機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).doc

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機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：鉆床夾具設(shè)計(jì) 系 別：機(jī)械與電子工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 前 言夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、智能、復(fù)合、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是加工零件（板件）上的兩個(gè)孔。零件屬于大批量生產(chǎn)，鉆孔要求精度高，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)專用夾具，保證零件加工質(zhì)量。由于夾具的利用率高，經(jīng)濟(jì)性好，使用元件的功能強(qiáng)而且數(shù)量少，配套費(fèi)用低，降低生產(chǎn)成本；采用夾緊裝置，縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)鉆床夾具，首先要分析加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進(jìn)行安裝、定位、夾緊；完成草圖后考慮零件間的連接關(guān)系和螺釘、螺母、定位銷等的固定方式，設(shè)計(jì)合理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)零部件間的相對運(yùn)動，根據(jù)零件要求選擇材料。完成鉆床夾具的所有設(shè)計(jì)后，用AutoCAD進(jìn)行二維圖的繪制，首先畫好零件圖，最后進(jìn)行裝配，標(biāo)注相關(guān)尺寸及技術(shù)要求，并用Pro/ENGINEER繪制最終三維效果圖，最終進(jìn)行說明書，任務(wù)書的撰寫、整理、修改完成設(shè)計(jì)任務(wù)。目錄第一章 對加工零件的工藝分析11.1 夾具設(shè)計(jì)11.2 零件分析1 1.2.1 零件圖1 1.2.2 加工零件圖分析2第二章 定位方案及誤差分析22.1 擬定定位方案2 2.1.1定位方案擬定2 2.1.2 定位方案選定22.2 定位誤差分析3 2.2.1 相關(guān)概念3 2.2.2 定位誤差分析4第三章 對刀導(dǎo)向方案43.1 對刀導(dǎo)向方案43.2 對刀導(dǎo)向元件詳細(xì)參數(shù)4第四章 夾緊方案及夾緊力分析5 4.1 夾緊方案分析54.2 夾緊力分析5 4.2.1 夾緊力估算5第五章 夾具體設(shè)計(jì)及連接元件選型75.1夾具體設(shè)計(jì)75.2連接元件選型8 5.2.1 標(biāo)準(zhǔn)件8 5.2.2 非標(biāo)準(zhǔn)件8第六章 夾具零件圖和裝配圖及標(biāo)注86.1零件圖86.2鉆模板零件圖116.3裝配圖12第七章 三維效果圖13總 結(jié)14參考文獻(xiàn)14第一章 對加工零件的工藝分析1.1 夾具設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)為夾具設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)鉆床夾具，學(xué)習(xí)機(jī)床夾具的基本設(shè)計(jì)過程、步驟，規(guī)范、學(xué)習(xí)和掌握設(shè)計(jì)方法，以學(xué)習(xí)的各種機(jī)械設(shè)計(jì)、材料、運(yùn)動、力學(xué)知識及三維建模為基礎(chǔ)。以機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械制圖、制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)以及各種國家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，獨(dú)立自主的完成鉆床夾具的設(shè)計(jì)、計(jì)算全過程，親身了解設(shè)計(jì)過程中遇到的種種問題及解決辦法，思考、分析最優(yōu)方案，這是一次獨(dú)立自主的設(shè)計(jì)過程，為畢業(yè)設(shè)計(jì)及就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。1.2 零件分析 1.2.1 零件圖 1.2.2 加工零件圖分析 該工序?yàn)榧庸蓚€(gè)4孔，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。使用機(jī)床夾具后，這種精度主要靠夾具和機(jī)床來保證，不再依賴工人的技術(shù)水平。所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)有以下基本要求：1)夾具結(jié)構(gòu)方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)在大批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量采用快速、高效夾具結(jié)構(gòu)，如多件夾緊、聯(lián)動結(jié)構(gòu)等，以縮短輔助時(shí)間；對于中、小批量生產(chǎn)，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，以降低夾具制造成本。2)保證工件精度要求這是夾具設(shè)計(jì)的最基本要求，其關(guān)鍵是正確地定位方案、夾緊方案、刀具導(dǎo)向方式及合理確定夾具刀具技術(shù)要求。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行誤差分析與計(jì)算。3)便于排屑切屑積集在夾具中，會破壞工件的正確定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形；切屑的清理又會增加輔助時(shí)間。切屑積集嚴(yán)重時(shí)，還會損傷刀具甚至引發(fā)工傷事故。故排屑問題在夾具設(shè)計(jì)中必須給以充分注意，在設(shè)計(jì)高效機(jī)床和自動線夾具是尤為重要。4)操作方便、安全、省力如采用氣動、液壓等夾緊裝置，以降低工人強(qiáng)度，并可好地控制夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合工人操作習(xí)慣，必要時(shí)應(yīng)有安全防護(hù)裝置，以確保使用安全。5)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的夾具要便于制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整、維修等。6)此次設(shè)計(jì)的是鉆床專用夾具，要求裝卸方便，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。7） 夾具元件應(yīng)滿足通用化標(biāo)、準(zhǔn)準(zhǔn)化、系列化的“三化”原則，并具有一定的使用壽命和較低的夾具設(shè)計(jì)制造成本 第二章 定位方案及誤差分析2.1 擬定定位方案 2.1.1定位方案擬定 工件定位的目的是為了保證工件加工面與加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間的位置公差（如同軸度、平行度、垂直度等）和距離尺寸精度。工件加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與機(jī)床的正確位置是工件加工面與加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間位置公差的保證；工件加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與刀具的正確位置是工件加工面與加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間距離尺寸精度的保證。所以工件定位時(shí)有以下兩點(diǎn)要求： 一是使工件加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與機(jī)床保持一正確的位置；二是使工件加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與刀具保持一正確的位置。工件定位的方法有三種：（一）直接找正法定位直接找正法定位是利用百分表、劃針或目測等方法在機(jī)床上直接找正工件加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)使其獲得正確位置的定位方法。這種方法的定位精度和找正的快慢取決于找正工人的水平，一般來說，此法比較費(fèi)時(shí)，多用于單件小批生產(chǎn)或要求位置精度特別高的工件。（二）劃線找正法定位劃線找正法定位是在機(jī)床上使用劃針按毛坯或半成品上待加工處預(yù)先劃出的線段找正工件，使其獲得正確的位置的定位方法，此法受劃線精度和找正精度的限制，定位精度不高。主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件等不便于使用夾具進(jìn)行加工的粗加工。（三）使用夾具定位夾具定位即是直接利用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的定位方法。由于夾具的定位元件與機(jī)床和刀具的相對位置均已預(yù)先調(diào)整好，故工件定位時(shí)不必再逐個(gè)調(diào)整。此法定位迅速、可靠，定位精度較高，廣泛用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中。 2.1.2 定位方案選定 在考慮到以上問題的基礎(chǔ)上，根據(jù)零件的具體情況提出以下定位方案： 方案：三 工件采用六點(diǎn)定位，即用底面四個(gè)點(diǎn)和側(cè)面兩個(gè)點(diǎn)定位，這種定位方式，夾具結(jié)構(gòu)簡單，裝卸工件方便，定位穩(wěn)定可靠，并且在一次安裝中，可以從加工除定位面以外的剩余各個(gè)平面和孔系，也可以作為從粗加到精加工大部分工序的定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”。因此，顯然此方案滿足“六點(diǎn)定位原理”的要求。工件的六個(gè)自由度被完全限制，并且產(chǎn)生過定位，但只需嚴(yán)格保證6H8孔軸線的垂直度要求就能較小的產(chǎn)生過定位帶來的加工誤差，顧采用上述定位方案可行。2.2 定位誤差分析 2.2.1 相關(guān)概念造成定位誤差的原因有兩個(gè)： 一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合誤差，記作。 二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合誤差，記作。采用六點(diǎn)定位，定位基面為工件底面，其側(cè)面即為定位基準(zhǔn)，與之對側(cè)面為限位基準(zhǔn)，平板的底面稱為限位基準(zhǔn)。用來確定本工序加工表面位置的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。 2.2.2 定位誤差分析此工件用六點(diǎn)定位，對于20尺寸定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，所以=0。且定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)也重合不存在定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)連線方向上的尺寸要求，故=0。用合成法計(jì)算定位誤差，因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)與定位基準(zhǔn)為同一個(gè)表面，與為無相關(guān)公共變量，故： 對于尺寸，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合所以=0.02，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)重合=0，故：第三章 對刀導(dǎo)向方案 3.1 對刀導(dǎo)向方案在鉆床夾具中，通常用鉆套實(shí)現(xiàn)刀具的對準(zhǔn)導(dǎo)向，鉆套有四種形式，固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套。依據(jù)加工批量，安裝方便和使用場景選用固定鉆套。鉆套與鉆模板采用配合制，防轉(zhuǎn)螺釘選用M8（JB/T 8045.5） 3.2 對刀導(dǎo)向元件詳細(xì)參數(shù)鉆套 基本尺寸（極限偏差F7） 基本尺寸（極限偏差選用D6） 防轉(zhuǎn)螺釘 基本尺寸 基本尺寸 基本尺寸 第4章 夾緊方案及夾緊力分析4.1 夾緊方案分析在機(jī)械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個(gè)工作過程。工件定位后，必須采用一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上。從而使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動,以保證加工精度,避免機(jī)床、刀具的損壞和發(fā)生人身安全事故。工件采用的是六點(diǎn)定位，所以工件的六個(gè)自由度被限制?？梢杂寐菪龏A緊機(jī)構(gòu)配合壓板進(jìn)行夾緊，且具有較好的自鎖性。4.2 夾緊力分析 4.2.1 夾緊力估算 由于螺旋夾緊機(jī)構(gòu)可看做是繞在圓柱體上的斜楔，因此，螺釘加緊力的計(jì)算與斜楔相似。下圖是夾緊狀態(tài)下螺桿受力情況。圖中，F(xiàn)2為工件對螺桿的摩擦力，分布在整個(gè)接觸面上，計(jì)算時(shí)可視為集中在半斤r的圓周上。r成為當(dāng)量摩擦半徑，他與接觸形式有關(guān)。F1位螺孔對螺桿的摩擦力，也分布在整個(gè)接觸面上，計(jì)算時(shí)可視為集中在中徑d0處。根據(jù)力矩平衡條件： 式中 F-夾緊力（N） F-作用力（N） L-作用力臂）（mm）L=8 d-螺紋中徑（mm）d=3.675 t-螺紋螺距（mm）t=0.5 -螺紋升角（） -螺紋處摩擦角（）實(shí)際計(jì)算可取8.5 -螺桿端部與工件間的摩擦角（） -螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）與接觸的形狀有關(guān) 計(jì)算得： F=90F 第五章 夾具體設(shè)計(jì)及連接元件選型5.1夾具體設(shè)計(jì) 夾具體是整個(gè)夾具的基體和骨架，組成夾具的各個(gè)零件、機(jī)構(gòu)等都要安裝在上面。夾具體的類型分為鑄造夾具體（a）、焊接夾具體（b）、鍛造夾具體（c）和裝配夾具體(d)。如下圖所示： 通過對夾具上各組成件的分布情況、零件的形狀、尺寸以及加工性質(zhì)的考慮，以及加工零件的方便性，我選擇裝配式夾具體，裝配式夾具體優(yōu)點(diǎn)裝拆方便、安裝靈活、縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期等?；谝陨戏治?，設(shè)計(jì)出本夾具的夾具體如下圖所示： 5.2連接元件選型5.2.1 標(biāo)準(zhǔn)件連接元件選型包括定位元件選取，夾緊元件選取，其他專用元件選取。1、 定位元件：支撐釘，支撐板，可調(diào)支撐螺釘。2、 夾緊元件：壓緊螺釘，螺母，滑動壓塊，壓板。3、 其他專用元件：鉆套。以上所用元件都為標(biāo)準(zhǔn)件，相關(guān)的尺寸大小查表可得。5.2.2 非標(biāo)準(zhǔn)件夾具體設(shè)計(jì)，鉆模板設(shè)計(jì)，底座設(shè)計(jì)。第六章 夾具零件圖和裝配圖及標(biāo)注6.1零件圖6.2鉆模板零件圖6.3裝配圖第七章 三維效果圖設(shè)計(jì)總結(jié)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回首兩周的設(shè)計(jì)過程，感慨萬千。通過設(shè)計(jì)夾具學(xué)習(xí)新知識已經(jīng)溫習(xí)以前學(xué)習(xí)的理論，對我們大有裨益。通過這次設(shè)計(jì)我們學(xué)習(xí)到不足，充分感受到一個(gè)產(chǎn)品從無到有的設(shè)計(jì)、從理論到實(shí)踐的艱辛。讓我們感受到作為一名機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化的學(xué)生，理論知識和對設(shè)計(jì)工作的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真對我們的重要性。通過這次設(shè)計(jì)我們綜合運(yùn)用了機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、互換性與技術(shù)測量、機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、金屬切削原理與刀具、工程材料以及熱處理工藝等知識，起到穿針引線，承上啟下的作用，鞏固已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識的同時(shí)不用運(yùn)用磨煉基本功。在機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)過程中，首先是對工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，制定工件選用的機(jī)床，刀具，以及怎么樣加工的過程。因此，工藝規(guī)程至關(guān)重要。在機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)中還學(xué)習(xí)到用AutoCAD進(jìn)行制圖和一些三維軟件進(jìn)行仿真（比如proE）。這是對以前學(xué)的制圖的知識的一個(gè)回顧，CAD制圖不管是現(xiàn)在還是將來的工作都有很大的幫助，因此，這次是真正的將以前所學(xué)聯(lián)系到了一起。參考文獻(xiàn)1 肖繼德，陳寧平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.2 陸 玉. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.3 陸劍中，孫家寧. 金屬切削原理與刀具M(jìn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.4 常同立，楊家武，佟志忠. 機(jī)械制造工藝學(xué)M.北京：清華大學(xué)出版社，2010.5 張福霞. 互換性與技術(shù)測量M.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2015.6 王啟平. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005.18