设计论文隔板钻侧孔钻孔夹具设计学位论文文档格式.docx
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完成时间2013年11月25日
论文题目：
隔板钻侧孔夹具设计
机电一体化技术
学生：
邬亮敏（签名）
张海南（签名）
摘要
制造业中广泛应用的夹具，是产品制造各工艺阶段中十分重要的工艺装备之一，生产中所使用夹具的质量、工作效率，及夹具使用的可靠性，都对产品的加工质量及生产效率有着决定性的影响。
在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的机构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；
接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工序装备及切削用量；
然后惊醒专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；
几岁安出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。
[关键词]：
工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。
目录
绪论1
第一章夹具的发展概况2
1.1机床夹具的现状2
第二章夹具工件的装夹和基准3
2.1工件的装夹方式3
2.2基准及其分类4
第三章专用夹具设计5
3.1设计前的工作准备5
3.1.1明确工件的生产纲领5
3.1.2熟悉工件零件图和工序图5
3.1.3加工方法5
3.2总体方案的确定7
3.2.1定位方案7
3.2.2夹紧机构7
3.2.3选择导向装置8
3.2.4夹具体9
3.3绘制夹具装配图10
3.3.1定位、夹紧、导向、夹具体10
3.3加工平面和刀具的选择14
3.4机床切削量和切削力的确定14
3.4.1切削量的确定14
3.4.2切削力的确定14
第四章定位精度分析及定位误差分析计算15
4.1定位精度通用要则15
4.2定位精度分析16
4.3误差分析16
4.4误差计算17
4.5夹具设计及操作的简要说明17
结束语18
参考文献19
绪论
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件盒产品，并把他们装备承机械装备的行业。
机械制造业的产品既可以直接供人们使用，可可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。
我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。
从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民境地综合实力的科学水平的重要指标。
隔板钻侧孔夹具的工装设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。
正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排。
本次设计也要培养自己的自学与创造能力。
因此本次设计综合性和实践性强、设计知识面广。
所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产时间的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好地完成本次设计。
第一章夹具的发展概况
机床夹具是在金属切削中用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，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。
1.1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（GT）、柔性制造系统（FMS）等新加工技术与理念的应用，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。
1.2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，将是今后夹具发展的主要方向。
第二章夹具工件的装夹和基准
2.1工件的装夹方式
工件在机床上的装夹方式有以下三种方法：
⑴直接找正法
在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确位置的方法。
直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技术水平。
此法一般多用于单件小批生产和精度要求特别高的场合。
⑵划线找正法
在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。
此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。
⑶专用夹具装夹
即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。
此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。
上述用装夹工件的方法有以下几个特点：
工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与夹具上的定位元件相接触而实现的。
由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。
通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。
2.2基准及其分类
机器零件是由若干个表面组成的。
这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：
表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。
研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。
不明确基准就不无法确定表面的位置。
基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。
根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。
⑴设计基准
在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。
⑵工艺基准
零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。
工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。
①装配基准
装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。
②测量基准
测量时用以检验已加工表面尺寸几位置的基准，称为测量基准。
③工序基准
在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。
④定位基准
工件定位时所采用的基准，称为定位基准。
需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。
如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。
用以体现基准的表面称为定位基准。
第三章专用夹具设计
3.1设计前的工作准备
1）熟悉任务书，明确设计的内容与要求；
2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；
3）观看实物，了解夹具的工作过程。
3.1.1明确工件的生产纲领
这是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。
如大批量生产时，一般选择机动、多工件。
自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。
经分析所加工工件属于轻型零件，根据所加工工件可知，属于中批生产。
考虑到经济性和实用性,将夹具设计成可快速夹紧的手动夹具，即可满足要求。
3.1.2熟悉工件零件图和工序图
零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。
3.1.3加工方法
了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。
这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。
根据零件图可知，本道工序的内容是钻一个Φ10的侧孔，所选用的是立式钻床，在手动的专用夹具中完成加工。
图3-1隔板零件图
一个好的结构不但要应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。
而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。
设计者要考虑加工工艺问题。
工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。
3.2总体方案的确定
3.2.1定位方案
按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和定位元件。
要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。
根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件及其组合。
在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的修理与维护。
圆柱夹紧柱限制工件6个自由度，此时工件被完全定位。
因此根据本次夹具设计的零件，我采用的定位方案为圆柱夹紧柱定位，6个自由度被全部限制。
图3-2圆柱夹紧柱
3.2.2夹紧机构
（1）夹紧力的方向：
夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性，不能使工件有脱离定位表面的趋势，并防止工件在夹紧力的作用下产生变形。
（2）夹紧力的作用点：
夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。
确保工件定位准确、不变形。
（3）选择夹紧机构：
在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。
确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：
①安全性夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员；
②手动
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