閥蓋鉆孔分度式鉆床專用夾具課程設計

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　課 程 名 稱 機械制造技術課程設計 </p><p>　　設 計 課 題 閥蓋的鉆孔夾具設計 </p><p>　　專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　2015

2、 年 3 月 13 日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　課程名稱： 機械制造技術課程設計 </p><p>　　設計題目： 閥蓋的鉆孔夾具設計 </p><p><b>　　設計內容：</b><

3、;/p><p>　　為閥蓋設計一套分度式鉆模夾具，便于搖臂鉆床上對工件孔的加工。</p><p><b>　　設計要求：</b></p><p>　　1.在搖臂鉆床上加工四個均布Φ14的通孔。</p><p>　　2. 夾具設計要求合理，有利提高加工精度，保證加工質量，降低加工成本，提高勞動生產率和減輕工人的勞動強度，便于小

4、批量生產。</p><p>　　3.繪制夾具裝配圖A1一張，夾具零件圖A3～A1一張，工件圖一張，課程設計說明書一份。</p><p>　　設計（論文）開始日期 2015 年 3 月 02 日 指導老師： </p><p>　　設計（論文）完成日期 2015 年 3 月13 日 </p><p

5、>　　2015 年 3 月 13日</p><p><b>　　課程設計評語</b></p><p>　　機械工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè)</p><p>　　學生姓名 盧天然 班級 B110202 學號 B11020515 </p><p>　　課程名稱： 機械制造技術課程設計

6、 </p><p>　　設計題目： 閥蓋的鉆孔夾具設計 </p><p><b>　　課程設計片篇幅：</b></p><p>　　圖 紙 共 3 張</p><p>　　說明書 共 16 頁</p><p&g

7、t;<b>　　指導老師評語：</b></p><p>　　年 月 日 指導老師 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言…… ………………………………………………………………………………………………………………………………1</p><

8、;p>　　第一章 工件的分析2</p><p>　　1.1 明確工件的年生產綱領2</p><p>　　1.2 熟悉工件零件圖2</p><p>　　1.3 加工方法3</p><p>　　第二章 工件的定位4</p><p>　　2.1 定位及定位原理4</p><p>　　

9、2.2 定位方式和定位元件的選擇4</p><p>　　第三章 工件的夾緊6</p><p>　　3.1 夾緊裝置的基本要求6</p><p>　　3.2 夾緊力三要素的確定6</p><p>　　3.3 夾緊裝置的選擇8</p><p>　　第四章 分度機構的確定9</p><p>

10、;　　4.1 選擇分度裝置9</p><p>　　4. 2 確定分度形式9</p><p>　　4. 3 鎖緊分度裝置10</p><p>　　第五章 對刀裝置的確定……………………… ………… ……… … 11</p><p>　　5.1 確定導向元件11</p><p>　　第六章 主要零件的設計說明12

11、</p><p>　　6.1 夾具體的設計12</p><p>　　6.2鉆模板的設計13</p><p>　　6.3分度盤的設計14</p><p><b>　　設計心得15</b></p><p><b>　　參考文獻16</b></p><

12、p><b>　　前 言</b></p><p>　　進入新世紀以來，隨著科學技術的高速發(fā)展，各種新工藝和新技術的不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。</p><p>　　機械制造技術課程設計是機械制造技術基礎

13、課程中的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是機械設計制造及自動化專業(yè)學生應該經歷的一門主要專業(yè)課程實踐。其目的在于： </p><p>　　（1〕學習和掌握一般機械制造夾具設計的基本方法和步驟。培養(yǎng)獨立設計能力，為以后續(xù)的畢業(yè)設計打好基礎，做好準備。</p><p>　　〔2〕為了提高學生綜合運用機械制造技術及其他先修課程的理論知識和生產實際知識去分析和解決工程實際問題的能力，通過課程設計訓練可

14、以鞏固、加深有關機械課設方面的理論知識。</p><p>　　〔3〕使學生具有運用標準、規(guī)范手冊、圖冊和查詢有關設計資料的能力。</p><p>　　在各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝設備為機床夾具，如車床上使用的三爪自定心卡盤、四爪卡盤，銑床上使用的平口虎鉗等?，F(xiàn)代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件的加工精度、勞動生產率和產品的制造成本等。因此，無論是在傳統(tǒng)制

15、造還是現(xiàn)代制造工藝系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備</p><p>　　零件在工藝規(guī)程之后，就要按工藝規(guī)程順序進行加工。在加工中除了需要機床、刀具、量具之外，成批生產時還要用機床夾具。它們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床獲得正確的位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。通常把確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程，稱為定位。當工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而使工件

16、的既有位置遭到破壞，還應該用一定的機構或裝置將工件加以固定。使工件在加工過程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質量、生產效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生產中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現(xiàn)的。機床夾具在生產中應用十分廣泛</p><p><b>　　工件的分析</b></p>&l

17、t;p>　　1.1 明確工件的年生產綱領</p><p>　　機床夾具是在機床上裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持不變。它是夾具總體方案確定的依據之一，它決定了夾具的復雜程度和自動化程度。如大批量生產時，一般選擇機動、多工件同時加工，自動化程度高的方案，結構也隨之復雜，成本也提高較多。</p><p>　　1.2 熟悉工件零件圖<

18、;/p><p>　　零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等精度的總體要求，分析得出夾具所在工序的零件的工序基準、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設計的直接依據。</p><p>　　已知待加工的工件如圖1所示，工件圖給出了工件的尺寸和形狀，對工件的分析得出，需要對工件表面鉆出四個均布Φ14的通孔。</p><p>&l

19、t;b>　　圖1 工件零件圖</b></p><p><b>　　1.3 加工方法</b></p><p>　　經過分析工件零件圖，初步確定本工序的加工內容、機床、刀具、切削用量、工步安排、工時定額，同時加工零件數。這些是在考慮夾具總體方案、操作、估算夾緊力等方面必不可少的,根據零件圖可知，本道工序的內容是鉆4XΦ14的通孔?？梢圆捎脫u臂式鉆床加工

20、，并采用分度式鉆床專用夾具。</p><p><b>　　第二章 工件的定位</b></p><p>　　2.1定位及定位原理</p><p>　　要使工件在夾具體中具有準確和確定不變得位置，則必須限制六個自由度。工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個，但是任然能保證加工要求的定位叫不完全定位。根據“六點定位原則

21、”和所加工零件的要求，故要采取完全定位的方法限制六個方向的自由度。</p><p>　　圖2 物體的六個自由度</p><p>　　2.2 定位方式和定位元件的選擇</p><p><b>　　a）分析自由度</b></p><p>　　該工件的加工為4個Φ14的通孔，理論限制的自由度為X軸移動和轉動，Y軸的移動和轉動

22、，Z軸的轉動，但是也可以采用完全定位的方法限制它的六個自由度，在用分度盤分度旋轉定位。</p><p><b>　　b)定位元件的選擇</b></p><p>　　根據“六點定位原理”和定位元件所能限制的自由度，結合待加工零件的設計要求，本工序使用中心心軸定位，心軸為長圓柱，限制了X軸、Y軸的轉動和移動四個自由度，用分度盤旋轉定位限制Z軸轉動，并采用可調V型塊輔助定位

23、Z軸轉動；選取一個平面來限制在Z軸方向的移動，定位示意圖如圖3所示：</p><p>　　圖3 工件定位示意圖</p><p>　　第三章 工件的夾緊</p><p>　　為保證工件加工過程中不產生位移或者振動，影響加工質量，甚至使加工無法順利進行，所以，工件定位之后，在切削加工之前必</p><p>　　須用夾緊裝置將其夾緊。</

24、p><p>　　3.1夾緊裝置的基本要求</p><p>　　（1）在加緊過程中應保持工件定位時說獲得的正確位置 。 </p><p>　　（2）加緊力大小合適。</p><p>　?。?）加緊裝置應操作方便，省力，安全。</p><p>　?。?）夾緊裝置的復雜程度和制動化程度應與生產批量和生產方式相適應。</p&

25、gt;<p>　　3.2夾緊力三要素的確定</p><p>　　圖4 夾緊力方向示意圖</p><p>　　a)夾緊力方向的確定</p><p>　?。?）夾緊力的作用方向應不破壞工件定位的準確性和可靠性。即夾緊力的方向應朝向主要定位基準，把工件壓向主要定位表面。</p><p>　?。?）夾緊力的方向應使工件變形盡可能小。&l

26、t;/p><p>　?。?）夾緊力方向應使所需夾緊力盡可能小。</p><p>　　根據夾緊力方向的確定原則，分析工件的受力情況，其夾緊力的方向如圖4所示：</p><p>　　b）夾緊力作用點的確定</p><p>　?。?）夾緊力應落在支撐元件或幾個支撐元件所形成的支撐面內。</p><p>　?。?）夾緊力作用點應落

27、在工件剛度較好的部位上。</p><p>　?。?）夾緊力作用點應靠近工件的加工方向軸線上。 由夾緊力作用點確定原則，該工件的夾緊力作用點如圖4所示：（P1、P2表示夾緊力的作用點，F(xiàn)1、F2表示切削力）</p><p>　　圖5 夾緊力作用點示意圖</p><p><b>　　c)夾緊力的大小</b></p&

28、gt;<p>　　該工件是在鉆床上加工的，根據我們選擇的定位方式圖5可知它的夾緊力、切削力F1、F2和重力G方向重合，此時所需要的夾緊力為最小，所以該工件采用手動夾緊即可。</p><p>　　3.3 夾緊裝置的選擇</p><p>　　在生產實際中，加緊機構多種多樣，根據需要的不同設計不同的形式。根據此次的設計要求和夾緊裝置的基本要求，該工件的加工是鉆孔，且需要的夾緊力較小

29、，所以選擇螺旋加緊機構中的單螺旋加緊機構，即直接用螺母和墊圈夾緊。</p><p>　　由于用螺母直接夾緊工件，在生產中擰上擰下，費時費力，為了方便裝卸工件，所以在螺母下加上一個快換墊圈。其夾緊裝置如圖6所示：</p><p>　　圖6 夾緊結構示意圖</p><p>　　第四章 分度機構的確定</p><p>　　分度裝置是工件在一次裝

30、夾中，不必使其松開而能連同定位元件，相對刀具轉過一定角度或移動一定距離，從而占有一個新的加工位置的裝置。根據所要加工工件的加工工藝是加工圓周Φ70上均勻分布的4個Φ14的孔，為了能夠使工件在一次裝夾中完成這些孔的加工，因此在夾具設計中使用分度裝置。</p><p>　　4.1 選擇分度裝置</p><p>　　采用機械式分度裝置，分度裝置的主要元件是分度盤和定位銷，并采用徑向分度裝置。&l

31、t;/p><p><b>　　4.2確定分度形式</b></p><p>　　分度定位銷有多種，但常用的有圓柱形、圓錐形和斜楔形三種結構形式，圓柱銷加工方便，應用廣泛，這里選用圓柱銷，這種定位銷能消除定位銷與分度槽的配合間隙，從而有較高的定位精度，分度盤選取與圓柱定位銷的配合形式，即在分度盤上開圓形槽。其分度盤與定位銷的配合形式如圖7所示：</p><

32、p>　　圖7 分度盤與定位銷的配合形式</p><p>　　4.3 鎖緊分度裝置</p><p>　　由于分度裝置的定位銷只起分度定位作用，工件在加工過程中有可能會產生較大的切削力，從而使分度裝置在切削力的作用下發(fā)生位置的竄動或者變形。所以，為了保證分度精度的穩(wěn)定性，故設置了分度盤鎖緊機構。如圖8所示：</p><p>　　圖8 分度盤的鎖緊裝置</

33、p><p>　　工作原理：手動左搬插拔銷，分度盤便可以轉動到指定位置，手放開，則分度盤轉動被限制。插拔銷的位置用固定塊和固定塊上的定位銷保證。中心定位鎖緊裝置：用心軸定位，心軸下端攻螺紋，用墊圈和螺母鎖緊，心軸裝在定位襯套上，保證旋轉精度，螺母不能上太緊，否則分度盤旋轉會有困難。</p><p>　　第五章 對刀裝置的確定</p><p>　　工件在夾具中的正確位置是由

34、工件的定位保證的，即由與工件接觸的定位元件的定位表面所確定的。為了保證工件與刀具及切削成形運動的正確位置，則應該使夾具的定位表面與機床的工作臺、導軌級主軸軸線之間有正確的位置。所以要求夾具定位元件的定位表面相對于機床加工運動處于正確的位置，要求夾具定位元件的定位表面相對于刀具處于正確的位置。</p><p>　　5.1 確定導向元件</p><p>　　為了確定工件上被加工孔的位置，引導刀

35、具進行加工，并提高刀具在加工過程中的剛性和防止加工中的振動，在鉆模板上安裝起導向作用的鉆套。這里選用鉆床上廣泛應用的快換鉆套，如圖9所示：</p><p>　　圖9 快換鉆套的結構</p><p>　　第六章 主要零件的設計說明</p><p>　　結合工件的定位分析、夾緊裝置、分度機構和對刀部分的綜合考慮，同時為了滿足加工要求，設計了有利于對刀和提高刀的剛度的

36、鉆模板；起定位和夾緊所用的定位心軸；實現(xiàn)分度和旋轉作用的分度盤，起支撐和安裝作用的夾具體。</p><p>　　6.1 夾具體的設計</p><p>　　夾具體是整套夾具的母體，是夾具裝置最重要的部分，也是必不可少的部分，承載了夾具上其他夾具零件的安裝定位配合等各種裝配。綜合考慮個零件的配合，以及經濟性和易加工性，設計如下夾具體，如圖10所示：</p><p>　　

37、圖10 夾具體結構示意圖</p><p>　　6.2 鉆模板的設計</p><p>　　鉆模板的主要作用是安裝鉆套，引導對刀。</p><p>　　根據鉆模板與夾具體的連接方式不同，大致可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板和分離式鉆模板等。固定式鉆模板的結構簡單、鉆孔精度高，但是它裝卸工件不方便，工件在夾具中每裝卸一次，鉆模板也要裝卸一次，根據加工特點不能選擇此種鉆模

38、板。當鉆模板妨礙工件裝卸時，采用鉸鏈式鉆模板，雖然其加工精度不如固定式鉆模板，但是對于本工件的螺釘孔加工，還是可以滿足要求的。</p><p>　　在鉆模板上還要安裝鉸鏈軸，故也要在鉆模板上加工一個鉸鏈孔，鉸鏈軸選用銷，根據GB/T119.1-2000選擇鉸鏈銷的公稱直徑d=10，故需要在鉆模板上加工一個鉸鏈孔，其直徑為Φ10.綜上所述，鉆模板的結構如圖11：</p><p>　　圖11

39、 鉆模板的結構</p><p><b>　　6.3分度盤的設計</b></p><p>　　此夾具分度裝置采用的是徑向分度，定位銷為圓柱銷，故在分度盤上加工了一個與圓柱銷配合的圓形槽，這樣可以消除分度盤與定位銷之間的配合間隙，提高分度精度。</p><p>　　因為所加工的工件是需要鉆4個Φ14通孔，工件在加工過程中是固定的，實現(xiàn)4個孔的加工主

40、要依靠分度盤的分度旋轉，所以每加工一個孔旋轉90度，這樣在分度盤的相應位置設置了4個分度槽。</p><p>　　在總裝配圖中設計了分度盤的夾緊裝置，即在分度盤中安裝一個心軸，所以在分度盤上加工一個Φ12的孔，以供安裝分度盤使用，同時我們設計了四個分度盤與工件定位心軸的螺釘連接孔，所以在分度盤上加工4個螺釘孔。分度盤的大致結構如圖12所示： </p><p>　　圖12 分度盤的

41、結構示意圖</p><p><b>　　設計心得</b></p><p>　　為期兩周的夾具課程設計結束了，這次課程設計是我們專業(yè)非常重要的課程實踐環(huán)節(jié)，也是我在大學期間的最后一次課程設計，因此我十分珍惜這次課程設計的機會，從始至終，我認真學習，自己親手計算，自己設計，繪圖，不懂的地方我積極查閱相關資料文獻，積極向老師同學請教，鍛煉了自己將所學知識系統(tǒng)綜合聯(lián)系起來的能

42、力，提高了自己的專業(yè)素養(yǎng)，為自己接下來的畢業(yè)設計，以至于以后的設計工作打下了良好的基礎，可以說受益匪淺。</p><p>　　此次夾具課程設計是我們機械設計制造及其自動化專業(yè)的整個專業(yè)學習過程中，最為考驗應用之前所學專業(yè)知識的一次實踐環(huán)節(jié)，從分析零件加工工藝，機床結構，到夾具體的尺寸確定，以及夾具上各零部件的裝配，每一部每一個細節(jié)，我都認真完成，不敢忽視，這次課程設計全程采用AUTO CAD繪圖，全程我獨立完成，

43、使自己運用CAD的能力得到了進步，同時我也積極向身邊同學求教，學到了很多知識，使我明白了任何事情只要認真做重要付出就一定會有好的回報。這次課程設計的完成使自己的專業(yè)能力專業(yè)素養(yǎng)的到了提升</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】任小中，康紅艷，楊丙乾.機械制造技術基礎.北京：科學出版社，2012.1</p><p&g

44、t;　　【2】趙雪松，任小中，于華.機械制造裝備設計.武漢：華中科技大學出版社，2009.11</p><p>　　【3】 王昆，何小柏，汪信遠.機械設計課程設計.北京：機械工業(yè)出版社，1995.12</p><p>　　【4】吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊.北京：高等教育出版社，2012.5【5】何銘新，錢可強，徐祖茂.機械制圖.北京：高等教育出版社，2010.7</p>

45、;<p>　　【6】王小華.機床夾具結構圖冊.北京：高等教育出版社，2007.11</p><p>　　【7】浦林祥.金屬切削機床夾具設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995.12</p><p>　　【8】孫小撈，楊德芹.AutoCAD 2007中文版基礎教程.北京：化學工業(yè)出版社，2012.7</p><p>　　【9】沈陽工業(yè)大學，大連鐵道學院，