倒挡拨叉钻孔夹具说明书 13.docx
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倒挡拨叉钻孔夹具说明书13
机电及自动化学院
夹具设计说明书
设计题目：
倒挡拨叉钻孔夹具
学号：
0826421043
班级：
08机械电子1班
指导老师：
2012年1月
目录
前言………………………………………………3
一、零件分析…………………………………………4
二、夹具设计…………………………………………5
2.1、定位原理………………………………………5
2.2、定位方案分析…………………………………6
2.3、定位误差分析…………………………………6
2.4、夹紧方案确定………………………………10
2.5、夹具结构设计………………………………11
2.6主要定位元件及
钻模板、钻套设计……………………………12
三、小结………………………………………………13
四、参考文献…………………………………………14
前言
在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。
通过机床夹具设计，不仅可以培养综合运用已学知识的能力而且可以得到程设计的初步训练。
1. 运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际只是，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。
2. 培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤
3. 学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。
4. 进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。
如图所示的工件，设计钻孔夹具，钻Φ6mm这个小孔
一、零件分析
该孔的加工工序是工件加工工艺过程最后加工表面。
所以其它可以选作定位基准的表面基本均已加工完成。
本工序需保证的尺寸包括Φ6孔轴线距离叉口的尺寸55±0.13、Φ6孔的轴线对Φ13内圆柱面轴线的垂直度0.1和Φ6孔的轴线与叉口的中心线夹角为13度，且孔的中心线需通过内圆柱表面的轴线。
需限制的自由度为六个。
实际定位时也采用完全定位。
二、夹具设计
2.1定位原理
在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。
当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。
要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点：
①、使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置；
②、使夹具在机床上占有正确的位置；
③、使刀具相对于夹具占有正确的位置。
工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。
工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用
、
、
来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用
、
、
来表示。
由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。
因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。
工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。
也就是说。
工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。
工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。
2.2定位方案分析
定位方案1：
Φ13孔端面和孔内圆柱销，加半圆面内限位销定位。
端面限制
;长圆柱销限制
；限位销限制
。
存在过定位，但由于该工序前各表面已基本加工完成，工件精度较高，所以过定位不会产生干涉，而且有助于提高定位的刚度和稳定性。
定位方案2：
Φ25外圆柱面两块短V形架，加两个半圆面内限位销定位。
两块短V形架限制
；限位销限制
。
虽然夹紧力的方向和钻孔的轴向进给相同，有助于加工，减少夹紧力，但是Φ25外圆柱表面的加工精度不高，不能满足Φ6孔的垂直度要求。
综上分析，决定选用方案1的定位方法。
2.3定位误差分析
用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多，与夹具有关的因素有：
定位误差ΔD、对刀误差ΔT、夹具在机床上的安装误差ΔA和夹具误差ΔE，在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差ΔG。
上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确而形成总的加工误差∑Δ。
定位误差是由于工件在夹具上定位不准确而引起的加工误差。
对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/5到1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。
a、定位误差的来源有两方面：
1、由于工件的定位表面或夹具上的定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差，常用
表示；
2、由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差，常用
表示。
尺寸55的定位误差分析：
工件以A端面定位，定位基准位置可以看成是不变的，因此基准位置误差为零，即工件以平面定位时
=0
加工工件时，A端面为定位基准，B端面是设计基准，两者不重合，产生基准不重合误差，由技术要求，未注明的公差尺寸查《简明机械设计手册》唐金松，A与B端面的尺寸公差为0.03mm，即基准不重合误差
=0.03mm
=
=0.03mm<
垂直度定位误差分析：
垂直度定位误差就是要计算角度与90°的误差大小，主要由夹具制造误差引起，例如夹具体孔与水平面不垂直、销子轴线与端面不垂直等。
可以通过提高这些元件的精度要求降低误差大小。
由于定位销与Φ13孔两个尺寸采用过盈配合，对工件加工误差影响不大，所造成的基准位置误差忽略不计。
垂直方向由钻套保证。
b.对刀误差ΔT
因为刀具相对于对刀或导向装置不精确造成的加工误差，称为对刀误差。
本工序中麻花钻是采用模板进行导向，钻孔时导向误差计算公式为：
即得导向误差
mm
c.夹具在机床上的安装误差ΔA
因为夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。
一般取：
Δ水A=0.02mm；Δ垂A=0mm
d.夹具误差ΔE
因夹具上定位元件，对刀或导向元件及安装基面三者之间（包括导向元件与导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差，夹具误差大小取决于夹具零件的加工精度的夹具装配时的调整和修配精度。
一般取：
ΔE=0.04mm
e.加工方法误差ΔG
因机床精度，刀具精度，刀具与机床的位置精度，工艺系统受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差，因该项误差影响因素很多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3，计算时可设ΔG=
/3。
——工件位置公差取0.20
ΔG=
f.保证加工精度
工件在夹具中加工时，总加工误差∑Δ为上述各项误差之和。
由于上述误差均为独立随机误差，应用概率法加，因此，保证工件加工精度条件是：
即工件总加工误差∑Δ应不大于工件的加工尺寸公差，由以上得知，本夹具完全可以保证加工精度。
为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时需留出一定精度储备量
，因此将上式改为：
≤
－
→
=
－
当
≥0时夹具能满足加工要求，根据以上
=
－
=0.20-0.103=0.097≥0
所以夹具完全可以满足加工要求。
2.4夹紧方案确定
工件在夹具中正确定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏。
夹紧机构设计时要满足的原则如下：
㈠夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置；
㈡夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动；
㈢使工件不产生过大的变形和表面损伤；
㈣夹紧机构必须可靠；
㈤夹紧机构操作必须安全省力、方便，符合个人操作习惯；
㈥夹紧机构的复杂程度及自动化程度必须与生产纲领和工厂条件相适应。
夹紧点选择的一般原则：
㈠尽可能使夹紧点和支承点相对应，使夹紧力作用在支承上；
㈡夹紧点的选择应尽量靠近加工表面，且选择在不致引起过大变形的位置。
遵循以上原则，由于要钻的Φ6孔处于Φ13孔的侧面，使用的定位销长度不能超过Φ6孔，不然钻孔时，钻头会打到，为了方便装下和卸下拨叉，使用转动压板式偏心夹紧机构，当要夹紧时，将转盘旋转到对应位置，压下偏心轮的手柄进行夹紧，要卸下拨叉时，拨动手柄，让压板松开拨叉，转动转盘，使拨叉可以取下。
对于要保证Φ6孔与钻套D孔的同轴度，使用定位销和与其对应的夹紧块，使拨叉不绕着Φ13孔轴线转动，用夹紧块进行夹紧。
2.5夹具结构设计
夹具体是整个夹具的基体和骨架。
组成夹具的各种零件和机构等，都要安装在夹具体上面，其形状和尺寸主要取决于夹具上各组成件的分布情况及工件的形状、尺寸和加工特性等。
综合考虑加工性能、强度、刚度及经济性等，确定夹具体为铸件，材料为HT150。
夹具体的具体形状尺寸见夹具体零件图。
将转动压板式偏心夹紧机构通过螺纹杆联接在夹具体上，支板焊接在夹具体上。
夹具装配示意图
2.6主要定位元件及钻模板、钻套设计
定位元件
1.定位销就是起定位作用的，模具在闭合时必须正确同步才能做出完美的产品，定位销就让上下二模具起到正确定位的作用。
2.定位销有的时候并不主要起定位作用,象在行星减速机中，它的主要作用是防止两壳体间的滑动,造成连接螺栓断裂
3.定位销为安装方便 箱座和箱盖用圆锥定位销定位并用螺栓连接固紧起盖螺钉为了便于揭开箱盖 常在箱盖凸缘上装有起盖螺钉起吊装置为了便于吊运 在箱体上设置有起吊装置箱盖上的起吊孔用于提升箱盖箱座上的吊钩用于提升整个减速器观察孔打开观察孔盖板 通过观察孔可以检查齿轮啮合情况及向箱内注油平时用于观察齿轮啮合情况。
定位销
定位销与销孔的配合选择H7/m6比较合适。
快换钻套
1.在大批量生产中，一次加工孔用的钻模应采用外径与衬套或钻模具有H7/g5配合的快换钻套，以便钻套孔磨损后很快地进行更换。
2.在工件一次装夹后，一个加工孔需要进行钻孔、扩孔、铰孔或钻双级孔、攻丝等多次加工时采用，以便迅速更换不同内径的钻套。
钻模板
固定钻模板
当钻套直接装在整体钻模上致使夹具体内部加工不方便时，应采用单独制造的安装在夹具体上的固定钻模板。
为防止在使用过程中移动，除了用螺钉联接外，还要用定位销以保持钻套对定位元件的准确位置。
三、小结
经过这次专业课程综合设计，使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西，受益匪浅。
首先，能把以前所学的各种知识，综合地运用于这次设计中，巩固了以前所学的知识；其次学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册；最后，掌握分析问题，解决问题的方法。
在这次专业课程综合设计中，主要是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。
通过夹具定位误差的分析计算、公差配合的分析计算以及公差配合的选择，让我更扎实的掌握了机械专业的基本理论知识，对以后我们的实际工作都有很现实的意义。
因为此次是首次进行有关专业课程综合设计，对中间所需要的知识掌握不够牢固，同时缺少实际工作经验，因此设计中间难免会出现不合理和错误的地方，但是这些不合理和错误的地方将是我们在以后实际工作值得借鉴的地方，因此还请老师多多指教，多多指导。
四、参考文献
【1】赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书机械工业出版社
【2】上海柴油机厂工艺设备研究所编著《金属切削机床夹具设计手册》机械工业出版社
【3】王先逵主编《机械制造工艺学》机械工业出版社
【4】东北重型机械学院编《机床夹具设计手册》上海科学技术出版社
【5】唐金松主编《简明机械设计手册》上海科学技术出版社
【6】成大先主编《机械设计手册》化学工业出版社第四版
【7】王小华主编《机床夹具图册》机械工业出版社
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