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塔里木大學(xué)
設(shè) 計(jì)
課 題 名 稱 飛錘支架的夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 院 機(jī)電學(xué)院
專 業(yè) 數(shù)控技術(shù)
班 級 數(shù)控技術(shù)09班
學(xué) 號 3102206027
姓 名 馬曉琴
指導(dǎo)教師 張宏
日 期 2008年6月
塔里木大學(xué)教務(wù)處制
設(shè)計(jì)任務(wù)書
題目：設(shè)計(jì)飛錘支架夾具
內(nèi)容：
(1)零件的工藝分析
(2)飛錘支架夾具設(shè)計(jì)
(3)繪制夾具裝配圖
(4)夾具設(shè)計(jì)說明書
(5)加工程序部分
班 級：數(shù)控09班
學(xué) 生：馬曉琴
指導(dǎo) 教師：張宏
2008年6月
前言
機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)基本要求規(guī)定，每個(gè)學(xué)生必須完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)。它是機(jī)械制造技術(shù)課程的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是高等工科院校大多數(shù)學(xué)生第一次較全面的課程設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練。
培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先選修課程的理論，總結(jié)生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)實(shí)際方面的知識(shí)。
指定設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計(jì)算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡單的設(shè)計(jì)過程和方法。
學(xué)專業(yè)的一個(gè)綜合測試，也是對我們畢業(yè)生做的一次具體的、重要的考驗(yàn)。此設(shè)計(jì)密切結(jié)合高等學(xué)校的辦學(xué)宗旨。已檢測我們在學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)過程中對所學(xué)知識(shí)的掌握程度和運(yùn)用水平。同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中與同學(xué)互相幫助,一起去圖書館查閱畢業(yè)設(shè)計(jì)中需要得一些相關(guān)資料,共同探討課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題,體現(xiàn)了同學(xué)之間的凝聚力,增進(jìn)了同學(xué)之間的友誼。
在設(shè)計(jì)中不足之處，懇請老師點(diǎn)評、指正。
設(shè)計(jì)者
目 錄
前言------------------------------------------------------------------------------------------------------------（2）
1. 零件的工藝分析---------------------------------------------------------------------------------------（4）
1.1 零件的功用、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)----------------------------------------------------------------------------（4）
1.2 主要加工表面及要求----------------------------------------------------------------------------------（4）
2. 飛錘支架夾具設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------------------（5）
2.1工序的工藝分析----------------------------------------------------------------------------------------（5）
2.2定位方案及定位元件選擇和設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------------（6）
3. 繪制夾具裝配圖見附表-------------------------------------------------------------------------- （8）
4. 夾具設(shè)計(jì)說明書------------------------------------------------------------------------------------- (12)
4. １夾具設(shè)計(jì)的基本要求---------------------------------------------------------------------------------（12）
5. 結(jié)論---------------------------------------------------------------------------------------------------（24）
6 （1）飛錘支架零件圖----------------------------------------------------------------------------- （4 ）
(2) 裝配圖-------------------------------------------------------------------------------------- （11）
設(shè)計(jì)圖--------------飛錘支架
圖1-1零件圖
1. 零件的工藝分析
1.1 零件的功用、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)
功用：起支撐作用。由于該工件工作時(shí)要承受一定的力，因此要求有一定的強(qiáng)度、剛度和韌性。
1.2 主要加工表面及要求
1. 孔徑為φ7的孔，其形位公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra1.6μm，孔的端面與寬18的槽相通，孔口倒角1×45°。
2. 飛錘支架φ11的回轉(zhuǎn)面，表面粗糙度為Ra6.3μm。
3. 飛錘支架φ15的回轉(zhuǎn)面，表面粗糙度為Ra12.5μm。
4. φ19的回轉(zhuǎn)面和右端面，表面粗糙度為Ra1.6μm，并倒角。
5. 飛錘支架表面2－φ6.5锪平φ12的沉孔，銑上表面及其輪廓，表面粗糙度不作要求。
6. 4－φ6的孔，表面粗糙度為Ra6.3μm，倒角1×45°。
7. 寬18的槽，表面粗糙度為Ra6.3μm。
機(jī)械加工加工方案圖
工序號
內(nèi)容
設(shè)備
0
鑄造、清砂、退火
10
粗銑毛坯兩端面
X6125銑夾具，端銑刀
20
車臺(tái)階面
C620-1車刀
30
銑夾具，端銑刀
X6125銑夾具
40
鉆ф７的內(nèi)孔
Z5025翻轉(zhuǎn)式鉆模、鉆頭ф7
50
鉆孔、锪ф12的孔
Z5025鉆锪孔刀ф12
２.飛錘支架夾具設(shè)計(jì)
２.１工序的工藝分析
零件為飛錘支架，材料為QT600—3。生產(chǎn)類型為：大批量生產(chǎn)。該零件工藝規(guī)程見工藝卡。球墨鑄鐵的金相組織，基體為85%以上的珠光體，球化率應(yīng)大于80%不允許有片狀石墨存在。
零件的加工要求為：寬mm，表面粗糙度為Ra6.3um.本工序的加工條件為XA6132銑床及φ12端面銑刀，工件右側(cè)回轉(zhuǎn)體，φ孔、4-φ孔、及2-φ6.5锪平φ12孔均已加工，達(dá)到圖樣要求。
正火處理，毛坯上銑18槽的經(jīng)濟(jì)精度可達(dá)IT8，表面粗糙度Ra6.3um，在銑夾具上加工時(shí)適當(dāng)控制進(jìn)給速度，可以保證槽的尺寸精度和表面粗糙要
求。因此在本工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮要如何保證槽的寬度偏差。
圖１-１工序圖
2.2定位方案及定位元件選擇和設(shè)計(jì)
2.2.1定位方案的選擇
1.根據(jù)工序加工要求，要夾住的工件主要尺寸。工件在夾具中的定位方案如下，如圖1-1所示：
方案如下：以φ19回轉(zhuǎn)面及其端面為主要定位基準(zhǔn)，來限制自由度。限制X、Y、X、Y、Z制自由度6個(gè)。
這樣設(shè)計(jì)有利于夾具的設(shè)計(jì)制造,夾緊力方向指向定位元件剛性較大的方向。缺點(diǎn)是不容易保證槽的精確度。
方案草圖
?。?定位元件設(shè)計(jì)：
夾具與零件的外型輪廓相似。這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用夾具后，工件不需劃線校正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時(shí)間，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用夾具后，工件不需劃線校正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時(shí)間，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
4鉆兩端兩個(gè)螺栓孔的專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
機(jī)床夾具是一種在金屬切削機(jī)床上實(shí)現(xiàn)裝夾任務(wù)的工藝裝備，機(jī)床夾具的功用主要是：穩(wěn)定地保證工件的加工精度；減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。螺栓孔屬于軸向孔，且在圓周分布上是非均布的，所以用常規(guī)的夾具（即通用夾具）其生產(chǎn)效率是很低的，同時(shí)加工精度也不容易保證。考慮到飛錘支架零件屬于大批量生產(chǎn)，所以應(yīng)該對其設(shè)計(jì)專用夾具，以保證加工精度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
4.1定位方案的設(shè)計(jì)
本夾具的定位方案如下圖所示，采用短圓柱銷和平面定位，同時(shí)運(yùn)用支承板來快速找正工件在夾具體中的位置。
短圓柱銷限制的自由度為：。
平面限制的自由度為：
支承板限制的自由度為：
綜上，該定位方案限制了工件的6個(gè)自由度，較好的滿足零件加工要求，定位合理。
4.2定位誤差分析與計(jì)算
所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準(zhǔn)的位置誤差。因?yàn)閷σ慌ぜ碚f，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動(dòng)的，即被加工表面的位置相對于定位基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。造成定位誤差的原因有：由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以表示；由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)位移誤差，即定位基準(zhǔn)的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以表示。。
分析和計(jì)算定位誤差的目的，就是為了判斷所采用的定位方案能否保證加工要求，以便對不同方案進(jìn)行分析比較，從而選出最佳定位方案，它是決定定位方案時(shí)的一個(gè)重要依據(jù)。
4.2.1 定位元件尺寸公差的確定
夾具的主要定位元件為短圓柱銷。所以該短圓柱銷的尺寸公差現(xiàn)規(guī)定為與本零件在工作時(shí)相配的尺寸公差相同，所以定位誤差為0.045
已知孔位置主要由夾具體定位誤差、夾具體與鉆模板的配合誤差、鉆模板以及夾具體的制造誤差組成。
夾具體的制造誤差為：對定位孔軸線平行度為：0.02，則夾具體與鉆模板配合誤差，有 0.02+0.045＜0.4, 故誤差不超過允許誤差。
4.3導(dǎo)向元件設(shè)計(jì)
鉆床夾具的刀具導(dǎo)向元件為鉆套，鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進(jìn)行引導(dǎo)，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。
由于該孔的加工方法是先鉆孔，后鉸孔。所以，采用快換式鉆套，由于飛錘支架零件的特殊結(jié)構(gòu)，為了便于裝夾工件，所以自行設(shè)計(jì)快換鉆套。
4.3.1鉆套高度和排屑間隙
鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān)。鉆套高度H越大，刀具的導(dǎo)向性能越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取H=(1-2.5)d，孔徑小、精度要求高時(shí)，H取較大值。H=(1-2.5)d=(1-2.5)X9=(9-22.5),取H=20mm。
鉆套底部與工件間的距離h稱為排屑間隙，H值應(yīng)適當(dāng)選取，h值太小時(shí)，切屑難以自由排出，使加工表面被破壞；h值太大時(shí)，會(huì)降低鉆套對鉆頭的導(dǎo)向作用，影響加工精度。加工鑄鐵時(shí)，h=（0.3-0.7）d；加工鋼時(shí)，h=(0.7-1.5)d。由于飛錘支架材料為HT200，所以其排屑間隙h=(0.3-0.7)d=(0.3-0.7)X9=(2.7-6.3),取h=5mm。
4.4夾緊裝置的設(shè)計(jì)
在加工過程中，工件會(huì)受到切削力、慣性力、離心力等外力的作用，為了保證在這些力作用下，工件仍能在夾具中保持定位的正確位置，而不致發(fā)生位移或產(chǎn)生振動(dòng)，一般在夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，把工件壓緊夾牢在定位元件上。
在該夾具體設(shè)計(jì)中，由于所選用的定位方案的夾緊力與切削力的方向一致，所需夾緊力較小，所以采用鉤形壓板（組合）式夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊力的計(jì)算采用計(jì)算，其中的--摩擦系數(shù)，一般取0.1-0.15，由于在進(jìn)行鉆孔工序時(shí)，夾緊力作用表面的表面粗糙度較小，所以本設(shè)計(jì)中選擇=0.1。
4.5夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作簡要說明
在設(shè)計(jì)夾具進(jìn)應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此，使用鉸鏈?zhǔn)姐@模，一次固定2個(gè)鉆套，在一次裝夾中可以加工2個(gè)孔。本工序是粗加工，切削力較大，但是由于鉆削重要生產(chǎn)的軸向力指向定位面，和夾緊力方向相同，所以夾緊力不直接對消切削力。
裝夾工件時(shí)，先翻開鉆模板把工件放在夾具上，由短圓柱銷定位，最后用支承板定好位置把鉆模板合上，把菱形螺母鎖上。這樣就可以鉆削了。
5 方案綜合評價(jià)與結(jié)論
本方案采用一面一銷定位方式，限制了工件的5個(gè)自由度，采用支承板確定工件在夾具體中的正確位置和限制工件的旋轉(zhuǎn)自由度。該定位方案限制了工件的6個(gè)自由度，很好的確定工件在夾具體中的位置，但也可能造成過定位，原因在于，支承板與短圓柱銷的安裝誤差。在鉆孔工序前的工序尺寸保證的情況下，不會(huì)產(chǎn)生過定位。綜上所述，本次課程設(shè)計(jì)的基本目的已經(jīng)達(dá)到，較好的反映了零件加工過程中的定位需要。同時(shí)，在專用夾具設(shè)計(jì)過程中，通過查閱大量資料，所設(shè)計(jì)的夾具在使用上十分方便，定位準(zhǔn)確。。繪制夾具體裝配圖時(shí)，很好運(yùn)用了機(jī)械制圖的知識(shí)，圖幅表達(dá)合理，線條準(zhǔn)確。
總 結(jié)
課程設(shè)計(jì)是理工類學(xué)生必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，在老師和同學(xué)們的共同努力下已取得了初步的結(jié)果，從整體上看，課程設(shè)計(jì)是鍛煉我們理工類學(xué)生的一種思維能力和實(shí)踐能力，雖然我們的能力有限，但是通過初步的嘗試，我們已經(jīng)能基本符合我們這個(gè)專業(yè)的理論和實(shí)踐。
指定設(shè)計(jì)方案，合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類型，正確計(jì)算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求，之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到了解和掌握機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡單的設(shè)計(jì)過程和方法。
數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的典型代表，在制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域如，航天航空，汽車，摩托車，模具，精密機(jī)械，家用電器等方面有著日益廣泛的應(yīng)用，已成為這些行業(yè)中不可缺少的加工手段，伴隨著全球制造業(yè)向我國逐漸轉(zhuǎn)移的發(fā)展趨勢，對數(shù)控加工的要求必將呈現(xiàn)出高速持續(xù)的增長，人才市場急需一批既懂得數(shù)控加工相關(guān)技術(shù)，有熟悉ＣＡＤ／ＣＡＭ軟件編程的人才。
通過這次課程設(shè)計(jì)，我們感受到了對專業(yè)知識(shí)的缺乏和不足，也使我們的專業(yè)知識(shí)得到進(jìn)一步提高，感謝學(xué)校給我們這次難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
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