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1、 專業(yè)模塊課程設計 題目：杠杠車床夾具設計 學院： 專業(yè)： 班級： 姓名： 學號： 指導老師： 目錄 1、課程設計的目的 1 2、課程設計的基本任務與要求 1 2.1夾具設計基本任務 1 2.2設計要求 1 3.主要零件的設計 1 3．1基本任務 2 3.2步驟 2 3.2.1 生產(chǎn)綱領 2 3.2.2零件圖審查 2 4設計 3 4.1設計任務 3 4.2設計方法和步驟 4 4.2.1.夾具類型的確定 4 4.2.2.定位裝置的設計 5 4.3夾緊裝置的設計

2、9 4.3.1.夾緊機構(gòu) 10 4.4導向裝置的設計及其他裝置結(jié)構(gòu). 12 4.4.1.加工Φ10H9孔導向裝置的確定 12 4.4.2.加工Φ11孔的導向裝置的確定 13 4.4.3.其他裝置的確定 13 4.5確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配合 13 4.5.1.技術(shù)要求 13 4.5.2.公差配合 14 4.6夾具精度分析與計算 14 5總結(jié) 15 1、課程設計的目的 機械制造技術(shù)課程設計是培養(yǎng)機械工程類專業(yè)學生應職應崗能力的重要實踐性教學環(huán)節(jié)，它要求學生能全面綜合地運用所學的理論和實踐知識，進行零件機械加工工藝規(guī)程和工

3、藝裝備的設計。其基本目的是：培養(yǎng)工程意識、訓練基本技能、培養(yǎng)質(zhì)量意識、培養(yǎng)規(guī)范意識。 2、課程設計的基本任務與要求 2.1夾具設計基本任務 （1） 零件圖分析 （2） 編寫設計說明書一份 （3） 收集資料,為夾具設計做好準備 （4） 繪制草圖,進行必要的理論計算和分析以及夾具的結(jié)構(gòu)方案 （5） 繪制總圖和主要非標準件零件圖,編寫設計說明書 2.2設計要求 （1）保證零件加工質(zhì)量,達到圖紙的技術(shù)要求 （2）在保證加工質(zhì)量的前提下,盡可能提高生產(chǎn)效率 （3）要盡量減輕工人的勞動強度,生產(chǎn)安全 （4）在立足企業(yè)的前提下,盡可能采用國內(nèi)技術(shù)和裝備 （5）工藝

4、規(guī)程應正確.清晰,規(guī)范化,標準化的要求 3.主要零件的設計 3．1基本任務 （1）繪制零件工件圖一張； （2）編寫設計說明書一份； （3）收集和研究原始資料，為夾具結(jié)構(gòu)設計做好技術(shù)準備。 （4）初步擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)圖，進行必要的理論計算和分析。選擇最佳的夾具結(jié)構(gòu)方案，確定夾具精度和夾具總圖尺寸、公差配合與技術(shù)要求。 （5） 繪制夾具總圖和主要非標準件零件圖，編寫設計說明書。（6）編制夾具特殊使用維護、操作、制造方面的說明或技術(shù)要求。 3．2要求 （1）應保證零件的加工質(zhì)量，達到設計圖紙的技術(shù)要求； （2)在保證加工質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)效率； （3

5、）要盡量減輕工人勞動強度，必須考慮生產(chǎn)安全、工業(yè)衛(wèi)生等措施； （4）夾具設計保證工件的加工精度； （5）提高生產(chǎn)效率； （6）工藝性好； （7）使用性好； （8）經(jīng)濟性好 3.3步驟 3.3.1 生產(chǎn)綱領 生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領（件/年） 中批量生產(chǎn) 中型零件（0.5~150KG） 1000~20000 4設計 4.1設計任務 （1）加工工件零件圖如圖4-1所示（見零件圖），完成設計鉆、擴、較杠桿Φ10H9孔和Φ11孔的鉆床夾具。 （2）生產(chǎn)類型：中批量生產(chǎn)。 （3）毛胚：模鍛件。 模鍛是利用模具使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法.模鍛與自由鍛相比,具有生

6、產(chǎn)率高,鍛件外形復雜,尺寸精度高,表面粗糙度值小,加工余量小等優(yōu)點,但模鍛件質(zhì)量受設備能力的限制一般不超過150kg,鍛模制造成本高.模鍛適合中小鍛件的大批量生產(chǎn).模鍛方法較多,常用的有錘上模鍛. （4）工藝內(nèi)容： 序號 工序內(nèi)容 適用設備 010 銑Φ28H7孔的兩端面 X5032 020 鉆、擴、鉸Φ28H7孔并刮端面K Z5135 030 銑Φ10H9孔的兩端面 X6132A 040 鉆、擴、鉸Φ10H9孔和鉆Φ11孔 Z5125 050 銑Φ11孔的兩端臺階面 X6132A 060 9槽 X6132A 工序如圖4-2所示。該工序

7、所用設備為Z525立式鉆床。 圖4—1、4—2 （5）工序的加工要求：Φ10H9孔和Φ28H7孔的中心距為（800.20）mm；平行度公差Φ0.30mm；Φ11孔與Φ28H7孔中心距為（150.25）mm。 4.2設計方法和步驟 4.2.1.夾具類型的確定 由設計任務及條件可知,工件的外形輪廓尺寸小,重量輕,加工要求不高,生產(chǎn)批量不大.因此,設計的夾具不宜復雜,在保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的前提下,盡量簡化結(jié)構(gòu),做到經(jīng)濟合理.根據(jù)被加工部位 的分布情況,擬采用翻轉(zhuǎn)式鉆夾具(快換鉆套). 4.2.2.定位裝置的設計 (1)確定定位方案 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點,

8、其定位方案有兩種: 方案一:如圖4-3所示,以Φ28H7孔及一組合面(K面與Φ10H9孔下端面組合)為定位面,限制工件的五個自由度,以Ф10H9孔端外緣毛胚一側(cè)為防轉(zhuǎn)定位面,限制工件Z自由度.該方案由于尺寸88MM的公差大,定位不穩(wěn)定,定位誤差大. 方案二:如圖4-4所示,以孔Ф28H7及端面K定位,限制工件5個自由度,以Ф11孔外緣定位,限制Z自由度.為增強剛性,在Ф10H9孔下端,增設一輔助支承.由于定位精度未受尺寸88MM的影響,定位誤差小. 圖4—3方案一 圖4—4方案二 比較上述兩個方案,方案二為最佳方案. (2)選擇定位元件 1)選用帶臺階面的定位

9、銷,作為Ф28H7孔及其端面定位的定位元件(見夾具總圖4-8).其結(jié)構(gòu)和尺寸按要求確定. 2)以Ф10H9孔端面外緣定位,采用的定位元件有兩種形式(如圖4-5所示): ①選用可調(diào)支承釘作為以Ф10H9孔外緣定位的定位元件,其結(jié)構(gòu)和尺寸按表3-19和表3-20確定,它可限制Z自由度.該方案可克服毛胚精度對定位精度的影響,在使用過程中根據(jù)每批毛胚的精度進行調(diào)整,結(jié)構(gòu)如圖4-5(a)所示. ②采用移動Ｖ形塊為定位元件,如圖4-5(b)所示,限制了Z自由度,其定位精度不受毛胚精度的影響,但受夾具結(jié)構(gòu)限制,并且結(jié)構(gòu)復雜,布局較難.Ｖ形塊除定位作用外,還有夾緊作用,根據(jù)本工件的結(jié)構(gòu)特點,易引起工件的

10、變形. 比較上述兩種形式,確定采用第一種形式. 圖4—5a、b (3)定位誤差分析計算 1)加工Ф10H9,要求保證中心距尺寸(800.20)mm及兩孔軸線平行度0.30mm. ①計算中心距尺寸(800.20)mm定位誤差△ο為 △ο=△B+△ν 由圖4-4可知,△B=0 基準位移誤差△ν等于定位銷與定位孔的最大間隙值Xmax,銷孔配合代號為Ф28H7,Ф28H7為Ф28,Ф28g6為Ф28 . 于是 Xmax=Dmax-dmin=28.021—27.98=0.041（mm） △D=△Y=Xmax=0.041（mm)

11、 其中：δG=0.4mm △D允=1/3δG=0.13（mm) 則 △D∠△D允 該定位方案滿足要求。 ②計算Φ10H9與Φ28H7兩孔軸線的平行度定位誤差。 同理 △D=△B+△Y，△B=0 由基準位位移誤差定義可知 △Y=△1+△2 △1是定位銷圓柱部分與臺階面的垂直度誤差。由于此兩表面是在一次安裝中加工出的，其誤差很小，也是可忽略不計△2=0。 因此 △D=△B+△Y=0 定位誤差的允許值△D允=1/3δG=1/3*0.3=0.10（mm) 顯然 △D〈△D允 因而該定位方

12、案也能滿足兩孔軸線平行度0.3mm的加工要求。 2）加工Φ11孔，要求保證孔距尺寸（120.25）mm的定位精度。 同理 △D=△B+△Y，△B=0 而△Y與加工Φ10H9孔時相同，只是方向沿加工尺寸15mm方向。 △D=△Y=0.41（mm) 其中：δG=0.5mm △D允=1/3δG=1/3*0.5=.0.167(mm) 顯然 △D〈△D允 該定位方案滿足要求。 由于上分析可知，該定位方案與定位裝置是可行的。 4.3夾緊裝置的設計 4.3.1.夾緊機構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)類型，此夾具的夾緊機構(gòu)不宜復雜，采用螺旋夾緊方式。螺栓直

13、徑暫用M12，為縮短裝卸工件的時間，采用開口墊圈。 2.夾緊力的計算 （1）加工Φ10H9時受力分析如圖4—6所示，加工時，鉆削軸向力F與夾緊力F1同向，作用在定位支承上，而鉆削扭距T1則有使工件緊靠于可調(diào)支承之勢，所用鉆頭直徑小，切削力矩不大。因此，對加工此孔來說，夾緊是可靠的，不必進行夾緊力校核。 圖4—6加工Φ10H9孔時工件受力圖 （2）加工Φ11孔時受力分析如圖4—7所示，加工時，鉆削軸向力F有使工件繞O點旋轉(zhuǎn)的趨勢，而鉆削扭矩T2又有使工件翻轉(zhuǎn)的趨勢，為防止上述兩種趨勢的發(fā)生，夾具的夾緊機構(gòu)具有足夠的夾緊力和摩檫力矩，為此需進行夾緊的校核。 圖4--7加工Φ1

14、1孔時工件受力圖 1）鉆削軸向力F F=9.81Cd 設f=0.25mm，已知d0=11mm其余參數(shù)查文獻[5]得： F=9.8161.2110.250.70.866=2167.15（N） 2）鉆削力距T2 T=9.81=9.810.0311110.250.866=9.866（Nm） 3）使工件轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)距T3和使工件翻轉(zhuǎn)的力距M0 由圖4-7知 T3=FL M0=F0L1 式中：F0為翻轉(zhuǎn)力，F(xiàn)0=T2/L1，L1為翻轉(zhuǎn)力臂，L1=L=d0/2—D0/2 得T3=FL=2167.150.015=32.51（Nm） M0=F0L1=9.

15、866/0.011（0.015+0.011/2-0.040/2）=0.48（Nm） 4）防轉(zhuǎn)夾緊力F3和防轉(zhuǎn)夾緊力F3 根據(jù)力學平衡原理，由圖4-7知： F3fr+2Fnfr≥KT3 F3D/2≥FM0 其中，r為當量摩檫半徑，查表3-3得： r=1/3(D1-D3/D1-D)=1/3(0.04-0.028/0.04-0.028)=0.018(mm) 得：F3=KT3/2rf=1.532.51/20.0180.15=9.30.56(N) F3=2KM0/D=21.50.48/0.028=51.42(N) 5)夾緊機構(gòu)產(chǎn)生的夾緊為F3。 根據(jù)初步選用螺栓直徑為M

16、12mm,由參考文獻[9]查得，采用M12的螺栓十，許用夾緊力F3=5800N。F3〈F3”，顯然M12螺栓無法滿足要求。現(xiàn)改用M16螺栓，許用夾緊力F3=10500N，F(xiàn)3〉F3”。M16螺栓可滿足夾緊要求，同時，M16螺母的最大直徑也小于定位孔Φ28H7的尺寸，不妨礙工件的裝卸。 4.4導向裝置的設計及其他裝置結(jié)構(gòu). 4.4.1.加工Φ10H9孔導向裝置的確定 為適應鉆、擴、鉸的要求，現(xiàn)選用快換鉆套及與之相適應的襯套，它們的主要尺寸和結(jié)構(gòu)由表3—57和表3—58選取. 具體尺寸如表4—1所示。 表4—1 快換鉆套及襯套尺寸 名稱 內(nèi)經(jīng) 外徑 快換鉆套

17、 Φ10(E7) Φ15(k6) 襯套 Φ15(F7) Φ22(n6) 鉆套端面至加工面間的距離一般?。?.3~1）d(d為鉆頭直徑），取8mm. 4.4.2.加工Φ11孔的導向裝置的確定 為維修方便，不采用固定鉆套，而選用可換鉆套，它們的主要尺寸和結(jié)構(gòu)由參考文獻[1]選取。其主要尺寸如表4—2所示。 表4—2 可換鉆套及襯套尺寸 名稱 內(nèi)經(jīng) 外徑 快速鉆套 Φ11(F7) Φ18(k6) 襯套 Φ18(F7) Φ26(n6) 鉆套端面至加工表面的距離，選取原則與ΦH9孔相同，因加工精度低，為排屑方便取12m

18、m. 各導向件至定位元件（Φ28H7孔中心）間的位置尺寸公差按工件相應公差的1/2~1/5選取。因此，它們分別為（150.05）mm,(800.05）mm，10H9孔鉆套軸心線對基準面垂直度公差Φ0.05mm,Φ11孔鉆套軸心線對基準面平行度公差Φ0.05mm. 4.4.3.其他裝置的確定 為便于排屑，輔助支承采用螺旋套筒式；為便于夾具的制造和維修，鉆模板與夾具體的聯(lián)接采用裝配式。夾具體采用開式，使加工、觀察、清理切屑均方便。 4.5確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配合 夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配偶和是根據(jù)教材、有關(guān)資料，手冊規(guī)定的原則和方法確定的，本例的技術(shù)要求和公差配

19、合如下： 4.5.1.技術(shù)要求 ⑴定位元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.03mm。 ⑵導向元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.05mm ⑶導向元件（件11）與夾具底面（F）的平行度誤差允許值為0.05mm 4.5.2.公差配合 ⑴Φ10H9孔鉆套，襯套，鉆模板上內(nèi)孔之間的配合代號及精度分別為： Φ26H7/n6（襯套—鉆模板） Φ18H7/g6(鉆套—襯套) ⑵Φ11孔鉆套，襯套，鉆模板上內(nèi)孔之間的配合代號及精度分別為： Φ26H7/n6（襯套—鉆模板） Φ18H7/g6(鉆套—襯套) ⑶其余部分的公差配合代號及精度如圖4-8所

20、示。 4.6夾具精度分析與計算 由圖4-1可知，所設計夾具需保證的加工要求有：尺寸（150.25）mm，尺寸（800.2）mm，尺寸14mm及Φ10H9孔和Φ28H7孔軸線間平行度誤差0.30mm等四項。其中尺寸14mm和尺寸（150.25）mm要求較低，不必驗算，其余各項精度要求分別驗算如下： ⑴尺寸（800.2）mm； ⑵定位誤差△D，由前計算可知△D=0.041mm； ⑶定位元件對底面的垂直度誤差△A=0.03mm； ⑷鉆套與襯套間的最大配合間隙△T1=0.033mm； ⑸襯套孔的距離公差△T2=0.1mm； ⑹襯套軸線對底面（F）的垂直度誤差為△T3=0.05mm；

21、 ⑺麻花鉆與鉆套內(nèi)孔的間隙X=0.050； 有式3-2可得： J=△D+△A+△T1△+△T2+△T3+X =0.0412+0.03+0.033+0.1+0.05+0.050 =0.131∠2/3δG=2/3X0.4=0.26 因而夾具能保證尺寸這項加工要求。 同理可完成Φ10H9孔軸線對Φ25H7孔軸線的平行線誤差為0.30mm的精度校核。 由于夾具設計的各部分分析與計算已進行，結(jié)果符合要求，可繪制正式的總裝配圖。 5總結(jié) 經(jīng)過兩個星期的分析零件、在設計時通過查閱資料使得了解的知識面更廣、范圍更大，在查閱時了解有關(guān)機械方面的書，從而切實地感受到機械行業(yè)的范圍涉及面之廣，它能指導實際，理論知識有待實際的檢驗。 經(jīng)過這次課程設計，讓我鞏固了以前所學的知識的全面性和系統(tǒng)性，使我對機械加工產(chǎn)生了更進一步的興趣，并讓我主觀上認識了加工過程中如何找定位，也為我以后的工作打下了很好的基礎。這篇課程設計雖然已經(jīng)完成了，但由于缺少實際經(jīng)驗，在實際利用中設計肯定還存在不少問題，需要改進。希望老師能給我點意見和建議它能指導實際，理論知識有待實際的檢驗。 17