102液压举升钢管4M10打孔及攻丝螺纹夹具设计.docx
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102液压举升钢管4M10打孔及攻丝螺纹夹具设计
江苏城市职业学院毕业设计说明书102液压举升钢管4-M10打孔及攻丝螺纹夹具设计
作者：
学号：
班级：
指导教师：
江苏城市职业学院
二○一二年四月
江苏城市职业学院
高职毕业设计
102液压举升钢管4-M10打孔及攻丝螺纹夹具设计
作者指导教师
学科级别培养院系机电工程系
学科专业机械CAD/CAM学科类别工学
答辩委员会主席评阅人
二○一二年四月
摘要
夹具分为通用夹具,专用夹具,组合夹具,模块化夹具和自动线夹具。
机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置。
夹具有四部分组成：
夹具体，定位元件，向元件及夹紧元件UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。
该公司首次突破传统CAD/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。
UG最早应用于美国麦道飞机公司。
他是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。
90年代初，美国通用汽车公司选中UG作为全公司的CAD/CAE/CAM/CIM主导系统，这进一步推动了UG的发展。
1997年10月UnigraphicsSolutions公司于Intergraph公司签约，合并了后者机械CAD产品，将微机版的SOLIDEDGE软件统一到Parasolid平台上。
由此形成了一个从低端到高端，兼有Unix工作站版和WindowNT微机版的较完善的企业CAD/CAE/CAM/CIM集成系统。
CAXA数控车具有CAD软件的强大绘图功能和完善的外部数据接口，可以绘制任意复杂的图形，可通过DXF、IGES等数据接口与其它系统交换数据。
CAXA数控车具有功能强大，使用简单的轨迹生成及通用后置处理功能。
该软件提供了功能强大、使用简洁的轨迹生成手段，可按加工要求生成各种复杂图形的加工轨迹。
通用的后置处理模块使CAXA数控车可以满足各种机床的代码格式，可输出G代码，并可对生成的代码进行校验及加工仿真。
CAXA数控车为您的二维绘图及数控车加工工作提供了一个很好的解决方案，将CAXA数控车同CAXA专业设计软件与CAXA专业制造软件结合起来将会全面地满足您的任何CAD/CAM需求。
102液压举升钢管4-M10打孔及攻丝螺纹夹具设计是对液压钢管打孔的设计，我国的现状是同工业发达国家相比，在生产能力、技术水平、经济效益和管理水平等方面，仍然存在一定的差距，还不能完全事业国民经济发展的需要。
因此，我国的机械工业必须加快自身的科学技术的发展，通过技术改造，提高产品的设计水平，制造工艺水平和管理水平，使机电产品的质量和品种逐步达到和赶上工业发达国家的水平。
绪论
1.夹具设计的基本要求
（1）.工装夹具应具备足够的强度和刚度
（2）.夹紧的可靠性
（3）焊接操作的灵活性
（4）便于焊件的装卸
（5）良好的工艺性
2工装夹具设计的基本方法与步骤
（1）设计前的准备
夹具设计的原始资料包括以下内容：
1夹具设计任务单
2工件图样几技术条件
3工件的装配工艺规程
4夹具设计的技术条件
（2）设计的步骤
1.确定夹具结构方案
2.绘制夹具工作总图阶段
3.绘制装配夹具零件图阶段
（3）夹具结构工艺性
1.装配基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其它元件的位置只对此表面或线进行调整和修理。
2.装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应再变动。
因此那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚须调整或修配的表面或线不能作为装配基准。
3.结构的可调性
经常采用的是依靠螺栓紧固，销钉位的方式，调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较方便的修磨。
还可采用在元件与部件之间设置调整垫圈，调整垫片或调整套等来控制装配尺寸，补偿其它元件的误差，提高夹具精度。
二、102液压举升钢管4-M10打孔及攻丝螺纹夹具设计
1、夹具设计
4-M10打孔及攻丝螺纹夹具设计为专用夹具，因此他必须满足下列要求:
A．保证工件的加工精度：
保证加工精度的关键在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，有时还要分析定位误差，以及其他零部件的结构对加工精度的影响
B．提高生产效率：
夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高圣餐效率
C．工艺性能好：
专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等
2、夹具设计目的
1、明确设计要求、认真调查研究、收集设计资料
A：
4-M10打孔及攻丝螺纹夹具设计要加工的零件图如下：
上下直线的距离为80，两螺纹孔中心的上下距离位60，上下偏差各位0.2，两螺纹孔中心的左右距离位30，上下变差都为0.2，总共有四个螺纹，直径都是4，粗糙度位12.5，内圆直径为28，四个倒圆角半径为10，与之相切的圆直径为65.
此断面下的长度可根据夹具自行调节，因此不必深究。
加工此工序的机床为普通钻床，钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特除刀具，可扩、铰孔或进行攻丝等加工。
加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对准正孔中心，并使刀具转动（主运动）。
钻床的特点是工件不动，刀具做旋转运动。
钻床加工精度相对车床、铣床等加工精度较低，因此对夹具要求也不高，应尽量节约夹具成本，因操作要求较低，非机械操作，夹具的安全应放在第一位。
2.本工序的具体技术要求主要是四个螺纹孔间的距离，左右上下的公差都为0.2，加工是要注意公差，粗糙度为12.5，其次是螺纹的直径，以及孔的深度。
3.本车间使用的机床大多为老式机床，普通机床占据了80%，数控机床所占的比例很少，由于机床落后，导致加工精度下降，生产能力较差，制造夹具的能力更差，应使用现在拥有的设备加工出新夹具，而不能因为此夹具再创造出一个夹具来加工它，那就太奢侈与麻烦了。
本车间工人的操作能力一般，加工出的工件符合图纸要求尺寸，但由于工序固定，出错率很少。
计件制是本工厂的一大特色，所以效率对工人很重要，设计出的夹具应尽量节约装夹时间，使工人能够快速装夹，操作应该简便，这样可以节约大量时间加工出更大工件，提高产量与工人收入。
夹具用起来应该省力，要符合现代社会的劳动量，以机器为动力的社会已经来临。
在这样一个社会，以和谐为主，所以应该考虑安全，其实安全不论在什么社会都应该是最重要的。
专用夹具应尽量采用标准元件和标准结构，力求结构简单，制造容易以降低成本。
因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
3、夹具的定位
本夹具将采用本工艺的定位原理来对加工工件进行定位，待加工件像一个运动员举重的器具，本夹具只要加工其中一个轮子的一个面就可以了，根据本工序要求，需将液压举升钢管竖起，采用可调支承做定位元件，对液压举升钢管的平面进行定位。
4、夹紧装置的组成
动力源装置：
它是产生夹紧作用力的装置。
分为手动夹紧和机动夹紧。
手动夹紧的力源来自与人力，用时比较费时费力。
机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。
传力机构：
它是介于动力源与夹紧元件之间的机构，传力机构的作用是改变作用力的方向，改变力的大小，具有一定的自锁性，一但夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧力机构具有可靠的夹紧状态，这一点很重要。
夹紧元件：
它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。
5、夹紧装置的设计原则
1）工件不移动原则：
夹紧过程中应不改变工件定位后所占据的正确位置。
2）工件不变形原则：
夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不至于产生加工精度不允许的变形。
3）对钢性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的钢性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的震动。
6、夹紧力的进本原则的确定
1）夹紧力的方向：
夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主定位面;夹紧力的方向应有助于减少夹紧力，以减少工件变形、减少疲劳强度；夹紧力的方向应是钢性最好的方向。
2）夹紧力的作用点：
夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上；夹紧力的作用点应选在钢性较好的部位上；夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。
7、在设计夹紧机构时要满足以下条件：
1）可浮动
2）可联动
3）可增力
三、绘制夹具总图
1、绘制零件图
打开绘图软件，出现下图，选中第一个“模型”点确定。
进入如下界面：
1在绘制夹具总图前，先将要加工的零件的图纸用三维图表示出来，这样才便于对夹具的设计，所谓知己又知彼，4-M10打孔及攻丝螺纹夹具设计要加工的零件图如下图所示，四个小孔分布在大孔周围，这四个孔就是要加工的螺纹孔，虽然没有将他画成螺纹形状，以大圆圆心为中点，做相互垂直的线，这两条线就将他当做中心线，四个孔以中心线为轴，对称分布在中心线的两侧，应为中间有个大圆孔，再设计夹具时，可以考虑制造一个定位销，将之镶嵌到大圆孔中。
因为端面是平的，所以夹具平着即可，不必将之设计成复杂的曲面，大道至简。
如果能够将一个复杂的东西，通过反复思考，揣麽，制造成简单的，那么他的境界硬顶有一个很大的进步。
因为加工四个小孔，所以四个截面不予考虑，不必费神将之镶嵌，第一应经有定位销了，这样做会过定位，第二，便于工人安装，节约工时。
绘制，零件总图，零件的三维图如下所示，首先我没来分析一下，102液压举升钢管，就像一个杠铃一样，本工厂的钻床是自上而下，所以必须将代加工的截面对准钻刀，即钻刀与端面垂直，端面还必须朝上，考虑到必须安装定位销，所以又必须在定位销所在截面之下，这样就隔绝了端面与钻刀之间的联系，采用是么方法解决呢？
挖孔，在铁板上挖四个小孔，将定位销插在大孔内后，铁板上的四个按图纸尺寸加工出的小孔将对着加工表面，将钻刀依次在四个小孔中加工即可。
将定位上下的定位元件设计成螺旋式，通过手柄转动，可以实现对工件的夹紧，这样做也可以加工同类零件中的其他零件，实现了夹具的通用性，将左右定位的元件设计成凹字形，将工件紧紧的镶嵌在里面。
2、绘制夹具图
通过反复计算、模拟，考虑到夹具成本，实用性，安全性，稳定性，将把夹具设计成长方形，中空的长方形，仅有一个薄板做壳，以长方形的宽的任一边做底边，首先在底边的对边挖四个孔，按照因为102液压举升钢管4-M10打孔及攻丝螺纹的图纸加工，再在底面上安装一个可以上下起伏的螺旋器，用于夹紧，螺旋器上方安装凹字形元件，将它与正方形焊接在一起，在在最上面的正下方安装一个定位销用于定位。
以下开始对夹具图进行绘制
首先绘制草图，点拉伸进入草图界面，如上图所示，以UG原点为起始点，长位22CM，宽也为22CM，绘制出长宽后，进行标注，点完成草图，完成对草图的绘制，草图完成后，会出现下图：
设计下图内容，截面中的选择曲线（4）为自动选择，“方向”选项中的“指定矢量”方向任意，在“限制”选项中点“距离“1，就会进行拉伸。
首先拉伸出夹具的底座，底座要尽可能稳，只有底座处于稳定状态，才能保证上面的结构，这和建造任何东西一样要有好的地基，本底做要求也不甚高，只要保证中心在夹具的中心即可，这样才能保证工件在加工过程中，不至于歪倒倾斜，既保证了加工时工人的安全性，又保证经济实惠，也为其上的加工提供了便利。
拉伸结果如下图所示，它是一个长宽各为22CM，高为1CM的正方体，长位于XC轴，宽位于yc轴，高为于zc轴，长宽高互相垂直，交汇于原点处。
以xc、yc、zc1cm面作为下一步绘制草图的拉伸面，进行绘制，绘制出两个一么一样的长方体，以原点为起点绘出四条直线，分别沿着xc、-xc、yc、-yc方向，将xc、-xc所在的直线上下平移5cm，yc、-yc所在的直线左右平移10cm和12cm,点修剪对下图进行修剪，修剪出如下图所示的两对长方形。
3、绘制支撑板
点“完成草图”后会出现如下结果，绿色箭头指向的方向，即为要拉伸的方向，它指向zc轴，黄颜色的两对长方形即绘制出的草图，两个因拉出来的长方体，起支架作用，支起其上面的铁板，但这样他还不够稳固，为了稳固，又为了定位，特将凹字形元件，焊接在其上，将两个长方体稳稳的连在一起，避免了长方体左右摇晃，避免了长方体左右摇晃造成的上下连接处断裂。
绿色箭头指向的方向，即为要拉伸的方向，即“方向”中的“指定矢量
（1），”“截面”中的“选择曲线”为8，“限制”中有两个“距离”，分别位于“开始”与“结束”位置之下，上面的“距离“值为0，下面的”距离值为24，即拉伸距离为24.
4、绘制螺旋定位器
绘制出如下草图，草图是一个正六边形，以原点为中心分别有两条直线相互平行，且与底座的一条边平行，正六边形为螺丝的外形，拉伸出即可，其主要目的是配合螺旋元件上下移动，进而进行定位。
，
下图为拉伸界面，“截面”中的“选择曲线”是6，说明全部选中，“方向”中的“指定矢量”与以上几个拉伸方向一致，“限制”中的第一个“距离”值为0，第二个“距离”值为3，说明拉伸距离为3.
点“拉伸”，选择平面后进入草图界面，如下图所示：
点“圆”绘制命令，绘制出下图的圆
绘制完成后，点击“完成草图”，出现下图“拉伸”界面，“截面”中的“截面曲线”为1，“矢量”的方向为zc，点击“反向”拉伸距离为30。
点击“求差”命令，出现下图：
“目标”中的“选择体”为1，刀具中的“选择体”也为1，“目标”中的“选择体”为正六边形，刀具中的“选择体”为里面的圆。
点击确定出现下图：
选择正六边形，点击“螺纹”命令点击“螺纹类型”中的“详细”出现下图：
选中小圆，“旋转”设为“右手”，点击确定，出现下图：
画如下草图，图很简单，就一个圆，它的圆心与螺丝的中心一样，其实此圆就是螺丝的孔。
此圆柱通过转动上下移动，进行定位。
画好圆后，点完成草图，出现如下界面，“截面”中的“选择曲线”为1，“矢量”的方向为zc，拉伸距离为60。
点击确定。
点击确定后出现下图：
选中圆柱，点击“螺纹”命令，出现下图，点“螺纹类型”中的“详细”命令，“旋转”设为“右手”点击确定。
点击确定后出现下图：
点击草图命令，对草图进行绘制，绘制出如下草图的圆，点击确定
点击确定后，出现如下界面，“截面”中的“选择曲线”为1，“矢量”的方向为zc，拉伸距离为10。
点击确定。
拉伸出螺旋定位的上盖，上盖拉伸出后将进行手柄绘制，
如下图所示，绘制出如下手柄，为什么不是三个？
一个可以节约材料，另外对重心也没多大影响，故采用此结构。
点击草图绘制命令，选好平面后对草图进行绘制，通过直线，偏执曲线，修剪等命令，绘制出如下草图。
5、绘制凹形定位元件
点击拉伸命令，出现如下界面，“截面”中的“选择曲线”为12，“矢量”的方向为zc，拉伸距离为10。
点击确定。
点击确定后，出现下图，它是一个凹字形元件，它对夹具进行定位。
6、绘制顶板
点击草图命令，对草图进行绘制，绘制出如下四边形，
点击完成草图，点击拉伸命令，出现如下界面，“截面”中的“选择曲线”为4，“矢量的方向为zc，拉伸距离为10.”
点击确定后，完成如下图，此板为夹具上面。
7、绘制定位销与螺纹孔
点击草图，进入如下界面，在中心位置，绘制出下图的圆。
完成草图后出现如下界面，“截面”中的“选择曲线”为1，“矢量的方向为-zc，拉伸距离为15.”
点确定后，拉伸出下图，此为定位销，主要对工件的上面进行定位，也可防止他左右移动，再加工中出现事故。
根据零件图绘制出如下草图，以下草图为要加工的4-M10打孔及攻丝螺纹。
点击完成草图，点击拉伸命令，出现如下界面，“截面”中的“选择曲线”为4，“矢量的方向为-zc，拉伸距离为10.”
点击确定出现下图，这四个孔要与零件图意义对应。
点求差命令，出现求差界面，“目标”中的“选择体”为1，刀具中的“选择体”也为1，“目标”中的“选择体”为长方形，刀具中的“选择体”为里面的四个小圆圆。
点击确定出现下图：
点击确定后完成求差，求差后出现下图，他是四个螺纹孔。
选中长方体，点击螺纹命令，点“螺纹类型”中的“详细”命令，“旋转”设为右手，点击确定。
螺纹完成后，出现以下四个螺纹孔。
点击“求和”命令，“目标”中的“选择体”为1，刀具中的“选择体”也为6，“目标”中的“选择体”为最底下的正六边。
点击确定后，完成对所有部件的求和，夹具图完成。
设计小结
随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。
经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。
在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。
毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。
通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。
最后终于做完了有种如释重负的感觉。
此外，还得出一个结论：
知识必须通过应用才能实现其价值！
有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在此要感谢我的指导老师**对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。
在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。
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