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洛陽理工學(xué)院
洛陽理工學(xué)院
課程設(shè)計說明書
課 程 名 稱 機制工藝與夾具設(shè)計
設(shè) 計 課 程 工藝及夾具設(shè)計
專 業(yè) 機械設(shè)計與制造
班 級
學(xué) 號
姓 名
2018年1月14日
1
課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書
機 械 工 程 系 機械設(shè)計與制造 專業(yè)
學(xué)生姓名 班級 學(xué)號
課程名稱： 機制工藝與夾具設(shè)計
設(shè)計題目： 鏜孔夾具設(shè)計
課程設(shè)計內(nèi)容與要求：
設(shè)計內(nèi)容
1. 確定生產(chǎn)類型(一般為中批或大批生產(chǎn))，畫零件圖；
2.設(shè)計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖；
3.撰寫設(shè)計說明書。：
設(shè)計要求：
1.零件圖一張（畫在說明書中）
2.某一道工序的夾具總裝圖(A1一張)
3.夾具主要零件圖（一張）
4.課程設(shè)計說明書
設(shè)計（論文）開始日期2018年1月2日 指導(dǎo)老師 許藝萍
設(shè)計（論文）完成日期2018年1月 14日
2018 年1月14日
課 程 設(shè) 計 評 語 第 頁
機 械 工 程 系 機械設(shè)計與制造 專業(yè)
學(xué)生姓名 班級 學(xué)號
課程名稱： 機制工藝與夾具設(shè)計
設(shè)計題目： 鏜模夾具設(shè)計
課程設(shè)計片篇幅：
圖 紙 共 張
說明書 共 頁
指導(dǎo)老師評語：
2018年 1 月 14日 指導(dǎo)老師 ：許藝萍
洛陽理工學(xué)院
目錄
緒論 1
1.機械設(shè)計制造的概述 1
2.設(shè)計目的 1
1. 零件的分析 2
1.1 零件的分析 2
1.2 確定零件的生產(chǎn)類型 3
2. 確定毛坯 3
2.1 毛坯的選擇 3
3. 基準(zhǔn)的選擇及方案的確定 3
3.1 基準(zhǔn)的選擇 3
3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇 3
3.1.2 定位方案的比較分析與確定 4
3.2 選擇加工方法 4
4. 夾緊機構(gòu)的設(shè)計 4
4.1 夾緊力的方向、作用點 4
4.2 選擇夾緊機構(gòu)，確定夾緊方案 4
4.3 計算夾緊力 5
4.4 選擇導(dǎo)向裝置 7
4.5 夾具體 10
5. 誤差分析 11
6. 繪制夾具裝配圖 12
6.1制圖比例1：1 12
6.2?夾緊、導(dǎo)向，夾具體 12
6.3?夾具裝配圖上標(biāo)注的尺寸 13
6.4?夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求 13
7. 方案設(shè)計論證 14
致謝 15
參考書籍 16
洛陽理工學(xué)院
緒論
1.機械設(shè)計制造的概述
機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在學(xué)完了機械制造工藝學(xué)（含機床夾具設(shè)計）和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐機會，為今后的畢業(yè)設(shè)計及未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
本設(shè)計的內(nèi)容為機床專用夾具設(shè)計。首先，通過對鉆床的分析，了解支架在鉆床加工中的作用。運用機械制造設(shè)計技術(shù)及相關(guān)課程的知識，解決支架在加工中的定位、加緊等方面的相關(guān)問題，確定相關(guān)的工藝尺寸及選擇合適的機床和刀具，保證零件加工質(zhì)量。其次，依據(jù)支架毛坯件和生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求及各加工方案的比較，制定切實可行的支架加工的定位方案。最后，根據(jù)被加工零件的加工要求，參考機床夾具設(shè)計手冊及有關(guān)方面的書籍，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計的方案，設(shè)計出省力、高效、經(jīng)濟合理并且能保證加工質(zhì)量的夾具。
由于是初學(xué)者能力所限，經(jīng)驗不足，設(shè)計中有許多不足之處，希望老師多加指導(dǎo)。
2.設(shè)計目的
（1）.培養(yǎng)學(xué)生運用機械制造工藝學(xué)及有關(guān)課程的知識，分析和解決工藝問題的能力，初步具備設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。
（2）.能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，學(xué)會擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步具備設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。
（3）.培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料的能力。
（4）.進一步培養(yǎng)學(xué)生識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。
1. 零件的分析
1.1 零件的分析
零件圖如下：
加工要求：加工直徑R20的孔,一次加工1件,裝夾1件,設(shè)計鏜孔的夾具設(shè)計。
圖1-1工件零件圖
由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，其具有優(yōu)良的鑄造性能、耐磨性、消振性，較低的缺口敏感性和良好的切削加工性能，并能承受較大載荷。
對零件進行初步的工藝分析：
1.先加工底面、頂面。
2.再加工Φ20的孔。
3.然后加工R20的孔。
1.2 確定零件的生產(chǎn)類型
企業(yè)根據(jù)市場需求和自身的生產(chǎn)能力決定生產(chǎn)計劃。在計劃期內(nèi)，應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃稱為生產(chǎn)綱領(lǐng)。
零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)公式如下：
N=Qn(1+α%)(1+β%)
式中 N —零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年） Q—產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）
n—每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件/臺） α%—備品率
β%—廢品率
該零件為中批或大批量生產(chǎn).
2. 確定毛坯
2.1 毛坯的選擇
該零件是一個結(jié)構(gòu)較相對簡單的零件，要求材料易成型，切削性能好，同時要求強度要高，重要表面的表面硬度也要高，故選用鑄鐵材料HT200，鑄鐵材料是最常見的材料，其優(yōu)點是：容易成型，切削性能好，價格低廉，吸振性好。為了得到較好的強度和表面硬度，在加工過程中進行調(diào)質(zhì)處理，淬火，同時為了消除內(nèi)應(yīng)力對工件的影響，可進行適當(dāng)?shù)娜斯r效處理。
鑒于零件的結(jié)構(gòu)，需要先根據(jù)零件圖，做出鑄模，進行鑄造，結(jié)合零件和經(jīng)濟的考慮，最好用砂型鑄造的方法。
3. 基準(zhǔn)的選擇及方案的確定
3.1 基準(zhǔn)的選擇
3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇
在選擇精基準(zhǔn)時應(yīng)考慮如何時“基準(zhǔn)重合”，這樣可以避免基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。為了實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，先選擇以下兩種方式。
3.1.2 定位方案的比較分析與確定
上圖給出了定位原理方案，仔細分析本工序的工序內(nèi)容及加工要求，按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和元件，要擬定幾種具體方案進行比較，選擇或組合最佳方案。
根據(jù)工序圖給出的定位元件方案，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正確選擇定位元件或定位的組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標(biāo)準(zhǔn)定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。
方案一:以底平面限制3個自由度，Φ20的孔限制2個自由度，側(cè)面限制一個自由度，屬于完全定位。
3.2 選擇加工方法
由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備以立式鉆床機床為主，其生產(chǎn)方式為專用夾具為，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。了解工藝規(guī)程中本工序的加工內(nèi)容，機床、刀具、切削用量、工步安排、工時定額，同時加工零件數(shù)。這些是在考慮夾具總體方案、操作、估算夾緊力等方面必不可少的，根據(jù)所給零件圖可知，本道工序的內(nèi)容是鏜R20的孔。
4. 夾緊機構(gòu)的設(shè)計
4.1 夾緊力的方向、作用點
夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件在夾緊力的作用下產(chǎn)生變形，導(dǎo)致工件報廢。?
夾緊力的作用點應(yīng)選擇在定位元件支承點的作用范圍內(nèi)，以及工作剛度高的位置，確保工件定位準(zhǔn)確、不變形。
4.2 選擇夾緊機構(gòu)，確定夾緊方案
在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應(yīng)的夾緊機構(gòu)，確定夾緊機構(gòu)要注意以下幾方面的問題：?
①夾緊機構(gòu)應(yīng)具備足夠的強度和夾緊力，確保工件夾緊牢固。?
②手動夾具夾緊機構(gòu)的操作力不應(yīng)過大，以減輕操作人員的勞動強度。?
③夾緊機構(gòu)的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。?
根據(jù)所給工件的形狀、尺寸，選用螺旋杠桿式加緊機構(gòu)來夾緊工件。?
確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構(gòu)，估算夾緊力大小，
要選擇和設(shè)計動力源。夾緊方案也需反復(fù)分析比較，并最終確定最佳設(shè)計方案。????????????
由于工件大批量生產(chǎn)，宜用簡單的手動裝置。前側(cè)面采用夾緊螺釘與后側(cè)面的定位螺釘保證前后方向的定位穩(wěn)定，然后在工件的筋板側(cè)面上采用兩個壓板夾緊工件，屬于單個螺旋夾緊機構(gòu)。
4.3 計算夾緊力
由夾具裝配圖可以看出,由于水平方向上所受的力與進刀方向一致,所以水平方向上不需要考慮夾緊力是否合適,只用考慮Z軸上的夾緊力就可以了。
查《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-3得:
式中:
=×1.0×1.0×1.0×1.0=1.10
所以,
=587.5N
在計算切削力時,必須把安全系數(shù)也考慮在內(nèi).
查《機床夾具設(shè)計手冊》,表1-2-1可知:
所以,
切削力=1.5×1.2×1.0×1.0×1.3×1.0×1.5×587.5=2062.13N
因本夾具主要夾緊力是螺母夾緊,
查《機械加工工藝師手冊》表17-30得:
夾緊力N=7950N
此時,實際夾緊力已大于所需2062.13N的加緊力了,所以本夾具可安全工作。
4.4 選擇導(dǎo)向裝置
鏜套分為A型鏜套和B型鏜套。此次設(shè)計選擇A型鏜套。
4.5 夾具體
用來安裝和固定定位元件，夾緊機構(gòu)和鉆模板的實體。具體大小根據(jù)整個機構(gòu)的大小而調(diào)整，要保證機構(gòu)的穩(wěn)定，所以形位公差有較嚴(yán)格的要求。
5. 誤差分析
用調(diào)整法加工一批工件時，工件在定位過程中，由于工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，以及工件的定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件的定位表面存在制造誤差，都會引起工件的工序基準(zhǔn)偏離理想位置，而使工序尺寸產(chǎn)生加工誤差，稱為定位誤差，常用表示。其數(shù)值大小為工件的工序基準(zhǔn)沿工序尺寸方向上發(fā)生的最大偏移量。它由定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合誤差和定位副制造不準(zhǔn)確引起工序基準(zhǔn)的位移誤差兩部分組成，其大小是兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)之和，即
當(dāng)工序基準(zhǔn)位置與多個定位基準(zhǔn)有關(guān)時，以上兩個誤差方向和工序尺寸方向便可能不一致，定位誤差的計算則比較復(fù)雜，需要具體情況具體分析。一般按最不利的情況找出定位時一批工件中工序基準(zhǔn)的兩個極端位置，然后把工序基準(zhǔn)的最大變動量折算到工序尺寸方向上，即可得到定位誤差。
使用夾具安裝工件時，應(yīng)盡量減少定位誤差，在保證該工序加工要求的前提下，留給其他工藝系統(tǒng)誤差的比例大一些，以便能較好地控制加工誤差。根據(jù)加工誤差計算不等式，定位誤差應(yīng)不超過零件公差的1/5-1/3。
定位心軸垂直放置：=0.019+0.007+0.002=0.028
式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）；
——工件圓孔直徑公差（mm）；
——心軸外圓直徑公差（mm）。
?
6. 繪制夾具裝配圖
6.1制圖比例1：1?
把工件視為透明體，用雙點劃線畫出零件輪廓，作出定位面、夾緊面和加工的孔，無關(guān)的定位表面可以省略。
6.2?夾緊、導(dǎo)向，夾具體
畫出定位元件和導(dǎo)向元件，按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件或夾緊機構(gòu)，畫出夾具體，其他元件或機構(gòu)，以及上述各元件與夾具體的聯(lián)結(jié)，使夾具形成一體，標(biāo)注必要的尺寸，配合和技術(shù)條件。對零件編號，填寫標(biāo)題欄和零部件明細表。其中還要在定位，導(dǎo)向完成后進行定位精度的定性分析。
（1）總裝配圖應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)盡可能按比例1：1繪制，這樣圖樣有良好的直觀性。主視圖應(yīng)按操作實際位置布置，三視圖要能完整清楚表示出夾具的工作原理和結(jié)構(gòu)；?
（2）視工件為透明體，用雙點畫線畫出主要部分（如輪廓，定位以及夾緊面和加工孔）。畫出定位元件、夾緊機構(gòu)、導(dǎo)向裝置和各支撐的位置；?
（3）按照夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構(gòu)；
（4）畫出夾具體及其他聯(lián)接用的元件（聯(lián)接體、螺釘、螺母等），將夾具各組成元件組合成一體；?
（5）標(biāo)注必要的尺寸、配合、公差等。?
?①?夾具的外形尺寸，所設(shè)計夾具的最大長、寬、高尺寸；?
?②?夾具與鉆頭的聯(lián)系尺寸，如鉆模套對鉆頭的引導(dǎo)所需要的配合尺寸要求。?
③?夾具中所有有配合關(guān)系的元件間應(yīng)標(biāo)注尺寸和配合種類。?
④?各定位元件之間，定位元件與導(dǎo)向元件之間，各導(dǎo)向元件之間應(yīng)標(biāo)注裝配后的位置尺寸和形位公差。?
（6）標(biāo)注技術(shù)條件。?
?①?定位元件的定位面間相互位置精度。?
?②?定位元件的定位表面與夾具安裝底面的位置精度。????
③?定位表面與導(dǎo)向元件間的位置精度。?
④?導(dǎo)向元件工作面間的位置精度。?
（7）對零件編號，填寫標(biāo)題欄和零件明細表。?
每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產(chǎn)活動中，生產(chǎn)部件按零件編號生產(chǎn)、查找工作。?
完整填寫標(biāo)題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設(shè)計者、比例等。?
完整填寫明細表，一般來說，加工工件填寫在明細表的下方，標(biāo)準(zhǔn)件、裝配件填寫在明細表的上方。注意：不能遺漏加工工件和標(biāo)準(zhǔn)件、配套件等。第二章?配圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和技術(shù)條件?
夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注必要的尺寸和技術(shù)要求，主要目的是為了檢驗本工序零件加工表面的形狀，位置和尺寸精度在夾具中是否可以達到，為了設(shè)計夾具零件圖，也為了夾具裝配和裝配精度的檢測。?
6.3?夾具裝配圖上標(biāo)注的尺寸
（1）夾具外形輪廓尺寸，如長、寬、高。?
（2）夾具與機床工作臺或主軸的配合尺寸，以及固定夾具的尺寸等。?
（3）夾具與鉆頭的聯(lián)系尺寸，如鉆模套對鉆頭引導(dǎo)所需要的距離。??????
（4）各定位元件之間，定位元件與導(dǎo)向元件之間，各導(dǎo)向元件之間裝配后的位置尺寸及公差應(yīng)滿足要求。?
上述聯(lián)系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相應(yīng)公差的1/3~1/5大小。?
6.4?夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求
??應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求包括：相關(guān)元件表面間的位置精度，主要表面的形狀精度，保證裝配精度和檢測的特殊要求，以及調(diào)整、操作等必要的說明。通常有以下幾方面：?
（1）定位元件的定位表面間相互位置精度。?
（2）定位元件的定位表面與夾具安裝基面、定向基面間的相互位置精度。?????
（3）定位表面與導(dǎo)向元件工作面間的相互位置精度。?????
（4）各導(dǎo)向元件的工作面間的相互位置精度。?
（5）夾具上有檢測基準(zhǔn)面的話，還應(yīng)標(biāo)注定位表面，導(dǎo)向工作面與該基準(zhǔn)面間的位置精度。?
對于不同的機床夾具，對于夾具的具體結(jié)構(gòu)和使用要求，應(yīng)進行具體分析，訂出該夾具的具體的技術(shù)要求。設(shè)計中可以參考機床夾具設(shè)計手冊以及同類夾具的圖樣資料等。
7. 方案設(shè)計論證
（1）首先根據(jù)已知工件的需要，選擇加工機床，應(yīng)選用立式鉆床加工比較合理。?
（2）其次工件主要定位部分為:以底平面限制3個自由度，Φ20個自由度，側(cè)面限制一個自由度，即完全定位。故此工件就采用這種方法進行定位。?
（3）芯軸把工件定位后，用開口墊圈，螺母組成的壓緊機構(gòu)加緊。這樣工件的定位加緊就完成了。最后調(diào)整對刀裝置，對位鏜刀，保證加工尺寸。
致謝
這次設(shè)計讓我收益匪淺，做這個設(shè)計過程中，我獲得的心得和體會，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)會了遇到問題，通過自己查閱資料，請教老師，請教同學(xué)快速解決問題的能力，讓我深深的明白了，天下并沒有難 的事情，只要敢于攀登和克服就沒有解決不了的問題。所謂天下事 會者不難，難者不會也。同時他也更深刻的讓我明白，系統(tǒng)的知識對解決問題的重要性，知識不系統(tǒng)看問題就容易一點帶面，以偏概全，以小蓋大，通過對這些知識系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和掌握，讓我了解到做任何事情都要多查資料，多讀書，系統(tǒng)的掌握相關(guān)的知識，然后才能做出正確的判斷和選擇，這些心得和體會也必將以后帶到我今后的工作和人生當(dāng)中，同時也讓我明白，做任何事情要有一定的理論去支撐，要讓理論和實踐很好的結(jié)合起來，不能坐而論道，紙上談兵，要把理論落地，充分的和實踐結(jié)合，然后通過實踐再很好的完善理論，同時也不能盲目的去干，要一定的理論和系統(tǒng)的知識作為依據(jù)，然后才可以做出非?？煽靠尚械臎Q定，才能觸類旁通，舉一反三。
總之通過我不懈的努力，和老師的辛勤知道，最終我完成了這次畢業(yè)設(shè)計，這次設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在這里，我非常感謝我的指導(dǎo)老師，每次我問他問題的時候，他都放下他的休息時間和手頭的工作，耐心地幫助我解決我遇到的技術(shù)上的一些難題，他的精益求精的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，作為老師的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，深深地感染和激勵著我，讓我終身難忘
從前期課題的選擇到最后項目的完成，他都始終給予我這個學(xué)生悉心的指導(dǎo)和講解。幾個月的時間，他不僅在這套畢業(yè)設(shè)計中遇到的問題給與很好的指導(dǎo)，同時還在思想、給與我很好的方向，通過這個設(shè)計，我更加敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平，同時他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是心中的標(biāo)桿，他的舉動必將影響我今后的學(xué)習(xí)和生活。
在此 我再次感謝我的指導(dǎo)老師，感謝他對于我無私的幫助和指導(dǎo)。
參考書籍
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7. 張進生 . 機械制造工藝與夾具設(shè)計指導(dǎo)
8. 張龍勛 . 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書 北京：機械工業(yè)出版社 1999.11
9. 機床夾具設(shè)計手冊 第二版 東北重型機械學(xué)院
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