法兰零件钻孔夹具的设计本科论文.docx

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法兰零件钻孔夹具的设计本科论文

毕业设计

钻孔夹具的设计

学院：

机械工程学院

专业：

机械制造与自动化

班级：

机制3113班

学生姓名：

指导老师：

完成日期：

2013.12.26

摘要

夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

该论文的设计任务是加工零件四个孔，端面四个。

由于该零件属于大批量生产，钻孔精度要求较高，所以设计一个专用的钻床夹具，保证零件的加工质量。

由于夹具的利用率高，经济性好，使用元件的功能强并且数量少，配套费用低，降低了生产成本；采用夹紧装置，缩短停机时间，提高生产效率。

设计钻床夹具，首先要仔细分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；在完成夹具草图后，进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理的结构实现各零部件间的相对运动；根据各零件的使用要求，选择相应的材料。

完成钻床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二维图形的绘制，首先画装配图，然后从装配图上拆画零件图，标注相关尺寸及技术要求，最后进行论文的撰写、整理、修改完成该毕业设计。

关键词：

夹具；钻床夹具；精度；CAD

目录

摘要2

第1章绪论5

1.1　夹具论述5

1.2　现代化夹具的发展方向5

1.3　夹具工艺的重要性6

第2章加工工艺分析及工艺8

2.1　加工件的分析8

2.2　加工工艺过程8

2.3　加工工艺工序卡9

2.4　主要加工工序的计算10

第3章夹具设计分析13

3.1　问题的提出13

3.2　定位基准的选择13

3.3定位误差分析13

3.4　夹具设计的操作及简要说明13

3.5　夹紧总装图14

3.6　刀具设计参数确定14

3.7　夹具体的要求14

第4章结束语15

参考文献16

致　谢17

第1章绪论

1.1夹具论述

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。

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，为了适应科学技术的快速发展，我们在短短几年内需更新大量的专用夹具，这样即提高了加工的成本，也造成了材料的浪费，为了减少这种情况，我们可以采用数控机床的柔性化制造技术。

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。

1.2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、柔性化和模块化等五个方面。

（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。

（5）模块化模块化的设计省时、节能，体现在各种先进夹具的系统中，为夹具的计算机辅助设计与组装打下了坚实的基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库和用户使用档案库，可进行夹具优化设计，进行夹具的三维实体组装。

模拟仿真刀具的切削过程，为用户提供正确、合理的配套方案，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。

1.3机械加工工艺的重要性

工艺规程是指导施工的技术文件。

一般包括以下内容：

零件加工的工艺路线，各工序的具体加工内容，切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。

工艺规程的主要内容

1．产品特征，质量标准。

2．原材料、辅助原料特征及用于生产应符合的质量标准。

3．生产工艺流程。

4．主要工艺技术条件、半成品质量标准。

5．生产工艺主要工作要点。

6．主要技术经济指标和成品质量指标的检查项目及次数。

7．工艺技术指标的检查项目及次数。

8．专用器材特征及质量标准。

在车间生产过程包括直接改变工件形状、尺寸、位置和性质等主要过程，还包括运输、保管、磨刀、设备维修等辅助过程。

生产过程中，按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质使其成为预期产品的这部分主要过程称之为工艺过程。

零件依次通过的全部加工过程称为工艺路线或工艺流程。

技术人员根据工件产量、设备条件和工人技术情况等，确定并且用工艺文件规定的机械加工工艺过程，称为机械加工工艺规程。

机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。

因此，机械加工工艺规程在机械加工中起着重要的作用，主要包括以下的几个方面：

1）工艺规程是指导生产的主要技术文件机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。

处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。

如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。

2）工艺规程是生产准备工作的主要依据车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。

如：

新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。

3）工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件

第2章加工件的分析及工艺卡

2.1加工工件分析

.

本工件为法兰零件，材料为HT200，是铸造件，工件机构清晰，其实从尺寸和形状仔细分析，工件并不复杂。

按照工件的特点，本工件首先要加工一个底面，然后在以底面为基准进行加工，同时加工中以中心轴为基准进行加工，加工按照尺寸的详细标注加工即可。

本工件同时也具有对称性，是一个复杂的铸造加工件。

2.2加工工艺过程

1.铸造毛坯零件，加工面需要留有5mm加工余量

2.铣底端面，先粗铣后精铣，铣去加工余量约5mm,铣后粗糙度为3.2

3、铣顶端面，先粗铣后精铣，铣去加工余量约5mm,铣后粗糙度为3.2，同时保证铣后与底面的距离为103

4、车底板端面，先粗车后精车，车后达到线性公差要求，同时保证底板厚度10及粗糙度3.2，并倒圆角R7

5、车直径45，长度55，先粗车后半精车，保证自由公差和粗糙度12.5即可

6、车直径30，长度30，先粗车后半精车，保证自由公差和粗糙度12.5即可

7、车直径90，长度8，先粗车后半精车，保证自由公差和粗糙度12.5即可

8、车直径47，先粗车后半精车，车后达到图纸要求的线性公差，精车后粗车度为1.6，同时做抛光处理即可

9、钻直径20孔，先采用18钻头钻通孔，然后在采用铰刀进行加工，直接采用粗铰刀加工即可，加工后粗糙度为3.2，同时达到线性公差要求即可。

10、钻孔直径8，自由公差，距离底面14即可

11、钻孔4-直径8，自由公差，距离底面14即可

12、镗两端斜面，按照尺寸加工即可，先粗镗后精镗，镗后粗糙度为3.2

13、对各个加工工序要进行检查

2.3加工件的主要工序卡

考虑到工序为13道，设计中没有完全写出每道工序的工步，这里主要论述了以下4道工序，作为本设计的重点，其中设计了工序09的夹具设计。

工序03、工序04、工序08、工序12，具体见附表中的工序图。

2.4加工件的主要工序加工计算

工序3：

粗铣底板上平面

1、机床：

X6132A

刀具：

YG6硬质合金刀片

由《切削手册》表3.1，铣削深度a=3≤4，端铣刀直径d为80，a为60。

但已知铣削宽度a为50mm，故应根据铣削宽度a≤120，选择d为200。

由表3·16，齿数Z=16。

由表3·2后角α=8K=60K=30K`=5

过渡刃宽度b=α`=10

铣刀前角r=5

刀齿斜角=-10

2、选择切削用量

（1）决定切削深度a

a=3mm。

（2）决定每齿进给量

由文献《切削手册》表3·5，当使用YG6，铣床功率为7.5kw时，f=0.14~0.24，但由于采取对称铣，故取f=0.18mm/z。

（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命

由《切削手册》表3·7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm

由《切削手册》表3·8，d=200，故刀具寿命T=240min

（4）决定切削速度v和每分钟进给量v

由《切削手册》表3·16，v`=89m/minv`=358mm/minn`=142r/min

k=k=k=1.0

故v=v`·k=89m/min

v=v`·k=358mm/min

n=n`·k=142r/min

由《切削手册》表3·30，X6132A说明书，则

n=150r/minv=375mm/min

因此，实际切削速度和每齿进给量为==94.2m/min

==0.16mm/z

（5）计算基本工时

=L=l+y+ΔL`=112mmL=120mm

由《切削手册》P106表3.26，y+Δ`=33mm

故

=0.39min

y+Δ=24mm

==0.4min

工序09

钻孔φ20mm

选择钻头：

标准高速钢麻花钻头，其直径do=φ20mm

确定进给量f：

查《切削手册》表2.7得f=0.47~0.57mm/r

根据Z525立式钻床说明书，现取f=0.5mm/r

切削速度：

根据《切削手册》表2.13及2.14，查得切削速度v=14m/min

所以===174.8r/min

根据机床说明书，取

nw=152r/mi