畢業(yè)論文箱體零件夾具的設計

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1、摘 要 機械制造業(yè)歷來是應用科學技術的主要領域，是應用最新科技推動社會經(jīng)濟發(fā)展的主導產(chǎn)業(yè)。制造離不了機床，機床自然離不了夾具。 夾具是組合機床的重要組成部分，它用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位，夾壓，刀具的導向以及裝卸工件時的限位等等作用的。本次設計計算量中等，但是制圖量比較大。需要查閱大量的書籍充分運用所學知識。 本次設計是箱體類零件的夾具設計，主要設計了夾具的夾緊機構以及動力源傳動機構。夾緊機構是指在加工工件的時候，為防止工件在切削力的作用下發(fā)生轉動而設計的夾緊工件的裝置。動力源傳動機構是指傳遞夾緊力的機構。設計中對夾具上的主要零件進行了選擇和校核。本次設計的重點是夾緊機構，構思其結

2、構，確定其尺寸。并對切削力和夾緊力進行了計算，最后綜合各方面因素設計出夾具體的整體尺寸和結構。 組合機床的未來將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 關 鍵 詞：夾具 ，夾緊機構，動力源傳動機構，切削力，夾緊力 ABSTRACT Mechanical manufacturing industry is always the main field of applying science and technology .it’

3、s the dominant industry to push society and economy developing. Machine can’t go without fixture just as manufacturing can’t go without it. The fixture is an important component of gang drill machine .It is used to make parts in the right position when they are being processed .The task has some co

4、unt and a lot of drawings. I have to refer to a great deal of associate book, make a good use of knowledge that I have leant. It is the fixture design of box-parts this time，mainly design the holding device and the power source passing device. Hold device is something that holds workpiece in order

5、to not let the workpiece move under the cutting force when it is processed. The power source passing device is the device which passes the holding force. There are selections and checking about the main parts of the fixture during the design. The design of the holding device is the main task in this

6、 design, including considering its structure, deciding its size. Also, there is computing about the cutting force and holding force during the design, then deciding the whole structure and size according to many factors. In the future, gang drill machine will be produced by introducing mobilizing e

7、lectric machine and rolling stick to simplify its structure, shorten producing period; In the process, number controlling system and headstock will replace systems automatically to improve flexibility of technique. KEY WORDS: fixture, holding device, power source passing device, holding force

8、 目 錄 前 言 1 第一章 概述 2 §1.1 機械制造工程學的發(fā)展 2 §1.2 制造技術的重要性 2 §1.3 機械制造的科學發(fā)展 3 第二章 夾具的概述 5 §2.1 機床夾具的發(fā)展 5 §2.2 機床夾具的分類 5 第三章 定位方案的確定 7 §3.1 工件定位的基本原理 7 §3.1.1 自由度的概念 7 §3.1.2 六點定位原則 7 §3.1.3 工件定位中的幾種情況 8 §3.2 常用定位元件及選用 8 §3.2.1 對定位元件的基本要求 8 §3.2.2 常用定位元件所能限制的自由度 9 §3.2 定位方案的確定：一面兩孔定位 9

9、 第四章 夾緊方案的確定 11 §4.1 夾緊要則 11 §4.2 對夾緊機構的主要要求 11 §4.3 鉆床夾具的主要技術要求 12 §4.4 夾緊方案的確定 13 第五章 夾緊力的計算 14 §5.1 切削力（鉆削力）的計算 14 §5.1.1 切削力的計算公式 14 §5.1.2 切削力大小的確定 14 §5.2 夾緊力的計算 15 第六章 夾具相關部件的設計 18 §6.1 鉆套的設計 18 §6.1.1 鉆套的分類 18 §6.1.2 鉆套的設計要點 18 §6.1.3 鉆模板的類型和設計 20 §6.2 削邊銷 20 §6.3 支承板 21 §6

10、.4 壓板 21 §6.5 夾具體中間支架 22 §6.6 齒輪齒條偏心輪部分的設計 23 §6.6.1 齒輪的設計 25 §6.6.2 鍵的選取及校核 25 §6.6.3 滾動軸承的選取 26 §6.7 插拔銷部分的設計 26 §6.8 氣缸部分的設計 29 第七章 夾具主要零件所用的材料 31 結 論 32 參考文獻 32 致　謝 33 35 / 39文檔可自由編輯打印 前 言 畢業(yè)設計是對大學四年所學知識的總結和運用。它是基礎知識和專業(yè)知識的統(tǒng)一,是理論和實踐相結合,這加深了我們對所學知識的理解和靈活

11、運用。通過查閱大量的資料,學到了很多在課堂上學不到的知識和掌握了一部分新的理念,為我們走向工作崗位奠定了一定的知識基礎。同時,也是檢驗我們掌握所學知識的深度和力度。 畢業(yè)設計是高等學校對工科學生教學的一個基本要求,是大多數(shù)高校畢業(yè)生必須進行的一個內(nèi)容:它規(guī)定每個從事設計的學生必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成的一個總的設計,它是針對學生四年所學知識的一次總結及檢驗,也是工科高等院校大多數(shù)專業(yè)的畢業(yè)生全面設計能力的最后一次基本考核。 其目的是: 1. 培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設計思想,訓練綜合運用所學專業(yè)課知識和基礎課程的理論知識,綜合分析和解決工程實際問題的能力,從而鞏固,加深和擴展有關機械方面的知識.

12、 2. 通過制定設計方案,合理選用傳動方案和零件類型,正確制定零件工序圖,確定尺寸和選擇材料,以及學會如何全面的考慮制造方案,使用和維護機床的要求。 3. 進行總體全面的設計能力的檢查和校核,以確定是否達到畢業(yè)要求的標準。例如:計算機輔助繪圖,手工繪圖的能力是否達到要求,是否能很熟練運用資料以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗演算和處理數(shù)據(jù)的能力是否達到要求等。 由于所學知識以及個人能力的有限,加之缺乏工作經(jīng)驗等因素,本次設計在某些方面難免會有不足之處,真誠懇請各位老師多指教以便使我的設計更加完善。在此,衷心的感謝各位老師對我畢業(yè)設計的支持和幫助,特別是我的畢業(yè)指導老師張洪濤老師,謝謝!

13、 第一章 概 述 §1.1 機械制造工程學發(fā)展 機械工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門的裝備部，國民經(jīng)濟各部門的生產(chǎn)技術水平和經(jīng)濟效益，在很大程度上取決于機械工業(yè)所能提供裝備的技術性能、質量和可靠性。因此，機械工業(yè)技術和規(guī)模是衡量一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的重要標志。 從1949年以來，我國機械工業(yè)有了很大發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全、具有相當規(guī)模和一定技術基礎的產(chǎn)業(yè)部門之一，為其它產(chǎn)業(yè)部門的發(fā)展做出了重要貢獻。 改革開放以來，機械工業(yè)充分利用國內(nèi)外兩方面的技術資源，有計劃的進行企業(yè)的技術改造，引導企業(yè)走向依靠科技進步的道路，使制造技術，產(chǎn)品質量和水平以及經(jīng)濟效益有了很大提高

14、，為繁榮國內(nèi)市場、擴大出口創(chuàng)匯、推動國民經(jīng)濟的發(fā)展起了重要作用。但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國機械工業(yè)的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機械產(chǎn)品質量和水平不夠高、技術開發(fā)能力不夠強、科技投入少。特別是相對其他產(chǎn)業(yè)來說，對機械工業(yè)的作用認識不夠，甚至有相當一段時間不夠重視，近年來，世界各國都把提高產(chǎn)業(yè)競爭力和發(fā)展高新技術、搶占未來經(jīng)濟制高點作為科技工作的主攻方向，對機械工業(yè)的重要性和作用有了進一步認識，對機械工業(yè)科技發(fā)展提出了更高的要求，特別是制造技術更加得到重視。我國也明確提出，要振興機械工業(yè)，使之成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，從而確定了機械工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位，同時也向機械工業(yè)提出了更高要

15、求。 §1.2 制造技術的重要性 制造技術已經(jīng)是生產(chǎn)、國際競爭、產(chǎn)品革新的一種總要手段，所有國家都在尋求、獲得、開發(fā)和利用它。它正被看作是現(xiàn)代國家經(jīng)濟上獲得成功的關鍵因素。制造技術已經(jīng)不是單純的制造工藝方法和產(chǎn)品設計，它是從一個產(chǎn)品概念到最終產(chǎn)品的集成活動和系統(tǒng)，是一個功能體系和信息處理系統(tǒng)。過去，人們常常把制造技術看成是一些經(jīng)驗的積累，實際上它是從產(chǎn)品設計—進入市場—返回產(chǎn)品的大系統(tǒng)。 美國從50年代以來只重視高技術和軍用技術的發(fā)展，忽視了制造技術的作用，嚴重影響了在國民競爭中的競爭力。80年代初美國開始反省，美國關于工業(yè)競爭的總統(tǒng)委員會的報告指出：美國在重要的、高速增長的技術

16、市場失利的第一個重要原因是美國沒有把自己的技術應用到制造上。據(jù)美國國家生產(chǎn)力委員會調(diào)查,在企業(yè)生產(chǎn)力構成中,制造技術的作用占62%。世界上所有國家,特別是經(jīng)濟比較發(fā)達的國家都非常重視制造技術的發(fā)展。日本在第二次世界大戰(zhàn)以后一直對制造技術十分重視,先后提出了技術立國和新技術立國的道路,而且狠狠抓住了制造技術的關鍵—精密工程、特種加工和制造系統(tǒng)自動化,使日本在戰(zhàn)后短短30年里一躍而成為經(jīng)濟大國。我國的制造技術經(jīng)過40多年的發(fā)展,已進入了發(fā)展最迅速、實力增強最快的新階段。由于機械產(chǎn)品是裝備國民經(jīng)濟各部門的物質基礎,強大而完善的機械工業(yè)是國家現(xiàn)代化,實現(xiàn)社會進步的必要條件。通過分析認為基礎機械、基礎零

17、部件、基礎工藝發(fā)展緩慢是機械工業(yè)產(chǎn)品水平上不去的主要原因之一,其關鍵問題是要發(fā)展現(xiàn)代制造技術。 現(xiàn)在各工業(yè)國家都把制造技術視為當代科技發(fā)展最為活躍的領域和國際間競爭的主戰(zhàn)場,制定了一系列振興計劃,建立世界級制造技術中心,紛紛把先進制造技術列為國家關鍵技術和優(yōu)先發(fā)展領域。一個以現(xiàn)代制造技術為中心的科技競爭已經(jīng)在發(fā)達國家之間展開,一個以現(xiàn)代制造技術為重點的工業(yè)革命已經(jīng)到來,這就是三次工業(yè)革命。 §1.3 機械制造的科學發(fā)展 機械制造科學是一門有著悠久歷史的學科,是國家建設和社會發(fā)展的支柱學科之一。機械制造可分為熱加工和冷加工兩部分。熱加工指鑄造、塑性加工、焊接、表面處理等。冷加工一般

18、指零件的機械加工工藝過程和裝配過程,當前還包括特種加工技術等。冷熱兩部分都是機械工程的分支。一般機械制造多指研究各種機械制造冷加工過程和方法的科學,其研究主要內(nèi)容是: 1. 機械制造的基礎理論。 2. 機械加工和裝配工業(yè)過程設計、工藝裝備設計以及各種傳統(tǒng)加工方法、特種加工方法、精密加工和超精密加工方法等。 3. 機械制造系統(tǒng)的自動化、柔性化、集成化以及智能化。 如今,計算機技術、微電子技術、控制技術、傳感技術與機電一體化技術的迅猛發(fā)展,對機械制造科學的發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。由系統(tǒng)論,信息論和控制論所形成的系統(tǒng)科學與方法論,從系統(tǒng)中各組成部分之間的相互關系、相互作用、相互制約的關系來分析對

19、象,這種方法論與機械制造的結合形成了制造系統(tǒng)的概念,這是一個重大突破。機械制造科學與管理科學的結合更豐富了機械制造科學的內(nèi)容,出現(xiàn)了質量保證體系等,成為保證產(chǎn)品質量的重要舉措。因此,機械制造的發(fā)展已經(jīng)從一種經(jīng)驗、技藝、方法逐步成長為一門傳統(tǒng)工程科學。 第二章 夾具的概述 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,以便接受施工、檢測的裝置都可以統(tǒng)稱為夾具。在鉆床上進行孔的鉆、擴、鉸、攻螺紋加工時所用的夾具稱為鉆床夾具。機床夾具為機床的一種附加裝置,安裝工件后使之獲得相對于機床或刀具的正確位置,并把工件可靠的

20、夾緊。 §2.1 機床夾具的發(fā)展 夾具是機械制造中的重要組成部分,是根據(jù)機床的工藝和結構方案的具體要求而專門設計的。它是用于專門實現(xiàn)被加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導向以及裝卸工件時的限位等等作用的。 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在,大約可以分為三個階段: 第一階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結合上,這時的夾具主要是單純的作為人的輔助工具,使加工過程加速和趨于完善;第二階段,夾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,夾具作為機床的一部分,成為機械

21、加工中不可缺少的工藝裝備。 §2.2 機床夾具的分類 1.通用夾具:例如車床上的定心卡盤,四爪單動卡盤,銑床上常用平口虎鉗,分度頭,回轉工作臺等.這類夾具具有一定的通用性,所以稱為通用夾具。 2.專用夾具: 這類夾具是針對某一種工件的某一個工序專門設計,因其用途專一而得名,本次設計就是專用夾具。 3.通用可調(diào)整夾具和成組夾具: 這類夾具的部分元件可以更換,部分裝置可以調(diào)整,以適應不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具稱為成組夾具。 4.組合夾具: 這類夾具是由一套完整標準的元件,根據(jù)零件的加工要求拼裝而成的夾具,不同元件的不同組合和連接,可以構成不同結構和用途的夾

22、具.這類夾具的特點是靈活多變,萬能性強,制造周期短,元件可以重復使用。因此,特別適合于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)。 5.隨行夾具: 這是一種在自動線或者柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。工件安裝在隨行夾具上,除了完成對工件的定位和夾緊外,還載著工件由運輸裝置送往各機床,并在各機床上被定位和夾緊。 第三章 定位方案的確定 §3.1 工件定位的基本原理 §3.1.1 自由度的概念 由剛體運動學可知，一個自由剛體，在空間有且僅有六個自由度。它在空間的位置是任意的,即它既能沿Ox、Oy、Oz三個坐標軸移動，稱為移動自由度；又能繞Ox、O

23、y、Oz三個坐標軸轉動，稱為轉動自由度。 §3.1.2 六點定位原則 由上可知，如果要使一個自由剛體在空間有一個確定的位置，就必須設置相應的六個約束，分別限制剛體的六個運動自由度。在討論工件的定位時，工件就是我們所指的自由剛體。如果工件的六各自由度都加以限制了，工件在空間的位置也就完全被確定下來了。因此，定位實質上就是限制工件的自由度。 分析工件定位時，通常是用一個支承點限制工件的一個自由度。用合理設置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是六點定位原則。 通過機械制造工藝學的學習，我們了解到六點定位原則的幾個主要問題是： 1）、定位支承點是定位元件抽

24、象而來的。在夾具的實際結構中，定位支承點是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點不一定用點或銷的頂端，而常用面或線來代替。根據(jù)數(shù)學概念可知，兩點決定一條直線，三點決定一個平面，即一條直線可以代替兩個支承點，一個平面可以代替三個支承點。在具體應用時還可以用窄長的平面（支承條）來代替直線，用較小的平面來代替點。 2）、定位支承點與工件定位基準面始終保持接觸，才能起到限制自由度的作用。 3）、分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制，是指工件在某個坐標方向有了確定的位置，并不是指工件在受到使其脫離定位支承點的外力時不能運動。使工件在外力作用下不能運動，要靠夾緊裝置來完成。

25、 §3.1.3 工件定位中的幾種情況 （1） 完全定位：完全定位是指不重復的限制了工件的六個自由度的定位。當工件在x、y、z三個坐標方向均有尺寸要求或位置精度要求時，一般采用這種定位方式。 （2） 不完全定位：根據(jù)工件的加工要求，有時并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位方式稱為不完全定位。 （3） 欠定位：根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有完全被限制的定位稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求。因此，在確定工件在夾具中的定位方案時，決不允許有欠定位現(xiàn)象的產(chǎn)生。 （4） 過定位：夾具上的兩個或兩個以上的定位元件重復限制同一個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。它會造成定位的不穩(wěn)定，嚴重時會引

26、起定位干涉，因此，應該盡量避免和消除過定位現(xiàn)象。消除或減少過定位引起的定位干涉，一般有兩種方法：一是改變定位元件的結構，如縮小定位元件工作面的接觸長度或者減少定位元件的配合尺寸，增大配合間隙等；二是控制或者提高工件定位基準之間以及定位元件工作表面之間的位置精度。 §3.2 常用定位元件及選用 工件在夾具中要想獲得正確位置，首先應正確選擇定位基準，其次是選擇合適的定位元件。工件定位時，工件定位基準和夾具的定位元件接觸形成定位副，以實現(xiàn)工件的六點定位。 §3.2.1 對定位元件的基本要求 （1）、限位基面應有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。 （2）、限位基

27、面應有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經(jīng)常與工件接觸和摩擦，容易磨損。為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位精度。 （3）、支承元件應有足夠的強度和剛度。定位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應有足夠的剛度和強度，避免使用時變形和損壞。 （4）、定位元件應有較好的工藝性。定位元件應力求結構簡單、合理，便于制造、裝配和更換。 （5）、定位元件應便于清除切屑。定位元件的結構和工作表面形狀有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內(nèi)影響加工和定位精度。 §3.2.2 常用定位元件所能限制的自由度 常用定位元件可按工件典型定位基準面分為以

28、下幾類： （1）、用于平面定位的定位元件 包括固定支承（支承釘和支承板），自位支承，可調(diào)支承和輔助支承。 （2）、用于外圓柱面定位的定位元件 包括v形架，定位套和半圓定位座等。 （3）、用于孔定位的定位元件 包括定位銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷），圓柱心軸和小錐度心軸。 §3.3 定位方案的確定：一面兩孔定位 根據(jù)所加工的零件尺寸為：長400、寬300、高396,形狀是矩形即箱體類零件可以初步確定采用一面兩孔定位，又因為零件右側形狀不規(guī)則，安裝零件時采取推入式，綜合考慮零件在加工過程中的穩(wěn)定性等其它因素最終確定采取一面兩孔定位，并根據(jù)要推入零件，一面用兩個支承板來代替以限制工

29、件的三個自由度，兩孔里插入兩個短銷，為防止過定位其中之一用削邊銷（本設計用的是菱形削邊銷），為更好的限制工件轉動，兩銷在空間的位置為斜對角布置，并且削邊的方向要與兩銷中心的連線互相垂直，如圖1—1所示： 圖1—1 削邊銷的布置 在組合機床及其自動線上，為裝卸方便，通常兩個定位銷不是固定不動的，而是活動的可以伸縮的。即加工前能使之進入工件孔中定位，加工完后能從孔中退出。這樣可以很方便地將工件（或隨行夾具）推入或推出夾具（或自動線的機床夾具）。 常用的通用伸縮式定位銷有手動的和液壓驅動的兩種。手動伸縮式定位銷有兩種結構：一種不帶防護罩，用于定位支承板高度為30毫米的定位系統(tǒng)；另一

30、種是帶防護罩，用于支承高度為60毫米的定位系統(tǒng)。本設計采用的是不帶防護罩的定位支承板高度為30毫米的定位系統(tǒng)。 第四章 夾緊方案的確定 §4.1 夾緊要則： （1） 在夾緊的過程中，不至于因工件重力的影響而破壞正確定位； （2） 在夾緊的過程中，夾緊力不應使已經(jīng)獲得正確定位的工件脫離正確位置； （3） 在夾緊過程中，應使工件不產(chǎn)生超出表面形狀精度（如平行度，垂直度，圓柱度等）允許范圍的變形； （4） 在切削過程中，應避免工件產(chǎn)生不能允許的振動； （5） 在切削過程中，切削力不應破壞工件的正確位置，并使平衡切削力所需的夾緊力最小。 §4.2 對

31、夾緊機構的主要要求： （1） 夾緊過程中不得改變工件定位時所確定的位置； 1) 夾緊力方向應垂直于工件主要定位件的定位平面； 2) 夾緊力應作用在工件支承點所組成多角形的重心上或在其范圍內(nèi)，否則應增加輔助支承； 3) 夾緊機構的接觸元件只能在夾緊方向移動。 4) 盡量采用具有（自動）定位和夾緊作用的夾緊元件，如V形塊。 （2） 夾緊力應保證夾具在整個加工過程中工件相對定位元件的位置不變和不產(chǎn)生不允許的振動。 1） 應使主切削力作用在剛性支承基面上，不得作用在加緊元件上。 2） 夾緊力不致引起起定位元件和對刀件間的位置變動。 （3） 因夾緊力而產(chǎn)生的工件表面壓傷和變形應在允

32、許的范圍內(nèi) 1） 增大夾緊機構接觸件的面積或工件支承面積。 2） 夾緊力應作用在主要（較大）基面上或工件剛性最大處。 3） 必要時在壓板的夾壓表面上鑲銅或夾布膠木，以避免夾壓時損傷工件表面。 4） 對易變形的薄壁工件的精加工宜采用磁力夾緊或真空加緊。 (4) 對夾緊元件的要求 1） 工件在加工過程中，能產(chǎn)生克服切削力所需的夾緊力。施予夾緊元件上的力不宜過大，一般控制在50~100N以內(nèi)。 2） 不會使工件偏移正確定位的位置。 3） 偏心輪、凸輪或斜楔在夾緊工件以后，在加工過程中能保持自鎖，防止因切削力的作用而使夾緊實效。 4） 與工件的接觸面積應盡量大，以避免應力集中和單位

33、面積壓力過大。 5） 采用螺旋夾緊時，盡量避免螺旋端面直接作用在工件上。 6） 兩點或兩點以上同時夾緊工件的夾緊元件應設計成浮動的。 7） 壓向工件毛坯側面的夾緊元件端部應具有與垂直平面呈7°左右的斜角。 8） 具有必要的強度、剛度和與工件接觸表面的硬度。 §4.3 鉆床夾具的主要技術要求 1） 定位表面對夾具安裝基面的垂直度或平行度。 2） 導套軸線對定位表面和夾具的安裝基面的垂直度或平行度（可參考表5-22）。 表5-22 導套軸線對夾具安裝基面的相互位置要求（在100長度上） 工件加工孔軸線對定位基面的垂直度要求 導套軸線對夾具安裝基面的垂直度要求

34、0.05～0.10 0.01～0.02 0.10～0.25 0.02～0.05 0.25以上 0.05 3） 同軸線導套的同軸度。 4） 定位表面的直線度和平面度或等高度。 5） 定位表面和導套軸線對校正基面的垂直度或平行度。 6） 各被加工表面間（即各導套間），被加工表面與定位表面間的尺寸要求及相互位置要求（可參考表5-23）。 表5-23 導套中心距或導套軸線到定位基面間的制造公差 工件孔中心距或孔中心到基面的公差 導套中心距或導套軸線到定位基面的制造公差 平行或垂直時 不平行不垂直時 ±0.05～±0.10 ±0.005～±0.02 ±0.0

35、05～±0.015 ±0.10～±0.25 ±0.02～±0.05 ±0.015～±0.035 ±0.25以上 ±0.05～±0.10 ±0.035～±0.08 §4.4 夾緊方案的確定 根據(jù)以上準則及對夾緊機構的要求和鉆床夾具的主要技術要求，本設計采用的是氣動偏心夾緊機構，具體的來說是用氣缸活塞桿上加工出的齒條部分與齒輪嚙合，通過齒輪再帶動一個偏心輪，通過偏心輪壓緊壓板從而夾緊工件。考慮到鉆削力的大小，采用兩個對稱布置的夾緊機構來夾緊工件，滿足了以上多方面的要求。 第五章 夾緊力的計算 §5.1 切削力（鉆削力）的計算 §5.1.1 切削

36、力的計算公式： 根據(jù)《金屬切削機床夾具設計手冊》第545頁，表3-71 鉆削力的計算公式，又結合刀具材料以及工件材料可以知道： 切削轉矩計算公式：； 切削力的計算公式：； 其中：是進給量； 是修正系數(shù)； 是鉆頭直徑； 根據(jù)所要加工的孔徑分別為6,25,12;鉆頭直徑分別為6,25,12; 的選?。焊鶕?jù)《金屬切削機床夾具設計手冊》第545頁表3-72，又根據(jù)刀具材料選取修正系數(shù)： 的選?。焊鶕?jù)《機械制造技術基礎》 在此選取 §5.1.2 切削力大小的確定 1、轉矩的大小： 直徑是6的孔：； 直徑是25的孔: ； 直徑是12的孔：； 2、切削力（鉆削力）的

37、大小: 直徑是6的孔： 直徑是25的孔： 直徑是12的孔： §5.2 夾緊力的計算 為防止工件在切削力的作用下繞圓柱銷軸線轉動，必須計算在切削力的作用下不使工件繞圓柱銷軸線轉動所需的夾緊力。 1夾緊力的計算： 根據(jù)《金屬切削機床夾具設計手冊》第479頁表3-21 常見典型夾緊形式所需夾緊力的計算公式 找到與工件以一平面兩圓孔定位形式并且夾緊力與切削力方向相互垂直（即與本設計的定位方式和夾緊方式一樣）相對應的計算公式為： 式中 —菱形銷上允許承受的一部分切削力。 對精加工：； 對粗加工： 式中 —菱形銷的寬度； —菱形銷的接觸長度； —許用擠壓應力。取定

38、位銷和工件較小者 式中 、的單位為 —夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù) —工件與夾具支承面間的摩擦系數(shù) 本次設計用于精加工取； 摩擦系數(shù)、的選取： 根據(jù)《金屬切削機床夾具設計手冊》第478頁 表3-19 各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù) 表3-19 各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù) 接觸表面的形式 摩擦系數(shù) 接觸表面均為加工過的光滑表面 0.5～0.25 工件表面為毛坯，夾具的支承面為球面 0.2～0.3 夾具夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒紋 0.3 夾具夾緊元件的淬硬表面在垂直于主切削力方向有齒紋 0.4 夾具夾緊元件的淬硬表面有相互垂直齒

39、紋 0.4～0.5 夾具夾緊元件的淬硬表面有網(wǎng)狀齒紋 0.7～0.8 ?。?； 由設計知道：； 安全系數(shù)的選取： 根據(jù)《金屬切削機床夾具設計手冊》第478頁，總的安全系數(shù)由考慮各種因素所需的安全系數(shù)來決定，可按下式來確定： 式中 —基本安全系數(shù)，一般取1.5； —加工狀態(tài)系數(shù)（考慮到加工特點的系數(shù)）。粗加工： ，精加工：； —刀具鈍化系數(shù)（考慮到刀具磨損的系數(shù)）。一般 ，具體數(shù)值可按表3-20選取（《金屬切削機床夾具設計手冊》第479頁）； —切削特點系數(shù)（考慮切削情況的系數(shù)）。 連續(xù)：； 斷續(xù)：； —考慮夾緊動力穩(wěn)定性系數(shù)。 手動夾緊：； 機動夾緊

40、：； —考慮手動夾緊時手柄位置的系數(shù)。若手柄位置操作方便，手柄偏轉角度范圍小時，；若手柄位置操作不方便，手柄轉動角度范圍大（﹥90°）時，； —僅在有力矩企圖使工件回轉時，才應考慮支承面接觸情況的系數(shù)。若工件是安裝在支承釘上，接觸面積小時，；若工件是安裝在支承板或其它接觸面積較大元件上時，。 總的安全系數(shù)選擇范圍較大，一般，若夾緊力 和切削力方向相反，為保證工件的夾緊可靠，值不應小于2.5。 在本設計中，分別?。海?；；；； ；。 所以： ； 為保證可靠夾緊??； 所以： 本次設計是六孔同時加工，總的安全系數(shù)取,故所需的總夾緊力為：

41、 第六章 夾具相關部件的設計 §6.1 鉆套的設計 §6.1.1 鉆套的分類 鉆套和鉆模板是鉆床夾具的特殊元件，鉆套裝配在鉆模板或夾具體上，而鉆模板則以各種不同的形式與夾具體或支架連接。鉆套的作用是確定被加工工件上孔的位置，引導鉆頭、擴孔鉆或鉸刀，以防止其再加工過程中發(fā)生偏斜。按鉆套的結構和使用情況，可以分為以下四種類型，前三種為標準鉆套。 (1)固定鉆套 分A、B兩種鉆套安裝在鉆模板或夾具體中，其配合為H7/n6或H7/r6。固定鉆套結構簡單，鉆孔精度高，適用于只需要鉆孔的單一工步及生產(chǎn)批量較少的場合。 (2)可換鉆套 當工件為單一鉆孔工步、生產(chǎn)批量較大，需

42、要更換磨損的鉆套時，則用這種鉆套較為方便?？蓳Q鉆套裝于襯套中，而襯套則是壓配（H7/n6）于鉆模板的孔內(nèi)。該鉆套由螺釘固定以防轉動或在退刀時隨刀具帶起，鉆套與襯套孔常用F7/m6或F7/k6配合。 (3)快換鉆套 當加工的孔需依次進行鉆、擴、鉸時，由于刀具直徑逐漸增大，應使用外徑相同，而內(nèi)徑不同的鉆套來引導刀具，這時采用快換鉆套可減少更換鉆套時間，其外徑與襯套孔的配合亦為F7/m6或F7/k6。當需要取下鉆套時，只需將鉆套朝反時針鉆過一定的角度，使螺釘頭部剛好對準鉆套上缺口即可拔出。削邊方向應考慮刀具的旋向，以避免鉆套自動脫出。 (4)特殊鉆套 因工件的形狀或工序的加工條件而不能使用以

43、上三種標準鉆套時，需自行設計的鉆套稱特殊鉆套。 §6.1.2 鉆套的設計要點 在確定鉆套的結構類型之后,需要確定鉆套的內(nèi)孔(即導引孔)尺寸,公差及其它有關尺寸,同時還要確定鉆套的材料。 (1)鉆套所導引的定尺寸孔加工刀具，如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等。其結構和尺寸都已標準化，并有工具廠生產(chǎn)供應。所以鉆套導引孔與這類孔加工刀具的配合，應按基軸制選取。 (2)鉆套導引孔的基本尺寸，應等于所導引刀具刀刃部分直徑的最大極限尺寸。 (3)鉆套導引孔與刀具之間應保證一定的配合間隙，以防止加工過程中發(fā)生卡住咬死現(xiàn)象。導引孔的公差及上下偏差應根據(jù)加工精度和刀具種類。當鉆孔擴孔時，鉆套導引孔尺寸公差帶取F7

44、，當粗鉸時，鉆套導引孔尺寸公差帶取G7,當精鉸時，鉆套導引孔尺寸公差帶取G6。如果鉆套導引的是使用單位自己設計制造的非標準孔加工刀具，或者所導引的不是刀具的切削部分，而是導柱部分。則可按基孔制造取相應的配合，取H7/g6,H6/g5,H7/f7等。 (4)鉆套高度H 在標準鉆套中，其即為導引孔長度。H較大則導向性好，但刀具和鉆套的磨損較大：H過小則導引作用差，刀具容易傾斜。設計時，應根據(jù)加工位置精度、工件材料、孔加工深度，孔口所在的表面形狀及刀具剛度等因素而定。一般情況下取H=(1～3)d，若刀具容易偏斜（如在斜面或曲面上鉆孔）或位置精度要求高時，鉆套的高度應按（4～8）d選取。 (5)

45、鉆套距工件孔端距離（間隙）h 間隙h的作用主要是便于排屑，尤其是加工韌性材料時，切屑呈帶狀纏繞，可能發(fā)生阻塞以致折斷刀具情況。H大小要視工件材料和位置精度而定，其原則是引偏量要小又利于排屑。在加工鑄鐵等脆性材料時，一般取h=(0.3～0.7)d,加工鋼等帶狀切屑的材料時，常取h=(0.7～1.5)d。當在斜面上鉆孔時，為防止引偏可按h=(0～0.2)d選取。當被加工孔的位置精度要求很高時，也可以不留間隙（即h=0）,這樣一來，刀具的引導良好，但鉆套磨損嚴重。 (6)鉆套的材料 鉆套在導引刀具的過程中容易磨損，所以應選用硬度高，耐磨性好的材料。一般常用的材料為T10A、T12A、CrMn鋼

46、或20鋼滲碳淬火，其中CrMn鋼常用于孔徑d≤10mm的鉆套，而大直徑的鉆套（d>25mm）,常用20鋼經(jīng)滲碳淬火制造。鉆套經(jīng)熱處理之后，硬度達60～64HRC。至于襯套材料及硬度要求，可與鉆套相同或稍差些。根據(jù)材料及熱處理情況不同，鉆套壽命約為5000～1500次。§6.1.3 鉆模板的類型和設計 鉆模板主要用來安裝鉆套，有的還兼有夾緊功能，故有一定的剛度和強度。通常有以下四種： （1）固定式鉆模板 固定式鉆模板結構簡單，鉆孔精度高。但這種結構對某些工件而言，裝卸不太方便。 （2）鉸鏈式鉆模板 當鉆模板妨礙工件裝卸或鉆孔后需攻螺紋時，可采用鉸鏈式鉆模板。由于鉸鏈銷孔間存在配合間隙，

47、用此類鉆模板加工的精度比固定式鉆模板低。 （3）可卸式鉆模板 可卸式鉆模板以兩孔在夾具體上的圓柱銷和削邊銷定位，然后用鉸鏈螺栓將鉆模板和工件一起夾緊。在加工完一個工件后，將鉆模板卸下，然后才能裝卸工件。使用這類鉆模板，裝卸鉆模板較費力，鉆套的位置精度較低，故一般多用在使用其它類型鉆模板不便于裝夾工價時采用。 （4）懸掛式鉆模板 鉆模板由錐端緊釘螺釘固定在導柱上，導柱上部裝在多軸傳動頭的導孔中，因此鉆模板就被懸掛起來。導柱的下端和夾具體為間隙配合，以確定鉆模板對夾具體的相對位置，隨著多軸頭下降，鉆模板借助彈簧的壓力將工件壓緊。多軸頭繼續(xù)送進鉆頭從導套孔伸出開始加工工件。鉆削完畢，鉆模板隨

48、多軸頭上升，直至鉆頭退出工件，撇開了空間，使裝卸工件清除切屑十分方便。 §6.2 削邊銷： 削邊銷的寬度一般是不用進行計算的，除非加精度要求高時，才需計算。通常b、B可按《機床夾具設計手冊》表2-4選取 常用削邊銷的結構形式如圖2所示。圖 6—1 常用削邊銷結構 （a）型用于孔徑大于50時的定位銷；（b）、（c）型用于孔徑小于50的定位銷，其中b型已標準化，本次設計中采用b型削邊銷定位。在一面兩孔定位中，削邊銷是限制工件繞z軸方向轉動的。因此，削邊銷的長軸一定要垂直于雙孔中心的連線，如圖1所示。否則失去限制該轉動自由度的作用。同時，在裝配中，當削邊銷調(diào)整好以后，應盡可能采取

49、防轉措施。 本設計中取銷的直徑為；銷孔為。 §6.3 支承板： 支承板的長度為400,寬度為32,材料為T8，按GB/T1298的規(guī)定；熱處理 55～60HRC；其它技術條件按GB/T2259的規(guī)定。 §6.4 壓板： 壓板總長474，材料為45號鋼，淬火、回火40～45HRC;（參考《機械工程材料》），壓板用鉸鏈與壓緊銷相連，壓緊銷用螺紋固定在一個活動塊上，其在裝配圖中的結構圖：圖6—2 裝配圖中的壓板結構 §6.5 夾具體中間支架： 材料為HT250,鑄件。為避免在熱應力的作用下夾具體發(fā)生變形,變形輕者可能導致加工精度難以保證,重者會導致該夾具中間支架

50、報廢,因此,一定要進行時效處理.夾具體中間支架所有邊緣要去毛刺,避免出現(xiàn)砂眼,疏松,氣孔等鑄造缺陷.其結構為： 圖6—3 夾具體中間支架 §6.6 齒輪齒條偏心輪部分的設計： 該部分為本次設計的核心部分。動力源為氣缸，利用氣缸活塞桿上加工出的齒條部分與齒輪嚙合，齒輪齒條部分再帶動與齒輪同軸的偏心輪，偏心輪壓緊壓板，從而壓緊工件，氣缸為兩個，壓板部分也為兩部分，在空間布置情況為對稱布置，齒輪齒條部分的局部剖視圖以及俯視圖如下： 圖6—4 齒輪齒條部分 偏心輪與軸承端蓋之間留有4的間隙，這樣可以保證偏心輪在壓緊壓板時能夠暢通無阻，而且還可以防止磨損，因為接觸磨損

51、相當嚴重，不僅會減少零件的使用壽命，而且容易使偏心輪轉動不靈活，甚至會產(chǎn)生轉動不了的現(xiàn)象。為解決上述問題，最好留有間隙。 §6.6.1 齒輪的設計: 根據(jù)《機械制圖》第7章 標準件與齒輪來設計此處的齒輪.因為模數(shù)越大,齒距越大,輪齒就越大,輪齒的抗彎曲能力也越高,即模數(shù)是輪齒抗彎曲能力的重要指標,為了滿足齒輪的彎曲疲勞強度,在此選取: 由 由活塞桿的推程可知推桿上齒條部分的齒數(shù)約為: 齒條部分的大約長度是: 取: §6.6.2 鍵的選擇及校核: 1、鍵的選取： 根據(jù)《機械設計課程設計》并參考此處軸的直徑分別選取偏心輪處和齒輪處的鍵為: 偏心輪處: 齒輪處:

52、2、鍵的擠壓強度的校核: 根據(jù)《機械設計》教材第六章 鍵連接強度的計算公式: ； 式中：-傳遞的轉矩(),； -鍵與輪轂鍵槽的接觸高度,,此處為鍵的高度,； -鍵的工作長度,,圓頭平鍵,平頭平鍵,這里為鍵的公稱長度, ;為鍵的寬度,; -軸的直徑, ; -鍵,軸,輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力,單位是,根據(jù)《機械設計》教材第六章 表6-2;此處的載荷有輕微的沖擊,三者中最弱的材料為鑄 鐵,所以取; 代入數(shù)據(jù)得: 偏心輪處:,滿足強度要求; 齒輪處: ,滿足強度要求. §6.6.3 滾動軸承的選取: 根據(jù)《機械設計課程設計》表15-3 深溝球軸承，再結合軸的直

53、徑及載荷情況(此處的載荷是徑向載荷),選取深溝球軸承,型號為:6005,額定動載荷為7.22,額定靜載荷為:4.45. §6.7 插拔銷部分的設計： 在組合機床及其自動生產(chǎn)線上，為裝卸方便，通常兩個定位銷不是固定的，而是活動的、可以伸縮的。即加工前能使之進入工件孔中定位，加工完后能從孔中退出。這樣可以很方便的將工件（或隨行夾具）推入或推出夾具（或自動線的機床夾具）。 常用的通用伸縮式定位銷有手動的和液壓驅動的兩種。本次設計中用的是手動伸縮式的定位銷。其具體結構和各相關部件如下圖所示： 圖6—5 插拔銷主視圖 圖6—6 插拔銷剖視圖 圖6—7 插拔銷局

54、部剖視圖 §6.8 氣缸部分的設計： 根據(jù)《金屬切削機床夾具設計手冊》第941頁氣動夾具元件設計氣缸的相關部件：氣缸的行程是65,在氣體壓力為0.4的時候,其推力為:1246,拉力為:1050;其內(nèi)部結構如圖所示： 圖6—8 氣缸 第七章 夾具主要零件所采用的材料 根據(jù)《金屬切削機床夾具設計手冊》第10頁，表1-9夾具主要零件所采用的材料以及《機械工程材料》相關內(nèi)容來確定本設計中夾具的主要部分的材料和熱處理以及硬度，如下所示： 1、夾具支架：HT200; 2、壓板：45號鋼，淬火、回火40～45HRC； 3、偏心輪：20號鋼，滲碳、淬火、回火58

55、～64HRC,滲碳深度0.8～1.2； 4、支承板：20號鋼，滲碳、淬火、回火 58～62 HRC，滲碳深度0.8～1.2； 5、定位銷：T10A，淬火、回火556～0HRC； 6、伸縮銷機構所用軸：20號鋼，滲碳、淬火、54～60HRC，滲碳深度0.8～1.2； 7、鉆模套：d≤26的鉆模套用T10A，淬火、回火58～64HRC；d＞26的鉆模套用20號鋼，滲碳、淬火58～64HRC，滲碳深度0.8～1.2； 8、工件材料：HT250，生產(chǎn)工藝為鑄造，壁厚20～30.擠壓應力為220MPa，硬度為157～236HBS。 9、插拔銷軸：45號鋼，淬火、回火35～40HRC; 10

56、、刀具材料：高速鋼。 結 論 畢業(yè)設計終于接近了尾聲,回想起設計過程的點點滴滴真是耐人尋味，設計生活雖然苦雖然累，但是我還是堅持下來了，看到自己設計的夾具真有一種成就感，同時也感到這段生活過的很有意義和充實。這將成為繼考研生活之后的又一段刻骨銘心的記憶。 總的來講這次設計是一次大學課程的綜合能力的實戰(zhàn)訓練。中間牽扯到很多專業(yè)知識，需要翻閱大量的資料，所以如果平時這些知識掌握的不夠扎實那么設計過程中會感到很迷茫和無從下手，設計的目的就是能夠設計出能加工零件的一系列工具：機床及其相關的夾具等。本次設計是箱體類零件夾具的設計。剛開始感覺要設計下去真是有相當?shù)碾y度，同

57、時也很焦慮。因為畢業(yè)設計每人一個題目，所有的設計過程基本上都得靠自己完成，最后還要進行畢業(yè)答辯，如果不能過關將難以畢業(yè)。雖然以前設計過夾具之類的東西但是現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這些知識是遠遠不夠的。幸虧有老師的指導，我才開始有了頭緒。先是解決定位方案的問題：每個物體都有六個自由度，要想保證零件的精度要求，必須正確的限制工件的六個自由度，防止加工時物體發(fā)生轉動。由于所加工的零件是箱體類零件，工件加工的時候是推入的，所以考慮采用一面兩孔定位，并且采用的是伸縮銷。最后在老師的幫助下確定了下來。這只是設計過程的一個小片段。設計的過程是漫長的，但的確是一個有意義的過程。 另外，設計中的校核過程是必不可少的，為此設計過

58、程中對相關部件校核是必不可少的，像鍵的校核等。還有為保證可靠夾緊，必須進行夾緊力的計算，而在計算夾緊力之前必須計算鉆削力，通過計算可以進一步證實設計的科學和合理性以及設計的可行性。 當然，由于我個人能力的有限以及缺乏工作經(jīng)驗，實踐知識的匱乏等多方面的原因，設計的機構可能在某些方面還存在問題，與實際應用于生產(chǎn)實踐還有一段距離。所以，我很渴望以后能夠快速增加自己的知識來彌補今日的缺陷，多從事機械方面的相關工作以增加經(jīng)驗，不斷的錘煉自己，多對社會作貢獻。 在整個設計過程中張老師給了很大的幫助，他對我們要求很嚴格，不允許我們有一點馬虎，也正是再張老師的幫助下，我的整個設計過程才少走了很多彎路，才使

59、我能夠順利的完成畢業(yè)設計。在此向張老師致以真誠的感謝！ 最后，通過此次設計我真的體會到能力的有限，只有以后繼續(xù)學習才能提高自己；同時，希望高校能多創(chuàng)造機會以便更好的培養(yǎng)學生的動手能力，實踐能力，讓學生能更好的適應社會發(fā)展的需要。 參考文獻 [1] 朱東梅，胥北瀾.畫法幾何及機械制圖.北京：高等教育出版社，2000：1-388 [2] 謝家瀛.組合機床設計簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1996 [3] 浦林祥.金屬切削機床夾具設計手冊.第二版.北京：機械工業(yè)出版社，1995 [4] 徐灝.機械設計手冊3

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