1本科生畢業(yè)論文(設計)題目：基于 Por/E 鉆床夾具虛擬設計系 別 機電工程系 學科門類 工學 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化學 號 XXXXXXXXXXXXXXXX 姓 名 某 某 指導教師 張 景 完成時間 201*年 *月*日目 錄摘 要 IABSTRACTII第 1 章 緒論 .11.1 鉆孔夾具方案設計 .11.2 了解夾具總體設計的要求 .11.3 鉆床的發(fā)展趨勢 .21.4 鉆床夾具的概述 21.4.1 鉆床夾具的特點 31.4.2 鉆床夾具的主要類型 31.4.3 鉆模類型選擇 41.4.4 鉆套的選擇 41.4.5 鉆模板類型 4第 2 章 鉆床夾具設計特點 .52.1 明確設計任務，了解零件加工工藝過程 .52.1.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求 52.1.2 孔的加工 .62.1.3 面的加工 .62.1.4 槽的加工 .62.1.5 熟悉零件加工工藝過程 72.2 確定定位方案 .7第 3 章 工件的夾緊計算及其選擇 .83.1 工件的夾緊 .83.2 夾緊力的選擇 .93.2.1 夾緊力方向 .93.2.2 夾緊力的作用點 93.2.3 夾緊力的計算 .9第 4 章 夾具結構分析與設計 .114.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 .114.2 鉆孔與工件之間的切屑間隙 .124.3 鉆模板 .134.4 定位誤差的分析 144.5 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 .154.6 確定夾具體結構和總體結構 .164.7 三維裝配圖 PROE 建模 .174.8 夾具設計及操作的簡要說明 .19結 論 .20致 謝 .21參考文獻 .22I摘 要在機械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應用著各種不同的，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。但在機械加工中應用最為廣泛的是金屬切削機床上使用的夾具，我們稱其為機床夾具。它在保證產(chǎn)品優(yōu)質，高產(chǎn)，低成本，充分發(fā)揮現(xiàn)有設備的潛力，以便工人掌握復雜或精密零件加工技術，以減輕繁重的體力勞動等諸方面起著巨大的作用。因此，機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一。為此，在本次畢業(yè)設計時，選擇了機床夾具設計。本文主要圍繞機床鉆孔夾具設計為中心。用以鉆某零件零件，首先通過參觀實習讓我們對夾具設計有了初步的了解，特別是對鉆模夾具設計的了解更為深刻。然后，在導師的指導下，對夾具設計方案進行分析和選擇。選定方案后，。通過查閱相關夾具設計書籍和相關圖例在鉆孔夾具設計過程中，。在查閱了相關文獻后完成外文翻譯。參考相關資料完成夾具的總體設計。關鍵詞：機械；夾具；鉆模；加工IIABSTRACTIn the process of the machinery manufacturing industries widely used in a variety of different, to fix the object to be processed so that it occupies the correct position in order to receive a process of construction and equipment, collectively referred to as fixtures. Therefore, whether in machining, assembly, inspection, or in welding, heat treatment and other cold and hot process, and transport work are extensive use of fixtures. But in machining fixture is the most widely used metal cutting machine tools, jigs and fixtures we call. It is to ensure product quality, high yield, low cost, the full potential of existing equipment, or for workers to grasp complex precision parts processing techniques to reduce the heavy manual labor and other aspects play a huge role. Therefore, the design and use of jigs and fixtures is one of the important technical measures to promote the rapid development of production. For this reason, in this graduation design, select the design of jigs and fixtures.This paper drilling machine tool fixture design around the center. Drill part for a part, first by visiting fixture design practice allows us to have a preliminary understanding, especially understanding of jig fixture design more profound. Then, under the guidance of instructors, fixture design scheme of analysis and selection. After the selected program. Through access to relevant books and fixture design legend associated drilling fixture design process. Checking the relevant documents after the completion of foreign language translation. Refer to the relevant information to complete the overall design of the fixture.Key words： Mechanical; fixture; jig; machining1第 1 章 緒論1.1 鉆孔夾具方案設計方案設計是夾具設計的重要階段，它在分析各種原始資料的基礎上，要完成下列設計工作： [1]① 研究殼體零件原始資料，明確設計要求。② 擬訂鉆孔夾具結構方案，繪制夾具結構草圖。③ 繪制夾具總圖，標注有關尺寸及技術要求。④ 繪制零件圖。從另外一方面來說，機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術措施。在設計過程中應深人實際，進行調查研究，吸取國內外的先進技術，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。而深入生產(chǎn)實際調查研究中，應當掌握下面的一些資料： [1](1)工件圖紙；詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術要求，該零件在機器中的位置和作用，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，基準面選擇的情況，可用機床設備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。(3)生產(chǎn)綱領：夾具的結構形式應與工件的批量大小相適應，做到經(jīng)濟合理。在本次畢業(yè)設計的夾具要求是中小批量生產(chǎn)的夾具設計。(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，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。1.2 了解夾具總體設計的要求1）夾具應滿足零件加工工序的精度要求。特別對于精加工工序，應適當提高夾具的精度，以保證工件的尺寸公差和形狀位置公差等。2）夾具應達到加工生產(chǎn)率的要求。特別對于大批量生產(chǎn)中使用的夾具，應設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，可設置必要的防護裝置、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。夾具元件河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）2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性能較好的材料。夾具的低成本設計在世界各國都以相當重視。為此，夾具的復雜程度應與工件的生產(chǎn)批量相適應。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構。5）要適當提高夾具元件的通用化和標準程度。選用標準化元件，特別應選用商品化的標準元件，以縮短夾具制造周期，從而降低夾具成本。6）必須具有良好的結構工藝性，以便夾具的制造、使用和維修。以上要求有時是互相矛盾的，故應在全面考慮的基礎上，處理好主要矛盾，使之達到較好的效果。例如鉆模設計中，通常側重于生產(chǎn)率的要求。1.3 鉆床的發(fā)展趨勢鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常鉆頭旋轉為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結構簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換非凡刀具，可擴、锪孔，鉸孔或進行攻絲等加工。鉆床可分為下列類型： (1)臺式鉆床：可安放在作業(yè)臺上，主軸垂直布置的小型鉆床。 (2)立式鉆床：主軸箱和工作臺安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。 (3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動的鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。 (4)銑鉆床：工作臺可縱橫向移動，鉆軸垂直布置，能進行銑削的鉆床。 (5)深孔鉆床：使用特制深孔鉆頭，工件旋轉，鉆削深孔的鉆床。 (6)平端面中心孔鉆床：切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。 (7)臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動的鉆床鉆床相關標準與其他金屬切削機床相關標準大體相同，其專用標準有：GB6477.4-86《金屬切削機床術語鉆床》，GB2815-89、JB/T5763-91《鉆床聯(lián)接尺寸標準》，GB9461-88、JB/Z108-89《搖臂鉆床參數(shù)及系列型譜標準》等，出口產(chǎn)品不得低于一等品。主要生產(chǎn)廠家有：中捷友誼廠、沙市第一機床廠、寧夏大河機床廠、魯南機床廠、保定鉆床廠等。鉆床主要出口日本、東南亞、歐、美、非洲及港、澳等 30 余個國家及地區(qū)。1.4 鉆床夾具的概述鉆床夾具：用干各種鉆床（鏜床組合機床）上的夾具，又稱鉆模，鏜模。主要目的保證孔的精度（位置）。要想對鉆床夾具有深刻的了解，就要先知道鉆床夾具的特點。河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）31.4.1 鉆床夾具的特點在一般鉆床對工件進行空加工，多具一下特點:首先是刀具本身的剛性比較差。鉆床上所加工的空多為小尺寸的孔，其工序內容不外乎鉆、擴、鉸、锪或攻螺紋等加工，所以，刀具直徑往往比較小，而軸向尺寸比較啊，刀具的剛性均較差。其次是多刃刀的不對稱，易造成空的形位公差。鉆、擴、鉸等孔加工刀具，多為多刃刀具，當?shù)度蟹植疾粚ΨQ，或刀刃分布不對稱，或刀刃長度不等，會造成被加工孔的制造誤差，尤其是采用普通麻花鉆鉆孔，手工刃磨鉆頭所造成的兩側不對稱，極易造成被加工孔的孔位偏移、孔徑增大及孔軸線的彎曲和歪斜，嚴重影響孔的形狀、位置精度。再有就是普通麻花鉆頭起鉆時，孔的精度極差。普通麻花鉆軸向尺寸大，結構剛性差，加上鉆心結構所形成的橫刃，破壞定心，使鉆尖運動布穩(wěn)定，往往在起鉆過程造成較大的孔位誤差。在單件、小批量生產(chǎn)種中，往往要考操作工在起鉆過程中不斷地進行人工矯正控制孔位精度，而在大批生產(chǎn)中，則需依靠刀刃結構的改進和夾具對刀具的嚴格引導解決。綜合以上孔加工特點，鉆床夾具的主要任務是解決好工件相對刀具的正確加工位置的嚴格控制問題。在大批量生產(chǎn)中，為有自傲解決鉆頭鉆孔的精度不穩(wěn)定的問題，多直接設置帶有刀具引導的鉆模板，對鉆頭進行正確引導和對孔位進行強制性限制。尤其是對箱體、蓋板類工件的鉆孔，往往要同時有多支鉆頭一次性鉆出眾多的孔，為保證加工孔隙的位置精度，一定要通過一塊精確的模版，把多個孔位由引導限制好。這種用來正確引導鉆頭控制孔位精度的模版。專業(yè)化、高效生產(chǎn)中的鉆床夾具，通常具有較精確的鉆模版，以正確、快速地引導鉆頭控制孔位精度，這是鉆床夾具的最主要的特點。所以，習慣上又把鉆床夾具稱為鉆模。為防止鉆刃破壞鉆模板上引導孔的孔壁，多在引導孔中設置高硬度的鉆套，以維持鉆模板的孔系精度。對鉆床夾具的類型要有一定的認知。1.4.2 鉆床夾具的主要類型鉆床加工中對不同的加工工件所選著的夾具體液是不同的。因此根據(jù)經(jīng)驗人們總結了以下不同工件加工的主要夾具。它們主要是：1.固定式：夾具與機床上位置固定不變，用于立鉆，搖臂鉆加工大件等2.回轉式：用于同一圓周上的孔系加工。它包括立軸、臥軸和斜軸回轉三種基本型式。3.移動式：鉆模移動，用于加工同一表面上的多個孔中小型工件4、翻轉式：鉆模板轉動一定角度，用于加工不同表面上的孔，翻轉點力，河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）45、蓋板式：沒有夾具體，模板蓋在工件上加工6、滑柱式：升降鉆模板的通用可調夾具根據(jù)不同工件的加工，因此我們也要對鉆模由工件的形狀和加工要求進行選擇。1.4.3 鉆模類型選擇鉆模類型多，在設計時，要根據(jù)工件的形狀、重量、加工要求和批量來選型：被鉆孔徑10mm，或加工精度較高時，宜用固定鉆模。不同表面上的孔，總 G150N,宜用固定鉆模，在搖臂鉆加工，量大時用立鉆多軸加工。垂直度與孔間距要求不高時，用滑柱式鉆模。若加工大件上的小孔時，宜用蓋式鉆模。為了提高鉆孔的精度，可以通過鉆套來來引導刀具的位置，保證孔加工的精度。但由于加工工件的量大小和孔位置特殊，所以鉆套也分為以下幾種。1.4.4 鉆套的選擇鉆套和鉆模板是鉆床夾具的特殊元件。鉆套的作用是確定被加工孔的位置和引導刀具加工，鉆套裝配在模板上，用鉆套比不用鉆套可減少 50%以上的誤 差。其結構尺寸已標準化：1）固定鉆套：配合 H7/n6,H7/r6,結構簡單，精度高，適用于單孔或小批生產(chǎn)。2）可換鉆套：H7/g5,H7/g6，間隙配合裝入襯套內，用螺釘固定3）快換鉆套：配合 H7/g5,H7/g6,結構與上述不同，不用固定螺釘便可更換。適用于加工多，更換不同孔經(jīng)的鉆套。 上述鉆套標準化。還有一種特殊故鉆套。4）特殊鉆套：適用于工件結構形狀和被加工孔的位置特殊 性，標準鉆套不滿足時用的鉆套。鉆套的安裝也是非常重要的，因此鉆模板可以通過合理的設計將鉆套定位安裝，從而保證孔的加工位置。鉆模板通常裝配在夾具體或支架上，或與夾具上的其它元件相連接。常見的有如下幾種類型：1.4.5 鉆模板類型A 固定式鉆模板：鉆模板和夾具體或支架是用固定方法相連接，一般采用兩個圓錐銷和螺釘裝配連接；對于簡單的結構也可采用整體的鑄造或焊接結構。B 鉸鏈式鉆模板： 當鉆模板妨礙工件裝卸等工作時，可用活動鉸鏈把鉆模板與夾具體相連接。C 可卸式鉆模板河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）5D 懸掛式鉆模板： 在立式鉆床上采用多軸傳動頭進行平行孔系加工時，所用的鉆模板就連接在傳動箱上，并隨機床主軸往復移動。這種鉆模板簡稱為懸掛式鉆模板6第 2 章 鉆床夾具設計特點2.1 明確設計任務，了解零件加工工藝過程2.1.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）7圖 2.1 加工零件圖該零件為 45#鋼；零件圖如上圖 2.1，中批量生產(chǎn)；該工序在立式鉆床上用鉆頭工。該手柄的加工表面分三種，主要是孔的加工，兩側面的加工，槽的加工，各組加工面之間有嚴格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特別是孔的加工，幾乎都要保證 Ra3.2um 的表面粗糙度，因而需精加工，現(xiàn)將主要加工面分述如下：2.1.2 孔的加工該零件共有 3 個孔要加工：φ38mm 孔是零件的主要加工面，多組面，大頭孔與兩側面的垂直度為 0.08，孔口倒角為 1X45°，尺寸精度為 φ38H8，因而是后續(xù)工序的主要精基準面，需精加工且盡早加工出來；φ22mm 小頭孔與 φ38mm 大頭孔有中心距為128±0.2，小頭孔孔口倒角為 1X45°，尺寸精度為 φ22H9，也要精加工；φ4mm 注油孔是通孔，通過兩孔中心連線及對兩側對稱面，沒有位置尺寸度要求，只需要轉床粗加工。2.1.3 面的加工該零件共有 2 個側面要加工：兩個側面是配合 φ38mm 孔后續(xù)工序的主要精基準面，需要精加工。2.1.4 槽的加工該零件僅有 1 個槽需加工：φ22mm 小頭孔鍵槽兩側面粗糙度為 Ra6.3um，尺寸精度為 10H9，需精加工。2.1.5 熟悉零件加工工藝過程 10.模鍛毛坯;20.粗銑端面 B;30.粗銑端面 A;40.精銑端面 B;50.精銑端面 A;60.粗鏜小頭孔;70.粗鏜大頭孔;80.粗銑小頭槽;90.精銑小頭槽;河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）8100.鉆大頭徑向孔 φ4;110.精鏜小頭孔 φ22;120.精鏜大頭孔 φ38;130.倒角;140.檢驗入庫。2.2 確定定位方案利用本夾具主要用來鉆圓周面上 孔，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術4m?要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，孔 進行了27H?鉆、擴、鉸加工， 進行了粗、精鏜加工。因此，定位、夾緊方案有：38?方案Ⅰ：選底平面、 工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定位，夾27H緊方式選用螺母在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔，以便刀具能加工工件上的小孔。方案Ⅱ：選一面兩銷定位方式， 工藝孔用短圓柱銷， 用棱形銷定位，夾2?38?緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。分析比較上面二種方案：方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的， 孔端是不27H加工的，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。心軸上的開孔也不利于排銷。通過比較分析只有方案Ⅱ滿足要求，孔 其加工與孔 的軸線間有尺寸公差，38??選擇小頭孔和大頭孔來定位，從而保證其尺寸公差要求。圖中對孔的的加工沒有位置公差要求，所以我們選擇底平面和兩孔為定位基準來設計鉆模，從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和兩孔定位限制 6 個自由度。9第 3 章 工件的夾緊計算及其選擇3.1 工件的夾緊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，才可以設有夾緊裝置。夾緊裝置設計的優(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性經(jīng)濟性社會性應用實例技術參數(shù)夾緊功能原理方案設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計組成結構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構剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設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、導電性、剛性等信息。加工信息特征項：加工類型、機加工、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構完成，該機構一般有三個作用；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構：斜楔機構、螺旋機構、圓偏心機構、杠桿鉸鏈機構、連桿機構、聯(lián)動機構、對中機構、定河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）10心機構等。設計夾緊裝置時，應滿足下述主要要求： [2]1.夾緊裝置在對工件夾緊時，不應破壞工件的定位，為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點。2.夾緊力的大小應該可靠，適當，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.夾緊裝置結構簡單合理，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可進行調整和補償。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]夾具的結構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；② 夾緊力的作用點，應使被夾緊的夾緊變形盡可能的小些；③ 夾緊力的作用點應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，如工件質量的不均勻，加工質量的不均勻，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，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)河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）11安全系數(shù):K= K 1×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) 其加工直徑全部為10刀具：鉆頭 D=4。則軸向力：見《工藝師手冊》表 28.4F=C d f k ……………………………………3.1F0zFy式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFk =(07.1)92()103.?nHBF=420 (2307.135.480.1 N??轉矩T=C d f kT0ZTy式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTT=0.206 2.0.85317.34()NM???功率 P =mKWdV260950?在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)K=K K K K1234式中 K —基本安全系數(shù)，1.5;K —加工性質系數(shù)，1.1;2K —刀具鈍化系數(shù) , 1.1;3K —斷續(xù)切削系數(shù), 1.14則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N??鉆削時 T=17.34 N M?切向方向所受力: F =1LT2670534.???取 .fF =4416f )(.1NF Ff1所以,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）12第 4 章 夾具結構分析與設計4.1 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，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。夾緊裝置的基本任務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。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件。考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。螺旋夾緊機構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構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當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。典型的螺旋夾緊機構的特點：（1）結構簡單；（2）擴力比大；（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。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉，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，便于手動調整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）13圖 4.1 CAD 裝配圖如圖4.1所示在這次夾具設計中，在垂直方向，用兩個同心半圓環(huán)來定位。4.2 鉆孔與工件之間的切屑間隙鉆套的類型和特點: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，鉆套以 F7/m6 或 F7/k6 配合裝入襯套中。3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(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，以免刮傷鉆套內孔，如圖4.2。河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）14圖 4.2 鉆套切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素，確定了設計方案后，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。圖 4.3 鉆套實體圖4.3 鉆模板在導向裝置中，導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、鉸鏈式鉆模板、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]河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）15圖 4.4 鉆模板實體圖4.4 定位誤差的分析該夾具以一個平面和和 2 個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。由[5]和[6]可得：1 定位誤差： 當短圓柱銷以任意邊接觸時minDWd??????當短圓柱銷以固定邊接觸時2d?式中 為定位孔與定位銷間的最小間隙min通過分析可得：0.5D??1dmin?因此：當短圓柱銷以任意邊接觸時河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）160.63DWm???2 夾緊誤差 ： ?cos)(minaxyj??其中接觸變形位移值：SNHBKRkZaZy 014.8.9])[(1????cos0.3j???⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj??m5.⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01.誤差總和： 0.965jwm???從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。4.5 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達到孔的加工的要求。表d D D1 H t基本 極限偏差 F7基本 極限偏差 D6＞0～1 3 +0.010+0.0046＞1～1.8 4 7＞1.8～2.6 5 86 9 --＞2.6～3+0.016+0.0066+0.016+0.008 9 8 12 160.008河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）17＞3～3.3＞3.3～4 7 10＞4～5 8 11＞5～6+0.022+0.01010+0.019+0.010 13＞6～8 12 15 10 16 20＞8～10+0.028+0.013 15 18＞10～12 18+0.023+0.012 22 12 20 25＞12～15 22 26＞15～18+0.034+0.016 26 30 16 28 36＞18～22 30+0.028+0.015 34＞22～26 35 39 20 3645#＞26～30+0.041+0.020 42 46＞30～35 48+0.033+0.017 52 25 45# 56＞35～42 55 59＞42～48 62 660.012＞48～50+0.050+0.02570+0.039+0.020 74 30 56 67 0.040鉆模板選用翻轉鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。4.6 確定夾具體結構和總體結構對夾具體的設計的基本要求（1）應該保持精度和穩(wěn)定性在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。（2）應具有足夠的強度和剛度保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應有足夠的厚度，剛度可以適當加固。（3）結構的方法和使用應該不錯夾較大的工件的外觀，更復雜的結構，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應特別注意結構的過程中，應處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應能減小體積減輕重量，結構應該簡單。（4）應便于鐵屑去除在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應在夾具體上面。（5）安裝應牢固、可靠河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）18夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應的表面接觸或實現(xiàn)的。當夾安裝在重力的中心，夾具應盡可能低，支撐面積應足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結構，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便于鐵屑。此外，夾點技術，經(jīng)濟的具體結構和操作、安裝方便等特點，在設計中還應考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設計，必須考慮結構應便排出鐵屑。圖 4.5 夾具體實體圖4.7 三維裝配圖 PROE 建模 下圖為裝配三維建模圖河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）19圖 4.6 夾具實體圖 1圖 4.5 夾具實體圖 2河北科技學院 2016 屆畢業(yè)論文（設計）204.8 夾具設計及操作的簡要說明由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由度，用定位塊定位最后一個轉動自由度。此時雖然有過定位，但面是經(jīng)精銑的面，定位是允許的。21結 論在很多問題的設計過程中，假設出現(xiàn)不合理工藝路線，甚無法保證夾具設計的準確性。在夾具設計中，由于定位基準的選擇不合理，出現(xiàn)了定位或不定位零件加工精度無法保證。在夾緊機構由于尺寸的選擇，如不合理，但沒有達到夾緊的目的，也可能是由于位置的夾緊力和工件表面的作用所產(chǎn)生的營業(yè)額不合理。然而，在老師的細心指導的悉心指導下，經(jīng)過三個月的努力，這些問題都一一解決方案。在這一過程中，加工工藝及夾具設計知識和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識的能力，我的專業(yè)知識，進一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術工作。然而，在老師的細心指導的悉心指導下，經(jīng)過三個月的努力，這些問題都一一解決方案。在這一過程中，加工工藝及夾具設計知識和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識的能力，我的專業(yè)知識，進一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術工作。通過這次的畢業(yè)設計，我深深地感受到，做任何事都必須有耐心，細心。有時是不小心計算誤差，只能被無情地重做。但一想到老師教得比平時多，病人，認為他們的社會責任感的未來，思想在世界上是因為一些小錯誤，讓人觸目驚心的事故，我不能不提醒自己，要形成一個高度負責的好習慣，一絲不茍。發(fā)現(xiàn)自己的知識真的很差，他們的能力，用學到的知識是不夠的，幾年來學習很多課程，今天才知道自己和不使用。想到這里，我真的有點不耐煩。主要是確定的工藝設計的工藝路線，確定加工和切削參數(shù)，基本工時，本設計的零件工藝路線是正確合理的，定位和夾緊的夾緊機構可實現(xiàn)定位和夾緊的目的，可以保證工件的加工精度。在很多問題的設計過程中，假設出現(xiàn)不合理工藝路線，甚無法保證夾具設計的準確性。在夾具設計中，由于定位基準的選擇不合理，出現(xiàn)了定位或不定位零件加工精度無法保證。在夾緊機構由于尺寸的選擇，如不合理，但沒有達到夾緊的目的，也可能是由于位置的夾緊力和工件表面的作用所產(chǎn)生的營業(yè)額不合理。然而，在老師的細心指導的悉心指導下，經(jīng)過三個月的努力，這些問題都一一解決方案。在這一過程中，加工工藝及夾具設計知識和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識的能力，我的專業(yè)知識，進一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術工作。然而，在老師的細心指導的悉心指導下，經(jīng)過三個月的努力，這些問題都一一解決方案。在這一過程中，加工工藝及夾具設計知識和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識的能力，我的專業(yè)知識，進一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術工作。通過這次的畢業(yè)設計，我深深地感受到，做任何事都必須有耐心，細心。有時是不小心計算誤差，只能被無情地重做。但一想到老師教得比平時多，認為他們的社會責任感的未來，思想在世界上是因為一些小錯誤，讓人觸目驚心的事故，我不能不提醒自己，要形成一個高度負責的好習慣，一絲不茍。發(fā)現(xiàn)自己的知識真的很差，他們的能力，用學到的知識是不夠的，幾年來學習很多課程，今天才知道自己和不使用。想到這里，我真的有點不耐煩。22致 謝畢業(yè)設計是大學知識，相關的專業(yè)知識的綜合運用，是知識在實踐中的應用。通過本次畢業(yè)設計，使我的專業(yè)知識得到鞏固和提高在原來的基礎上，就離不開老師和同學的幫助。設計的分析是在老師的指導下完成的，在分析過程中，老師給了我很大的鼓勵，在設計和分析使我覺得更多的設計思路，提高的學習能力，和討論的問題的分析，有一個更清楚的了解，使我受益不淺。說實話，畢業(yè)設計真是有點累了。然而，明確其自身的設計結果，畢業(yè)設計仔細回味的旅程，一個罕見的成功立刻讓我昏昏欲睡。雖然這是我剛學的第一個走，一點在我的生命中的成功，但它讓我覺得更成熟了。通過這次的畢業(yè)設計，我深深地感受到，做任何事都必須有耐心，細心。有時是不小心計算誤差，只能被無情地重做。但一想到老師教得比平時多，病人，認為他們的社會責任感的未來，思想在世界上是因為一些小錯誤，讓人觸目驚心的事故，我不能不提醒自己，要形成一個高度負責的好習慣，一絲不茍。發(fā)現(xiàn)自己的知識真的很差，他們的能力，用學到的知識是不夠的，幾年來學習很多課程，今天才知道自己和不使用。想到這里，我真的有點不耐煩。因為臨近畢業(yè)的時間，許多本來應該了解到的地方都沒有時間去仔細調查的來源，如控制，協(xié)調電網(wǎng)的理解，選擇求解器，它使我明白大學只是一個大致的方向，和距離太遠，離實際應用。但我認為，方向是最重要的，因為方向，將用最少的精力去做事情，這項工作后，我的生命。因為在實際生產(chǎn)生活中，從事的工作是千差萬別的，只有找到自己最喜歡的，最有前途的工作，個人有更高的熱情，但也最有可能在自己的崗位上做出一定的貢獻。23參考文獻[1] 李旦等，專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005。[2] 孫已德，夾具圖冊，北京：機械工業(yè)出版社，1984。[3] 何玉林，機械制圖，重慶：重慶大學出版社，20001983。[4] 機械工程基礎與通用標準實用叢書編委會，形狀和位置公差，北京：中國計劃出版社，2004。[5] 淘濟賢等，夾具設計，北京：機械工業(yè)出版社，1986。[6] 李洪，機械加工工藝師手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1990。[7] 機械設計手冊編委會，機械設計手冊卷 4，北京：機械工業(yè)出版社，1998。[8] 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