钻床专用夹具设计.docx
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钻床专用夹具设计
一、准备阶段
（一）.本课程设计的目的：
1）运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际知识，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。
2）培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤
3）学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧等。
4）进一步培养机械制图、结构设计、等基本技能。
（二）.专用夹具设计的基本要求:
1）夹具设计应满足零件加工工序的精度要求
2）应能提高加工生产率
3）操作方便、省力、安全
4）具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本
5）具有良好的结构工艺性：
便于制造、检验、装配、调整、维修
（三）.设计加工的零件图所示如下：
1）工件要加工的内容：
该工件其他部位都已经加工完毕，工件所待加工的部位为钻Φ18H7孔 ；零件的形状、尺寸及其位置如零件图所示。
2）零件生产批量10000件，属中大批量生产。
（四）机械加工工艺过程
由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必须充分的重视。
连杆机械加工工艺过程如下表（1—1）所示
表（1—1）
工序
工序名称
工序内容
工艺装备
1
下料
方料
2
车
数控线切割
M7350
3
钻
与基面定位，钻Φ8mm孔
Z3080
4
扩
扩孔至Φ15mm
Z3080
5
镗
粗镗至Φ17.5mm
Z3080
6
镗
精镗至Φ18mm
Z3080
7
检验
保证各部位精度要求
专用量具
8
入库
二.夹具的设计
（一）零件分析及夹具方案对比
采用6点定位原理固定零件，用一个滑动V型块固定他在水平方向的移动。
用定位套固定他在垂直方向的移动。
滑动V型块是用螺纹螺旋夹紧的方式来控制的，在固定后，利用螺纹的自锁，防止由于加工过程中受力，是滑动V型块滑动，造成误差和工件的损坏。
1.工件定位方案及定位装置
①定位方案：
本课题夹具用长销小平面组合和一块V型块定位，利用R18长销小平面限制4个自由度，V型块限制2个自由度，实现完全定位。
（V型块定位）（长销小平面）
②定位装置草图（a）：
③设计钻套装置草图：
钻套与夹具体过盈配合保证标准钻套与工件的中心基准在同一直线上，并用螺钉固定防止在加工孔的过程中由于振动而发生松动。
（V型块）（螺旋杆）
工件夹紧装置草图：
（二）定位基准的选择
在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。
这是由于：
端面的面积大，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。
这样就使各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。
（三）夹紧力计算
V型块的夹紧力。
根据静力学平衡原理列出静力平衡方程式，就可以计算出夹紧力
1.防止工件转动
式中K--安全系数取1.5至2
M--转矩
F1--工件与压板间的圆周方向摩擦系数
F2--工件与V型快间的圆周方向摩擦系数
2.防止工件移动
=1141N
式中F3--工件与压板间的轴向摩擦系数
F4--工件与V型快间的轴向摩擦系数
（四）定位误差分析
（1）定位误差（Δdw）的计算：
Δjb：
∵定位基准重合∴Δjb＝0
Δdb：
Δdb＝1/2（ΔD＋Δd＋Δmin）
＝1/2（0.027＋0.009＋0）
＝0.018
Δdw：
∵Δjb和Δdb相关∴Δdw＝0.018
∵Δdw≤1/3T
∴满足要求。
孔的内壁和下底面的垂直度要求
（五）夹具设计及操作说明
1.设计的过程中定位销一端用螺母夹紧，因为工件是在立式钻床上进行加工，加工力及震动较大，要求夹紧装置具有足够的强度，因此，需在工件与销相对应的另一侧用螺母进行夹紧以防工件旋转。
2.另一端即（V型块）的夹紧是通过螺旋杆与V型块连接，当需要夹紧工件进行加工时只要旋紧螺杆就可以实现V型块的夹紧。
加工完后旋开螺杆在螺杆的拉动下就把V型块拉开，再把另一边的的螺母拧开就可以卸下工件。
三.验算中心距120
0.05mm:
影响此项精度的有：
1.定位误差，此项主要是定位孔Φ36H7与定位销Φ36g7的间隙产生的，最大间隙为0.05mm;
2.钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为120
0.01mm，误差为0.02mm:
3.钻套与衬套的间隙配合，由Φ28H6/g5可知最大间隙为0.029mm;
4.钻套内孔与外圆的同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，可忽略。
5.钻头与钻套的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，有下式求出：
e=（H/2+h+B）Δmax/H
式中e为刀具引偏量（mm）；H为钻套导向高度（mm）；h为排泄空间，钻套下端面与工件间的高度（mm）；B为钻孔高度（mm）；Δmax为刀具与钻套间的最大间隙（mm）。
上述各量如图（1-6）所示。
在该例中刀具与钻套配合为Φ18H7/g5，可知Δmax=0.025；将H=30mm,h=12,B=18mm代入，可求
e=（30/2+12+18）*0.025/30
e=45*0.025/30
e=0.038mm
由上述各项按最大误差计算，实际上各误差也不可能同时出现最大值，各误差方向也可能不一致，其综合误差可按概率求和：
ΔΣ=
=0.07mm
中心距的误差为0.1mm,而该项误差为ΔΣ=0.07mm是允许误差的2/3，符合要求但应减小定位和导向的配合间隙。
四．验算两孔平行度精度：
工件要求Φ18H7孔全长上平行度公差0.05mm.导致产生两孔平行度误差的因素有：
1.设计基准与定位基准重合，没有基准转换误差，但Φ36H7/g6配合间隙及孔的端面的垂直度公差会产生基准位置公差，定位销轴中心与大头孔中心的偏斜角为：
α1=Δ1max/H1式中Δ1max为Φ36H7/g6处的最大间隙（mm）;H1为定位销轴定位面长度（mm）。
2.钻套孔中心与定位销的平行度公差，图中标注为0.02mm,则：
α3=0.02/30（rad）.
3.刀具引偏量e产生的偏斜角α4=Δmax/H，如图（1-6）所示。
总的平行度误差为：
αΣ=
αΣ小于等于2/3α合格。
五．绘图阶段
1.完善夹具总草图上应标注主要尺寸、公差配合等，如下图
3.尺寸标注及夹具总装配图示例：
4．钻床专用夹具三维实体附图如下：
六、设计小结
本夹具设计课程实践环节即将结束，课题是根据零件的加工内容所设计的钻床专用夹具。
从零件的结构特点及加工内容初步拟定定位方案，夹紧方案，绘制草图，修改方案，最终确定方案。
这期间巩固复习了以前学习过的内容并进行了综合运用，提高了我们综合运用所学知识以及理论结合实际的能力。
通过此次的学习不仅使我对课本内容有了更深入的认识，培养了我分析问题的能力。
对灵活运用工具手册解决问题的能力有了明显地提高。
我基本掌握了专用夹具设计的方法和步骤。
由于自己的能力所限，设计中还有许多不足之处，以后还要继续不断的学习改进。
七、主要参考资料
1．机床夹具设计课程设计参考资料 化学工业出版社
2．机械设计课程设计 浙江大学出版社
3．机械制造工艺设计简明手册哈尔滨工业大学李益民主编北京：
机械工业出版社，1994
4.机械制造技术基础课程设计指导教程第2版机械工业出版社
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