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顶杆螺纹孔底孔钻床夹具


制造工艺学课程设计说明书 设计课题: 顶杆螺纹孔底孔钻床夹具 姓名学号 学院班级: 08 机械电子 1 班 指导老师:

目录
1

一、 课程设计的目的 -------------- 1 二、 设计前的准备工作 ----------- 2 三、 专用夹具的设计 -------------- 3
( 1 ) 零 件分

析 --------------------------- 3 ( 2 ) 定 位方 案 分 析 --------------------- 3 ( 3 ) 定 位误 差 分 析 --------------------- 4 ( 4 ) 夹 紧方 案 确 定 --------------------- 7 ( 5 ) 夹 具结 构 设 计 --------------------- 8 ( 6 ) 主要定 位 元件及钻模板 计 ----- 10

四、 课程设计总结 ---------------- 11 五、 参考文献 ---------------------- 12
一、课程设计的目的
2

〔 1〕 培 养 学 生 综 合 运 用 机 械 设 计 基 础 以 及 其 他 先 修 课 程 的 理 论 知 识 和 生 产 实 际 知 识 去 分 析 和 解 决 工 程 实 际 问 题 的 能 力 ,通 过 课 设 训 练 可 以 巩 固 、加 深 有 关 机 械 课 设 方面的理论知识。

〔 2〕 学 习 和 掌 握 一 般 机 械 设 计 的 基 本 方 法 和 步 骤 。 培 养 独 立 设 计 能 力 , 为 以 后 续 的专业课程及毕业设计打好基础,做好准备。

〔 3〕 使 学 生 具 有 运 用 标 准 、 规 范 手 册 、 图 册 和 查 询 有 关 设 计 资 料 的 能 力 。

零件在工艺规程之后, 就要按工艺规程顺序进行加工。 在加工中除了需要机床、 刀具、 量具之外, 成批生产时还要用机床夹具。 他们是机床和工件之间的连接装置, 使工件相对于机床获得正确的位置。 机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位 置 精 度 。通 常 把 确 定 工 件 在 机 床 上 或 夹 具 中 占 有 正 确 位 置 的 过 程 ,称 为 定 位 。当 工 件 定 位 后 ,为 了 避 免 在 加 工 中 受 到 切 削 力 、重 力 等 的 作 用 而 3 破 坏 定 位 ,还 应 该 用 一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操 作 ,称 为 夹 紧 。将 工 件 定 位 、夹 紧 的 过 程 称 为 装 夹 。工 件 装 夹 是 否 正 确 、迅 速 、方 便 和 可 靠 ,将 直 接 影 响 工 件 的 加 工 质 量 、生 产 效 率 、制 造 成 本 和 操 作 安 全 。在 成 批 、 大 量 生 产 中 ,工 件 的 装 夹 是 通 过 机 床 夹 具 来 实 现 的 。机 床 夹 具 在 生 产 中 应 用 十 分 广 泛。

二、设计前的准备工作
3

( 1 ) 明 确 工 件 的年 生 产 纲 领
它是夹具总体方案确定的依据之一, 它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。 如 大 批 量 生 产 时 ,一 般 选 择 机 动 、多 工 件 ,自 动 化 程 度 高 的 方 案 ,结 构 也 随 之 复 杂 , 成本也提高较多。

( 2 ) 熟 悉 工 件 零件 图 和 工 序 图
零 件 图 给 出 了 工 件 的 尺 寸 、形 状 和 位 置 、表 面 粗 糙 度 等 精 度 的 总 体 要 求 ,工 序 图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、 工序尺寸、 已加工表面、 待加工表面、 以及本工序的定位、夹紧原理方案,这是夹具设计的直接依据。 已 知 待 加 工 工 件 如 下 图 1-1 所 示 ,圆 柱 长 为 160mm ,外 圆 ψ 40mm 。螺 纹 孔 的 直 径 为 ψ 16 , 设 计 钻 M16 螺 纹 孔 的 底 孔 夹 具 。

图 1-1

三、专用夹具的设计
4

( 一 ) 零件分析
该螺纹孔的底孔的加工工序是工件加工工艺过程最后加工序。所以其它可以 选作定位基准的表面基本均已加工完成。 本工序需保证的尺寸包括螺纹孔的底孔尺 寸 Φ 14.5 、底 孔 中 心 线 距 离 斜 面 的 端 面 边 缘 为 L3=15mm 和 底 孔 中 心 线 与 边 缘 的 角 度 30 。 需 限 制 的 自 由 度 包 括 X 、 Y 、 Z 和 绕 x 、 y 、 z 轴 转 动 的 自 由 度 。 实 际 定 位 时可以采用完全定位。
0

?

?

?

( 二 ) 定位方案分析
定 位 方 案 1 : Φ 40 外 圆 表 面 、 轴 端 面 和 螺 旋 槽 槽 面 。 外 圆 表 面 限 制 Y 、 Z 和 绕 y、 z 轴 转 动 的 四 个 自 由 度 、 端 面 限 制 x 方 向 的 移 动 、 螺 旋 槽 槽 面 用 螺 丝 钉 限 制 绕 x 的 转 动 。这 样 定 位 方 便 工 件 的 安 装 和 夹 紧 ,而 且 有 助 于提高定位的刚度和稳定性。
?

?

定 位 方 案 2 : Φ 40 外 圆 表 面 、 轴 端 面 和 侧 面 的 键 槽 外 圆 表 面 限 制 Y 、 Z 和 绕 y 、 z 转 动 的 四 个 自 由 度 、端 面 限 制 x 方 向 的 移 动 、键 槽 限 制 绕 x 轴 的 转 动 。这 样 定 位 工 件 的 安 装 会 比 较 麻 烦 ,也 很 难 保 证 加 工 斜 面 的 水 平度。
?

?

综上分析,决定选用方案 1 的定位方法。

5

( 三 ) 定位误差分析
( 1) 位 置 精 度 夹具的主要功能是用来保证工件加工表面的位置精度。 影响位置精度的主要因素有 三个方面: a) 工 件 在 夹 具 中 的 安 装 误 差 , 它 包 括 定 位 误 差 和 夹 紧 误 差 。 b) 夹 具 在 机 床 上 对 定 误 差 , 指 夹 具 相 对 于 刀 具 或 相 对 于 机 床 成 形 运 动 的 位 置 误差。 c) 加 工 过 程 中 出 现 的 误 差 , 包 括 机 床 的 几 何 精 度 、 运 动 精 度 , 机 床 、 刀 具 、 工件和夹具组成的工艺。加工时的受力变形,受热变形,磨损,调整、测 量中的误差,以及加工形原理上的误差等。 第 三 项 一 般 不 易 估 算 ,夹 具 精 度 验 算 是 指 前 两 项 ,其 和 不 大 于 工 件 允 差 的 2/3 为 算 合格。 ( 2) 误 差 计 算 a) L3=15mm 尺 寸 的 定 位 误 差 分 析 : 忽略工件的圆度误差和 V 形块的角度误差,可以认为工序基准(工件外圆中 心)在水平方向上的位置变动量为零,即使用 V 形块对外圆表面定位时,在垂直 于 V 形 块 对 称 面 方 向 上 的 定 位 误 差 为 零 。工 序 基 准 为 圆 心 O ,如 图 1-2 所 示 ,可 以 写 出 O 点 至 加 工 尺 寸 方 向 上 某 一 固 定 点 ( 例 如 V 形 块 两 斜 面 交 点 A) 的 距 离 :

6

图 1-2
____

OA =

____

OB Sin

?
2

=

d 2Sin

?
2

0.025 式 中 d 为 工 件 外 圆 直 径 , 其 中 d= 40? ?0.087 ;

? 为 V 形 块 两 斜 面 夹 角 , 其 中 ? = 90 ;

0

对上式求全微分,得到:
____

d( OA )=

1 2S in

?
2

d (d ) —

dCos
2

?
2

4 Sin ( ) 2

?

d (? )

用 微 小 增 量 代 替 微 分 ,并 将 尺 寸( 包 括 直 线 尺 寸 和 角 度 尺 寸 )误 差 视 为 微 小 增 量,且考虑到尺寸误差可正可负,各项误差取绝对值,得到工序尺寸 H 的定位误 差:

?

DW

=

T

D

2Sin

?
2

+

dCos
2

?
2

4 Sin ( ) 2

?

T?

式中 T D和 T? 分别为工件外圆直径公差和 V 形块的角度公差。若忽略 V 形块角度 公 差 ( 实 际 上 , 在 支 承 定 位 的 情 况 下 , 定 位 元 件 的 误 差 —此 处 为 V 形 块 的 角 度 误 差,可以通过调整刀具相对于夹具的位置来进行补偿),可以得到 V 形块对外圆 表面定位,当工序基准为外圆中心时,在垂直方向上的定位误差为:

?
如 下 图 1-3 ,

DW

=

T

D

2Sin

?
2

=

? 0.025 ? 0.087 2Sin 45
0

=

0.062 2

=0.0438mm

L

3

的误差 ?

L3

=

?

DW 0

Sin30

=

0.0438 =0.0877mm 1 2
7

图 1-3

b)

30 定 位 误 差 分 析 :

0

图 1-4

这个角度由 V 形块与夹具体底面的角度决定。所以设计这个角度时要求的误 差小于制造误差。 经以上分析,选择方案中的尺寸和精度可以保证满足加工要求。

8

( 四 ) 夹紧方案确定
(1) 夹 紧 力 的 方 向 : 夹 紧 力 的 方 向 要 有 利 于 工 件 的 定 位 ,并 注 意 工 件 的 刚 性 方 向 ,不 能 使 工 件 有 脱 离定位表面的趋势,防止工件在夹紧力的作用下产生变形。 (2) 夹 紧 力 的 作 用 点 : 夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内,以及工作刚度高的 位置。确保工件定位准确、不变形。 (3) 选 择 夹 紧 机 构 : 在 确 定 夹 紧 力 的 方 向 、作 用 点 的 同 时 ,要 确 定 相 应 的 夹 紧 机 构 。确 定 夹 紧 机 构 要 注 意以下几方面的问题: a) 安 全 性 夹 紧 机 构 应 具 备 足 够 的 强 度 和 夹 紧 力 ,以 防 止 以 外 伤 及 夹 具 操 作 人 员。 b) 手 动 夹 具 夹 紧 机 构 的 操 作 力 不 应 过 大 , 以 减 轻 操 作 人 员 的 劳 动 强 度 。 c) 夹 紧 机 构 的 行 程 不 宜 过 长 , 以 提 高 夹 具 的 工 作 效 率 。 d) 手 动 夹 紧 机 构 应 操 作 灵 活 、 方 便 。 ( 4) 夹 紧 方 案 1: 移 动 压 板 作 为 夹 紧 机 构 。 安 装 和 使 用 都 很 方 向 , 力 和 作 用 点 也 好控制。 夹 紧 方 案 2: V 形 块 作 为 夹 紧 机 构 。 但 是 其 安 装 和 力 的 作 用 点 很 难 安 排 , 使 用也不方便。 综上所述,决定选用方案 1 作为夹紧机构。

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( 五 ) 夹具结构设计
( 1 )夹 具 体 用 来 安 装 和 固 定 定 位 元 件 ,夹 紧 机 构 和 钻 模 板 的 实 体 。具 体 大 小 根 据 整 个 机 构的大小而调整,要保证机构的稳定,水平,所以形位公差会有较严格的要求。

( 2) 绘 制 夹 具 装 配 图 a) 制 图 比 例 1 : 1 把 工 件 视 为 透 明 体 ,用 双 点 划 线 画 出 轮 廓 ,画 出 定 位 面 、夹 紧 面 和 加 工 表 面 ,无 关 表面可以省略。 b) 定 位 、 夹 紧 、 导 向 , 夹 具 体 画出定位元件和导向元件,按夹紧状态画出夹紧元件或机构,必要时可用双 点 划 线 画 出 松 开 位 置 时 的 夹 紧 元 件 的 轮 廓 ,画 出 夹 具 体 ,其 他 元 件 或 机 构 ,以 及 上 述各元件与夹具体的联结,使夹具形成一体,标注必要的尺寸,配合和技术条件。 对 零 件 编 号 ,填 写 标 题 栏 和 零 件 明 细 表 。其 中 还 要 在 定 位 ,导 向 完 成 后 进 行 定 位 精 度验算, 在夹紧机构完成后进行夹紧力的验算, 以及重要的受力元件或机构的强度、 刚度验算。 装配图:

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图 1-5

( 1) 总 装 配 图 应 按 国 家 标 准 尽 可 能 1: 1 地 绘 制 , 这 样 图 样 有 良 好 的 直 观 性 。 主 视图应按操作实际位置布置,三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构。 ( 2 )视 工 件 为 透 明 体 ,用 双 点 画 线 画 出 主 要 部 分( 如 轮 廓 ,定 位 面 ‘ 夹 紧 面 和 加 工 表面)。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置 ( 3) 按 照 夹 紧 状 态 画 出 夹 紧 元 件 和 夹 紧 机 构 。 ( 4) 画 出 夹 具 体 及 其 他 联 接 用 的 元 件 ( 联 接 体 、 螺 钉 等 ) , 将 夹 具 各 组 成 元 件 联 成一体。 ( 5) 标 注 必 要 的 尺 寸 、 配 合 、 公 差 等 ①夹具的外形尺寸,所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 ②夹具与机床的联系尺寸,即夹具在机床上的定位、国定尺寸。 ③夹具与刀具的联系尺寸。 ④夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 ⑤各定位元件之间,定位元件与导向元件之间,各导向元件之间应标注装配后的 位置尺寸和形位公差。 ( 6) 标 注 技 术 条 件 。 ①定位元件的定位面间相互位置精度。 ②定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。 ③定位表面与导向元件间的位置精度。 ④导向元件工作面间的位置精度。
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( 7) 对 零 件 编 号 , 填 写 标 题 栏 和 零 件 明 细 表 。 每一个零件都必须有自己的编号,此编号是唯一的。在工厂的生产活动中, 生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏,如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表,一般来说,加工工件填写在明细表的下方,标准件、装配 件填写在明细表的上方。注意,不能遗漏加工工件和标准件、配套件。

(六 )

主 要定 位 元 件 及 钻模 板 计

对 装 配 图 中 的 非 标 准 零 件 均 应 绘 制 零 件 图 ,视 图 尽 可 能 与 装 配 图 位 置 一 致 ,尺 寸 、 形状、位置、配合、加工表面的表面粗糙度等要标注完整。 零件图一:钻模板

图 1-6 零件图二:V 形块

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图 1-7

四、课程设计总结
a) 致 谢
在老师和同学的共同努力下, 我们在两周的时间内完成了夹具课程设计。 我 们 花 费 的 时 间 很 长 ,因 为 这 是 同 学 第 一 次 进 行 这 样 的 课 程 设 计 。虽 然 过 程 中 我 们 遇 到 了 遇 到 困 难 ,但 是 在 老 师 的 指 点 下 ,同 学 们 都 的 十 分 的 努 力 。我 们 这 次终于把我们所学的知识运用到现实中来了, 这对同学们加深对课本知识的理 解 很 有 好 处 。同 学 学 会 了 对 于 不 同 的 待 工 件 设 计 不 同 的 夹 具 ,对 于 夹 具 的 各 种 标 准 件 都 学 会 了 如 何 查 标 准 件 手 册 、如 何 使 用 它 们 。这 些 都 是 因 为 老 师 的 帮 助 下,我们才能完成的。谢谢老师。

b) 感 想
两周的夹具课程设计过去了,学到了很多知识。通过这次课程设计实训, 使我对机械装备课程有了更进一步的了解。装备在现在工业中有着重要的作 用 ,当 然 ,我 们 现 在 对 机 械 设 计 只 不 过 时 一 个 初 步 的 了 解 ,这 门 课 程 还 有 更 多 的 知 识 等 着 我 们 去 学 习 ,在 这 两 周 短 暂 的 课 程 设 计 里 ,我 学 会 了 一 些 机 械 设 计 的最基本的理论,同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。 通 过 这 次 实 训 ,我 能 够 熟 练 运 用 CAXA 电 子 图 版 绘 图 软 件 ,在 这 次 课 程 设 计 过 程 中 ,我 发 现 自 己 还 有 很 多 不 足 之 处 ,在 设 计 和 计 算 过 程 中 也 出 现 了 各 种 各 样 的 错 误 ,在 同 学 和 老 师 的 帮 助 下 也 都 尽 量 改 正 了 ,虽 然 还 存 在 或 多 或 少 的 问题,这也是我今后努力的方向,我会继续努力学习,来丰富自己的知识。

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五、参考文献:
[1] 孟 少 农 主 编 . 机 械 加 工 工 艺 手 册 . 机 械 工 业 出 版 社 , 1991 [2] 李 益 民 主 编 . 机 械 制 造 工 艺 设 计 简 明 手 册 . 机 械 工 业 出 版 社 , 1993 [3] 崇 凯 主 编 . 机 械 制 造 技 术 基 础 . 化 学 工 业 出 版 社 , 1993

[4] 王 绍 俊 主 编 . 机 械 制 造 工 艺 设 计 手 册 . 机 械 工 业 出 版 社 , 1987 [5] 黄 如 林 主 编 . 切 削 加 工 简 明 实 用 手 册 . 化 学 工 业 出 版 社 , 2004 [6] 薛 源 顺 主 编 . 机 床 夹 具 设 计 . 机 械 工 业 出 版 社 , 1995 [7] 崇 凯 主 编 . 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 南 . 化 学 工 业 出 版 社 , 2006.12

[8] 陈 于 萍 , 高 晓 康 主 编 . 互 换 性 与 测 量 技 术 . 北 京 高 等 教 育 出 版 社 , 2005. [9] 司 乃 钧 , 许 德 珠 主 编 . 热 加 工 工 艺 基 础 . 高 等 教 育 出 版 社 , 199 1 [10] 张 龙 勋 主 编 . 机 械 制 造 工 艺 学 课 程 设 计 指 导 及 习 题 . 机 械 工 业 出 版 社 , 1999.11 [11] 艾 兴 , 肖 诗 纲 主 编 . 切 削 用 量 简 明 手 册 . 机 械 工 业 出 版 社 , 2002 [12] 黄 如 林 , 汪 群 主 编 , 金 属 加 工 工 艺 及 工 装 设 计 。 化 学 工 业 出 版 社 , 2005

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