机床钻孔夹具设计 毕业论文

机床钻孔夹具 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 毕业 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 摘要 在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对 象，使之占 有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。因此，无 论是在机械加工，装 配，检验，还是在焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输 工作中都大量采用夹具。 但在 机械加工中应用最为广泛的是金属切削机床上使用 的夹具，我们称其为机床夹具。它在保 证产品优质，高产，低成本，充分发挥现 有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加 工技术，以减轻繁重的体力劳动 等诸方面起着巨大的作用。因此，机床夹具的设计和使用 是促进生产迅速发展的 重要工艺措施之一。为此，在本次毕业设计时，选择了机床夹具设 计。 本文主要围绕机床钻孔夹具设计为中心。用以钻HBC6700方向机壳体，首先 通过参 观实习让我们对夹具设计有了初步的了解， 特别是对盖板式钻模夹具设计 的了解更为深 刻。然后，在导师的指导下，对夹具设计方案进行分析和选择。选 定方案后，通过查阅相 关夹具设计书籍和相关图例在钻孔夹具设计过程中，在 查阅了相关文献后完成外文翻译。 参考相关资料完成夹具的总体设计。 关键词: 关键词:机械;夹具;钻模;加工 I Abstract Machinery manufacturing industries in the process of a wide variety of applications for processing a fixed object, so that it occupies the correct position in order to receive a construction technology and equipment, collectively referred to as the fixture. Therefore, whether in the machinery processing, assembly, testing, or in welding, heat treatment, such as cold, heat process, and transport are a lot of work in a fixture. But in machining is the most widely used metal-cutting machine tools for use on the fixture, we called for the machine tool fixture. It guarantees high-quality products, high-yield, low-cost, bring into full play the potential of existing equipment, so that workers have complicated or sophisticated parts processing technologies, to reduce the heavy physical labors, and other aspects play a huge role. Therefore, the fixture of the machine is designed to promote the production and use of the rapid development of one of the important process. This article mainly revolves the engine bed drill hole jig design is a center. With drills the HBC6700 azimuth training gear shell, first let us through the visit practice have the preliminary understanding to the jig design, was specially more profound to the lap type jig jig design's understanding. Then, under teacher's instruction, carries on the analysis and the choice to the jig design proposal. After designating the plan. Through consult related jig design books and related chart of symbols in drill hole jig design process. After having consulted the related literature completes the foreign language translation. Refers to the correlation data to complete jig's system Fixture;Jig;processing : design. Key-words:machinery; II 目 录 摘 要 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????????????????? I Abstract ??????????????????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????????????????????? II 前 言????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????????????????????????? 1 第 1 章 钻孔 夹具设计的要 求 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????? 2 1.1 钻孔夹具方案设计 „„ 2 1.2 了解夹具总体设计 的要求 „„ 2 第 2 章 钻床夹具设计特 点 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????? 4 [1] 2.1 确定夹具的类型 „„ 4 2.2 钻模的主要 类型 „„ 4 2.3 盖板式夹具特点 „„ 5 第 3 章 工件的夹紧计算及其选 择 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????? 7 3.1 工件的夹紧 „„ 7 3.1.1 夹紧基本原理理 论 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????? 7 [2] [4] [6] 3.1.2 夹紧 座 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????? 8 3.1.3 夹紧压 板 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????? 8 [1] [4] 3.1.4 夹紧螺 钉 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????? 9 3.2 夹紧力的选择 „„ 9 3.2.1 夹紧力方 向 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????????? 10 3.2.2 夹紧力的作用 点 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????? 10 3.2.3 夹紧力的计 算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????? 10 [3] 3.2.4 夹具精度计算与分 析 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ?????????? 11 第 4 章 夹具结构分析与设 计 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????? 13 [1] [2] 4.1 夹具的夹紧装置和定位装置 „„ 13 4.2 夹 具的导向 „„ 14 4.3 钻孔与工件之间的切屑间隙 [1] [2] [1] [1] [2] [2] …… 15 4.4 钻模板 „„ 16 4.5 总体分析夹具 „„ 16 总 结??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17 参考文 献??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 18 致 谢??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 19 前 言 在机械加工过程中，夹具按专业化程度可分为通用夹具、专用夹具、可调 夹具、组合 夹具、成组夹具、标准夹具、随行夹具、组合机床夹具等。我这次设 计的是盖板式钻夹具。 这是一种专用夹具， 专为一工件的一道工序而设计的夹具。 钻夹具的主要任务是保证刀具 旋转轴线对工件定位表面有正确的相互位置， 根据 工件的集合形状和尺寸结构及工艺特 性， 选择不同形式的钻模以保证产品精度和 生产率。 在众多钻模夹具机床中，综合考虑设计要求、特点及夹具设计原理等的各 方面的因素，选择了用盖板式钻模，它一般用于加工小型工件上分布在一个面上 的孔。本文就围绕此夹具的方案选择，确定夹具，设计夹具等等展开的。 但是，由于知识的缺陷，设计时考虑的不够周全，还存在一些错误，请各 位老师和同学指出，我将做到虚心接受，努力提高自己。 1 第 1 章 钻孔夹具设计的要求 1.1 钻孔夹具方案设计 方案设计是夹具设计的重要阶段，它在分析各种原始资料的基础上，要完 成下列设计工作:[1] ? 研究壳体零件原始资料，明确设计要求。 ? 拟订钻孔夹具结构方案，绘制夹具结构草图。 ? 绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求。 ? 绘制零件图。 从另外一方面来说，机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分， 是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。 在设计过程中应深人实 际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具 体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料:[1] (1)工件图纸;详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该 零件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。 (2)工艺文件:了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面 及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部 分的尺寸及切削用量等。 (3)生产纲领:夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。 在本次毕业设计的夹具要求是中小批量生产的夹具设计。 (4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气 站;制造和使用夹具的工人的技术状况等。 夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分 发挥和扩大机床的工艺性能。 1.2 了解夹具总体设计的要求[2] 1)夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序， 应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。 2)夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的 夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。 3)夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的 防护装置、挡屑板以及各种安全器具。 4)能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件 2 的材料选用将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力 学性能较好的材料。夹具的低成本设计在世界各国都以相当重视。为此，夹具的 复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中。宜采用气压、液压等高 效夹紧装置;而小批量生产，则宜采用较简单的夹具结构。 5)要适当提高夹具元件的通用化和标准程度。选用标准化元件， 特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，从而降低夹具成本。 6)必须具有良好的结构工艺性，以便夹具的制造、使用和维修。 以上要求有时是互相矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之 达到较好的效果。例如钻模设计中，通常侧重于生产率的要求。 3 第 2 章 钻床夹具设计特点 2.1 确定夹具的类型 [1] 按使用范围， 夹具可分为通用夹具和专用夹具两类。 通用夹具适用于各种不 同尺寸的零件加工，如导尺、分度盘等。这类夹具是作为附件与机床一起配套供 应的。 专用夹具是专门为某一工件在某一工序进行加工而设计的夹具， 如在铣床 上加工弯曲零件必须采用相应的夹具， 在压刨上加工斜面、 曲面也要采用专用夹 具。 2.2 钻模的主要类型 钻床专用夹具一般通称为“钻模”。可按钻模有无夹具体，以及夹具体是否 可动，而分为下面几 类:[1] 1.固定式钻模 这种钻模在使用时，是被固定在钻床工作台。用于在立轴式钻床上加工较 大的单孔或在摇臂钻床上加工平行孔系。 如果要在立式钻床上使用固定式钻模加 工平行空系，则需要在机床主轴上安装钻模时，一般先将装在主轴上的定尺刀具 伸入钻套中，以确定钻模的位置，然后将其紧固。这种加工方式的钻孔精度比较 高。 2.回转式钻模 回转式钻模主要用于加工同一圆周面上的平行孔系，或分布在圆周上的径 向孔。有立轴、卧轴和斜轴回转等三种基本形式。由于回转台已标准化，并作为 机床附件由专门厂生产供应，固回转式钻模的设计，大多数情况是设计专用的工 作夹具和标准回转台联合使用。 3.翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻转式钻模可减少工件装夹 的次数，提高工件上各孔之间的位置精度。 4.盖板式钻模 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在 工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便， 易清除切屑;但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜 超过10 kg。 5.滑柱式钻模 滑柱式钻模的结构已经标准化了和规格化了，具有不同的系列。使用时， 只要根据工件的形状、尺寸和加工要求等具体情况，专门设计制造相应的定位、 4 夹紧装置和钻套等，装在夹具体的平台或钻模板上的适当位置，就可用于加工。 此次设计的夹具工件是侧盖，图为其中部分结构。 图2.1 钻孔零件 此设计针对这四个孔设计盖板式钻孔夹具。 2.3 盖板式夹具特点[2] 盖板式钻模的特点是没有夹具体。图所示为加工车床溜板箱上多个小孔所 用的盖板式钻模，它用圆柱销1和菱形销3在工件两孔中定位，并通过3个支承钉4 安放在工件上。盖板式钻模的优点是结构简单，多用于加工大型工件上的小孔， 如图2所示。 图2.2 盖板式钻模 1——圆柱销;2——钻模板;3——菱形销;4——支撑钉 1)工件的定位 该套夹具采用的定位: 该套夹具采用“一销一孔”的定位.通过一个销及工件上一个孔及其该工件 的一个平面进行定位。 其中孔限制X、Y方向上移动，销限制绕Z旋转。 若定位销为长销，则出现过定位。所以定位销为短定位销。 5 2)定位销的选择 [2] [3] 从上可知此套夹具选取的定位销为一圆柱销实现定位，此销应可换。 按表选取 D=13，H=18。 根据尺寸选取的可换圆柱定位销为A型:A13n6X24 GB2204-1980。 在“一销一孔”定位方式中，销是限制Z旋转自由度的。 工件以“一销一孔”定位时的定位误差: 设计中两销为垂直放置，孔和销皆为Ф13H7/h6。 0 由公差和配合表可知，定位孔为 Φ13 +0.018 ，定位销为 Φ13 ?0 .011 。 0 ε01XW=δg1+δj1+Δ1=0.018+0.011+0=0.029 ΔD.W=ε01XW/2=0.0146 由上述分析可知，欲减少系统定位误差，可以采取提高定位孔、定位销的 精度或配合类别，采用消除间隙的结构，选取孔距大的双孔定位等，设计中选择 的工件定位孔是Ф10，精度是7级。 孔距公差为?0.015，定位平面的平面度为0.06，表面粗糙度为Ra=1.6。 从对加工零件进行分析之后，可知采用盖板式钻模，不管是装夹还是在效率 上都优于其他的钻模。所以选择了这种方案。 6 工件的夹紧计算及其选择 计算及其 第 3 章 工件的夹紧计算及其选择 3.1 工件的夹紧 3.1.1 夹紧基本原理理论 [1] 夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生 离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作 用的一个重要的而不可以缺少的组成部分， 除非工件在加工过程中所受到的各种 力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的 优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。 夹紧对象特征 夹 紧 功 能 原 理 方 案 设 计 功能项 加工信息特征 夹紧要求特征 动力源项 原理解项 元功能解项 技术性 评价项 经济性 社会性 备注项 应用实例 技术参数 图 3.1 夹紧功能原理方案设计组成结构 分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类: 第一类是性能要 求，主要指定位唯一性、定位稳定性，夹紧稳定性及总体约束;第二类要求是夹 具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹 紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。 夹紧对象特征项目:包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特 性、磁性、导电性、刚性等信息。 加工信息特征项:加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切 削参数、运动参数、几何参数等。 夹紧要求特征项:主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征 点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。 元件功能分析:夹紧功能主要包括四种元功能。它们是:定位功能、传动功 能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定 位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递 7 力机构完成，该机构一般有三个作用;改变作用力的力一向、大小和自锁作用。 目前常用的有以下机构:斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连 杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。 设计夹紧装置时，应满足下述主要要求: [2] 1.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，为此，必须正确选择夹 紧力的方向及着力点。 2.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的 损伤不致超出允许的范围。 3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。 4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。 3.1.2 夹紧座 [2] [4] [6] 在不考虑重力和其它的伴生力的情况下， 夹紧力的大小既与切削力的大小有 关，也与切削力对支承的作用有关。 W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中 K=K1K2K3K4，K1=1.5~2，K2=1.2，K3=1.1~1.3，K4=1.2) M 为切削扭矩 W=1.8×1.2×1.2×1.2×85×(0.2×7+0.2×7)=740.28(N) Q Q 需= 需 KP/(f1+f2)=1.8×1.2×1.2×1.2×100/(0.2+0.2)=777.4N 为切削力 为简化夹具的成本及考虑工厂实际情况，拟用螺钉夹紧装置。计算螺钉的夹 紧力:W=2QL/ D 中/tg(α+φ1)。此公式采用中的数据以 M16 标准螺纹计算。 α 为螺纹升角;t“gα=S/лD 中;φ1 螺纹摩擦角; 中螺纹中径; 人工作用力; D Q 其中有 f=0.1(螺母端面与工件间的摩擦系数)，φ1=6。34， ;计算 W=836.8(N) 。 很明显，可以使用螺钉夹紧机构。 夹紧座加工要求:1.表面发蓝或其它的防锈处理;2.热处理:T10A， 淬火 : ， HRC60~64;渗碳深度 0.2~0.6mm;3.锐边无毛刺;4.螺纹孔以国家标准的 M16 配 做。 3.1.3 夹紧压板 夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不 移动， 限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是 辅助支承的，最终起决定作用的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在 夹紧的过程中用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧 螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。[5]具体的结构见零件图。 8 10H7 h6 图 3.2 压板 夹紧压板加工要求:1.表面发蓝或其它的防锈处理;2.热处理:T10A，淬火 : HRC38~45;渗碳深度 0.2~0.6mm;3.锐边无毛刺;4.螺纹孔以国家标准的 M27 配 做。[1] [6] 3.1.4 夹紧螺钉 [1] [4] 根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间 缩短并以国家标准的规格生产。 夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现， 由于夹具种类繁 多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入 的研究。建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造 规律也很复杂。这里仅作最基本的原理方案设计研究。 为使工件在定位件上所占有的 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 位置在加工过程中保持不变，就要用夹 紧装置将工件夹紧.保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠的接触，防止 在加工过程中移动、振动、或变形。 因为此套夹具加工的工件刚度较好，防止了切削力作用是所引起的振动， 侧面在加上移动压板的定位， 免除夹紧力对加工表面几何形状精度的不利影响夹 具的夹紧选用加工表面的松态夹紧，夹紧力的作用线不通过加工表面的周围，使 加工表面的材料处在自由状态下。 3.2 夹紧力的选择 9 3.2.1 夹紧力方向 在保证安装的真确可靠，减少工件的变形，定位方便和在可以减少所需夹 紧力的大小的前提下，此套夹具的夹紧方向和工件重力方向和切削方向相同。工 件的定位工作面为垂直方向上， 则工件的夹紧通过工件的一个定位销与水平方向 的移动压块完成。夹紧力的方向为平行重力方向垂直夹紧。 [2] 在本次夹具设计中，夹紧力是由中心螺杆和一边压板提供的。 3.2.2 夹紧力的作用点 夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在夹紧力的 方案已定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定夹紧力的作用点个数为2个。 考虑夹紧力作用点的一般要求:[1] ? 夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不至引起工件发生位移和偏 转; ? 夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些; ? 夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性。 3.2.3 夹紧力的计算 夹紧力的大小重要取决于切削P和重力G，重力是可认为不变的，而切削力 在切削的过程中是变化的。影响切削力的大小因素很多，如工件质量的不均匀， 加工质量的不均匀，刀具磨损以及切削用量的变化等等。同时夹紧力也和其他因 素有关，如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度，工艺系统的刚性 等等，因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算。 W:实际夹紧力 Wi:理论夹紧力 K:安全系数 安全系数:K= K1×K2×K3×K4 式中: K1-基本安装系数 K3-刀具钝化系数 工件切削孔的位置如图: K2-加工安装系数 K4-切削特点系数 图3.3 钻孔零件 10 其加工直径全部为12.5 [1] 此套夹具的夹紧力计算如表1: 表 1 孔号 孔坐标(毫米) 孔 径 (毫米) x y 1 71.81 123.61 Φ12.5 2 126.61 129.56 Φ12.5 3 77.74 57.03 Φ12.5 4 132.67 61.82 Φ12.5 切削力P:P=2.6×D×S ×HB 式中:D-钻孔直径 0.8 0.6 走刀量 (毫米/转) 0.10 0.10 0.10 0.10 S-走刀量 HB-材料布氏硬度 HB=Hbmax-(Hbmax-Hbmin)/3=230 0.8 0.6 P1=P2= P3= P4=2.6×12.5×0.10 ×230 =134.6 (公斤力) 切削合力P=ΣPi=4×P1 =538.3 (N) 合力的位置: x=ΣPixi/ΣPi y=ΣPiyi/ΣPi 表 2 孔号 1 2 3 4 Pi 134.6 134.6 134.6 134.6 X=102.21mm 安全系数K: K= K0×K1×K2×K3×K4 取: K0=1.5、K1=1.0、K2=1.5、K3=1.2、K4=1.3 得: K=1.5×1.0×1.5×1.2×1.3=3.51 夹紧力的计算 夹紧工件所需的夹紧力w W=K×P =3.51×538.3 =1889.433(N) 3.2.4 夹具精度计算与分析[3] 精度等级的选择:首先根据所要加工的零件进行分析，看其在各方面的精度 及表面粗糙度等的要求。然后，根据设计好的夹具(即零件在夹具上的配合和装 xi 71.81 126.61 77.74 132.67 P ix i 9665.626 17041.706 10463.804 17857.382 y=93.00mm yi 123.61 129.56 57.03 61.82 P iy i 16637.906 17438.776 7676.238 8320.972 11 配来确定。 表3 标准公差数值表(节录) IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 基本尺寸 13 19 30 >50~80 46 74 15 22 35 >80~120 54 87 18 25 40 >120~180 563 100 由国家标准推荐的各公差等级的应用范围可知: IT5,IT12级用于配合尺寸公差。其中 (1)IT5(孔到IT6)级用于高精度和重要的配合处; (2)IT6(孔到IT7)级用于要求精密配合的情况; (3)IT7(孔到IT8)级用于一般精度要求的配合。 选用公差等级时，除上述有关原则和因素外，还应考虑以下问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 ,.相关件配合的精度; ,.加工成本。 在本次设计的夹具中可得知零件与夹具体的配合要求较高精度配合， 所以选 择(1) ，而用于定位零件中间的孔和轴，在钻孔只能够要求这个孔和轴要有较高 的位置度，所以选择(2) ，钻模板和零件上用来定位的插销，因为它是用来对零 件钻孔装夹定位的，所以同样选(2) 。 IT10 120 140 160 IT11 190 220 250 IT12 300 350 400 12 第 4 章 夹具结构分析与设计 4.1 夹具的夹紧装置和定位装置 [1] [2] 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。 定位问题已在前 面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应 的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削 力、 重力、 惯性力等外力作用下， 不发生移动和震动， 确保加工质量和生产安全。 有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正 确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。 夹紧机构即接受和传递原始作用 力， 使之变为夹紧力， 并执行夹紧任务的部分。 他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与 其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作 用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过 这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构的特点: (1)结构简单; (2)扩力比大; (3)自琐性能好; (4)行程不受限制; (5)夹紧动作慢。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中 间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达 到夹紧和定心作用。 工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对 工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通 过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松 紧螺栓实现压板的前后移动， 以达到压紧的目的。 压紧的同时， 实现工件的定心， 使其定位基准的对称中心在规定位置上。 13 10H7 h6 20.5H7 h6 H7 h6 技 术 要 求 1.装成后,零件不能有松动; 2.在夹紧的过程中,不至于因工件的 重力的影响而破坏正确的定位; 3.夹紧时,夹紧力不应使己经获得正 确定位的工件脱离正确的位置; 4.夹紧力不致引起定位元件和对刀 元件间的位置变动; 5.旋转夹具上的零件要防止在工作 过程中松脱并加防护装置; 6.夹紧时,要注意两边的平衡用力. 垫圈27 弹簧4×30×45 定位环 插 销 钻模板 钻 套 垫圈10 螺母M10 螺杆 支承钉M10×25 压板螺栓 螺母M27 垫圈27 圆柱头调节支承 螺母M12 压板 底座 序号 名 称 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 件数 比例 件数 65Mn 65 Q235 45 ZG200-400 20Mn2 65Mn Q235 45 T8 Q235 Q235 65Mn 45 Q235 08F HT150 材 料 备 注 制图 穆 仁 强 描图 审核 共 张 第 张 南昌大学 图4.1 装配图 如图4.1所示在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定 位水平方向的。在垂直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具 体同心圆环上后，用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定 位，把压板压紧，之后取出定位插销。 4.2 夹具的导向 [1] 在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确 的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀 具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同 轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定 位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。 导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。 在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。 钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。 因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻 套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。 14 图4.2 钻套 钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性，材 料选择 20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。 相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损，在模板定位孔之间套上两个固 定衬套。 选取的标准件代号为12*18 GB2263-1980。 材料仍选取T10A， 淬火HRC60。 公差采用H7/p6的配合。 4.3 钻孔与工件之间的切屑间隙[1] 钻套的类型和特点: 1、固定钻套:钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔 与钻套外圆一般采用 H7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产 或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。 2、可换钻套:主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套 和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以 F7/m6 或 F7/k6 配合装入衬套中。 3、快换钻套:当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的 导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。 4、特殊钻套:尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。 钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃 不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图4.3。 [2] 图4.3 切屑间隙 C=(0.3,1.2)d。 15 在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了 C=8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。 4.4 钻模板 在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚 度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为 固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。 在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板， 在装卸工件时需从夹具体上装上或卸 下，钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位，螺栓紧固，钻模精度较高。 4.5 总体分析夹具 在选定设计方案之前，我们到了江西消防车辆厂去参观实习，让我们对夹具 设计有了很直观的认识。之后又多次去咨询和请教厂里的工程师，这解决了我们 在设计中存在的很多问题。比如说对零件的装夹，定位和精度分析等等。我们之 中也在校办的工程训练中参观，并请教了中心的老师。这也让我们更多的了解了 夹具设计的注意事项。 在选定了设计芳案后，在导师的指导下，我们不断的更正和优化夹具，使夹 具的设计更加满足设计要求。 [4] 16 总 结 经过了三个月的毕业设计，在指导老师和自己努力下，本次毕业设计终于 完成了。 在设计过程中，通过各种方式收集、查阅相关资料。同时，为了增加感性认 识，也为了更好的进行设计。指导老师亲自带我们曾多次深入江西消防车辆厂进 行实地考察，和校办工程训练中心参观。在考察和参观的过程中，我们仔细观察 和虚心地请教了消防车辆厂的工程师和工人及校工程训练中心的老师们，不放过 任何难点与疑问。设计中的很多机器结构都参照工厂及训练中心的现行设备结 构。 通过这次完整的毕业设计， 我们系统地回顾和复习了大学四年所学的相关专 业知识，同时也深刻体会到学习的重要性并领会到设计也是一种学习的方式。在 ， 设计的过程中， 我们综合运用了系统的设计方法和相关设计软件 (如AutoCAD) 且应用熟悉相关设计资料(包括手册、标准和规范等)以及进行 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 估算等方面 有了一定程度的提高， 深刻的感受到计算机和工具书及手册在设计中带来的便利 和帮助。 通过这次机毕业设计，更加系统的了解机械制造工艺的一般过程，并且学会 了对工艺设计的整体把握， 也有了较为严谨的科学设计方法。 在本次课程设计中， 能运用所学基 本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理 的设计方案，进行必要的计算，根据课题设计出符合要求、 优质、高效、低成 本的夹具。并能运用所学基本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧问 题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合优质、高效、低成 本的夹具。也明确工序要求，了解所用机床，刀具及工序前加工情况，所以，这 次毕业设计对我来说收获很大。但也有很多地方还有在努力学习。 17 参考文献 [1] 陈宏均主编(实用机械加工工艺手册(第二版)(北京:机械工业出版社，2004 [2] 王先逵主编(机械制造工艺学(第二版)(北京:机械工业出版社，2007 [3] 王伯平主编(互换性与测量技术基础(第一版)(北京:机械工业出版社，2004 [4] 罗圣国，吴宗泽主编(机械设计课程设计手册(第三版)(北京:高等教育出 版社，2007 [5] 梁炳文主编(机械加工工艺与窍门精选(第一版)(北京:机械工业出版社， 2004 [6] 何铭新，钱可强主编(机械制图(第五版)(北京:高等教育出版社，2004 18 致 谢 本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量 的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢～感谢我的导师***教授， 他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;他们循循善诱的 教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。也感谢张卿、郑刘斌等同学对我的帮 助和指点。 他们带领我们参观了***，这让我们的视野更加开阔，让我们对夹具设计有了 更直观、更全面的认识。在我们设计的过程中，导师也认真的指导我们画图和写 论文等等的工作。在此，还要感谢***的老师们给我们的指导。 19