杨柠滔设计说明书 (2)

攀枝花学院

学生课程设计

题目：透盖钻孔夹具设计

学生姓名：杨柠滔学号：200841207074 所在院(系)：机械工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级： 2009机械制造 3 班

指导教师：李老师职称：副教授

二O一二年十二月

2

攀枝花学院课程设计目录

目录

绪论 (4)

1、设计任务............................................................................ 错误！未定义书签。

2、夹具功能及分类................................................................ 错误！未定义书签。

2.1夹具的功能 .................................................................... 错误！未定义书签。

2.2夹具的分类 (4)

3、对零件进行分析 (5)

4、夹具设计的步骤 (6)

4.1、专用夹具的基本要求 (6)

4.2、专用夹具设计的一般步骤 (7)

5、夹具零部件的结构选择 (9)

5.1、夹具模板 (9)

5.2、装配图 (11)

5.3、装配模型图 (11)

6、夹具精度的分析计算及校核 (12)

6.1、机床夹具设计的过程及方案 (12)

6.2、加工精度分析、计算与评审 (13)

6.3、夹具模板 (15)

8、心得体会............................................................................ 错误！未定义书签。

9、参考文献 (19)

序言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。由于该设计要求学生对所学专业知识掌握比较全面，因此，它以对我们大学学习生活中实际能力的培养方面占有十分重要的地位，也是一次十分重要的机会。

在本次课程设计中，根据所给的行走机构轴承座的零件图、技术要求和加工批量及设备，通过查阅有关书籍，了解和掌握了的机械工艺及夹具设计的一般步骤和方法，并运用了这些方法和步骤进行了行走机构轴承座的机械加工工艺规程的编制与工序的专用夹具的设计。整个设计的指导思想是“简便、高效、经济”地生产出符合要求的产品

就我而言，我希望能通过这次设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，并且找到自己的知识漏洞，并完善自己。

由于我现在经验还不足，在设计有难免会有错误与漏洞，希望老师们在发现后多多指教。

1、设计任务

一、设计任务

根据所给的“透盖”零件，设计加工工艺规程及专用夹具设计。

二、原始资料

被加工“透盖”零件图1张

三、完成材料

(1)被加工工件的零件图（CAD制图）——1张

(2)工件的毛坯图（CAD制图）——1张

(3)机械加工工艺过程卡片——1张

(4) 夹具装配图（CAD制图）——1张

(5) 课程设计说明书——1份

2、夹具的功能及分类

2.1夹具的功能

1.保证加工质量使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不再依赖工人的技术水平。

2.提高生产效率，降低生产成本使用夹具后可减少划线、找正的辅助时间，且易实现多件、多工位加工。在现代机床加工中，广泛采用气动、液动等机动加紧装置，可是辅助时间进一步减少。

3.扩大机床工艺范围在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在机床或钻床上使用镗模，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。

4.减轻工人劳动强度，保证安全生产。

2.2机床夹具的类型

机床夹具通常有三种分类方法，即按应用范围、夹紧动力源和使用机床来分类。

1、按应用范围分：通用夹具、通用可调整夹具、专用夹具、组合夹具、成组夹具、拼拆式夹具。

2、按夹具动力源分类：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、离心力夹具、其他。

3、按使用机床分类：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、其他机床夹具。

通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。它们都一标准化了,具有一定的通用性,可以用来安

装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。

通用可调整式夹具的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。

专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的。

组合夹具是由一套标准化的夹具元件，根据零件的加工要求拼装组成。不同元件的不同组合和联接可构成不同结构和用途的夹具。夹具用完后，元件可以拆卸重复使用。

成组夹具是用于零件成组加工的夹具。它的加工对象较之可调整夹具更明确，适用范围更广一些。

拼拆式夹具是将标准化的、可互换的零部件装在基础件上或直接装在机床工作台上，并利用调整件装配而成。当某种零件加工完毕，即把夹具拆开，将这些标准零部件放入仓库中，以便重复用于装配成加工另一零件的夹具。这种夹具是通过调整其活动部分和更换定位元件的方式重新调整的。

本课程设计研究了透盖夹具，阐述了夹具的工作原理，对夹具的各零部件做了较为详细的设计计算，并对一些标准件进行了选型，且进行了相关的强度校核。

3、对零件进行分析

轴承透盖的作用一是为了固定轴承进行轴向定位，二是起密封保护作用，防止轴承进入尘土等进入轴承造成损坏。除它本身可以防尘和密封外，它常和密封件配合以达到密封的作用。如图1-1示：

图1-1 透盖

通过对零件图的分析，因零件的尺寸不大，且精度要求较高，选用上下模夹具。

4、夹具设计的步骤

4.1专用夹具的基本要求

（1）保证加工精度

这是必须做到的最基本要求，其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。

（2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应

在大批量生产时，尽量采用快速与高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。

（3）安全、方便、减轻劳动强度

机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加装保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，尽可能减轻工人劳动强度。

（4）排屑顺畅

机床夹具中积聚切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量会使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间、降低生产率，因此夹具设计中要对排屑问题给予足够的重视。

（5）机床夹具应具有良好的强度、刚度和结构工艺性

机床夹具设计时，要考虑方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。

4.2 专用夹具设计的一般步骤

（1）明确设计任务与收集设计原始材料

1）了解加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，该工序的加工内容

及工序图，了解该工序所使用的设备、刀具、量具等工艺装备，生产节拍等参数。

2）了解零件的生产类型，这是决定夹具采用简单疾结构或复杂结构的依据。

3）收集该夹具所使用的机床的资料，注要指与夹具连接部分的安装尺寸。

4）收集所使用的刀具的资料，如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件。

5）了解夹具制造厂房的能力和使用条件。

6）收集有关夹具零部件的标准（包括国际、部标、企标、厂标），典型夹具结构图册等。

（2）拟定夹具结构方案，绘制夹具草图

1）根据工件的加工要求和结构形状，确定工件的定位方式，选择或设计定位装置，必要时，计算定位误差。

2）确定工件夹紧方案，设计夹紧装置。

3）确定其它装置及元件的结构形式如：定向、导向、分度、对刀装置等。

4）确定夹具体的结构形式和夹具在机床上的安装方式。

5）绘制夹具草图，最好考虑几种方案经过分析比较，从中选出合理的方案。

（3）进行必要的分析计算

工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行技术经济分析，选用比较合理的方案。

（4）审查方案和改进设计

（5）绘制夹具草图

按国家制图标准绘制，尽可能采用比例1:1，主视图按夹具面对操作者的方向绘制。被加工零件用双点划线表示。

（6）绘制夹具零件图

夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图要求，确定零件的尺寸，公差及技术要求。

5、夹具零部件的结构选择

5.1 夹具模板

钻模板用于安装钻套。钻模板与夹具的连接方式有固定式、铰链式、分离式、

悬挂式等几种。

①固定式钻模板

1—定位销；2—螺钉； 3—钻模板； 4—夹具体

图3-1.1固定式钻模板

②铰链式钻模板

1—铰链销；2—夹具体；3—铰链座；4—支撑钉；5—钻模板；6—菱形螺母

图3-1.2铰链式钻模板

③分离式钻模板

1—钻模板；2—钻套；3—压板（图b为螺钉）；4—工件

图3-1.3分离式钻模板

④悬挂式钻模板

1—夹具体；2—导柱；3—工件；4—钻模板；5—弹簧；6—多轴滑动头

图3-1.4 悬挂式钻模板

本设计的采用八孔钻床夹具如图3-1.5示：

图3-1.5夹具模板5.2装配图

5.3装配模型图

6、夹具精度的分析计算及校核

6.1、机床夹具设计的过程及方案

6.1.1 精度的分析

夹具的主要功能是用来保证零件加工的位置精度。使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差因素主要有三个方面：

（1）定位误差

（2）夹具制造与装夹误差

（3）加工过程误差

在加工过程中由于工艺系统(除夹具外)的几何误差、受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差，用⊿GC 表示。

上述各项误差中，第一项与第二项与夹具有关，第三项与夹具无关。显然，为了保证零件的加工精度，应使：

T GC zz DW ≤++???

式中,T 为零件有关的位置公差。上式即为确定和检验夹具精度的基本公式。通常要求给⊿GC 留三分之一的零件公差，即应使夹具有关误差限制在零件公差2/3的范围内。当零件生产批零较大时，为了保证夹具的使用寿命，在制定夹具公差时，还应考虑留有一定的夹具磨损公差。

6.1.2 确定夹具结构方案，选择定位元件

（1）基准的方案设定

（2）确定导向装置

（3）确定夹紧机构

6.1.3 主要零件、部件及总体尺寸的尺寸确定

（1） 主要零件及部件尺寸的确定

1）钻套主要尺寸的确定

① 钻套类型的选择

② 钻套底面到加工面上面高度H

根据经验公式： 铸铁： ()d H 6.03.0-=钻或d H 15.05+=钻；

钢 ：()d H 5.17.0-=钻 或 d H 6.05+=钻；

因为在加工的过程中H 在满足排屑的要求下，越小越好（防止钻头偏斜），

2） 夹具板的主要尺寸的确定

① 夹具板的厚度 可根据经验公式：mm a 25~8=

② 夹具板的外尺寸确定 根据加工工序的要求及尺寸可确定夹具板的外形尺寸。

3） 配合尺寸的确定

① 钻套与模板的配合 由于选择的是固定钻模板，所以采用过盈配合 ② 钻头与钻套内孔的配合 采用间隙配合，钻套中心线到定位面的距离偏差：取工件上相应偏差的1/5左右，在机床满足精度的条件下应尽量的小.

③ 定位面与基准面（机床）有“平行度”要求1000/03.0tan 1=α； 钻具模板中心线与基准面（机床）有“垂直度”要求500/02.0tan 2=α;

6.2 加工精度分析、计算与评审

6.2.1 加工精度分析

（1）夹具制造误差

1）钻套中心线与定位面距离偏差取工件上相应偏差的1∕5左右，还应满足两个原则：①偏差尽量小；②机床能够加工出来。

2）定位面与基准面（机床）的平行度应为0.03∕1000（平面磨床可达到）。

3）钻模板孔中心线与基面垂直度应为0.02∕500。

（2）对刀误差

1）钻头中心与钻套中心不重合（钻头与钻套内孔配合间隙）

2）钻头偏斜与钻头与钻套间隙、导套高度、工件位置及夹具制造垂直度，平行度等有关。

（3）工件定位误差DW ?

1） 基准不符JB ?: JB ?=定位基准到设计基准的尺寸公差

2） 基准位移JW ?: 一般由夹具与工件配合间隙产生的。

3）DW ?=JB ?+JW ?此公式为向量和。

加工过程误差：由于磨损，热变形，加工过程的振动等可能引起误差。 判断依据：若以上各项误差之和小于等于工件上相应公差 则该夹具合格。一般取工件上的加工过程误差为工件上相应公差的三分之一，即只有其余几项的公差之和小于等于工件上相应公差的三分之二时，夹具合格。

6.2.2 加工精度计算及评审

1.定位误差 ?DW

该工件的设计基准与定位基准一致，都是外圆Φ370的中心线，故?JB=0.

夹具内圆为()035.0090.07370-

-ΦH 的最大配合间隙

()mm X 125.0090.0035.0m ax =--=

mm X JW 125.0m ax ==?

则

mm JW JB JW 125.0=?+?=?

2.制造误差?ZZ

（1）钻套中心线对定位件中心线位置精度

mm 05.0~03.02=?. 取mm 04.02=?.

（2）钻套内外圆同轴度误差（查表P297）

mm 008.03=?.

（3）钻头纯倾斜时与钻套内孔中心不重合位置精度误差为斜??Φ=?24，钻

套底面到钻孔上表面高度为L （排屑用）。又铸铁6.616.05=+=d L 取mm L 7=。查表知60~20=H 取模板厚度mm a 20=，mm h 20= 钻套伸出部分为mm h H 10=-，mm H 30=∴故钻套高度的中点到钻孔底面距离

mm h 32107151=++=.钻套孔()036.00910+Φh ，钻套孔()028.0013.0710++ΦF 查表P297.故

mm X 023.0m ax =，30023.0tan m ax ==H X α，故mm h 025.030023.032tan 1±=*±=*±=?α斜，位置

精度误差为mm 05.02025.04=*=? （4）钻套中心线与定位面不垂直度为Φ0.01.则不垂直的角度误差为α?。2201.0tan =

?α.mm h 016.0322001.0tan 115=?=*=?∴α. 故，mm DW 142.016.005.008.004.0125.022222252423222=++++=?+?+?+?+?.

工件小孔中心线与轴承盖中心线误差mm 08.0=δ，则533.03

2142.0=<δ. 知此方案可行。

6.2.3 钻孔切削力及力矩

（1）切削用量f 、v 、d 钻

1)钻头直径d 钻=22. 工件材料为HT200硬度为240HB

当mm d 13~10=钻，所钻铸铁硬度大于200HB 时r mm f /39.0~31.0=.

以Z3050钻床为例，应选用r mm f /32.0=.

2)钻铸铁是的切削速度r mm v /35.0=.

(2)钻孔轴向力p 及力矩M

()kg HB f d p 04.28024032.0106.26.26.08.06.08.0=???=***=

1.90.80.6 1.90.80.6M=d **()100.32240855.55f HB kg mm =??=?

7、心得体会

课程设计是我们专业课程知识综合应用的初级训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。平时在理论学习时，我们掌握往往只是一些概念性质的东西，与实际使用联系不是很好。这次认真地课程设计，我坚持脚踏实地地一步一步做起，为的是将本人所学的知识全全面检验一次，锻炼自己的真实能力，并且发现自己现在在专业方面的知识漏洞，从而加以完善。

这次课程设计，我花费的精力不少。我查阅了大量的参考书籍，为了确定一个合理的参数，我往往是查询参数，再计算，检验参数，参数否定，再查询，再计算这样的重复过程，直到所取的参数满足实际加工要求。当然这也是有收获的，我现在能比较熟练地使用专业方面的多种手册；能够准确地制定出生产加工工艺路线与加工方案；能够更加快捷地判断取一个合理参数、一种合理的设计结构的方法。更重要的是，现在我进行了一次很好地从学生学习到现实工作的沟通，增加了不少自信心。

最后，我要衷心地感谢我的课程设计指导老师与专业老师，你们的知识讲解与辅导分析，帮助我掌握分析方法，理清了思路，并且在设计过程中得到了强化。谢谢你们！

参考文献

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[2] 大连理工大学工程画教研主编.机械原理.北京：高等教育出版社 1993

[3] 哈尔滨工业大学理论力学教研组编.机械制图.北京：高等教育出版社 1997

[4] 刘鸿文主编.材料力学.北京高等教育出版社 1991

[5] 孙志礼，冷兴聚，魏严刚等主编.沈阳：东北大学出版社 2000

[6] 巩云鹏，田万路等主编.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社 2000

[7] 高泽远，王金主编.机械设计基础课程设计. 沈阳：东北工学院出版社1987

[8] 喻子建，张磊、邵伟平、愈子建主编.机械设计习题与解析分析.

沈阳：东北大学出版社 2000

[9] 张玉，刘平主编.几何量公差与测量技术.沈阳：东北大学出版社 1999

[10] 成大先主编.机械设计手册. 化学工业出版社

[11] 高小康，陈于萍主编.互换性与测量技术（修订版）高等教育出版社