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1洛阳理工学院课程设计说明书课程名称：机械制造装备设计设计课题：钻模夹具设计专业：机械设计制造及其自动化班级：B110323503姓名：李敏杰年月日2课程设计任务书系别：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：李敏杰班级：B110235学号：B11023503课程名称：机械制造装备设计设计题目：钻模钻削夹具设计课程设计内容与要求：内容：见A4图为所示加工前拨叉，设计一套钻模夹具，便于摇臂钻床的加工。设计要求：1.在摇臂钻床上加工Φ25的通孔。2.要求绘制A1夹具装配图一张，A3夹具中零件图一张，A4加工零件图一张，说明书一份。3.夹具设计要求合理，有利提高加工精度，保证加工质量，降低加工成本，提高劳动生产率和减轻工人的劳动强度，便于批量生产。设计（论文）开始日期年月日指导老师：设计（论文）完成日期年月日张洪涛年月日3课程设计评语系别：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：李敏杰班级：B110235学号：B11023503课程名称：机械制造装备设计设计题目：钻模钻削夹具设计指导老师：张洪涛课程设计篇幅：图纸3张说明书２2页指导教师评语：年月日________________________________________________________4目录绪论--------------------------------------------------5第一章夹具的发展概况-------------------------------------------6第二章专用夹具设计----------------------------------------------82.1设计前的工作准备---------------------------------------------------82.1.1明确工件的年生产纲领2.1.2熟悉工件零件图和工序图2.1.3加工方法2.2总体方案的确定-------------------------------------------------------92.2.1定位方案2.2.2夹紧机构2.2.3选择导向装置2.2.4夹具体2.3绘制夹具装配图-------------------------------------------------------152.3.1定位、夹紧、导向、夹具体2.4夹具精度的验算-------------------------------------------------------172.4.1误差分析2.4.2误差计算第三章方案设计论证-----------------------------------------------193.1设计思路----------------------------------------------------------------193.2设计方法与结果-------------------------------------------------------19致谢---------------------------------------------------20感想---------------------------------------------------21参考文献-----------------------------------------------225绪论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，为以后续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。零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们时机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而3破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。6第一章夹具的发展概况机床夹具实在金属切削中用以准确地确定工件位置，并将其牢固地加紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠的保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动轻度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1、机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；（6）提高机床夹具的标准化程度。2、现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。7（2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。（3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。8第二章专用夹具设计2.1设计前的工作准备1）熟悉任务书，明确设计的内容与要求。2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等。3）观看实物，了解夹具的工作过程。2.1.1明确工件的年生产纲领它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如大批量生产时，一般选择机动、多工件，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。经分析所加工工件属于轻型零件。结合实际生产类型属于大批生产。根据所加工工件可知，属于中批生产，经过经济性和实用性考虑,夹具设计成手动，即可满足要求。2.1.2熟悉工件零件图和工序图零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。9图2-1前拨叉零件图已知待加工工件如上图2-1所示，零件材料ZG45，加工Φ25孔.2.1.3加工方法了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。根据零件图可知，本道工序的内容是钻一个Φ25的孔，所选用的是摇臂钻床，在手动的专用夹具中加工完成。2.2总体方案的确定2.2.1定位方案工序图只是给出了原理方案，此时应仔细分析本工序的工序内容及加工精度要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和定位元件。要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。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。选用短圆柱销大平面加上一个菱形定位销定位在夹具体上，从而使工件被完全定位。10因此根据本次夹具设计的零件，我设计的定位方案为短圆柱销加大平面限制5个自由度，再加一个菱形销限制一个转动自由度，于是6个自由度都被限制。所选用定位销类型及对比分析：图2-2短形定位销图2-3菱形定位销图2-4长形定位销如图2-2短形圆柱销能够使所设计的夹具体占用的空间小且能够满足夹紧要求。如图2-3菱形定位销，本夹具定位方式为两短圆柱销和菱形销组合定位，选用一个菱形销，这样可以避免过定位，有利于很好的定位，所以选用菱形定位销。又因考虑到工件拆装，所选菱形销必须是浮动的。如图2-4长型定位销，不能够满足定位方式同时其所占用的空间太大，不利于节省材料，不经济，也不利于夹具的设计，所以不选用长型的定位销。图2-5浮动菱形销销图2-6大平面短圆柱销综上所述所选用的定位方式为如图2-6大平面短圆柱销和浮动菱形销组合定位。112.2.2夹紧机构(1)夹紧力的方向：夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。(2)夹紧力的作用点：夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。确保工件定位准确、不变形。(3)选择夹紧机构：在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：①安全性夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止以外伤及夹具操作人员。②手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。③夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。④手动夹紧机构应操作灵活、方便。选用M12的螺栓、斜锲夹紧机构组合来夹紧工件。确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。方案一使用螺栓夹紧机构12方案二使用偏心夹紧机构由于工件批量生产