CA6140车床拨叉[831002] 加工工艺和钻φ60孔夹具设计-气动夹具.zip

沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 1 前言 .2 1.产前准备 .3 1.1 年生产纲领 .3 1.2 生产条件 .3 1.3 零件工艺分析 .4 2.夹具结构设计 .5 2.1 定位机构 .5 2.2 夹紧机构 .6 2.3 机床夹具的总体形式 .8 2.4 绘制夹具零件图 .10 2.5 绘制夹具装配图 .11 3.定位误差设计 .14 3.1 误差分析 .14 3.2 定位误差的计算 .15 结论 .16 致谢 .18 参考文献 .19 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 2 前言前言 机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的 一门重要的专业基础课。 机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各 产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。 在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削 加工 、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检 验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以 保证加工精度。 2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，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，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式 车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是 机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于： 1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去 分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面 的理论知识。 2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业 课程及毕业设计打好基础，做好准备。 3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家 雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和 责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国 建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 3 1. .产前准备产前准备 1.1 年生产纲领年生产纲领 工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量 很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时， 机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工， 手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。如 5 万 件以上夹具复杂用全自动化的设备，5000 件小批量生产用手动设备。 1.2 生产条件生产条件 直径从 1 毫米以下至 120 毫米的所有规格钻头都可以使用钻床加工。 台式钻床的加工范围通常在 15 毫米以下。立式钻床的最大加工范围通常在 1575 毫米之间。摇臂钻的最大加工范围在 25120 毫米之间。各种钻床主轴的锥孔 型号和功率不同。最小的高速台钻的功率只有 200W，最大的摇臂钻的功率可以达到 25KW。 台钳常用在立式钻床和台式钻床上，只能夹持小型零件，大中型零件通常在摇 臂钻上加工，直接夹紧在工作台上。 Z5025 型号立式钻床，最大钻孔直径 25mm，主 轴端至底面距离 1000mm，主轴级数 9 级，主轴转速范围 500-2000 转每分钟，主轴行 程 200mm，外形尺寸 10506871980。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 4 1.3 零件工艺分析零件工艺分析 本次课设是要为此图 1-3-1 中的端盖设计钻 20 和 50 孔的夹具，最终实现将 工件定位，更加精确和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中， 不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。 15 12 9 0 8 45 1 2 4 1 26 M 2215 4 32 44 0 -0.3 6.3 3675 8 6.3 82 60H 12 15 2 6.3 3.2 R 1 0 3 2 8H 12 6.3 16H 11 3222 80 4 2 25 H 7 1.6 A 82 3.2 126 3.2 0.08 A 0.1 A A A 向 图 1-3-1 零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工 件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,本工件放置方法应如 图 1-3-1 所示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面， 以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 5 的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六 点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定 位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型 尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动 轨迹相冲突。 2. .夹具结构设计夹具结构设计 2.1 定位机构定位机构 图 2-1-1 外圆在支撑钉 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案 的确定是夹具设计中首先要解决的问题。 根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。 在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位 元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 6 设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准， 均应符合六点定位原理。 由于该零件的加工是钻2-20和50孔并以30、60孔内表面作为定位面，属孔 定位类型，因此本次设计采用的定位机构为圆柱销与大平面相结合。圆柱销定位的 形式很多，短圆柱销定位限制Y，Z方向的移动，限制两个自由度；长圆柱销定位限 制工件的Y，Z方向的转动和移动，限制四个自由度；两个短圆柱销与长圆柱销相同。 大平面限制X，Y方向的转动及Z方向的移动。装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表 面的弹性变形夹紧工件。本次设计的定位选用的是短销与平面相结合，分别限制工 件的X、Y方向的移动及转动自由度以及Z方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构 简单、制造容易、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。 2.2 夹紧机构夹紧机构 图 2-2-1 工件放置方式 1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工 精度。 2 .夹紧力的方向的确定： 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 7 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧 力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。 3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以 避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度 和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。 4. 选择夹紧机构： 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则： 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。 3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 8 图 2-2-2 夹紧机构 选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。 螺栓螺母夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁 性能好操；扩力比 80 以上，行程 S 不受限制；加紧 工作慢，效力低。 2.3 机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式 机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因 素来确定。 夹具的组成归纳为： 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 9 1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。 2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。 3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。 4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、 液动等动力装置。 5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6）其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。 2.3.1 确定夹具体确定夹具体： 夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但 夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹 具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状） ，保证具有足够的刚性。它 用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。 2.3.2 确定联接体确定联接体： 联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合 理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过 内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体 支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 10 2.3.3 夹具体的总体设计图夹具体的总体设计图: : 图 2-3-1 总体图 2.4 绘制夹具零件图绘制夹具零件图 对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图 尽可能与装配图上的位置一致。 1.零件图尽可能按 1:1 绘制。 2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、 技术要求而定。 3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。 4.零件图 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 11 2.5 绘制夹具装配图绘制夹具装配图 A-A 2-5-1 装配图 1.装配图按 1:1 的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具 的工作原理。 2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面） 。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。 3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。 4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等） ，将夹具各组成元件联成一体。 此机床夹具要用到的零件如下： （1） 螺纹加紧机构压板 （2） 六角螺母-C 级 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书 12 （3） 钻模板 145 钢 （4） 钻套用衬套 A 型 （5） 可换钻套 （6） 钻套螺钉 （7） 双头螺柱 （8） 定心轴 1 （9） 六角螺母-C 级 （10）定位大平面 （11）六角螺母-C 级 （12）开口垫圈 8 （13）销轴 （14）后支柱 （15）内六角圆柱头螺钉 （16）后支柱 （17）内六角圆柱头螺钉 （18）圆柱销 （19）开口销 （20）夹具体 （21）圆柱螺旋压缩弹簧 5.标注必要的尺寸、配合、公差等 (1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 (2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫