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1、机电及自动化学院机电及自动化学院机电及自动化学院机电及自动化学院 专业课程综合设计专业课程综合设计 设计题目：加工圆柱滑块设计题目：加工圆柱滑块 44 小孔的专用夹具小孔的专用夹具 专 业：0808 机械制造及自动化机械制造及自动化 学 号： 08111130390811113039 姓 名： 2012 年 1 月 9 日 钻床夹具课程设计任务书钻床夹具课程设计任务书 3 3 2 前言前言 4 4 设计思想设计思想 6 6 1 1、钻床夹具设计过程、钻床夹具设计过程 7 7 1.1 零件本工序的加工要求分析 7 1.2 确定夹具类型 7 1.3 拟定定位方案和选择定位元件 8 1.4 确定夹紧
2、方案 9 1.5 确定引导元件 9 1.6 夹具精度分析与计算 9 1.7 夹紧机构设计与夹紧计算 10 1.7.1 夹紧机构设计 10 1.7.2 夹紧计算 10 2.2.绘制夹具总图绘制夹具总图 1111 3.3.绘制夹具零件图绘制夹具零件图 1111 4.4.小结小结 1212 5.5.课程设计心得体会课程设计心得体会 1212 参考文献参考文献 1414 3 钻床夹具课程设计任务书钻床夹具课程设计任务书 题目：题目：设计“圆柱滑块”零件的钻床夹具 设计内容：设计内容： 1、圆柱滑块零件图 1 张 2、钻床夹具装配图 1 张 3、钻床夹具零件图 3 张 4、课程设计说明书 1 份 201
3、2 年 1 月 8 日 4 前言前言 一、主要技术指标一、主要技术指标 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求。 2）提高生产效率,专用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,用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时 间，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中批量生产。 4）使用性好,专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必 要时可设置排屑结构。 5）经济性好,除考虑专用夹具本身结构简
4、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。 二、设计方案、设计方法、设计手段二、设计方案、设计方法、设计手段 （一）研究原始资料,在明确夹具设计任务后，应对以下几方面的原始资料进行 研究。 1、研究加工工件图样,了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处理要求， 主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技术要求。 2、熟悉工艺文件，明确以下内容： （1）毛坯的种类、形状、加工余量及其精度。 （2）工件的加工工艺过程、工序图、本工序所处的地位，本工序前已加工 表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。 （3）本工序所使用的机床、刀具及其它
5、辅具的规格。 （4）本工序所采用的切削量。 （二）拟订夹具的结构方案，拟订夹具的结构方案包括以下几个内容 1）确定夹具的类型，各类机床夹具均有多种不同的类型、钻床夹具有固定 式、翻转式、盖板式和滑板式等，应根据工件的型状、尺寸、加工要求及重量 确定为回转式。 5 2）确定工件的定位方案，设计定位装置，根据六点定位原则，通过分析工 序图确定工件以圆柱孔定位，定位元件为定位心轴。 3）确定工件的夹紧方式，设计夹紧装置，常用的夹紧机构有斜楔夹紧、螺 旋夹紧、偏心夹紧、铰链夹紧等。根据工件的结构，加工方法其因素确定为螺 旋夹紧。 4）确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）：钻套的类型有固定式钻套、 可换
6、式钻套、快换式钻套、特殊式钻套，根据工件加工量确定为可换式钻套。 5）夹具精度分析与计算 6）绘制夹具总图 三、主要工作程序三、主要工作程序 1)零件本工序的加工要求分析 2)确定夹具类型 3)拟定定位方案和选择定位元件 4)确定夹紧方案 5)确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸) 6)夹具精度分析与计算 7)绘制夹具总图 8)绘制夹具零件图样 9）编写设计说明书 6 设计思想设计思想 本工序是为一圆柱滑块加工 1 个 4 的小孔,所设计的一套钻床专用夹 具。主要技术指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和使用性 好。 我们在设计专用夹具时为了能满足工件的加工精度要求，考虑了合理的定
7、位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行了必要的精度分析。由于是中 批量生产，采用了固定式钻床夹具，提高了生产效率。在工艺性方面使这种夹 具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。在使用性方面这种夹具 的操作简便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要时可设置排屑结构。通过对 钻床夹具设计的制作，进一步巩固和所学基本知识并使所学知识得到综合运用。 学会查阅和收集技术资料，提高运用计算机辅助设计的能力，树立正确的设计 思想和严谨的工作作风。 设计思路：以定位心轴为主定位，以滑块上支撑钉为辅助定位。 此次需要完成的题目如下： 如下图所示，设计加工圆柱滑块上 4 小孔的钻床夹具。图中其他各表面均已
8、 加工完毕。如图（1）所示： 7 图（1）零件图 1、钻床夹具设计过程、钻床夹具设计过程 如图（2）所示为圆柱滑块工件造型图： 图(2) 加工零件三维图 1.11.1 零件本工序的加工要求分析零件本工序的加工要求分析 钻 4 孔，本工序前已加工的表面有： （1）圆柱滑块两个断面； （2）30 孔、20 孔及两个平面； （3）宽度为 8 的环形槽。 本工序使用机床为 Z525 立钻。刀具为直柄小麻花钻。 1.21.2 确定夹具类型确定夹具类型 本工序所加工一个孔 (4)，位于工件大平面上，孔径较小，工件重量轻、 轮廓尺寸以及生产量为中批量生产等原因，采用固定式钻模。 8 1.31.3 拟定定位方
9、案和选择定位元件拟定定位方案和选择定位元件 (1) 定位方案 根据工件结构特点，其定位方案有二： 以 20 孔及 30 孔右端面为定位面，以圆柱滑块右端面为定位面， 限制 6 个自由度。这一定为方案设计基准与定位基准重合，所以 B=0。 以下底面，圆柱滑块右端面和外圆柱面最外面一点定位，限制 6 个自由 度，这一定为方案设计基准与定位基准不重合，产生较大的定位误差，比较上 述两种定位方案，初步确定选用第一种方案。 (2) 选择定位元件 选择带台阶面的定位心轴，作为以 20 孔及其端面的定位元件。定位副配 合取 20H7/g6。 (3)定位误差计算 所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对
10、工序基准的位置 误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面 的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺 寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基 准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基 准在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示；由于定位副制造误差 b 及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位 置在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示。 j dbj 分析和计算定位误差的目的，就是为了判断所采用的定位方案能否保 证加工要求，以便对不同方案进行分析比较，从而选出最佳定位方案，它 是决定定位
11、方案时的一个重要依据。 由于该工序的设计基准和定位基准相同，所以不存在基准不重合基准 故; 0 b A 工件内孔轴线是定位基准，定位心轴轴线是调刀基准，内孔和心轴是 间隙配合。因此，一批工件的定位基准相对夹具的调刀基准在 寸线方向上的基准位移误差按公式 9 (1) ()()jDd TTAA (2)0.007DdA ()( ) 0.0210.0130.0070.041 jDd TT AA 因此，定位误差为： 。00.0410.041 dbj AAA 1.41.4 确定夹紧方案确定夹紧方案 参考夹具资料，以定位心轴为主定位，以滑块上支撑钉为辅助定位，采用 M8 螺母、垫圈和定位心轴在 20 孔左端
12、面夹紧工件。 1.51.5 确定引导元件确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 ) 由于生产量为中批量生产故选用可换钻套。 主要尺寸由机床夹具零、部件国家标准 GB/T2263 80 选取。 钻孔时钻套内径为 4mm。 外径为 8mm 。 钻套端面至加工面的距离取 4mm。 麻花钻选用 4mm 。 引导元件至定位元件间的位置尺寸为 38 0.10 mm。 1.61.6 夹具精度分析与计算夹具精度分析与计算 所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸 38 0.1mm，精度验算如下： (1)尺寸 38 0.1mm 的精度校核 A、定位误差 d，有前计算，已知；0.041 d A B、钻套与钻模板间的最大配
13、合间隙； 1 0 T mmA C、麻花钻与钻套内孔的间隙； 2 0.04Xmm D、钻头在钻套孔中的倾斜误差： （3） 12 () 2 H XBSXH 由于 B=28 mm，S=4 mm，H=24 mm。 所以=（28+4+12）0.0424=0.073 1 X 10 按概率法相加 22 0.040.0730.083 T mmA 0.1240.2 dT mmAA 因而该夹具能保证尺寸 38 0.1 mm 的加工要求。 1.71.7 夹紧机构设计与夹紧计算夹紧机构设计与夹紧计算 1.7.11.7.1 夹紧机构设计夹紧机构设计 根据设计思想，则此钻床夹具采用固定式钻床夹具，草图如下图三所示： 图（
14、3）夹具总装简图 1.7.21.7.2 夹紧计算夹紧计算 0.7 680 xp PDfK 查表可得 0.75 ()1 750 b p K 因此 Px=407N 0 9.81 ZMYM MM MC dfK 11 查表可得=0.021、ZM=2.0、YM=0.8、.= . 0.87 MC M K 因此扭矩 M=0.45Nm 由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式 x PKP 其中：其余系数 1234 KKKKK 基本安全系数 1.3 1 K 加工性质系数 1.1 2 K 刀具钝化系数 1.15 3 K 断续刀削系数 1.2 4 K 所以 K=1.31.11.151.2.=1.98 考虑到该工序所需
15、的夹紧力比较小以及工件的结构特征，采用螺旋夹紧机 构，而且不需要进行强度校核。 2.绘制夹具总图绘制夹具总图 图（4）夹具总装图正视图 图（5）夹具总装图左视图 12 3.绘制夹具零件图绘制夹具零件图 图（6）夹具零件图主视图 图（7）夹具零件图左视图 4.4.小结小结 1）目标完成情况： 经过几个星期的努力，设计达到了预想的成功，对于我自己来说已经学到 了不少东西。 2）存在不足： 一是对钻床的不熟悉，二是在公差与配合方面的知识所学较少。 5.课程设计心得体会课程设计心得体会 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、 从事职业工作前一个必不可少的过程 为期四周的夹具课
16、程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组五名同学在 老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造工艺学 、 机床 夹具设计课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解， 强化了生产实习中的感性认识。 这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查 找资料到对夹具精度分析与计算和运用 CAD 画出夹具零件图到最后夹具总图的 成型。都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。 设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功 了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们 设计的成功打下坚实的基础。 13 制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要心平气 合的一步一步来。 总体来说，通过这次设计我受益匪浅。在摸索该如何画出夹具
