翻转式杠杆臂钻夹具说明指导书.doc

摘　要

依照设计规定一方面拟定了杠杆臂基本设计思路，通过对该零件作用分析，形位公差分析、加工工艺、工序设计完毕零件工艺制造思路。而后拟定了定位基准选取，和夹紧方式拟定，最后通过重复比对后使用三维造型软件进行了初步草图绘制，拟定夹具外形尺寸，然后设计钻模板和钻套等，为了简化设计减少非标零件设计和制导致本，选用了较多螺钉螺母等非标零件。
本次夹具设计过程中夹具采用进行紧凑设计方案，这样较为节约材料和成本，但是夹具安装定位显得比较细致，空间运用率较高。为了以便放入和取出工件而不对周边产生操作影响和减少生产效率，采用了钻模板翻转设计模式，左侧钻模板在非工作时可以以便拉起，让工件可以顺利放入，安装完毕后翻下钻模板。

【核心字】杠杆臂，工艺，钻夹具 ，夹紧，定位

目录
第一章 绪论 3
1.1机床夹具简介 3
1.2当代夹具发展发向 3
1.3设计目的与任务 4
1.4 重要研究方向与办法 4
第二章 零件分析 6
2.1零件作用 6
2.2 零件工艺分析 6
第三章 夹具设计 7
3.1.夹具工作原理与构造设计 7
3.2 夹具用法 9
3.3 夹具与翻转式钻床固定 9
3.5夹紧力计算 10
第四章：翻转式钻床夹具零件详细设计 11
4.1钻床夹具概括 11
4.2 夹具零件设计 12
4.3夹详细设计 13
4.4定位销设计 13
4.5 钻模板以及钻套设计 13
第五章 总 结 20
致 谢 21
参照文献 22

第一章 绪论
1.1机床夹具简介
夹具从1787年至今通过了在工业发展初期。夹具仅作为加工工艺过程中辅助工具；到后期机床、汽车、飞机等制造业大力发展后，成为重要工艺装备；直到当前近代由于世界科学技术进步及社会生产力迅速提高，夹具与机床紧密结合一路发展历程看来，夹具在工业生产中重要地位。
当代生产规定公司制造激烈竞争夹具应用五花八门，近年来年柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）应用使大批量生产水平大幅提高。
当前主流夹具设计规定
1.缩短夹具制造周期迅速合用于新产品设计
2.提高夹具通用性特性
3.向高精度机床等应用进行发展
4.合用于各种当代化制造技术新型技术
5.气压液压等原动力改进应用来提高装夹效率
1.2当代夹具发展发向
当代夹具发展方向体现为精密化、高效化、柔性化、原则化等四个方面：
1.精密化
机械产品精度规定迅速提高，夹具精度规定也应当同步提高。精密化夹具构造类型诸多，例如应用于精密分度多齿盘精密夹具。
2.高效化
高效化夹具备自动化夹具、告诉化夹具、具备夹紧动力模块夹具，该类夹具应用将繁重体力重复劳动力释放出来，节约了人力成本。例如高速卡盘则可保证卡爪在高速状态下依然可以能正常夹紧工件，大幅度提高加工效率。
3.柔性化
夹具柔性化通过调组合方式适应工艺可变因素。工艺可变因素重要有：工序特性、生产批量、工件形状和尺寸等，具备柔性化特性新型夹具种类重要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具柔性化趋向将是夹具发展重要方向。
4.原则化
夹具原则化与通用化是有关联，通用化办法涉及：夹具、部件、元件、毛坯和材料通用化夹具原则化阶段是通用化进一步并为工作图审查创造了良好条件。当前，国内已有夹具零件、部件国标：GB2148~2249-80，GB2262~2269-80以及通用夹具原则，组合夹具原则等。原则化是柔性化高效化基本，原则化发展利于缩短生产准备周期，减少生产总成本。
在当代化机械和仪器制造业中，运用夹具来提高加工精度和生产率，减少劳动力成本是重要目的。可以预见是夹具四个方面发展后可保证加工质量减少生产成本。
1.3设计目的与任务
本次对于杠杆臂加工工艺及夹具设计重要任务是：
1.完毕杠杆臂零件加工工艺规程制定；
2.完毕钻孔专用夹具设计。
3.运用机械制造工艺学课程中基本理论以及在生产实习中学到实践知识，对的地解决一种零件在加工中定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸拟定等问题，保证零件加工质量。
4.提高构造设计能力。通过设计夹具训练，获得依照被加工零件加工规定，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量夹具能力。
5.学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计关于各种资料名称，出处，可以做到纯熟运用。

1.4 重要研究方向与办法
详细分析零件重要作用于零件尺寸外形构造，针对尺寸规定与形位公差规定，进行工艺设计和方案对比，择优选取，后续拟定零件粗基准与精基准规定后，针对双工位加工特点设计出合理夹紧方式，保证零件安装与定位得到充分保证。最后通过三维软件绘制三维夹具，并通过其与cad转化功能进行转化，修改最后工程图纸，书写全篇设计论文。
第二章 零件分析
2.1零件作用
课题给出零件是机床杠杆臂。它重要作用是实现机床工作部件启起、停止、变速、变向、操纵机构中传动装置。规定该零件有足够强度和刚度，尺寸精度，形状精度，是机床操纵机构中重要零件，影响机床操纵动作及控制机构装置运动精确性。
2.2 零件工艺分析
对零件进行工艺分析就是研究、审查零件构造工艺性。零件设计与否满足加工工艺性和经济性规定。

图2.1杠杆臂零件产品图
该零件材料为QT500，球墨铸铁生产工艺简朴，锻造性能优良，强度刚度好、 如下是杠杆臂零件需要加工表面以及加工表面位置规定。
该零件是机床操纵构造中一种重要零件，依照产品零件图2.1分析，有四个面需加工，2个垂直平面铣削，3个通孔需钻铰加工（即Ø10+0.1 Ø22+0.28 Ø13+0.12） 。依照产品尺寸公差和形状公差规定，用普通铣床和钻床完全能保证该零件加工质量。
第三章 夹具设计
3.1.夹具工作原理与构造设计
3.1.1定位方案与定位元件：为了满足杠杆臂需要，使杠杆臂左右两端底面定位固定，因不同零件存在一定误差，应使杠杆臂被加工两孔轴线与钻模板轴线重叠，因此将钻模板固定，又因零件规定为垂直距离，因此设计右端平面固定，左端设立螺旋辅助支撑2进行左右两端垂直距离调节定位。使其孔轴线与钻模板轴线重叠。（如图3.2所示）
3.1.2夹紧机构：防止钻孔时零件晃动，应对杠杆臂两端底面以及先后移动进行定位固定，因此在右端设计定位销7、开口垫圈6、夹紧螺母5对零件零件进行固定；定位销7通过垫圈16和六角螺母15固定于夹详细上。
3.1.3其她辅助设备：考虑到零件加工存在误差，因此设计螺旋辅助支撑2可以上下升降，使所有零件都能使左右两端面同步得到固定，为防止误差使加工时上下颠簸，设立锁紧螺母1对螺旋辅助支撑进行锁紧，防止钻孔时辅助支撑受力太大而下降影响加工。设计可调支撑钉11为防止钻孔时零件先后移动，影响加工精度；设计锁紧螺母10，以便了可调支撑钉11先后移动，提高了定位固定精度。设计定位体17为了使零件右端底面固定精度更高。（如图3.2所示）

夹紧螺母5
左底面固定
开口垫圈6

右底面固定定位体17
锁紧螺母1
六角螺母15
垫圈16
螺旋辅助支撑2
定位销7

图3.1定位零件、固定零件和其她辅助零件
可调支撑钉11
锁紧螺母10

图3.2定位零件、固定零件和其她辅助零件
图3.3夹紧机构

3.2 夹具用法
被加工零件放在夹详细上时以右端底面与夹详细接触面重叠为基准，将被加工零件右端底面放在平面上，调节螺旋辅助支撑2使零件左右底面同步接触夹具，拧紧锁紧螺母1是螺旋辅助支撑固定；调节可调支撑钉11使被加工零件垂直孔轴线与钻套轴线重叠，拧紧定位销7使零件固定于夹详细上。
3.3 夹具与翻转式钻床固定
夹具夹紧杠杆臂后，加工时候将承受向下、向内力以及钻孔时旋转力，夹具将会受力而产生直线以及旋转运动，因此夹具固定在钻床上应受到约束，因夹具夹紧零件加工时，不因受力而产生位移，影响加工精度，因此对夹具下面以及左面进行固定。3.4定位误差分析
本夹具选用定位元件为一面两销定位。其定位误差重要为：
销与孔配合0.05mm，铣/钻模与销误差0.02mm，铣/钻套与衬套0.029mm
由公式 e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05625
可见这种定位方案是可行。
3.5夹紧力计算
本夹具是在钻床上使用，用于定位螺钉不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必要对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定夹紧力。由计算公式
Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) （3-1）
Fj－沿螺旋轴线作用夹紧力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力力臂(mm)
d0－螺纹中径(mm)
α－螺纹升角(゜)
ψ1－螺纹副当量摩擦(゜)
ψ2－螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)摩擦角(゜)
r’－螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)当量摩擦半径(゜)
依照参照文献[6]其回归方程为
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夹紧力(N)；
kt－力矩系数(cm－1)
Ts－作用在螺母上力矩(N.cm)；
Fj =5×=10000N

第四章：翻转式钻床夹具零件详细设计
4.1钻床夹具概括
钻床夹具特点
1） 保证工件加工精度
专用夹具应有合理定位方案，适当尺寸，公差和技术规定，并进行必要精度分析，保证夹具能满足工件加工精度规定。
2）提高生产效率
专业夹具复杂限度要与工件生产大纲相适应，应依照工件生产批量大小选用不同复杂限度高效夹紧装置，以缩短辅助时间，以提高生产效率。
3） 工艺性好
专用夹具构造简朴合理，便于加工，装配，检查和维修。专用夹具生产属于批量生产
4） 使用性好
专用夹具操作应简朴，省力，安全可靠，排屑应以便，必要时可设立排屑机构。
5） 经济型好
除考虑专用夹具自身构造简朴，原则化限度高，成本低廉外，还应依照生产大纲对夹具方案进行必要经济分析，以提高夹具在生产中经济效益。
钻床夹具设计要点
1、钻套
钻套作用是拟定钻头，铰刀等刀具轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。依照使用二点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等各种构造形式
（1） 固定钻套 固定钻套直接被压在钻模板上，其位置精度规定较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具备足够引导长度，赢采用有肩钻套。
（2） 可换钻套 在成批生产、大量生产中，为便于更换钻套，采用可换钻套
（3） 快换钻套 在工件一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等各种工步加工，需要不同孔径钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上迅速取出钻套。
（4） 专用钻套 在某些特殊场合，可以依照详细规定自行设计钻套
2、钻模板
常用钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种构造形式
（1） 固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接可以与夹详细做成一体，也可以用螺钉将它与夹详细相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精准度较高。
（2） 铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹详细通过铰链连接。1.翻转。装卸工件时，将钻模板往上翻；加工时将钻模板往下翻，并用菱形夹紧螺钉。2.固紧。采用铰链式钻模板，工件可以在夹具上方装入，装卸工件以便；但翻转钻模板费工费时，效率较低，且钻模板位置精度受铰链间隙影响，钻孔位置精度不高；它重要用于生产规模不大、钻孔精度规定不高场合。
（3） 悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱连接，悬挂式钻模板通惯用在多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批量生产中应用。
拟定各表面加工方案
在选取各表面及孔加工办法时，需综合考虑如下因素
（1）要考虑各表面精度和质量规定，依照各加工表面技术规定，选取加工办法及分几次加工
（2）依照生产类型来选取，在大批量生产中可使用专用高效率设备；在单件小批量生产中则使用惯用设备和普通加工办法。
（3）要考虑被加工材料性质
（4）要考虑工厂或车间实际状况，同步也应考虑不断改进既有加工办法和设备，推广新技术，提高工艺水平。
（5）此外，还要考虑某些其她因素，如加工表面物理机械性能特殊规定，工件形状和重量等
4.2 夹具零件设计
为了节约零件加工时间，减少家具成本，在同样状况下采用了国标零件，减少由于专用零件开发要耗费诸多时间以及成本，螺母、垫圈、螺钉、锁紧螺母等零件采用国标零件
4.3夹详细设计
夹详细是整个夹具构造基本，它与翻转钻床连接，支撑整个夹具，因此夹详细设计应符合与钻床连接规定也要符合支撑整个夹详细以及加工时承受力机械性能规定。
4.3.1夹详细机构分析设计
夹详细体型比较大，为了减轻其重量，以便在钻床上装卸，因此我将夹详细背面以及下面个减去一种方形空间。为了提高夹详细对零件定位精度，在夹详细上左右两面各设一种突台，提高定位固定精度。
4.3.2夹详细制造
夹详细是锻造件，锻造完毕后要进行时效解决，满足加工强度规定，要对表面进行去除氧化层解决，保证表面粗糙度，满足定位精度。
4.3.3夹详细固定
夹具下端固定于钻床上，通过凹槽直接防御钻床上，以便与装卸，并能满足加工时对夹具约束。
4.4定位销设计
4.4.1定位销设计
定位销作用是固定被加工零件右端，时期在被加工时可以固定不动，提高加工精度。定位销应先让自己固定于夹详细上，然后将零件放在夹详细上进行定位固定，因而定位销属于一种细长轴，因此定位销要具备足够强度和韧性，一面在加工时承受不了冲击力而折断，影响加工。因此定位销材料选取为20号钢，并进行渗碳解决，渗碳深度为0.8~1.2mm，达到HRC为55~60。
4.5 钻模板以及钻套设计
4.5.1钻模板设计
钻模板构造形式选取：在设计钻模板构造时，重要要依照工件外形大小、加工部位、构造特点和生产规模以及机床类型等条件而定。规定所设计钻模板构造简朴、使用以便、制造容易。
常用钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种构造形式
1）固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接可以与夹详细做成一体，也可以用螺钉将它与夹详细相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精准度较高。
2）铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹详细通过铰链连接。1.翻转。装卸工件时，将钻模板往上翻；加工时将钻模板往下翻，并用菱形夹紧螺钉。2.固紧。采用铰链式钻模板，工件可以在夹具上方装入，装卸工件以便；但翻转钻模板费工费时，效率较低，且钻模板位置精度受铰链间隙影响，钻孔位置精度不高；它重要用于生产规模不大、钻孔精度规定不高场合。
3）悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱连接，悬挂式钻模板通惯用在多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批量生产中应用。
钻模板上安装钻套底孔与定位元件间位置精度直接影响工件孔位置精度，因而至关重要。在上述各钻模板构造中，以固定式钻模板钻套底孔位置精度最高，而以悬挂式钻模板钻套底孔位置精度为最低。杠杆臂夹具属于专用夹具，进行小批量生产，考虑到夹具加工成本，因此选取固定式钻模板。为了减少成本又可以进行装卸，我将通过螺钉将它与夹详细固定（如图5.1所示）。固定钻模板与夹详细，我选取国标零件圆锥销14（6X30）和螺钉9（M8X25）。
在保证钻模板有足够刚度前提下，要尽量减轻其重量。在生产中，钻模板厚度往往按钻套高度来拟定，普通在10~30mm之间。如果钻套较长，可将钻模板局部加厚。此外，钻模板普通不适当承受夹紧力。由于钻模板13钻套在顶部，因此将钻模板13厚度设计为21mm。由于钻模板4钻套位于靠右端，因此讲钻模板4厚度定位17mm。
钻模板材料选取：钻模板在满足刚性规定状况下减轻其重量，因此对材料选取进行了对比。45号钢为优质碳素构造用钢，硬度不高易切削加工,模具中惯用来做45号钢管模板,梢子,导柱等。45号钢广泛应用于机械制造行业，二它机械性能规定完全满足钻模板规定，因此选取45号钢作为钻模板材料。

夹详细8
螺钉9
圆锥销14
钻模板13

图4-1
螺钉9

钻模板4
圆锥销14

夹详细8

图4.2钻模板与夹详细固定

4.5.2钻套设计
钻套构造形式选取：
钻套作用是拟定钻头，铰刀等刀具轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。依照使用二点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等各种构造形式
1）固定钻套 固定钻套直接被压在钻模板上，其位置精度规定较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具备足够引导长度，应采用有肩钻套。
2）可换钻套 在成批生产、大量生产中，为便于更换钻套，采用可换钻套
3）快换钻套 在工件一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等各种工步加工，需要不同孔径钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上迅速取出钻套。
4）专用钻套 在某些特殊场合，可以依照详细规定自行设计钻套
跟据钻套选取原则，杠杆臂加工属于小批量生产，因此选取固定钻套。又由于右端垂直孔孔径大，钻模板薄，应采用有肩钻套（如图4.1所示）

右端钻垂直孔钻模板13

无肩钻套3
左端钻垂直孔钻模板4

有肩钻套12

右端钻垂直孔钻模板13

图4-3

图4-4
钻套选取：
由于钻套属于国标规定零件，按照杠杆臂钻孔大小规定，选取国标内钻套：无肩钻套3（10G7）和右肩钻套12（B13F7X32）。
4.5.3钻模板与夹具连接固定
钻模板支撑钻套，对钻套进行定位固定，因此在加工时钻模板将承受力而产生运动，影响加工，因此应对其进行固定。由于螺钉固定会有空隙产生误差，影响加工精度，因此在应用螺钉固定基本上，再加上圆锥销进行定位固定，是钻模板与夹详细紧密结合，以免加工时螺钉松动产生误差，影响加工。

图4-5

第五章 总 结
通过这次毕业设计，使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计均有了更进一步结识，也加深了对大学三年中所学基本知识学习和理解。毕业设计是理论联系实际最有效办法。在详细设计过程中，必要考虑到方方面面问题，在理论上对的无误设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时就必要考虑所设计机构与否合理，在实际运用中能否正常工作，而不但仅考虑理论上可行性，通过毕业设计使我学会了从实际出发设计机床夹具和制定工艺文献。
在本次设计中，考虑到零件加工难易、材料、成本等问题，所选用零、部件都是操作简朴，通用性较强原则件，从现时以最低成本实现最先进加工。但也有局限性之处，为此，钻孔专用夹具尚有待改进。无论如何，这次毕业设计使我获益良多，是我在学校最后一次答卷，也是我成功迈向社会第一步。
通过这段时间对论文设计让我受益良多，懂得理论与实践相结合重要性。掌握设计环节，为咱们后来参加工作打下结实基本。
本设计研究过程中依然存在局限性之处，还待于进一步进一步，详细如下：
（1）对夹具分析比较清晰，夹具设计新颖性有待进一步进一步；
（2）在设计过程中，应加强CAD软件设计能力和文字编辑能力；
（3）缺少实际工厂经验，对某些参数和元件选用也许不是非常合理；
（4）在查阅资料能力方面，资料收集和设计计算等方面尚有某些局限性。

致 谢
本设计是在武正权教师亲切关怀和悉心指引下完毕。她严肃科学态度，严谨治学精神，精益求精工作作风，深深地感染和勉励着我。从课题选取到项目最后完毕，教师都始终予以我细心指引和不懈支持。在此谨向教师致以诚挚感谢和崇高敬意。做毕业设计也是一种新学习和检查学习知识过程，充分将学习知识应用于实际设计中，温故而知新，有助于咱们更好掌握所学内容。
在本次论文写作中，我去图书馆查资料，在网上收集资料，通过几种月精心准备，在教师指引下我终于把论文底稿给定了下来，在此要感谢所有曾在论文写作期间对我提供一臂之力同窗和朋友。最后再次感谢我指引教师，她严谨细致、一丝不苟作风始终是我工作、学习中榜样；她循循善诱辅导和不拘一格思路予以我无尽启迪。在这里请接受我诚挚谢意。在设计中我深刻体会到：无论做什么，都要做一种自始自终人，竭力把每一种章节都做好，一切按照规定做，充分发挥自己想象空间和创造能力。
虽然自己将要告别学生生活，但自己在后来工作中还要需要更加努力学习，我坚信三年大学搞毕业论文设计工作过程中，我增长了知识同步也深刻发现自己知识欠缺，自己在学校课本上学知识，还远远不能满足后来需生活，将成为我人生中一笔宝贵财富。最后，感谢学院各位教师三年来对咱们教诲，感谢学院能给咱们提供这次非常好学习实践机会！

参照文献
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