端盖钻模的夹具的设计.docx
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端盖钻模的夹具的设计
端盖钻模的夹具的设计
学员专业：
机械设计与制造
学员班级：
08级机械与制造一班
学员学号：
学员姓名：
指导老师：
完成时间：
2010.11.11
一,设计任务
根据所给的端盖零件,设计专用夹具。
二，原始资料
被加工端盖零件图一张
三，任务要求
（1）实物零件图l张
（2）模具装配图l张
（3）全套模钻零件图
（4）设计说明书一份
摘要
本次毕业设计是为了更好的加深大学三年的机械方面的知识的学习，进一步提高我们正确的设计思想和科学的思维方式，进一步提高自身的绘图能力，提升我们发现、分析、解决实际问题的能力，让我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和放法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用相关技术资料及编写技术文件等基本技能的一次考验。
本设计夹具零件的主要加工表面是平面及孔。
，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。
因此，本设计遵循先面后孔的原则。
并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的加工精度。
基准的选择以杠杆外圆面作为粗基准，以孔及其下表面作为精基准。
先将底面加工出来，然后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。
整个加工过程选用组合机床。
在夹具方面选用专用夹具。
由于零件的结构尺寸简单，夹紧方式也相应的采用手动夹紧，手动加紧具有夹紧简单，机构设计简单的特点，并且能满足此设计要求。
关键词：
工艺规程夹具定位基准精度
Abstract
Thegraduationdesigninordertodeepenuniversityisthreeaspectsofknowledgeofmachinery,furtherimproveourcorrectdesignideaandscientificwayofthinking,furtherimprovetheirabilitytoenhanceourdrawing,discovering,analyzing,theabilitytosolvepracticalproblems,wecanusethebasictheoryofmechanicalmanufacturingtechnology,combiningwiththeproductionpracticeofpracticalknowledgelearned,independentanalysisandsolvingproblems,havetodesignamoderatecomplexitiespartsoftheprocedureoffixturedesignanduseofbasicprincipleandmethodoffixturedesign,structuraldesign,completejig,familiarwiththeabilitytousetherelevanttechnicaldataandtechnicaldocumentswrittenasatestofthebasicskills.Thedesignofthemainpartsoffixturemachinedsurfaceisflatandhole.Theplane,ensurethatholemachiningprecisionthanthemachiningaccuracyeasy.Therefore,thisdesignfollowafterthefirstprincipleofholes.Withtheplaneandholemachiningprecisionandclearlydividedintoearlystagestoensuretheholemachiningaccuracy.Thechoicetoleveragethebenchmarkroundface,witharoughandfinesurfaceasahole.First,andthenasawhite-edgedprocessinginlocatingdatum,aspurebenchmarkprocessingholebottom.Theselectionprocess.Choosespecialjiginjigaspects.Duetothesizeofthestructureissimple,partsofthecorrespondingclampingmeansusingmanualclamping,manualtohavesimpleclamping,institutions,andthecharacteristicofsimpledesigncouldsatisfythedesignrequirements.
Keywords:
proceduretofixturelocatingdatumaccuracy
目录
第一章绪论6
第二章零件的分析7
2.1零件的作用7
2.2零件的工艺分析7
2.3确定零件毛坯8
2.4定位基准的选择8
2.5制定工艺路线9
2.6选择加工设备10
第三章总体方案设计11
3.1夹具的概念、基本要求和特点11
3.1.1夹具的定义11
3.1.2夹具的分类11
3.1.3夹具的作用12
3.1.4夹具的组成13
3.1.5夹具的设计要求13
3.1.6夹具设计精度的设计原则14
3.1.7夹具设计的规范程序14
3.1.8夹具设计的工作特点15
3.2夹具的总体设计15
3.3夹具的定位和夹紧原理16
3.4本夹具怎样实现定位和夹紧17
第四章钻模零件的设计18
4.1阶梯轴的设计18
4.2衬套的设计19
4.3螺杆的设计20
4.4底板的设计21
4.5钻模板的设计22
4.6挡板的设计23
4.7U形卡子的设计24
4.8钻套的设计25
致谢27
参考文献28
第一章绪论
在机床上对工件进行切削加工，首先需要将工件夹紧。
为了能加工出符合精度要求的工件，仅将工件进行夹紧，以进行加工切削是不够的，还需要使工件在机床上占有正确的位置，并使之夹紧的过程，称为工件的安装。
用于安装工件的装置称为机床夹具。
有时候习惯上还将一些用于扩大机床工艺范围的装置，如靠模，仿型装置也称为夹具。
夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：
第一阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要作为人的单纯的辅助工具，使加工过程加速和趋于完善；第二个阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位及夹紧。
人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三个阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。
在夹具的发展过程中，为适应不同批量的生产，专用夹具和通用夹具都得到了很好的发展。
专用夹具主要用于要求定位精度高，保证加工质量，又便于采用各种快速夹紧机构，提高生产效率的固定的较大批量的生产，但生产成本较高。
当生产效率要求不高时，使用专用夹具显然是不划算的，这为通用夹具提供了用武之地，通用夹具可以适用于不同工件的生产，降低生产费用，但是生产效率则较低。
随着社会的发展，介乎于大批量和单件小批量之间的多品种中小批量生产日益增多，单有专用夹具已不能满足生产要求，于是出现了介于通用夹具和专用夹具之间的一系列新的夹具形式。
多见的形式为由通用件临时组成的专用夹具的专门化拼装夹具和用于有限通用目标的专用可调夹具。
除此之外还发展了自动化生产用夹具。
第二章零件的分析
2.1零件的作用
此零件为端盖，主要起密封固定作用
图2-1
2.2零件的工艺分析
该零件的材料为HT200.该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。
该零件主要加工面为n面、r面和￠63孔。
N面的平面度0.1mm直接影响端盖与零件接触的精度及密封。
63孔内表面的粗糙度分别为3.2直接影响孔与轴配合的精度，因此在加工这些孔的时候应该在一次装夹下完成。
由参考文献有关面和孔的加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，不需要高精度机床加工，通过车削，铣削，钻床的粗加工就可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法加工出来。
即该零件的工艺性能良好。
2.3确定零件毛坯
由于该零件的结构比较简单，在工作工程中不会受很大的力。
由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度，和较好的组织，毛坯选用铸件，该端盖的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，毛坯的制造方法选用砂型机器制造。
又由于零件内孔需要铸出，故还应安放型芯。
此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。
参考文献，该种铸件的尺寸公差等级CT为8-10级，加工余量等级MA为G级。
故去CT为10级，MA为G级。
参考文献，用查表法确定各表面的总余量如表2-1所示。
表2-1各加工表面总余量
加工表面
基本尺寸（mm）
加工余量等级
加工余量数值（mm）
N面
8
G
6
R面
8
G
6
63孔
63
H
4
由参考文献可得铸件主要尺寸的公差，如表2-2所示
表2-2主要毛坯尺寸及公差（mm）
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
N面距R面尺寸
16
8
24
4
63孔尺寸
63
6
57
2.4定位基准的选择
粗基准的选择：
考虑到以下几点要求：
（1）选择重要表面为粗基准
（2）选择不加工表面为粗基准（3）选择加工余量最小的表面为粗基准（4）选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准。
此外，还要在保证加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀和保证定位准确夹紧可靠。
所以选择零件的毛坯孔作为粗基准。
精基准的选择：
零件的N面既是装配基准，又是设计基准，用它做精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用他定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”原则。
此外，N面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。
最先进行机械加工的表面是精基准N面。
2.5制定工艺路线
根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下；N面：
粗铣—精铣；R面：
粗铣—精铣；63mm孔：
粗镗—精镗。
因为要加工的面都有较高的平行度和粗糙度要求，故他们的加工宜采用工序集中地原则，即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来，以保证其位置精度。
根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将N面和R面及孔的粗加工放在前面，精加工放在后面。
加工工艺路线如下：
序号
工序内容
简要说明
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
铸造
时效
涂底漆
粗铣、半精铣N面
粗铣、半精铣R面
粗镗63孔，孔口倒角2*20°
精铣N面
精铣R面
精镗63孔
钻11的孔
钻9的孔
攻丝10的螺纹孔
检验
入库
消除内应力
防止生锈
先加工基准面
先加工面
后加工孔
精加工开始
先加工面
后加工孔
2.6选择加工设备
由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。
其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。
工件在各机床间的传送均由人工完成。
粗铣N，R面。
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X25K立式铣床。
选择直径D为200mm的C类可转位面铣刀、专用夹具和游标卡尺。
精铣N，R面。
由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择X62W卧式铣床。
选择与粗铣相同型号的刀具。
采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。
粗镗63孔采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5KW的1TA20镗削头。
选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。
精镗也采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5KW的1TA20M镗削头。
选择精镗刀、专用夹具。
第三章总体方案设计
3.1夹具的概念、基本要求和特点
3.1.1夹具的定义
：
在机床上对工件进行切削加工，首先需要将工件夹紧。
为了能加工出符合精度要求的工件，仅将工件进行夹紧，以进行加工切削是不够的，还需要使工件在机床上占有正确的位置，并使之夹紧的过程，称为工件的安装。
用于安装工件的装置称为机床夹具。
有时候习惯上还将一些用于扩大机床工艺范围的装置，如靠模，仿型装置也称为夹具。
夹具的历史背景及发展趋势
3.1.2夹具的分类
（1）通用夹具
适用范围较大，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同工件。
这类夹具已经标准化，在机床上一般都装配有，如车床上的三爪卡盘或四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头；平口钳和回转台等。
通用夹具主要用于单件小批量生产。
（2）专门化组装夹具
这类夹具是有预先制好的标准元件和组件组装而成，是针对一定的工件和一定的工序的专用夹具。
只要有足够的种类和数量的标准件，就可以组装出各种各样的夹具。
它具有专用夹具的优点和很大的通用性。
用完可以拆卸并保存入库，不会存在专用夹具报废问题。
因此这类夹具很适合于新产品试制和多品种小批量生产。
对于没有夹具不能加工的单件生产，以及批量较大、但轮番周期较长的生产，用这类夹具是比较经济的。
因为它具有缩短生产准备周期，减少专用夹具品种、数量和存放面积等优点。
缺点是初期投资较大。
（3）专用可调夹具
此类夹具用于装夹和加工多品种‘中小批量生产中的一组工件。
可以根据具体工件形状更换专用元件；或者是调节某些夹具元件的位置。
这类夹具实在专用夹具基础上少量更换或调解夹具元件，因此能达到有限目标的通用化，及大地提高了专用夹具在多品种、中小批量生产中使用的经济性。
（4）专用夹具
专用夹具是针对某一工件的一定工序而专门设计，不需要考虑通用性的问题，可以把夹具设计的结构紧凑，操作方便，并采用各种省力机构或动力装置。
因此使用专用夹具可以保证较高的加工效率和生产效率，是根据工件的加工要求自行设计与制造的，其设计和制造周期较长，制造费用也较高，适用于固定的较大批量的生产。
（5）自动化生产用夹具
自动化生产专用夹具主要是自动线夹具，分固定式夹具和随行夹具两类。
固定夹具和专用夹具类似；而随行夹具除了一般夹具所担负的装夹工件任务外，还担负着沿自动线输送工件的任务，及跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移动到下一个工位的任务。
3.1.3夹具的作用
（1）保证加工精度
在机械加工中采用夹具安装工件，可以准确地确定工件与刀具、机床之间的相互位置，工件加工表面的尺寸精度和位置精度主要靠夹具保证。
采用预先调好的机床和刀具来加工，不受划线质量和找正技术水平等主观因素的影响，所以加工精度稳定。
（2）提高劳动生产效率和降低成本
工件采用夹具安装，一般不需要划线找正，安装快捷，减少辅助时间。
尤其是多件夹具或多工位夹具，可使辅助时间与加工基本时间重合，工件效率提高的更为显著。
此外，由于采用夹具，工件安装更为稳定，可以加大切削用量，减少加工基本时间。
这些都能提高劳动生产率，同时降低成本。
（3）扩大机床的工艺范围
每种机床的工艺范围是有限的，而且能达到精度范围是一定的。
在批量不大、工件种类和规格较多、机床品种和数量有限的情况下，可采用机床夹具扩大机床的工艺范围，如在车床或铣床上安装镗孔夹具就能镗孔。
（4）平衡生产线的节拍
在生产线上，某一道工序所需要的加工时间性其他工序长，需要采取措施达到各工序的平衡生产时，可以使用高效率的快速夹具和多工位夹具加以解决。
另外，在成批生产中，有时平均节拍较长，而每件加工一、二个表面所需的时间又很短，为了组织流水生产，就需要集中工序，否则机床负荷率过低。
这就需要集中几个甚至更多表面加工于一个工序，采用完善的夹具可以帮助解决这个问题。
（5）减轻劳动强度及保证操作安全
使用专用夹具安装工件，定为方便，可以采用增力、机动夹紧等装置，因此可以减轻工人的劳动强度。
根据加工条件，可以设计防护装置，确保操作者安全。
3.1.4夹具的组成
机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为以下几个部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。
（1）定位元件
定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。
（2）夹紧装置
夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。
（3）对刀或导向装置
对刀或导向装置用于确定刀具相对定位元件的正确位置。
（4）连接元件
连接元件是确定夹具在机床正确位置的元件。
因此，夹具体可兼做连接元件。
车床夹具上的过度盘、铣床夹具上的定位键都是连接成一个整体。
（5）夹具体
夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具体的所有元件连接成一整体。
（6）其他装置或元件
它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。
若需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置：
为了能方便、准确地定位，常设置预定装置：
对于大型夹具，常设置吊装元件等。
3.1.5夹具的设计要求
（1）保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确地选择定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需要进行定位误差的分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能够满足工件的加工精度要求。
（2）提高生产效率专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。
（3）工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验和维修等。
专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配机构。
（4）使用性能好的专用夹具的操作应简单、省力、安全可靠。
在客观条件允许且有经济适用的前提下，应尽可能采用气动或液压等机械化夹紧机构，以减轻操作者的劳动强度。
专用夹具还应排屑方便。
必要时可设置排屑机构，以防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。
（5）经济性好的专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。
因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
3.1.6夹具设计精度的设计原则
要保证设计的夹具制造成本低，规定零件的精度要求时应遵循以下原则
（1）对一般精度的夹具
1）应使主要组成零件具有相应终加工方法的平均经济精度；
2）应按获得夹具精度的工艺方法所达到的平均经济精度，规定基础件夹具体加工孔的形位公差。
对一般精度或精度要求低的夹具，组成零件的加工精度按此规定，既达到了制造成本低，又使夹具具有较大精度裕度，能使设计的夹具获得最佳的经济效果。
（2）对精密夹具除遵循一般精度夹具的两项原则外，对某个关键零件，还应规定与偶件配作或配研等，以达到无间隙滑动等。
3.1.7夹具设计的规范程序
在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有关负责人批准后下达给夹具设计人员。
根据任务书提出的任务进行夹具结构设计。
现将夹具结构设计的规范化程序具体分述如下。
1．明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料
（1）仔细研究零件工作图、毛坯图及其技术条件。
（2）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。
（3）了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求，了解工件的定位、夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。
（4）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。
（5）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。
（6）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。
（7）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等。
（8）收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而又能结合本企业实际情况的合理部分。
2．确定夹具的结构方案
在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括：
（1）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。
（2）确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。
（3）确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或引导元件、微调机构等。
（4）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。
在确定方案的过程中，会有各种方案供选择，但应从保证精度和降低成本的角度出发，选择一个与生产纲领相适应的最佳方案。
3.1.8夹具设计的工作特点
1、定位准确可靠，尽量避开分模线，且与设计基准和检验基准统一；
2、夹紧力要牢靠；
3、装卸方便快捷；
4、出屑顺畅；
5、铣夹具还要考虑对刀装置；
6、便于装夹在机台上。
3.2夹具的总体设计
由零件图，11孔和M10螺纹孔不在同一面上，需要做两套钻模。
从对工件的结构分析，零件的底面放置在支撑板上，定位比较稳定，可靠，容易实现。
在支撑板上加上两根阶梯轴与工件的63孔和56孔配合，零件上方放置钻模板，并用螺母夹紧，零件被固定
图3-1
总体设计如图，零件被固定。
1为阶梯轴，来对零件进行定位找正。
2为U形卡子，起夹紧工件的作用。
3为M16的螺母，用于装夹工件
4为底板，起支撑的作用
5为钻模板，加紧定位钻孔
6为垫套，起支撑和增加间隙的作用
3.3夹具的定位和夹紧原理
工件在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。
因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度。
夹具正是根据六点定位原理来限制零件的自由度，固定零件。
3.4本夹具怎样实现定位和夹紧
从对工件的结构分析，零件的底面放置在支撑板上，定位比较稳定，可靠，容易实现。
这样就限制了三个自由度。
在支撑板上加上两根阶梯轴与工件的63孔配合，则限制了2个自由度。
零件上方放置钻模板，并用螺母夹紧，则六个自由度全被限制，零件被固定。
两阶梯轴与两孔配合，参考文献，选63H9/63f8.
参考文献取衬套与夹具体模板的配合为H7/r6.
钻扩孔时刀具与导套内孔的配合为F8/h6
钻套，扩孔和铰孔与衬套的配合为H7/g6。
零件的夹紧过程：
把上模板取出，放入零件，并用螺母夹紧，进行零件的加工。
零件加工完以后，松螺母，拔出U形卡子，这时螺母的直径小于上模版定位孔的直径，可以直接把上模版取出，再取出零件，这样周而复始的进行零件的加工。
U形卡子的使用很好的简便了零件的拆卸过程，减少了用时，增加了效益。
第四章钻模零件的设
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