钻孔夹具的设计

辽宁职业学院毕业论文（设计）题 目钻孔夹具的设计系（分院）机械工程学院专业班级 机自1034班姓 名 指导教师姓名 职称 日 期 辽宁职业学院毕业论文（设计）任务书专业班级：机自1034班学生姓名：题 目：钻孔夹具的设计上交论文（报告）日期： 答辩日期：指导教师：本人声明我声明，本论文及其设计工作是由本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论 文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。毕业生签名：时间： 年 月 日目录摘要1钻孔夹具设计21.1 设计的目的21.2 机床夹具的主要功能31.3 机床夹具的特殊功能 31.4 生产条件31.5 夹具总体设计的要求31.6 机床夹具的总体形式41.6.1 确定夹具体41.6.2 确定联接体51.7 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则 51.8 钻孔夹具方案设计51.9 制定出合理的设计方案5夹具分类3夹具的定位方式74设计夹紧装置时应注意什么 85总结9参考文献10致谢11辽宁职业学院毕业论文摘要在设计的过程中，我综合运用了系统的设计方法和相关设计软件（如 CAXA）,且应 用相关设计资料（包括手册、标准和规范等）以及进行经验估算等方法。运用在学校所 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 行计算，设计出符合要求、优质、高效、低成本的夹具。并运用所学基本理论知识，解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择了合理的方案和计算，设计出符合优质、高 效、低成本的夹具。关键词：钻孔夹具设计111钻孔夹具设计1.1 设计的目的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，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于：1 .培养学生综合运用机械设计基础以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，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的 理论知识。2 .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，为以后的专业 课程及毕业设计打好基础，做好准备。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。我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术 基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效 的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成 为世界级制造业基础地之一。夹儿是一种装夹工件的_L芝芸备 它广泛地应用机械制造过程的切削加工、热 处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹JU在现代牛产中 机床夹几出一种不可缺少的工艺装备 它在接影响着加上的精度、 劳动生产率和产品的制造成本等 故机床,夹具设计在企业的产品设计和制造以及牛产 技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作在机械加工过程中，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。对于大批量生产的产品一 般选用专用夹具。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。1.2 机床夹具的主要功能定位：确定工件在夹具中占有正确的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位 元件的定位面接触或配合实现的。 正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要 求。夹紧1.件定位后将二固定使六件加工过门中俣持定位一位一罡不变的操作，山 工件在加工时受到各种力的作用若不将工件固定则工件会松动、脱落.因此夹 紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。1.3 机床夹具的特殊功能1对刀 调整刀锯切削刃和对，件或夹具的U：确位置口如钛床夹匚中的对刀块 它 能迅速地确定铳刀相对于夹具的正确位置。2 导向加制床夹中的印度板和砧套 能迅速地峰定3头的位宣.”3导其进行钻削口导向兀件制成模板出式 故钻床夹具常称为钻模口锁床夹n也n有导向功能,1.4 生产条件直径从1毫米以下至120毫米的所有规格钻头都可以使用钻床加工。台式钻床的加工范围通常在15毫米以下。立式钻床的最大加工范围通常在157强米之间。摇臂钻的最大加工范围在251204米之间。各种钻床主轴的锥孔型号和功率不同。最小的高速台 钻的功率只有200W最大的摇臂钻白功率可以达到 25KW台钳常用在立式钻床和台式 钻床上，只能夹持小型零件，大中型零件通常在摇臂钻上加工，直接夹紧在工作台上。Z5025s号立式钻床，最大钻孔直径25mm主轴端至底面距离1000mm主轴级数9级，主 轴转速范围500-2000转每分钟，主轴行程200mm外形尺寸1050X 687X 19801.5 夹具总体设计的要求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。1.6 机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来 确定。夹具的组成归纳为：1定位元件及定位装置用于确定工件正确位置的元件或装置。2加紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。3导向及对刀元件用于确定工件与刀具相互位置的元件。4动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等 动力装置。5夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。6其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。1.6.1 确定夹具体夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具 体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般 是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定 位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。1.6.2 确定联接体联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布 置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此火具体的联接装置通过内六角螺 栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板， 同样用内六角螺栓定位。1.7 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则1火紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2工件和夹具的变形必须在允许的范围内。3夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构4必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。1.8 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： 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。1.9 制定出合理的设计方案从另外一方面来说，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。1.钻小4mm伯孑L 进给量：f=0.2mm/r 查手册表10-6(P429)(2)切削速度：v=0.41m/s=24.6m/min 查手册表 10-15(P437)(3)机床主轴转速：ns=1000vc/( JI dw)=1000*24.6/(3.14*4)=1958.6(r/min)查工艺手册表 4-5-1(P176) 取ns=1360r/min所以实际切削速度：v=JIdn/1000=1360*4*3.14/1000=17.08(m/min)切削工时：L1=(D-d1)/2*ctgKr+(1-2)=(9-0)/2*ctg60 +(1-2)=2.5mmL2=1-4 取 L2=3mmL=5.5mm所以 tm = (L1+L2+L)/nf=(3+2.5+5.5 ) /(0.2*1360)=0.04(min)2较小6mm勺台阶孔(1)进给量：f=0.3mm/r(2)切削速度：v=0.33m/s=19.8m/min2夹具分类按钻模有无夹具体，以及夹具体是否可动，而分为下面几类：1 .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、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。此次设计的夹具是盖板式，图1为其中部分结构。图1盖板式夹具3夹具的定位方式加工中，工件定位中的几种情况：完全定位不完全定位 欠定位 过定位(1)完全定位工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在 x、V、z三个坐标方向 上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。(2)不完全定位根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。 欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。欠定位 无法保证加工要求，所以是绝不允许的。过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称 为过定位。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。4设计夹紧装置时应注意什么设计夹紧装置时，应满足下述主要要求：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 .火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。该工件在z轴上的定位，通过v型块和弧形压板实现（如图1所示），y轴上通过两 个内六角螺栓定位并加紧（如图2所示）。图2装夹5总结通过这次课程设计，我们系统地回顾和复习了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）以及进行经验估算等方面有了一定程度的提高。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、低成本的火具。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。参考文献1陈立德主编.机械制造技术基础课程设计.北京：高等教育出版社，20092赵大兴主编.工程制图.北京：高等教育出版社，20063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，20044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,20075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，20046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致谢本论文是在我的指导老师李浩然的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到 项目的最终完成，李老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。两年多来，李老师不 仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向 李老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此，我还要感谢在一起愉快的度过大学生活的各位同学们门，正是由于你们的帮 助和支持，我才能克服一个又一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。也特别感谢我 的班主任门宏老师，他在百忙之中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见，给予我不 少的帮助。