杠杆机床夹具课程设计38156.doc

1、1专业模块课程设计题目：杠杠车床夹具设计学院：专业：班级：姓名：学号：指导老师：2目录1、课程设计的目的 12、课程设计的基本任务与要求 12.1 夹具设计基本任务 .12.2 设 计 要 求 13.主要零件的设计 131 基本任务 .23.2 步 骤 23.2.1 生 产 纲 领 .23.2.2 零件图审查 .24 设计 .34.1 设计任务 34.2 设计方法和步骤 .44.2.1.夹 具 类 型 的 确 定 44.2.2.定 位 装 置 的 设 计 54.3 夹紧装置的设计 .94.3.1.夹 紧 机 构 104.4 导向装置的设计及其他装置结构. .124.4.1.加 工 10H9 孔

2、 导 向 装 置 的 确 定 .124.4.2.加 工 11 孔 的 导 向 装 置 的 确 定 .134.4.3.其 他 装 置 的 确 定 134.5 确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合 .134.5.1.技 术 要 求 134.5.2.公 差 配 合 144.6 夹具精度分析与计算 .145 总结 .1531、课程设计的目的机 械 制 造 技 术 课 程 设 计 是 培 养 机 械 工 程 类 专 业 学 生 应 职 应 岗 能 力的 重 要 实 践 性 教 学 环 节 ， 它 要 求 学 生 能 全 面 综 合 地 运 用 所 学 的 理 论 和实 践 知 识 ， 进 行 零 件 机

3、 械 加 工 工 艺 规 程 和 工 艺 装 备 的 设 计 。 其 基 本 目的 是 ： 培 养 工 程 意 识 、 训 练 基 本 技 能 、 培 养 质 量 意 识 、 培 养 规 范 意 识 。2、课程设计的基本任务与要求2.1 夹具设计基本任务（1）零件图分析（2）编 写 设 计 说 明 书 一 份（3）收 集 资 料 ,为 夹 具 设 计 做 好 准 备（4）绘 制 草 图 ,进 行 必 要 的 理 论 计 算 和 分 析 以 及 夹 具 的 结 构 方 案 （5）绘 制 总 图 和 主 要 非 标 准 件 零 件 图 ,编 写 设 计 说 明 书2.2 设 计 要 求（ 1） 保

4、 证 零 件 加 工 质 量 ,达 到 图 纸 的 技 术 要 求（ 2） 在 保 证 加 工 质 量 的 前 提 下 ,尽 可 能 提 高 生 产 效 率（ 3） 要 尽 量 减 轻 工 人 的 劳 动 强 度 ,生 产 安 全（ 4） 在 立 足 企 业 的 前 提 下 ,尽 可 能 采 用 国 内 技 术 和 装 备（ 5） 工 艺 规 程 应 正 确 .清 晰 ,规 范 化 ,标 准 化 的 要 求3.主要零件的设计31 基本任务（ 1） 绘 制 零 件 工 件 图 一 张 ；（ 2） 编 写 设 计 说 明 书 一 份 ；（ 3） 收 集 和 研 究 原 始 资 料 ， 为 夹 具

5、结 构 设 计 做 好 技 术 准 备 。（ 4） 初 步 拟 定 夹 具 结 构 方 案 ， 绘 制 夹 具 结 构 图 ， 进 行 必 要 的 理 论 计 算和 分 析 。 选 择 最 佳 的 夹 具 结 构 方 案 ， 确 定 夹 具 精 度 和 夹 具 总 图 尺 寸 、4公 差 配 合 与 技 术 要 求 。（ 5） 绘 制 夹 具 总 图 和 主 要 非 标 准 件 零 件 图 ， 编 写 设 计 说 明 书 。（ 6） 编 制 夹 具 特 殊 使 用 维 护 、 操 作 、 制 造 方 面 的 说 明 或 技 术 要 求 。3 2 要 求（ 1） 应 保 证 零 件 的 加 工

6、质 量 ， 达 到 设 计 图 纸 的 技 术 要 求 ；（ 2)在 保 证 加 工 质 量 的 前 提 下 ， 尽 可 能 提 高 生 产 效 率 ；（ 3） 要 尽 量 减 轻 工 人 劳 动 强 度 ， 必 须 考 虑 生 产 安 全 、 工 业 卫 生 等 措 施 ；（ 4） 夹 具 设 计 保 证 工 件 的 加 工 精 度 ；（ 5） 提 高 生 产 效 率 ；（ 6） 工 艺 性 好 ；（ 7） 使 用 性 好 ；（ 8） 经 济 性 好3.3 步 骤 3.3.1 生 产 纲 领生 产 类 型 生 产 纲 领 （ 件 /年 ）中 批 量 生 产 中 型 零 件（ 0.5150KG

7、） 1000200004 设计4.1 设计任务（ 1） 加 工 工 件 零 件 图 如 图 4-1 所 示 （ 见 零 件 图 ） ， 完 成 设 计 钻 、5扩 、 较 杠 杆 10H9 孔 和 11 孔 的 钻 床 夹 具 。（ 2） 生 产 类 型 ： 中 批 量 生 产 。（ 3） 毛 胚 ： 模 锻 件 。模 锻 是 利 用 模 具 使 坯 料 变 形 而 获 得 锻 件 的 锻 造 方 法 .模 锻 与 自 由锻 相 比 ,具 有 生 产 率 高 ,锻 件 外 形 复 杂 ,尺 寸 精 度 高 ,表 面 粗 糙 度 值小 ,加 工 余 量 小 等 优 点 ,但 模 锻 件 质 量

8、受 设 备 能 力 的 限 制 一 般 不 超 过150kg,锻 模 制 造 成 本 高 .模 锻 适 合 中 小 锻 件 的 大 批 量 生 产 .模 锻方 法 较 多 ,常 用 的 有 锤 上 模 锻 .（ 4） 工 艺 内 容 ：序 号 工 序 内 容 适 用 设 备010铣 28H7 孔 的 两 端面 X5032020钻 、 扩 、 铰 28H7孔 并 刮 端 面 K Z5135030铣 10H9 孔 的 两 端面 X6132A040钻 、 扩 、 铰 10H9孔 和 钻 11 孔 Z5125050铣 11 孔 的 两 端 台阶 面 X6132A060 9+0. 5a(+0.5)槽a(

9、+0.5)X6132A工 序 如 图 4-2 所 示 。 该 工 序 所 用 设 备 为 Z525 立 式 钻 床 。6图 41、 42（ 5） 工 序 的 加 工 要 求 ： 10H9 孔 和 28H7 孔 的 中 心 距 为（ 800.20） mm； 平 行 度 公 差 0.30mm； 11 孔 与 28H7 孔 中心 距 为 （ 150.25） mm。4.2 设计方法和步骤4.2.1.夹 具 类 型 的 确 定由 设 计 任 务 及 条 件 可 知 ,工 件 的 外 形 轮 廓 尺 寸 小 ,重 量 轻 ,加 工要 求 不 高 ,生 产 批 量 不 大 .因 此 ,设 计 的 夹 具 不

10、 宜 复 杂 ,在 保 证 质 量 和提 高 生 产 率 的 前 提 下 ,尽 量 简 化 结 构 ,做 到 经 济 合 理 .根 据 被 加 工 部位 的 分 布 情 况 ,拟 采 用 翻 转 式 钻 夹 具 (快 换 钻 套 ).74.2.2.定 位 装 置 的 设 计(1)确 定 定 位 方 案根 据 工 件 结 构 特 点 ,其 定 位 方 案 有 两 种 :方 案 一 :如 图 4-3 所 示 ,以 28H7 孔 及 一 组 合 面 (K 面 与 10H9 孔 下 端 面 组 合 )为 定 位 面 ,限 制 工 件 的 五 个 自 由 度 ,以 10H9 孔 端 外 缘 毛 胚 一

11、侧 为 防 转 定 位 面 ,限 制 工 件 Z 自 由 度 .该方 案 由 于 尺 寸 88MM 的 公 差 大 ,定 位 不 稳 定 ,定 位 误 差 大 .方 案 二 :如 图 4-4 所 示 ,以 孔 28H7 及 端 面 K 定 位 ,限 制 工 件5 个 自 由 度 ,以 11 孔 外 缘 定 位 ,限 制 Z 自 由 度 .为 增 强 刚 性 ,在 10H9 孔 下 端 ,增 设 一 辅 助 支 承 .由 于 定 位 精 度 未 受 尺 寸 88MM 的影 响 ,定 位 误 差 小 .8图 43 方 案 一9图 44 方 案 二比 较 上 述 两 个 方 案 ,方 案 二 为 最

12、 佳 方 案 .(2)选 择 定 位 元 件1)选 用 带 台 阶 面 的 定 位 销 ,作 为 28H7 孔 及 其 端 面 定 位 的 定 位元 件 (见 夹 具 总 图 4-8).其 结 构 和 尺 寸 按 要 求 确 定 .2)以 10H9 孔 端 面 外 缘 定 位 ,采 用 的 定 位 元 件 有 两 种 形 式(如 图 4-5 所 示 ): 选 用 可 调 支 承 钉 作 为 以 10H9 孔 外 缘 定 位 的 定 位 元 件 ,其结 构 和 尺 寸 按 表 3-19 和 表 3-20 确 定 ,它 可 限 制 Z 自 由 度 .该 方案 可 克 服 毛 胚 精 度 对 定 位

13、 精 度 的 影 响 ,在 使 用 过 程 中 根 据 每 批 毛 胚的 精 度 进 行 调 整 ,结 构 如 图 4-5(a)所 示 . 采 用 移 动 形 块 为 定 位 元 件 ,如 图 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 响 ,但 受 夹 具 结 构 限 制 ,并 且10结 构 复 杂 ,布 局 较 难 . 形 块 除 定 位 作 用 外 ,还 有 夹 紧 作 用 ,根 据本 工 件 的 结 构 特 点 ,易 引 起 工 件 的 变 形 .比 较 上 述 两 种 形 式 ,确 定 采 用 第 一 种 形 式 .图 45a

14、、 b(3)定 位 误 差 分 析 计 算1)加 工 10H9,要 求 保 证 中 心 距 尺 寸 (800.20)mm 及 两 孔 轴线 平 行 度 0.30mm. 计 算 中 心 距 尺 寸 (800.20)mm 定 位 误 差 为 = B+ 由 图 4-4 可 知 , B=0基 准 位 移 误 差 等 于 定 位 销 与 定 位 孔 的 最 大 间 隙 值 Xmax,销 孔 配 合 代 号 为 28H7, 28H7 为 28, 28g6 为 28 .于 是 Xmax=Dmax-dmin=28.02127.98=0.041（ mm） D= Y=Xmax=0.041（ mm)其 中 ： G=

15、0.4mm D 允 =1/3 G=0.13（ mm)则 D D 允11该 定 位 方 案 满 足 要 求 。 计 算 10H9 与 28H7 两 孔 轴 线 的 平 行 度 定 位 误差 。同 理 D= B+ Y， B=0由 基 准 位 位 移 误 差 定 义 可 知 Y= 1+ 2 1 是 定 位 销 圆 柱 部 分 与 台 阶 面 的 垂 直 度 误 差 。 由 于 此 两 表 面 是 在一 次 安 装 中 加 工 出 的 ， 其 误 差 很 小 ， 也 是 可 忽 略 不 计 2=0。因 此 D= B+ Y=0定 位 误 差 的 允 许 值 D 允 =1/3 G=1/3*0.3=0.10

16、（ mm)显 然 D D 允因 而 该 定 位 方 案 也 能 满 足 两 孔 轴 线 平 行 度 0.3mm 的 加 工 要 求 。2） 加 工 11 孔 ， 要 求 保 证 孔 距 尺 寸 （ 120.25） mm 的 定位 精 度 。同 理 D= B+ Y， B=0而 Y 与 加 工 10H9 孔 时 相 同 ， 只 是 方 向 沿 加 工 尺 寸 15mm方 向 。 D= Y=0.41（ mm)其 中 ： G=0.5mm D 允 =1/3 G=1/3*0.5=.0.167(mm)显 然 D D 允该 定 位 方 案 满 足 要 求 。由 于 上 分 析 可 知 ， 该 定 位 方 案

17、与 定 位 装 置 是 可 行 的 。4.3 夹紧装置的设计4.3.1.夹 紧 机 构根 据 生 产 类 型 ， 此 夹 具 的 夹 紧 机 构 不 宜 复 杂 ， 采 用 螺 旋 夹 紧 方 式 。螺 栓 直 径 暂 用 M12， 为 缩 短 装 卸 工 件 的 时 间 ， 采 用 开 口 垫 圈 。2.夹 紧 力 的 计 算（ 1） 加 工 10H9 时 受 力 分 析 如 图 46 所 示 ， 加 工 时 ， 钻 削12轴 向 力 F 与 夹 紧 力 F1 同 向 ， 作 用 在 定 位 支 承 上 ， 而 钻 削 扭 距T1 则 有 使 工 件 紧 靠 于 可 调 支 承 之 势 ，

18、所 用 钻 头 直 径 小 ， 切 削 力 矩 不 大 。因 此 ， 对 加 工 此 孔 来 说 ， 夹 紧 是 可 靠 的 ， 不 必 进 行 夹 紧 力 校 核 。图 46 加 工 10H9 孔 时 工 件 受 力 图（ 2） 加 工 11 孔 时 受 力 分 析 如 图 47 所 示 ， 加 工 时 ， 钻 削 轴 向力 F 有 使 工 件 绕 O 点 旋 转 的 趋 势 ， 而 钻 削 扭 矩 T2 又 有 使 工 件 翻转 的 趋 势 ， 为 防 止 上 述 两 种 趋 势 的 发 生 ， 夹 具 的 夹 紧 机 构 具 有 足 够 的夹 紧 力 和 摩 檫 力 矩 ， 为 此 需

19、进 行 夹 紧 的 校 核 。13图 4-7 加 工 11 孔 时 工 件 受 力 图1） 钻 削 轴 向 力 FF=9.81Cd设 f=0.25mm， 已 知 d0=11mm 其 余 参 数 查 文 献 5得 ：F=9.8161.2110.250.70.866=2167.15（ N）2） 钻 削 力 距 T2T=9.81=9.810.0311110.250.866=9.866（ Nm）3） 使 工 件 转 动 的 转 距 T3 和 使 工 件 翻 转 的 力 距 M0由 图 4-7 知T3=FLM0=F0L1式 中 ： F0 为 翻 转 力 ， F0=T2/L1， L1 为 翻 转 力 臂

20、，L1=L=d0/2D0/214得 T3=FL=2167.150.015=32.51（ Nm）M0=F0L1=9.866/0.011（ 0.015+0.011/2-0.040/2）=0.48（ Nm）4） 防 转 夹 紧 力 F3 和 防 转 夹 紧 力 F3根 据 力 学 平 衡 原 理 ， 由 图 4-7 知 ：F3fr+2Fnfr KT3 F3D/2 FM0其 中 ， r 为 当 量 摩 檫 半 径 ， 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=1.532.51/20.01

21、80.15=9.30.56(N)F3=2KM0/D=21.50.48/0.028=51.42(N)5)夹 紧 机 构 产 生 的 夹 紧 为 F3。根 据 初 步 选 用 螺 栓 直 径 为 M12mm,由 参 考 文 献 9查 得 ， 采 用M12 的 螺 栓 十 ， 许 用 夹 紧 力 F3=5800N。 F3 F3”， 显 然 M12 螺 栓无 法 满 足 要 求 。 现 改 用 M16 螺 栓 ， 许 用 夹 紧 力 F3=10500N， F3F3”。 M16 螺 栓 可 满 足 夹 紧 要 求 ， 同 时 ， M16 螺 母 的 最 大 直 径 也 小于 定 位 孔 28H7 的 尺

22、 寸 ， 不 妨 碍 工 件 的 装 卸 。4.4 导向装置的设计及其他装置结构.4.4.1.加 工 10H9 孔 导 向 装 置 的 确 定为 适 应 钻 、 扩 、 铰 的 要 求 ， 现 选 用 快 换 钻 套 及 与 之 相 适 应 的 衬 套 ，它 们 的 主 要 尺 寸 和 结 构 由 表 357 和 表 358 选 取 .具 体 尺 寸 如 表 41 所 示 。表 41 快 换 钻 套 及 衬 套 尺 寸名 称 内 经 外 径快 换 钻 套 10 (E7)+0.2519 15 (k6)+0.1204衬 套 15 (F7)+0.3416 22 (n6)+0.08615钻 套 端 面

23、 至 加 工 面 间 的 距 离 一 般 取 （ 0.31） d(d 为 钻 头 直 径 ） ，取 8mm.4.4.2.加 工 11 孔 的 导 向 装 置 的 确 定为 维 修 方 便 ， 不 采 用 固 定 钻 套 ， 而 选 用 可 换 钻 套 ， 它 们 的 主 要 尺寸 和 结 构 由 参 考 文 献 1选 取 。 其 主 要 尺 寸 如 表 42 所 示 。表 42 可 换 钻 套 及 衬 套 尺 寸名 称 内 经 外 径快 速 钻 套 11 (F7)+0.3416 18 (k6)+0.1204衬 套 18 (F7)+0.3416 26 (n6)+0.206钻 套 端 面 至 加

24、工 表 面 的 距 离 ， 选 取 原 则 与 H9 孔 相 同 ， 因 加工 精 度 低 ， 为 排 屑 方 便 取 12mm.各 导 向 件 至 定 位 元 件 （ 28H7 孔 中 心 ） 间 的 位 置 尺 寸 公 差 按 工件 相 应 公 差 的 1/21/5 选 取 。 因 此 ， 它 们 分 别 为 （ 150.05）mm,(800.05） mm， 10H9 孔 钻 套 轴 心 线 对 基 准 面 垂 直 度 公 差 0.05mm, 11 孔 钻 套 轴 心 线 对 基 准 面 平 行 度 公 差 0.05mm.4.4.3.其 他 装 置 的 确 定为便于排屑，辅助支承采用螺旋套

25、筒式；为便于夹具的制造和维修，钻模板与夹具体的联接采用装配式。夹具体采用开式，使加工、观察、清理切屑均方便。4.5 确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合夹 具 技 术 要 求 和 有 关 尺 寸 ， 公 差 配 偶 和 是 根 据 教 材 、 有 关 资 料 ，手 册 规 定 的 原 则 和 方 法 确 定 的 ， 本 例 的 技 术 要 求 和 公 差 配 合 如 下 ：4.5.1.技 术 要 求16 定 位 元 件 与 夹 具 底 面 的 垂 直 度 误 差 允 许 值 在 全 长 上 为0.03mm。 导 向 元 件 与 夹 具 底 面 的 垂 直 度 误 差 允 许 值 在 全 长 上

26、 为 0.05mm 导 向 元 件 （ 件 11） 与 夹 具 底 面 （ F） 的 平 行 度 误 差 允 许 值 为0.05mm4.5.2.公 差 配 合 10H9 孔 钻 套 ， 衬 套 ， 钻 模 板 上 内 孔 之 间 的 配 合 代 号 及 精 度 分 别 为 ： 26H7/n6（ 衬 套 钻 模 板 ） 18H7/g6(钻 套 衬 套 ) 11 孔 钻 套 ， 衬 套 ， 钻 模 板 上 内 孔 之 间 的 配 合 代 号 及 精 度 分 别 为 ： 26H7/n6（ 衬 套 钻 模 板 ） 18H7/g6(钻 套 衬 套 )其余部分的公差配合代号及精度如图 4-8 所示。4.6

27、 夹具精度分析与计算由 图 4-1 可 知 ， 所 设 计 夹 具 需 保 证 的 加 工 要 求 有 ： 尺 寸（ 150.25） mm， 尺 寸 （ 800.2） mm， 尺 寸 14mm 及 10H9 孔和 28H7 孔 轴 线 间 平 行 度 误 差 0.30mm 等 四 项 。 其 中 尺 寸 14mm和 尺 寸 （ 150.25） mm 要 求 较 低 ， 不 必 验 算 ， 其 余 各 项 精 度 要 求 分别 验 算 如 下 ： 尺 寸 （ 800.2） mm； 定 位 误 差 D， 由 前 计 算 可 知 D=0.041mm； 定 位 元 件 对 底 面 的 垂 直 度 误

28、差 A=0.03mm； 钻 套 与 衬 套 间 的 最 大 配 合 间 隙 T1=0.033mm； 衬 套 孔 的 距 离 公 差 T2=0.1mm； 衬 套 轴 线 对 底 面 （ F） 的 垂 直 度 误 差 为 T3=0.05mm；17 麻 花 钻 与 钻 套 内 孔 的 间 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 2/3 G=2/3X0.4=0.26因 而 夹 具 能 保 证 尺 寸 这 项 加 工 要 求 。同 理 可 完 成 10H9 孔 轴 线 对 2

29、5H7 孔 轴 线 的 平 行 线 误 差 为0.30mm 的 精 度 校 核 。由 于 夹 具 设 计 的 各 部 分 分 析 与 计 算 已 进 行 ， 结 果 符 合 要 求 ， 可 绘制 正 式 的 总 装 配 图 。5 总结经过两个星期的分析零件、在设计时通过查阅资料使得了解的知识面更广、范围更大，在查阅时了解有关机械方面的书，从而切实地感受到机械行业的范围涉及面之广，它能指导实际，理论知识有待实际的检验。经过这次课程设计，让我巩固了以前所学的知识的全面性和系统性，使我对机械加工产生了更进一步的兴趣，并让我主观上认识了加工过程中如何找定位，也为我以后的工作打下了很好的基础。这篇课程设计虽然已经完成了，但由于缺少实际经验，在实际利用中设计肯定还存在不少问题，需要改进。希望老师能给我点意见和建议它能指导实际，理论知识有待实际的检验。