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機電及自動化學院
專業(yè)課程綜合設計
設計題目：矩形齒花鍵套鉆孔夾具設計
專 業(yè)
學 號
姓 名
級 別
指導老師
目錄
設計任務書………………………………………………………………3
前言………………………………………………………………………4
設計思想…………………………………………………………………5
1、鉆床夾具設計過程 …………………………………………………7
1.1 工件本工序的加工要求分析 …………………………………7
1.2 確定夾具的類型 ………………………………………………7
1.3 擬定夾具的定位方案和選擇定位元件 ………………………7
1.4 確定夾具的夾緊方案…………………………………… ……7
1.5 確定夾具引導元件 ……………………………………………7
1.6 夾具的精度分析與計算 ………………………………………8
1.7夾緊機構(gòu)設計與夾緊計算 ……………………………………8
1.7.1夾緊機構(gòu)設計 ……………………………………………8
1.7.2夾緊計算 …………………………………………………9
1.8 夾具操作過程說明 ……………………………………………9
2、繪制夾具總圖………………………………………………………9
3、繪制夾具零件圖……………………………………………………9
4、小結(jié)…………………………………………………………………11
5、參考文獻……………………………………………………………12
鉆床夾具課程設計任務書
題目：設計“矩形齒花鍵套”零件的鉆床夾具
設計內(nèi)容：
1、矩形齒花鍵套零件圖1張
2、鉆床夾具裝配圖1張
3、鉆床夾具零件圖5張
4、課程設計說明書 1份
2012年10 月 21日
前言
1、主要技術(shù)指標
1）保證工件的加工精度
專用夾具應有合理的定位方案、合適的尺寸、公差和技術(shù)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(chǎn)效率
專用夾具的復雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應。應根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。
3）工藝性好
專用夾具的結(jié)構(gòu)簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。專用夾具的生產(chǎn)屬于中批量生產(chǎn)。
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，必要時可設置排屑結(jié)構(gòu)。
5）經(jīng)濟性好
除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。
2、設計方案、設計方法、設計手段
（一）研究原始資料
在明確夾具設計任務后，應對以下幾方面的原始資料進行研究。
1）研究加工工件圖樣了解該工件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料、熱處理要求，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技術(shù)要求。
2）熟悉工藝文件，明確以下內(nèi)容:
（1）毛坯的種類、形狀、加工余量及其精度。
（2）工件的加工工藝過程、工序圖、本工序所處的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基準面的狀況。
（3）本工序所使用的機床、刀具及其它輔具的規(guī)格。
（4）本工序所采用的切削量。
（二）擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案
擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案包括以下幾個內(nèi)容
1）確定夾具的類型
各類機床夾具均有多種不同的類型、鉆床夾具有固定式、翻轉(zhuǎn)式、蓋板式和滑板式等，應根據(jù)工件的型狀、尺寸、加工要求及重量確定為回轉(zhuǎn)式。
2）確定工件的定位方案，設計定位裝置
根據(jù)六點定位原則，通過分析工序圖確定工件以一面一長銷定位，定位元件為長銷，圓環(huán)面。
3）確定工件的夾緊方式，設計夾緊裝置常用的夾緊機構(gòu)有斜楔夾緊、螺旋夾緊、偏心夾緊、鉸鏈夾緊等。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，加工方法其因素確定為螺旋楔式軸向夾緊裝置。
4）確定引導元件（鉆套的類型及結(jié)構(gòu)尺寸）
鉆套的類型有固定式鉆套、可換式鉆套、快換式鉆套、特殊式鉆套，根據(jù)工件加工量為中批量生產(chǎn)確定為固定式鉆套。
5）夾具精度分析與計算
6）繪制夾具總圖
3、主要工作程序
1)零件本工序的加工要求分析
2)確定夾具類型
3)確定夾緊方案
4)確定引導元件(鉆套的類型及結(jié)構(gòu)尺寸)
5)夾具精度分析與計算
6)繪制夾具總圖
7)繪制夾具零件圖樣
8）編寫設計說明書
設計思想
本工序是為一矩形齒花鍵套零件加工8個φ13的小孔,所設計的一套鉆床專用夾具。主要技術(shù)指標能保證工件的加工精度、提高生產(chǎn)效率、工藝性好和使用性好。
我們在設計專用夾具時為了能滿足工件的加工精度要求，考慮了合理的定位方案、合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進行了必要的精度分析。由于是中批量生產(chǎn)，采用了固定式鉆床夾具，提高了生產(chǎn)效率。在工藝性方面使這種夾具的結(jié)構(gòu)簡單、合理、便于加工、裝配、檢驗和維修。在使用性方面這種夾具的操作簡便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要時可設置排屑結(jié)構(gòu)。通過對鉆床夾具設計的制作，進一步鞏固和所學基本知識并使所學知識得到綜合運用。學會查閱和收集技術(shù)資料，提高運用計算機輔助設計的能力，樹立正確的設計思想和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。以長銷和底面主定位，以上表面為輔助定位。
如下圖所示，設計加工矩形齒花鍵套外端φ13小孔的鉆床夾具。圖中其他各表面均已加工完畢
1、鉆床夾具設計過程
1.1 零件本工序的加工要求分析
鉆φ13小孔本工序前已加工的表面有
1）φ19mm孔及其底端面；2）花鍵6×5mm。
本工序使用機床為 Z3025B搖臂鉆床，刀具為通用標準麻花鉆。
1.2 確定夾具類型
本工序所加工8個相同的孔 (φ13)，位于工件外徑φ98的圓周上，孔徑較小，工件重量輕、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量為中批量生產(chǎn)等原因，采用固定式鉆模。
1.3 擬定方案和選擇定位元件
(1) 擬定方案
根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點及要求，其方案：
以φ19mm孔及其底端面為定位面，以φ19mm孔利用長銷和底面利用平面，夾緊限制6個自由度。夾緊采用螺旋楔式軸向夾緊裝置，快速切方便。
(2) 選擇定位元件
選擇帶有φ19g6長銷及小圓環(huán)盤的作為以φ19mm孔及其底面的定位元件。定位副配合取φ19H7/g6。
(3)定位誤差計算
加工φ13孔時，孔距尺寸最大為98mm的定位誤差計算由于基準位移誤差，水平放置，故Δ定位=δD+δd+δ間=0.1+0.12=0.22mm
由此可知此定位方案能滿足尺寸的定位要求。
1.4 確定夾緊方案
參考夾具資料，以1長銷1短平面定位，采用帶柄螺母、快械墊圈、鉆模。
1.5 確定引導元件 (鉆套的類型及結(jié)構(gòu)尺寸 )
由于生產(chǎn)量為中批量生產(chǎn)故選用固定鉆套。
主要尺寸由《機床夾具零、部件》國家標準 GB/T2263 — 80 、 GB/T2265 — 80選取。
1）φ13孔鉆套
鉆孔時鉆套內(nèi)徑為φ13mm。
外徑為φ22mm 。 +
鉆套端面至加工面的距離取h=10mm。
鉆模厚度H=16mm。
麻花鉆選用φ13mm 。
引導元件至定位元件間的位置尺寸為40mm。
1.6 夾具精度分析與計算
所設計夾具需保證的加工要求有：φ13的孔在尺寸 φ98mm圓周上的孔，精度驗算如下：
尺寸φ13mm的精度校核
A、定位誤差0.22mm，有前計算；
B、定位軸的定位外圓φ70±0.021mm其尺寸公差按工件相應尺寸公差的三分之一取為ΔJ1=0.012 mm；
C、麻花鉆與鉆套內(nèi)孔的最大間隙 X 2= 0.034mm；
D、鉆頭在鉆套孔中的傾斜誤差：
X1=（B+S+H/2）×X2 ÷H
由于B=13 mm，S=10 mm，H=16mm。
所以X1=（13+10+8）×0.034÷16=0.065mm
按概率法相加
ΔT=［（2*ΔJ1）*2 +Δ1*2+ X1*2］=0.178 mm
ΔD+ΔT=0.398 mm對該工序加工要求不高，因而該夾具能保證尺寸φ13 mm的加工要求。
1.7夾緊機構(gòu)設計與夾緊計算
1.7.1夾緊機構(gòu)設計
根據(jù)設計思想，則此鉆床夾具采用回轉(zhuǎn)式鉆床夾具，如裝配圖所示
在不干涉的情況下利用拉桿作用，鉆模下圓環(huán)面和底端面夾緊。
1.7.2夾緊計算
根據(jù)《夾具設計手冊》查：
切削轉(zhuǎn)矩T=345D2f0.8Kp=5.81N/m
切削力P=680Df0.7Kp=1175.40N
由于夾緊力與住切削力方向一致，僅需較小的夾緊力來防止工件在加工時產(chǎn)生振動和轉(zhuǎn)動，校核完畢。
1.8操作過程
轉(zhuǎn)動手柄旋松螺母，在彈簧力的作用下螺桿退回，拉缸上升，取消對快卸墊圈的作用力，取下快卸墊圈，直接裝上待加工零件，裝上快卸墊圈，轉(zhuǎn)動手柄旋緊螺母，在螺桿斜面的作用力下拉桿下拉，力作用到快卸墊圈上從而夾緊零件。
2.繪制夾具總圖
夾具總圖
4.小結(jié)
課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程為期三周的夾具課程設計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我們在林添良老師的指導下，取得了可喜的成績，課程設計作為《機械制造工藝學》、《機床夾具設計》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。
這次課程設計給我們提供了一個應用自己所學知識的機會，從到圖書館查找資料到對夾具精度分析與計算和運用CAD畫出夾具零件圖到最后夾具總圖的成型。都對我所學的知識進行了檢驗?？梢哉f，本次課程設計有苦也有甜。設計思路是最重要的，只要你的設計思路是成功的，那你的設計已經(jīng)成功了一半。因此我們應該在設計前做好充分的準備，像查找詳細的資料，為我們設計的成功打下堅實的基礎。
總體來說，通過這次設計我受益匪淺。在摸索該如何畫出夾具零件圖時的過程中，也特別有趣，培養(yǎng)了我的設計思維，增加了實際操作能力。在讓我體會到了搞設計艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。
本次課程設計主要為專用夾具設計。我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設計等方面的知識。
通過此次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等?？偟膩碚f，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎。由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！最后，我要衷心地感謝老師的指導。
參考文獻
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[3] 李 軍.《互換性與測量技術(shù)基礎》.華中科技大學 2007
[4]《2008機械設計手冊新編軟件版》.化學工業(yè)出版社 2002
[5] 王先逵.《機械制造工藝學》 2003
[6] 大連理工大學工程圖學教研室《機械制圖》高等教育出版社，2007
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