毕业设计翻转式钻床夹具设计.docx

1、毕业设计翻转式钻床夹具设计毕业设计说明书课 题： 翻转式钻床夹具设计 子课题: 同课题学生姓名: 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 前言为了提高应用知识的能力，在大学中开设机械设计对大学生整体素质的提高有很大的帮助，机械部件和机械构件等在人们的日常生后中起着很重要的角色，它们的出现，使得人从大量的的体力劳动转为脑力劳动，给社会的发展带来了曙光。 机械设计本身受到各个方面的限制，在一定的限制中要求有最合理的设计思想，最合理的设计结果，达到人们所渴望的要求，满足生产的需要。设计要有创新还要有易于实现，因此设计要从实际出发，围绕着实际的问题而进行。我们在所学知识的基础上进行设计，

2、是尝试性的设计，但是通过本次设计，我们熟练了设计的基本要领，更锻炼了我们面对自己没有面对过的问题时的处理态度和处理方法。通过和大家的一起设计，我掌握了很多技巧和方法，确实对我是一次很好的锻炼。人就在锻炼中成长。郑重声明：本人所呈交的毕业设计（论文）翻转式钻床夹具设计是在朱宜乐教师的指导下，根据任务书的要求，独立撰写的。本设计（论文）中所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果，或为获得教育机构的学位或证书所使用过的材料，均已明确注明。凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助，本人在致谢中已经明确表达了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果。目录引言-31.设计任务- 51.1零件的功能、结构及特点

3、-51.2加工阶段的划分-62.翻转式钻床夹具设计 -62.1工序工艺分析-52.2定位方案及定位元件的选择和设计-62.2.1定位方案-72.2.2定位元件-72.2.3夹紧机构-82.2.4其他辅助设备-93.绘制夹具装配图-103.1装配图- 103.2装夹简要说明-104.集中与分散-125.夹具设计特点及非标准件的零件图见附表-136.参考文献-207.结束语- -218.致谢-22引言 近年来，机械制造工艺有着飞速的发展。比如，应用人工智能选择零件的工艺规程。因为特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难，通常很难

4、用简单的解析式来表达。近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用上有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的叫那个精度和表面质量于加工条件参数间都有其规律。因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验方法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。为了能具体确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学习研究定制机械加工工艺规程的意义与作用就是本毕业设计的目的。机床夹具作用1） 保证加工精度 用机床夹具装夹工件，能准确确工件于刀具、机床之间的

5、相对位置关系，可以保证加工精度。2） 提高生产效率 机床夹具能快速地将工件定位和加紧，可以减少辅助时间，提高生产效率。3） 减轻劳动强度 机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工人的劳动强度。4） 扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如，在车床或钻床上使用镗模可以替代镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能。 钻床夹具特点1）保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能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要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装

6、置，以缩短辅助时间，提高生产效率。3）工艺性好专用夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的生产属于中批量生产。4）使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5）经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。夹具设计要点1. 钻套钻套的作用是确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。根据使用二点，钻套可分为固定式、可换式、快换式等多种结构形式。（1） 固定钻套 固定钻套直接被压装在钻模板上，其位置精度较高，但磨损后不易更换， 钻

7、模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长度，应采用有肩钻套。（2） 钻套导向部分高度尺寸H越大刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=（1 -2.5）D孔径小、精度要求较高时，H取较大值。为便于排屑，钻套下端与被加工工件间应留有适当距离h；但是，h值不能取得太大，否则会降低钻套对钻头的导向作用，影像加工精度。根据经验，加工钢件时，取h=（0.7-1.5）D；加工铸铁件时，取h=（0.3-0.4）D；大孔取较小的系数，小孔取较大的系数。（3） 可换钻套 在成批生产、大量生产中，为便于更换钻套，采用可换钻套（4） 快换钻套 在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个工步加工

8、，需使用不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。（5） 专用钻套 在一些特殊场合，可以根据具体要求自行设计钻套。2. 钻模板常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式。(1) 固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接的可以与夹具体做成一体，也可以用螺钉将它与夹具体相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精确度较高。(2) 铰链式钻模板 铰链式钻模板于夹具体通过铰链连接。1翻转。装卸工件时，将钻模板往上翻；加工时将钻模板往下翻，并用菱形夹紧螺钉。2固紧。采用铰链式钻模板，工件可在夹具上方装入，装卸工件方便

9、；但翻转钻模板费工费时，效率较低，且钻套位置精度受铰链间隙的影响，钻孔位置精度不高了；它主要用在生产规模不大、钻孔精度要求不高的场合。(3) 悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱相连接的、悬挂式钻模板通常在用多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批量生产中应用。确定各表面加工方案在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工

10、方法；而在大批量生产时采用拉削加工。要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 1.设计任务1.1零件的功能、结构及特点.在材料TH150且已经精加工法兰盘上钻三个通孔11，钻三个孔16.5，惚沉头孔16.5（以端面A为精基准，）法兰盘如图1-1所示： 图1-1对于翻转体这样的零件，大多数要在上面钻多个孔，而且孔一般是均匀分布的，这样以来，要

11、求在固定钻床上加工的各个孔都是在绕法兰盘的中心转过一定的角度而获得，单独设计一个钻床满足上述要求的夹具有点不单一，故将夹具的适应性进行拓展，为了更多这样零 件而设计。1. 2加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般

12、粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m。光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要

13、用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6,表面粗糙度为Ra1.250.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很

14、准确，而在精加工阶段可以安排钻小孔之类的粗加工。2.翻转式钻床夹具设计2.1工序工艺分析（如图） 图1-22.2定位方案及定位元件的选择和设计1）定位方案。为了满足法兰盘类零件的需要，故将定位元件设计成锥销，在两个锥销的限制下，工件已经限制了5个自由度，由于是垂直旋转表面，5点定位可以满足。2）定位元件。采用定位锥销来实现定位，考虑到拆卸的方便，用对称的两个定位销。定位如图1-3所示 图1-3 图1-43）夹紧机构。通过手柄带动齿轮轴，齿轮轴与斜齿滑柱的啮合，斜齿滑柱带动钻模板上的锥销，将工件压紧，而锥齿轮轴在锥度为1：5的正反圆锥下自锁。下面的锥销与刻度盘相连，通过压紧螺母推动斜块，使得定位

15、元件的转到被限制，从而达到工件的定位和夹紧。如图1-5 图1-54）其他辅助设备。考虑到侧面受压，故在侧面设计了一个可以升降的支撑台，它可以提高加工的精度和减少钻削工件上下颠覆。是工件更加稳定。刻度盘是为了在不卸工件的基础上快速的加工所需要的孔的个数而增添的，这样在一次装夹中完成了多个孔的加工，保证了各个孔的位置精度。扩展了钻床适应范围。3.绘制装配图3.1装配图 图1-63.2装夹简要说明装夹过程为：预夹紧一找正、敲击一完全夹紧。可见，找正法装夹工件时，工件正确位置的获得是通过找正达到的，夹具只起到夹紧工件的作用。这种方法方便、简单，但生产率低，劳动强度大，适用于单件、小批量生产。（图例）装

16、夹图4.集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 工序集中的特点 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人

17、的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。4夹具设计及操作的简要说明+ b% - b: Y! t大学生,毕业设计,课程设计,PDA,掌上电脑,软件,交友,小说钻床夹具的装配图见附图一。在使用本夹具时,按照以下步骤进行: （1

18、） ( g* & ( j: 将钻床工作台中的螺柱分别移入夹具底座的四个缺口中,靠紧; ?0 O/ P( C |7 _( U- 用螺母拧紧。（2）通过旋转手柄21向上抬钻模板，然后装工件是工件在9和7之间，将手柄反转压紧工件，再调节16的高低，使工件在夹紧的情况下侧面受到16的支持，但不能顶的太紧。（3）调整分度盘3，使3处于整刻度值处，然后将4旋紧，4将通过斜块将分度盘3和工作台之间固定，达到了限制工件的旋转。（4）钻三个通孔11，钻完了一个孔以后，松开4，分度盘3转过120度，钻第二个孔，直到完成。（5）钻三个孔16.5，将工件翻过来，夹紧工件，然后调整16，支稳工件旋转3使所钻的孔钻套孔同

19、心（具体方法是：将钻头伸进钻套，再慢慢的转动工件，使钻头在做钻的孔中不受很大的阻力即可。）。记住分度盘上的数值。换钻套，松开22上螺母，将原来的钻套取出来，换上所需钻套，并锁紧钻套夹23，加工完三孔以后惚沉头孔16.5。（6）最后将工件取出。（7）清理。钻床夹具设计特点( 一 )、钻床夹具的主要类型 钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。（1）固定式钻模 在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。（2）回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在

20、工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。（3）翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于810mm。它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10 kg为宜。（4）盖板式钻模 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10 kg。（5）滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产

21、中应用较广。二、钻模的设计要点1钻 套 钻套安装在钻模板或夹具体上，用来确定工件上加工孔的位置，引导刀具进行加工，提高加工过程中工艺系统的刚性并防振。钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。 （1）固定钻套 （2）可换钻套 （3）快换钻套（4）特殊钻套2钻模板3钻模板用于安装钻套，确保钻套在钻模上的正确位置，钻模板多装在夹具体或支架上，常见的钻模板有：（1）固定式钻模板（2）铰链式钻模板（3）可卸（分离）式钻模板 （4）悬挂式钻模板（二 ） 钻床夹具设计特点钻床夹具又称为钻模，主要用于加工箱体或支座类零件上的精密孔和孔系。主要由钻模底座、支架、钻套及必要的定位和夹紧装置组成。钻床夹具的种类按导向支

22、架的布置形式分为双支承钻模、单支承钻模和无支承钻模。一、钻床夹具的典型结构形式（1）前后双支承钻模（2）无支承钻床夹具 二、钻床夹具的设计要点1导引方式及导向支架引导方式分为单、双支承引导。单支承时，杆与机床主轴采用刚性连接，主轴回转精度影响镗孔精度，故适于小孔和短孔的加工。双支承时，杆和机床主轴采用浮动联接。所钻孔的位置精度取决于钻模两导向孔的位置精度，而与机床主轴精度无关。钻模导向支架主要用来安装钻套和承受切削力。因要求其有足够的刚性及稳定性，故在结构上一般应有较大的安装基面和必要的加强筋；而且支架上不允许安装夹紧机构来承受夹紧反力，以免支架变形而破坏精度。同时我们明白夹具主要零件的设计结

23、构特点夹具的设计关键是开弹性套、锥度定位套的结构设计。为确保弹性套能够富有弹性， 以利于收缩和松开，该弹性套上的开El设计成如图的 “错开式”结构，(对称各34条)开El弹性套和锥度定位套的配合采用1：72的锥度， 这既可以有效保证弹性套能迅速胀开和收缩，又能减小胀套过大变形给工件定位精度带来的不利影响， 并使胀套在撑开时与工件和心轴表面有良好的接触。 为提高弹性套的使用寿命， 弹性套采用65Mn材料制造，经淬火处理后，硬度可达到5558HRC 然后与锥度定位套配磨。 装上工件的夹具总成， 采用双顶尖方式固定在机床上， 由于其重心在夹具的中间部位，在车削过程中主轴带动夹具和工件高速旋转就会产生

24、一定的离心力， 会影响到工件的加工精度，该离心力的大小与由于高速旋转而产生的离心力， 就应尽量减轻夹具的重量， 特别是锥度定位套的重量， 具体方法是在保证锥度定位套刚度的前提下，将其中一些无用部位尽量挖空，以达到减重的目的。定位套材料选用45钢，调质处理。 我们要知道夹具设计时，应满足以下主要要求： （1）所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。 （2）夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压以及其它机械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作安全，必要时可设计和配备

25、安全防护装置。 （3）能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应，在大批量生产中应采用气动、液压等高效夹紧机构；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。 （4）要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具的制造周期，降低夹具成本。 （5）应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。 以上要求有时是相互矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。使用夹具装夹工件的优点 （1）保证工件加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批

26、工件的加工精度趋于一致。 （2） 提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 （3）扩大机床的使用范围在通用机床上采用专用夹具可以扩大机床的工艺范围，充分发挥机床的潜力，达到一机多用的目的。例如，使用专用夹具可以在普通车床上很方便地加工小型壳体类工件。甚至在车床上拉出油槽，减少了昂贵的专用机床，降低了成本。这对中小型工厂尤其重要。 （4） 改善了操作者的劳动条件由于气动、液压、电磁等动力源

27、在夹具中的应用，一方面减轻了工人的劳动强度；另一方面也保证了夹紧工件的可靠性，并能实现机床的互锁，避免事故，保证了操作者和机床设备的安全。 （5） 降低了成本在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。 但专用夹具也有其弊端，如设计制造周期长；因工件直接装在夹具体中，不需要找正工序，因此对毛坯质量要求较高；所以专用夹具主要适用于生产批量较大，产品品种相对稳定的场合。钻床夹具图（图示例）2钻 套钻套的结构形式和精度直接影响被

28、加工孔的精度。常用的镗套有：（1）固定式钻套 固定式钻套外形尺寸小，结构简单，导向精度高，但镗杆在镗套内一边回转，一边作轴向移动，钻套易磨损，故只适用于低速镗孔。 （2）回转式钻套 随镗杆一起转动，与镗杆之间只有相对移动而无相对转动的钻套。这种钻套大大减少了磨损，也不会因摩擦发热而“卡死”。因此，它适合于高速钻3镗杆和浮动接头镗杆是镗模中一个重要部分。镗杆直径d及长度主要是根据所镗孔的直径D及刀具截面尺寸BB来确定（参考表11.1之值选取）。镗杆直径d应尽可能大，其双导引部分的L/d10为宜；而悬伸部分的L/d45，以使其有足够的刚度来保证加工精度。用于固定镗套的镗杆引进结构有整体式和镶条式两种。当双支承镗模镗孔时，镗杆与机床主轴通过浮动接头而浮动连接。零件的加工要求分析一 钻（）6H9孔本工序前已加工的表面有：（1）（）40H7孔及两端面。（2）外径（）90g6两端面。本工序使用机床为Z5125立钻。刀具为通用标准刀具。 二 确定夹具类型本工序所加工三个孔（）6H9），均匀分布位于工作外径（）90g6的圆 周上，孔径不大，工件重量轻、轮廓尺寸以及生产量为中批量生产等原因，采用回转式钻模。 三 拟订定位方案和选择定位元件 根据工