鉆孔專用夾具的設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（機(jī)械類） 專用夾具的設(shè)計(jì) 學(xué)校：浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 系別：數(shù)字控制分院 班級(jí)：09數(shù)控一班 姓名：馮佳 學(xué)號(hào)：090201139 指導(dǎo)老師：惠老師 日期：2012-5-01 摘要 在機(jī)械制造各行業(yè)的工藝過(guò)程中廣泛應(yīng)用著各種不同的，用以固定加工對(duì)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(wú)論是在機(jī)械加工，裝配，檢驗(yàn)，還是在焊接，熱處理等冷，熱工藝中，以及運(yùn)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，

2、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(dòng)等諸方面起著巨大的作用。因此，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)，選擇了機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。 目錄 摘 要 I 前 言 1 第一章 鉆孔夾具設(shè)計(jì)的要求 2 1.1 鉆孔夾具方案設(shè)計(jì) 2 1.2 了解夾具總體設(shè)計(jì)的要求 2 第二章 鉆床夾具設(shè)計(jì) 4 2.1 確定夾具的類型 4 2.2 鉆模的主要類型 4 2.3 蓋板式夾具特點(diǎn) 5 第三章 夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 13 3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 13 3.2 夾具的導(dǎo)向 14 3.3

3、 鉆孔與工件之間的切屑間隙 15 3.4 鉆模板 16 3.5 總體分析夾具 16 總 結(jié) 17 參考文獻(xiàn) 18 致 謝 19 關(guān)鍵詞 機(jī)械 夾具 鉆模 加工 前 言 在機(jī)械加工過(guò)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(jì)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(jì)的夾具。鉆夾具的主要任務(wù)是保證刀具旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)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)

4、計(jì)要求、特點(diǎn)及夾具設(shè)計(jì)原理等，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(gè)面上的孔。本文就圍繞此夾具的方案選擇，確定夾具，設(shè)計(jì)夾具等等展開的。 但是，由于知識(shí)的缺陷，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的不夠周全，還存在一些錯(cuò)誤，請(qǐng)各位老師和同學(xué)指出，我將做到虛心接受，努力提高自己 第一章 鉆孔夾具設(shè)計(jì)的要求 1.1 鉆孔夾具方案設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)深人實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。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

5、特殊要求。 (2)工藝文件：了解工件的工藝過(guò)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(jì)的夾具要求是中小批量生產(chǎn)的夾具設(shè)計(jì)。 (4)制造與使用夾具的情況，有無(wú)通用零部件可供選用。工廠有無(wú)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(dòng)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(jì)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(duì)于精

6、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(duì)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(shí)間和輔助時(shí)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。 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。 第二章鉆床夾

7、具設(shè)計(jì) 確定夾具的類型：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(jì)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?！薄？砂淬@模有無(wú)夾具體，以及夾具體是否可動(dòng)，而分為下面幾類：[1] 1.固定式鉆模 這種鉆模在使用時(shí)，是被固定在鉆床工作臺(tái)。用于在立軸式鉆床上加工較大的單

8、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(shí)，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(tái)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(jì)，大多數(shù)情況是設(shè)計(jì)專用的工作夾具和標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)臺(tái)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

9、.蓋板式鉆模 這種鉆模無(wú)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(jiǎn)單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費(fèi)時(shí)，故此鉆模的質(zhì)量一般不宜超過(guò)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(shí)，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(jì)制造相應(yīng)的定位、夾緊裝置和鉆套等，裝在夾具體的平臺(tái)或鉆模板上的適當(dāng)位置，就可用于加工。 此次設(shè)計(jì)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(jì)針對(duì)這四個(gè)孔設(shè)計(jì)蓋板式鉆孔夾具。 2.3

10、蓋板式夾具特點(diǎn)[2] 蓋板式鉆模的特點(diǎn)是沒有夾具體。圖所示為加工車床溜板箱上多個(gè)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(guò)3個(gè)支承釘4安放在工件上。蓋板式鉆模的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多用于加工大型工件上的小孔，如圖2所示。 圖2.3 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(guò)一個(gè)銷及工件上一個(gè)孔及其該工件的一個(gè)平面進(jìn)行定位。 其中孔限制X、Y方向上移動(dòng)，銷限制繞Z旋轉(zhuǎn)。 若定位銷為長(zhǎng)銷，則出現(xiàn)過(guò)定位。所以定位銷為短定位銷。 2）定位銷的選擇[ 從上可

11、知此套夾具選取的定位銷為一圓柱銷實(shí)現(xiàn)定位， 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， 第三章 夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過(guò)，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(chǎng)合下，還無(wú)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(duì)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)

12、生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過(guò)程中實(shí)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(dòng)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(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)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(lái)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(shí)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(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件的

13、。不過(guò)這里上是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來(lái)夾緊的。 典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； （2）擴(kuò)力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動(dòng)作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。 工件通過(guò)定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過(guò)精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過(guò)松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)

14、，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。 圖3.1 裝配圖 如圖3.1所示在這次夾具設(shè)計(jì)中，定位是采用一根心軸和一個(gè)定位插銷來(lái)定位水平方向的。在垂直方向，用兩個(gè)同心半圓環(huán)來(lái)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(guò)先加工的孔進(jìn)行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。 3.2 夾具的導(dǎo)向[1] 在鉆床上加工孔時(shí)，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(guò)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(guò)程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的

15、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(duì)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3.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。 圖3.2 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

16、板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個(gè)固定襯套。選取的標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。 3.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆套的類型和特點(diǎn): 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(gè)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(duì)孔進(jìn)

17、行鉆鉸等加工時(shí)，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(shí)，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3.3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。 在本次夾具鉆模設(shè)計(jì)中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計(jì)方案后，選擇了C=8。因?yàn)榇算@的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。 3.4 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

18、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(dòng)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(shí)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] 3.5 總體分析夾具 在選定設(shè)計(jì)方案之前，我們到了江西消防車輛廠去參觀實(shí)習(xí)，讓我們對(duì)夾具設(shè)計(jì)有了很直觀的認(rèn)識(shí)。之后又多次去咨詢和請(qǐng)教廠里的工程師，這解決了我們?cè)谠O(shè)計(jì)中存在的很多問題。比如說(shuō)對(duì)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(qǐng)教了中心的老師。這也讓我們更多的了解了夾具設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。 在選定了設(shè)計(jì)芳案后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，我們不斷的更正和

19、優(yōu)化夾具，使夾具的設(shè)計(jì)更加滿足設(shè)計(jì)要求。 總 結(jié) 經(jīng)過(guò)了三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在指導(dǎo)老師和自己努力下，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)各種方式收集、查閱相關(guān)資料。同時(shí)，為了增加感性認(rèn)識(shí)，也為了更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)。指導(dǎo)老師親自帶我們?cè)啻紊钊虢飨儡囕v廠進(jìn)行實(shí)地考察，和校辦工程訓(xùn)練中心參觀。在考察和參觀的過(guò)程中，我們仔細(xì)觀察和虛心地請(qǐng)教了消防車輛廠的工程師和工人及校工程訓(xùn)練中心的老師們，不放過(guò)任何難點(diǎn)與疑問。設(shè)計(jì)中的很多機(jī)器結(jié)構(gòu)都參照工廠及訓(xùn)練中心的現(xiàn)行設(shè)備結(jié)構(gòu)。 通過(guò)這次完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們系統(tǒng)地回顧和復(fù)習(xí)了大學(xué)四年所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也深刻體會(huì)到學(xué)習(xí)的重要性并領(lǐng)會(huì)

20、到設(shè)計(jì)也是一種學(xué)習(xí)的方式。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們綜合運(yùn)用了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和相關(guān)設(shè)計(jì)軟件（如AutoCAD），且應(yīng)用熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)資料（包括手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到計(jì)算機(jī)和工具書及手冊(cè)在設(shè)計(jì)中帶來(lái)的便利和幫助。 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！感謝我的導(dǎo)師***教授，他們嚴(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；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。也感謝張卿、鄭劉斌等同學(xué)對(duì)我的幫助和指點(diǎn)。 他們帶領(lǐng)我們參觀了各個(gè)機(jī)械公司，這讓我們的視野更加開闊，讓我們對(duì)夾具設(shè)計(jì)有了更直觀、更全面的認(rèn)識(shí)。在我們?cè)O(shè)計(jì)的過(guò)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。在此，還要感謝***的老師們給我們的指導(dǎo)。 I 4