夹具设计项目说明指导书.doc

洛阳理工学院课程设计阐明书课程名称：机械制造装备设计设计课题：钻床专用夹具设计专 业：机械设计与制造及其自动化班级：B100215姓名：吴永刚 学 号：B10021533 年 月 日课程设计任务书机械工程系 专业：机械设计与制造及其自动化 学生姓名:吴永刚 班级： B100215 学号 ：B10021533课程名称：机械制造装备设计设计题目： 钻床专用夹具设计课程设计内容与规定：内容：为三孔支承块设计一套钻模夹具，便于摇臂钻床加工。设计规定：1. 在摇臂钻床上加工四个10通孔。2. 规定绘制A1夹具装配图一张、A3零件图一张、设计阐明书一份。3.夹具设计规定合理，有利提高加工精度，保证加工质量，减少加工成本，提高劳动生产率和减轻工人劳动强度，便于批量生产。 零件图 设计（论文）开始日期 年 月 日 指引教师 设计（论文）完毕日期 年 月 日 年 月 日课程设计评语机械工程系专业:机械设计与制造及其自动化 学生姓名:吴永刚班级:B100215学号： B10021533课程名称：机械制造装备设计设计题目： 钻床专用夹具设计指引教师：张洪涛教师课程设计篇幅：图纸2张阐明书17页指引教师评语： 年 月 日 指引教师 洛阳理工学院目 录前 言1第1章 定位方案设计3第2章 定位误差分析与计算6第3章 夹紧机构设计83.1 夹紧装置构成和基本规定83.1.1 夹紧装置构成83.1.2 夹紧装置基本规定83.2.1 夹紧力大小估算9第4章 导向装置选取114.1钻套类型选取114.2钻套高度和排屑间隙114.2.1 钻套高度H114.3拟定钻套位置尺寸和公差13第五章 夹详细设计145.1夹详细设计145.2 夹具在机床上安装方式14第六章 装配图绘制14道谢15参照文献17 前 言机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业一门重要专业课，其任务是通过该课程学习，掌握重要机械制造装备工作原理及其对的使用和选用办法、原则，并具备一定机械制造装备总体设计、传动设计、构造设计等基本知识和重要工艺装备设计能力。金属切削机床夹具设计是机械制造类公司常用设计任务，通过课程设计，使学生能综合应用夹具设计课程及有关其她专业课程知识，学会用所学理论知识指引设计实践，培养学生分析和解决工程实际问题能力，使学生掌握机床夹具普通设计办法和环节，提高其此后走上工作岗位所需专业技能。Before the wordsMachinery and equipment design is mechanical engineering and automation specialized courses，its task is through the study of this course，master the main machinery manufacturing equipment work principle and its proper use and selection methods，principles，and have a certain mechanical manufacturing equipment design，transmission design，structure design and basic knowledge the main process equipment design capability.Metal cutting machine tool fixture design is mechanical manufacturing enterprises common design task，through curriculum design，to enable students to comprehensive application of fixture design course and other related professional knowledge，learn to use the theory to guide the design practice，cultivate the students ability to analyze and solve the engineering actual problem ability，so that students master the general machine tool fixture the design method and steps，improve its going to work in the required professional skills.第1章 定位方案设计在机械加工过程中，必要使工件、夹具、刀具和机床之间保持对的互相位置，才干加工出合格零件。这种对的互相位置关系，是通过工件在夹具中定位，夹具在机床上安装，刀具相对于夹具调节来实现。在研究和分析工件定位问题时，定位基准选取是一种核心问题。普通地说,工件定位基准一旦被选定，则工件定位方案也基本上被拟定。定位方案与否合理，直接关系到工件加工精度能否保证。在分析工件定位时，为了简化问题，习惯上都是运用定位支撑点这一概念，但是工件在夹具中定位时，是把定位支撑点转化为具备一定构造定位元件与工件相应定位基准面相接触或配合而实现。在夹具设计时，工件在夹具中定位也许有各种方案，为了进行方案之间比较和最后拟定满足工序加工规定最佳方案，需要进行定位方案设计。图1-1： 零件图结合任务书所给零件图，从加工规定考虑，要在工件上钻四个10孔，结合图一，必要限制自由度有6个。方案一：支撑板定位图1-2：定位方案一工件以3面定位，属于完全定位，夹具上有相应定位原件，可以限制六个自由度，分别为x y z 移动和x y z转动，三个面支撑板可以限制三个方向转动，加工所需自由度所有限制。满足加工规定。方案二：支撑板和削边销定位 图1-3：削边销定位 工件以孔内表面定位，经惯用到定位元件是长削边销，无论定位基准与否通过加工，是完整圆柱面还是圆弧面，都可以采用削边销定位，其长处是削边销两侧被削去一某些安装时就有了更大装夹空间，易于装夹；也有对中性，能使工件定位基准轴线对中在削边销两平面垂直平分面上 ，但只限制了一种方向自由度，长削边销限制两个自由度。本工序中采用两个支撑板定位一侧表面和底面，可以限制其5个自由度，分别是x z 移动和转动。又以定位销限制其y方向移动，加工所需自由度所有限制，满足加工规定。总上所述，整个夹具设计不但要考虑定位，还需考虑安装，更换，夹紧，方案二便于加工 ，因此本工序选取定位方案二。第2章 定位误差分析与计算用调节法加工一批工件时，工件在定位过程中，会遇到由于工件定位基准与工序基准不重叠，以及工件定位基准(基面)与定位元件工作表面存在制造误差，这些都能引起工件工序基准偏离抱负位置，由此引起工序尺寸产生加工误差，及定位误差，其数值大小为工件工序基准沿工序尺寸方向上发生最大偏移量。只有定位误差不大于工件相应加工规定公差1/51/3,定位方案才以为是合理，因而在夹具设计时必要对定位进行分析与计算。定位误差由基准不重叠误差和基准位移误差两某些构成，定位误差大小是两项误差在工序尺寸方向上代数和，即其中基准不重叠误差大小等于因定位基准与工序基准不重叠而导致加工尺寸变动范畴。需要注意是，当工序基准变动方向与加工尺寸方向成夹角时，基准不重叠误差等于定位尺寸公差在加工尺寸方向上投影。基准位移误差大小等于因定位基准与调刀基准不重叠导致工序尺寸最大变动量。当定位基准变动方向与加工尺寸方向不一致，两者之间成一定夹角时，基准位移误差等于定位基准变动范畴在加工尺寸方向上投影。因而，基准位移误差是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于调刀基准最大变动范畴在加工尺寸方向上投影。加工尺寸8H7定位误差 采用图二所示定位方案时，这种定位方式属于孔轴间隙配合状况，并且在钻孔加工时，切削力向下，即孔45H7与夹具上定位心轴保持固定边接触(如图四)，在这种状况下，孔在销上定位事实上已由定心定位转变为支撑定位形式，定位基准变成了孔一条母线(图四所示为孔上母线)。此时定位误差是由于定位基准与工序基准不重叠导致，属于基准不重叠误差，与心轴直径公差无关。由此可求出由于孔径变化导致孔心在接触点与心轴中心线连线方向最大变动量。但是此孔为通孔，因此定位心轴定位误差可忽视不计。 图2-1：孔轴单边接触时定位误差 采用图2-1所示定位方案时，十字轴端面既是定位基准，又是工序基准。对一批工件来讲，十字轴端面始终是紧靠在定位心轴台阶上，由于制造误差和安装误差，会对所要钻8孔有影响，因此其安装时必要保证端面到所钻孔轴线距离为100.03.第3章 夹紧机构设计 在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位对的位置，而不致发生位移或产生振动，普通在夹具构造中都必要设立一定夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。3.1 夹紧装置构成和基本规定3.1.1 夹紧装置构成夹紧装置由三某些构成1. 动力装置动力装置是产生夹紧作用力装置。普通是指机动夹紧时所用气动、液压、电动等动力装置。固然也有诸多手动操作夹紧机构。2. 夹紧元件夹紧元件是夹紧装置最后执行元件。通过它和工件受压面直接接触而完毕夹紧动作。3. 中间传动机构中间传动机构是介于力源和夹紧元件之间传力机构，它将原动力以一定大小和方向传递给夹紧元件。普通把夹紧元件和中间传动机构统称为夹紧机构。3.1.2 夹紧装置基本规定(1) 夹紧时不破坏工件在夹具中占有对的位置；(2) 夹紧力要恰当，既要保证工件在加工过程中定位稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面及产生加快变形；(3) 夹紧机构操作安全、省力，加快迅速；(4) 夹紧机构复杂限度、工作效率应与生产类型相适应。构造应尽量简朴，便于制造与维修；(5) 具备良好自锁性能。3.2.1 夹紧力大小估算在夹紧力作用点位置和夹紧力方向后，还需合理地拟定夹紧力大小。夹紧力不可过小，否则，会因夹紧力局限性引起加工过程中工件位移；夹紧力也不可过大，否则，会使工件产生变形。计算夹紧力是一种很复杂问题，普通只能粗略地进行估算。由于在加工过程中，工件受到切削力、重力、离心力和惯性力等作用，从理论上讲，夹紧力作用效果必要与上述作用力(矩)相平衡。但事实上，在不同条件下，上述作用力在平衡系中对工件所起作用各不相似。如普通切削加工中、小工件时，起决定作用因素是切削力(矩)；加工笨重大型工件时，还必要考虑工件重力作用；高速切削时，不能忽视离心力和惯性力作用。此外，影响切削力因素也诸多，例如工件材质不均匀，加工余量大小不一致，刀具磨损限度及切削时冲击等因素都使得切削力随时发生变化。为简化夹紧力计算，普通假设工艺系统是刚性，切削过程是稳定，在这些假设条件下，依照切削原理公式或切削力计算图表求出切削力，然后找出在加工过程中最不利瞬时状态，按静力学原理(即夹具和工件处在静力平衡下)求出夹紧力大小。为保证夹紧可靠，还须再乘以安全系数K，作为实际所需夹紧力，可表达为本设计中采用夹紧机构为：复合铰链机构。（如下图） 图3-1该构造夹紧迅速，以便可靠，图示为夹紧状态，6为复合铰链，当扳下手柄1时，滚筒带着其上铰链4向上运动。铰链6、9随着铰链4向上运动，铰链9带动着支撑体内轴向后运动，松开工件。 第4章 导向装置选取钻床夹具刀具导向元件为钻套。钻套作用是拟定刀具相对于夹具定位元件位置，并在加工过程中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工过程中发生偏斜。4.1钻套类型选取按钻套构造和使用状况，可分为固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种，前三种钻套均已原则化，可依照需要选用，必要时也可自行设计。固定钻套是直接压入钻模板或夹详细孔中，属于过盈配合。这种钻套位置精度高，构造简朴，但磨损后不易更换，故适合于中、小批生产钻模上或用来加工孔距甚小以及孔径精度规定较高孔。为了防止切屑进入钻套孔内，钻套上下端应稍突出钻模板为宜，普通不能低于钻模板。带肩固定钻套重要用于钻模板较薄时，用以保持必须引导长度，也可作为主轴头进给时轴向定程挡块用。对于要持续加工孔，如钻-扩-铰孔加工，则要采用可换钻套或者快换钻套。可换钻套是先把衬套用过盈配合H7/n6或H7/r6固定在钻模板或夹详细孔中，再采用间隙配合H6/g5或H7/g6将可换钻套装入衬套中，并用螺钉压住钻套。这种钻套更换以便，合用于中批以上生产。对于在一道工序中需要持续加工孔，应采用快换钻套。快换钻套与可换钻套构造上基本上相似，只是在钻套头部多开一种圆弧状或直线状缺口。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时，即可取出，换套以便迅速。由设计任务书可知，要加工孔8H7mm，粗糙度为Ra1.6需钻削和铰削加工才可满足精度规定。综合考虑到加工类型为大批量生产，最后选用可换钻套。钻套代号为：8F7x15k6x36 JB/T8045.3-1999。4.2钻套高度和排屑间隙4.2.1 钻套高度H钻套高度与所钻孔孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素关于。钻套高度H越大，刀具导向性越好，但刀具与钻套摩擦越大，普通取H=(12.5)d，孔径小精度高时，H取较大值。依照要加工孔尺寸，H=(12.5)d=820mm，由于孔径精度高和定位心轴影响，取H=36mm。4.2.2 排屑间隙h图4-1： 钻套高度与排屑间隙钻套底部与工件间距离h称为排屑空间。h值应恰当选用，h值太小时，切屑难以自由排出，使加工表面被破坏；h值太大时，会减少钻套对钻头导向作用，影响加工精度。加工铸铁时，h=(0.30.7)d；加工钢时，h=(0.71.5)d。取h=12mm。钻套高度和排屑间隙可按表4-1选用。 表4-1 钻套高度和排屑间隙 （单位：mm）简 图加工条件钻套高度加工材料排屑间隙普通螺孔、销孔、孔距公差为H=(1.52)d铸铁钢青铜铝合金h=(0.30.7)dh=(0.71.5)dH7以上孔、孔距公差为0.10.15H=(2.53.5)dH8如下孔、孔距公差为0.060.10H=(1.251.5)(h+L)注：孔位置精度规定高时，容许h=0；钻深孔(L/D5)时，h普通取1.5d；钻斜孔或在斜面上钻孔时，h尽量取小某些。4.3拟定钻套位置尺寸和公差钻套轴线在夹具上位置是以定位元件定位表面或定位元件轴心线为基准来标注。钻套位置尺寸以工件相应尺寸平均尺寸为基本尺寸，其公差取为工件相应尺寸公差1/51/2，偏差对称标注。由设计任务书可知，十字轴零件图要加工孔位置度公差为0.06mm，设钻套位置尺寸为,钻套位置尺寸为工序尺寸平均尺寸，即L=10mm。尺寸L公差取工件工序尺寸公差1/51/2，即取：0.03 mm。则钻套位置尺寸为100.03。 （如图4-2） 图4-2 第五章 夹详细设计5.1夹详细设计 夹详细是整个夹具骨架和机体，构成夹具各种零件、机构等都要安装在上面，其形状和尺寸重要取决于夹具上各构成件分布状况、工件形状、尺寸以及加工性质等。夹详细常用类型有：锻造夹详细，其长处是工艺性好，可锻造出各种复杂形状，当前应用最广。焊接式夹详细，其制造以便、生产周期短、成本低，但易变形。组装式夹详细，其更换以便，锻造以便。当加工切屑多时，夹详细上还应考虑排屑构造。5.2 夹具在机床上安装方式 夹具在机床上安装是通过夹详细上安装基面与机床上相应接触表面配合来实现。安装时力求夹具重心尽量低，当夹具重心较高时，还应考虑加大支撑面面积。本设计中夹详细采用组合式，其材料为HT.构造如下图，其锻造以便，便于装夹和更换。图5-1第六章 装配图绘制道谢在张教师耐心指引下，我课程设计收获了诸多，把我四年所学东西进行了一种大整合。实践联系理论及实际中会遇到问题，都给咱们指了出来。从而使我课程设计不断优化。一方面，培养了我分析实际问题能力和运用所学知识动手解决问题能力，从而达到巩固，扩大和深化所学理论知识，为即将走向工作岗位打下坚实基本。 另一方面，培养了我进一步实际，调节研究工作办法。再次，培养了我熟悉关于技术政策，运用国标规范规定能力，独立进行查找资料能力。我深信，我必将在机械工程领域发挥巨大作用。参照文献1. 陈立德。机械制造装备设计。北京高等教诲出版社2. 吴宗泽。机械零件设计手册。北京工业出版社3. 翁世修。金属切削机床设计指引。上海交通大学出版社4. 于华。机械制造装备设计。华中科技大学出版社5. 陈立德。机械设计基本。北京高等教诲出版社