转速器盘钻床夹具设计.doc

xxxx学院课程设计说明书课 程 名 称 机械制造装备设计 设 计 课 题 转速器盘钻床夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 xxxx 姓 名 xxxx 学 号 xxxx 2014 年 01月 03日课 程 设 计 任 务 书 机械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业 学生姓名 xxx 班级 xxxx 学号 xxxxx 课程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 转速器盘钻床夹具设计 设计内容：1装配图 1张2零件图 1张3课程设计说明书 1份设计要求：大批生产（或中批生产或单件小批生产）设计（论文）开始日期 2013年 12 月 23日 设计（论文）完成日期 2014年 1月 3日指导老师 xxxx 课程设计评语 机械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业 学生姓名 xxx 班级 xxxx 学号xxxxx课程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 转速器盘钻床夹具设计 课程设计篇幅： 图 纸 共 2 张 说明书 共 18 页指导老师评语： 年 月 日 指导老师 xxx 目 目 录 前言4第1章 零件的分析51.1设计准备工作5第2章结构方案设计82.1 定位方案设计82.1.1 确定定位方案82.1.2 选择定位元件92.2 夹紧方案设计102.2.1 确定夹紧方案102.2.2 夹紧装置设计102.3 钻孔导向装置设计112.4 夹具体设计13第3章夹具装配图的绘制143.1夹具总装图上应标注的尺寸及公差143.2 夹具总装图应标注的技术条件15总结16致谢17参考文献18.前言机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械设计制造及其自动化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，掌握制造技术最新发展，开阔专业视野，培养复合型人才，促进先进制造技术在我国的研究和应用，“先进制造技术”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、加深有关机械设计方面的理论知识。(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。第1章 零件的分析1.1设计准备工作（1）、明确工件的年生产纲领它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。由于本次设计为小批量生产，所以夹具设计自动化要求不高，因而采用立式钻床钻削加工。（2）、加工方法了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。根据加工要求，本道工序的内容是面上的孔，采用立式钻床钻削加工。（3）、熟悉工件零件图工件图应该无遗漏地给出制造零件所需的全部信息，包括几何形状、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形状公差和表面粗糙度要求、材料和热处理要求、其他特殊技术要求等。本设计任务给定的零件转速器盘，即传递运动并保持其他零件正确工作方式，和保持互相之间的正确位置。其对加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件比较复杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的夹具。该工件的工件图如下：图1-1 该零件加工6（其他的面和孔已经加工完成） （4）、选择毛坯转速器盘是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料HT200，铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理。由于零件的结构复杂，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，最好用成型铸造法，以减少加工余量和保证零件的结构准确性。（5）、定位基准的选择 本零件是有精度较高要求的孔的盘状零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。 由于要加工两个6孔，需要用左侧面以及9孔进行定位，我用的就是左侧面和孔9进行定位的，零件是扇形的形状，有一定的高度差，需要在下表面有垫块支撑达到相同的高度。图 1-2第2章 结构方案设计2.1 定位方案设计2.1.1 确定定位方案工件定位的目的是为了保证工件加工面与加工面的设计基准之间的位置公差（如同轴度、平行度、垂直度等）和距离尺寸精度。工件加工面的设计基准与机床的正确位置是工件加工面与加工面的设计基准之间位置公差的保证；工件加工面的设计基准与刀具的正确位置是工件加工面与加工面的设计基准之间距离尺寸精度的保证。所以工件定位时有以下两点要求：一是使工件加工面的设计基准与机床保持一正确的位置；二是使工件加工面的设计基准与刀具保持一正确的位置。下面分别从这两方面进行说明：1 为了保证加工面与其设计基准间的位置公差（同轴度、平行度、垂直度等），工件定位时应使加工表面的设计基准相对于机床占据一正确的位置。2 为了保证加工面与其设计基准间的距离尺寸精度，工件定位时，应使加工面的设计基准相对于刀具有一正确的位置。表面间距离尺寸精度的获得通常有两种方法：试切法和调整法。试切法是通过试切测量加工尺寸调整刀具位置试切的反复过程来获得距离尺寸精度的。由于这种方法是在加工过程中，通过多次试切才能获得距离尺寸精度，所以加工前工件相对于刀具的位置可不必确定。调整法是一种加工前按规定的尺寸调整好刀具与工件相对位置及进给行程，从而保证在加工时自动获得所需距离尺寸精度的加工方法。这种加工方法在加工时不再试切。生产率高，其加工精度决定于机床、夹具的精度和调整误差，用于大批量生产。工件定位的方法有三种：（一）直接找正法定位直接找正法定位是利用百分表、划针或目测等方法在机床上直接找正工件加工面的设计基准使其获得正确位置的定位方法。这种方法的定位精度和找正的快慢取决于找正工人的水平，一般来说，此法比较费时，多用于单件小批生产或要求位置精度特别高的工件。（二）划线找正法定位划线找正法定位是在机床上使用划针按毛坯或半成品上待加工处预先划出的线段找正工件，使其获得正确的位置的定位方法，此法受划线精度和找正精度的限制，定位精度不高。主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件等不便于使用夹具进行加工的粗加工。（三）使用夹具定位夹具定位即是直接利用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的定位方法。由于夹具的定位元件与机床和刀具的相对位置均已预先调整好，故工件定位时不必再逐个调整。此法定位迅速、可靠，定位精度较高，广泛用于成批生产和大量生产中。在考虑到以上问题的基础上，根据零件的具体情况提出以下定位方案：方案：工件采用面和9孔定位，这种定位方式，夹具结构简单，装卸工件方便，定位稳定可靠，并且在一次安装中，可以从加工除定位面以外的所有5个平面和孔系，也可以作为从粗加到精加工大部分工序的定位基准，实现“基准统一”。因此，显然此方案满足“六点定位原理”的要求.2.1.2 选择定位元件工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准表面与夹具的定位元件的工作表面接触或配合来实现的，因此设计中选用的定位方法与定位元件的具体结构应与工件的定位基准表面相适应。 工件上被选作定位基准表面的常有平面、圆柱面、圆锥面和其他成形表面及它们的组合。当工件以平面定位时，常用支撑钉或支撑板作为定位元件；当工件以圆柱孔定位时，常用定位销（圆柱销）、定位心轴以及圆锥销等作为定位元件；当工件以外圆柱定位时，常用的定位元件有V型块、定位套以及半圆套等。 图2-1 由于零件是扇形有孔定位才用圆柱定位销和定位销.图2-22.2 夹紧方案设计2.2.1 确定夹紧方案在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位后，必须采用一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上。从而使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动,以保证加工精度,避免机床、刀具的损坏和发生人身安全事故。因此为了确定比较合理的夹紧方案，按如下步骤设计夹紧方案（应该注意的问题）：1) 根据工件的形状、大小、加工要求、定位装置的结构和布置情况等，确定夹紧点与作用方向。2) 分析工件的受力情况，运用类比、试验或估算等方法，确定所需夹紧力的大小。3) 按所需夹紧力，并根据生产批量，选择或设计夹紧装置。4) 在设计时，尽可能采用已有的、可靠的夹紧方式，这样可以免除复杂的设计计算，加快设计过程。在考虑到以上问题的基础上确定夹紧方案，夹紧方案的确定，其实就是夹紧力的确定。夹紧力的确定就是确定夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。在进行这项工作时，必须结合定位装置的结构形式和布置方式，并分析工件的结构特点、加工要求及其他作用于工件上的外力情况，在此基础上确定夹紧力的方向、作用点和大小。2.2.2 夹紧装置设计夹紧装置除要求能将工件夹紧压牢之外，还对工件的加工质量、生产率、生产成本及操作工人的劳动强度等均有较大影响。因此，在设计夹紧装置时应满足以下要求。1) 在夹紧过程中，必须保证定位准确可靠，既不破坏原有的定位。2) 夹紧力要适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的加紧变形。3) 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，工艺性好，便于制造和维修。4) 夹紧装置应具有良好的自锁性能，以便保证在源动力波动或小时候，仍能保持夹紧状态。5) 夹紧装置的操作应当方便、安全、省力、迅速，符合操作习惯。由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件的夹紧机构称为螺旋夹紧机构，其中构简单容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，被看成绕在圆柱表面的斜面，将它展开成就相当一个斜楔。拧动螺母通过压板压紧工件的表面，调整垫片可以防止压板倾斜时，螺栓不致因弯距作用而损坏。零件采用此机构夹紧。图2-3对于前后端面的夹紧螺杆头部有活动的压块于工件接触，拧动时压块不随螺杆转动，故不会带动工件转动，压块压住工件，由于承压面积大，不会压坏工件表面，衬套可以提高夹具机构的使用寿命。2.3 钻孔导向装置设计此次设计是钻床专用夹具设计，主要用于孔加工。为了便于确定刀具位置和运动方向，应在夹具上设计对应的钻孔导向元件。1.钻套的设计使用钻床钻孔，钻头的导向可采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等。如图所示图2-4 钻套类型a)固定钻套 b)可换钻套 c) 快换钻套 d) 特殊钻套1-钻套2-压套螺钉 3-衬套钻套是引导刀具的元件，用以保证被加工孔的位置精度，并防止加工过程中刀具的偏斜。通过对零件分析可知，所加工的是2个6的分散孔,不适宜采用标准钻套，因离工件较远必须根据加工条件的特殊性设计快换钻套。因此根据零件图的特殊情况和具体加工条件选用如下图所示的快换钻套更贴近工件，可改善导向效果。 图2-52.钻模板设计钻模板用于安装钻套在钻模上的位置。要求具有一定的强度和刚度，以防止由于刀具变形而影响钻套的位置精度和导向精度。所加工的是两个9H7的平行孔，相对于A面有垂直度和平行度位置要求，位置精度要求较高，而且孔距相距较小。因此考虑到零件的具体要求和夹具的具体情况，所设计的钻模板如下图所示：图2-6加工零件所用的钻模板2.4 夹具体设计夹具体是整个夹具的基体和骨架，组成夹具的各个零件、机构等都要安装在上面。夹具体的类型分为铸造夹具体（a）、焊接夹具体（b）、锻造夹具体（c）和装配夹具体(d)。如下图所示：图2-7通过对夹具上各组成件的分布情况、零件的形状、尺寸以及加工性质的考虑，我选择铸造装配夹具体，铸造装配夹具体优点是可铸造出各种复杂形状，工艺性好，并且具有较好的抗压强度、刚度和抗振型。基于以上分析，设计出本夹具的夹具体。如下图所示：所设计夹具的夹具体图2-8第3章 夹具装配图的绘制夹具装配图的绘制，是在夹具结构方案草图经过老师审定之后进行的。夹具的总装配图应按国家制图标准绘制，绘图比例尽量采用1：1。主视图应按操作者的视线方向绘制，总装配图应将夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。在完整地表达出夹具工作原理和构造的基础上，视图的数量尽可能少。应先用细双点画线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适的位置上,然后依次绘出定位装置、夹紧装置、其它装置和夹具体。在夹具总装配图上工件可以看做透明体，不遮挡后面的线条。3.1 夹具总装图上应标注的尺寸及公差1) 夹具的最大轮廓尺寸为462 mm167 mm120 mm。2) 快换钻套与衬套的配合尺寸为20H7/n6。3.2 夹具总装图应标注的技术条件1) 钳工配作销。2）钻套平面于底面平行误差不大于0.03mm基于以上分析绘制出夹具总装配图如下图所示：总结这次的课程设计是大学中的第二个课程设计，是对这一学年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能总合运用所学的知识进行设计。就我个人而言，主要体会有以下几点：1、扎实的基础课，专业课是夹具课的基础。由于以前所学的课程难免有些理解不深，遗忘等，而本次设计又或多或少的用到了这些知识，从而迫使我再次回顾以前的课程，并加深了对这些课程的理解，如机械制图中的各种线型的特点应用，公差配合与测量技术中公差的正确选用，夹具的加工与制造技术。夹具的设计与制造步骤，夹具材料的正确选用等2、理论和实践相结合的重要性。 在这次设计中学到了很多东西，同时也巩固了以前所学过的知识，而且学到了课本上所没有学过的知识。虽然参加过金工实习，都是停留在表面上，从来没有做过设计有些困难，但是在张洪涛老师的帮助下以及自己的努力下，我终于克服了重重困难，使设计得以顺利的进行。3、对夹具设计中的安全性，经济性加深了认识。在设计过程中要考虑经济成本，要对设计安全进行分析，要对操作工的角度设计等问题的考虑，成本的高直接决定了产品的竞争力，故在设计中尽可能的选用标准件。4、电脑成为设计中重要的辅助工具。由于工件形状复杂，在设计中计算铸件的体积出现了很大的难度，通过计算机辅助绘图和计算才得以解决。采用电脑处理，精度高，方便快捷，在本次设计时，要求计算机绘图，本来自己不会CAD在对夹具设计的画图，从不会到熟练的过程，从而对AUTOCAD感兴趣，认清了画图软件对机械行业的重要性，在这个过程中对WORD等各种文字处理工具有了更熟练的操作，而CAD技术已成为该行业的发展趋势，电脑终将成为设计的必备工具，这对提高学生的综合素质着极为重要的现在意义。5、设计态度直接决定着设计质量足够的时间不一定都能设计出优秀的夹具，除了能力水平的问题外，重要一点便是态度问题，作为学生必须要态度谦虚、勤学好问、实事求是，才能正确对待设计综合运用好这些课程，加之我们平时的知识积累和老师的极大的帮助和指导，为这次毕业设计提供了非常有利的保障。因自己的水平有限，设计中必然有许多不足之处，还望老师批评指正。致谢这一学年的学习生活一眨眼就过了，在外求学经历的坎坷使我慢慢成熟，对这一学年以来帮助我的同学、老师我满怀感激，时刻没有忘记。所经历的一切将让我倍加珍惜未来的生活。这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。在设计过程中怎样提高产品的加工精度，以及小型工件的加紧这些问题，都通过我们去翻阅相关的书籍和经过老师的悉心指教和帮助最终才得以解决，通过本次课程设计，也使得我们这组成员更加齐心协力、努力创新，自始至终，都抱着一颗坚定的信念,即如何做能使其工件更加美观、精度更高、工作效率最高的心态即将毕业的我们，在以后的工作中难免会遇到一些问题或麻烦。随着科学技术的高度的发达，一些质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的产品将开发出来并淘汰那些老的生产技术或设备。因此，我们应该树立良好的设计思想，重视对自己进行机械设计能力的培养，树立知识经济意识；善于利用各种信息资源，扩展知识面和能力，以最大限度的获得企业效益和社会效益。在此，感谢我们的指导老师张洪涛老师在百忙之中给予我们作品悉心指点与帮助。感谢他为我们指点迷律、出谋划策。同时，也感谢我们的这组的成员在这次设计中给予我的帮助！再次向xxx老师致以诚挚的谢意！参考文献1. 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