托架鉆孔夾具的設計(高分本科機械論文)圖紙清晰可直接打印

1、.WD.WD.WD.托架鉆孔夾具的設計 完成日期： 指導教師簽字： 評閱教師簽字： 辯論小組組長簽字： 辯論小組成員簽字：摘 要 本文主要介紹了機床夾具的開展背景和在機械加工中的作用，托架鉆孔夾具的設計過程。夾具是在機械加工過程中，為了保證加工精度，固定工件，使之占有確定位置以承受加工或檢測的工藝裝備。工件在機床上加工時要確定兩個安裝要求，即定位和夾緊。設計過程中主要包括定位方案的選取，導向方案中鉆套參數(shù)的選取，夾緊機構的選擇，采用分度方案的原因及夾具體的選擇；斜孔鉆模上工藝孔的設置和計算，夾具總圖上尺寸、公差及技術要求的標注；工件的加工精度分析等。關鍵字：夾具；鉆模；定位；夾緊Abstrac

2、tThis paper mainly introduces the development background of the machine tool fixture and the function in machining, and the design process of bracket boring fixture.The fixture is in the process of machining, in order to guarantee the machining accuracy, fixed the workpiece, so that it occupies a de

3、termined position to accept the processing or testing process equipment.The workpiece in the machine tool processing to determine the two installation requirements, that is, positioning and clamping.The design process include locating scheme selection, oriented program drill sets of parameters selec

4、tion, choice of clamping mechanism by indexing scheme and selection of the specific folder; setting and calculation of inclined hole jig hole process, fixture general dimensions, tolerances and technical requirements of the mark; workpiece machining accuracy analysis.Key words: jig, jig, positioning

5、, clamping;目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc28913 1、緒論 PAGEREF _Toc28913 1 HYPERLINK l _Toc8104 1.1課題研究背景及夾具開展趨勢 PAGEREF _Toc8104 1 HYPERLINK l _Toc5868 1.2機床夾具 PAGEREF _Toc5868 3 HYPERLINK l _Toc6104 1.2.1夾具主要的作用 PAGEREF _Toc6104 3 HYPERLINK l _Toc19991 1.2.2機床夾具的分類 PAGEREF _Toc19991 3 HYPERLINK l _

6、Toc30914 1.2.3鉆模設計要點 PAGEREF _Toc30914 4 HYPERLINK l _Toc26432 1.3課題任務 PAGEREF _Toc26432 4 HYPERLINK l _Toc3131 2、托架斜孔分度鉆模的設計 PAGEREF _Toc3131 6 HYPERLINK l _Toc22554 2.1定位方案 PAGEREF _Toc22554 6 HYPERLINK l _Toc24443 2.2導向方案 PAGEREF _Toc24443 8 HYPERLINK l _Toc30217 2.3夾緊方案 PAGEREF _Toc30217 9 HYPER

7、LINK l _Toc9021 2.4分度方案 PAGEREF _Toc9021 9 HYPERLINK l _Toc9273 2.5夾具體的選用 PAGEREF _Toc9273 9 HYPERLINK l _Toc13802 2.6斜孔鉆模上工藝孔的設置與計算 PAGEREF _Toc13802 10 HYPERLINK l _Toc30615 2.7夾具總圖上尺寸，公差及技術要求的標注 PAGEREF _Toc30615 10 HYPERLINK l _Toc28736 2.8工件加工精度分析 PAGEREF _Toc28736 11 HYPERLINK l _Toc10083 2.8.

8、1定位誤差 PAGEREF _Toc10083 11 HYPERLINK l _Toc20499 2.8.2對刀誤差 PAGEREF _Toc20499 12 HYPERLINK l _Toc5997 2.8.3安裝誤差 PAGEREF _Toc5997 12 HYPERLINK l _Toc14862 2.8.4夾具誤差 PAGEREF _Toc14862 12 HYPERLINK l _Toc29001 2.8.5加工方法誤差 PAGEREF _Toc29001 13 HYPERLINK l _Toc4781 設計總結 PAGEREF _Toc4781 15 HYPERLINK l _To

9、c11251 致 謝 PAGEREF _Toc11251 16 HYPERLINK l _Toc12222 參考文獻 PAGEREF _Toc12222 161、緒論在機械制造過程中，用來固定加工對象，使其占有正確的位置，以便承受施工，檢測的裝置，都可統(tǒng)稱為“夾具。在鉆床上進展孔的鉆，擴，鉸，攻螺紋加工時所用的夾具稱為鉆床夾具，又稱為鉆模。機床夾具為機床的一種附加裝置，安裝工件后使之與刀具間到達要求的相對尺寸。1.1課題研究背景及夾具開展趨勢夾具從產生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾

10、具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一局部，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。隨著機械工業(yè)的迅速開展，人們對產品的需求和評價標準將從質量、功能和價格轉為最短的交貨期、最大顧客滿意度、資源保護、污染控制等方面。對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種開展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。它主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1加強機床夾具的三化工作為了加速新產品的投產

11、，簡化設計工作，加速工藝裝備的準備工作，以獲得良好的技術經濟效果，必須重視機床夾具的標準化，系列化和通用化工作。2大力研制推廣實用新型機床夾具在單件，小批生產或新產品試制中，應推廣使用組合夾具和半組合夾具。在多品種，中小批生產中，應大力推廣使用可調夾具，尤其是成組夾具。3提高夾具的機械化，自動化水平近十幾年來，高效，自動化夾具得到了迅速的開展。主要原因是：一方面是由于數(shù)控機床，組合機床及其它高效自動化機床的出現(xiàn)，要求夾具能適應機床的要求，才能更好的發(fā)揮機床的作用；另一方面是由于采用高速強力切削，機動時間得到了相應的縮短，但勞動生產率并沒有的得到相應的提高，其原因就在于輔助時間并沒有減少或減少不

12、多。因此，只有采用高效機械化與自動化夾具，才能使生產效率進一步大幅度提高。4研制高精度機床夾具目前，機械制造工藝普遍朝著精細化的方向開展。對精度要求較高的零件，除選用精細的機床外，尚需采用一些精細的夾具。在目前產品的設計趨于個性化、多樣化的前提下，產生了制造敏捷化的概念。敏捷化知道強調將柔性的、先進的、實用的制造技術，熟練掌握技能的高素質的勞動者，及企業(yè)間和企業(yè)內部靈活的管理三者有機地集成起來，實現(xiàn)總體最優(yōu)化，對于千變萬化的市場做出快速響應。敏捷設備是實現(xiàn)企業(yè)制造敏捷化的硬件條件，是能夠根據(jù)具體生產任務的需要快速組合的資源配置。在敏捷制造的深入開展過程中，以加工設備為根基的敏捷制造單元的理論已

13、得到一定的開展。但作為完整制造系統(tǒng)的一局部，夾具也要進展相應的改進，使得各敏捷制造設備單元高度協(xié)調一致，集成化進而敏捷化。敏捷夾具指具有“敏捷特征的夾具，是傳統(tǒng)組合夾具、柔性夾具的延伸和開展。敏捷夾具的敏捷性表達在適應性、快速性、虛擬性、信息集成、資源共享和協(xié)調性等方面：1適應性，一方面是指根據(jù)零件構造和尺寸的變化，能夠進展重構；另一方面，夾具機構能夠根據(jù)零件切削力的變化，提供適宜的夾緊力。2快速性，即通過使用參數(shù)化圖形庫提高敏捷夾具設計、制造和裝配的速度，盡可能使用標準元件和可重用部件，以縮短夾具制造時間。3虛擬性，是指采用多種軟件或仿真技術檢查夾具設計結果，夾具裝配圖采用三維造型，使夾具構

14、造直觀、易于理解、通過加工過程仿真檢查夾具、工件、刀具、機床間的干預情況，應用最有限元分析零件的變形和模擬夾具裝配過程。4信息集成，即敏捷夾具設計系統(tǒng)可以與CAD、CAPP、MPS(加工過程仿真)系統(tǒng)的信息集成，他可以從CAD系統(tǒng)中提取零件的幾何信息，從CAPP系統(tǒng)中獲取零件的工藝信息，從而得到零件的裝配信息、敏捷夾具設計結果夾具裝配圖作為MPS系統(tǒng)的輸入。5資源共享，即敏捷夾具設計系統(tǒng)能夠實現(xiàn)夾具資源的網絡共享，包括夾具設計圖紙和庫存夾具及元件，設計人員通過網絡可以查詢以有的夾具圖紙和庫存夾具信息。6協(xié)同性，是指夾具設計結果能夠實現(xiàn)異地瀏覽、異地修改和異地評價。敏捷夾具的特征：1可重構性好。

15、敏捷夾具系統(tǒng)由封裝集成的單元模塊組成，不同模塊之間具有標準的接口，可以根據(jù)不同的工件、加工類型、所用機床設備和刀具等信息改進某些模塊而重組敏捷夾具。2可擴大性好。因為敏捷夾具系統(tǒng)和計算機技術的集成，可根據(jù)生產需要，通過軟件實現(xiàn)夾具的組成元件、構造與性能迅速擴大，提供開放式的人機接口，可方便快捷地擴大、更新夾具元件或單元以及相關夾具構成的知識。3開放性好。能直接與CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)、生產調度系統(tǒng)以及與其他應用系統(tǒng)集成，具有高度柔韌性的外部接口，可用于任何類型的設備。4適應性強。通過相應單元和組成模塊的修改，可以適應任何類型的產品或零件，即與產品或零件的類型無關。5其他。系統(tǒng)響應新產品和

16、重構的速度快，啟動時間短，費用低，效率高。敏捷夾具的以上特點，很符合敏捷設備的要求，對于實現(xiàn)制造系統(tǒng)的全面敏捷化具有十分重要的現(xiàn)實意義。1.2機床夾具夾具是在機械加工過程中，為了保證加工精度，固定工件，使之占有確定位置以承受加工或檢測的工藝裝備。工件在機床上加工時要確定兩個安裝要求，即定位和夾緊。1.2.1夾具主要的作用1保證加工精度：由于采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，所以在機械加工中，可以保證加工件各外表的相互位置精度，使其不受或少受各種主觀因素的影響。因而容易獲得較高的加工精度，并使一批工件的精度穩(wěn)定。2提高生產率、降低成本：采用夾具使工件裝夾方便，免去工件逐

17、個找正對刀所花費的時間，因此可以大大縮短這局部的輔助時間。如果采用氣動、液動等動力裝置，更可大幅度地縮短輔助時間。另外，采用夾具后，產品質量穩(wěn)定，對操作工人的技術水平的要求可以降低等。均有利于提高生產率和降低成本。3擴大機床工藝范圍：使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜磨夾具后，就可以對箱體孔系進展鏜削加工；通過專用夾具還可以將車床改為拉床使用；附加靠模裝置便可以進展仿形車削或銑削加工，以充分發(fā)揮通用機床的作用。4減輕工人的勞動強度。設計夾具可以根據(jù)生產批量及現(xiàn)場條件酌情采用氣動、液動、電動等力源，以減輕勞動強度。1.2.2機床夾具

18、的分類機床夾具按應用范圍分類可分為：通用夾具、通用可調夾具、專用夾具、組合夾具、成組夾具和拼拆式夾具；按夾具動力源分類可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具、離心力夾具等；按使用機床分類可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其它機床夾具。這次課題研究的是鉆床夾具鉆模，鉆模的分類為：1固定式鉆模，加工中鉆模相對于工件的位置保持不變的鉆模稱為固定式鉆模。這類鉆模多用于立式鉆床、搖臂鉆床和多軸鉆床上 。立式鉆床上加工大直徑單孔，或搖臂鉆上加工平行孔。2回轉式鉆模，帶有回轉分度裝置的鉆模，加工同一圓周上的平行孔系，同一截面內徑

19、向孔系，同一直線上的等距孔系。3翻轉式鉆模，加工小型工件不同外表上的孔，夾具工件總質量不大于Kg,孔徑 810mm，精度不高。4蓋板式鉆模，大中型工件上加工孔，將鉆套的定位元件直接裝在鉆模板上，無夾具體，設手柄，吊耳，常用一面二孔定位。5帶有升降鉆模板的通用可調夾具。1.2.3鉆模設計要點1鉆套，鉆套是引導刀具的元件，用以保證孔的加工位置，并防止加工過程中刀具的偏斜。鉆套按其構造可分為4種即固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套。固定鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，位置精度較高，但磨損后不易拆卸，故多用于中、小批量生產?？蓳Q鉆套以間隙配合安裝在襯套中，而襯套那么壓入鉆模板或夾具體的孔中。為防

20、止鉆套在襯套中轉動，加一固定螺釘。可換鉆套在磨損后可以更換，故多用于大批量生產?？焖巽@套具有快速更換的特點，更換時不需擰動螺釘，而只要將鉆套逆時針方向轉動一個角度，使螺釘頭部對準鉆套缺口即可取下鉆套，多用于同一孔需經多個共步加工情況。上述3種鉆套均已標準化，其規(guī)格可查閱有關手冊。特殊鉆套用于特殊加工的場合，例如在斜面上鉆孔，在工件凹陷處鉆孔，鉆多個小間距孔等等。此時不宜使用標準鉆套，可根據(jù)特殊要求設計專用鉆套。2鉆模板，鉆模板用于安裝鉆套。鉆模板與夾具體的聯(lián)接方式有固定式、鉸鏈式、別離式和懸掛式等幾種。鉆模采用的是固定式鉆模板。這種鉆模板直接固定在夾具體上，構造簡單，精度較高。別離式鉆模板，這

21、種鉆模板是可拆卸的，工件每裝卸一次，鉆模板也要裝卸一次。塌實為了裝卸工件方便而設計的。懸掛式鉆模板。這種鉆模板懸掛在機床主軸上，并隨主軸一起靠近或離開工件。它與夾具體的相對位置由滑柱來保證。這種鉆模板多與組合機床的多軸頭聯(lián)用。3夾具體，鉆模夾具體一般沒有定位或導向裝置，夾具通過夾具體底面安放在鉆床上，可直接用鉆套找正用壓板壓緊。1.3課題任務圖21為托架工序圖，工件的材料為鑄鋁，年產l000件，已加工面為33h7孔及其兩端面a、c和距離為44mm的兩側面8。本工序加工兩個Ml2mm的底孔l01mm，試設計鉆模。圖21托架工序圖工件加工要求：10.1mm孔軸線與33h7孔軸線的夾角為25土20。

22、10.1mm孔到33h7孔軸線的距離為88.55土0.15mm。兩加工孔對兩個rl8mm軸線組成的中心面對稱(未注公差)。由于主要工序基準33h7孔的軸線與加工孔2-10mm軸線具有25土20的傾斜角，因此主要限位基準軸線與鉆套軸線也應傾斜相應的角度。主要定位元件的軸線與鉆套軸線傾斜的鉆模稱為斜孔鉆模。2-10mm孔應在一次裝夾中加工，因此需設計分度裝置。部件加工部位剛性較差，設計時應給與注意。2、托架斜孔分度鉆模的設計2.1定位方案方案1：選33H7孔，A面、B面為定位基面，其構造如圖2-2所示，用心軸及端面限制五個自由度()，活動定位支承板1限制一個自由度()，實現(xiàn)六點定位。加工部位加兩個

23、輔助支撐釘2，已增強工藝系統(tǒng)的剛性。圖2-2 定位方案1此方案的定位基準A和B與工序基準不重合，構造不緊湊，夾緊裝置與導向裝置易互相干擾。方案2：選主軸33H7孔、 A面、B面為定為基面。其構造如圖2-3所示， 心軸及端面限制五個自由度，在R18mm處用活動V形塊3限制一個自由度，加工部位也設置兩個輔助支撐釘2。此方案的定位基準主軸33H7孔軸線及R18對稱面與工序基準重合，但定位基準A與工序基準不重合，且同樣有方案1的缺點。圖2-3 定位方案3方案3： 選主軸33H7孔、 C面、 D面作定位基準。其構造如圖2-4所示，心軸及端面限制五個自由度，兩側面設置四個調節(jié)螺釘4，其中一個起定位作用，限

24、制一個自由度，其他三個起輔助夾緊作用。加工孔下方同樣放置兩個輔助支承釘2。此方案構造緊湊，用了輔助夾緊機構，進一步提高工藝系統(tǒng)的剛度，但定位基準C及D與工序基準不重合，并且工件裝卸不方便。圖2-4方案4：選主軸33H7孔，C面及E面為定位基面。其構造如圖2-5所示， 心軸及端面限制五個自由度，用一個活動V形塊3在E面處限制一個自由度，在加工孔下方用兩個斜楔作輔助支承。此方案構造緊湊，工件裝夾方便，但定位基準C與工序基準不重合。四個方案比較，第四個方案優(yōu)點多，可選取。 圖2-52.2導向方案由于兩個加工孔是螺紋底孔，裝卸方便的情況下，盡可能選用固定式鉆模板。導向方案如圖2-6所示。圖2-62.3

25、夾緊方案為便于快速裝卸工件，采用螺釘及開口夾緊機構，如圖2-7所示。圖2-72.4分度方案由于斜臂2-10mm孔對主軸33H7孔的對稱度要求不高(未標注公差)，設計一般精度的分度裝置即可。如圖2-8所示，回轉軸1與定位心軸做成一體，用銷釘與分度盤3連接在夾具體6的回轉套5中回轉。采用圓柱對定銷2對定，鎖緊螺母4鎖緊。此分度裝置構造簡單，能滿足加工要求。圖2-82.5夾具體的選用選用焊接夾具體，夾具體上安裝分度盤外表與夾具體底面成傾斜角，夾具體底面支腳尺寸應大于鉆床T形槽尺寸。2.6斜孔鉆模上工藝孔的設置與計算在斜孔鉆模上，鉆套軸線與限位基準傾斜，其相互位置無法直接標注和測量，為此常在夾具的適當

26、部位設置工藝孔，利用此孔間接確定鉆套與定位元件之間的尺寸，以保證加工精度。在夾具體斜板的側面設置了工藝孔10H7。工藝孔的設置應注意以下幾點：工藝孔的位置必須便于加工和測量，一般設置在夾具體的暴露面上。工藝孔的位置必須便于計算，一般設置在定位元件軸線或鉆套軸線上，在二者交點上更好。工藝孔尺寸應選用標準心軸的尺寸。本方案的工藝孔符合以上原那么。工藝孔到限位基面的距離為J=75mm。通過圖2-9的幾何關系，可以求出工藝孔到鉆套軸線的距離。 圖2-9用工藝孔確定鉆套位置 在夾具制造中要求控制750.05mm及48.940.05mm這兩個尺寸，即可間接地保證88.50.15mm的加工要求。2.7夾具總

27、圖上尺寸，公差及技術要求的標注主要標注如下尺寸及技術要求：1大輪廓尺寸：355mm、150mm、312mm.2影響工件定位精度的尺寸、公差。定位心軸與工件配合尺寸33g6mm。3影響導向精度的尺寸、公差。鉆套導向孔的尺寸、公差10H7。4影響夾具精度的尺寸、公差。工藝孔到定位心軸限位端面的距離J=750.05mm；工藝孔到鉆套軸線的距離x=48.940.05mm；鉆套軸線對安裝基面B的垂直度0.05；鉆套軸線與定位心軸軸線間的夾角。5其他重要尺寸?；剞D軸與分度盤的配合尺寸30；回轉軸與夾具體回轉套的配合尺寸50，圓柱對定銷10與分度套及夾具體上固定套的配合尺寸12；分度套與分度盤9及固定襯套與

28、夾具體3的配合28；鉆套5與鉆模板4的配合15；活動V形塊1與座架的配合尺寸60等。6需標注的技術要求。說明工件的定位，夾緊后才能擰動輔助支承的旋鈕；擰緊力應適當。2.8工件加工精度分析本工序的主要加工要求是：尺寸88.50.15mm和角度。加工孔軸線與2-R18mm半圓面的對稱度要求不高，可不進展精度分析。2.8.1定位誤差圖2-10定位誤差計算工件定位孔為33H7mm，圓柱心軸為33g6mm，在尺寸88.5mm方向上的基準位移誤差為由于定位基準C與工序基準F不重合，在圓柱心軸的軸線方向上存在基準不重合誤差，為尺寸1050.1mm及1040.5mm的公差之和，=0.2+0.1mm=0.3mm

29、。如圖3-10所示，給尺寸88.5mm造成的誤差為=0.14mm因此尺寸88.5mm的定位誤差為=0.19mm2.8.2對刀誤差本設計中，工件較薄，不考慮鉆頭的傾斜。鉆套導向尺寸為10F7；鉆頭尺寸為10。圖2-11對刀誤差對刀誤差為在尺寸88.5mm方向上的對刀誤差如圖2-11所示2.8.3安裝誤差=02.8.4夾具誤差它有以下幾項組成圖2-12夾具誤差1寸J的公差，如圖2-12(a)所示，它在尺寸88.5mm方向上產生的誤差為2尺寸l的公差，如圖2-12(b)所示，它在尺寸88.5 mm方向上產生的誤差為3鉆套軸線對底面的垂直度=0.05mm，如圖2-12(c)所示，它在尺寸88.5mm方

30、向上產生的誤差為圖2-124轉軸與夾具體回轉套的配合間隙給尺寸88.5mm造成的誤差5鉆套軸線與定位心軸軸線的角度誤差，它直接影響的精度。2.8.5加工方法誤差對于孔徑88.50.15mm，；對角度,。具體計算列于表2-1中表2-1 托架斜孔鉆模加工精度計算角度孔距88.50.15mm定位誤差0對刀誤差0不考慮鉆頭偏差夾具誤差加工方法誤差加工總誤差夾具精度儲藏經計算該夾具具有一定的精度儲藏，能滿足加工尺寸的精度要求。設計總結通過本次畢業(yè)設計，我系統(tǒng)的穩(wěn)固學習了大學四年的課程，對機械加工工藝的過程有了更深的認識和了解。我歷時一個月，系統(tǒng)的穩(wěn)固了如?機械制圖?、?機械制造技術?、?機械設計?理論力

31、學?材料力學?等專業(yè)課程。從設計選擇圖紙到產品的加工，在指導教師的帶著下，每一個環(huán)節(jié)都由自己設計制作的。在這當中，感覺到在平時的學習中不夠努力，在做畢業(yè)設計時有一定的難度，也體會到了我們專業(yè)在進展實際操作中應勤動手、多動腦去思考的好處，提高我們的產品零件的優(yōu)質加工，我們應多去翻閱一些需要的相關資料。通過這次對托架夾具鉆模零件的設計及其論文的總結，豐富了我不少專業(yè)方面的知識，提高了動手能力，要做到將理論聯(lián)系到了實際生產中，也只有理論與實際真正的結合在一起，才能到達專業(yè)的要求，才能加工出符合要求的零件。參考文獻1吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M.第3版.北京：高等教育也版社，2006.2郭重慶，鐘德.簡明機械設計手冊M.同濟大學出版社2002.3蔡春源，楊文通.機械零件設計手冊M.第3版.北京：冶金工業(yè)出版社，1994