摇臂钻床夹具设计说明书教材.docx

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摇臂钻床夹具设计说明书教材

课程设计说明书

课程设计名称：

《机械制造技术基础》课程设计

专业：

机械设计制造及其自动化

学号：

学生姓名：

指导教师：

目录

第一章课程设计任务书1

1.1设计题目1

1.2设计要求1

1.3设计时间1

1.4设计内容1

第二章目的及意义2

第三章零件的工艺分析2

第四章工艺规程设计5

4.1确定毛坯的制造形式5

4.2制定工艺路线5

第五章工序尺寸的确定6

5.1工序过程6

5.2工序尺寸链7

第六章夹具设计9

6.1定位方式9

6.1.1定位要求9

6.1.2定位情况的说明9

6.2卡紧方式10

6.3定位误差分析10

6.4夹具设计10

第七章配合及技术要求15

第八章心得与体会15

参考文献16

第一章课程设计任务书

1.1设计题目

设计钻摇臂小头孔的工序简图。

已知：

工件材料为45钢，毛胚为模锻件，所用机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。

为该工序设计一套钻床夹具。

零件如图1-1所示。

图1-1零件图

1.2设计要求

中批量生产，手动夹紧，通用工艺装备，需要依次对被加工孔进行钻、扩、粗绞、精绞等。

1.3设计时间

2015年6月23日——2015年7月1日

1.4设计内容

（1）熟悉零件图

（2）绘制零件图（1张）

（3）绘制毛坯图（1张）

（4）编写工艺工程卡片和工序卡片（本工序，各1张）

（5）绘制夹具总装图（1张）

（6）说明书一份

第二章目的及意义

《机床夹具设计》课程设计是在学完了《机械制造技术基础》课程后进行的一个实践性教学环节。

其目的是：

1、培养学生综合应用《机械制造技术基础》课程及其它有关先修课程的理论知识，把理论知识和生产实际密切结合，能够根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。

2、培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关资料文献的能力。

3、进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。

4、培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。

第三章零件的工艺分析

摇臂工件三维图如图3-1所示。

图3-1摇臂工件立体图

由三维图可大致看出其工艺要求，主要为确定基准孔、孔的定位及两空之间轴间距离，保证两摇臂孔精度。

零件的工艺性分析：

零件材料：

45钢切削加工性良好。

无特殊加工问题，故加工中不需要采取特殊工艺措施。

刀具材料选择范围大，高速钢或YT类硬质合金都能胜任。

刀具几何参数可根据刀具类型通过相关表格查取。

零件组成表面：

端面、外圆面、孔、连接面等。

零件结构分析：

两孔起定位作用，光度要求高，轴向尺寸在安装后通过配磨保证两孔精度。

轴向尺寸小，为典型的摇臂零件。

零件摇臂的工程图如图3-2所示。

图3-2零件的工程图

由三维图和工程图分析，确定夹具结构方案如下：

1、确定定位元件根据工序简图规定的定位基准，选用定位销和活动V形块实现定位，如图3-3所示。

图3-3定位示意图

上述定位方案是否可行，需核算其定位误差。

定位孔与定位销的配合尺寸取为Φ30H7/g6。

对于工序尺寸（120±0.8）而言，所以其定位基准与工序基准重合为Δjb=0；所以其定位基准位移误差为Δjw=（0.026+0.017+0.0095）=0.0525mm；其定位误差Δdw=0.0525mm，它小于该工序尺寸制造公差0.16的1/3，证明上述定位方案可行。

2、确定导向装置本工序需对工件加工孔进行钻、扩、粗铰、精铰等4个工步的加工，才能达到工序简图上规定的加工要求（φ18H7,120±0.8），又为大批量生产，故此夹具选用可换钻套4作导向元件，如图3-4所示。

选用标准钻套高度H=28mm，排屑空间高度h=d=10mm。

图3-4钻套及定位剖视图

3、确定夹紧机构针对其生产的工艺特征，此夹具选用螺旋夹紧机构夹压工件。

装夹工件时，先将工件定位孔装入定位销2上，接着向右移动V形块8使之与工件小头外圆靠紧，实现定位；然后在工件与螺母3之间插上开口垫圈。

拧紧螺母夹紧工件如图3-4及3-5所示。

图3-5定位及夹紧俯视图

4、确定其他装置为提高工艺系统的刚度，为提高工艺系统的刚度，在工件小头的孔端面设置一辅助支承6，画夹具体，将上述各种装置组成一个整体。

第四章工艺规程设计

4.1确定毛坯的制造形式

生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。

它包括原材料的准备、运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。

工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。

机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。

其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。

而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生产。

由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。

工序是加工过程的基本组成单元。

每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。

毛坯依次通过这些工序而变成零件。

工序是一个或一组工人，在相同的工作地对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。

工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。

一个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定。

摇臂毛胚通过铸造得到。

4.2制定工艺路线

（1）机械砂型铸造毛坯；

（2）清理表面残余沙粒；

（3）人工时效温度（500°～550°）消除应力；

（4）磨削小孔、大孔的上圆柱面；

（5）换面，磨削小孔、大孔的下圆柱面；

（6）磨大，小孔下端面；

（7）磨大、小孔上端面；

（8）粗钻Ø18的孔；

（9）精钻Ø18的孔到尺寸；

（10）粗钻Ø36的孔；

（11）精钻Ø36的孔到尺寸；

（12）磨平面，去除倒刺，光整平面；

第五章工序尺寸的确定

5.1工序过程

按照设计要求，及工艺要求需要用以下工序进行，首先定位如图5-1所示，然后夹紧如图5-2所示，接着进行钻孔如图5-3所示。

图5-1定位剖视图

图5-2定位夹紧俯视图

图5-3下钻孔俯视图

5.2工序尺寸链

图4.3尺寸链图

拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。

工艺路线的优略，对零件的加工质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。

通常情况下，制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量下降。

在安排加工工序时，应根据加工阶段的划分、基准的选择和被加工表面的主次来决定，一般应该遵循以下几个原则：

1.先基准后其他：

即首先应加工用作精基准的表面，再以加工出的精基准为定位基准加工其他表面；

2.先粗后精：

各表面的加工顺序，按加工阶段，从粗到精进行安排；

3.先主后次：

先加工主要平面，在加工次要平面；

4.先面后孔：

先加工平面，后加工孔。

因为平面定位比较稳定、可靠，所以像箱体、支架、连杆等平面轮廓尺寸较大的零件，常先加工平面，然后在加工该平面上的孔，以保证加工质量。

机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。

1.机床的选择原则

机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应；

机床的精度应与工序要求的精度相适应；

机床的功率应与工序要求的功率相适应；

机床的生产率应与工件的生产类型相适应；

还应与现有的设备条件相适应。

2.夹具的选择

本零件的生产类型为大批量生产，为提高生产效率，所用的夹具应为专用夹具。

3.刀具的选择

刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。

在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。

4.量具的选择

量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。

在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。

依据以上选用原则，选用机床及工艺装备如下：

1.机床的选择：

采用Z525立式钻床、立式铣床、卧室镗床。

2.选择夹具：

该支撑块零件的生产纲领为小批生产，所以采用专用夹具。

3.选择刀具：

在铣床上加工的各工序，采用高速钻刀即可保证加工质量；在钻床上加工的工序采用麻花钻；在镗床上加工的工序采用通用镗刀。

选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻。

4.选择量具：

采用游标卡尺、塞规、内径千分尺万能角度卡尺。

该零件加工所选设备有卧式车床、铣床、立式铣床、磨床、钻床等。

零件安装用夹具选择主要有三爪卡盘、虎钳、磁力吸盘等。

刀具选择时注意定尺寸刀具的尺寸对应，不通孔加工应用盲孔车刀、量具选用游标卡尺。

加工时从

mm的毛坯用麻花钻，粗钻到Φ17.6mm的孔；然后用铰刀粗铰到Φ17.96mm；最后用铰刀，精镗到尺寸Φ18mm。

完成对小孔的加工。

第六章夹具设计

6.1定位方式

6.1.1定位要求

定位要求及原理如图6-1所示,以A为基准，B平面限制

，内表面限制

。

图6-1定位原理及要求

6.1.2定位情况的说明

（1）确定定位元件：

根据工序简图规定的定位基准，选择定位销和活动V型块实现。

（2）确定导向装置：

本工序需要对加工孔，先进行钻然后进行粗绞和精绞等3个工步，才能达到工序简图上规定的加工要求，选用快换钻套作为导向元件。

（3）确定加紧机构：

针对成批生产的工艺特性，此夹具选用了螺旋夹紧机构加压工件。

加紧工件是时，先将工件定位孔装入定位销上，接着移动V型块使之工件小头外圆紧靠，实现定位；然后在工件与螺母之间插上开口垫圈，拧紧螺母夹紧工件。

（4）确定其他装置：

为提高工艺系统的刚度，在工件小头端面设置一辅助支承。

6.2卡紧方式

人工卡紧，夹具选用螺旋加紧机构夹压工件。

6.3定位误差分析

定位孔和定位销的配合尺寸取为

。

对于工序尺寸来讲（

）mm而言，其定位基准与工序基准重合

；其定位基准位移误差

mm；定位误差小于

mm，它小于该工序尺寸制造公差0.16的1/3，上述方案可行。

6.4夹具设计

各零件图如下所示。

图6-2开口垫圈图6-3V型块

图6-4手柄图6-5定位轴

图6-6辅助支承图6-7定位支座

图6-8夹具体

图6-9M6螺纹销图6-10不淬硬钢圆柱销M16

图6-11M8内六角头螺栓图6-12M5定位销钉

图6-13钻套图6-14M16六角螺母

图6-15总装配图

图6-16装配体剖视图

夹具零件汇总及材料要求见表6-1。

表6-1零件材料汇总

零件

材料

备注

开口垫铁

铸铁

V型块

35钢

手柄

铝合金

阶梯轴

45钢

辅助支承

铸铁

定位座

铸铁

夹具体

铸铁

紧定螺钉M6

钢

GB/T71—1985

不淬硬钢圆柱销M16

不淬硬钢

GB/T119.1—2000

六角头带槽螺栓

钢

GB/T29.1—1988

定位销钉

钢

钻套

钢

六角螺母

钢

GB/T41—2000

图6-17装配图剖视图工程图

图6-18装配体工程图

零件装配顺序：

（1）装配时，首先把夹具组件的底座放置在水平的地方，保证水平稳定，然后将阶梯轴垂直安置在底座上，保证底座平面和阶梯轴中心轴的垂直度；

（2）然后装地位导套，好确定接下来V型块的位置；接下来是手柄的装载，手柄是限制V型块水平位移的，保证V型块固定摇臂的小孔位置；

（3）接下来就是V型块的装配，下端面与底座水平配置，中间的凸台放置在定位导套上，加上手柄的位置限制，就可将V型块完全固定；

（4）接下来就是定位座的安装，定位座安装时候与底座的凸台平齐，与其侧面一底座的侧面平齐成一条直线状，接下来就是安装入定位销和螺栓固定，在定位座上安装钻削导套，为了准确钻刀找到正确的位置，避免形位误差；

（5）最后就是装入工件后，在摇臂大孔上方放上垫块，防止加工时破坏表面，防止擦伤和刮痕，然后旋入六角螺母固定即可。

第七章配合及技术要求

1、据工序简图上规定的两孔中心距要求，确定钻套中心线与定位销中心线之间的尺寸取为（120±0.02）mm，其公差值取零件相应尺寸（120±0.08）mm公差值的1/4，钻套中心线对定位销中心线的平行度公差取为0.02mm。

2、活动V型块对称平面相对于钻套4中心线与定位销2中心线的对称度公差取为0.05mm。

3、定位销中心线与夹具底面的垂直度公差取为0.01mm。

4、查夹具设计手册，标注关键部位的配合尺寸：

Φ28F7/m6、Φ40H7/n6、Φ44H7/r6、Φ20H7/r6。

第八章心得与体会

我拿到了机床夹具设计课设要求。

刚开始一头雾水，都不知道从何入手。

但是在老师的帮助下，在2周的时间内按时完成了任务。

这是我第2次进行这样的课程设计，虽然过程中不断遇到困难，但是在老师的指点下，我很努力。

我将所学的知识运用到现实中来，这对加深对课本知识的理解很有很大的帮助。

特别是我所做的题目资料比较少，对于图纸虽然觉得简单，但是各种工序，工艺我依然很陌生，所以在编写说明书时一头雾水，还有做工艺卡片时更是这样，但是在老师的努力辅导与帮助下，终于完成了任务，我学会了对待不同的工件，设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。

通过这次实训，我能够熟练运用SW、CAD绘图软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，自己的知识还很有限，实践经验很缺乏，虽然通过这次有一定的锻炼，但还是远远不足。

理论联系实际的能力还急需提高，我会努力锻炼自己，弥补自己的不足，为未来的工作和学习做好充分的准备。

总之，在这次课设的时间里学到了很多在课堂上无法学到的一些知识。

这样既拓展了我的知识，也让我对这门课程更加感兴趣了。

参考文献

[1]薛源顺，机床夹具设计，机械工业出版社，2006

[2]王启平，机床夹具设计（修订本），哈尔滨工业大学出版社2009

[3]闻邦春，机械设计手册，机械工业出版社，2010

[4]上海市金属切削设计协会，金属切削手册，上海科学技术出2009

[5]机械工程师手册编委会，机械工程师手册，机械工业出版社，2007

[6]隋秀癝，实用机床设计手册，机械工业出版社，2010

[7]朱耀祥，现代夹具设计手册，机械工业出版社，2010

[8]贾耀卿，常用金属材料手册，中国标准出版社，2010

[9]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，1997

[10]于俊一主编.机械制造技术基础（第2版）[M].机械工业出版社,2009.

[11]《金属机械加工工艺人员手册》修订组编．金属机械加工工艺人员手册．上海科学技术出版社，1983