擋環(huán)零件的鉆床夾具設(shè)計(jì)

1、1引言設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，是決定機(jī)械性能的最主要因素。由于各產(chǎn)業(yè)對(duì)機(jī)械的性能要求不同而有許多專業(yè)性的機(jī)械設(shè)計(jì)，如紡織機(jī)械設(shè)計(jì)、礦山機(jī)械設(shè)計(jì)、農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)、船舶設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)、機(jī)床設(shè)計(jì)、壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)設(shè)計(jì)等專業(yè)性的機(jī)械設(shè)計(jì)分支學(xué)科。 在機(jī)械制造廠的生產(chǎn)過(guò)程中,用來(lái)安裝工件使之固定在正確位置上,完成其切削加工 、檢驗(yàn)、裝配、焊接等工作,所使用的工藝裝備統(tǒng)稱為夾具。如機(jī)床夾具、檢驗(yàn)機(jī)械夾具、焊接夾具、裝配夾具等。鉆床夾具的概述：鉆床夾具：用干各種鉆床（鏜床組合機(jī)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(duì)鉆床夾具有深刻的了解，就要先知道鉆床夾具的特點(diǎn)。

2、在一般鉆床對(duì)工件進(jìn)行空加工，多具有以下特點(diǎn): 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(nèi)容不外乎鉆、擴(kuò)、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(duì)稱，易造成空的形位公差。鉆、擴(kuò)、鉸等孔加工刀具，多為多刃刀具，當(dāng)?shù)度蟹植疾粚?duì)稱，或刀刃分布不對(duì)稱，或刀刃長(zhǎng)度不等，會(huì)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(cè)不對(duì)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(yán)重影響孔的形狀、位置精度。 再有就是普通麻花鉆頭起鉆時(shí)，孔的精度極差。普通麻花

3、鉆軸向尺寸大，結(jié)構(gòu)剛性差，加上鉆心結(jié)構(gòu)所形成的橫刃，破壞定心，使鉆尖運(yùn)動(dòng)布穩(wěn)定，往往在起鉆過(guò)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(guò)程中不斷地進(jìn)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(jié)構(gòu)的改進(jìn)和夾具對(duì)刀具的嚴(yán)格引導(dǎo)解決。 綜合以上孔加工特點(diǎn)，鉆床夾具的主要任務(wù)是解決好工件相對(duì)刀具的正確加工位置的嚴(yán)格控制問(wèn)題。在大批量生產(chǎn)中，為有解決鉆頭鉆孔的精度不穩(wěn)定的問(wèn)題，多直接設(shè)置帶有刀具引導(dǎo)的鉆模板，對(duì)鉆頭進(jìn)行正確引導(dǎo)和對(duì)孔位進(jìn)行強(qiáng)制性限制。尤其是對(duì)箱體、蓋板類工件的鉆孔，往往要同時(shí)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(guò)一塊精確的模版

4、，把多個(gè)孔位由引導(dǎo)限制好。這種用來(lái)正確引導(dǎo)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(dǎo)鉆頭控制孔位精度，這是鉆床夾具的最主要的特點(diǎn)。所以，習(xí)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(dǎo)孔的孔壁，多在引導(dǎo)孔中設(shè)置高硬度的鉆套，以維持鉆模板的孔系精度。2設(shè)計(jì)思想2.1主要技術(shù)指標(biāo)1）保證工件的加工精度專用夾具應(yīng)有合理的定位方案、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)效率專用夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助

5、時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。3）工藝性好專用夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。專用夾具的生產(chǎn)屬于中批量生產(chǎn)。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)置排屑結(jié)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，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。2.2設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)手段。研究原始資料,在明確夾具設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)對(duì)以下幾方面的原始資料進(jìn)行研究。2.2研究加工工件圖樣。了解該工件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料、熱處理要求，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技術(shù)要求。熟悉工藝文件，明確以下內(nèi)容1）毛坯的

6、種類、形狀、加工余量及其精度。2）工件的加工工藝過(guò)程、工序圖、本工序所處的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基準(zhǔn)面的狀況。3）本工序所使用的機(jī)床、刀具及其它輔具的規(guī)格。4）本工序所采用的切削量。2.3擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案包括以下幾個(gè)內(nèi)容.1）確定夾具的類型各類機(jī)床夾具均有多種不同的類型、鉆床夾具有固定式、翻轉(zhuǎn)式、蓋板式和滑板式等，應(yīng)根據(jù)工件的型狀、尺寸、加工要求及重量確定為回轉(zhuǎn)式。2）確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置根據(jù)六點(diǎn)定位原則，通過(guò)分析工序圖確定工件以椎孔定位，定位元件為心軸。3）確定工件的夾緊方式，設(shè)計(jì)夾緊裝置常用的夾緊機(jī)構(gòu)有斜楔夾緊、螺旋夾緊、偏心夾緊、鉸鏈

7、夾緊等。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，加工方法其因素確定為螺旋夾緊。4）確定引導(dǎo)元件（鉆套的類型及結(jié)構(gòu)尺寸）鉆套的類型有固定式鉆套、可換式鉆套、快換式鉆套、特殊式鉆套，根據(jù)工件加工量確定為可換式鉆套。5）夾具精度分析與計(jì)算6）繪制夾具總圖2.4主要工作程序1）零件本工序的加工要求分析2）確定夾具類型3）擬定定位方案和選擇定位元件4）確定夾緊方案5）確定引導(dǎo)元件(鉆套的類型及結(jié)構(gòu)尺寸)6）夾具精度分析與計(jì)算7）繪制夾具總圖8）繪制夾具零件圖樣9）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書2.5總結(jié)我們?cè)谠O(shè)計(jì)專用夾具時(shí)為了能滿足工件的加工精度要求，考慮了合理的定位方案、合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行了必要的精度分析。由于是中批量生產(chǎn)，

8、采用了固定式鉆床夾具，提高了生產(chǎn)效率。在工藝性方面使這種夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。在使用性方面這種夾具的操作簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)鉆床夾具設(shè)計(jì)的制作，進(jìn)一步鞏固和所學(xué)基本知識(shí)并使所學(xué)知識(shí)得到綜合運(yùn)用。學(xué)會(huì)查閱和收集技術(shù)資料，提高運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。設(shè)計(jì)思想：以定位軸為主定位，以固定式套筒為輔助定位。此次設(shè)計(jì)需要完成的題目如下：如圖2-1所示，設(shè)計(jì)加工擋環(huán)上10H7小孔的鉆床夾具。圖中其他各表面均已加工完畢，并且中等批量生產(chǎn)。本工序是為一擋環(huán)零件加工 1 個(gè)10H7 的小孔,所設(shè)計(jì)的一套鉆床

9、專用夾具。主要技術(shù)指標(biāo)能保證工件的加工精度、提高生產(chǎn)效率、工藝性和使用性好。（圖2-1）零件圖3鉆床夾具設(shè)計(jì)過(guò)程如圖3-1所示為擋環(huán)工件造型圖：（圖3-1）零件造型圖3.1零件本工序的加工要求分析本工序使用機(jī)床為 Z5125立鉆。刀具為通用標(biāo)準(zhǔn)工具，鉆10H7孔。本工序前已加工的表面有：50孔、24H7孔及其端面；外徑80、64兩端面。3.2 確定夾具類型本工序所加工一個(gè)孔 (10H7)，位于工件外徑 80的圓周上，孔徑較小，工件重量輕、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量為中批量生產(chǎn)等原因，采用固定式鉆模。3.3 擬定定位方案和選擇定位元件1）定位方案根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案有兩種：以 24H7孔及其左端

10、面為定位面，限制5個(gè)自由度。這一定位方案，存在基準(zhǔn)不重合誤差，會(huì)引起較大的定位誤差。以 24H7孔定位，以 50孔左端面為定位面，限制5個(gè)自由度。這一定為方案設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，所以B=0比較上述兩種定位方案，初步確定選用第二種方案。2）選擇定位元件選擇帶臺(tái)階面的定位心軸，作為以10H7孔及其端面的定位元件。定位配合取10H7/f6。3）定位誤差計(jì)算加工10H7孔時(shí)孔距尺寸 18±0.1mm的定位誤差計(jì)算由于基準(zhǔn)重合，故B=0；不存在基準(zhǔn)位移誤差，故D=0 。由此可知此定位方案能滿足尺寸18±0.1mm的定位要求。3.4確定夾緊方案參考夾具資料，以定位軸為主定位，以固定

11、式套筒為輔助定位，采用 M18螺母、端蓋、墊圈和定位軸在24H7孔右端面夾緊工件。3.5確定引導(dǎo)元件由于生產(chǎn)量為中批量生產(chǎn)故選用可換鉆套。主要尺寸由機(jī)床夾具零、部件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T2263 80 、 GB/T2265 80選取。鉆孔時(shí)鉆套內(nèi)徑為10mm。外徑為16mm 。中間襯套內(nèi)徑為16mm。中間襯套外徑為22mm。鉆套端面至加工面的距離取 8mm。麻花鉆選用10mm 。引導(dǎo)元件至定位元件間的位置尺寸為50±0.03mm。鉆套軸線對(duì)基面的垂直度允差為0.02mm。3.6 夾具精度分析與計(jì)算所設(shè)計(jì)夾具需保證的加工要求有：尺寸 18± 0.1mm；孔 10軸線對(duì) 24 軸線

12、間垂直度公差0.1 mm等二項(xiàng)，精度分別驗(yàn)算如下：1.尺寸 18± 0.1mm的精度校核A、定位誤差D，有前計(jì)算，已知D=0；B、鉆套與中間襯套間的最大配合間隙T1= 0.027mm；C、定位軸的定位端面至襯套中心距離（50mm）其尺寸公差按工件相應(yīng)尺寸公差的三分之一取為J1=0.03 mm；D、麻花鉆與鉆套內(nèi)孔的間隙 X 2= 0.04mm；E、鉆套外徑與中間襯套內(nèi)徑間的最大配合間隙I= 0.027mm；F、鉆頭在鉆套孔中的傾斜誤差：X1=（B+S+H/2）×X2 ÷H由于B=5 mm，S=8 mm，H=15 mm。所以X1=（5+8+9）×0.04&

13、#247;18=0.059G、鉆套中間襯套內(nèi)外表面軸度公差e1=e2=0.02 mm；按概率法相加T=（2J1）2+ e12+ e22+12+ X12=0.124 mmD+T=0.124 mm0.2 mm因而該夾具能保證尺寸18± 0.1 mm的加工要求。2.孔，10軸線對(duì)24軸線間垂直度公差0.1 mm精度校核鉆套孔軸線對(duì)夾具底座間垂直度誤差T=0.02 mm因此夾具能保證兩孔軸線的垂直度要求。3.7夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與夾緊計(jì)算夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)思想，則此鉆床夾具采用固定式鉆床夾具，如圖3-2所示：（圖3-2）夾具圖夾緊計(jì)算 查表可得=42.7、 xf=1.0、 yf=0.7、.=.0

14、.9因此Fz=.595N 查表可得=0.021、 xM=2.0、 yM=0.8、.=.0.87 因此 扭矩 M=1.6Nm 由夾緊力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力應(yīng)滿足下式 P=K×其中：其余系數(shù)K=K1×K2×K3×K4 K1基本安全系數(shù) 1.3 K2加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3刀具鈍化系數(shù)1.15 K4斷續(xù)刀削系數(shù)1.2 所以 K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98考慮實(shí)際夾緊力較小，以及所加工零件的結(jié)構(gòu)特征，決定選用滑動(dòng)壓板夾緊結(jié)構(gòu) 而且不需要進(jìn)行強(qiáng)度.校核.。3.8操作過(guò)程說(shuō)明扭松螺母取下端蓋將工件裝到定位軸上，裝上端蓋

15、扭緊螺母，則工件被固定。扭松螺母，拆下端蓋，則可取下工件。4.繪制夾具總圖繪制的夾具零件如圖4-1所示。根據(jù)已完成的夾具結(jié)構(gòu)草圖，進(jìn)一步修改結(jié)構(gòu)，完善視圖后，繪制正式夾具總裝圖。如圖4-1所示;圖4-1 夾具總圖5.夾具零件圖繪制的夾具零件如圖5-1所示。 圖5-1 夾具零件定位軸6.課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們從事職業(yè)工作的一個(gè)必不可少的過(guò)程.為期二年的高級(jí)技工培訓(xùn)工作接近尾聲，回顧整個(gè)過(guò)程，我們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下，取得了可喜的成績(jī)，課程設(shè)計(jì)作為機(jī)械制造工藝學(xué)課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)中的感性認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)思路是最

16、重要的，只要你的設(shè)計(jì)思路是成功的，那你的設(shè)計(jì)已經(jīng)成功了一半。因此我們應(yīng)該在設(shè)計(jì)前做好充分的準(zhǔn)備，像查找詳細(xì)的資料，為我們?cè)O(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？傮w來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我受益匪淺。在摸索該如何畫出夾具零件圖時(shí)的過(guò)程中，也特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了理論知識(shí)。對(duì)一些先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和工藝，先進(jìn)材料有一定的了解和認(rèn)識(shí)。對(duì)未來(lái)的生產(chǎn)技術(shù)有很大的想象空間。在讓我體會(huì)到了搞設(shè)計(jì)艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂(lè)。本次課題設(shè)計(jì)主要為專用夾具設(shè)計(jì)。我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。通過(guò)此次設(shè)

17、計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等?？偟膩?lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們?cè)趯?shí)際工作中分析原因、解決問(wèn)題的能力。由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、領(lǐng)導(dǎo)們批評(píng)指正！致 謝自從進(jìn)入2014年3月至今，近兩年多的學(xué)習(xí)生活讓我難以忘懷。兩年的學(xué)習(xí)是短暫充實(shí)的，各位任課老師的悉心指導(dǎo)，同學(xué)們的熱情幫助都給我留下了深刻的印象。本文的研究工作進(jìn)展的比較順利，關(guān)鍵的程序和平臺(tái)功能可以正常實(shí)現(xiàn)，這得益于各位老師悉心的指點(diǎn)和無(wú)私的關(guān)懷，我在其中受益匪淺。最后，我要衷心地感謝學(xué)校和老師的耐心講授和指導(dǎo)，特別是我的指導(dǎo)老