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1、XXXX 學院畢業(yè)論文 I 畢業(yè)論文（設計） 題 目 軸承蓋鉆孔夾具設計 系（分院） 專業(yè)班級 指導教師 姓名 職稱 日 期 XXXX 學院畢業(yè)論文 II XXXX 學院 畢業(yè)論文（設計）任務書 專業(yè)班級 學生姓名
2、 題 目 軸承蓋鉆孔夾具設計 上交論文（報告）日期： 答辯日期： 指導日期： 2013 年 月 日 XXXX 學院畢業(yè)論文 III 本人聲明 我聲明，本論文及設計工作是由本人在指導導師的指導下獨立完 成。盡我所知，在完成論文時利用的一切資料均已在參考文獻中列出。 若有不實之處，本人愿意承擔相關法律責任。 作 者 簽 名 ： 日期： 年 月 日 XXXX 學院畢業(yè)論文 IV 目錄 摘
3、要 ......................................................................V 1 引言 .....................................................................1 1.1 夾具的功能 ...........................................................1 1.1.1 保證加工質量 .....................................................1 1.1.2 提高生產效
4、率，降低生產成本 .......................................1 1.1.3 擴大機床工藝范圍 .................................................1 1.1.4 減輕工人勞動強度，保證安全生產 ...................................1 1.2 機床夾具的類型 .......................................................1 2 夾具的總體方案設計 ............................................
5、...........2 2.1 對工件進行分析 ......................................................2 2.2 綜合設計的內容及步驟 ................................................3 2.2.1 專用夾具的基本要求 ...............................................3 2.2.2 夾具設計的一般步驟 ...............................................4 2.2.3 夾具設計中的幾個重要問題 .....
6、....................................4 2.2.4 夾具的結構工藝性分析 .............................................4 2.2.5 夾具精度分析 .....................................................4 3 夾具設計的步驟 ..........................................................5 3.1 專用夾具的基本要求 ..............................................
7、.....5 3.1.1 保證加工精度 .....................................................5 3.1.2 夾具的總體方案應與年生產綱領相適應 ...............................5 3.1.3 安全、方便、減輕勞動強度 .........................................5 3.1.4 排屑順暢 .........................................................5 3.1.5 機床夾具應具有良好的強度、剛度和結構工藝性 ........
8、...............5 XXXX 學院畢業(yè)論文 V 3.2 專用夾具設計的一般步驟 ..............................................5 3.2.1 明確設計任務與收集設計原始材料 ...................................5 3.2.2 擬定夾具結構方案，繪制夾具草圖 ...................................6 3.2.3 進行必要的分析計算 ...............................................6 3.2.4 繪制夾具草圖 .........
9、............................................6 3.2.5 繪制夾具零件圖 ...................................................6 4 夾具零部件的結構選擇 .....................................................6 4.1 夾具模板 ............................................................6 4.1.1 固定式鉆模板 ...................................
10、..................7 4.1.2 鉸鏈式鉆模板 .....................................................7 4.1.3 分離式鉆模板 .....................................................8 4.1.4 懸掛式鉆模板 .....................................................8 4.2 長型固定鉆套 ........................................................9 4.3 緊固螺
11、栓墊片 .......................................................10 4.4 壓板 ...............................................................10 4.5 緊固螺栓 ...........................................................11 4.6 支撐腿 .............................................................11 4.7 裝配圖 ..............
12、...............................................12 5 夾具精度的分析計算及校核 ................................................12 5.1 機床夾具設計的過程及方案 ............................................12 5.1.1 精度的分析 ......................................................12 5.1.2 確定夾具結構方案，選擇定位元件 .............................
13、.....13 （3）確定夾緊機構 ........................................................13 5.1.3 主要零件、部件及總體尺寸的尺寸確定 ........................................................................13 XXXX 學院畢業(yè)論文 VI 5.2 加工精度分析、計算與評審 ...........................................14 5.2.1 加工精度分析 .................................
14、...................14 5.2.2 加工精度計算及評審 ..............................................14 5.2.3 鉆孔切削力及力矩 ................................................16 參考文獻 .................................................................18 致謝 .....................................................................19
15、 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 V 摘要 本次課程設計確定了軸承蓋從鑄件毛坯到成品在大量成批生產時的工藝過程，同時 設計了其中一道鉆孔工序的夾具。在夾具設計中，先確定工件的基準，然后通過一面以 銷定位，將工件固定加緊在夾具上，在此計算了加緊力和夾具體的各項誤差等。本次設 計基本達到了要求，只是在夾具的設計中沒能提出多方案進行分析比較，有所不足。 關鍵詞：夾具設計 專用夾具 支撐腿 加工精度 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 1 1 引言 1.1 夾具的功能 1.1.1 保證加工質量 使用機床夾具的首要任務是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面 之間以及被加工表面相互之間的位置精度。使用機床夾具后，這
16、種精度主要靠夾具和機 床來保證，不再依賴工人的技術水平。 1.1.2 提高生產效率，降低生產成本 使用夾具后可減少劃線、找正的輔助時間，且易實現多件、多工位加工。在現代機 床加工中，廣泛采用氣動、液動等機動加緊裝置，可是輔助時間進一步減少。 1.1.3 擴大機床工藝范圍 在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床的工藝范圍。例如，在機床或 鉆床上使用鏜模，可以代替鏜床鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車床或銑床上進行仿 形加工。 1.1.4 減輕工人勞動強度，保證安全生產 1.2 機床夾具的類型 機床夾具通常有三種分類方法，即按應用范圍、夾緊動力源和使用機床來分類。 （1）按應用范圍分：通
17、用夾具、通用可調整夾具、專用夾具、組合夾具、成組夾具、 拼拆式夾具。 （2）按夾具動力源分類：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增壓夾具、電動夾 具、磁力夾具、真空夾具、離心力夾具、其他。 （3）按使用機床分類：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒 輪機床夾具、其他機床夾具。 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 2 通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具，如車床上的卡盤，銑床上的回轉工 作臺，分度頭，頂尖座等。它們都一標準化了，具有一定的通用性，可以用來安裝一定 形狀尺寸范圍內的各種工件而不需要進行特殊的調整。 通用可調整式夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應 不同
18、零件的加工。 專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的。 組合夾具是由一套標準化的夾具元件，根據零件的加工要求拼裝組成。不同元件的 不同組合和聯(lián)接可構成不同結構和用途的夾具。夾具用完后，元件可以拆卸重復使用。 成組夾具是用于零件成組加工的夾具。它的加工對象較之可調整夾具更明確，適用 范圍更廣一些。 拼拆式夾具是將標準化的、可互換的零部件裝在基礎件上或直接裝在機床工作臺上， 并利用調整件裝配而成。當某種零件加工完畢，即把夾具拆開，將這些標準零部件放入 倉庫中，以便重復用于裝配成加工另一零件的夾具。這種夾具是通過調整其活動部分和 更換定位元件的方式重新調整的。 本
19、課程設計研究了翻轉式夾具，闡述了翻轉式夾具的工作原理，對翻轉式夾具的各 零部件做了較為詳細的設計計算，并對一些標準件進行了選型，且進行了相關的強度校 核。 2 夾具的總體方案設計 2.1 對工件進行分析 軸承蓋的作用一是為了固定軸承進行軸向定位，二是起密封保護作用，防止軸承進 入塵土等進入軸承造成損壞。除它本身可以防塵和密封外，它常和密封件配合以達到密 封的作用。如圖 1 示： 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 3 圖 1 軸承蓋 通過對零件圖的分析，因零件的尺寸不大，且精度要求較高，所以選用翻轉式夾具。 2.2 綜合設計的內容及步驟 2.2.1 專用夾具的基本要求 （1）專用夾具應有合理的定位方案，
20、標注合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必 要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 （2）提高生產率 應根據工件生產批量的大小設計不同復雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高 生產效率。 （3）工藝性好 專用夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。 專用夾具的制造屬于單件生產。當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置調 整或修配機構，如設置適當的調整間隙，采用可修磨的墊片等。 （4）使用性好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑機構。 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 4 （5）經濟性好 除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外，
21、還應根據生產綱領對 夾具方案進行必要的經濟分析，以考慮夾具在生產中的經濟效益。 2.2.2 夾具設計的一般步驟 （1）明確設計任務與收集設計材料 （2）確定夾具設計方案與繪制夾具草圖 （3）進行必要的分析計算 （4）審查方案與改進設計 （5）繪制夾具裝配總圖 （6）繪制夾具零件圖 2.2.3 夾具設計中的幾個重要問題 （1）清根問題 在設計端面和內孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處的清根 問題。 （2）讓刀問題 在設計圓盤類刀具（如銑刀、砂輪等）加工的家具時，會存在讓刀問題。 （3）更換問題 （4）防松問題 2.2.4 夾具的結構工藝性分析 夾具的結構工藝性指夾具制造、檢
22、驗、裝配、調試、維修的方便性。為保證良好的 工藝性，應做到：盡量選用標準件、通用件：各種專用件要易于制造。 2.2.5 夾具精度分析 加工精度較高時，應進行加工精度分析。具體分析見第四章。 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 5 3 夾具設計的步驟 3.1 專用夾具的基本要求 3.1.1 保證加工精度 這是必須做到的最基本要求，其關鍵是正確的定位、夾緊和導向方案，夾具制造的 技術要求，定位誤差的分析和驗算。 3.1.2 夾具的總體方案應與年生產綱領相適應 在大批量生產時，盡量采用快速與高效的定位、夾緊機構和動力裝置，提高自動化 程度，符合生產節(jié)拍要求。在中、小批量生產時，夾具應有一定的可調性，以適應多品
23、 種工件的加工。 3.1.3 安全、方便、減輕勞動強度 機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加裝保護裝置。要符合工人的操作位置和習 慣，有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產和工件笨重時，盡可 能減輕工人勞動強度。 3.1.4 排屑順暢 機床夾具中積聚切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量會使工件和夾具產生熱 變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間、降低生產率，因此夾具設計中要對排 屑問題給予足夠的重視。 3.1.5 機床夾具應具有良好的強度、剛度和結構工藝性 機床夾具設計時，要考慮方便制造、檢測、調整和裝配，有利于提高夾具的制造精 度。 3.2 專用夾具設計的一般步驟 3.
24、2.1 明確設計任務與收集設計原始材料 （1）了解加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，該工序的加工內容及工序 圖，了解該工序所使用的設備、刀具、量具等工藝裝備，生產節(jié)拍等參數。 （2）了解零件的生產類型，這是決定夾具采用簡單疾結構或復雜結構的依據。 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 6 （3）收集該夾具所使用的機床的資料，注要指與夾具連接部分的安裝尺寸。 （4）收集所使用的刀具的資料，如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術條件。 （5）了解夾具制造廠房的能力和使用條件。 （6）收集有關夾具零部件的標準（包括國際、部標、企標、廠標） ，典型夾具結構 圖冊等。 3.2.2 擬定夾具結構方案，繪制夾具草圖
25、（1）根據工件的加工要求和結構形狀，確定工件的定位方式，選擇或設計定位裝 置，必要時，計算定位誤差。 （2）確定工件夾緊方案，設計夾緊裝置。 （3）確定其它裝置及元件的結構形式如：定向、導向、分度、對刀裝置等。 （4）確定夾具體的結構形式和夾具在機床上的安裝方式。 （5）繪制夾具草圖，最好考慮幾種方案經過分析比較，從中選出合理的方案。 3.2.3 進行必要的分析計算 工件的加工精度較高時，應進行工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需計算夾 緊力。當有幾種夾具方案時，可進行技術經濟分析，選用比較合理的方案。 3.2.4 繪制夾具草圖 按國家制圖標準繪制，盡可能采用比例 1:1，主視圖按夾
26、具面對操作者的方向繪制。 被加工零件用雙點劃線表示。 3.2.5 繪制夾具零件圖 夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖要求，確定零件的尺寸，公差及 技術要求。 4 夾具零部件的結構選擇 4.1 夾具模板 鉆模板用于安裝鉆套。鉆模板與夾具的連接方式有固定式、鉸鏈式、分離式、 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 7 懸掛式等幾種。 4.1.1 固定式鉆模板 1—定位銷；2—螺釘； 3—鉆模板； 4—夾具體 圖 2 固定式鉆模板 4.1.2 鉸鏈式鉆模板 1—鉸鏈銷；2—夾具體；3—鉸鏈座；4—支撐釘；5—鉆模板；6—菱形螺母 圖 3 鉸鏈式鉆模板 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 8 4.1.
27、3 分離式鉆模板 1—鉆模板；2—鉆套；3—壓板（圖 b 為螺釘） ；4—工件 圖 4 分離式鉆模板 4.1.4 懸掛式鉆模板 1—夾具體；2—導柱；3—工件；4—鉆模板；5—彈簧；6—多軸滑動頭 圖 5 懸掛式鉆模板 本設計的鉆模板如圖 6 示： 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 9 圖 6 夾具模板 4.2 長型固定鉆套 材料：d≤26 mm T10A 熱處理：T10A HRC 58～64 圖 7 長型固定鉆套 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 10 4.3 緊固螺栓墊片 圖 8 墊片 4.4 壓板 圖 9 壓板 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 11 4.5 緊固螺栓 本設計所選用的螺栓型號為 GB/T 5780-2
28、000 六角螺栓-A 級。 圖 10 緊固螺栓 4.6 支撐腿 螺母為 GB/T 41-2000 六角螺母 C 級，墊片為 GB/T 859-1987 輕型彈簧墊圈。 圖 11 支撐腿 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 12 4.7 裝配圖 圖 12 裝配圖 5 夾具精度的分析計算及校核 5.1 機床夾具設計的過程及方案 5.1.1 精度的分析 夾具的主要功能是用來保證零件加工的位置精度。使用夾具加工時，影響被加工零 件位置精度的誤差因素主要有三個方面： （1）定位誤差 （2）夾具制造與裝夾誤差 （3）加工過程誤差 在加工過程中由于工藝系統(tǒng)(除夾具外)的幾何誤差、受
29、力變形、熱變形、磨損以及 各種隨機因素所造成的加工誤差，用⊿GC 表示。 上述各項誤差中，第一項與第二項與夾具有關，第三項與夾具無關。顯然，為了保 證零件的加工精度，應使： 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 13 TGCzDW??? 式中， T 為零件有關的位置公差。上式即為確定和檢驗夾具精度的基本公式。通常 要求給⊿GC 留三分之一的零件公差，即應使夾具有關誤差限制在零件公差 2/3 的范圍內。 當零件生產批零較大時，為了保證夾具的使用壽命，在制定夾具公差時，還應考慮留有 一定的夾具磨損公差。 5.1.2 確定夾具結構方案，選擇定位元件 （1）基準的方案設定 （2）確定導向裝置
30、（3）確定夾緊機構 5.1.3 主要零件、部件及總體尺寸的尺寸確定 （1） 主要零件及部件尺寸的確定 1）鉆套主要尺寸的確定 ① 鉆套類型的選擇 ② 鉆套底面到加工面上面高度 H 根據經驗公式：鑄鐵： 鉆或 鉆；??d6.03??d15.0?? 鋼 ： 鉆 或 鉆；5.176. 因為在加工的過程中 H 在滿足排屑的要求下，越小越好（防止鉆頭偏斜） ， 2） 夾具板的主要尺寸的確定 ① 夾具板的厚度 可根據經驗公式： ma25~8? ② 夾具板的外尺寸確定 根據加工工序的要求及尺寸可確定夾具板的外形尺寸。 3） 配合尺寸的確定 ① 鉆套與模板的配合 由于選擇的是固定鉆模板，所以
31、采用過盈配合 ② 鉆頭與鉆套內孔的配合 采用間隙配合，鉆套中心線到定位面的距離偏差：取 工件上相應偏差的 1/5 左右，在機床滿足精度的條件下應盡量的小。 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 14 ③ 定位面與基準面（機床）有“平行度”要求 ； 鉆具模板中心10/3.tan1?? 線與基準面（機床）有“垂直度”要求 ;50/2.tan 5.2 加工精度分析、計算與評審 5.2.1 加工精度分析 （1）夾具制造誤差 1）鉆套中心線與定位面距離偏差取工件上相應偏差的 1∕5 左右，還應滿足兩個 原則：①偏差盡量小；②機床能夠加工出來。 2）定位面與基準面（機床）的平行度應為 0.03∕1000（平面磨床可達到）
32、 。 3）鉆模板孔中心線與基面垂直度應為 0.02∕500。 （2）對刀誤差 1）鉆頭中心與鉆套中心不重合（鉆頭與鉆套內孔配合間隙） 2）鉆頭偏斜與鉆頭與鉆套間隙、導套高度、工件位置及夾具制造垂直度，平行度 等有關。 （3）工件定位誤差 DW? 1） 基準不符 : =定位基準到設計基準的尺寸公差JB 2） 基準位移 : 一般由夾具與工件配合間隙產生的。 3） = + 此公式為向量和。? 加工過程誤差：由于磨損，熱變形，加工過程的振動等可能引起誤差。 判斷依據：若以上各項誤差之和小于等于工件上相應公差 則該夾具合格。一般取 工件上的加工過程誤差為工件上相應公差的三分之一，即只有其余幾項的公差之和
33、小于 等于工件上相應公差的三分之二時，夾具合格。 5.2.2 加工精度計算及評審 （1）定位誤差 DW? 該工件的設計基準與定位基準一致，都是外圓 Φ115 的中心線，故 JB=0.夾具內圓? 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 15 為 的最大配合間隙??036.9715??HmX125.0..max??JW.ax? 則 mJBJ125.0?? （2）制造誤差 ZZ? ①鉆套中心線對定位件中心線位置精度 . 取 .m05.~3.2?m04.2?? ②鉆套內外圓同軸度誤差（查表 P297） .08.3? ③鉆頭純傾斜時與鉆套內孔中心不重合位置精度誤差為 ，鉆套底面到斜????24 鉆孔上表面高度為 L（排屑
34、用） 。又鑄鐵 取 。查表知6.1.05??dLmL7 取模板厚度 ， 鉆套伸出部分為 ，60~2?Hma20?h hH10?? 故鉆套高度的中點到鉆孔底面距離 .鉆套孔m3?32071? ，鉆套孔 查表 P297.故 ， ，?? 036.91??h??028.137??FmX.ax 302.tanmax?X? 故 ，位置精度誤差為 mh5..tan1???????斜 5.02.4?? ④鉆套中心線與定位面不垂直度為 Φ0.01.則不垂直的角度誤差為 。? ， ，2 0.tanh016.32.tan15???? 故， 。mDW 142.06.05.8.4.5. 2252432 ??????
35、 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 16 工件小孔中心線與軸承蓋中心線誤差 ，則 ，知此方案可行。m08.??53.0214.??? 5.2.3 鉆孔切削力及力矩 （1）切削用量 f、v、 d鉆 1)鉆頭直徑 d =10，工件材料為 HT200 硬度為 240HB。當 ，所鉆鑄鉆 md13~0?鉆 鐵硬度大于 200HB 時 。以 Z3050 鉆床為例，應選用 。rmf/39.0~1.? rf/2. 2)鉆鑄鐵是的切削速度 。v5. （2）鉆孔軸向力 p 及力矩 M ?? kgHBfd 04.2832.016.6.2 6.08..08.0 ????? 1.90.80.6.9.8.6=*
36、()45.f m?? （3）夾緊力： F夾 夾緊力的作用是防止由于切削力 總用使工件翻轉，防止由于切削力矩 使工件轉PM 動。 夾緊力求法： ，??M5.2~1?夾 使工件不翻到，安全系數為 1.5～2.5.M夾 2夾摩夾 FLf?? 查 P276 表 6-2 知 ，取 ，L 為鋼板與工件接觸的平均直徑25.0~1.?摩f 2.0?摩f L=91mm。 取安全系數為 2，則 ，選用 M12 的??kglfMfF03.1892.0544???摩 切摩夾 螺栓，其最大夾緊力為 460kg> .故此方案可行。夾 遼寧職業(yè)學院畢業(yè)論文 17 參考文獻 [1] 孫恒.陳作模主編機械原理
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