钻床夹具的设计

机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：钻床夹具设计姓名：李小华专业：机械设计制造及其自动化班级：20091051学号：2009105134指导教师：张明松2011年12月29日至2012年1月11日目录一、夹具的发展概况二、工件分析三、定位方案的选择四、夹紧装置的选择五、夹具体的选择六、零件图的绘制七、装配图的绘制八、定位误差分析九、设计小结十、感谢十一、参考资料一、夹具的发展概况机床夹具实在金属切削中用以准确地确定工件位置，并将其牢固地加紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠的保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动轻度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1．机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。2．现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。（3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。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、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。二、工件分析已知待加工工件如下图1所示，1个径向孔的直径为ψ4，圆柱高为118mm，外圆ψ95mm。里孔ψ80设计钻孔ψ4的孔夹具。图1此类工件属于回转类工件，在加工的过程中一定要保证很好的定位。对于加工径向直径为4的孔，首先要对高为118mm，外圆ψ95mm。里孔ψ80的圆柱体进行定位。三、定位方案根据待加工工件的形状特性，选择高为118mm，外圆ψ95mm。里孔ψ80的圆柱体孔进行定位。现拟定以下三种方案：方案一采用以A面及里孔ψ80为基面，使用定位销进行定位。如图2所示图2方案二采用以B面和里孔ψ80为定位基面，使用心轴进行定位。如图3所示图3方案三采用A、B面及里孔ψ80为定位基准，使用进行锥销定位，如图4所示图4各方案的特点及适用范围方案一：结构简单，装卸工件方便；定位精度取决于孔与销的配合精度方案二；间隙配合心轴装卸方便，但定位精度不高：过盈配合心轴的定位精度高，但装卸不便。方案三；对中性好，安装方便；基准孔的尺寸误差将使轴向定位尺寸产生误差；定位时工件容易倾斜，故应和其它元件组合使用。综合以上的三种方案和考虑工件的形状及要求，选用方案二。方案一、三虽然具有结构简单、装卸方便、定位精度高等优点，但考虑到待加工工件长度。由于待加工工件的长度较长，方案一、三的定位长度较小，使得工件在加工的过程中应受力作用而产生刚度不足问题，进而造成工件报废。基于以上考虑，最终选择方案二作为本设计的定位方案。并在方案二的基础之上增加一些辅助元件，工件的总体定位方案如图5所示。图5如图5所示选择采用心轴同一凸面组合进行定位。四、夹紧装置的设计工件在机械加工中，总会受到切削力、离心力、惯性力等外力的作用。所以在工件的机械加工中，不只是定位好了就可以的。为了保证在这些外力的作用下工件仍能在夹具中保持定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移，使工件的加工无法完成。根据上述的分析对于回转体类工件在定位完全后，可以采用螺旋夹紧方式来对工件进行夹紧。如图6所示。图6五、夹具体的选择对于典型的回转体类零件的加工选择铸造夹具体，其形式如图7所示。图7六、零件图的绘制根据以上的分析选择对夹具的主要零件进行绘制，绘制结果见附图一、二。七、装配图的绘制根据以上绘制的主要零件图，进行装配并绘制完成，其结果见附图三八、定位误差分析工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）18734619306042A?500.040A或运动导轨的位置误差，也称对定误差。3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差：夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。九、设计小结短暂的夹具课程设计过去了，虽然时间比较短，但还是让我学到了很多知识。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。夹具在现在工业制造中占有着相当重要的地为，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，进一步的锻炼了我熟练掌握使用计算机绘图软件进行图形的绘制。在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，尤其是课堂学习的知识很难在实际设计中很好地运用出来，所以在设计过程中也出现了各种各样的错误，在同学和查阅相关资料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。十、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，因为这虽然不是同学第一次进行这样的课程设计，但是由于一些教学的安排问题，我们需要同时做三份课程设计。因此我们在这个过程中过程中遇到很多困难，虽然我们没有很多时间去请教老师的指点，但我们还视凭借着老师给我们上课时讲解的一些关于设计方面的问题，通过不懈的努力，还是完成了。在设计的过程中我们还是遇到了我们无法解决的问题，比如误差的分析计算，工序的划分及工序卡片问题。由于时间的原因，这些问题在我们的设计中还是没能解决，希望老师能够谅解。无论怎样，我们还是通过自己的努力去完成了我们力所能及的任务，我们还是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。十一、参考资料：【1】机床夹具设计手册第二版上海科学技术出版社【2】崇凯机械制造技术基础课程设计指南——北京：化学工业出版社2006.12【3】何铭新、钱可强机械制图第五版——北京：高等教育出版社2004.1【4】孔凌嘉毛谦德简明机械设计手册——北京：北京理工大学出版社2008.2【5】陈立德机械制造装备设计课程设计——北京：高等教育出版社2007.11