鉆孔專用夾具的設計

畢業(yè)設計（機械類）專用夾具的設計學校：浙江工業(yè)職業(yè)技術學院系別：數(shù)字控制分院班級：09數(shù)控一班 姓名：馮佳學號：090201139指導老師：惠老師日期：2012-5-01摘要在機械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應用著各種不同的，用以固定加工對象，使之占有正確位置，以便接受施工的一種工藝裝備，統(tǒng)稱為夾具。因此，無論是在機械加工，裝配，檢驗，還是在焊接，熱處理等冷，熱工藝中，以及運輸工作中都大量采用夾具。但在機械加工中應用最為廣泛的是金屬切削機床上使用的夾具，我們稱其為機床夾具。它在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低成本，充分發(fā)揮現(xiàn)有設備的潛力，以便工人掌握復雜或精密零件加工技術，以減輕繁重的體力勞動等諸方面起著巨大的作用。因此，機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一。為此，在本次畢業(yè)設計時，選擇了機床夾具設計。 目錄 摘 要I前 言1 第一章 鉆孔夾具設計的要求21.1 鉆孔夾具方案設計21.2 了解夾具總體設計的要求2 第二章 鉆床夾具設計42.1 確定夾具的類型42.2 鉆模的主要類型42.3 蓋板式夾具特點5第三章 夾具結(jié)構分析與設計133.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置133.2 夾具的導向143.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙153.4 鉆模板163.5 總體分析夾具16總 結(jié)17參考文獻18致 謝19關鍵詞 機械 夾具 鉆模 加工前 言在機械加工過程中，夾具按專業(yè)化程度可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具、成組夾具、標準夾具、隨行夾具、組合機床夾具等。我這次設計的是蓋板式鉆夾具。這是一種專用夾具，專為一工件的一道工序而設計的夾具。鉆夾具的主要任務是保證刀具旋轉(zhuǎn)軸線對工件定位表面有正確的相互位置，根據(jù)工件的集合形狀和尺寸結(jié)構及工藝特性，選擇不同形式的鉆模以保證產(chǎn)品精度和生產(chǎn)率。在眾多鉆模夾具機床中，綜合考慮設計要求、特點及夾具設計原理等，選擇了用蓋板式鉆模，它一般用于加工小型工件上分布在一個面上的孔。本文就圍繞此夾具的方案選擇，確定夾具，設計夾具等等展開的。但是，由于知識的缺陷，設計時考慮的不夠周全，還存在一些錯誤，請各位老師和同學指出，我將做到虛心接受，努力提高自己 第一章 鉆孔夾具設計的要求1.1 鉆孔夾具方案設計在設計過程中應深人實際，進行調(diào)查研究，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。應當掌握下面的一些資料：1(1)工件圖紙；詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術要求，該零件在機器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。(2)工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準面選擇的情況，可用機床設備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。(3)生產(chǎn)綱領：夾具的結(jié)構形式應與工件的批量大小相適應，做到經(jīng)濟合理。在本次畢業(yè)設計的夾具要求是中小批量生產(chǎn)的夾具設計。(4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術狀況等。夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。1.2 了解夾具總體設計的要求21）夾具應滿足零件加工工序的精度要求。特別對于精加工工序，應適當提高夾具的精度，以保證工件的尺寸公差和形狀位置公差等。2）夾具應達到加工生產(chǎn)率的要求。特別對于大批量生產(chǎn)中使用的夾具，應設法縮短加工的基本時間和輔助時間。 3）夾具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可設置必要的防護裝置、擋屑板以及各種安全器具。4）能保證夾具一定的使用壽命和較低的夾具制造成本。5）要適當提高夾具元件的通用化和標準程度。選用標準化元件，特別應選用商品化的標準元件，以縮短夾具制造周期，從而降低夾具成本。6）必須具有良好的結(jié)構工藝性，以便夾具的制造、使用和維修。第二章鉆床夾具設計 確定夾具的類型：按使用范圍，夾具可分為通用夾具和專用夾具兩類。通用夾具適用于各種不同尺寸的零件加工，如導尺、分度盤等。這類夾具是作為附件與機床一起配套供應的。專用夾具是專門為某一工件在某一工序進行加工而設計的夾具，如在銑床上加工彎曲零件必須采用相應的夾具，在壓刨上加工斜面、曲面也要采用專用夾具。2.2 鉆模的主要類型 鉆床專用夾具一般通稱為“鉆?！??？砂淬@模有無夾具體，以及夾具體是否可動，而分為下面幾類：11.固定式鉆模 這種鉆模在使用時，是被固定在鉆床工作臺。用于在立軸式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。如果要在立式鉆床上使用固定式鉆模加工平行空系，則需要在機床主軸上安裝鉆模時，一般先將裝在主軸上的定尺刀具伸入鉆套中，以確定鉆模的位置，然后將其緊固。這種加工方式的鉆孔精度比較高。2.回轉(zhuǎn)式鉆模 回轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工同一圓周面上的平行孔系，或分布在圓周上的徑向孔。有立軸、臥軸和斜軸回轉(zhuǎn)等三種基本形式。由于回轉(zhuǎn)臺已標準化，并作為機床附件由專門廠生產(chǎn)供應，固回轉(zhuǎn)式鉆模的設計，大多數(shù)情況是設計專用的工作夾具和標準回轉(zhuǎn)臺聯(lián)合使用。3.翻轉(zhuǎn)式鉆模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻轉(zhuǎn)式鉆模可減少工件裝夾的次數(shù)，提高工件上各孔之間的位置精度。4.蓋板式鉆模 這種鉆模無夾具體，其定位元件和夾緊裝置直接裝在鉆模板上。鉆模板在工件上裝夾，適合于體積大而笨重的工件上的小孔加工。夾具、結(jié)構簡單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費時，故此鉆模的質(zhì)量一般不宜超過10 kg。5.滑柱式鉆模 滑柱式鉆模的結(jié)構已經(jīng)標準化了和規(guī)格化了，具有不同的系列。使用時，只要根據(jù)工件的形狀、尺寸和加工要求等具體情況，專門設計制造相應的定位、夾緊裝置和鉆套等，裝在夾具體的平臺或鉆模板上的適當位置，就可用于加工。此次設計的夾具工件是側(cè)蓋，圖為其中部分結(jié)構。圖2.1 鉆孔零件此設計針對這四個孔設計蓋板式鉆孔夾具。2.3 蓋板式夾具特點2蓋板式鉆模的特點是沒有夾具體。圖所示為加工車床溜板箱上多個小孔所用的蓋板式鉆模，它用圓柱銷1和菱形銷3在工件兩孔中定位，并通過3個支承釘4安放在工件上。蓋板式鉆模的優(yōu)點是結(jié)構簡單，多用于加工大型工件上的小孔，如圖2所示。圖2.3 蓋板式鉆模1圓柱銷；2鉆模板；3菱形銷；4支撐釘1）工件的定位該套夾具采用的定位：該套夾具采用“一銷一孔”的定位.通過一個銷及工件上一個孔及其該工件的一個平面進行定位。其中孔限制X、Y方向上移動，銷限制繞Z旋轉(zhuǎn)。若定位銷為長銷，則出現(xiàn)過定位。所以定位銷為短定位銷。2）定位銷的選擇從上可知此套夾具選取的定位銷為一圓柱銷實現(xiàn)定位，由上述分析可知，欲減少系統(tǒng)定位誤差，可以采取提高定位孔、定位銷的精度或配合類別，采用消除間隙的結(jié)構，選取孔距大的雙孔定位等，第三章 夾具結(jié)構分析與設計3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務的部分。他包括中間遞力機構和夾緊元件?？紤]到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。螺旋夾緊機構是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構組成復合夾緊機構來夾緊工件。是應用最廣泛的一種夾緊機構。螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。典型的螺旋夾緊機構的特點：（1）結(jié)構簡單；（2）擴力比大；（3）自瑣性能好；（4）行程不受限制；（5）夾緊動作慢。夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準的對稱中心在規(guī)定位置上。圖3.1 裝配圖如圖3.1所示在這次夾具設計中，定位是采用一根心軸和一個定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向，用兩個同心半圓環(huán)來定位。當被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。3.2 夾具的導向1在鉆床上加工孔時，大都采用導向元件或?qū)蜓b置，用以引導刀具進入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。導向元件包括刀桿的導向部分和導向套。在這套鉆床夾具上用的導向套是鉆套。鉆套按其結(jié)構可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖3.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。圖3.2 鉆套鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC60。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個固定襯套。選取的標準件代號為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。3.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙鉆套的類型和特點:1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。3、快換鉆套：當對孔進行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導套引導刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標準鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。圖3.3 切屑間隙 C=(0.31.2)d。在本次夾具鉆模設計中考慮了多方面的因素，確定了設計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。3.4 鉆模板在導向裝置中，導套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。43.5 總體分析夾具在選定設計方案之前，我們到了江西消防車輛廠去參觀實習，讓我們對夾具設計有了很直觀的認識。之后又多次去咨詢和請教廠里的工程師，這解決了我們在設計中存在的很多問題。比如說對零件的裝夾，定位和精度分析等等。我們之中也在校辦的工程訓練中參觀，并請教了中心的老師。這也讓我們更多的了解了夾具設計的注意事項。在選定了設計芳案后，在導師的指導下，我們不斷的更正和優(yōu)化夾具，使夾具的設計更加滿足設計要求?？?結(jié)經(jīng)過了三個月的畢業(yè)設計，在指導老師和自己努力下，本次畢業(yè)設計終于完成了。在設計過程中，通過各種方式收集、查閱相關資料。同時，為了增加感性認識，也為了更好的進行設計。指導老師親自帶我們曾多次深入江西消防車輛廠進行實地考察，和校辦工程訓練中心參觀。在考察和參觀的過程中，我們仔細觀察和虛心地請教了消防車輛廠的工程師和工人及校工程訓練中心的老師們，不放過任何難點與疑問。設計中的很多機器結(jié)構都參照工廠及訓練中心的現(xiàn)行設備結(jié)構。通過這次完整的畢業(yè)設計，我們系統(tǒng)地回顧和復習了大學四年所學的相關專業(yè)知識，同時也深刻體會到學習的重要性并領會到設計也是一種學習的方式。在設計的過程中，我們綜合運用了系統(tǒng)的設計方法和相關設計軟件（如AutoCAD），且應用熟悉相關設計資料（包括手冊、標準和規(guī)范等）以及進行經(jīng)驗估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到計算機和工具書及手冊在設計中帶來的便利和幫助。致 謝本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！感謝我的導師*教授，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。也感謝張卿、鄭劉斌等同學對我的幫助和指點。他們帶領我們參觀了各個機械公司，這讓我們的視野更加開闊，讓我們對夾具設計有了更直觀、更全面的認識。在我們設計的過程中，導師也認真的指導我們畫圖和寫論文等等的工作。在此，還要感謝*的老師們給我們的指導。I4