机械创新设计论文

法兰盘4-φ9透孔双圆弧导轨的专用夹具创新设计The flange 4 - Phi 9 through hole special fixture design
课程名称机械创新设计
班级0803111
姓名林显松
摘要：
通过三年的学习，以及结合学期开学前三周进行的《机械制造技术基础课程设计》，以个人有限的知识，老师的指导建议和对法兰盘的工序安排的思考。

与一般结构的法兰盘4-φ9透孔专用夹具做比较，对零件法兰盘4-φ9透孔加工工序定位需要限制的自由度进行合理的分析，同时，考虑到零件定位后的夹紧方法，创造性地设计了法兰盘4-φ9透孔专用夹具——双半圆弧导轨的法兰盘4-φ9透孔专用夹具。

英文：
Through three years of study，as well as the combination of semester three weeks before" the foundations of machinery manufacturing technology course design"，in order to individuals with limited knowledge、the teacher's advice and guidance on the flange of the arrangement of process thinking。

With the general structure of the flange disc 4 - Phi 9 through holes fixture compared to parts，flanges 4 - Phi 9 through hole processing positioning need to limit the freedom of reasonable analysis，at the same time，taking into account the parts after positioning the clamping means，the creative design of the flange disc 4 - Phi 9 through holes for fixture -- two half circular guide rail flange 4 - Phi 9 through hole clamp。

一．前言：
本文是通过对一般结构的法兰盘4-φ9透孔专用夹具的机构进行思考和了解，综合比较一般类型结构的法兰盘4-φ9透孔专用夹具，在满足夹具的精度要求和自由度保证情况下，提出了本人自己的定位方式，既能实现迅速进行精确的定位，同时保证夹紧的可靠性。

双圆弧导轨的结构设计，区别与一般结构的法兰盘4-φ9透孔专用夹具的机构，活动空间减小了，而且可操作性增强了。

当然，我相信还有细节需要改进，比如公差的分配和配合的选用。

最后就是要感谢任课老师的指导和建议。

二．原理方案设计：
1，定位方式和自由度分析
法兰盘4-φ9透孔加工序需要限制的自由度为6个自由度，基座限制3个自由度，定位心轴限制2个自由度，旋转手柄限制1个自由度，没有过定位，也没有欠定位问题，用锁紧螺母和旋转手柄进行夹紧。

2，定位基准的选择
由零件图可知，4-φ9透孔没有形位公差的要求，它的设计基准是φ200+0.045的孔中心线，所以选择内孔侧面作为主要定位基面，与中心轴线距离34mm的面作为辅助定位面。

3，切削力及夹紧力计算
刀具：φ9高速钢锥柄标准麻花钻
根据《机械加工工艺师手册》表 2.2-16钻削切削力的计算公式，切削扭矩计算公式为：
T=0.21d2f0.8 K F 得
T=0.21*92*0.40.8*0.902=7.37(N.m)
其中：
d=9mm；
f=0.4mm/r；
K F=（160/190）0.6=0.902；
切削力（轴向切削力）计算公式为：
Fx=419d f0.8 K F=419*9*0.40.8*0.902=1634.2N
因为在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。

安全系数计算公式为：K=K0K1K2K3K4
其中：基本安全系数K0=1.5；
加工性质系数K1=1.2；
刀具钝化系数K2=1.0；
切削特点系数K3=1.2；
夹紧稳定性系数K4=1.3；
所以
K=1.5*1.2*1.2*1.0*1.3=2.8
故
F切=4.212*1634.2=4588.8N
而水平夹紧力是由扭矩引起的，根据所选用的定位和夹紧方式可知：
按最大摩擦系数f=1考虑：
F夹=T*2.8*2/1*d=7.37*2.8*2/0.011=3752N
其中d是接触圆周直径，d=11mm
4，定位误差分析
（1）定位元件尺寸及公差的确定。

夹具的主要定位元件为定心轴，因为该加工孔φ9与定位孔φ200+0.045没有形位公差的要求，而且为了装夹的
方便，定心轴与零件采用间隙配合，但为了保证其精度的更准确性，
定心轴的制造精度等级应在可行的条件下足够够，现在采用φ20h6的
定心轴。

（2）定位误差的计算。

由于本工序的定位基准和工序基准的重合，因此它的定位误差为：
△jw=T D+T轴+△s=0.045+0.013+0=0.058mm 其中：T D为孔的公差；
T轴为轴的公差；
△s为最小配合间隙。

此即为定位心轴引起的定位误差。

以上是夹具的相关力和定位误差的粗略计算，有关的数据参考各种书籍和设计手册。

三．机构设计
以下是结构的三维设计图和3D爆炸图：
三维设计图
3D爆炸图
四．创新点
双圆弧导轨的设计是该夹具的最大的创新所在，利用三点确定一个圆的原则，而且钻模板也相应的采取圆弧外形设计，可以相应地减少空间，同时由于钻模板不再是横向的装卸，而是纵向的装卸，可以减少空间的操作性。

结论：
科技是第一生产力，而科技的灵魂是创新，在科技的道路上，即使前进一小
步，也有新高度。

一个民族和一个国家在现代社会里，如果要屹立不倒于世界强手之列，除了民族气节外，更需要科技上的积极突破和创新，更需要大众的创新和灵感，更需要有知识文化修养的人从天马行空的幻想到孜孜不倦的攻关。

既然身为当代的大学生，就应该做当代大学生应该做的事，我们在好好学习课堂那点知识之外，更应该着眼于社会和各行业的新动态。

从哲学唯物主义的一种观点看，意识是来源于客观事物的，而意识却又是能反作用于客观事物的，我们必须宽阔自己的视野，让自己的意识更多存储各式各样的客观事物。

而从哲学唯物主义的另一个正确观点看，事物之间是具有联系的，对立和统一是不矛盾的。

创新就是用自己的天马行空的想法加上自己的专业修为糅合和统一出来的，作为现如今普及为大众教育的大学生，自己学到的专业知识毕竟是很有限的，就像上面本人设计的双圆弧导轨的法兰盘4-φ9透孔专用夹具，细究起来，肯定问题不少，因为知道的和懂得的相关知识有限，可至少能自己动手做了，能自己动脑想了。

这关乎到态度问题，一种对老师和自己负责的态度，一种专业态度。

如果非要追求一种程序化的流程，那还不如不做。

纵然冠冕堂皇，可也不是你自己的思想，毕竟这是自己专业的问题上，不是社会调查的问卷。

每个行业或专业的都应该有每个行业或专业的素养问题，比如学机械设计竟不知道线性和粗细实线的区分使用，而营销专业的整天艺术潮人的打扮，岂不让人笑话了，最后，特别向老师说明一点，因为没见过转塔式车床，不知道和机床的具体连接构造，只是开了四个象征性的连接透孔，但在精度要求和自由度限制问题上是能保证。

学生只能做到这里了，再好的话，就要更好好学习专业知识了，同时也要加强自己工程软件的学习了。

五．参考文献：
[1] 艾兴等编.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，1994.7
[2] 王绍俊主编. 机械制造工艺设计手册. 北京: 机械工业出版社，1985.11
[3] 机械加工实用手册编写组编写.机械加工实用手册. 北京: 机械工业出版社，1997.4
[4] 徐圣群主编.简明机械加工工艺手册.上海：上海科学出版社，1991.2第一版
[5] 周风云主编.工程材料及应用（第二版）.武汉：华中科技大学出版社，2002年11月
[6] 孙本绪、熊万武编.机械加工余量手册，北京：国防工业出版社，1999.11
[7] 陈望编著.车工实用手册.北京：中国劳动社会保障出版社，2002
[8] 蔡在亶编著.金属切削原理.上海：同济大学出版社，1994年8月第一版
[9] 马福昌编.金属切削原理与应用.山东：山东科技出版社，1982年1月第1版
[10] 张耀宸主编.机械加工工艺设计实用手册.北京：航空工业出版社，1993.12
[11] 曾志新主编.机械制造技术基础.武汉：武汉理工大学出版社，2004.4重印
[12] 王小华主编.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，1995
[13] 陈锦昌等主编.计算机工程制图.广州：华南理工大学出版社，2001
[14] 赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2000
[15] 陈晓华主编. 机械精度设计与检测,杭州：中国计量出版社，2008
[16]于骏一邹青主编.机械制造技术基础第2版，北京：机械工业出版社，2009
[17]刘朝儒吴志军高政一许纪文主编.机械制图第5版，北京：高等教育出版社，2006
[18]孙桓陈作模葛文杰主编.机械原理第7版，北京：高等教育出版社，2006
[19]刘鸿文主编.材料力学第4版，北京：高等教育出版社，2004
[20]张学枕陈锦昌等编著.三维工程制图，北京：高等教育出版社，2009。