说明书Word下载.docx
《说明书Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《说明书Word下载.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
设计要求：
在摇臂钻床上加工Φ10H7的孔。
1.要求绘制A1夹具装配图一张、A3零件图一张、设计说明书一份。
2夹具设计要求合理，有利提高加工精度，保证加工质量，降低加工成本，提高劳动生产率和减轻工人的劳动强度，便于批量生产.
设计（论文）开始日期年月日指导老师
设计（论文）完成日期年月日
年月日
课程设计评语
系别：
机械工程系 专业:
机械设计制造及其自动化 姓名：
姚斌 班级:
B110234学号：
B11023428
机械制造装备设计
轴座钻孔夹具设计
指导老师：
张洪涛
课程设计篇幅：
图 纸2张
说明书 18 页
指导教师评语：
年月日指导老师
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章夹紧机构的设计8
3.1夹紧装置的组成和基本要求8
3.1.1夹紧装置的组成8
3.1.2夹紧装置的基本要求8
3.2.1夹紧力大小的估算9
第4章导向装置的选择11
4.1钻套类型的选择11
4.2钻套高度和排屑间隙11
4.2.1钻套高度H11
4.3确定钻套位置尺寸和公差13
第5章夹具体的设计14
5.1夹具体的设计14
5.2夹具在机床上的安装方式14
第6章装配图的绘制15
总结…………………………………………………………16
致谢17
参考文献18
前言
机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业的一门主要专业课之一，其任务是通过对该课程的学习，掌握主要机械制造装备的工作原理及其正确使用和选用方法、原则，并具备一定的机械制造装备的总体设计、传动设计、结构设计等基本知识和主要工艺装备的能力设计。
金属切削机床夹具设计是机械制造类企业常见的设计任务，通过课程设计，使学生能够综合运用夹具设计课程及其他相关专业的课程知识，学会用所学的理论知识指导设计实践，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机床夹具的一般设计方法和步骤，提高其今后走上工作岗位时所需相关的专业技能。
Beforethewords
Machineryandequipmentdesignismechanicalengineeringandautomationspecializedcourses,itstaskisthroughthestudyofthiscourse,masterthemainmachinerymanufacturingequipmentworkprincipleanditsproperuseandselectionmethods,principles,andhaveacertainmechanicalmanufacturingequipmentdesign,transmissiondesign,structuredesignandbasicknowledgethemainprocessequipmentdesigncapability.Metalcuttingmachinetoolfixturedesignismechanicalmanufacturingenterprisescommondesigntask,throughcurriculumdesign,toenablestudentstocomprehensiveapplicationoffixturedesigncourseandotherrelatedprofessionalknowledge,learntousethetheorytoguidethedesignpractice,cultivatethestudents'
abilitytoanalyzeandsolvetheengineeringactualproblemability,sothatstudentsmasterthegeneralmachinetoolfixturethedesignmethodandsteps,improveitsgoingtoworkintherequiredprofessionalskill
第1章定位方案设计
在机械加工过程中，必须使工件、夹具、刀具和机床之间保持正确的相互位置，才能加工出合格的零件。
这种正确的相互位置关系，是通过工件在夹具中的定位，夹具在机床上的安装，刀具相对于夹具的调整来实现的。
在研究和分析工件的定位问题时，定位基准的选择是一个关键问题。
一般地说,工件的定位基准一旦被选定，则工件的定位方案也基本上被确定。
定位方案是否合理，直接关系到工件的加工精度能否保证。
在分析工件定位时，为了简化问题，习惯上都是利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有一定结构的定位元件与工件相应的定位基准面相接触或配合而实现。
在夹具设计时，工件在夹具中的定位可能有多种方案，为了进行方案之间的比较和最后确定满足工序加工要求的最佳方案，需要进行定位方案的设计。
图1-1：
轴座零件
结合任务书所给零件图，从加工要求考虑，要在工件上钻Φ10H7孔，结合图一，限制的自由度有六个，采用支撑板、支撑钉和短菱形销定位。
图1-1：
支撑板和支撑钉定位
↑z向
图1-2：
短菱形销定位
工件以A、B和个Φ26H7孔定位，夹具上相应的定位原件是A面为带斜槽两支撑板定位，可以限制3个自由度，为z的移动和x、y的转动（如图1-1所示）。
B面为两平头支撑钉定位，2个自由度，为y的移动和z的转动（如图1-1所示）。
Φ26H7孔为一个短菱形销定位，可以限制1个自由度，为x的移动（如图1-2所示）。
这样定位限制了工件的六个自由度，为完全定位，满足工件加工的定位要求。
工件以底面A面定位，该平面粗糙度为Ra1.6，有加工精度要求，故采用带斜槽型支撑板，在带有螺纹孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于底面定位。
当工件定位平面较大时，常用几块支撑板组合成一个平面。
一个支撑板相当于两个支撑点，两个支撑板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。
工件以侧面B面定位，该平面无粗糙度要求。
采用平头支撑钉，可以减小磨损避免定位表面被压坏。
工件以Φ26H7孔定位，在机械加工中，常以孔作为定位基准。
工件以圆孔定位所用的定位元件有定位销和定位心轴等。
本设计中，由于工件已限制5个自由度，为避免工件出现过定位，故采用短菱形销限制工件剩下的一个自由度以实现工件的完全定位。
综上所述，工件定位的首要问题，是确定工件定位基准的位置，所以夹具的定位方法及其定位元件的选用，主要取决于定为基准的形状、尺寸和精度。
第2章定位误差分析与计算
用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中，会遇到由于工件的定位基准与工序基准不重合，以及工件的定位基准（基面）与定位元件工作表面存在制造误差，这些都能引起工件的工序基准偏离理想位置，由此引起工序尺寸产生加工误差，及定位误差
，其数值大小为工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的最大偏移量。
只有定位误差小于工件相应加工要求的公差的1/5~1/3,定位方案才认为是合理的，因此在夹具设计时必须对定位进行分析与计算。
定位误差由基准不重合误差
和基准位移误差
两部分组成，定位误差的大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即
其中基准不重合误差
的大小等于因定位基准与工序基准不重合而造成的加工尺寸的变动范围。
需要注意的是，当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向成夹角时，基准不重合误差等于定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。
基准位移误差
的大小等于因定位基准与调刀基准不重合造成工序尺寸的最大变动量。
当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成一定夹角时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影。
因此，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的最大变动范围在加工尺寸方向上的投影。
加工尺寸Φ10F7的定位误差采用图1-1和1-2所示来综合定位的定位方案时，这种定位方式属于两面一孔定位的情况，而且在钻孔加工时，切削力向下。
以图1-2所示短圆柱销定位为例，
孔在销上的定位实际上已由定心定位转变为支撑定位的形式，定位基准变成了孔的一条母线（图四所示为孔的上母线）。
此时的定位误差是由于定位基准与工序基准不重合造成的，属于基准不重合误差，与心轴直径公差无关。
由此可求出由于孔径变化造成孔心在接触点与心轴中心线连线方向的最大变动量。
但是此孔为通孔，所以定位心轴的定位误差可忽略不计。
图2-1：
孔轴单边接触时的定位误差
第3章夹紧机构的设计
在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。
3.1夹紧装置的组成和基本要求
3.1.1夹紧装置的组成
夹紧装置由三部分组成
1.动力装置
动力装置是产生夹紧作用力的装置。
通常是指机动夹紧时所用的气动、液
压、电动等动力装置。
当然也有很多手动操作的夹紧机构。
2.夹紧元件
夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。
通过它和工件受压面的直接接触而
完成夹紧动作。
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的传力机构，它将原动力以一定
的大小和方向传递给夹紧元件。
通常把夹紧元件和中间传动机构统称为夹紧机构。
3.1.2夹紧装置的基本要求
（1）夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置；
（2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面及产生加紧变形；
（3）夹紧机构操作安全、省力，加紧迅速；
（4）夹紧机构的复杂程度、工作效率应与生产类型相适应。
结构应尽量简单，便于制造与维修；
（5）具有良好的自锁性能
3.2.1夹紧力大小的估算
在夹紧力作用点位置和夹紧力方向后，还需合理地确定夹紧力的大小。
夹紧力不可过小，否则，会因夹紧力不足引起加工过程中工件的位移；
夹紧力也不可过大，否则，会使工件产生变形。
计算夹紧力是一个很复杂的问题，一般只能粗略地进行估算。
因为在加工过程中，工件受到切削力、重力、离心力和惯性力等的作用，从理论上讲，夹紧力的作用效果必须与上述作用力（矩）相平衡。
但实际上，在不同条件下，上述作用力在平衡系中对工件所起的作用各不相同。
如一般切削加工中、小工件时，起决定作用的因素是切削力（矩）；
加工笨重大型工件时，还必须考虑工件的重力作用；
高速切削时，不能忽视离心力和惯性力的作用。
此外，影响切削力的因素也很多，例如工件材质不均匀，加工余量大小不一致，刀具的磨损程度及切削时的冲击等因素都使得切削力随时发生变化。
为简化夹紧力的计算，通常假设工艺系统是刚性的，切削过程是稳定的，在这些假设条件下，根据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的瞬时状态，按静力学原理（即夹具和工件处于静力平衡下）求出夹紧力大小。
为保证夹紧可靠，还须再乘以安全系数K，作为实际所需的夹紧力
，可表示为
本设计中采用的夹紧机构为：
螺旋压板夹紧机构。
（如下图）
图3-1
该机构夹紧迅速，方便可靠，图示为夹紧状态，9为复合铰链，压板通过铰链与机床联接，拧动螺母10通过压板夹紧工作表面。
采用螺旋压板组合夹紧时，由于被夹紧表面的高度尺寸有误差，压板位置不可能一直保持水平。
在螺母端面和压板之间设置锥面垫圈12，可防止压板倾斜时，螺栓不致受弯矩作用而损坏。
第4章导向装置的选择
钻床夹具的刀具导向元件为钻套。
钻套的作用是确定刀具相对于夹具定位元件的位置，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钻套类型的选择
按钻套的结构和使用情况，可分为固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种，前三种钻套均已标准化，可根据需要选用，必要时也可自行设计。
固定钻套是直接压入钻模板或夹具体的孔中的，属于过盈配合。
这种钻套位置精度高，结构简单，但磨损后不易更换，故适合于中、小批生产的钻模上或用来加工孔距甚小以及孔径精度要求较高的孔。
为了防止切屑进入钻套孔内，钻套的上下端应稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。
带肩固定钻套主要用于钻模板较薄时，用以保持必需的引导长度，也可作为主轴头进给时轴向定程挡块用。
对于要连续加工的孔，如钻-扩-铰的孔加工，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固定在钻模板或夹具体孔中，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。
这种钻套更换方便，适用于中批以上生产。
对于在一道工序中需要连续加工的孔，应采用快换钻套。
快换钻套与可换钻套结构上基本上相似，只是在钻套头部多开一个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，换套方便迅速。
由设计任务书可知，要加工的孔￠10H7mm，粗糙度为Ra1.6需钻削和铰削加工才可满足精度要求。
综合考虑到加工类型为大批量生产，最终选用固定钻套。
钻套代号为：
B13F7*20*GB2262-80。
4.2钻套高度和排屑间隙
4.2.1钻套高度H
钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。
钻套高度H越大，刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=（1~2.5）d，孔径小精度高时，H取较大值。
根据要加工的孔的尺寸，H=（1~2.5）d=10~25mm，由于孔径精度高和定位心轴的影响，取H=1mm。
4.2.2排屑间隙h
图4-1：
钻套高度与排屑间隙
钻套底部与工件间的距离h称为排屑空间。
h值应适当选取，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，会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。
加工铸铁时，h=（0.3~0.7）d；
加工钢时，h=（0.7~1.5）d。
取h=12mm。
钻套高度和排屑间隙可按表4-1选取。
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
一般螺孔、销孔、孔距公差为
H=（1.5~2）d
铸铁
钢
青铜
铝合金
h=（0.3~0.7）d
h=（0.7~1.5）d
H7以上的孔、孔距公差为
0.1~
0.15
H=（2.5~3.5）d
H8以下的孔、孔距公差为
0.06~
0.10
H=（1.25~1.5）
（h+L）
注：
孔的位置精度要求高时，允许h=0；
钻深孔（L/D>
5）时，h一般取1.5d；
钻斜孔或在斜面上钻孔时，h尽量取小一些。
4.3确定钻套位置尺寸和公差
钻套轴线在夹具上的位置是以定位元件的定位表面或定位元件轴心线为基准来标注的。
钻套位置尺寸以工件相应尺寸的平均尺寸为基本尺寸，其公差取为
工件相应尺寸公差的1/5~1/2，偏差对称标注。
由设计任务书可知，轴座零件图要加工孔的位置度公差为0.06mm，设钻套位置尺寸为
钻套位置尺寸为工序尺寸的平均尺寸，即L=10mm。
尺寸L的公差取工件工序尺寸公差的1/5~1/2，即取：
0.03mm。
则钻套位置尺寸为10±
0.03。
（如图4-2）
图4-2
第五章夹具体的设计
5.1夹具体的设计
夹具体是整个夹具的骨架和机体，组成夹具的各种零件、机构等都要安装在上面，其形状和尺寸主要取决于夹具上各组成件的分布情况、工件的形状、尺寸以及加工性质等。
夹具体常见的类型有：
①铸造夹具体，其优点是工艺性好，可铸造出各种复杂的形状，目前应用最广。
②焊接式夹具体，其制造方便、生产周期短、成本低，但易变形。
③组装式夹具体，其更换方便，铸造方便。
当加工的切屑多时，夹具体上还应考虑排屑结构。
5.2夹具在机床上的安装方式
夹具在机床上的安装是通过夹具体上的安装基面与机床上相应的接触表面的配合来实现的。
安装时力求夹具的重心尽量低，当夹具的重心较高时，还应考虑加大支撑面的面积。
本设计中的夹具体采用铸造式，其材料为HT200.结构如下图，其铸造方便，
图5-1
第六章装配图的绘制
本夹具的总长、总宽、总高分别为200mm、149mm、130mm。
其技术要求如下：
1.所加工的￠10H7的孔，其轴线应垂直于下底面A，垂直度为0.03；
2.短支撑板应垂直于下底面A，垂直度为0.03；
3.零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈斑、切削、油污、着色剂和灰尘。
总结
设计要有宽广的专业知识做底蕴，不仅在原有的老一辈设计人员的基础上学习，还要有富于创新的意识。
通过本次课程设计，它使是我再一次对机械行业中占有重要地位的夹具设计有了更为深刻的认识和理解。
课程设计的过程是曲折、反复的，挺辛苦，不仅要查阅好多手册，而且要重新翻阅以前所学的多门相关专业课程的教材。
当这些知识一下子汇集在一起的时候，它使我以前学的那些零散的知识进行了一次充分的相互融合与贯通，好象知识变成了一个大的体系。
以前认为很多东西学的没用，其实是源于自己对机械这个行业入道不深，现在才发现所学的都是有用的，只是现在还没用上而已。
本次课程设计对将来的工作有很大的裨益，相信自己在未来会很好的胜任这项工作。
作为从事制造业的一份子，不仅是为了我们自己，也为了中国制造业经济的更好发展而贡献出自己的一份绵薄之力，为了中国制造业由“中国制造”向“中国创造”迈进，实现制造业在新的国际环境下蓬勃发展，不断提升民用制造业的质量水平和技术水平而努力奋斗。
当然，每一天为明天，做好现在才能做大做强未来，当下我们需要努力学好专业知识，不断深入实践，不断提升自己的专业技能。
致谢
在张老师的耐心指导下，在做本次课程设计的过程中收获了很多并让自己受益匪浅，把我五年来所学的知识进行了一个大的梳理和整合。
理论联系实际以及在实际中会遇到的大多问题，张老师都给我们做了耐心而细致的指导，从而使我的本次课程设计能顺利完成，并不断的得以优化和完善。
首先，本次课程设计培养了我分析实际问题的能力以及运用所学知识动手解决设计中遇到的各种问题的能力，从而使所学知识得以巩固，扩大并深化了所学的相关理论，为即将走向工作岗位打下坚实的基础。
其次，培养了我深入实际，全面分析问题，整体把握和研究的工作方法。
再次，培养了我熟悉有关技术标准，掌握和使用国家标准规范、规定的能力以及独立进行查找相关文献资料的能力。
参考文献
［1］刘传绍郑建新主编.机械制造技术基础.北京：
中国电力出版社.2009.
［2］吴宗泽主编.机械零件设计手册.北京：
北京工业出版社.1997.
［3］薛顺源主编.机床夹具设计.北京：
机械工业出版社.2001.
［4］郑雪松任小中于华主编.机械制造装备设计.武汉：
华中科技大学出版社.2009.
［5］于华主编.机械制造装备设计.武汉：
华中科技大学出版社.1999.
［6］王先逵主编.机械制造工艺学.北京：
机械工业出版社.2011.
［7］曾志新主编.机械制造技术基础.武汉：
武汉理工大学出版社.2001.
［8］徐发仁主编.机床夹具设计.重庆：
重庆大学出版社.1993.
升级会员 