机械工程实践说明书钻夹具设计说明书.doc

编号： 桂林电子科技大学信息科技学院 机械工程实践说明书题 目： 钻床夹具的设计 系 别： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及自动化 学生姓名： 李汉显 学 号： 1153100506 指导教师： 冯翠云 职 称： 高级工程师 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究2014年 12月10日目 录摘要31. 工件总体分析51.1工件结构分析51.2 工件生产流程分析62工件的定位82.1定位方案82.2确定夹紧方案92.3误差分析92.3.1 精度分析102.3.2 加工精度分析102.3.3定位误差113.夹具设计123.1 综合设计的内容及步骤123.1.1 专用夹具的基本要求123.1.2 夹具设计的一般步骤123.1.3夹具设计中的几个重要问题123.1.4 夹具的结构工艺性分析134.1.2 夹具的精度分析133.2 主要零件、部件及总体尺寸的尺寸确定133.2.1 钻套主要尺寸的确定133.2.2 夹具板主要尺寸的确定133.2.3 配合尺寸的确定133.3 夹具零部件的结构选择143.3.1 夹具模板143.3.2 夹具体-钻模板153.3.3 钻套螺钉163.3.4 快换钻套163.4装配173.4.1 基本要求173.4.2螺钉-螺栓联接的要求17总 结19致 谢19参考文献20摘要在各种机床上加工零件都需要相应的夹具，本课题是针对一个特定的零件要在摇臂钻床上钻孔这道工序设计一套夹具。本工序是为圆柱工件加工8的通孔和螺纹孔。 根据该工件的形状我们可以确定定位面是内圆柱表面和底平面，因此选用短圆柱销和菱形销，支撑平面来作为其定位元件。夹紧时选用半圆压板和两螺栓的组合达到对工件夹紧的目的。在根据其精度要求确定钻模板的位置，因为该工件加工的是孔8，为了适应小批量生产，所以据其精度要求可选用快换钻套来引导刀具对其进行孔加工。其连接元件用螺柱和螺钉对其进行部件的连接。 我们在设计专用夹具时为了能满足工件的加工精度要求，考虑了合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行了必要的精度分析在工艺性方面使这种夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。在使用性方面这种夹具的操作简便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要时可设置排屑结构。通过对钻床夹具设计的制作，进一步巩固和所学基本知识并使所学知识得到综合运用。学会查阅和收集技术资料，提高运用计算机辅助设计的能力，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。关键字：快换钻套 定位元件 加工精度 连接元件 分度装置ABSTRACTIn a variety of machining parts are required corresponding fixture, this project is for a specific part to be drilled this procedure on the design of a radial drilling fixture. This step is processed through hole and the threaded hole 8 cylindrical workpiece. Depending on the shape of the workpiece surface, we can determine the position within the cylindrical surface and a bottom plane, so choose a short cylindrical pin and diamond pin supporting plane as its positioning element. Selection semicircle combination plate and two screws to achieve the purpose of clamping the workpiece clamping. In determining the location of the drill template according to their accuracy, as the workpiece is machined hole 8, in order to adapt to mass production, so far as their choice of quick-change precision drill tool sets to guide its hole machining. Connecting elements studs and screw them to connect components. When we designed special fixtures in order to meet the requirements of precision workpiece positioning scheme considered reasonable, appropriate dimensions, tolerances and technical requirements, and make the necessary precision analysis of the structure of this fixture so simple in terms of process, reasonable, ease of processing, assembly, inspection and maintenance. In simple terms the use of this fixture, labor-saving, safe and reliable, but also easy to chip, chip structure can be set up if necessary. By drilling fixture design production, further consolidate and learn the basics and make comprehensive use of the knowledge obtained. Learn to access and collect technical information to improve the ability to use computer-aided design, establish the correct design ideas and rigorous style of work.Keyword：Quick-change drill sleeve; positioning element; precision; connecting elements; indexing device1.工件总体分析1.1 工件结构分析圆盘主要用于零件的内部，起密封，配合的作用。故其在机器中起主要作用，对机器的稳定运行影响很大，其在具体加工的时候，配合面精度要求很高。如图1-1所示：1-1圆盘通过对零件图的分析，因零件的尺寸较大，结构相对复杂，材料为HT2OO GB0/T9439-88。没有配合的表面没有粗造度要求，而配合的工作表面粗造度要求为6.3，通孔要求1.6。1.2 工件生产流程分析根据零件结构、精度、材料，编写如下图1.2-1工艺流程图和图1.2-2机械加工操作加工工艺卡：零件名称圆盘图号材料HT250步骤加工搬运贮存检查过程描述设备/工装产品控制参数ABCD5B搬运搬运车10D毛坯检查卡尺铸件表面平整光滑，不能有气孔夹渣15A清理毛刺锉刀去除毛刺20A抛丸处理抛丸机提高表面质量，消除缺陷25A车断面及内圆38、46、52、数控车床按图纸要求30A车124、137、198、365数控车床35A铣平面和键槽数控铣床40A铣12螺纹孔和6斜孔数控铣45A钻全部直径8孔台钻50A攻8xM8，M12螺纹D检验卡尺B搬运搬运车避免撞伤C贮存货架谨防跌落图1.2-1工艺流程图机械加工操作加工工艺卡零件图号零件名称飞轮材料牌号HT250铸件图号设备名称台钻ZS4120工装名称钻床夹具工序号工序名称钻工步号工步名称钻螺纹孔文件编号加工程序编号:123安全注意项目1、备必须配戴安全防护用品（防砸鞋，防护眼镜）。2、中突然断电或按动“RESET”/“E STOP”按钮时，必须注意刀具位置，顺序是否正确，确认好后方能继续加工。操作指导操作名称操作内容作业准备备点检合格后进行下面的工作；用加工程序号正确后进行下面的工作。装夹工件装夹工件吹干净夹具,松开夹具,将工件放入夹具，认工件装夹正确。加工过程察加工是否正常，当出现异常情况时及时停机，并报告；停止，松开夹具后，下工件并吹干净,放入周转箱。检测按求进行检测记录；程调整后，检测相关的尺寸并记录。记录按要求填写生产记录、记录卡等。序号工步名称刀具名称刀具参数加工参数检测项目检具名称样本控制方法反应计划转速深度内容特性CPK容量频率1点钻中心钻1-2mm8xM82x8150游标卡尺1件记录卡停止生产；隔离不合格品并做标识；100%检测两次检验之间的零件；2钻通孔2X8钻刀8通孔2x8位置度0.01塞规，150游标卡尺1件记录卡3钻螺纹孔8XM8钻刀8通孔8xM8位置度0.02塞规，150游标卡尺1件记录卡5铰孔铰刀88xM82x8保证精度塞规1件记录卡6攻螺纹1件记录卡编制审核日期图1.2-2机械加工工艺卡根据流程图和工艺卡，本课题选择设计钻床夹具。2.工件的定位2.1定位方案工件的定位方案如图2-1所示，由底平面B限定三个自由度，内圆38限定两个自由度，定位元件选定短圆柱心轴38H7/g6；孔12限定一个自由度，定位元件选定棱形销。图2-122确定夹紧方案常用的夹紧机构有斜楔夹紧、螺旋夹紧、偏心夹紧、铰链夹紧等。螺旋机构是螺旋夹紧中又能够用最为普及的一个大类。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧可靠，由于螺旋升角很小，所以扩力作用比斜楔大，并能可靠自锁。因此为了考虑经济性和效率快捷，宜适简单的手动夹紧装置。因此采用螺旋夹紧机构，使工件装卸迅速、方便。本工件的夹紧装置如图2.2-4所示：图2-22.3误差分析2.3.1.精度的分析夹具的主要功能是用来保证零件加工的位置精度。使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差因素主要有三个方面： （1）定位误差 （2）夹具制造与装夹误差 （3）加工过程误差 在加工过程中由于工艺系统(除夹具外)的几何误差、受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差，用GC表示。上述各项误差中，第一项与第二项与夹具有关，第三项与夹具无关。显然，为了保证零件的加工精度，应使： 式中,T 为零件有关的位置公差。上式即为确定和检验夹具精度的基本公式。通常要求给GC留三分之一的零件公差，即应使夹具有关误差限制在零件公差2/3的范围内。当零件生产批零较大时，为了保证夹具的使用寿命，在制定夹具公差时，还应考虑留有一定的夹具磨损公差。2.3.2 加工精度分析 （1）夹具制造误差1）钻套中心线与定位面距离偏差取工件上相应偏差的15左右，还应满足两个原则：偏差尽量小；机床能够加工出来。2）定位面与基准面（机床）的平行度应为0.031000（平面磨床可达到）。3）钻模板孔中心线与基面垂直度应为0.02500。 （2）对刀误差1）钻头中心与钻套中心不重合（钻头与钻套内孔配合间隙）2）钻头偏斜与钻头与钻套间隙、导套高度、工件位置及夹具制造垂直度，平行度等有关。 （3）工件定位误差D1） 基准不符:=定位基准到设计基准的尺寸公差2） 基准位移: 一般由夹具与工件配合间隙产生的。3）此公式为向量和。加工过程误差：由于磨损，热变形，加工过程的振动等可能引起误差。判断依据：若以上各项误差之和小于等于工件上相应公差 则该夹具合格。一般取工件上的加工过程误差为工件上相应公差的三分之一，即只有其余几项的公差之和小于等于工件上相应公差的三分之二时，夹具合格。2.3.3.定位误差 D工件的设计基准与定位基准一致，故B=0。使用38h7/g6短圆柱销限定两个自由度。根据机械设计手册心轴短圆柱销尺寸为销外圆为的最大配合间隙基准位移误差为：则 2.3.4制造误差ZZ （1）钻套中心线对定位件中心线位置精度. 取.（2）钻套内外圆同轴度误差（查表）.（3）钻头纯倾斜时与钻套内孔中心不重合位置精度误差为，钻套底面到钻孔上表面高度为L（排屑用）。又铸铁 取。查表知取模板厚度， 钻套伸出部分为，故钻套高度的中点到钻孔底面距离.钻套孔，钻套孔查表P297.故，故，位置精度误差为 （4）钻套中心线与定位面不垂直度为0.1.则不垂直的角度误差为。. 故，.工件小孔中心线与轴承盖中心线误差，则.知此方案可行。3.夹具设计31综合设计的内容及步骤3.1.1专用夹具的基本要求 （1） 保证工件的加工精度 专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 （2）提高生产率 应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。（3）工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。（4）使用性好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。（5）经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以考虑夹具在生产中的经济效益。 3.1.2 夹具设计的一般步骤 （1）明确设计任务与收集设计材料 （2）确定夹具设计方案与绘制夹具草图 （3）进行必要的分析计算 （4）审查方案与改进设计 （5）绘制夹具装配总图（6）绘制夹具零件图3.1.3夹具设计中的几个重要问题 1）清根问题 在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处的清根问题。 2）让刀问题 在设计圆盘类刀具（如铣刀、砂轮等）加工的家具时，会存在让刀问题。 3）更换问题 4）防松问题3.1.4夹具的结构工艺性分析 夹具的结构工艺性指夹具制造、检验、装配、调试、维修的方便性。为保证良好的工艺性，应做到：尽量选用标准件、通用件：各种专用件要易于制造。3.1.5夹具精度分析加工精度较高时，应进行加工精度分析。3.2 主要零件、部件及总体尺寸的尺寸确定 3.2.1钻套主要尺寸的确定 钻套类型的选择 钻套底面到加工面上面高度H 根据经验公式： 铸铁： 钻或钻； 钢 ：钻 或 钻；因为在加工的过程中H在满足排屑的要求下，越小越好（防止钻头偏斜），3.2.2 夹具板的主要尺寸的确定 夹具板的厚度 可根据经验公式： 夹具板的外尺寸确定 根据加工工序的要求及尺寸可确定夹具板的外形尺寸。3.2.3配合尺寸的确定 钻套与模板的配合 由于选择的是固定钻模板，所以采用过盈配合 钻头与钻套内孔的配合 采用间隙配合，钻套中心线到定位面的距离偏差：取工件上相应偏差的1/5左右，在机床满足精度的条件下应尽量的小. 定位面与基准面（机床）有“平行度”要求； 钻具模板中心线与基准面（机床）有“垂直度”要求。3.3.夹具零部件的结构选择3.3.1 夹具模板钻模板用于安装钻套。钻模板与夹具的连接方式有固定式、铰链式、分离式、悬挂式等几种。 固定式钻模板1定位销；2螺钉； 3钻模板； 4夹具体图3-1.1固定式钻模板 铰链式钻模板 1铰链销；2夹具体；3铰链座；4支撑钉；5钻模板；6菱形螺母 图3-1.2铰链式钻模板 分离式钻模板 1钻模板；2钻套；3压板（图b为螺钉）；4工件图3-1.3分离式钻模板 悬挂式钻模板 1夹具体；2导柱；3工件；4钻模板；5弹簧；6多轴滑动头图3-1.4 悬挂式钻模板本方案设计采用固定式钻模板，材料为45#，淬火处理。3.32 夹具体-钻模板 材料：HT200时效处理图3-2夹具体-钻模板3.3.3 钻套螺钉材料：Q235JB/T 8045.5-1999钻套螺钉 M610图3-3钻套螺钉3.3.4 快换钻套材料：45#JB/T 8045.3-1999快换钻套 928图3-4快换钻套3.4 装配图3.4.1基本要求（1） 必须按照设计、工艺要求及本规定和有关标准进行装配。（2）装配环境必须清洁。高精度产品的装配环境温度、湿度、防尘量、照明防震等必须符合有关规定。（3） 所有零部件（包括外购、外协件）必须具有检验合格证方能进行装配。（4）零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、切屑、砂粒、灰尘和油污等，并应符合相应清洁度要求。（5） 装配过程中零件不得磕碰、划伤和锈蚀。（6） 油漆未干的零件不得进行装配。（7） 相对运动的零件，装配时接触面间应加润滑油（脂）。（8） 各零、部件装配后相对位置应准确。（9）装配时原则上不允许踩机操作，特殊部位必须上机操作时应采取特殊措施，应用防护罩盖住被踩部位，操作者须穿平底步鞋以防止破坏漆膜，电瓶及非金属等强度较低部位严禁踩踏。3.4.2螺钉-螺栓联接的要求（1）螺钉、螺栓和螺母紧固时严禁打击或使用不合适的旋具与板手，紧固后螺钉槽、螺母、螺钉及螺栓头部不得损伤。（2）有规定拧紧力矩要求的紧固件，应采用力矩扳手按规定拧紧力矩紧固。未规定拧紧力矩的螺栓，其拧紧力矩可参考附录一的规定 。 同一零件用多个螺钉或螺栓紧固时，各螺钉（螺栓）需顺时针、交错、对称逐步拧紧，如有定位销，应从靠近定位销的螺钉或螺栓开始。（3）用双螺母时，应先装薄螺母后装厚螺母。螺钉、螺栓和螺母拧紧后，螺钉、螺栓一般应露出螺母1-2个螺距。螺钉、螺栓和螺母拧紧后，其支承面应与被紧固零件贴合。 图3-6装配图 总 结这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对夹具精度分析与计算和运用CAD画出夹具零件图到最后夹具总图的成型。都对我 所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要心平气合的一步一步来。 总体来说，通过这次设计我受益匪浅。在摸索该如何画出夹具零件图时的过程中，也特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。发现和解决问题对于我而言，既增长了专业知识，又学会了另外一种考虑问题的新视角，使我受益非浅。我相信，通过这次的毕业设计，我所学到的东西将伴随着我在以后的人生道路上越走越远致 谢我很感谢这次实践设计，同时通过这次设计使我们对夹具设计的过程有了一个比较全面的了解，他把我们从枯燥的理论知识中解放了出来，是我们发现了这其中的乐趣，为我们以后的工作指明了道路。在本次实训设计的研究和制作过程中，许多老师，同学都给我提供了无私的帮助，对我作品的设计给了足够的支持。在碰到难以解决的问题时，还不断地教给我分析问题和解决问题的方法，并指出了正确的设计方向，给了我很多设计和操作上的启发，使我能够在规定的时间内很好的完成老师要求的内容。在此次论文结束之际，对于本次设计过程中帮助我的的老师和同学表示由衷的感谢，特别是冯翠云老师，在我整个实践过程中给我很多知道以及提出许多建设性的设计思想。我实践能过顺利的完成，离不开大家对我的帮助。在此再次感谢大家。参考文献1 薛源顺主编.机床夹具设计（第3版）.机械工业出版社 2 廖汉元、空间以主编.机械原理.机械工业出版社 3宋长发主编.工程制图.国防工业出版社4 任家隆、李菊丽、张冰蔚主编.机械制造基础.高等教育出版社5 胡凤兰主编.互换性玉技术测量基础.：高等教育出版社6 刘莹、吴宗泽主编.机械设计教程（第二版）.机械工业出版社