軸承蓋鉆孔夾具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機(jī)床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，極大的推動(dòng)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步使工藝過程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末以來(lái)，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化得到了很好的發(fā)展。但工具（含刀具、夾具、量具與輔具等）在不斷的革新中，起功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具是一種裝夾

2、工件的工藝設(shè)備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過程中。在各種金屬切削機(jī)床上用于裝夾工件的工藝設(shè)備成為機(jī)床夾具，如車床上使用的三爪自定心卡盤、四爪卡盤，銑床上使用的平口虎鉗等。現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件的加工精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。因此，無(wú)論是在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造工藝系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。一、夾具的功能1.保證加工質(zhì)量 使用機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，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(lái)保證，不再依賴工人的技術(shù)水平。

3、2.提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本 使用夾具后可減少劃線、找正的輔助時(shí)間，且易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工。在現(xiàn)代機(jī)床加工中，廣泛采用氣動(dòng)、液動(dòng)等機(jī)動(dòng)加緊裝置，可是輔助時(shí)間進(jìn)一步減少。3.擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍 在機(jī)床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。例如，在機(jī)床或鉆床上使用鏜模，可以代替鏜床鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車床或銑床上進(jìn)行仿形加工。4.減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。二、機(jī)床夾具的類型機(jī)床夾具通常有三種分類方法，即按應(yīng)用范圍、夾緊動(dòng)力源和使用機(jī)床來(lái)分類。1、按應(yīng)用范圍分：通用夾具、通用可調(diào)整夾具、專用夾具、組合夾具、成組夾具、拼拆式夾具。2、按夾具動(dòng)力源分類：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具

4、、液壓夾具、氣液增壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具、離心力夾具、其他。3、按使用機(jī)床分類：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具、其他機(jī)床夾具。通用夾具是在普通機(jī)床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺(tái),分度頭,頂尖座等。它們都一標(biāo)準(zhǔn)化了,具有一定的通用性,可以用來(lái)安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進(jìn)行特殊的調(diào)整。通用可調(diào)整式夾具的特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。專用夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計(jì)制造的。組合夾具是由一套標(biāo)準(zhǔn)化的夾具元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝組成。不同元件的不同組合

5、和聯(lián)接可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具。夾具用完后，元件可以拆卸重復(fù)使用。成組夾具是用于零件成組加工的夾具。它的加工對(duì)象較之可調(diào)整夾具更明確，適用范圍更廣一些。拼拆式夾具是將標(biāo)準(zhǔn)化的、可互換的零部件裝在基礎(chǔ)件上或直接裝在機(jī)床工作臺(tái)上，并利用調(diào)整件裝配而成。當(dāng)某種零件加工完畢，即把夾具拆開，將這些標(biāo)準(zhǔn)零部件放入倉(cāng)庫(kù)中，以便重復(fù)用于裝配成加工另一零件的夾具。這種夾具是通過調(diào)整其活動(dòng)部分和更換定位元件的方式重新調(diào)整的。本課程設(shè)計(jì)研究了翻轉(zhuǎn)式夾具，闡述了翻轉(zhuǎn)式夾具的工作原理，對(duì)翻轉(zhuǎn)式夾具的各零部件做了較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型，且進(jìn)行了相關(guān)的強(qiáng)度校核。第一章夾具的總體方案設(shè)計(jì)1.1對(duì)工件進(jìn)

6、行分析軸承蓋的作用一是為了固定軸承進(jìn)行軸向定位，二是起密封保護(hù)作用，防止軸承進(jìn)入塵土等進(jìn)入軸承造成損壞。除它本身可以防塵和密封外，它常和密封件配合以達(dá)到密封的作用。如圖1-1示：圖1-1 軸承蓋通過對(duì)零件圖的分析，因零件的尺寸不大，且精度要求較高，所以選用翻轉(zhuǎn)式夾具。1.2綜合設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟（1）專用夾具的基本要求保證工件的加工精度1）專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。2）提高生產(chǎn)率應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。3）工藝性好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工

7、、裝配、檢驗(yàn)和維修。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配機(jī)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。4）使用性好專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑機(jī)構(gòu)。5）經(jīng)濟(jì)性好除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以考慮夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。 （2）夾具設(shè)計(jì)的一般步驟1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)材料2）確定夾具設(shè)計(jì)方案與繪制夾具草圖3）進(jìn)行必要的分析計(jì)算4）審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì)5）繪制夾具裝配總圖6）繪制夾具零件圖（3）夾具設(shè)計(jì)中的幾個(gè)重要問題1）清根問題 在設(shè)計(jì)端面

8、和內(nèi)孔定位的夾具時(shí)，會(huì)遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處的清根問題。2）讓刀問題在設(shè)計(jì)圓盤類刀具（如銑刀、砂輪等）加工的家具時(shí)，會(huì)存在讓刀問題。3）更換問題4）防松問題（4）夾具的結(jié)構(gòu)工藝性分析 夾具的結(jié)構(gòu)工藝性指夾具制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)試、維修的方便性。為保證良好的工藝性，應(yīng)做到：盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件：各種專用件要易于制造。（5）夾具精度分析 加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行加工精度分析。具體分析見第四章。第二章夾具設(shè)計(jì)的步驟本章著重介紹專用夾具的設(shè)計(jì)步驟和方法，并討論相關(guān)的一些問題。2.1專用夾具的基本要求（1）保證加工精度這是必須做到的最基本要求，其關(guān)鍵是正確的定位、夾緊和導(dǎo)向方案，夾具制造的技

9、術(shù)要求，定位誤差的分析和驗(yàn)算。（2）夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)在大批量生產(chǎn)時(shí)，盡量采用快速與高效的定位、夾緊機(jī)構(gòu)和動(dòng)力裝置，提高自動(dòng)化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。在中、小批量生產(chǎn)時(shí)，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性，以適應(yīng)多品種工件的加工。（3）安全、方便、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度機(jī)床夾具要有工作安全性考慮，必要時(shí)加裝保護(hù)裝置。要符合工人的操作位置和習(xí)慣，有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產(chǎn)和工件笨重時(shí)，盡可能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。（4）排屑順暢機(jī)床夾具中積聚切屑會(huì)影響到工件的定位精度，切屑的熱量會(huì)使工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時(shí)間、降低生產(chǎn)率，因此夾具設(shè)計(jì)中要對(duì)排屑問題給

10、予足夠的重視。（5）機(jī)床夾具應(yīng)具有良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性機(jī)床夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮方便制造、檢測(cè)、調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。2.2 專用夾具設(shè)計(jì)的一般步驟（1） 明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)原始材料1）了解加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，該工序的加工內(nèi)容及工序圖，了解該工序所使用的設(shè)備、刀具、量具等工藝裝備，生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。2）了解零件的生產(chǎn)類型，這是決定夾具采用簡(jiǎn)單疾結(jié)構(gòu)或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的依據(jù)。3）收集該夾具所使用的機(jī)床的資料，注要指與夾具連接部分的安裝尺寸。4）收集所使用的刀具的資料，如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術(shù)條件。5）了解夾具制造廠房的能力和使用條件。6）收集有關(guān)夾

11、具零部件的標(biāo)準(zhǔn)（包括國(guó)際、部標(biāo)、企標(biāo)、廠標(biāo)），典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)等。（2）擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖1）根據(jù)工件的加工要求和結(jié)構(gòu)形狀，確定工件的定位方式，選擇或設(shè)計(jì)定位裝置，必要時(shí)，計(jì)算定位誤差。2）確定工件夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。3）確定其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式如：定向、導(dǎo)向、分度、對(duì)刀裝置等。4）確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式和夾具在機(jī)床上的安裝方式。5）繪制夾具草圖，最好考慮幾種方案經(jīng)過分析比較，從中選出合理的方案。（3） 進(jìn)行必要的分析計(jì)算 工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選用比較合理的方案。（4） 審查方案

12、和改進(jìn)設(shè)計(jì)（5） 繪制夾具草圖 按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，盡可能采用比例1:1，主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制。被加工零件用雙點(diǎn)劃線表示。（6） 繪制夾具零件圖夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫零件圖，并按夾具總圖要求，確定零件的尺寸，公差及技術(shù)要求。第三章夾具零部件的結(jié)構(gòu)選擇3.1夾具模板鉆模板用于安裝鉆套。鉆模板與夾具的連接方式有固定式、鉸鏈?zhǔn)?、分離式、懸掛式等幾種。 固定式鉆模板1定位銷；2螺釘； 3鉆模板； 4夾具體圖3-1.1固定式鉆模板 鉸鏈?zhǔn)姐@模板 1鉸鏈銷；2夾具體；3鉸鏈座；4支撐釘；5鉆模板；6菱形螺母 圖3-1.2鉸鏈?zhǔn)姐@模板 分離式鉆模板 1鉆模板；2鉆套；3壓板（圖b為螺釘）；4工

13、件圖3-1.3分離式鉆模板 懸掛式鉆模板 1夾具體；2導(dǎo)柱；3工件；4鉆模板；5彈簧；6多軸滑動(dòng)頭圖3-1.4 懸掛式鉆模板本設(shè)計(jì)的鉆模板如圖3-1.5示：圖3-1.5夾具模板3.2 長(zhǎng)型固定鉆套 材料：d26 mm T10A 熱處理：T10A HRC 5864圖3-2長(zhǎng)型固定鉆套3.3緊固螺栓墊片圖3-3墊片3.4壓板圖3-4壓板3.5 緊固螺栓本設(shè)計(jì)所選用的螺栓型號(hào)為GB/T 5780-2000 六角螺栓-A級(jí)。圖3-5緊固螺栓3.6支撐腿螺母為GB/T 41-2000六角螺母C級(jí)，墊片為GB/T 859-1987輕型彈簧墊圈。圖3-6支撐腿3.7裝配圖 圖3-7裝配圖第四章 夾具精度的分

14、析計(jì)算及校核41機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的過程及方案精度的分析夾具的主要功能是用來(lái)保證零件加工的位置精度。使用夾具加工時(shí)，影響被加工零件位置精度的誤差因素主要有三個(gè)方面：（1）定位誤差（2）夾具制造與裝夾誤差（3）加工過程誤差在加工過程中由于工藝系統(tǒng)(除夾具外)的幾何誤差、受力變形、熱變形、磨損以及各種隨機(jī)因素所造成的加工誤差，用GC表示。上述各項(xiàng)誤差中，第一項(xiàng)與第二項(xiàng)與夾具有關(guān)，第三項(xiàng)與夾具無(wú)關(guān)。顯然，為了保證零件的加工精度，應(yīng)使：式中,T 為零件有關(guān)的位置公差。上式即為確定和檢驗(yàn)夾具精度的基本公式。通常要求給GC留三分之一的零件公差，即應(yīng)使夾具有關(guān)誤差限制在零件公差2/3的范圍內(nèi)。當(dāng)零件生產(chǎn)批零較大時(shí)

15、，為了保證夾具的使用壽命，在制定夾具公差時(shí)，還應(yīng)考慮留有一定的夾具磨損公差。確定夾具結(jié)構(gòu)方案，選擇定位元件（1）基準(zhǔn)的方案設(shè)定 （2）確定導(dǎo)向裝置 （3）確定夾緊機(jī)構(gòu)主要零件、部件及總體尺寸的尺寸確定（1） 主要零件及部件尺寸的確定1）鉆套主要尺寸的確定鉆套類型的選擇 鉆套底面到加工面上面高度H根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 鑄鐵： 鉆或鉆； 鋼 ：鉆 或 鉆；因?yàn)樵诩庸さ倪^程中H在滿足排屑的要求下，越小越好（防止鉆頭偏斜），2） 夾具板的主要尺寸的確定夾具板的厚度 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：夾具板的外尺寸確定 根據(jù)加工工序的要求及尺寸可確定夾具板的外形尺寸。3） 配合尺寸的確定鉆套與模板的配合 由于選擇的是固定鉆模板

16、，所以采用過盈配合鉆頭與鉆套內(nèi)孔的配合 采用間隙配合，鉆套中心線到定位面的距離偏差：取工件上相應(yīng)偏差的1/5左右，在機(jī)床滿足精度的條件下應(yīng)盡量的小.定位面與基準(zhǔn)面（機(jī)床）有“平行度”要求； 鉆具模板中心線與基準(zhǔn)面（機(jī)床）有“垂直度”要求;4.2加工精度分析、計(jì)算與評(píng)審加工精度分析（1）夾具制造誤差1）鉆套中心線與定位面距離偏差取工件上相應(yīng)偏差的15左右，還應(yīng)滿足兩個(gè)原則：偏差盡量??；機(jī)床能夠加工出來(lái)。2）定位面與基準(zhǔn)面（機(jī)床）的平行度應(yīng)為0.031000（平面磨床可達(dá)到）。3）鉆模板孔中心線與基面垂直度應(yīng)為0.02500。（2）對(duì)刀誤差1）鉆頭中心與鉆套中心不重合（鉆頭與鉆套內(nèi)孔配合間隙）2）

17、鉆頭偏斜與鉆頭與鉆套間隙、導(dǎo)套高度、工件位置及夾具制造垂直度，平行度等有關(guān)。（3）工件定位誤差1） 基準(zhǔn)不符: =定位基準(zhǔn)到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的尺寸公差2） 基準(zhǔn)位移: 一般由夾具與工件配合間隙產(chǎn)生的。3）=+此公式為向量和。加工過程誤差：由于磨損，熱變形，加工過程的振動(dòng)等可能引起誤差。判斷依據(jù)：若以上各項(xiàng)誤差之和小于等于工件上相應(yīng)公差 則該夾具合格。一般取工件上的加工過程誤差為工件上相應(yīng)公差的三分之一，即只有其余幾項(xiàng)的公差之和小于等于工件上相應(yīng)公差的三分之二時(shí)，夾具合格。加工精度計(jì)算及評(píng)審1.定位誤差 DW該工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)一致，都是外圓115的中心線，故JB=0.夾具內(nèi)圓為的最大配合間隙則2

18、.制造誤差ZZ （1）鉆套中心線對(duì)定位件中心線位置精度. 取.（2）鉆套內(nèi)外圓同軸度誤差（查表P297）. （3）鉆頭純傾斜時(shí)與鉆套內(nèi)孔中心不重合位置精度誤差為，鉆套底面到鉆孔上表面高度為L(zhǎng)（排屑用）。又鑄鐵 取。查表知取模板厚度， 鉆套伸出部分為，故鉆套高度的中點(diǎn)到鉆孔底面距離.鉆套孔，鉆套孔查表P297.故，故，位置精度誤差為（4）鉆套中心線與定位面不垂直度為0.01.則不垂直的角度誤差為。.故，.工件小孔中心線與軸承蓋中心線誤差，則.知此方案可行。鉆孔切削力及力矩（1）切削用量f、v、1)鉆頭直徑d=10. 工件材料為HT200硬度為240HB當(dāng)，所鉆鑄鐵硬度大于200HB時(shí).以Z305

19、0鉆床為例，應(yīng)選用.2)鉆鑄鐵是的切削速度.(2)鉆孔軸向力p及力矩(3)夾緊力：作用：防止由于切削力總用使工件翻轉(zhuǎn);防止由于切削力矩使工件轉(zhuǎn)動(dòng)。夾緊力求法：.使工件不翻到，安全系數(shù)為1.52.5.查P276表6-2知. 取.L為鋼板與工件接觸的平均直徑L=91mm.取安全系數(shù)為2.則.選用M12的螺栓，其最大夾緊力為460kg.故此方案可行。第五章 結(jié) 論本次課程設(shè)計(jì)確定了軸承蓋從鑄件毛坯到成品在大量成批生產(chǎn)時(shí)的工藝過程，同時(shí)設(shè)計(jì)了其中一道鉆孔工序的夾具。在夾具設(shè)計(jì)中，先確定工件的基準(zhǔn)，然后通過一面以銷定位，將工件固定加緊在夾具上。在此計(jì)算了加緊力和夾具體的各項(xiàng)誤差等。本次設(shè)計(jì)已無(wú)大的問題，基本達(dá)到了要求。只是在夾具的設(shè)計(jì)中沒能提出多方案進(jìn)行分析比較，有所不足。做為本學(xué)期最后一次課程設(shè)計(jì)，需要我們綜合前階段所學(xué)習(xí)的機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、金屬材料、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械制造工藝學(xué)等多門課程的知識(shí)，同時(shí)還要運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)以及設(shè)計(jì)手冊(cè)上的標(biāo)準(zhǔn)。因此，此次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們本科階段學(xué)習(xí)知識(shí)的鞏固，也是一個(gè)總結(jié)。致謝本次論文設(shè)計(jì)是在我的指導(dǎo)老師潘繼華的關(guān)懷和悉心的指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，精益求精的工作作