擺動分度鉆床夾具設計說明書,擺動,分度,鉆床,夾具,設計,說明書 設計（XX）任務書 Ⅰ、畢業(yè)設計（論文）題目： 擺動分度鉆床夾具 Ⅱ、畢業(yè)設計（論文）工作內容（從專業(yè)知識的綜合運用、論文框架的設計、文 獻資料的收集和應用、觀點創(chuàng)新等方面詳細說明）： 通過畢業(yè)設計，使學生對所學課程能融會貫通，能靈活運用各類知識，并使得到深化，鞏固和提高。全面系統(tǒng)的進行一次有關機械工程設計的基礎訓練，培養(yǎng)學生的工程能力，培養(yǎng)學生獨立分析，解決問題的能力。通過畢業(yè)設計檢驗學生對所學課程的掌握程度以及對所學知識的運用能力。 畢業(yè)設計的要求：1.收集資料，包括生產綱領，零件工序圖，加工工序要求，收集夾具設計的依據；2.根據六點定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件； 3.工件定位誤差分析；4.合理選擇銑削加工余量，計算刀具切削力以及夾緊工件所需的夾緊力；5.確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊機構，設計夾緊裝置；6.主要定位元件的強度校核;7.設計的夾具裝配圖、零件圖符合使用和制造工藝要求。 其他要求：說明書 1 萬字以上（35 頁）、5000 字英文文獻翻譯、300 字中英文摘要。課題折合 0 號圖 1.5 張圖紙；除至少有 1 張 A1 手工繪圖外，其余圖紙皆為CAD 繪圖；設計說明書需打印輸出，并遵守相應規(guī)范，參考文獻中除設計手冊和工具書外，至少含有 5 篇以上中文論文文獻和 3 篇以上外文文獻。 Ⅲ、進度安排： 2014 年 11 月 2 日～2014 年 11 月 15 日（2 周）：外文翻譯、資料的準備、 文獻的查閱； 2014 年 11 月 16 日～2013 年 11 月 30 日（3 周）：文獻的查閱,夾具整體結構設計草圖； 2014 年 11 月 30 日～2013 年 12 月 7 日（2 周）：結構設計的優(yōu)化、標準件確定； 2014 年 12 月 8 日～2015 年 3 月 15 日（4 周）：主要零部件設計、校核； 2015 年 3 月 1 日～2015 年 4 月 11 日（2 周）：裝配圖、零件圖的繪制； Ⅳ、主要參考資料： [1] 黃健求.機械制造技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013. [2] 李濤，楊輝.工程材料基礎[M].北京：化學工業(yè)出版社，2013. [3] 機床夾具設計手冊第 2 版 [M].上海：上?？茖W技術出版社，1988 年 4 月. [4] 孫巳德.機床夾具圖粗圖冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1984. [5] 朱仁盛.機械制造技術基礎[M].北京：北京理工大學出版社，2013. [6] 王啟平.機床夾具設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005. [7] 何慶，李郁 .機床夾具設計教程[M].電子工業(yè)出版社 2012. [8] 徐灝.機械設計手冊 1[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社，1991. [9] 仝基斌，晏群.機械制圖[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007. [10] 毛平.互換性與測量技術基礎第 2 版[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011. [11] 徐鴻本.機床夾具設計手冊[M].遼寧：遼寧科學技術出版社 ，2004. [12] 成大先.機械設計手冊（單行本）：連接與緊固[M].北京：化學工業(yè)出版社， 2004. [13] 成大先.機械設計手冊（單行本）：極限與配合[M].北京：化學工業(yè)出版社， 2004. [14] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].高等教育出版社,2006. [15] 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].高等教育出版社,2012. 指導教師：（簽名： ）， 年 月 日 學生姓名：（簽名： ），專業(yè)年級： 系負責人審核意見（從選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標、是否結合科研或工程實際、綜合 訓練程度、內容難度及工作量等方面加以審核）： 專業(yè)負責人簽字： ， 年 月 日 擺動分度鉆床夾具 摘要 夾具是機械制造過程中用來固定需要加工的對象，讓其占有正確的位置，以接受加工的裝置。 本次設計的是擺動分度鉆床夾具，用以加工剎車機構制動帶接頭上的 6- ?9mm 孔，在加工基準上的公差為 0.05。其加工精度較高且此零件為大批量生產， 所以設計的夾具必須保證其加工精度。另一方面，由于夾具的利用效率較高，成本低，在加工的過程中使用夾緊裝置，可以縮短停機時間，提高生產效率,所以在實際生產過程中大量的使用夾具來提高生產效率。 設計鉆床夾具，首先要仔細、認真地分析被加工零件的尺寸參數和加工要求。在設計的過程中，要熟練運用夾具設計的基本原理和設計準則，擬定了幾種設計方案；在滿足加工要求的前提下，選擇了最為經濟、合理的夾具類型。在完成了設計方案的選擇之后，又對所設計的夾具的定位誤差，夾緊力，鉆削力等相關參數進行了計算和分析，選擇合理的定位元件和定位方式，夾緊裝置以及分度方式， 繪制夾具裝配圖和相關零件圖，完成夾具設計。 關鍵詞： 鉆床夾具；定位；夾緊；分度 IV ABSTRACT Fixture mechanical manufacturing process for the object to be machined is fixed, let occupies the correct position to accept the means of processing. The design of the swing indexing drilling jig for 6- ?9mm hole machining brake band brake mechanism on the connector, tolerance in the processing benchmark was 0.05. Its high precision and this part is mass production, so the design of the fixture must guarantee its accuracy. On the other hand, due to the higher efficiency of the fixture, low cost, using the clamping device during processing, it can reduce downtime and improve production efficiency, so a lot of the actual production process using a jig to increase productivity. Drilling jig design, the first to carefully analyze carefully dimensioned parameters of machined parts and machining requirements. In the design process, to skillfully use the basic principles and design criteria fixture design, develop several design; meet the processing requirements under the premise, select the most reasonable and economical jig type. After completing the selection of the design, but also on the positioning error fixtures designed, clamping force, drilling force and other related parameters were calculated and analyzed to select a proper positioning element and positioning, clamping device and indexing way, drawing jig assembly drawings and associated parts diagram, complete fixture design. Key words：Drilling jig；Locate；Clamping；Indexing 目錄 摘要 I ABSTRACT II 第 1 章 緒論 1 1.1 機床夾具的發(fā)展概況 1 1.2 機床夾具的發(fā)展方向 2 1.3 機床夾具設計的基本要求 3 1.4 夾具的設計要點 4 第 2 章 鉆床夾具的總體設計 5 2.1 設計任務 5 2.2 方案的選擇 6 第 3 章 夾具體的結構設計 8 3.1 定位 8 3.1.1 定位目的 8 3.1.2 定位原理 8 3.1.3 定位方式和定位元件 8 3.1.4 定位原則 8 3.1.5 定位方案的選取 9 3.1.6 定位誤差 10 3.1.7 加工精度 11 3.2 夾緊 13 3.2.1 夾緊目的 13 3.2.2 夾緊裝置的組成 13 3.2.3 夾緊裝置的基本要求 13 3.2.4 典型夾緊機構 14 3.2.5 夾緊方案的選擇 14 3.3 夾具體 19 3.3.1 目的 19 3.3.2 夾具體毛坯的類型 20 3.3.3 工作條件 21 3.3.4 夾具的零件圖 21 第 4 章 鉆模板和分度裝置的結構設計 25 4.1. 鉆模板 25 4.2. 鉆套 26 4.3 分度裝置 29 4.3.1 概述 29 4.3.2 分度裝置的類型 29 4.3.3 分度裝置的機構 29 4.3.4 分度方式 30 第 5 章 夾具的整體結構 31 5.1 夾具二維圖 31 5.2 夾具三維圖 32 第 6 章 零件材料 34 6.1 標準件 34 6.2 非標準件 34 結論 37 致謝 38 參考文獻 40 第 1 章 緒 論 1.1 機床夾具的發(fā)展概況 機床是工業(yè)發(fā)展所必須的裝備，而機床夾具則可以提高機床的功能，還有效率。使用機床夾具可以使得機床的使用范圍變得更大,減少工人上下工件的時間, 可以很大程度上,而且還擴大機器的使用,使得一臺機床所創(chuàng)造的經濟效益增加。這樣機床就不僅是只能用于金屬切削,也還可以用于對零件的物理性質進行檢查、協助工人對零件進行組裝、以及輔助焊接工件等。夾具是生產中需要的,但不是必須的,在我們生產過程中會有許多情況會遇到使用夾具的情況，夾具對于生產中效率的提高效果顯著，所以我們必須發(fā)展夾具。 目前在中國機床夾具行業(yè)問題有三個主要的方面,一個是現在制造夾具的幾乎都是小型企業(yè),因為夾具的種類繁多，要求較高，需求量卻不是很大，所以夾具幾乎都是訂單式、經濟效益是非常有限的,夾具行業(yè)的整體實力小;第二個是目前專業(yè)從事機床夾具方面的設計公司和工廠都比較少,而且布局比較分散;三是夾具行業(yè)標準化進程、以及專業(yè)化程度低,這樣就使得夾具產品的專業(yè)化、市場化發(fā)展遇到了很大的阻力,所以我們要應加強夾具產品標準。 現在來說機床夾具的發(fā)展方向主要也就有這幾個方面:首先,標準化,例如如果有 ISO 化的機床夾具行業(yè)標準,那么這就有利于夾具的大規(guī)模生產,這樣就可以降低生產成本和縮短生產前需要準備的時間;第二個是精密化，由于工業(yè)的發(fā)展造成對工件的要求也越來越高，這樣就需要有更高的精度;三是高效，高效設備可以減少工件加工時間,提高勞動生產率,減少工人的負擔;四是柔性化, 機床夾具的柔性化與機床的柔性化類似，通過調整等其他方法來改善流程變量的適應性,這樣能更好地滿足現在我們工業(yè)生產的特殊需要。 近年來,數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)(FMS)和其他新加工技術的應用,對新夾具提出了以下要求: (1) 夾具對于提高生產效率的效果很顯著而且還要可以降低生產成本; (2)夾具所能運用的范圍更廣; 39 (3)它可以廣泛應用于精密機械加工的高精度工裝夾具; (4)可以更廣泛的應用于現代制造技術; (5) 可以使用電力、機械以及空氣等做為動力源的高級的夾緊裝置,這樣可以進一步的減少工人的勞動強度,提高單位時間的勞動生產率; (6) 這樣能增加機床夾具標準化和通用化。 1.2 機床夾具的發(fā)展方向 現代機床發(fā)展了這么久已經是非常成熟了，現在夾具的發(fā)展方面主要有比如什么標準化啊，還有精密化、高效化和柔性化。 （1） 標準化 因為現代夾具的發(fā)展離不開對整個夾具行業(yè)實行一套統(tǒng)一的標準，而一套統(tǒng)一的標準可以加速夾具的發(fā)展他們是相互聯系的。而現在,中國國家制定的夾具零部件的國家標準有:GB / T2148 ~ T2259 – 91 包含了各種常見的夾具的標準。標準化和通用工裝夾具有利于夾具的大規(guī)模生產,將有助于縮短生產前置時間,降低整體生產成本。 （2） 精密化 由于現代工業(yè)的發(fā)展造成對工件的精度要求越來越高，所以工件要求的夾具精度就越高,它必然會相應增加夾具的準確性。高精度夾具的類型有許多。 （3） 高效化 一個正確的夾具設計時就應該減少加工前對工件處理時間,這樣設計對于提高勞動生產率,降低工人的勞動強度有著很好的效果。罕見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝備的夾具等。例如, 在銑床上使用電動的老虎鉗來裝夾工件,效率相比未裝之前能增加了大約 5 倍, 在車床上使用高速三爪自定心卡盤可以保證在測試速度在 9000 r / min 的條件下依然能很好的夾緊工件,以便切割速度大大提高?，F在，有許多地方利用了很多高效的夾具，比如說汽車生產線，各種機床等等。 （4） 柔性化 我們說機床柔性化，但是在這之前我們得知道什么是柔性化 FMS 簡單來說就是工業(yè) 4.0。因為工件都有其不確定性所以造成其每個工件都有有變化，我們可以通過組合還有工藝來避免。工藝的可改動要素主要有：工序特征、 生產批量、工件的形狀和尺寸等。為了適應現代機械工業(yè)多品種、幾乎都是小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變很多專用夾具由于其設計原因把夾具設計為不可拆結構改成了為可拆結構，大量設計可以調節(jié)的夾具，是我們現在設計夾具的一個主要方向。其實柔性化就有點像通用化，也就是增加了夾具的適用范圍。 1.3 機床夾具設計的基本要求 夾具設計一般在加工過程中按照一定的特定需求，我們在設計夾具的同時約定要想清楚我們設計的夾具有沒有實現的可能性,設計夾具,我們可以因為莫一種設計經濟、安全，我們可以修改方案。設計夾具的品質程度應能保證工件的加工質量穩(wěn)定,生產效率高、成本低、易于加工、操作安全、易于維護等措施。 一個好的夾具必須滿足以下基本要求: （1） 工件的加工精度在一定范圍里,加工精度是一個夾具設計的關鍵,一定要有正確的定位基準、定位方法和定位裝置,如果需要定位誤差分析,我們不能只注意到鉆模板等一些地方的精度誤差，也要考慮到夾具時一個系統(tǒng)化的整體的影響精度的可能是別的組件，所以我們所設計的夾具一定要滿足工件的加工精度要求。 （2） 復雜性,提高生產率和生產特殊的夾具程序應該適應,試著用各種各樣的快速和高效夾緊機制,確保操作簡便,縮短輔助時間,提高生產效率。 （3） 性能好的夾具結構應簡單、合理,易于制造、組裝、調整、檢查和維護。特殊夾具制造是單件生產,當最后的調整，應當確保夾具擁有修理、調整和修理夾具的結構和設置。 （4） 我們設計的夾具應當簡便、安全、經濟。安全第一但是在客觀條件允許的前提下應該考慮經濟性。特殊的夾具應該很排屑。如果有必要,應當設置排屑機構,這樣就能防止廢屑大量的集聚在一起帶來大量的熱量的積累造成的工件的變形。 （5） 經濟性 一個好的設計的夾具應當設計成標準組件和標準結構,結構簡 單,容易制造,降低制造成本的夾具。因此,在設計夾具時需要對夾具方案進行技術和經濟分析。 1.4 夾具的設計要點 我們在確定需要加工件的加工工藝方案時，需要考慮全面一點尤其是以下幾個方面尤其需要注意： （1） 要考慮到我們選取加工的生產廠家的實際加工情況，同時也要逐步的改進現有的加工方法還有機器，提高勞動生產率。要考慮每個待加工件需要加工地方的的精度和質量要求，根據工件各加工表面的技術要求，選擇合適經濟的加工方法。 （2） 要考慮到被加工材料的物理性質。不同的材料就有不同的加工方法和加工工藝，所以我們在加工工件時要考慮到工件的材料以及受力等等。所以我們也就是要仔細的分析工件的物理性質然后來確定加工方法，以及使用什么設備和加工方法。 （3） 根據生產類型來選擇，在大批量生產中可使用專用的高效率的設備； 在單件小批量生產中則使用常用設備和一般加工方法。 （4） 要考慮到工件的待加工各表面的精度還有質量要求，根據各加工件的技術要求，選擇加工方法還有到底是分幾次加工。 （5） 除此之外，還要考慮一些其他因素，例如加工表面有無物理性質的特殊要求等等。 第 2 章 鉆床夾具的總體設計 2.1 設計任務 本夾具使用在搖臂鉆床上，加工剎車機構制動帶接頭上的 6-?9 mm 孔。工件以 R190 mm 圓弧面和兩側面分別在圓弧定位板 3、端支承 2 和擋銷 10 上定位。完成夾具的設計。使夾具就有較高的效率、定位的精度高。待加工件如圖所示 圖 2.1 被加工零件及其待加工孔 如圖所示待加工零件的材料為 Q235，厚度為 6mm 的圓弧板，在板上有 6 個直徑為 9 的孔。由零件圖可知工件應當放置在一塊圓弧板上，且由于是三組不同 的孔，加工的 6 個孔可以用分度裝置分為三組。 2.2 方案的選擇 擺動分度鉆床夾具 圖 2.4 擺動分度鉆床夾具裝配圖 1 預定位銷；2 端支承；3 圓弧定位板；4 壓板；5 螺母；6 星形螺母； 7 對定銷； 8 扇形板；9 夾具體； 10 檔銷。 本夾具使用在搖臂鉆床上，可用來加工剎車機構制動帶接頭上的 6- ?9mm 的孔。 工件以 R190mm 圓弧面和兩側面分別在圓弧定位板 3、端支承 2 和檔銷 10 上定位。 鉆完中間兩個孔后，松開星形螺母 6，拉出對定銷 7，向左擺動扇形板 8， 借助側面預定位銷 1，對定銷 7 插入夾具體 9 左側的分度孔中，擰緊星形螺母 6， 即可加工左端兩個孔。同理，反方向即可加工另外兩個孔。 第 3 章 夾具體的結構設計 3.1 定位 3.1.1 定位目的 我們要保證定位元件與工件的定位基準，這樣可以用來確定工件在夾具中的位置，從而保證工件在機床加工時相對刀具運動間的相對位置。 3.1.2 定位原理 使用六點定位原理定位。 3.1.3 定位方式和定位元件 （1） 工件用平面來定位 例如：固定的支承 可調支承 自位支承 輔助支承 （2） 工件以外圓柱面定位 例如：V 形塊 定位套 半圓套 圓錐套 （3） 工件以銷孔定位 例如：定位銷 圓錐銷 定位心軸 圓錐心軸 （4） 工件用各平面定位 3.1.4 定位原則 （1） 足夠的加工精度 工件的定位是以各定位副的定位來定位的，定位元件上上面的壓板壓住的面的精度會影響工件的定位精度，所以，限位基面一定要有相當精準的精準度，來適應加工的工件的要求。 （2） 足夠的強度和剛度 定位元件肯定要能限制住工件的自由度，而且還要能支撐住元件、承受夾緊力和切削力帶來的作用，所以，一定要有足夠的結構強度和材料剛度，以防止使用中會變形或者損壞。 （3） 耐磨性好 工件的裝上或者卸下都會慢慢地磨損夾具體，所以一定會導致定位精度的下降。定位精度下降到一定程度時，夾具就要更換，否則，夾具就不能繼續(xù)使用了。為了使得夾具體的更換時間變長，讓夾具的使用時間變長，定位元件一定要有較好的耐磨性。 （4） 工藝性好 3.1.5 定位方案的選取 夾具在實際生產中的作用是：使用相同加工情況的一批工件都要能在夾具中占有正確和固定的位置，工件位置是不是正確的，要用加工要求來看，能滿足加工要求的就是正確的，反之不滿足就是不正確。一批工件一個一個在夾具上定位時，各個工件在夾具中的位置不可能完全一致，但是各個工件每次相對的位置要在一定范圍以內這樣才能保證精度。 我所設計的夾具是為了加工那 6 個孔，在定位過程中需要保證工件與圓弧板 連接緊密，而且必須與定位銷 10 緊密相接。一個圓弧板的面限制 3 個自由度， 定位銷 10 限制一個自由度，端支承 2 限制一個自由度，上面的一個壓力限制最后一個自由度，由六點定位原理，此工件已完全定位。（如圖 3.1 所示 ） 圖 3.1 零件三維圖 3.1.6 定位誤差 造成定位誤差的原因有很多個，但是其中最主要的有兩個：一個是定位的基準和制定的工序的基準不一樣，出現了差別，也就是說工序基準相對定位基準在加工的時候和預想的和實際尺寸最大變動量Δb；第二是定位基準與限位基準不重合，這樣基準位移就有了誤差，也就是說定位基準相對位置在加工尺寸方向的最大變動量Δj。 進行誤差分析時，要先計算出Δb 和Δj，然后將兩者合成而得Δd。 合成時，若Δb 和Δj 同一誤差造成的，這是Δb 和Δj 關聯，此時如果它們的方向相同，合成時取“+”，如果它們方向相反，合成時取“-”，當兩者不關聯時，可直接將兩者相加。 Dd = Db ± Dt （3-1） 機床夾具的作用主要是：機床需要加工工件時，先將工件裝在夾具上，然后就用個夾具夾緊工件讓其在夾具上無法移動就行了。 一個批次的工件每個工件在加工時裝到夾具上，由于工件還有夾具等存在誤差，使得各個工件在夾具上的位置都不相同，這樣就造成加工后的各個工件尺寸幾乎都不相同，所以就造成定位誤差，用Δd 表示。 裝夾工件其實就是將工件放到機床上用夾具固定在正確的位置，這就是定位。夾緊工件，就是對工件施加作用力，讓工件在正確的位置上固定好，不會移動，這就是夾緊。將工件放到夾具體上并且利用夾緊機構夾緊這個過程就叫做裝夾。而機床夾具的主要功能就是保證工件在機床上的位置保持一致，也就是裝夾。工件在夾具體上放置的好壞也就是裝夾的好壞，會直接影響到工件的加工精度， 因此，能準確的定位就是很重要的一個步驟，需要計算定位誤差。 根據圖 2.1 和圖 3.1 可知,第一基準是中心線 B，第二基準是基準 C。鉆φ9 孔 ΔB = 0，ΔY = 0，ΔD = Δc + ΔY = 0 （3-2） 3.1.7 加工精度 孔的表面相對于基準 C 的垂直度公差 （1） 定位誤差 由前可知定位誤差為 0 （2） 對刀誤差 因刀具相對于對刀或導向元件的位置不精確而造成的加工誤差，稱為對刀誤差。鉆頭與鉆套間的間隙，會引起鉆頭的位移或傾斜，造成加工誤差。 圖 3.2 鉆模對刀誤差 鉆模對刀誤差ΔT 的計算如圖 3.2 所示，刀具與鉆套的最大配合間隙 X max 的存在會引起刀具的偏斜，將導致加工孔的偏移量 X 2 B +h +H X 2 = 2 X max H 式中 B—工件厚度； H—鉆套高度； (3-3) h—排屑空間的高度。 工件厚度大時，按 X 2 計算對刀誤差： ΔT =X 2 ； 工件薄時，按 X max 計算對刀誤差： ΔT =X max 。 因為導套直徑為Φ9G7 所以鉆模板的配合知鉆模板與鉆頭件的配合為 H7/g6 則 Xmax =0.025mm 鉆f 9 時，工件為薄壁件，所以ΔT =X max = 0.25mm； （3） 鉆套和襯套的間隙配合為 H6g5,可知最大間隙為 0.029mm； （4） 鉆套中心線相對于基準 B 的平行度公差為 0.03mm； (5) 刻度盤中心線相對于基準 C 的垂直度公差為 0.02mm； 所以DS = ； = = 0.0526mm （3-4） 孔的垂直度誤差為 0.2 所以結果滿足要求 3.2 夾緊 3.2.1 夾緊目的 讓工件在夾具上的位置不會發(fā)生變化，這樣可以保證精度要求。 夾緊機構是用來施加夾緊力的機械結構，夾緊機構是直接施加夾緊力的最近的機構。我們要將動力源產生的動力源源不絕的傳送到夾緊機構那里，就需有適當的傳遞機構。在工件夾緊過程中起力的傳遞作用的機構，稱為夾緊機構。 夾緊機構在在逐漸夾緊工件的過程中，它還可以改變夾緊力的大小、方向還有力的作用點。我們設計的時候還可以在其中加入自鎖裝置，這樣的話我們就能保證在機床工作時候人力無法保證夾緊力的時候，仍然能可靠地夾緊工件。 3.2.2 夾緊裝置的組成 動力源 ：用于產生夾緊力，是夾具夾緊工件的必備裝置，例如氣壓裝置、液壓裝置、電動裝置、磁力裝置、真空裝置等。 傳力機構 ：它是介于動力源和夾緊機構之間的機構，夾緊元件可以通過傳力機構將動力源的夾緊力轉換為夾緊工件的力，這樣就可以讓夾緊元件夾緊工件。而傳力機構可以在夾緊元件夾緊工件的同事可以改變夾緊力的大小還有方向，尤其是它擁有自鎖性。 夾緊元件：在加工過程中工件時靠一系列機構的共同運作來夾緊，它直接與工件接觸來夾緊工件。 3.2.3 夾緊裝置的基本要求 （1） 工件不移動原則 在工件被夾緊元件夾緊后，工件應該是不可以移動的，否則夾具的設計就是 失敗的，所以說，夾緊的工件不能被移動。 （2） 工件不變形原則 夾緊力通過夾緊元件作用在工件上，由于每個物體都有韌性夾緊力不能超過其塑性變形的最大力，否則會造成工件的變形。所以夾緊力只要求能夠夾緊工件讓其在加工的時候不會發(fā)生移動和變形就可以了。 （3） 工件不振動原則 有些材料它比較脆，如果受到比較大的沖擊和力就有可能會發(fā)生斷裂，還有我們應當注意在加工的時候夾緊元件會傳遞機床的震動，可能會造成工件受損， 所以我們應當提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。 （4） 安全可靠原則 工業(yè)生產中安全永遠都是第一的。夾緊傳力機構應當有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。夾緊裝置應操作安全、方便、省力。 （5） 經濟實用原則 夾緊裝置的自動化程度和復雜程度應與工件的產量和批量相適應。 3.2.4 典型夾緊機構 斜槽夾緊機構 常用在工件尺寸公差較小的機動夾緊機構； 螺旋夾緊機構 適用于手動夾緊機構； 偏心夾緊機構 常用于切削力不大，夾緊行程較小，振動較小的場合。 3.2.5 夾緊方案的選擇 本設計是一個鉆床夾具，加工圓弧板類型的零件的軸向孔，由于鉆孔精度要求較高，必須保證在鉆孔過程零件保持不動，所以必須設計夾緊裝置。根據題目所需，在畢業(yè)設計過程中，選擇鉸鏈夾緊機構作為夾緊裝置。 1 鉆削力的計算 需要鉆孔零件的材料為 HT200，灰鑄鐵。 灰鑄鐵力學性能：抗拉強度 ≥40% s b 3 200MPa ；伸長率 δ≥10%；斷面收縮率 ψ 鉆削切削力的計算公式如表 3-1： 表 3-1 鉆削切削力的計算公式 鉆削時的進給量 由表 3-3 可知，切削扭矩的計算公式 p M = 0.21D2 f 0.8 K KP 為修正參數，它的計算公式  （3-5） b 因為灰鑄鐵的抗拉強度 ，取σ = 736MPa K = ( s b p 736 )0.75 = (736 ′ 106 )0.75 736 鉆φ9 孔，帶入式 3-5 得 M = 0.21 ′ (9 ′ 10-3 )2 ′ (0.2 ′ 10-3 )0.8 ′ 104.5 ` = 4.8 （3-7） 由表 3-1 可知，切削力的計算計算公式如下，其中 f=0.2mm/r P f F = 425DF 0.8 K （3-8) 計算φ9 的切削力，帶入式 3-8 得 F F = 425 ′ 9 ′ 10-3 ′ (0.2 ′ 10-3 )0.8 ′ 104.5 = 132.9 N （3-9） 2 實際所需夾緊力的計算 計算夾緊力,通常是夾具和工件三維剛性系統(tǒng)。根據工件的切削力、夾緊力(大型工件還應該考慮工件的嚴重性,應該考慮工件運動慣性力,等等)的作用,并找出最不利的夾緊過程中瞬態(tài),根據靜力平衡原理計算理論的夾緊力。最后,為了確?？煽繆A緊,然后乘以一個安全系數所需的夾緊力的實際值,即: WK =WK 式中 WK —實際所需夾緊力（N）； （3-10） W —在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力（N）； K —安全系數。 安全系數 K 可按下試計算： K = K0 K1K2 K3 K4 K5 K6 式中， K0 ~ K6 為各種因素的安全系數，如表 3-2  （3-11） 表 3-2 安全系數 K0 ~ K6 的數值 若安全系數 K 的計算結果小于 2.3 時，取 K=2.5。 鉆孔時，根據表 3-1、表 3-2，帶入式 3-11，計算相應的安全系數得： K =K 0 K1 K 2 K3 K 4 K5 K6 =1.3 ×1.0 ×1.5 ×1.0 ×1.3 ×1.0 ≈2.5 表 3-3 安全系數 K2 夾緊力 W = 2M nDm W = 2KM k nDm 2 ′ 2.5 ′ 4.8 ′ 10-3.9 = 1 ′ 190 ′ 10-3 ′ 0.25 =113N K --- 安全系數 n --- 卡爪數 M --- 鉆削力矩 D --- 工件直徑 （3-13） 摩擦系數的選擇，由于工件的尺寸為 45 號鋼， 摩擦力 f = mFp 1 =0.25132.9 =33.2N （3-14） 因為 WK > f ，所以鉆孔過程中不會發(fā)生滑動，夾緊力合適，夾緊機構滿足 設計要求。 3.3 夾具體 3.3.1 目的 夾具體在夾具中的作用是連接夾緊機構，還有固定工件等裝置讓整個機構成 為一個有機的整體。然后夾具再與機床上有關部件連接，定位，讓夾具在機床上的位置相對固定。 夾具體的要求 （1） 應有足夠的強度和剛度 加工過程中會有很多力作用在夾具上比如夾緊力還有切削力等，如果夾具體沒有相符的剛度和強度，那就有可能會出現事故，也有可能產生變形等其它事情。 （2） 結構簡單，具有良好的工藝性 我們設計夾具的時候首先把安全問題考慮后，保證了夾具體有著相符的強度和剛度后，還有力求結構簡單，體積小，質量輕，特別是對于移動和或反轉夾具， 其質量不應太大一般不超過 10kg,以便于操作。 （3） 尺寸要穩(wěn)定 對于鑄造夾具體，要進行時效熱處理；對于焊接夾具體，要進行退火處理， 以消除內應力，以保證夾具體加工尺寸的穩(wěn)定。 （4） 便于排屑 機床在工作時鉆銑工件會出現大量的廢屑，如果廢屑不清理的話，會局部溫度大量升高損壞鉆頭，還會使工件變形，而為了防止這種情況出現。我們在設計夾具體時，要考慮切屑的排除問題 （5） 在機床上安裝穩(wěn)定可靠 夾具是放在機床上的，所以夾具在設計時一定要考慮到機床的實際情況，夾具體與機床接觸面一定要重心低，這樣夾具會更穩(wěn)，而且夾具體的底面一定要和機床接觸面大，這樣能增大摩擦，防止機床在鉆孔的時候不會出現夾具移動。夾具體在加工時應一次性加工出來不要二次加工，這樣對于夾具的精度有這很大的保證，而且是鉆銑時夾具還應該與機床主軸有著平行度公差并且保證在一定的范圍里，否則加工的工件會出現很大的誤差。 但總之我們設計夾具應當保證我們的夾具有相應的精度，足夠安全，，有著足夠的使用壽命，并且穩(wěn)定可靠，這才是一個成功的夾具。 3.3.2 夾具體毛坯的類型 （1） 鑄造夾具體 鑄造的夾具體有很多優(yōu)點，比如說它的工藝性能比較好，能鑄造出你想要的任何形狀，而且有著不錯的抗壓強度還有強度以及剛度。但是其也有不少缺點， 它的生產周期長，而且需要進行時效處理，這樣才能消除內應力。常用材料為灰鑄鐵（如 HT200），要求強度高時用鑄鋼（如 ZG270-500），要求重量輕時鑄鋁（如 ZL104）。目前鑄造夾具體應用較多。 （2） 焊接夾具體 焊接夾具體，它由各種鋼板等各種材料焊接而成，焊接夾具體的制造相對別的方法方便、而且生產周期短、尤其是成本低、重量輕（壁厚比鑄造夾具體?。５附訆A具體有著比較嚴重的缺點就是它的熱應力較大，工件特別易變形，還需要經退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。 （3） 鍛造夾具體 鍛造夾具體，這種夾具體它對于那種形狀簡單，還有尺寸比較小的，要求強度和剛度大的場合。而且這種夾具體在鍛造后還需要進行經退火處理。由于以上的原因所以此類夾具體應用較少。 （4） 型材夾具體 對于一些小型的夾具我們一般常用型材夾具體不用鍛造夾具體，它可以直接由板材，管材，以及棒料等型材加工而成。這種夾具體的好處是材料很容易找， 生產速度比較快，并且成本低、重量輕，比如各種心軸類夾具的夾具體及鋼套鉆模夾具體。 我畢業(yè)的設計的夾具中,鉆模板,圓板、板材料是由灰鑄鐵(HT200)。HT200 指最小抗拉強度 200 mpa 灰鑄鐵、高強度鑄鐵、珠光體基體,強度、耐磨性、耐熱性、阻尼性能好,鑄造性能好,使用前需要人工時效處理,主要用于鑄造汽車發(fā)動機氣缸,氣缸套、車床床上承受的壓力和振動組件?；诣T鐵可以完美的我所有的條件來實現所需的夾具。 3.3.3 工作條件 （1） 承受較大應力的零件（彎曲應力<29.40MPa）； （2） 摩擦面間的單位面積壓力>0.49MPa（大于 10t 在磨損下工作的大型鑄件壓力>1.47MPa）； （3） 要求一定的氣密性或耐弱腐蝕性介質。 3.3.4 夾具的零件圖 如圖 3.3 和圖 3.4、圖 3.5、圖 3.6 是擺動分度鉆床夾具的二維圖包含了夾具的正視圖，側視圖，俯視圖，以及一個局部剖視圖。 圖 3.3 夾具體的主視圖 圖 3.4 夾具體的俯視圖 圖 3.5 夾具體的側視圖 圖 3.6 夾具體的局剖圖 用Solidworks 畫出夾具的三維圖，用以增強對夾具的三維立體感(如圖 3.7) 圖 3.7 工件在夾具上的安裝圖 第 4 章 鉆模板和分度裝置的結構設計 4.1. 鉆模板 鉆模板的結構選擇:鉆模板結構設計中,主要是根據工件的形狀尺寸,加工零件,結構特點和生產規(guī)模和機床的型號的條件。設計需要鉆模板結構簡單,易于使用,易于制造。 鉆模板安裝鉆孔單位,確保鉆機鉆模板上設置在正確的位置。常見的鉆模板有以下幾種。 (1) 固定鉆模板 固定鉆模板固定與夾具可能整體形成與特定的文件夾,也可以用螺釘連接。這個鉆模板,位置精度高。 (2) 鉸鏈式鉆模板 鉸鏈式鉆模板和夾鉸鏈連接。我們轉動工件時，上下工件時；將鉆模板上翻， 加工時放下來即可并用定位銷固定。夾緊:鉸鏈式鉆模板,可以裝載工件上夾方便裝卸;但翻轉鉆模板和勞動消耗,效率低下,并鉆模板位置精度鉸鏈間隙影響鉆孔定位精度不高,主要用于生產的小型精密鉆孔少應用。 (3) 懸掛式鉆模板 懸掛式鉆模板與主軸頭,懸掛式鉆模板中經常使用多軸驅動頭當加工平行孔使用,生產效率高,適用于大規(guī)模生產。 4.2. 鉆套 鉆套是夾具的一個獨特的元素,它的作用是確定軸向位置鉆孔,鉆孔和鉸刀等其他工具來防止發(fā)生偏轉在這個過程中,以確保加工孔的位置精度,提高工藝系統(tǒng)的剛度。 根據使用特點，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結構形式。 （1） 固定鉆套 固定鉆套(圖 4.1)直接按在鉆模板,位置精度高,但不容易換鉆套，鉆模板較薄時，鉆套應當有足夠的長度應該使用有肩鉆套。 圖 4.1 固定鉆套 （2） 可換鉆套 可換鉆套(圖 4.2)是用于單一部件,大規(guī)模生產,便于更換磨損的鉆套。鉆套和襯套之間使用 F7 / m6 或 F7 / k6 的配合。襯套和鉆模板之間采用 H7/n6 配合。鉆套磨損時,旋下螺絲,換鉆套。螺絲可以防止旋轉鉆套的加工和收縮。 圖 4.2 可換鉆套 （3） 快換鉆套 在一次夾緊工件,如果有多次的鉆孔加工步驟,鉸孔或開發(fā)需要一組不同孔徑的刀具,您應該使用容易更換的鉆套(圖 4.3)。更換鉆套時, 鉆套就逆時針旋轉,這樣前沿面螺釘位置可以設置換鉆套。刀具的旋轉方向應考慮為了避免鉆套自動掉下來。 圖 4.3 快換鉆套 (4)特殊鉆套 在需要時,由于工件加工孔的位置或形狀你不能使用標準的鉆套,被稱為一個自行設計特殊的鉆頭夾套。圖 4.4 加長鉆套常見特殊鉆頭夾, 在加工凹洞時可用來減少摩擦,上面的鉆套高度H 釬套高度H 增加,良好的績效導向,改善工具剛度、精度高,但是鉆套和工具磨損,一般是 H = 1 ~ 2.5 d。 圖 4.4 加長鉆 4.3 分度裝置 4.3.1 概述 加工通常是一個多工位加工一個工件,如刻度尺的刻線、齒條與齒輪類型處理。這樣的工件夾緊后,肯定需要在加工過程中分度,即完成后工件可以和夾具一起轉一定的角度。 4.3.2 分度裝置的類型 直線分度裝置 1、回轉分度裝置按分度盤和對定銷的位置的不同可分為軸向分度和徑向分度。 2、按分度盤回轉軸線的位置不同可分為立軸式、臥軸式和斜軸式。 3、按分度裝置工作原理的不同，可分為機械分度，光學分度等。 4、按分度裝置的使用性，可分為通用，專用。 4.3.3 分度裝置的機構 對定部分 它是分度裝置的基礎。 轉動部分 包括會轉盤、襯套和轉軸。 分度對定機構 由分度盤和對定銷組成，其作用是在轉盤和轉化后，使其相對于固定部分定位。 抬起鎖緊機構 分度對定后要講轉動部分鎖緊，以增大分度裝置工作時的剛度。 潤滑部分 潤滑系統(tǒng)主要由油杯等組成，潤滑系統(tǒng)的功能是減少摩擦力降低磨損，使機構操作簡便。 4.3.4 分度方式 工件上各加工孔的角度位置，依靠一個分度齒輪或改用一個不等分的可分度盤獲得。分度時，可先旋松星形螺母，使對定銷退出，再旋松星形螺母，使鎖緊環(huán)松開，然后用扳手搬動三爪卡盤連同分度齒輪回轉分度，分度完畢后，再依次旋緊星形螺母和插入對定銷，使對定銷插入圓孔，鎖緊環(huán)抱緊回轉部件。當加工孔距不能用分度齒輪或可換分讀盤分度時，則可直接按刻度盤上刻度值。本夾具可用于擺動分度分度加工，將 C 面安裝在鉆床工作臺上，另通過定向鍵在另一面上安裝另一套鉆模板支架，即可加工徑向等分孔和不等分孔。 第 5 章 夾具的整體結構 5.1 夾具二維圖 本夾具有近 30 個零件 圖 5.1 夾具的主視圖 如圖 5.1 所示，圖中是所設計的擺動分度鉆床夾具的全部視圖。從圖中可以清楚地看到工件在圓弧定位板上進行定位和夾緊。此夾具通過對定銷定位鉆模板，工作時將對定銷拔出將需要鉆的孔的對行銷孔對準然后再將對定銷插入固定即可。 5.2 夾具三維圖 如圖 5.2 所示，圖中分別是設計的擺動分度鉆床夾具的三維圖。在圖中可以清楚的看到該夾具的分度裝置。分度時，可先旋松星形螺母，使對定銷退出，然后用扳手搬動分度盤回轉分度，分度完畢后，再旋緊星形螺母，使對定銷插入齒槽，鎖緊環(huán)抱緊回轉部件。當加工孔距不能用分度齒輪或可換分讀盤分度時，則可直接按刻度盤上刻刻度值。 圖 5.2 夾具的立體圖 通過 SolidWorks 進行三維實體建模的得到夾具的三維實體造型，如圖 5.3 所示。 圖 5.3 夾具的立體圖 第 6 章 零件材料 6.1 標準件 標準部件的設計,如螺絲、螺母、螺栓和其他部分之間的定位元素用于連接固定,需要一定程度的工藝性能和良好的可塑性,在使用過程中可能會受到力,需要適當的強度。 根據我所設計的夾具以及工件的精度和強度要求，45#鋼滿足使用要求。 45 #碳鋼鋼結構質量,硬度高,可調質表面硬化表面硬度提高部分(硬化:這部分是加熱到Ac3 或Ac1 臨界溫度低(鋼)超過一定的溫度,保持一定時間,然后適當的冷卻速率,熱處理工藝獲得馬氏體組織(貝氏體):淬火旨在改善零件硬度、強度和耐磨性,良好的組織和準備余熱處理步驟。 45 #鋼淬火及回火后硬度不大于前 HBC55(感應淬火 HBC58);零件淬火及回火處理后具有良好的機械性能,廣泛應用于各種重要的結構零件,特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪和軸等;但是,表面硬度低,耐磨性,可以調質+ 表面硬化增加零件的硬度。建議:熱處理溫度 850 攝氏度正?；?840 攝氏度淬火及回火 600 度 45#鋼的力學性能。 抗拉強度： 屈服強度： 伸長率： db 3 600MPa ds 3 350MPa d 3 16% 斷面收縮率： Y 3 40% 6.2 非標準件 1 對定銷 如圖 6.1 所示 圖 6.1 對定銷 在本設計中，對定銷的作用： 分度時，拔出對定銷，讓對定銷從夾具體上的孔中退出，在將分度盤上的孔對準相應的孔后，將對定銷插入其中。在這里對手柄的形狀、性能沒有特殊要求， 選擇普通對定銷（圖 6.1），對定銷我們可以選用 35 號鋼。 鋼根據含碳量可以分為 3 種高碳鋼，中碳鋼，低碳鋼。低碳鋼--含碳量一般小于 0.25%；中碳鋼--含碳量一般在 0.25～0.60%之間；高碳鋼--含碳量一般大于 0.60%。 35 #鋼為優(yōu)質碳鋼,具有良好的延性和足夠的強度、良好的加工性能,焊接性 能還可以,所以我們選擇的對定銷是 35 #鋼,由于實際使用的鎖銷主要用于正火條件和調質狀態(tài)使用(正火:指鋼的加熱或鋼鋼的溫度高于臨界點,在 30 ~ 50℃ 保持一個適當的時間,在靜止空氣冷卻熱處理技術;目的:提高低碳鋼的力學性能改善切削加工性能,晶粒細化,消除結構性缺陷淬火:指的是鋼或復合鋼淬火及回火熱處理工藝)。 35#鋼由于其優(yōu)秀的性能以及良好的性價比它普遍用于制造各種鍛件、熱壓件、冷拉和頂鍛鋼材，機械制造中的零件，如曲軸、轉軸、杠桿、連桿、套筒、輪圈、墊圈以及螺釘、螺母等。 35#鋼的力學性能如下： 抗拉強度： db 3 530MPa 屈服強度： d s 3 315MPa 伸長率： d5 3 20% 斷面收縮率： Y 3 45% 未熱處理硬度： ￡ 197HB 結論 此畢業(yè)設計是對鉆床夾具的一次研究，在此夾具設計中定位方案的設計以及夾緊裝置設計是本次鉆床夾具的重點。我的畢業(yè)設計任務是設計一個鉆床夾具， 零件形狀是一塊圓弧形狀的板，上面有三組孔共 6 個孔，為了保證工件的精度以及保護工件和人員的安全，所以我們必須對工件進行安裝和定位。 因為三組孔不在一個平面內所以我們需要用到分度盤，以及用一個壓塊將工件固定在圓弧定位板上，由一塊地板以及一塊擋板還有一個定位銷對工件進行定位，此定位方案能符合工件加工的需要。 在鉆頭鉆孔的過程中，鉆削力和鉆削扭矩可能會使零件發(fā)生相對運動，影響加工精度，因此需要用夾緊裝置將零件夾緊。常用的夾緊裝置有：偏心夾緊機構、斜鍥夾緊機構、螺旋夾緊機構、彈性夾頭、彈性薄壁夾盤、壓板夾緊機構等等。在鉆孔過程中，機床的振動可能會使我們所選的夾緊機構出現松動的情況，所以根據題目所需采用壓板夾緊機構進行夾緊。 我在設計過程中采用了大量的市場上可以買到的材料，這樣節(jié)約了大量的經費，使得我的家具有著更加多的市場，更加有競爭力；而且我們使用工件的專有夾具，我們大量的生產一種零件可以減少誤差，以及減少了成本。 致謝 從去年 11 月份開始準備畢業(yè)設計開始，在張興權老師的盡心指導和嚴格要求下，我終于完成了《擺動分度鉆床夾具設計》的設計論文。從課題選擇、方案論證到具體設計，每一步對我來說無疑是巨大的嘗試和挑戰(zhàn)，也成就了我在大學期間獨立完成的最大的項目。記得在剛接到這個課題時，由于夾具設計以及相關知識不是很明了，我有些茫然不知所措，不知從何做起，于是我給自己提出了一系列相關的問題：怎樣做畢業(yè)設計、做畢業(yè)設計的要求有哪些、我要設計一個怎樣的夾具、要達到什么樣的效果、實現什么樣的功能、與那些專業(yè)知識有關聯等。后來，在老師的引導下，我清楚要做好畢業(yè)設計，必須了解相關的專業(yè)知識，去圖書館查閱相關資料、上網去了解鉆床夾具在國內外發(fā)展的前景和最新成果。 在具體設計的過程中，我遇到了很多問題，比如：加工零件時，要限定哪些自由度，選擇怎樣的定位方案和定位元件才能實現定位要求，又能使工人師傅加工方便、高效、快捷、精確。于是我不斷查閱資料，提出新的想法，然后去論證這種想法的可行性，在這個提出、論證、放棄、再提出的循環(huán)往復的過程中，我學到了很多東西，同時畢業(yè)設計也在一天天的完成中。雖然我設計出來的夾具不是很成熟，在查閱了很多資料的前提下仍然不能做到十全十美，但我心里有一種莫大的自豪感與幸福感，因為我通過自己的努力踏踏實實地走過了一個完整的設計所要經過的所有過程，并且享受了每一個過程，更重要的是在設計過程中我注入了自己鮮活的思想。 在整個畢業(yè)設計的過程中，我學到的不只是畢業(yè)設計本身，還有很多畢業(yè)設計以外的東西，一種態(tài)度，一種隨帶學術，為人處世的態(tài)度。在做事的過程中， 我們定應該盡自己所能，認真做好手邊的事情。俗話說的好萬事開頭難，很多時候我們在做一件事時會覺得很陌生、很難，不知從何入手，這時，我們需要靜下心來，認真分析，將問題一點一點的解決，這是一個漫長的過程，也是一個學習和自我提升的過程，在這期間會覺得茫然、困惑、不知所措，但是只要堅持到最后，就一定會成功。完成它的那一刻，我們會覺得很有成就感，這是一種對自己 能力的肯定，也是對自己的認可。 在這里我要特別感謝我的指導老師—張興權老師。他治學嚴謹細心。在閑聊中他總是能像知心朋友一樣鼓勵我，在論文的撰寫和措辭等方面他也總會以“專業(yè)標準”嚴格要求我，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復修改、潤色， 張老師始終認真負責地給予我深刻而細致地指導，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。正是張老師的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝老師 。 河海大學文天學院本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 [1] 黃健求.機械制造技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013. 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