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畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目 鉆孔夾具設(shè)計
二級學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)電一體化
班 級
學(xué) 號
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
摘 要
在機(jī)械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應(yīng)用著各種不同的，用以固定加工對象，使之占有正確位置，以便接受施工的一種工藝裝備，統(tǒng)稱為夾具。因此，無論是在機(jī)械加工，裝配，檢驗，還是在焊接，熱處理等冷，熱工藝中，以及運輸工作中都大量采用夾具。但在機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛的是金屬切削機(jī)床上使用的夾具，我們稱其為機(jī)床夾具。它在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低成本，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力，以便工人掌握復(fù)雜或精密零件加工技術(shù)，以減輕繁重的體力勞動等諸方面起著巨大的作用。因此，機(jī)床夾具的設(shè)計和使用是促進(jìn)生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一。為此，在本次畢業(yè)設(shè)計時，選擇了機(jī)床夾具設(shè)計。
本文主要圍繞機(jī)床鉆孔夾具設(shè)計為中心。用以鉆HBC6700方向機(jī)殼體，首先通過參觀實習(xí)讓我們對夾具設(shè)計有了初步的了解，特別是對蓋板式鉆模夾具設(shè)計的了解更為深刻。然后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，對夾具設(shè)計方案進(jìn)行分析和選擇。選定方案后，。通過查閱相關(guān)夾具設(shè)計書籍和相關(guān)圖例在鉆孔夾具設(shè)計過程中，。在查閱了相關(guān)文獻(xiàn)后完成外文翻譯。參考相關(guān)資料完成夾具的總體設(shè)計。
關(guān)鍵詞：機(jī)械；夾具；鉆模；加工
II
Abstract
Machinery manufacturing industries in the process of a wide variety of applications for processing a fixed object, so that it occupies the correct position in order to receive a construction technology and equipment, collectively referred to as the fixture. Therefore, whether in the machinery processing, assembly, testing, or in welding, heat treatment, such as cold, heat process, and transport are a lot of work in a fixture. But in machining is the most widely used metal-cutting machine tools for use on the fixture, we called for the machine tool fixture. It guarantees high-quality products, high-yield, low-cost, bring into full play the potential of existing equipment, so that workers have complicated or sophisticated parts processing technologies, to reduce the heavy physical labors, and other aspects play a huge role. Therefore, the fixture of the machine is designed to promote the production and use of the rapid development of one of the important process.
This article mainly revolves the engine bed drill hole jig design is a center. With drills the HBC6700 azimuth training gear shell, first let us through the visit practice have the preliminary understanding to the jig design, was specially more profound to the lap type jig jig design's understanding. Then, under teacher's instruction, carries on the analysis and the choice to the jig design proposal. After designating the plan. Through consult related jig design books and related chart of symbols in drill hole jig design process. After having consulted the related literature completes the foreign language translation. Refers to the correlation data to complete jig's system design.
Key-words：machinery；Fixture；Jig；processing
目 錄
摘 要 I
Abstract II
前 言 1
第1章 鉆孔夾具設(shè)計的要求 2
1.1 鉆孔夾具方案設(shè)計 2
1.2 了解夾具總體設(shè)計的要求[2] 2
第2章 鉆床夾具設(shè)計特點 4
2.1 確定夾具的類型[1] 4
2.2 鉆模的主要類型 4
2.3 蓋板式夾具特點[2] 5
第3章 工件的夾緊計算及其選擇 7
3.1 工件的夾緊 7
3.1.1 夾緊基本原理理論[1] 7
3.1.2 夾緊座[2] [4] [6] 8
3.1.3 夾緊壓板 8
3.1.4 夾緊螺釘[1] [4] 9
3.2 夾緊力的選擇 9
3.2.1 夾緊力方向 10
3.2.2 夾緊力的作用點 10
3.2.3 夾緊力的計算 10
3.2.4 夾具精度計算與分析[3] 11
第4章 夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 13
4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2] 13
4.2 夾具的導(dǎo)向[1] 14
4.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙[1] [2] 15
4.4 鉆模板 16
4.5 總體分析夾具 16
總 結(jié) 17
參考文獻(xiàn) 18
致 謝 19
19
前 言
在機(jī)械加工過程中，夾具按專業(yè)化程度可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具、成組夾具、標(biāo)準(zhǔn)夾具、隨行夾具、組合機(jī)床夾具等。我這次設(shè)計的是蓋板式鉆夾具。這是一種專用夾具，專為一工件的一道工序而設(shè)計的夾具。鉆夾具的主要任務(wù)是保證刀具旋轉(zhuǎn)軸線對工件定位表面有正確的相互位置，根據(jù)工件的集合形狀和尺寸結(jié)構(gòu)及工藝特性，選擇不同形式的鉆模以保證產(chǎn)品精度和生產(chǎn)率。
在眾多鉆模夾具機(jī)床中，綜合考慮設(shè)計要求、特點及夾具設(shè)計原理等的各方面的因素，選擇了用蓋板式鉆模，它一般用于加工小型工件上分布在一個面上的孔。本文就圍繞此夾具的方案選擇，確定夾具，設(shè)計夾具等等展開的。
但是，由于知識的缺陷，設(shè)計時考慮的不夠周全，還存在一些錯誤，請各位老師和同學(xué)指出，我將做到虛心接受，努力提高自己。
第1章 鉆孔夾具設(shè)計的要求
1.1 鉆孔夾具方案設(shè)計
方案設(shè)計是夾具設(shè)計的重要階段，它在分析各種原始資料的基礎(chǔ)上，要完成下列設(shè)計工作：[1]
① 研究殼體零件原始資料，明確設(shè)計要求。
② 擬訂鉆孔夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖。
③ 繪制夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求。
④ 繪制零件圖。
從另外一方面來說，機(jī)床夾具設(shè)計是工藝裝備設(shè)計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術(shù)措施。在設(shè)計過程中應(yīng)深人實際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計。而深入生產(chǎn)實際調(diào)查研究中，應(yīng)當(dāng)掌握下面的一些資料：[1]
(1)工件圖紙；詳細(xì)閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術(shù)要求，該零件在機(jī)器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。
(2)工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準(zhǔn)面選擇的情況，可用機(jī)床設(shè)備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。
(3)生產(chǎn)綱領(lǐng)：夾具的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與工件的批量大小相適應(yīng)，做到經(jīng)濟(jì)合理。
在本次畢業(yè)設(shè)計的夾具要求是中小批量生產(chǎn)的夾具設(shè)計。
(4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術(shù)狀況等。
夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。
1.2 了解夾具總體設(shè)計的要求[2]
1）夾具應(yīng)滿足零件加工工序的精度要求。特別對于精加工工序，
應(yīng)適當(dāng)提高夾具的精度，以保證工件的尺寸公差和形狀位置公差等。
2）夾具應(yīng)達(dá)到加工生產(chǎn)率的要求。特別對于大批量生產(chǎn)中使用的
夾具，應(yīng)設(shè)法縮短加工的基本時間和輔助時間。
3）夾具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可設(shè)置必要的
防護(hù)裝置、擋屑板以及各種安全器具。
4）能保證夾具一定的使用壽命和較低的夾具制造成本。夾具元件
的材料選用將直接影響夾具的使用壽命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力學(xué)性能較好的材料。夾具的低成本設(shè)計在世界各國都以相當(dāng)重視。為此，夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)中。宜采用氣壓、液壓等高效夾緊裝置；而小批量生產(chǎn)，則宜采用較簡單的夾具結(jié)構(gòu)。
5）要適當(dāng)提高夾具元件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)程度。選用標(biāo)準(zhǔn)化元件，
特別應(yīng)選用商品化的標(biāo)準(zhǔn)元件，以縮短夾具制造周期，從而降低夾具成本。
6）必須具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便夾具的制造、使用和維修。
以上要求有時是互相矛盾的，故應(yīng)在全面考慮的基礎(chǔ)上，處理好主要矛盾，使之達(dá)到較好的效果。例如鉆模設(shè)計中，通常側(cè)重于生產(chǎn)率的要求。
第2章 鉆床夾具設(shè)計特點
2.1 確定夾具的類型[1]
按使用范圍，夾具可分為通用夾具和專用夾具兩類。通用夾具適用于各種不同尺寸的零件加工，如導(dǎo)尺、分度盤等。這類夾具是作為附件與機(jī)床一起配套供應(yīng)的。專用夾具是專門為某一工件在某一工序進(jìn)行加工而設(shè)計的夾具，如在銑床上加工彎曲零件必須采用相應(yīng)的夾具，在壓刨上加工斜面、曲面也要采用專用夾具。
2.2 鉆模的主要類型
鉆床專用夾具一般通稱為“鉆?！??？砂淬@模有無夾具體，以及夾具體是否可動，而分為下面幾類：[1]
1.固定式鉆模
這種鉆模在使用時，是被固定在鉆床工作臺。用于在立軸式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。如果要在立式鉆床上使用固定式鉆模加工平行空系，則需要在機(jī)床主軸上安裝鉆模時，一般先將裝在主軸上的定尺刀具伸入鉆套中，以確定鉆模的位置，然后將其緊固。這種加工方式的鉆孔精度比較高。
2.回轉(zhuǎn)式鉆模
回轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工同一圓周面上的平行孔系，或分布在圓周上的徑向孔。有立軸、臥軸和斜軸回轉(zhuǎn)等三種基本形式。由于回轉(zhuǎn)臺已標(biāo)準(zhǔn)化，并作為機(jī)床附件由專門廠生產(chǎn)供應(yīng)，固回轉(zhuǎn)式鉆模的設(shè)計，大多數(shù)情況是設(shè)計專用的工作夾具和標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)臺聯(lián)合使用。
3.翻轉(zhuǎn)式鉆模
主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻轉(zhuǎn)式鉆?？蓽p少工件裝夾的次數(shù)，提高工件上各孔之間的位置精度。
4.蓋板式鉆模
這種鉆模無夾具體，其定位元件和夾緊裝置直接裝在鉆模板上。鉆模板在工件上裝夾，適合于體積大而笨重的工件上的小孔加工。夾具、結(jié)構(gòu)簡單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費時，故此鉆模的質(zhì)量一般不宜超過10 kg。
5.滑柱式鉆模
滑柱式鉆模的結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了和規(guī)格化了，具有不同的系列。使用時，只要根據(jù)工件的形狀、尺寸和加工要求等具體情況，專門設(shè)計制造相應(yīng)的定位、夾緊裝置和鉆套等，裝在夾具體的平臺或鉆模板上的適當(dāng)位置，就可用于加工。
此次設(shè)計的夾具工件是側(cè)蓋，圖為其中部分結(jié)構(gòu)。
圖2.1 鉆孔零件
此設(shè)計針對這四個孔設(shè)計蓋板式鉆孔夾具。
2.3 蓋板式夾具特點[2]
蓋板式鉆模的特點是沒有夾具體。圖所示為加工車床溜板箱上多個小孔所用的蓋板式鉆模，它用圓柱銷1和菱形銷3在工件兩孔中定位，并通過3個支承釘4安放在工件上。蓋板式鉆模的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，多用于加工大型工件上的小孔，如圖2所示。
圖2.2 蓋板式鉆模
1——圓柱銷；2——鉆模板；3——菱形銷；4——支撐釘
1）工件的定位
該套夾具采用的定位：
該套夾具采用“一銷一孔”的定位.通過一個銷及工件上一個孔及其該工件的一個平面進(jìn)行定位。
其中孔限制X、Y方向上移動，銷限制繞Z旋轉(zhuǎn)。
若定位銷為長銷，則出現(xiàn)過定位。所以定位銷為短定位銷。
2）定位銷的選擇[2] [3]
從上可知此套夾具選取的定位銷為一圓柱銷實現(xiàn)定位，此銷應(yīng)可換。
按表選取 D=13，H=18。
根據(jù)尺寸選取的可換圓柱定位銷為A型:A13n6X24 GB2204-1980。
在“一銷一孔”定位方式中，銷是限制Z旋轉(zhuǎn)自由度的。
工件以“一銷一孔”定位時的定位誤差：
設(shè)計中兩銷為垂直放置，孔和銷皆為Ф13H7/h6。
由公差和配合表可知，定位孔為，定位銷為。
ε01XW=δg1+δj1+Δ1=0.018+0.011+0=0.029
ΔD.W=ε01XW/2=0.0146
由上述分析可知，欲減少系統(tǒng)定位誤差，可以采取提高定位孔、定位銷的精度或配合類別，采用消除間隙的結(jié)構(gòu)，選取孔距大的雙孔定位等，設(shè)計中選擇的工件定位孔是Ф10，精度是7級。
孔距公差為±0.015，定位平面的平面度為0.06，表面粗糙度為Ra=1.6。
從對加工零件進(jìn)行分析之后，可知采用蓋板式鉆模，不管是裝夾還是在效率上都優(yōu)于其他的鉆模。所以選擇了這種方案。
第3章 工件的夾緊計算及其選擇
3.1 工件的夾緊
3.1.1 夾緊基本原理理論[1]
夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應(yīng)力等的作用產(chǎn)生移動或振動。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過程中所受到的各種力不會使它離開定位時所需確定的位置，才可以設(shè)有夾緊裝置。夾緊裝置設(shè)計的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動強(qiáng)度都有很大的影響。
夾緊對象特征
加工信息特征
夾緊要求特征
動力源項
元功能解項
技術(shù)性
經(jīng)濟(jì)性
社會性
應(yīng)用實例
技術(shù)參數(shù)
夾緊功能原理方案設(shè)計
功能項
原理解項
評價項
備注項
圖3.1 夾緊功能原理方案設(shè)計組成結(jié)構(gòu)
分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置概括為兩類：第一類是性能要求，主要指定位唯一性、定位穩(wěn)定性，夾緊穩(wěn)定性及總體約束；第二類要求是夾具的結(jié)構(gòu)剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設(shè)計目錄中功能項包括夾緊對象特征項、加工信息特征及夾緊要求特征。
夾緊對象特征項目：包括夾緊對象類型、材料、形狀、體積、數(shù)量、物理特性、磁性、導(dǎo)電性、剛性等信息。
加工信息特征項：加工類型、機(jī)加工、裝配、檢測、焊接等、加工參數(shù)、切削參數(shù)、運動參數(shù)、幾何參數(shù)等。
夾緊要求特征項：主要指性能要求，包括定位要求、定位基準(zhǔn)選擇，如特征點、特征面。夾緊力大小、夾緊方向、夾緊行程、夾緊松開速率，自鎖性等。
元件功能分析：夾緊功能主要包括四種元功能。它們是：定位功能、傳動功能、執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定位元件、外圓定位元件。傳動功能由中間遞力機(jī)構(gòu)完成，該機(jī)構(gòu)一般有三個作用；改變作用力的力一向、大小和自鎖作用。目前常用的有以下機(jī)構(gòu)：斜楔機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、圓偏心機(jī)構(gòu)、杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、聯(lián)動機(jī)構(gòu)、對中機(jī)構(gòu)、定心機(jī)構(gòu)等。
設(shè)計夾緊裝置時，應(yīng)滿足下述主要要求：[2]
1.夾緊裝置在對工件夾緊時，不應(yīng)破壞工件的定位，為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點。
2.夾緊力的大小應(yīng)該可靠，適當(dāng)，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。
3.夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，夾緊動作要迅速，操作方便省力，安全。
4.夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。
3.1.2 夾緊座[2] [4] [6]
在不考慮重力和其它的伴生力的情況下，夾緊力的大小既與切削力的大小有 關(guān)，也與切削力對支承的作用有關(guān)。
W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中K=K1K2K3K4，K1=1.5~2，K2=1.2，K3=1.1~1.3，K4=1.2)
M為切削扭矩
W=1.8×1.2×1.2×1.2×85×(0.2×7+0.2×7)=740.28(N)
Q 需=KP/(f1+f2)=1.8×1.2×1.2×1.2×100/(0.2+0.2)=777.4N
Q 需為切削力
為簡化夾具的成本及考慮工廠實際情況，擬用螺釘夾緊裝置。計算螺釘?shù)膴A緊力：W=2QL/ D中/tg(α+φ1)。此公式采用中的數(shù)據(jù)以M16標(biāo)準(zhǔn)螺紋計算。
α為螺紋升角;t“gα=S/лD中;φ1螺紋摩擦角；D中螺紋中徑；Q人工作用力；其中有f=0.1(螺母端面與工件間的摩擦系數(shù))，φ1=6。34，；計算W=836.8（N）。
很明顯，可以使用螺釘夾緊機(jī)構(gòu)。
夾緊座加工要求：1.表面發(fā)藍(lán)或其它的防銹處理；2.熱處理:T10A，淬火HRC60~64；滲碳深度0.2~0.6mm；3.銳邊無毛刺；4.螺紋孔以國家標(biāo)準(zhǔn)的M16配做。
3.1.3 夾緊壓板
夾緊支板和夾緊座的目的相同，都是夾緊工件的，保證在加工過程中工件不移動，限制它的自由度，夾緊支板的工件接觸裝置擬用夾緊螺釘，支板在其中是輔助支承的，最終起決定作用的還是人的操作，不同人操作同樣的夾具或者是在夾緊的過程中用力和速度的不同，都對工件的加工精度有影響。由于取用的夾緊螺釘是一樣的，前面已經(jīng)計算過了，在此不重復(fù)了。[5]具體的結(jié)構(gòu)見零件圖。
圖3.2 壓板
夾緊壓板加工要求：1.表面發(fā)藍(lán)或其它的防銹處理；2.熱處理:T10A，淬火HRC38~45；滲碳深度0.2~0.6mm；3.銳邊無毛刺；4.螺紋孔以國家標(biāo)準(zhǔn)的M27配做。[1] [6]
3.1.4 夾緊螺釘[1] [4]
根據(jù)公司的實際情況選用夾緊螺釘，人工操作。節(jié)省成本，制造夾具的時間縮短并以國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格生產(chǎn)。
夾緊功能的原理方案設(shè)計目錄是設(shè)計目錄應(yīng)用的具體體現(xiàn)，由于夾具種類繁多，如何對其進(jìn)行抽象化整理，以利于運用設(shè)計目錄的結(jié)構(gòu)形式，還需要更深入的研究。建立原理方案設(shè)計目錄涉及的知識面較廣，難度較大，目錄本身的構(gòu)造規(guī)律也很復(fù)雜。這里僅作最基本的原理方案設(shè)計研究。
為使工件在定位件上所占有的規(guī)定位置在加工過程中保持不變，就要用夾緊裝置將工件夾緊.保證工件的定位基準(zhǔn)與夾具上的定位表面可靠的接觸，防止在加工過程中移動、振動、或變形。
因為此套夾具加工的工件剛度較好，防止了切削力作用是所引起的振動，側(cè)面在加上移動壓板的定位，免除夾緊力對加工表面幾何形狀精度的不利影響夾具的夾緊選用加工表面的松態(tài)夾緊，夾緊力的作用線不通過加工表面的周圍，使加工表面的材料處在自由狀態(tài)下。
3.2 夾緊力的選擇
3.2.1 夾緊力方向
在保證安裝的真確可靠，減少工件的變形，定位方便和在可以減少所需夾緊力的大小的前提下，此套夾具的夾緊方向和工件重力方向和切削方向相同。工件的定位工作面為垂直方向上，則工件的夾緊通過工件的一個定位銷與水平方向的移動壓塊完成。夾緊力的方向為平行重力方向垂直夾緊。[2]
在本次夾具設(shè)計中，夾緊力是由中心螺桿和一邊壓板提供的。
3.2.2 夾緊力的作用點
夾緊力的作用點是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積?，F(xiàn)在夾緊力的方案已定?？紤]夾具的結(jié)構(gòu)尺寸特征可以確定夾緊力的作用點個數(shù)為2個。
考慮夾緊力作用點的一般要求：[1]
① 夾緊力的作用點應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，而不至引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)；
② 夾緊力的作用點，應(yīng)使被夾緊的夾緊變形盡可能的小些；
③ 夾緊力的作用點應(yīng)盡可能靠近加工表面，以提高定位穩(wěn)定性。
3.2.3 夾緊力的計算
夾緊力的大小重要取決于切削P和重力G，重力是可認(rèn)為不變的，而切削力在切削的過程中是變化的。影響切削力的大小因素很多，如工件質(zhì)量的不均勻，加工質(zhì)量的不均勻，刀具磨損以及切削用量的變化等等。同時夾緊力也和其他因素有關(guān)，如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度，工藝系統(tǒng)的剛性等等，因此夾具夾緊力的設(shè)計只能對其作初略的估算。
W:實際夾緊力 Wi:理論夾緊力 K:安全系數(shù)
安全系數(shù):K= K1×K2×K3×K4
式中: K1-基本安裝系數(shù) K2-加工安裝系數(shù)
K3-刀具鈍化系數(shù) K4-切削特點系數(shù)
工件切削孔的位置如圖:
圖3.3 鉆孔零件
其加工直徑全部為12.5
此套夾具的夾緊力計算如表1: [1]
表 1
孔號
孔坐標(biāo)(毫米)
孔徑 (毫米)
走刀量 (毫米/轉(zhuǎn))
x
y
1
71.81
123.61
Φ12.5
0.10
2
126.61
129.56
Φ12.5
0.10
3
77.74
57.03
Φ12.5
0.10
4
132.67
61.82
Φ12.5
0.10
切削力P:P=2.6×D×S0.8×HB0.6
式中:D-鉆孔直徑 S-走刀量 HB-材料布氏硬度
HB=Hbmax-(Hbmax-Hbmin)/3=230
P1=P2= P3= P4=2.6×12.5×0.100.8×2300.6=134.6 (公斤力)
切削合力P=ΣPi=4×P1
=538.3 (N)
合力的位置:
x=ΣPixi/ΣPi
y=ΣPiyi/ΣPi
表 2
孔號
Pi
xi
Pixi
yi
Piyi
1
134.6
71.81
9665.626
123.61
16637.906
2
134.6
126.61
17041.706
129.56
17438.776
3
134.6
77.74
10463.804
57.03
7676.238
4
134.6
132.67
17857.382
61.82
8320.972
X=102.21mm y=93.00mm
安全系數(shù)K:
K= K0×K1×K2×K3×K4
取: K0=1.5、K1=1.0、K2=1.5、K3=1.2、K4=1.3
得: K=1.5×1.0×1.5×1.2×1.3=3.51
夾緊力的計算
夾緊工件所需的夾緊力w
W=K×P =3.51×538.3
=1889.433(N)
3.2.4 夾具精度計算與分析[3]
精度等級的選擇：首先根據(jù)所要加工的零件進(jìn)行分析，看其在各方面的精度及表面粗糙度等的要求。然后，根據(jù)設(shè)計好的夾具（即零件在夾具上的配合和裝配來確定。
表3 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表（節(jié)錄）
基本尺寸
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
>50~80
13
19
30
46
74
120
190
300
>80~120
15
22
35
54
87
140
220
350
>120~180
18
25
40
563
100
160
250
400
由國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的各公差等級的應(yīng)用范圍可知：
IT5～I(xiàn)T12級用于配合尺寸公差。其中
（1）IT5（孔到IT6）級用于高精度和重要的配合處；
（2）IT6（孔到IT7）級用于要求精密配合的情況；
（3）IT7（孔到IT8）級用于一般精度要求的配合。
選用公差等級時，除上述有關(guān)原則和因素外，還應(yīng)考慮以下問題。
ａ.相關(guān)件配合的精度；
ｂ.加工成本。
在本次設(shè)計的夾具中可得知零件與夾具體的配合要求較高精度配合，所以選擇(1），而用于定位零件中間的孔和軸，在鉆孔只能夠要求這個孔和軸要有較高的位置度，所以選擇（2），鉆模板和零件上用來定位的插銷，因為它是用來對零件鉆孔裝夾定位的，所以同樣選（2）。
第4章 夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計
4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2]
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點：
（1）結(jié)構(gòu)簡單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。
圖4.1 裝配圖
如圖4.1所示在這次夾具設(shè)計中，定位是采用一根心軸和一個定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向，用兩個同心半圓環(huán)來定位。當(dāng)被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進(jìn)行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。
4.2 夾具的導(dǎo)向[1]
在鉆床上加工孔時，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。
導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。
在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套。
鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。
因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。
圖4.2 鉆套
鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC60。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。
相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個固定襯套。選取的標(biāo)準(zhǔn)件代號為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。
4.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙[1] [2]
鉆套的類型和特點:
1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。
2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。
3、快換鉆套：當(dāng)對孔進(jìn)行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導(dǎo)套引導(dǎo)刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。
4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標(biāo)準(zhǔn)鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。
鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。
圖4.3
切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。
在本次夾具鉆模設(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。
4.4 鉆模板
在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。
在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。[4]
4.5 總體分析夾具
多次去咨詢和請教學(xué)校的教師，這解決了我們在設(shè)計中存在的很多問題。比如說對零件的裝夾，定位和精度分析等等。我們之中也在校辦的工程訓(xùn)練中參觀，并請教了中心的老師。這也讓我們更多的了解了夾具設(shè)計的注意事項。
在選定了設(shè)計方案后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，我們不斷的更正和優(yōu)化夾具，使夾具的設(shè)計更加滿足設(shè)計要求。
總 結(jié)
經(jīng)過了三個月的畢業(yè)設(shè)計，在指導(dǎo)老師和自己努力下，本次畢業(yè)設(shè)計終于完成了。
在設(shè)計過程中，通過各種方式收集、查閱相關(guān)資料。同時，為了增加感性認(rèn)識，也為了更好的進(jìn)行設(shè)計。
通過這次完整的畢業(yè)設(shè)計，我們系統(tǒng)地回顧和復(fù)習(xí)了大學(xué)三年所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識，同時也深刻體會到學(xué)習(xí)的重要性并領(lǐng)會到設(shè)計也是一種學(xué)習(xí)的方式。在設(shè)計的過程中，我們綜合運用了系統(tǒng)的設(shè)計方法和相關(guān)設(shè)計軟件（如AutoCAD），且應(yīng)用熟悉相關(guān)設(shè)計資料（包括手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進(jìn)行經(jīng)驗估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到計算機(jī)和工具書及手冊在設(shè)計中帶來的便利和幫助。
通過這次機(jī)畢業(yè)設(shè)計，更加系統(tǒng)的了解機(jī)械制造工藝的一般過程，并且學(xué)會了對工藝設(shè)計的整體把握，也有了較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)設(shè)計方法。在本次課程設(shè)計中，能運用所學(xué)基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的設(shè)計方案，進(jìn)行必要的計算，根據(jù)課題設(shè)計出符合要求、 優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的夾具。并能運用所學(xué)基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的方案，進(jìn)行必要的計算，根據(jù)題意設(shè)計出符合優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的鉆孔夾具。也明確工序要求，了解所用機(jī)床，刀具及工序前加工情況，所以，這次畢業(yè)設(shè)計對我來說收獲很大。但也有很多地方還有在努力學(xué)習(xí)。
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致 謝
本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！感謝敖小寶導(dǎo)師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。也感謝汪強(qiáng)、陳銀平等同學(xué)對我的幫助和指點。
這讓我們的視野更加開闊，讓我們對夾具設(shè)計有了更直觀、更全面的認(rèn)識。在我們設(shè)計的過程中，導(dǎo)師也認(rèn)真的指導(dǎo)我們畫圖和寫論文等等的工作。