòu)簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。在使用性方面這種夾具的操作簡便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要時可設置排屑結(jié)構(gòu)。通過對鉆床夾具設計的制作，進一步鞏固和所學基本知識并使所學知識得到綜合運用。學會查閱和收集技術(shù)資料，提高運用計算機輔助設計的能力，樹立正確的設計思想和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。 關(guān)鍵字：快換鉆套 定位元件 加工精度 連接元件 分度裝置 ABSTRACT In a variety of machining parts are required corresponding fixture, this project is for a specific part to be drilled this procedure on the design of a radial drilling fixture. This step is processed through hole and the threaded hole φ8 cylindrical workpiece. Depending on the shape of the workpiece surface, we can determine the position within the cylindrical surface and a bottom plane, so choose a short cylindrical pin and diamond pin supporting plane as its positioning element. Selection semicircle combination plate and two screws to achieve the purpose of clamping the workpiece clamping. In determining the location of the drill template according to their accuracy, as the workpiece is machined hole φ8, in order to adapt to mass production, so far as their choice of quick-change precision drill tool sets to guide its hole machining. Connecting elements studs and screw them to connect components. When we designed special fixtures in order to meet the requirements of precision workpiece positioning scheme considered reasonable, appropriate dimensions, tolerances and technical requirements, and make the necessary precision analysis of the structure of this fixture so simple in terms of process, reasonable, ease of processing, assembly, inspection and maintenance. In simple terms the use of this fixture, labor-saving, safe and reliable, but also easy to chip, chip structure can be set up if necessary. By drilling fixture design production, further consolidate and learn the basics and make comprehensive use of the knowledge obtained. Learn to access and collect technical information to improve the ability to use computer-aided design, establish the correct design ideas and rigorous style of work. Keyword：Quick-change drill sleeve; positioning element; precision; connecting elements; indexing device 1.工件總體分析 1.1 工件結(jié)構(gòu)分析 圓盤主要用于零件的內(nèi)部，起密封，配合的作用。故其在機器中起主要作用，對機器的穩(wěn)定運行影響很大，其在具體加工的時候，配合面精度要求很高。如圖1-1所示： 1-1圓盤 通過對零件圖的分析，因零件的尺寸較大，結(jié)構(gòu)相對復雜，材料為HT2OO GB0/T9439-88。沒有配合的表面沒有粗造度要求，而配合的工作表面粗造度要求為√6.3，通孔要求√1.6。 1.2 工件生產(chǎn)流程分析 根據(jù)零件結(jié)構(gòu)、精度、材料，編寫如下圖1.2-1工藝流程圖和圖1.2-2機械加工操作加工工藝卡： 零件名稱 圓盤 圖號 材料 HT250 步驟 加工 搬運 貯存 檢查 過程描述 設備/工裝 產(chǎn)品控制參數(shù) A B C D 5 B 搬運 搬運車 10 D 毛坯檢查 卡尺 鑄件表面平整光滑，不能有氣孔夾渣 15 A 清理毛刺 銼刀 去除毛刺 20 A 拋丸處理 拋丸機 提高表面質(zhì)量，消除缺陷 25 A 車斷面及內(nèi)圓Ф38、Ф46、Ф52、 數(shù)控車床 按圖紙要求 30 A 車Ф124、Ф137、Ф198、Ф365 數(shù)控車床 35 A 銑平面和鍵槽 數(shù)控銑床 40 A 銑Ф12螺紋孔和Ф6斜孔 數(shù)控銑 45 A 鉆全部直徑8孔 臺鉆 50 A 攻8xM8，M12螺紋 D 檢驗 卡尺 B 搬運 搬運車 避免撞傷 C 貯存 貨架 謹防跌落 圖1.2-1工藝流程圖 機械加工操作加工工藝卡 零件圖號 零件名稱 飛輪 材料牌號 HT250 鑄件圖號 設備名稱 臺鉆ZS4120 工裝名稱 鉆床夾具 工序號 工序名稱 鉆 工步號 工步名稱 鉆螺紋孔 文件編號 加工程序編號:123 安全注意項目 1、備必須配戴安全防護用品（防砸鞋，防護眼鏡）。 2、中突然斷電或按動“RESET”/“E STOP”按鈕時，必須注意刀具位置，順序是否正確，確認好后方能繼續(xù)加工。 操作指導 操作名稱 操作內(nèi)容 作業(yè)準備 備點檢合格后進行下面的工作；用加工程序號正確后進行下面的工作。 裝夾工件 裝夾工件吹干凈夾具,松開夾具,將工件放入夾具，認工件裝夾正確。 加工過程 察加工是否正常，當出現(xiàn)異常情況時及時停機，并報告；停止，松開夾具后，下工件并吹干凈,放入周轉(zhuǎn)箱。 檢測 按求進行檢測記錄；程調(diào)整后，檢測相關(guān)的尺寸并記錄。 記錄 按要求填寫生產(chǎn)記錄、記錄卡等。 序號 工步名稱 刀具名稱 刀具參數(shù) 加工參數(shù) 檢測項目 檢具名稱 樣本 控制方法 反應計劃 轉(zhuǎn)速 深度 內(nèi)容 特性 CPK 容量 頻率 1 點鉆 中心鉆 1-2mm 8xM8 2xФ8 150游標卡尺 1件 記錄卡 停止生 產(chǎn)；隔離不合格品并做標識；100%檢測兩次檢驗之間的零件； 2 鉆通孔2X8 鉆刀Ф8 通孔 2xФ8 位置度0.01 塞規(guī)，150游標卡尺 1件 記錄卡 3 鉆螺紋孔 8XM8 鉆刀Ф8 通孔 8xM8 位置度0.02 塞規(guī)，150游標卡尺 1件 記錄卡 5 鉸孔 鉸刀Ф8 8xM8 2xФ8 保證精度 塞規(guī) 1件 記錄卡 6 攻螺紋 1件 記錄卡 編制 審核 日期 圖1.2-2機械加工工藝卡 根據(jù)流程圖和工藝卡，本課題選擇設計鉆床夾具。 2.工件的定位 2.1定位方案 工件的定位方案如圖2-1所示，由底平面B限定三個自由度，內(nèi)圓φ38限定兩個自由度，定位元件選定短圓柱心軸φ38H7/g6；孔φ12限定一個自由度，定位元件選定棱形銷。 圖2-1 2．2確定夾緊方案 常用的夾緊機構(gòu)有斜楔夾緊、螺旋夾緊、偏心夾緊、鉸鏈夾緊等。螺旋機構(gòu)是螺旋夾緊中又能夠用最為普及的一個大類。螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠，由于螺旋升角很小，所以擴力作用比斜楔大，并能可靠自鎖。因此為了考慮經(jīng)濟性和效率快捷，宜適簡單的手動夾緊裝置。因此采用螺旋夾緊機構(gòu)，使工件裝卸迅速、方便。本工件的夾緊裝置如圖2.2-4所示： 圖2-2 2.3誤差分析 2.3.1.精度的分析 夾具的主要功能是用來保證零件加工的位置精度。使用夾具加工時，影響被加工零件位置精度的誤差因素主要有三個方面： （1）定位誤差 （2）夾具制造與裝夾誤差 （3）加工過程誤差 在加工過程中由于工藝系統(tǒng)(除夾具外)的幾何誤差、受力變形、熱變形、磨損以及各種隨機因素所造成的加工誤差，用⊿GC表示。 上述各項誤差中，第一項與第二項與夾具有關(guān)，第三項與夾具無關(guān)。顯然，為了保證零件的加工精度，應使： 式中,T 為零件有關(guān)的位置公差。上式即為確定和檢驗夾具精度的基本公式。通常要求給⊿GC留三分之一的零件公差，即應使夾具有關(guān)誤差限制在零件公差2/3的范圍內(nèi)。當零件生產(chǎn)批零較大時，為了保證夾具的使用壽命，在制定夾具公差時，還應考慮留有一定的夾具磨損公差。 2.3.2 加工精度分析 （1）夾具制造誤差 1）鉆套中心線與定位面距離偏差取工件上相應偏差的1∕5左右，還應滿足兩個原則：①偏差盡量??；②機床能夠加工出來。 2）定位面與基準面（機床）的平行度應為0.03∕1000（平面磨床可達到）。 3）鉆模板孔中心線與基面垂直度應為0.02∕500。 （2）對刀誤差 1）鉆頭中心與鉆套中心不重合（鉆頭與鉆套內(nèi)孔配合間隙） 2）鉆頭偏斜與鉆頭與鉆套間隙、導套高度、工件位置及夾具制造垂直度，平行度等有關(guān)。 （3）工件定位誤差D 1） 基準不符:=定位基準到設計基準的尺寸公差 2） 基準位移: 一般由夾具與工件配合間隙產(chǎn)生的。 3）此公式為向量和。 加工過程誤差：由于磨損，熱變形，加工過程的振動等可能引起誤差。 判斷依據(jù)：若以上各項誤差之和小于等于工件上相應公差 則該夾具合格。一般取工件上的加工過程誤差為工件上相應公差的三分之一，即只有其余幾項的公差之和小于等于工件上相應公差的三分之二時，夾具合格。 2.3.3.定位誤差 D 工件的設計基準與定位基準一致，故B=0。使用Φ38h7/g6短圓柱銷限定兩個自由度。根據(jù)機械設計手冊心軸短圓柱銷尺寸為銷外圓為的最大配合間隙 基準位移誤差為： 則 2.3.4制造誤差ZZ （1）鉆套中心線對定位件中心線位置精度 . 取. （2）鉆套內(nèi)外圓同軸度誤差（查表） . （3）鉆頭純傾斜時與鉆套內(nèi)孔中心不重合位置精度誤差為，鉆套底面到鉆孔上表面高度為L（排屑用）。又鑄鐵 取。查表知取模板厚度， 鉆套伸出部分為，故鉆套高度的中點到鉆孔底面距離.鉆套孔，鉆套孔查表P297.故，，故，位置精度誤差為 （4）鉆套中心線與定位面不垂直度為Φ0.1.則不垂直的角度誤差為。.. 故，. 工件小孔中心線與軸承蓋中心線誤差，則. 知此方案可行。 3.夾具設計 3．1綜合設計的內(nèi)容及步驟 3.1.1專用夾具的基本要求 （1） 保證工件的加工精度 專用夾具應有合理的定位方案，標注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 （2）提高生產(chǎn)率 應根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設計不同復雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 （3）工藝性好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。 （4）使用性好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑機構(gòu)。 （5）經(jīng)濟性好 除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以考慮夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 3.1.2 夾具設計的一般步驟 （1）明確設計任務與收集設計材料 （2）確定夾具設計方案與繪制夾具草圖 （3）進行必要的分析計算 （4）審查方案與改進設計 （5）繪制夾具裝配總圖 （6）繪制夾具零件圖 3.1.3夾具設計中的幾個重要問題 1）清根問題 在設計端面和內(nèi)孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處的清根問題。 2）讓刀問題 在設計圓盤類刀具（如銑刀、砂輪等）加工的家具時，會存在讓刀問題。 3）更換問題 4）防松問題 3.1.4夾具的結(jié)構(gòu)工藝性分析 夾具的結(jié)構(gòu)工藝性指夾具制造、檢驗、裝配、調(diào)試、維修的方便性。為保證良好的工藝性，應做到：盡量選用標準件、通用件：各種專用件要易于制造。 3.1.5夾具精度分析 加工精度較高時，應進行加工精度分析。 3.2 主要零件、部件及總體尺寸的尺寸確定 3.2.1鉆套主要尺寸的確定 ① 鉆套類型的選擇 ② 鉆套底面到加工面上面高度H 根據(jù)經(jīng)驗公式： 鑄鐵： 鉆或鉆； 鋼 ：鉆 或 鉆； 因為在加工的過程中H在滿足排屑的要求下，越小越好（防止鉆頭偏斜）， 3.2.2 夾具板的主要尺寸的確定 ① 夾具板的厚度 可根據(jù)經(jīng)驗公式： ② 夾具板的外尺寸確定 根據(jù)加工工序的要求及尺寸可確定夾具板的外形尺寸。 3.2.3配合尺寸的確定 ① 鉆套與模板的配合 由于選擇的是固定鉆模板，所以采用過盈配合 ② 鉆頭與鉆套內(nèi)孔的配合 采用間隙配合，鉆套中心線到定位面的距離偏差：取工件上相應偏差的1/5左右，在機床滿足精度的條件下應盡量的小. ③ 定位面與基準面（機床）有“平行度”要求； 鉆具模板中心線與基準面（機床）有“垂直度”要求。 3.3.夾具零部件的結(jié)構(gòu)選擇 3.3.1 夾具模板 鉆模板用于安裝鉆套。鉆模板與夾具的連接方式有固定式、鉸鏈式、分離式、 懸掛式等幾種。 ① 固定式鉆模板 1—定位銷；2—螺釘； 3—鉆模板； 4—夾具體 圖3-1.1固定式鉆模板 ② 鉸鏈式鉆模板 1—鉸鏈銷；2—夾具體；3—鉸鏈座；4—支撐釘；5—鉆模板；6—菱形螺母 圖3-1.2鉸鏈式鉆模板 ③ 分離式鉆模板 1—鉆模板；2—鉆套；3—壓板（圖b為螺釘）；4—工件 圖3-1.3分離式鉆模板 ④ 懸掛式鉆模板 1—夾具體；2—導柱；3—工件；4—鉆模板；5—彈簧；6—多軸滑動頭 圖3-1.4 懸掛式鉆模板 本方案設計采用固定式鉆模板，材料為45#，淬火處理。 3.3．2 夾具體-鉆模板 材料：HT200 時效處理 圖3-2夾具體-鉆模板 3.3.3 鉆套螺釘 材料：Q235 JB/T 8045.5-1999 鉆套螺釘 M610 圖3-3鉆套螺釘 3.3.4 快換鉆套 材料：45# JB/T 8045.3-1999 快換鉆套 928 圖3-4快換鉆套 3.4 裝配圖 3.4.1基本要求 （1） 必須按照設計、工藝要求及本規(guī)定和有關(guān)標準進行裝配。 （2）裝配環(huán)境必須清潔。高精度產(chǎn)品的裝配環(huán)境溫度、濕度、防塵量、照明防震等必須符合有關(guān)規(guī)定。 （3） 所有零部件（包括外購、外協(xié)件）必須具有檢驗合格證方能進行裝配。 （4）零件在裝配前必須清理和清洗干凈，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、砂粒、灰塵和油污等，并應符合相應清潔度要求。 （5） 裝配過程中零件不得磕碰、劃傷和銹蝕。 （6） 油漆未干的零件不得進行裝配。 （7） 相對運動的零件，裝配時接觸面間應加潤滑油（脂）。 （8） 各零、部件裝配后相對位置應準確。 （9）裝配時原則上不允許踩機操作，特殊部位必須上機操作時應采取特 殊措施，應用防護罩蓋住被踩部位，操作者須穿平底步鞋以防止破壞漆膜，電瓶及非金屬等強度較低部位嚴禁踩踏。 3.4.2螺釘-螺栓聯(lián)接的要求 （1）螺釘、螺栓和螺母緊固時嚴禁打擊或使用不合適的旋具與板手，緊固后螺釘槽、螺母、螺釘及螺栓頭部不得損傷。 （2）有規(guī)定擰緊力矩要求的緊固件，應采用力矩扳手按規(guī)定擰緊力矩緊固。未規(guī)定擰緊力矩的螺栓，其擰緊力矩可參考附錄一的規(guī)定 。 同一零件用多個螺釘或螺栓緊固時，各螺釘（螺栓）需順時針、交錯、對稱逐步擰緊，如有定位銷，應從靠近定位銷的螺釘或螺栓開始。 （3）用雙螺母時，應先裝薄螺母后裝厚螺母。螺釘、螺栓和螺母擰緊后，螺釘、螺栓一般應露出螺母1-2個螺距。螺釘、螺栓和螺母擰緊后，其支承面應與被緊固零件貼合。 圖3-6裝配圖 總 結(jié) 這次課程設計給我們提供了一個應用自己所學知識的機會，從到圖書館查找資料到對夾具精度分析與計算和運用CAD畫出夾具零件圖到最后夾具總圖的成型。都對我 所學的知識進行了檢驗。可以說，本次課程設計有苦也有甜。設計思路是最重要的，只要你的設計思路是成功的，那你的設計已經(jīng)成功了一半。因此我們應該在設計前做好充分的準備，像查找詳細的資料，為我們設計的成功打下堅實的基礎(chǔ)。制作過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，要心平氣合的一步一步來。 總體來說，通過這次設計我受益匪淺。在摸索該如何畫出夾具零件圖時的過程中，也特別有趣，培養(yǎng)了我的設計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了搞設計艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。發(fā)現(xiàn)和解決問題對于我而言，既增長了專業(yè)知識，又學會了另外一種考慮問題的新視角，使我受益非淺。我相信，通過這次的畢業(yè)設計，我所學到的東西將伴隨著我在以后的人生道路上越走越遠 致 謝 我很感謝這次實踐設計，同時通過這次設計使我們對夾具設計的過程有了一個比較全面的了解，他把我們從枯燥的理論知識中解放了出來，是我們發(fā)現(xiàn)了這其中的樂趣，為我們以后的工作指明了道路。 在本次實訓設計的研究和制作過程中，許多老師，同學都給我提供了無私的幫助，，對我作品的設計給了足夠的支持。在碰到難以解決的問題時，還不斷地教給我分析問題和解決問題的方法，并指出了正確的設計方向，給了我很多設計和操作上的啟發(fā)，使我能夠在規(guī)定的時間內(nèi)很好的完成老師要求的內(nèi)容。在此次論文結(jié)束之際，對于本次設計過程中幫助我的的老師和同學表示由衷的感謝，特別是馮翠云老師，在我整個實踐過程中給我很多知道以及提出許多建設性的設計思想。我實踐能過順利的完成，離不開大家對我的幫助。在此再次感謝大家。 參考文獻 [1] 薛源順主編.機床夾具設計（第3版）.機械工業(yè)出版社 [2] 廖漢元、空間以主編.機械原理.機械工業(yè)出版社 [3]宋長發(fā)主編.工程制圖.國防工業(yè)出版社 [4] 任家隆、李菊麗、張冰蔚主編.機械制造基礎(chǔ).高等教育出版社 [5] 胡鳳蘭主編.互換性玉技術(shù)測量基礎(chǔ).：高等教育出版社 [6] 劉瑩、吳宗澤主編.機械設計教程（第二版）.機械工業(yè)出版社