支架機械加工工藝及鉆Φ20孔夾具設計

支架機械加工工藝及鉆Φ20孔夾具設計,支架,機械,加工,工藝,20,夾具,設計 洛陽理工學院 洛陽理工學院 課程設計說明書 課 程 名 稱 機制工藝與夾具設計 設 計 課 程 工藝及夾具設計 專 業(yè) 機械設計與制造 班 級 學 號 姓 名 2018年1月14日 1 課 程 設 計 任 務 書 機 械 工 程 系 機械設計與制造 專業(yè) 學生姓名 班級 學號 課程名稱： 機制工藝與夾具設計 設計題目： 鉆孔夾具設計 課程設計內(nèi)容與要求： 設計內(nèi)容 1. 確定生產(chǎn)類型(一般為中批或大批生產(chǎn))，畫零件圖； 2.設計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖； 3.撰寫設計說明書。： 設計要求： 1.零件圖一張（畫在說明書中） 2.某一道工序的夾具總裝圖(A1一張) 3.夾具主要零件圖（一張） 4.課程設計說明書 設計（論文）開始日期2018年1月2日 指導老師 許藝萍 設計（論文）完成日期2018年1月 14日 2018 年1月14日  課 程 設 計 評 語 第 頁 機 械 工 程 系 機械設計與制造 專業(yè) 學生姓名 班級 學號 課程名稱： 機制工藝與夾具設計 設計題目： 鉆模夾具設計 課程設計片篇幅： 圖 紙 共 張 說明書 共 頁 指導老師評語： 2018年 1 月 14日 指導老師 ：許藝萍 洛陽理工學院 目錄 緒論 1 1.機械設計制造的概述 1 2.設計目的 1 1. 零件的分析 2 1.1 零件的分析 2 1.2 確定零件的生產(chǎn)類型 3 2. 確定毛坯 3 2.1 毛坯的選擇 3 3. 基準的選擇及方案的確定 3 3.1 基準的選擇 3 3.1.1 精基準的選擇 3 3.1.2 定位方案的比較分析與確定 4 3.2 選擇加工方法 4 4. 夾緊機構的設計 4 4.1 夾緊力的方向、作用點 4 4.2 選擇夾緊機構，確定夾緊方案 4 4.3 計算夾緊力 5 4.4 選擇導向裝置 7 4.5 夾具體 10 5. 誤差分析 11 6. 繪制夾具裝配圖 12 6.1制圖比例1：1 12 6.2?夾緊、導向，夾具體 12 6.3?夾具裝配圖上標注的尺寸 13 6.4?夾具裝配圖上應標注的技術要求 13 7. 方案設計論證 14 致謝 15 參考書籍 16 洛陽理工學院 緒論 1.機械設計制造的概述 機械制造工藝學課程設計是在學完了機械制造工藝學（含機床夾具設計）和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力，也是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐機會，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下良好的基礎。 本設計的內(nèi)容為機床專用夾具設計。首先，通過對鉆床的分析，了解支架在鉆床加工中的作用。運用機械制造設計技術及相關課程的知識，解決支架在加工中的定位、加緊等方面的相關問題，確定相關的工藝尺寸及選擇合適的機床和刀具，保證零件加工質量。其次，依據(jù)支架毛坯件和生產(chǎn)綱領的要求及各加工方案的比較，制定切實可行的支架加工的定位方案。最后，根據(jù)被加工零件的加工要求，參考機床夾具設計手冊及有關方面的書籍，運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計的方案，設計出省力、高效、經(jīng)濟合理并且能保證加工質量的夾具。 由于是初學者能力所限，經(jīng)驗不足，設計中有許多不足之處，希望老師多加指導。 2.設計目的 （1）.培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程的知識，分析和解決工藝問題的能力，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 （2）.能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計出高效、省力、經(jīng)濟合理并能保證加工質量的專用夾具的能力。 （3）.培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力。 （4）.進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。 1. 零件的分析 1.1 零件的分析 零件圖如下： 加工要求：加工直徑20的孔,一次加工1件,裝夾1件,設計鉆孔的夾具設計。 圖1-1工件零件圖 由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，其具有優(yōu)良的鑄造性能、耐磨性、消振性，較低的缺口敏感性和良好的切削加工性能，并能承受較大載荷。 對零件進行初步的工藝分析： 1.先加工底面、頂面。 2.再加工Φ10的孔。 3.然后加工Φ20的孔。 1.2 確定零件的生產(chǎn)類型 企業(yè)根據(jù)市場需求和自身的生產(chǎn)能力決定生產(chǎn)計劃。在計劃期內(nèi)，應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃稱為生產(chǎn)綱領。 零件的年生產(chǎn)綱領公式如下： N=Qn(1+α%)(1+β%) 式中 N—零件的年生產(chǎn)綱領（件/年） Q—產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年） n—每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件/臺） α%—備品率 β%—廢品率 該零件為中批或大批量生產(chǎn). 2. 確定毛坯 2.1 毛坯的選擇 該零件是一個結構較相對簡單的零件，要求材料易成型，切削性能好，同時要求強度要高，重要表面的表面硬度也要高，故選用鑄鐵材料HT200，鑄鐵材料是最常見的材料，其優(yōu)點是：容易成型，切削性能好，價格低廉，吸振性好。為了得到較好的強度和表面硬度，在加工過程中進行調(diào)質處理，淬火，同時為了消除內(nèi)應力對工件的影響，可進行適當?shù)娜斯r效處理。 鑒于零件的結構，需要先根據(jù)零件圖，做出鑄模，進行鑄造，結合零件和經(jīng)濟的考慮，最好用砂型鑄造的方法。 3. 基準的選擇及方案的確定 3.1 基準的選擇 3.1.1 精基準的選擇 在選擇精基準時應考慮如何時“基準重合”，這樣可以避免基準不重合而引起的基準不重合誤差。為了實現(xiàn)基準統(tǒng)一，先選擇以下兩種方式。 3.1.2 定位方案的比較分析與確定 上圖給出了定位原理方案，仔細分析本工序的工序內(nèi)容及加工要求，按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和元件，要擬定幾種具體方案進行比較，選擇或組合最佳方案。 根據(jù)工序圖給出的定位元件方案，按有關標準正確選擇定位元件或定位的組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。 方案一:以底平面限制3個自由度，左端面限制2個自由度，側面限制1個自由度，屬于完全定位。 3.2 選擇加工方法 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設備以立式銑床機床為主，其生產(chǎn)方式為專用夾具為，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。了解工藝規(guī)程中本工序的加工內(nèi)容，機床、刀具、切削用量、工步安排、工時定額，同時加工零件數(shù)。這些是在考慮夾具總體方案、操作、估算夾緊力等方面必不可少的，根據(jù)所給零件圖可知，本道工序的內(nèi)容是鉆Φ20的孔。 4. 夾緊機構的設計 4.1 夾緊力的方向、作用點 夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件在夾緊力的作用下產(chǎn)生變形，導致工件報廢。? 夾緊力的作用點應選擇在定位元件支承點的作用范圍內(nèi)，以及工作剛度高的位置，確保工件定位準確、不變形。 4.2 選擇夾緊機構，確定夾緊方案 在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應的夾緊機構，確定夾緊機構要注意以下幾方面的問題：? ①夾緊機構應具備足夠的強度和夾緊力，確保工件夾緊牢固。? ②手動夾具夾緊機構的操作力不應過大，以減輕操作人員的勞動強度。? ③夾緊機構的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。? 根據(jù)所給工件的形狀、尺寸，選用螺旋杠桿式加緊機構來夾緊工件。? 確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構，估算夾緊力大小， 要選擇和設計動力源。夾緊方案也需反復分析比較，并最終確定最佳設計方案。???????????? 由于工件大批量生產(chǎn)，宜用簡單的手動裝置。前側面采用夾緊螺釘與后側面的定位螺釘保證前后方向的定位穩(wěn)定，然后在工件的筋板側面上采用兩個壓板夾緊工件，屬于單個螺旋夾緊機構。 4.3 計算夾緊力 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 4.4 選擇導向裝置 鉆床的導向部分就是鉆套 鉆套根據(jù)加工的孔的情況不同，又分為以下幾種鉆套 固定鉆套(JB/T 8045.1-1999) 可換鉆套(JB/T 8045.2-1999) 快換鉆套(JB/T 8045.3-1999) 特殊鉆套 特殊鉆套又分為好幾個類型根據(jù)孔的距離不同，因為我們加工的孔不夠特殊，因此特殊鉆套就不在介紹。 鉆套的尺寸公差及材料 在選用標準結構的鉆套時,鉆套導引孔的尺寸與公差帶須由設計者決定 可按下述原則來確定導引孔的尺寸與公差帶 其余結構尺寸 ①鉆套導引孔直徑的基本尺寸 ②因為由鉆套導引的刀具,應等于所導引刀具的最大極限尺寸都已標準化和規(guī)格化,都是鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等定尺寸的刀具,所以鉆套導引孔與刀具的配合. ③鉆套導引孔與刀具之間,應按基軸制來選定，應保證有一定的配合間隙,?以防止兩者發(fā)生卡住或咬死，一般根據(jù)所導引的刀具和加工精度要求來選取導引孔的公差選用97,精鉸時選用96，鉆孔和擴大時選用F7 ④當采用標準鉸刀鉸H7或H9孔時,則可不必按刀具最大尺寸來計算。直接按孔的基本尺寸,分別選用F7或E7, 作為導引孔的基本尺寸與公差。 ⑤由于標準鉆頭的最大尺寸都是所加工孔的基本尺寸，基本尺寸取公差帶為F7即可，故鉆頭的導引孔就只須按孔的 ⑥如果鉆套導引的不是刀具的切削部分,而是刀具的導柱部分°這時也可按基孔制的相應配合選取為: H7/f74H7/96，H6/95 下面一一介紹下上面3種的標準的鉆套及其使用地方 固定鉆套(JB/T 8045.1-1999) 固定鉆套分為帶肩鉆套和不帶肩的 具體結構如下圖 固定鉆套的特點如下 鉆套直接壓入鉆模板或夾具體上，其外圓與鉆模板采用H7/n6或H7/r6配合。磨損后不易更換。適用于中、小批生產(chǎn)的鉆模上或用來加工孔距甚小以及孔距精度要求較高的孔。為了防止切屑進入鉆套孔內(nèi)，鉆套的上、下端應稍突出鉆模板為宜，一般不能低于鉆模板。 因為我們是批量生產(chǎn)，因此在此場合固定鉆套不使用 可換鉆套(JB/T 8045.2-1999) 可換鉆套的結構如下圖 可換鉆套的使用特點如下 鉆套1裝在襯套2中，而襯套則是壓配在夾具體或鉆模板3中。鉆套由螺釘4固定。以防止它轉動。鉆套與襯套間采用F7/m6或F7/k6配合，以便于鉆套磨損后迅速更換。 適于大批量生產(chǎn) 快換鉆套(JB/T 8045.3-1999) 快換鉆套的結構如下圖 當要取出鉆套時，只要將鉆套朝逆時針方向轉動使螺釘頭部剛好對準鉆套上的削邊平面，即可取出鉆套。適用于同一個孔需經(jīng)多種工步加工的工序 綜上所述我們采用固定鉆套，選擇直徑為20mm的固定鉆套。 4.5 夾具體 用來安裝和固定定位元件，夾緊機構和鉆模板的實體。具體大小根據(jù)整個機構的大小而調(diào)整，要保證機構的穩(wěn)定，所以形位公差有較嚴格的要求。 5. 誤差分析 用調(diào)整法加工一批工件時，工件在定位過程中，由于工件的定位基準與工序基準不重合，以及工件的定位基準面與夾具定位元件的定位表面存在制造誤差，都會引起工件的工序基準偏離理想位置，而使工序尺寸產(chǎn)生加工誤差，稱為定位誤差，常用表示。其數(shù)值大小為工件的工序基準沿工序尺寸方向上發(fā)生的最大偏移量。它由定位基準與工序基準不重合誤差和定位副制造不準確引起工序基準的位移誤差兩部分組成，其大小是兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)之和，即 當工序基準位置與多個定位基準有關時，以上兩個誤差方向和工序尺寸方向便可能不一致，定位誤差的計算則比較復雜，需要具體情況具體分析。一般按最不利的情況找出定位時一批工件中工序基準的兩個極端位置，然后把工序基準的最大變動量折算到工序尺寸方向上，即可得到定位誤差。 使用夾具安裝工件時，應盡量減少定位誤差，在保證該工序加工要求的前提下，留給其他工藝系統(tǒng)誤差的比例大一些，以便能較好地控制加工誤差。根據(jù)加工誤差計算不等式，定位誤差應不超過零件公差的1/5-1/3。 定位心軸垂直放置：=0.019+0.007+0.002=0.028 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——心軸外圓直徑公差（mm）。 ? 6. 繪制夾具裝配圖 6.1制圖比例1：1? 把工件視為透明體，用雙點劃線畫出零件輪廓，作出定位面、夾緊面和加工的孔，無關的定位表面可以省略。 6.2?夾緊、導向，夾具體 畫出定位元件和導向元件，按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件或夾緊機構，畫出夾具體，其他元件或機構，以及上述各元件與夾具體的聯(lián)結，使夾具形成一體，標注必要的尺寸，配合和技術條件。對零件編號，填寫標題欄和零部件明細表。其中還要在定位，導向完成后進行定位精度的定性分析。 （1）總裝配圖應按國家標準盡可能按比例1：1繪制，這樣圖樣有良好的直觀性。主視圖應按操作實際位置布置，三視圖要能完整清楚表示出夾具的工作原理和結構；? （2）視工件為透明體，用雙點畫線畫出主要部分（如輪廓，定位以及夾緊面和加工孔）。畫出定位元件、夾緊機構、導向裝置和各支撐的位置；? （3）按照夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構； （4）畫出夾具體及其他聯(lián)接用的元件（聯(lián)接體、螺釘、螺母等），將夾具各組成元件組合成一體；? （5）標注必要的尺寸、配合、公差等。? ?①?夾具的外形尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸；? ?②?夾具與鉆頭的聯(lián)系尺寸，如鉆模套對鉆頭的引導所需要的配合尺寸要求。? ③?夾具中所有有配合關系的元件間應標注尺寸和配合種類。? ④?各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應標注裝配后的位置尺寸和形位公差。? （6）標注技術條件。? ?①?定位元件的定位面間相互位置精度。? ?②?定位元件的定位表面與夾具安裝底面的位置精度。???? ③?定位表面與導向元件間的位置精度。? ④?導向元件工作面間的位置精度。? （7）對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。? 每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產(chǎn)活動中，生產(chǎn)部件按零件編號生產(chǎn)、查找工作。? 完整填寫標題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設計者、比例等。? 完整填寫明細表，一般來說，加工工件填寫在明細表的下方，標準件、裝配件填寫在明細表的上方。注意：不能遺漏加工工件和標準件、配套件等。第二章?配圖上應標注的尺寸和技術條件? 夾具裝配圖上應標注必要的尺寸和技術要求，主要目的是為了檢驗本工序零件加工表面的形狀，位置和尺寸精度在夾具中是否可以達到，為了設計夾具零件圖，也為了夾具裝配和裝配精度的檢測。? 6.3?夾具裝配圖上標注的尺寸 （1）夾具外形輪廓尺寸，如長、寬、高。? （2）夾具與機床工作臺或主軸的配合尺寸，以及固定夾具的尺寸等。? （3）夾具與鉆頭的聯(lián)系尺寸，如鉆模套對鉆頭引導所需要的距離。?????? （4）各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間裝配后的位置尺寸及公差應滿足要求。? 上述聯(lián)系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相應公差的1/3~1/5大小。? 6.4?夾具裝配圖上應標注的技術要求 ??應標注的技術要求包括：相關元件表面間的位置精度，主要表面的形狀精度，保證裝配精度和檢測的特殊要求，以及調(diào)整、操作等必要的說明。通常有以下幾方面：? （1）定位元件的定位表面間相互位置精度。? （2）定位元件的定位表面與夾具安裝基面、定向基面間的相互位置精度。????? （3）定位表面與導向元件工作面間的相互位置精度。????? （4）各導向元件的工作面間的相互位置精度。? （5）夾具上有檢測基準面的話，還應標注定位表面，導向工作面與該基準面間的位置精度。? 對于不同的機床夾具，對于夾具的具體結構和使用要求，應進行具體分析，訂出該夾具的具體的技術要求。設計中可以參考機床夾具設計手冊以及同類夾具的圖樣資料等。 7. 方案設計論證 （1）首先根據(jù)已知工件的需要，選擇加工機床，應選用立式鉆床加工比較合理。? （2）其次工件主要定位部分為: 以底平面限制3個自由度，左端面限制2個自由度，側面限制1個自由度，屬于完全定位。故此工件就采用這種方法進行定位。? （3）支撐板，支撐釘，定位擋銷把工件定位后，用絲桿，把手組成的壓緊機構加緊。這樣工件的定位加緊就完成了。最后調(diào)整對刀裝置，對位麻花鉆，保證加工尺寸。 致謝 這次設計讓我收益匪淺，做這個設計過程中，我獲得的心得和體會，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。通過這次畢業(yè)設計，我學會了遇到問題，通過自己查閱資料，請教老師，請教同學快速解決問題的能力，讓我深深的明白了，天下并沒有難 的事情，只要敢于攀登和克服就沒有解決不了的問題。所謂天下事 會者不難，難者不會也。同時他也更深刻的讓我明白，系統(tǒng)的知識對解決問題的重要性，知識不系統(tǒng)看問題就容易一點帶面，以偏概全，以小蓋大，通過對這些知識系統(tǒng)的學習和掌握，讓我了解到做任何事情都要多查資料，多讀書，系統(tǒng)的掌握相關的知識，然后才能做出正確的判斷和選擇，這些心得和體會也必將以后帶到我今后的工作和人生當中，同時也讓我明白，做任何事情要有一定的理論去支撐，要讓理論和實踐很好的結合起來，不能坐而論道，紙上談兵，要把理論落地，充分的和實踐結合，然后通過實踐再很好的完善理論，同時也不能盲目的去干，要一定的理論和系統(tǒng)的知識作為依據(jù)，然后才可以做出非?？煽靠尚械臎Q定，才能觸類旁通，舉一反三。 總之通過我不懈的努力，和老師的辛勤知道，最終我完成了這次畢業(yè)設計，這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在這里，我非常感謝我的指導老師，每次我問他問題的時候，他都放下他的休息時間和手頭的工作，耐心地幫助我解決我遇到的技術上的一些難題，他的精益求精的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，作為老師的責任擔當，深深地感染和激勵著我，讓我終身難忘 從前期課題的選擇到最后項目的完成，他都始終給予我這個學生悉心的指導和講解。幾個月的時間，他不僅在這套畢業(yè)設計中遇到的問題給與很好的指導，同時還在思想、給與我很好的方向，通過這個設計，我更加敬佩指導老師的專業(yè)水平，同時他治學嚴謹和科學研究的精神也是心中的標桿，他的舉動必將影響我今后的學習和生活。 在此 我再次感謝我的指導老師，感謝他對于我無私的幫助和指導。 參考書籍 1. 李 洪 . 機械加工工藝手冊 北京：北京出版社 1999.12 2. 趙雪松. 機械制造裝備設計 華中科技大學出版社 2006.1 3. 徐圣群 . 簡明機械加工工藝手冊 上海：上海科學技術出版社 1991.2 4. 孟少農(nóng) . 機械加工工藝手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1998.3 5. 周世權 . 機械制造工藝基礎 武漢：華中科技大學出版社 2005.10 6. 王先逵 . 機械制造工藝學 北京：機械工業(yè)出版社 2006.1 7. 張進生 . 機械制造工藝與夾具設計指導 8. 張龍勛 . 機械制造工藝學課程設計指導書 北京：機械工業(yè)出版社 1999.11 9. 機床夾具設計手冊 第二版 東北重型機械學院 15