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1、摘摘 要要根据设计要求首先确定了杠杆臂的基本设计思路，通过对该零件作用分析，形位公差分析、加工工艺、工序设计完成零件的工艺制造思路。而后确定了定位基准的选择，和夹紧方式的确定，最后经过反复比对后使用三维造型软件进行了初步的草图绘制，确定夹具的外形尺寸，然后设计钻模板和钻套等，为了简化设计减少非标零件的设计和制造成本，选用了较多的螺钉螺母等非标零件。本次夹具设计过程中夹具采用进行紧凑的设计方案，这样较为节省材料和成本，但是夹具的安装定位显得比较细致，空间利用率较高。为了方便的放入和取出工件而不对周边产生操作影响和降低生产效率，采用了钻模板的翻转设计模式，左侧的钻模板在非工作时可以方便的拉起，让工
2、件可以顺利放入，安装完毕后翻下钻模板。【关键字】杠杆臂，工艺，钻夹具 ，夹紧，定位目录目录 第一章第一章 绪论绪论.3 1.11.1 机床夹具介绍机床夹具介绍.3 1.21.2 现代夹具的发展发向现代夹具的发展发向.3 1.31.3 设计目标与任务设计目标与任务4 1.41.4 主要研究方向与方法主要研究方向与方法4 第二章第二章 零件分析零件分析6 2.12.1 零件的作用零件的作用.6 2.22.2 零件的工艺分析零件的工艺分析.6 第三章第三章 夹具设计夹具设计7 3.1.3.1.夹具的工作原理与结构设计夹具的工作原理与结构设计7 3.23.2 夹具的使用方法夹具的使用方法.9 3.33
3、.3 夹具与翻转式钻床的固定夹具与翻转式钻床的固定.9 3.53.5 夹紧力计算夹紧力计算.10 第四章：翻转式钻床夹具零件的具体设计第四章：翻转式钻床夹具零件的具体设计11 4.14.1 钻床夹具的概括钻床夹具的概括11 4.24.2 夹具零件的设计夹具零件的设计.12 4.34.3 夹具体的设计夹具体的设计.13 4.44.4 定位销的设计定位销的设计.13 4.54.5 钻模板以及钻套的设计钻模板以及钻套的设计.13 第五章第五章 总总 结结.20 致致 谢谢.21 参考文献参考文献22第一章第一章 绪论绪论 1.1 机床夹具介绍夹具从 1787 年至今经过了在工业发展初期。夹具仅作为加
4、工工艺过程中的辅助工具；到后期机床、汽车、飞机等制造业大力发展后，成为主要工艺装备；直到目前近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具与机床的紧密结合的一路发展历程看来，夹具在工业生产中的重要地位。现代生产要求企业制造激烈竞争夹具的应用五花八门，近年来年柔性制造系统（FMS） 、数控机床（NC） ，加工中心（MC）和成组加工（GT）的应用使大批量生产的水平大幅提升。目前主流的夹具设计要求1.缩短夹具的制造周期快速适用于新产品设计2.提高夹具的通用性特征3.向高精度机床等应用进行发展4.适用于各种现代化制造技术的新型技术5.气压液压等原动力的改进应用来提高装夹效率1.2 现代夹具的发
5、展发向现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：1.精密化机械产品精度要求快速提高，夹具的精度要求也应该同步提高。精密化夹具的结构类型很多，比如应用于精密分度的多齿盘的精密夹具。2.高效化高效化夹具有自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具，该类夹具的应用将繁重的体力重复劳动力释放出来，节约了人力成本。例如高速卡盘则可保证卡爪在高速状态下依然可以能正常夹紧工件，大幅度提高加工的效率。3.柔性化夹具的柔性化通过调组合方式适应工艺可变因素。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具
6、、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。4.标准化夹具的标准化与通用化是相关联的，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛坯和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB21482249-80，GB22622269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。标准化是柔性化高效化的基础，标准化的发展利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。在现代化的机械和仪器的制造业中，利用夹具来提高加工精度和生产率，减少劳动力成本是主要的目标。可以预见的是夹具四个方面发展后可保证加工质量降低生产成本。1.3
7、设计目标与任务本次对于杠杆臂加工工艺及夹具设计的主要任务是：1.完成杠杆臂零件加工工艺规程的制定；2.完成钻孔专用夹具的设计。3.运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。4.提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。5.学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 1.4 主要研究方向与方法详细分析零件的主要作用于零件尺寸外形结构，针对尺寸要求与形位公
8、差要求，进行工艺设计和方案对比，择优选择，后续确定零件的粗基准与精基准要求后，针对双工位加工的特点设计出合理的夹紧方式，保证零件的安装与定位得到充分保证。最后通过三维软件绘制三维夹具，并通过其与 cad 的转化功能进行转化，修改最后的工程图纸，书写全篇设计论文。第二章第二章 零件分析零件分析2.1 零件的作用课题给出的零件是机床的杠杆臂。它的主要的作用是实现机床工作部件启起、停止、变速、变向、操纵机构中的传动装置。要求该零件有足够的强度和刚度，尺寸精度，形状精度，是机床操纵机构中重要零件，影响机床操纵动作及控制机构装置运动的准确性。2.2 零件的工艺分析对零件进行工艺分析就是研究、审查零件的结
9、构工艺性。零件设计是否满足加工的工艺性和经济性要求。图 2.1 杠杆臂零件产品图该零件的材料为 QT500，球墨铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，强度刚度好、 以下是杠杆臂零件需要加工表面以及加工表面的位置要求。 该零件是机床操纵结构中一个重要零件，根据产品零件图 2.1 分析，有四个面需加工，2 个垂直平面铣削，3 个通孔需钻铰加工（即 10+0.1 22+0.28 13+0.12） 。根据产品尺寸公差和形状公差要求，用普通铣床和钻床完全能保证该零件的加工质量。第三章第三章 夹具设计夹具设计3.1.夹具的工作原理与结构设计3.1.1 定位方案与定位元件：为了满足杠杆臂的需要，使杠杆臂左右两端底
10、面定位固定，因不同零件存在一定的误差，应使杠杆臂被加工两孔轴线与钻模板轴线的重合，所以将钻模板固定，又因零件要求为垂直距离，所以设计右端平面固定，左端设置螺旋辅助支撑 2 进行左右两端垂直距离的调整定位。使其孔轴线与钻模板轴线重合。 （如图 3.2 所示）3.1.2 夹紧机构：防止钻孔时零件晃动，应对杠杆臂的两端底面以及前后移动进行定位固定，所以在右端设计定位销 7、开口垫圈 6、夹紧螺母 5 对零件零件进行固定；定位销 7 通过垫圈 16 和六角螺母 15 固定于夹具体上。3.1.3 其他辅助设备：考虑到零件加工存在误差，所以设计螺旋辅助支撑 2 可以上下升降，使所有零件都能使左右两端面同时
11、得到固定，为防止误差使加工时上下颠簸，设置锁紧螺母 1 对螺旋辅助支撑进行锁紧，防止钻孔时辅助支撑受力太大而下降影响加工。设计可调支撑钉 11 为防止钻孔时零件前后移动，影响加工精度；设计锁紧螺母10，方便了可调支撑钉 11 的前后移动，提高了定位固定的精度。设计定位体 17 为了使零件右端底面固定精度更高。 （如图 3.2 所示） 图 3.1 定位零件、固定零件和其他辅助零件螺旋辅助支撑 2定位销 7锁紧螺母 1右底面固定 定位体 17左底面固定可调支撑 钉 11开口垫圈 6夹紧螺母 5锁紧螺母 10垫圈 16六角螺母 15图 3.2 定位零件、固定零件和其他辅助零件图 3.3 夹紧机构3.
12、2 夹具的使用方法被加工零件放在夹具体上时以右端底面与夹具体接触面重合为基准，将被加工零件右端底面放在平面上，调整螺旋辅助支撑 2 使零件左右底面同时接触夹具，拧紧锁紧螺母 1 是螺旋辅助支撑固定；调整可调支撑钉 11 使被加工零件的垂直孔轴线与钻套轴线重合，拧紧定位销 7 使零件固定于夹具体上。3.3 夹具与翻转式钻床的固定夹具夹紧杠杆臂后，加工的时候将承受向下、向内的力以及钻孔时的旋转力，夹具将会受力而产生直线以及旋转运动，所以夹具固定在钻床上应受到约束，因夹具夹紧零件加工时，不因受力而产生位移，影响加工精度，所以对夹具的下面以及左面进行固定。3.4 定位误差分析定位误差分析本夹具选用的定
13、位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：销与孔的配合 0.05mm，铣/钻模与销的误差 0.02mm，铣/钻套与衬套 0.029mm由公式 e=(H/2+h+b)max/Hmax=(0.052+0.022+0.0292)1/2=0.06mme=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。3.5 夹紧力计算夹紧力计算本夹具是在钻床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定的夹紧力。由计算公式Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) （3-1） Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用
14、在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为FjktTs其中 Fj螺栓夹紧力(N)；kt力矩系数(cm1)Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)；Fj =52000=10000N第四章：翻转式钻床夹具零件的具体设计第四章：翻转式钻床夹具零件的具体设计4.1 钻床夹具的概括钻床夹具的概括钻床夹具的特点1） 保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸，公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要
15、求。2）提高生产效率专业夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应，应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的高效夹紧装置，以缩短辅助时间，以提高生产效率。3） 工艺性好专用夹具的结构简单合理，便于加工，装配，检验和维修。专用夹具的生产属于批量生产4） 使用性好专用夹具的操作应简单，省力，安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。5） 经济型好除考虑专用夹具本身结构简单，标准化程度高，成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。钻床夹具的设计要点1、钻套钻套的作用是确定钻头，铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。根据使用二点，钻套可分为固
16、定式，可换式，快换式等多种结构形式（1）固定钻套 固定钻套直接被压在钻模板上，其位置精度要求较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长度，赢采用有肩钻套。（2）可换钻套 在成批生产、大量生产中，为便于更换钻套，采用可换钻套（3）快换钻套 在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个工步加工，需要不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。（4）专用钻套 在一些特殊场合，可以根据具体要求自行设计钻套2、钻模板常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式（1）固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接的可以与夹
