杠桿臂鉆孔鉆床夾具設(shè)計(jì)

目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)概述21、任務(wù)分析及設(shè)計(jì)思路31.1任務(wù)分析31.2設(shè)計(jì)思路32、鉆床夾具 31．1鉆床夾具在加工中的作用 31．2鉆床夾具的確定 31．3鉆模類型的選擇 41.4鉆套的選擇41.5鉆模板的類型41.6專用夾具的組成41．7工件零件圖 43、夾具設(shè)計(jì) 52．1夾具設(shè)計(jì)的基本原則 52．2定位方案 52．2．1定位元件的確定 52．2．2定位基準(zhǔn)的確定 62．3夾緊方案 72．3．1夾緊元件的注意事項(xiàng) 72．3．2夾緊元件的確定 72.4輔助裝置 82．4．1鉆套 82．5夾具體裝置 92.5.1夾具體裝置的確定112.5.2夾具體裝配圖的繪制112.6夾具裝配總圖112.6.CAD圖展示114、作品特點(diǎn) 125、設(shè)計(jì)總結(jié)13附錄：（設(shè)計(jì)圖紙、工藝卡片、程序等）15 PAGEPAGE3畢業(yè)設(shè)計(jì)概述畢業(yè)設(shè)計(jì)是通過一個(gè)實(shí)踐的完成，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)以及基本技能，是對(duì)學(xué)生在校期間所學(xué)知識(shí)的綜合考察，也是對(duì)知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際測驗(yàn)，使學(xué)生受到一次較為全面的科研實(shí)踐與訓(xùn)練。其目的在于：

一、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以及其他先修課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問題的能力，通過課設(shè)訓(xùn)練可以鞏固、加深有關(guān)機(jī)械課設(shè)方面的理論知識(shí)。

二、學(xué)習(xí)和掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，為以后的專業(yè)課程及畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)，做好準(zhǔn)備。

三、使學(xué)生具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范手冊、圖冊和查詢有關(guān)設(shè)計(jì)資料的能力。

我國的裝備制造業(yè)盡管已有一定的基礎(chǔ)，規(guī)模也不小，實(shí)力較其它發(fā)展中國家雄厚。但畢竟技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，滯后于制造業(yè)發(fā)展的需要。我們要以高度的使命感和責(zé)任感，采取更加有效的措施，克服發(fā)展中存在的問題，把我國從一個(gè)制造業(yè)大國建設(shè)成為一個(gè)制造強(qiáng)國，成為世界級(jí)制造業(yè)基礎(chǔ)地之一。夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，是決定機(jī)械性能的最主要因素。由于各產(chǎn)業(yè)對(duì)機(jī)械的性能要求不同而有許多專業(yè)性的夾具設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,用來安裝工件固定在正確位置上,完成其切削加工

、檢驗(yàn)、裝配、焊接等工作,所使用的工藝裝備統(tǒng)稱為夾具。如機(jī)床夾具、檢驗(yàn)夾具、焊接夾具、裝配夾具等。

鉆床專用夾具的作用可歸納為以下四個(gè)方面：

一、保證加工精度：鉆床夾具可準(zhǔn)確提高工件孔及孔系間的位置精度可以保證加工精度。

二、提高生產(chǎn)效率：鉆床夾具可快速地將工件定位和夾緊同時(shí)還可以省下劃線找正的輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。三、減少勞動(dòng)強(qiáng)度：采用機(jī)械、氣動(dòng)、液動(dòng)等夾緊機(jī)構(gòu)，可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

四、擴(kuò)大鉆床的生產(chǎn)產(chǎn)量：利用鉆模其結(jié)構(gòu)簡單制造方便，可使其的批量生產(chǎn)得到廣泛應(yīng)用。一、任務(wù)分析及思路1.1任務(wù)分析:1、明確夾具的功用，選擇夾具的類型2、定位方案的選擇、分析、比較和確定3、夾緊方案的選擇、分析、比較和確定4、對(duì)定方案的選擇、分析、比較和確定5、夾具各部分元件的選擇6、夾具的精度分析7、夾具的特點(diǎn)1.2設(shè)計(jì)思路:夾具精準(zhǔn)度分析及繪制夾具裝配草圖，并利用專用軟件繪制出夾具動(dòng)態(tài)仿真圖檢驗(yàn)夾具運(yùn)行的可行性進(jìn)行分析，最終確定夾具設(shè)計(jì)方案!確定夾具功能以及夾具類型，選擇定位方案及夾緊方案，對(duì)定位方案的選擇，夾具各部位零件的選擇，夾具的精準(zhǔn)度以及夾具的特點(diǎn)二、鉆床夾具1.1鉆床夾具在加工中的作用（1）保證加工精度，并使工件的加工精度穩(wěn)定（2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本（3）減輕工人的操作強(qiáng)度，降低對(duì)工人的技術(shù)要求1.2鉆床夾具的確定鉆床夾具的種類繁多，可按夾具的應(yīng)用范圍分為以下幾類。固定式鉆模：固定式鉆模是指在使用過程中，其位置在機(jī)床固定不動(dòng)。一般用于在立式鉆床上加工直徑大于10mm的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。固定式鉆模的夾具體上需設(shè)置凸緣或耳座，以便將其固定在鉆床工作臺(tái)上。移動(dòng)式鉆模：用于鉆削中小型工件同一表面上的多個(gè)孔。分度式鉆模：加工同一圓周上的平行孔系，同一截面內(nèi)的徑向孔系或同一直線上的等距孔系時(shí)，鉆模上應(yīng)設(shè)置分度裝置。帶有分度裝置的鉆模稱為分度式鉆模。翻轉(zhuǎn)式鉆模：組翻轉(zhuǎn)式鉆模一般用于加工小型工件上分布在不同表面上的孔。蓋板式鉆模：蓋板式是定位元件，夾緊裝置及鉆套均設(shè)在鉆模板上，鉆模板在工件上裝夾。滑蓋式鉆模：是是一種帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具。1.3鉆模類型的選擇鉆模設(shè)計(jì)時(shí)首先要根據(jù)工件的尺寸，形狀，重量，加工要求和批量等選擇夾具的結(jié)構(gòu)類型，①在加工工件精度要求高且鉆孔直徑大于10mm時(shí)，應(yīng)選擇固定式鉆模。②翻轉(zhuǎn)式鉆模和移動(dòng)式鉆模適用于中小型工件上的孔的加工，工件裝入夾具后的總重量不宜超過10kg。③加工同一圓周上或同一平面內(nèi)的多個(gè)平行孔系時(shí)，若夾具和工件的總重量超過15kg，宜采用固定式鉆模在搖臂鉆床上加工。④對(duì)于孔的垂直度和孔距精度要求不高的小型工件，宜采用滑柱式鉆。根據(jù)上述介紹本設(shè)計(jì)夾具采用翻轉(zhuǎn)式鉆模專業(yè)鉆床夾具1.4鉆套的選擇鉆床夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是它具有特有的鉆套和鉆模板。鉆套是保證鉆模中被加工的孔的位置精度，引導(dǎo)刀具，防止其在加工過程中發(fā)生偏斜，提高刀的剛性，防止加工時(shí)的振動(dòng)。鉆套的類型已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。①固定鉆套:配合或固定鉆套結(jié)構(gòu)簡單，鉆孔精度高，適用于單一鉆孔工序和小批量生產(chǎn)。②可換鉆套：采用或配合，間隙配合裝入襯套內(nèi)，用螺絲固定。③快換鉆套：配合或能快速更換不同孔徑的鉆套。④特殊鉆套：因工件的形狀或被加工的孔的位置需要而不能使用標(biāo)準(zhǔn)鉆套時(shí)，需自行設(shè)計(jì)的鉆套。1.5鉆模板的類型鉆模板用于安裝鉆套，并確保鉆套在鉆模板上的正確位置。鉆模板可分為以下幾種類型。①固定式鉆模板：鉆模板直接固定在夾具體上。采用兩個(gè)圓錐銷定位及螺釘緊固的結(jié)構(gòu)也可采用整體的鑄造或者焊接結(jié)構(gòu)。②鉸鏈?zhǔn)姐@模板：當(dāng)鉆模板妨礙工件裝卸或鉆孔后需要攻螺紋時(shí)，鉆模板用鉸鏈裝在夾具體上。③可卸式鉆模板：鉆模板以兩個(gè)定位孔在夾具體上的圓柱銷和菱形銷上定位，并用鉸鏈螺栓將鉆模板和工件一起夾緊。加工完畢后需要卸下鉆模板才能裝卸工件。④懸掛式鉆模板：在立式鉆床上采用多軸傳動(dòng)頭加工平行孔系時(shí)，所采用的鉆模板通過兩導(dǎo)柱直接懸掛在傳動(dòng)箱上，并隨機(jī)床主軸往復(fù)移動(dòng)。1.6專用夾具的組成（1）定位元件它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)間的相對(duì)正確位置。常用的定位元件有支承釘、定位銷、V型塊等。（2）夾緊裝置用于夾緊工件，在切削時(shí)使工件在夾具中保持既定位置（3）對(duì)刀、引導(dǎo)裝置對(duì)刀、引導(dǎo)裝置的作用是確定刀具相對(duì)于夾具的位置，或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件，如對(duì)刀塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱為引導(dǎo)元件。常用的對(duì)刀、引導(dǎo)元件有對(duì)刀塊、鉆套等。夾具體用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置。(5)元件及裝置根據(jù)夾具特殊功能需要而設(shè)置一些元件或裝置。如分度裝置、靠模裝置、連接件、操作建議及其他輔助元件等。銑床夾具還要有定位鍵等。1.7工件零件圖本次設(shè)計(jì)的是根據(jù)所給出零件圖的尺寸和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出適合這個(gè)零件的夾具，鉆出如下圖所示Φ10Φ13的孔。零件的加工工藝初步分析

該工件的結(jié)構(gòu)形狀比較不規(guī)則，臂部剛性不足，加工孔φ10mm位于懸臂結(jié)構(gòu)處，且該孔精度和表面粗糙度要求高，故工藝規(guī)程中分鉆、擴(kuò)、鉸多個(gè)工序。由于該.工序中兩個(gè)孔的位置關(guān)系為相互垂直，且不在同一個(gè)平面里，要鉆完一個(gè)孔后翻轉(zhuǎn)90°再鉆削另一個(gè)孔，因此要設(shè)計(jì)成翻轉(zhuǎn)式鉆夾具。

零件的技術(shù)要求分析

1.調(diào)質(zhì)處理240-260HBW。

2.未注倒角C1.5。

3.鍵槽16H7x84.5工藝路線：備料塊件114.5x77x20熱處理調(diào)質(zhì)處理HRC6230、銑①粗精銑v形塊左右端面至112.5mm②粗精銑v形塊前后端面至75mm④粗精銑軸瓦鎖止口鉆①鉆?4.5孔②攻M5螺紋孔至圖紙尺寸粗精銑16H7x84.5直槽成活粗精銑16H7x75直槽成活檢驗(yàn)按圖樣要求總檢80、入庫2、夾具設(shè)計(jì)2.1夾具設(shè)計(jì)的基本原則

（1）滿足使用過程中工件定位的穩(wěn)定性和可靠性；

（2）有足夠的承載或夾持力度以保證工件在工裝夾具上進(jìn)行的施工過程；

（3）滿足裝夾過程中的簡單與快速操作；

（4）易損零件必須是可以快速更換的結(jié)構(gòu)，條件充分時(shí)最好不需要使用其它工具進(jìn)行；

（5）滿足夾具在調(diào)整或更換過程中重復(fù)定位的可靠性；

（6）盡可能的避免結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴；

（7）盡可能選用市場上質(zhì)量可靠的標(biāo)準(zhǔn)品作組成零件；

（8）滿足夾具使用國家或地區(qū)的安全法令法規(guī)；

（9）設(shè)計(jì)方案遵循手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓、伺服的依次優(yōu)先選用原則；2.2定位方案2．2．1定位元件的確定常見的定位元件：1、平面定位：包括支撐釘、支撐板、可調(diào)支撐、自位支撐、輔助支撐。特點(diǎn)：適用于精基準(zhǔn)，工件重量、切削負(fù)荷較大的場合。2、內(nèi)孔定位：包括定位銷、圓柱銷、定位心軸。特點(diǎn)：適用于粗精準(zhǔn)定位，限制轉(zhuǎn)向自由度3、外圓定位：包括V形塊、定位套。特點(diǎn)：對(duì)中性好，安裝方便，成本低，可用于粗精基準(zhǔn)根據(jù)定位設(shè)計(jì)的方案再加以具體化，選擇其定位銷和活動(dòng)V形塊。2．2．2定位基準(zhǔn)的確定夾具用長銷小平面組合一塊V型塊定位，利用長銷小平面限制3個(gè)自由度，V型塊限制2個(gè)自由度，長V形塊4點(diǎn)定位，實(shí)現(xiàn)了完全定位原理如下圖所示：2．3夾緊方案2．3．1夾緊元件的注意事項(xiàng)（1）夾緊力的方向：夾緊力的方向必須要有利于工件的定位，且注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件產(chǎn)生變形。（2）夾緊力的作用點(diǎn)：夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在定位元件支承點(diǎn)的作用范圍內(nèi)，以及工件剛度高的位置。確保工件定位準(zhǔn)確、不變形。（3）選擇夾緊機(jī)構(gòu)：在確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)的同時(shí)，要確定其對(duì)應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要注意以下幾方面的問題：（1）安全性夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的夾緊力，以防止因反作用力夾傷操作人員。（2）手動(dòng)夾具夾緊機(jī)構(gòu)的操作力不應(yīng)過大，以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。（3）夾緊機(jī)構(gòu)的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。（4）手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備操作靈活、方便等特點(diǎn)。2．3．2夾緊元件的確定常用的夾緊機(jī)構(gòu)：（1）斜楔結(jié)構(gòu)：是利用其斜面移動(dòng)產(chǎn)生的壓力來夾緊工件，但由于操作不便，僅在一些小型鉆床和銑床上應(yīng)用（2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)：采用單個(gè)螺旋夾緊或其他元件組合實(shí)現(xiàn)工件夾緊的機(jī)構(gòu)，具有增力比大，自鎖性能好兩大特點(diǎn)（3）偏心輪機(jī)構(gòu)：為了減少輔助時(shí)間，可以使用各種快速接近或快速撤離工件的夾緊機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)省力、安全、更換元件方便，對(duì)工人技術(shù)要求低，制造成本低。根據(jù)上述采用其螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中的螺旋壓板夾緊方式如下圖所示： 2．4輔助裝置2．4．1鉆套為了能迅速、準(zhǔn)確的確定刀具與夾具的相對(duì)位置，鉆夾具上都應(yīng)該設(shè)置引導(dǎo)刀具的元件鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，鉆模板與夾具體相聯(lián)接，鉆套與工件之間留有排屑空間。一、常用的鉆套有：（1）固定鉆套：配合H7/n6、H7/r6結(jié)構(gòu)簡單，精度高。適用于單孔或小批量生產(chǎn)。（2）可換鉆套：H7/g5、H7/g6間隙配合裝入襯套內(nèi)，用螺釘固定。（3）快速鉆套：配合H7/g5、

H7/g6結(jié)構(gòu)與_上述不同，不同固定螺釘便可更換。適用于加工多，更換不同孔徑的鉆套。（4）特殊鉆套:使用于工件結(jié)構(gòu)形狀和被加工孔的位置特殊性，標(biāo)準(zhǔn)鉆套不滿足時(shí)用的鉆套。二、鉆套的尺寸、公差配合的選擇：鉆套內(nèi)徑基本尺寸=引導(dǎo)刀具的最大極限尺寸。（1）鉆套內(nèi)徑基本尺寸:鉆頭、擴(kuò)孔鉆，鉸刀是標(biāo)準(zhǔn)化尺寸刀具，所以內(nèi)徑刀與刀具按基軸制選擇。鉆套與刀具之間按一定的間隙配合，以防刀具使用時(shí)咬孔。（2）鉆套高度H:H=

(1~3)

D

斜孔H=

(4~6)

D

H過長，磨損嚴(yán)重，因此本鉆套H取18mm。（3）排屑空間h:

h指鉆套底部與工件表面之間的空間，h過大要引偏，過小不能排屑。鑄鐵:

S=(0.3~0.7)

D小孔取小値。

鋼:

S=(0.7~1.5)

D大孔取大值。斜孔:

S=(0~0.2)

D （4）性能要求:高硬度、耐磨

常用材料:

T10A、T12A、CrMn或20滲碳淬火

D≤10mm

CrMn

D<25mmT10A、T12A(HRC58～64）

D≥25mm

20滲碳淬火（HRC58~64）

根據(jù)加工工件要求，選擇其固定鉆套如下圖所示：2．5夾具體裝置2.5.1夾具體裝置的確定（1）夾具設(shè)計(jì)基本要求：（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度（3）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，重量輕、體積?。?）安裝應(yīng)穩(wěn)固和安全，重心要低（5）便于切削的排除（6）具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性2.5.2夾總具體零件的選用一、支撐釘支撐釘是用來限制工件的自由度的。因此對(duì)支撐釘有以下基本要求：(1）足夠的精度 由于工件的定位是通過定位副的接觸(或配合)實(shí)現(xiàn)的，定位元件.上限位基面的精度直接影響工件的定位精度，因此，限位基面應(yīng).有足夠的精度。足夠的強(qiáng)度和剛度只有足夠的剛度和剛度，才能避免在使用中變型或損毀。耐磨性好工件的裝卸會(huì)磨損定位元件的限位基面，導(dǎo)致定位精度下降。定位精度下降到一-定程度時(shí)，定位元件必須更換，否則，夾具不能繼續(xù)使用，因此為了提高夾具壽命延長使用周期，定位元件要有較高的耐磨性。（4）工藝性好定位件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力要求簡單、合理、便于加工、裝配和更換。銷軸銷軸是一類標(biāo)準(zhǔn)化的緊固件，既可靜態(tài)固定連接，亦可與被連接件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，主要用于兩零件的鉸接處，構(gòu)成鉸鏈連接。銷軸通常用開口銷鎖定，工作可靠，拆卸方便。銷軸的國際標(biāo)準(zhǔn)為ISO2341:1986。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T882-2000。銷軸可作為軸用，-

-端有擋邊，另一端加墊圈和開口銷擋銷軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)件，這種銷軸當(dāng)然是用圓柱的。起定位功能時(shí)，圓柱和圓錐銷各有用處，受力較大、要求固定可靠的地方用圓柱銷;受力不大、要求定位精度高、又便于拆卸的用圓錐銷。

銷軸是把目種配件組合到一塊。比如鏈片、鏈條都需要銷軸的

銷軸的種類:

A、兩連桿與銷軸全部接觸。其中之一連桿的中間部分挖空(中間銷軸未接觸)

C、兩連桿的中部均有挖空,接觸分為2端。三、鉆磨板鉆模板的定位矩形的零件，一般在模板的長邊設(shè)定兩個(gè)定位釘，短邊設(shè)定一個(gè)定位釘，在定位釘?shù)膶?duì)面裝頂緊螺絲。在用鏜床或數(shù)控機(jī)床加工鉆?？椎臅r(shí)候就將定位孔一塊加工出來，這樣沒有積累誤差。鉆模板的設(shè)計(jì)要點(diǎn):

A、在保證鉆模板有足夠剛度的前提，要盡量減輕其重量。

B、鉆模板.上安裝鉆套的底孔與定位元件間的位置精度直接影響工件孔的位置精度。

C、要保證加工過程的穩(wěn)定性。鉆模板的類型:

A、固定式鉆模板。

B、分離式鉆模板。

C、鉸鏈?zhǔn)姐@模板。

D、懸掛式鉆模板2.5.2夾具體裝配圖的繪制2．6夾具裝配總圖使用方法：將工件放入V型塊中，左右旋轉(zhuǎn)一圈確保工件接觸到底部托盤，然后使用偏心輪上的手桿使其夾緊工件，確保工件夾緊后，啟動(dòng)機(jī)床讓切槽刀在對(duì)刀塊對(duì)好刀，平行移動(dòng)切槽刀使其在工件上切槽，切完后退刀，搬動(dòng)手桿V型塊在彈簧的作用下自動(dòng)分開，取下工件，更換新工件如上操作即可2.6.1UG圖展示：作品特點(diǎn)本產(chǎn)品能使工件在加工過程中，不會(huì)由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生震動(dòng)，以保證加工精度，避免機(jī)床、刀具的損壞和發(fā)生人身安全事故。安裝定位方便快捷；可調(diào)范圍大，通用性好；操作調(diào)整簡單省力，加緊動(dòng)作迅速可靠。能降低工人技術(shù)等級(jí)要求，生產(chǎn)效率大大提高，且本產(chǎn)品制作成