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1、内容提要本次进行的是4110发动机飞轮壳前端面钻模的设计。钻模是钻床类的专用夹具，主要用于保证在加工孔时刀具有一个确切的位置，从而保证孔的位置和精度。本次夹具设计的步骤是：(1）研究原始资料，明确设计要求；(2）拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图；1）确定定位方案，选择定位元件；2）确定导向装置；3）确定夹紧机构；4）确定其它装置和夹具体；5)绘制夹具总图经过设计和讨论，终于圆满地完成了设计任务。本次设计整个设计过程条理清晰，能让读者明白整个过程。力求结构合理，计算准确，经济可靠。本设计的创新之处在于简化了钻模板的结构设计,使其结构更简便,同时也能满足设计要求。但是由于本人实践经验的欠缺和知识
2、的局限性，设计过程中难免出现一些错误，该夹具的实际工作情况及可用性还有待于实践的检验，敬请各位领导，老师，同学提出宝贵意见和见解，本人在此表示由衷的感谢！关键词：定位；夹紧；导向 目 录第1章 机床夹具的概述.71.1 机床夹具的概念.71.2 钻床夹具的组成.81.3 钻模及钻模板形式的选择.9第2章 工件定位方案的确定11 2.1 工件定位要则112.2 工件定位方式的选择132.3 定位件的计算.162.4 定位误差的分析计算18第3章 导向装置的确定.203.1 导向装置的概述203.2 定位孔导向装置的确定213.3 其余孔导向装置的确定22第4章 夹紧方案的确定.234.1 夹紧机
3、构的确定25 4.2 夹紧力三要素的确定25 第5章 其它装置的确定27 5.1 开口垫圈的选择275.2 垫的设计28第6章 夹具体的设计28前言机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。机床夹具被广泛应用于机械制造业中。大量专用机床夹具的采用为大批大量生产提供了必要的条件。机床夹具是组成工艺系统的一个环节，是影响加工质量的重要因素。一般情况下，使用机床夹具能稳定地保证产品质量，而不必过高的要求工人的技术等级。先进高效的机床夹具不仅能减轻工人劳动强度，提高生产率，甚至能使生产过程实现自动化。随着汽车、
4、内燃机、摩托车、轴承等行业的规模化发展，对机床夹具的设计与制造不断提出新的课题。深入研究机床夹具设计的理论和改进机床夹具的结构，无疑具有巨大的经济意义。机床夹具设计一般包括结构设计和精度设计两个方面。而人们通常习惯侧重于结构设计而忽视精度设计。关于机床夹具的结构设计，不仅有大量的资料可供参考，而且还不断从其它学科吸收新的成果而向前发展。诸如液性塑料夹具；各种弹性膜片式夹具；真空夹紧夹具；感应分度夹具等等。关于机床夹具的精度设计，随着零件加工精度的提高，也日益受到人们的重视。人们逐渐认识到，机床夹具设计工作应围绕精度设计这个中心来进行。没有合理的精度设计不仅会给夹具制造带来困难，甚至会使制造出的
5、夹具不能保证工件的加工精度。因此，迫切需要全面的研究机床夹具的设计、制造、使用诸方面的定量关系；研究工件精度和夹具设计精度之间的合理联系。机床夹具设计是用途极广的一门专业学科，熟悉它的内容和方法，对从事机械制造方面的工程技术人员来说是十分必要的。毕业设计是我们在学习阶段的最后一个重要环节，要求我们能综合运用大学四年所学的专业知识和理论知识，结合实际，独立解决本专业一般问题,树立为生产服务，扎实肯干，一丝不苟的工作作风，为将来在机械方面工作打下良好的基础。荐于夹具的重要性,同时也为了培养我们综合设计地能力，进一步培养我们科学的思维方式和正确的设计思维，提高我们发现问题、分析问题、解决问题的实际能
6、力，我们选用了邵阳汽车发动机厂产品4110发动机飞轮壳作为毕业课题，对其加工过程的工艺，每一道工序的工装夹具进行设计。一般来说,夹具设计必须满足下列要求：1. 保证工件加工的各项技术要求要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术要求，必要时要进行误差分析与计算；2.具有较高的生产效率和较低的制造成本为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉；3.尽量选用标准化零部件尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期，提高夹具设计质量和降低夹具制造成本；4.夹具操作方便安全、省力为便于操作，操作手柄一般应放在右边
7、或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间；为减轻工人的劳动强度，在条件允许的情况下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置；5.夹具应具有良好的结构工艺性所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。经过设计和讨论，终于圆满地完成了设计任务。本次设计就是围绕以上五点要求,按照一般步骤来设计的，力求结构合理，计算准确，经济可靠。但是由于本人实践经验的欠缺和知识的局限性，设计过程中难免出现一些错误，该夹具的实际工作情况及可用性还有待于实践的检验，敬请各位领导，老师，同学提出宝贵意见和见解，本人在此表示由衷的感谢！第1章 机床夹具的概述机床夹具是机械加工工艺系统的
8、一个重要组成部分。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求，又必须满足三个条件：一批工件在夹具中占有正确的加工位置；夹具装夹在机床上的准确位置；刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否
9、则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准 确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。11 机床夹具的概念：（1）机床夹具按专门化程度分类,可分为: 1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。 2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的
10、加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹
11、具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。 本次设计的即为钻飞轮壳前端面孔而专门设计的专用夹具。（2）按使用的机床分类 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。本次设计的为钻床夹具。 （3）按夹紧动力源分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。考虑到夹紧力与切销力方向相同，本次采用手动夹紧。12
12、钻床夹具的组成钻床夹具通常由以下几部分组成： (1)定位元件 它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。如图1-1中的定位销2等；(2)夹紧装置 用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。图1-1中的夹紧螺母1；(3)对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。如图1-1中的快换钻套、固定钻套4、5等；(4)连接元件使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系
13、。 (5)夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。如图1-1中的夹具体3。(6)其它元件及装置 有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。 图1-1 钻模外形图13 钻模及钻模板形式的选择本次设计的是一个钻床夹具，加工用的机床为Z3025摇臂钻床。钻床夹具最明显的特点是设有引导钻头的钻套，钻套安装在钻模板上，习惯上将钻床夹具称为“钻模”,主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。（1）固定式钻模 在使用中，这类钻模在机床上的位置固定
14、不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。（2）回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。（3）翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于f8f10mm。它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10 kg为宜。（4）覆盖式钻模 这种钻模的钻模板是可卸的，可以直接利用工件的定位基准定位并装夹在工件上，结构简单，装卸方便，比其它形式完善的夹具经济，适用于成批生产。（5）滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。在本次设计中，根据工件特点及加工要求，我所选用的是覆盖式钻模。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。可卸式钻模板具有以下特点：（1）适用于中批量生产中在钻孔后继续进行其它工序或大型工件的局部加工； （2）它由两个定位套与夹具体上相对应的二个定位销（其中一个通常是菱形的）准确定位，并在结构上采取措施，防止钻模板装错方向；（3）覆盖式可卸钻模板定位部分直接安装在工件
