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1 畢業(yè)設計論文 論文題目 銷接連接板零件加工工藝及鉆孔夾具 班 級 專 業(yè) 學生姓名 指導教師 日 期 I 摘 要 本文主要介紹銷接連接板工藝及鉆孔專用夾具設計 通過 CAD 軟件完成對鉆床夾具的設計制造 設計的重點是選定零件鉆孔夾具 通過 CAD 設計軟件對鉆床夾具進行繪制設計 然后將各零件 進行裝配 完成設計 以及利用對夾具進行虛擬制造 因此本文要全面的多方位的介紹 cad 軟件 并詳細對各個零件的設計與繪制的過程 進行專 用夾具的設計 選擇設計出夾具的各個組成部件 如定位元件 夾緊元件 引導元件 夾具體與機床的連接部件以及其它部件 計算出夾具定位時產 生的定位誤差 分析夾具結構的合理性與不足之處 并在以后設計中注意改進 關鍵詞 工藝 工序 切削用量 夾緊 定位 誤差 II ABSTRCT This paper mainly introduces the pin connecting plate technology and drilling special fixture design Through the CAD software to complete the design and manufacture of drilling fixture The design focuses on selected parts of drilling fixture drilling fixture drawing design through the CAD design software and then the part assembly complete the design and the use of virtual manufacturing fixture This paper introduces the multidimensional should fully CAD software and the detailed design of each part and drawing process Special fixture design fixture for the various components of the design such as the connecting part positioning device clamping device a guide element clamp and the machine tool and other components calculate fixture positioning errors when positioning reasonableness and shortcomings of fixture structure pay attention to improving and will design in Keywords process process cutting clamping positioning III 目 錄 摘 要 I ABSTRCT II 序 言 1 1 零件的分析 2 1 1 零件的作用 2 1 2 零件的工藝分析 2 2 工藝規(guī)程設計 3 2 1 確定毛坯的制造形式 3 2 2 基面的選擇的選擇 3 2 3 制定工藝路線 3 2 4 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 3 2 5 確定切削用量及基本工時 4 3 夾具設計 1 3 1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 1 3 2 夾具的導向 1 3 3 定位方案分析與比較 列舉了 3 種方案 2 3 4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 4 3 5 鉆模板 5 3 6 定位誤差的分析 5 3 7 鉆套設計與選用 5 3 8 確定夾具體結構和總體結構 7 3 9 夾具設計及操作的簡要說明 8 總 結 9 致 謝 10 參 考 文 獻 11 1 序 言 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一 它是 在具體的生產條件下 把較為合理的工藝過程和操作方法 按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文 件 經審批后用來指導生產 機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內容 工件加工的工藝路線 各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備 工件的檢驗項目及 檢驗方法 切削用量 時 間定額等 制訂工藝規(guī)程的步驟 1 計算年生產綱領 確定生產類型 2 分析零件圖及產品裝配圖 對零件進行工藝分析 3 選擇毛坯 4 擬訂工藝路線 5 確定各工序的加工余量 計算工序尺寸及公差 6 確定各工序所用的設備及刀具 夾具 量具和輔助工具 7 確定切削用量及工時定額 8 確定各主要工序的技術要求及檢驗方法 9 填寫工藝文件 在制訂工藝規(guī)程的過程中 往往要對前面已初步確定的內容進行調整 以提高經濟效 益 在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中 可能會出現(xiàn)前所未料的情況 如生產條件的變化 新技術 新工藝的引進 新材料 先進設備的應用等 都要求及時對工藝規(guī)程進行修訂和完善 銷接連接板零件加工工藝及鉆孔鉆床夾具設計是在學完了機械制圖 機械 制造技術基礎 機械設計 機械工程材料等的基礎下 進行的一個全面的考核 正確地解決一個零件在加工中的定位 夾緊以及工藝路線安排 工藝尺寸確定 等問題 并設計出專用夾具 保證零件的加工質量 本次設計水平有限 其中 難免有缺點錯誤 敬請老師們批評指正 2 1 零件的分析 1 1 零件的作用 銷接連接板是整體裝置的重要零件 它支撐中心部分 承受著部分靜載荷 因為銷接連接板與整個銷接連接板連接 并且中心部分與該零件是孔連接 因 而該零件的承受著一定載荷 以及一定的沖擊力 所以該零件承受著靜 動載 荷 1 2 零件的工藝分析 銷接連接板有 2 個加工面他們有位置度要求 這三個加工面的分別為 1 以四周輪廓為基準的加工面 這組加工面包括四周輪廓 2 以直徑為 25 孔的軸線為基準 3 2 工藝規(guī)程設計 2 1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為 Q235 根據(jù)生產綱領以及零件在工作過程中所受的載荷情況 選用圓鋼 2 2 基面的選擇的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一 基面選擇的正確合理 可 以使加工質量得到保證 生產率得到提高 否則 加工工藝過程中會問題百出 粗基準的選擇 對銷接連接板這樣的零件來說 選擇好粗基準是至關重要 以零件的上端面加工平面作為粗基準 選取已加工的內圓為精基準 2 3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點 應當是使零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精度 等技術要求能得到合理的保證 通過仔細考慮零件的技術要求后 制定以下兩 種工藝方案 方案一 工序 1 材料符合 Q235 16mm 鋼板 的質量要求 并具有質保書 工序 2 用剪板機下料 確保 100 126 5 外形尺寸 工序 3 以圖示端面為基準 用 PJ0025 G02 工裝進行鉆孔 25 確保距離邊界尺寸 80 和 38 修毛刺 工序 4 按圖紙技術要求 對本零件的尺寸 形狀 位置和表面質量等要素進行全面 檢查 2 4 機械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的確定 銷接連接板零件材料為 Q235 生產類型為大批量生產 采型材毛坯 1 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差 由鑄造可直接獲得 2 銷接連接板的四周輪廓 由于銷接連接板四周輪廓精度要求不高 粗糙度要求是 12 5 可采用剪板機裁 剪可以實現(xiàn) 4 3 銷接連接板的孔直徑為 25 孔毛坯為實心 孔的精度要求介于 IT7 IT8 之 間 參照參數(shù)文獻 確定工藝尺寸余量為 鉆 孔25 2 5 確定切削用量及基本工時 工序 1 材料符合 Q235 16mm 鋼板 的質量要求 并具有質保書 工序 2 用剪板機下料 確保 100 126 5 外形尺寸 工序 3 以圖示端面為基準 用 PJ0025 G02 工裝進行鉆孔 25 確保距離邊界尺寸 80 和 38 修毛刺 1 3 夾具設計 3 1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的 定位問題已在前面研究過 其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度 僅僅定好位在大多數(shù)場合下 還無法進行加工 只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝 置對工件進行夾緊 才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置 以便在切削力 重力 慣性力等外力作用下 不發(fā)生移動和震動 確保加工質量和生產安全 有時工件的定位是 在夾緊過程中實現(xiàn)的 正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確 一般夾緊裝置由動源即產生原始作用力的部分 夾緊機構即接受和傳遞原始作用力 使之 變?yōu)閵A緊力 并執(zhí)行夾緊任務的部分 他包括中間遞力機構和夾緊元件 考慮到機床的性能 生產批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊 螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式 利用螺旋桿直接夾緊元件 或者與其他元件 或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件 是應用最廣泛的一種夾緊機構 螺旋夾緊機構中所用的螺旋 實際上相當于把契繞在圓柱體上 因此他的作用原理與 斜契是一樣的 也利用其斜面移動時所產生的壓力來夾緊工件的 不過這里上是通過轉動 螺旋 使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的 典型的螺旋夾緊機構的特點 1 結構簡單 2 擴力比大 3 自瑣性能好 4 行程不受限制 5 夾緊動作慢 夾緊裝置可以分為力源裝置 中間傳動裝置和夾緊裝置 在此中心軸夾具中 中間傳 動裝置和夾緊元件合二為一 力源為機動夾緊 通過螺栓夾緊移動壓板 達到夾緊和定心 作用 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉 通過螺栓夾緊移動壓板 實現(xiàn)對工件的夾緊 并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板 通過精確的圓弧定位 實 現(xiàn)定心 此中心軸移動壓板制作簡單 便于手動調整 通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動 以達到壓緊的目的 壓緊的同時 實現(xiàn)工件的定心 使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置 上 2 3 2 夾具的導向 在鉆床上加工孔時 大都采用導向元件或導向裝置 用以引導刀具進入正確的加工位 置 并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移 提高刀具的剛性 從而保 證零件上孔的精度 在鉆床上加工的過程中 導向裝置保證同軸各孔的同軸度 各孔孔距 精度 各軸線間的平行度等 因此 導向裝置如同定位元件一樣 對于保證工件的加工精 度有這十分重要的作用 導向元件包括刀桿的導向部分和導向中心軸 在這中心軸鉆床夾具上用的導向中心軸是鉆中心軸 鉆中心軸按其結構可分為固定鉆中心軸 可換鉆中心軸 快換鉆中心軸及特殊鉆中心 軸 因此中心軸鉆夾具加工量不大 磨損較小 孔距離精度要求較高 則選用固定鉆中心 軸 如圖4 2 直接壓入鉆模板或夾具體的孔中 圖4 2 鉆中心軸 鉆模板與固定鉆中心軸外圓一般采用H7 h6的配合 且必須有很高的耐磨性 材料選擇 20Mn2 淬火HRC35 我選擇的鉆中心軸 12 5F7 22K6 35 GB2264 1980 相同的 為了防止定位銷與模板之間的磨損 在模板定位孔之間中心軸上兩個固定襯 中心軸 選取的標準件代號為12 18 GB2263 1980 材料仍選取T10A 淬火HRC35 公差采 用H7 p6的配合 3 3 定位方案分析與比較 列舉了 3 種方案 方案 3 首先必須明確其加工時應如圖所示 這樣水平放置 便于鉆床加工 那么要使其完全定 位 可以采用 一面加固定 V 型塊和滑動 V 型塊定位 這樣既簡單又方便 如上圖所示 一 底面限制的自由度有 3 個 一個固定 V 型塊限制兩個自由度 一個滑動 V 型塊限制限制一 個自由度 為使定位可靠 加工穩(wěn)定 我所設計的定位方案 總共限制了工件的全部 6 個 自由度 屬于完全定位 方案 2 選底平面一面 V 型塊定位 夾緊方式選用螺旋夾緊機構夾緊 4 方案 3 一面加固定 V 型塊和固定 V 型塊定位 這樣既簡單 如上圖所示 一底面限制的自由 度有 3 個 一個固定 V 型塊限制兩個自由度 一個固定 V 型塊限制限制一個自由度 為使 定位可靠 加工穩(wěn)定 我所設計的定位方案 總共限制了工件的全部 6 個自由度 屬于完 全定位 可是這種方案無法調節(jié) 如果毛坯超差還得通過螺絲調節(jié) 在該定位方案中 一個支撐面頂住 限制了 z 軸的移動 z 軸的旋轉 y 軸的旋轉三個 移動自由度 一個固定 V 型塊限制了 y 軸的移動 x 軸的移動 一個滑動 V 型塊限制了 z 軸的旋轉 這樣 6 個自由度全部被限制 綜合上面所述 方案是根據(jù)外圓輪廓進行的定位 方案一和方案三不如方案二方便操 作 根據(jù)上面敘述選擇方案二 3 4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆中心軸的類型和特點 1 固定鉆中心軸 鉆中心軸直接壓入鉆模板或夾具體的孔中 鉆模板或夾具體的孔 與鉆中心軸外圓一般采用 H7 n6 配合 主要用于加工量不大 磨損教小的中小批生產或加 工孔徑甚小 孔距離精度要求較高的小孔 2 可換鉆中心軸 主要用在大批量生產中 由于鉆中心軸磨損大 因此在可換鉆中 心軸和鉆模板之間加一個襯中心軸 襯中心軸直接壓入鉆模板的孔內 鉆中心軸以 F7 m6 或 F7 k6 配合裝入襯中心軸中 3 快換鉆中心軸 當對孔進行鉆鉸等加工時 由于刀徑不斷增大 需要不同的導中 心軸引導刀具 為便于快速更換采用快換鉆中心軸 4 特殊鉆中心軸 尺寸或形狀與標準鉆中心軸不同的鉆中心軸統(tǒng)稱特殊鉆中心軸 5 鉆中心軸下端面與工件表面之間應留一定的空隙C 使開始鉆孔時 鉆頭切屑刃不位于 鉆中心軸的孔中 以免刮傷鉆中心軸內孔 如圖4 3 圖4 3 切屑間隙 C 0 3 1 2 d 在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素 確定了設計方案后 選擇了C 8 因為此 鉆的材料是鑄件 所以C可以取較小的值 3 5 鉆模板 在導向裝置中 導中心軸通常是安裝在鉆模板上 因此鉆模板必須具有足夠的剛度和 強度 以防變形而影響鉆孔精度 鉆模板按其與夾具體連接的方式 可分為固定式鉆模板 鉸鏈式鉆模板 可卸式鉆模板 滑柱式鉆模板和活動鉆模板等 在此中心軸鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板 在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下 鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位 螺栓緊固 鉆模精度較高 4 3 6 定位誤差的分析 制造誤差 ZZ 1 中心線對定位件中心線位置精度 取 m05 3 2 m04 2 2 V 型塊同軸度誤差 查表 P297 故 8 3 mDW 142 06 05 8 04 125 222225422 則 3014 0 知此方案可行 3 7 鉆套設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求 故選用可換鉆中心軸 其結構如下圖所 6 示 以減少更換鉆中心軸的輔助時間 為了減少輔助時間采用可換鉆孔 以來滿足達到孔的加工的要求 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 0 1 3 0 010 0 004 6 1 1 8 4 7 1 8 2 6 5 8 6 9 2 6 3 0 016 0 006 3 3 3 6 0 016 0 008 9 3 3 4 7 10 4 5 8 11 8 12 16 5 6 0 022 0 010 10 0 019 0 010 13 6 8 12 15 10 16 20 8 10 0 028 0 013 15 18 10 12 18 0 023 0 012 22 12 20 25 12 15 22 26 0 008 15 18 0 034 0 016 26 30 16 28 19 18 22 30 0 028 0 015 34 22 26 35 39 20 19 HT 200 26 30 0 041 0 020 42 46 30 35 0 050 48 0 033 0 017 52 25 HT20 0 56 0 012 7 35 42 55 59 42 48 62 66 48 50 0 025 70 0 039 0 020 74 30 56 67 0 040 鉆模板選用固定鉆模板 用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上 3 8 確定夾具體結構和總體結構 對夾具體的設計的基本要求 1 應該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面 如安裝接觸位置 安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的 足夠的 精度 之間的位置精度穩(wěn)定夾具體 夾具體應該采用鑄造 時效處理 退火等處理方式 2 應具有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力 切削力等外力變形和振動是不允許的 夾具應有足夠的厚 度 剛度可以適當加固 3 結構的方法和使用應該不錯 夾較大的工件的外觀 更復雜的結構 之間的相互位置精度與每個表面的要求高 所 以應特別注意結構的過程中 應處理的工件 夾具 維修方便 再滿足功能性要求 剛度 和強度 前提下 應能減小體積減輕重量 結構應該簡單 4 應便于鐵屑去除 在加工過程中 該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累 如果不及時清除 切削熱的積累會破壞夾 具定位精度 鐵屑投擲可能繞組定位元件 也會破壞的定位精度 甚至發(fā)生事故 因此 在這個過程中的鐵屑不多 可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間 對切削過程中產生更多的 一般應在夾具體上面 5 安裝應牢固 可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的 當夾安裝在重力的中心 夾具應盡可能低 支撐面積應足夠大 以安裝精度要高 以確保穩(wěn)定和可靠的安裝 夾具 底部通常是中空的 識別特定的文件夾結構 然后繪制夾具布局 圖中所示的夾具裝配 加工過程中 夾具必承受大的夾緊力切削力 產生沖擊和振動 夾具的形狀 取決于 夾具布局和夾具和連接 在因此夾具必須有足夠的強度和剛度 在加工過程中的切屑形成 的有一部分會落在夾具 積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠 所以夾具設計 必須考 慮結構應便于鐵屑 此外 夾點技術 經濟的具體結構和操作 安裝方便等特點 在設計 中還應考慮 在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具 切割積累太多會影響工件 的定位與夾緊可靠 所以夾具設計 必須考慮結構應便排出鐵屑 8 3 9 夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產 主要考慮提高勞動生產率 因此設計時 需要更換零件加工時 速度要求快 本夾具設計 用底部大平面定位三個自由度 V 型塊定位兩個自由度 再用 一個壓塊限制最后一個自由度 9 總 結 通過此次設計 使我們基本掌握了零件的加工過程分析 工藝文件的編制 專用夾具設計的方法和步驟等 學會了查相關手冊 選擇使用工藝裝備等等 總的來說 這次設計 使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題 等方面得到了一次較好的訓練 提高了我們的思考 解決問題創(chuàng)新設計的能力 為以后的設計工作打下了較好的基礎 加工工藝的編制和專用夾具的設計 使對零件的加工過程和夾具的設計有 進一步的提高 在這次的設計中也遇到了不少的問題 如在編寫加工工藝時 對所需加工面的先后順序編排 對零件的加工精度和勞動生產率都有相當大的 影響 在對某幾個工序進行專用夾具設計時 對零件的定位面的選擇 采用什 么方式定位 夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題 這些問題都直接 影響到零件的加工精度和勞動生產率 為達到零件能在保證精度的前提下進行 加工 而且方便快速 以提高勞動生產率 降低成本的目的 通過不懈努力和 指導老師的精心指導下 針對這些問題查閱了大量的相關資料 最后 將這些 問題一一解決 并夾緊都采用了手動夾緊 由于工件的尺寸不大 所需的夾緊 力不大 因此手動夾緊滿足夾緊要求 通過做這次的設計 使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高 為以后從事 本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎 10 致 謝 經過了的很長時間 終于比較圓滿完成了設計任務 回顧這日日夜夜 感覺 經過了一場磨練 通過圖書 網(wǎng)絡 老師 同學等各種可以利用的方法 鞏固 了自己的專業(yè)知識 對所學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解 此時此刻 我要特別感謝我的導師的精心指導 不僅指導我們解決了關鍵 性技術難題 更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到 的實際工程設計經驗 從而使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多 彎路 也使我學會綜合應用所學知識 提高分析和解決實際問題的能力 不僅 如此 老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我 鞭策著我在以后的工作中愛崗敬 業(yè) 導師是真真正正作到了傳道 授業(yè) 解惑 同時也要感謝其他同學 老師和同事的熱心幫助 感謝院系領導對我們畢業(yè) 設計的重視和關心 為我們提供了作圖工具和場所 使我們能夠全身心的投入 到設計中去 為更好 更快的完成畢業(yè)設計提供了重要保障 11 參 考 文 獻 1 陳宏鈞 實用金屬切削手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2005 1 2 強 毅 設計制圖實用標準手冊 北京 科學出版社 2000 1 3 李 洪 機械加工工藝手冊 北京出版社 1996 1 4 陳宏鈞 實用機械加工工藝手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2003 1 5 楊叔子 機械加工工藝師手冊 北京 機械工業(yè)出版社 2001 8 6 馬賢智 機械加工余量與公差手冊 中國標準出版社 1994 12 7 王先逵 機械制造工藝學 北京 機械工業(yè)出版社 1995 11 8 莫雨松 互換性與技術測量 中國計量出版社 2000 1 9 何玉林 賀元成 機械制圖 重慶大學出版社 2000 8 10 王光斗 王春福 機床夾具設計手冊 上海 上海科學技術出版社 2000 11 11 唐云支 機床夾具 中國勞動社會保障 2001 1 12 李家寶 夾具工程師手冊 黑龍江科學技術出版社 1987 13 李慶余 張 佳 機械制造裝配設計 北京 機械工業(yè)出版社 2003 8 14 紀名剛 濮良貴 機械設計 北京 高等教育出版社 2001 8 15 李旦 邵東向 機床專用夾具圖冊 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2005 2 16 Ball and Roller Screw Engineering Material and Design 19 12 1975 17 Rajput R K Elements of Mechanical Engineering Katson Publ House 1986 18 Kuehnle M R Toroidal Drive Combines Product Engingneering Aug 1979