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塔里木大學 課 程 設 計 課 題 名 稱 飛錘支架的夾具設計 學 院 機電學院 專 業(yè) 數(shù)控技術 班 級 數(shù)控技術09班 學 號 3102206027 姓 名 馬曉琴 指導教師 張宏 日 期 2008年6月 塔里木大學教務處制 課程設計任務書 題目：設計飛錘支架夾具 內容： (1)零件的工藝分析 (2)飛錘支架夾具設計 (3)繪制夾具裝配圖 (4)夾具設計說明書 (5)加工程序部分 班 級：數(shù)控09班 學 生：馬曉琴 指導 教師：張宏 2008年6月 前言 機械設計課程教學基本要求規(guī)定，每個學生必須完成一個課程設計。它是機械制造技術課程的最后一個重要環(huán)節(jié)，也是高等工科院校大多數(shù)學生第一次較全面的課程設計能力訓練。 培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練綜合運用機械設計和有關先選修課程的理論，總結生產實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關實際方面的知識。 指定設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單的設計過程和方法。 學專業(yè)的一個綜合測試，也是對我們畢業(yè)生做的一次具體的、重要的考驗。此設計密切結合高等學校的辦學宗旨。已檢測我們在學習和實習過程中對所學知識的掌握程度和運用水平。同時在畢業(yè)設計中與同學互相幫助,一起去圖書館查閱畢業(yè)設計中需要得一些相關資料,共同探討課程設計中出現(xiàn)的問題,體現(xiàn)了同學之間的凝聚力,增進了同學之間的友誼。 在設計中不足之處，懇請老師點評、指正。 設計者 目 錄 前言------------------------------------------------------------------------------------------------------------（2） 1. 零件的工藝分析---------------------------------------------------------------------------------------（4） 1.1 零件的功用、結構和特點----------------------------------------------------------------------------（4） 1.2 主要加工表面及要求----------------------------------------------------------------------------------（4） 2. 飛錘支架夾具設計------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.1工序的工藝分析----------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.2定位方案及定位元件選擇和設計-------------------------------------------------------------------（6） 3. 繪制夾具裝配圖見附表-------------------------------------------------------------------------- （8） 4. 夾具設計說明書------------------------------------------------------------------------------------- (12) 4. １夾具設計的基本要求---------------------------------------------------------------------------------（12） 5. 結論---------------------------------------------------------------------------------------------------（24） 6 （1）飛錘支架零件圖----------------------------------------------------------------------------- （4 ） (2) 裝配圖-------------------------------------------------------------------------------------- （11） 3 塔里木大學 設 計 課 題 名 稱 飛錘支架的夾具設計 學 院 機電學院 專 業(yè) 數(shù)控技術 班 級 數(shù)控技術09班 學 號 3102206027 姓 名 馬曉琴 指導教師 張宏 日 期 2008年6月 塔里木大學教務處制 設計任務書 題目：設計飛錘支架夾具 內容： (1)零件的工藝分析 (2)飛錘支架夾具設計 (3)繪制夾具裝配圖 (4)夾具設計說明書 (5)加工程序部分 班 級：數(shù)控09班 學 生：馬曉琴 指導 教師：張宏 2008年6月 前言 機械設計課程教學基本要求規(guī)定，每個學生必須完成一個課程設計。它是機械制造技術課程的最后一個重要環(huán)節(jié)，也是高等工科院校大多數(shù)學生第一次較全面的課程設計能力訓練。 培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練綜合運用機械設計和有關先選修課程的理論，總結生產實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關實際方面的知識。 指定設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單的設計過程和方法。 學專業(yè)的一個綜合測試，也是對我們畢業(yè)生做的一次具體的、重要的考驗。此設計密切結合高等學校的辦學宗旨。已檢測我們在學習和實習過程中對所學知識的掌握程度和運用水平。同時在畢業(yè)設計中與同學互相幫助,一起去圖書館查閱畢業(yè)設計中需要得一些相關資料,共同探討課程設計中出現(xiàn)的問題,體現(xiàn)了同學之間的凝聚力,增進了同學之間的友誼。 在設計中不足之處，懇請老師點評、指正。 設計者 目 錄 前言------------------------------------------------------------------------------------------------------------（2） 1. 零件的工藝分析---------------------------------------------------------------------------------------（4） 1.1 零件的功用、結構和特點----------------------------------------------------------------------------（4） 1.2 主要加工表面及要求----------------------------------------------------------------------------------（4） 2. 飛錘支架夾具設計------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.1工序的工藝分析----------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.2定位方案及定位元件選擇和設計-------------------------------------------------------------------（6） 3. 繪制夾具裝配圖見附表-------------------------------------------------------------------------- （8） 4. 夾具設計說明書------------------------------------------------------------------------------------- (12) 4. １夾具設計的基本要求---------------------------------------------------------------------------------（12） 5. 結論---------------------------------------------------------------------------------------------------（24） 6 （1）飛錘支架零件圖----------------------------------------------------------------------------- （4 ） (2) 裝配圖-------------------------------------------------------------------------------------- （11） 設計圖--------------飛錘支架 圖1-1零件圖 1. 零件的工藝分析 1.1 零件的功用、結構和特點 功用：起支撐作用。由于該工件工作時要承受一定的力，因此要求有一定的強度、剛度和韌性。 1.2 主要加工表面及要求 1. 孔徑為φ7的孔，其形位公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra1.6μm，孔的端面與寬18的槽相通，孔口倒角1×45°。 2. 飛錘支架φ11的回轉面，表面粗糙度為Ra6.3μm。 3. 飛錘支架φ15的回轉面，表面粗糙度為Ra12.5μm。 4. φ19的回轉面和右端面，表面粗糙度為Ra1.6μm，并倒角。 5. 飛錘支架表面2－φ6.5锪平φ12的沉孔，銑上表面及其輪廓，表面粗糙度不作要求。 6. 4－φ6的孔，表面粗糙度為Ra6.3μm，倒角1×45°。 7. 寬18的槽，表面粗糙度為Ra6.3μm。 機械加工加工方案圖 工序號 內容 設備 0 鑄造、清砂、退火 10 粗銑毛坯兩端面 X6125銑夾具，端銑刀 20 車臺階面 C620-1車刀 30 銑夾具，端銑刀 X6125銑夾具 40 鉆ф７的內孔 Z5025翻轉式鉆模、鉆頭ф7 50 鉆孔、锪ф12的孔 Z5025鉆锪孔刀ф12 ２.飛錘支架夾具設計 ２.１工序的工藝分析 零件為飛錘支架，材料為QT600—3。生產類型為：大批量生產。該零件工藝規(guī)程見工藝卡。球墨鑄鐵的金相組織，基體為85%以上的珠光體，球化率應大于80%不允許有片狀石墨存在。 零件的加工要求為：寬mm，表面粗糙度為Ra6.3um.本工序的加工條件為XA6132銑床及φ12端面銑刀，工件右側回轉體，φ孔、4-φ孔、及2-φ6.5锪平φ12孔均已加工，達到圖樣要求。 正火處理，毛坯上銑18槽的經(jīng)濟精度可達IT8，表面粗糙度Ra6.3um，在銑夾具上加工時適當控制進給速度，可以保證槽的尺寸精度和表面粗糙要 求。因此在本工序加工時，主要應考慮要如何保證槽的寬度偏差。 圖１-１工序圖 2.2定位方案及定位元件選擇和設計 2.2.1定位方案的選擇 1.根據(jù)工序加工要求，要夾住的工件主要尺寸。工件在夾具中的定位方案如下，如圖1-1所示： 方案如下：以φ19回轉面及其端面為主要定位基準，來限制自由度。限制X、Y、X、Y、Z制自由度6個。 這樣設計有利于夾具的設計制造,夾緊力方向指向定位元件剛性較大的方向。缺點是不容易保證槽的精確度。 方案草圖 　２.定位元件設計： 夾具與零件的外型輪廓相似。這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時，工件相對與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。采用夾具后，工件不需劃線校正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產率。 這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時，工件相對與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。采用夾具后，工件不需劃線校正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產率。 4鉆兩端兩個螺栓孔的專用機床夾具設計 機床夾具是一種在金屬切削機床上實現(xiàn)裝夾任務的工藝裝備，機床夾具的功用主要是：穩(wěn)定地保證工件的加工精度；減少輔助工時，提高勞動生產率；擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。螺栓孔屬于軸向孔，且在圓周分布上是非均布的，所以用常規(guī)的夾具（即通用夾具）其生產效率是很低的，同時加工精度也不容易保證?？紤]到飛錘支架零件屬于大批量生產，所以應該對其設計專用夾具，以保證加工精度和提高勞動生產率。 4.1定位方案的設計 本夾具的定位方案如下圖所示，采用短圓柱銷和平面定位，同時運用支承板來快速找正工件在夾具體中的位置。 短圓柱銷限制的自由度為：。 平面限制的自由度為： 支承板限制的自由度為： 綜上，該定位方案限制了工件的6個自由度，較好的滿足零件加工要求，定位合理。 4.2定位誤差分析與計算 所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。因為對一批工件來說，刀具經(jīng)調整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。造成定位誤差的原因有：由于定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示；由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱基準位移誤差，即定位基準的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示。。 分析和計算定位誤差的目的，就是為了判斷所采用的定位方案能否保證加工要求，以便對不同方案進行分析比較，從而選出最佳定位方案，它是決定定位方案時的一個重要依據(jù)。 4.2.1 定位元件尺寸公差的確定 夾具的主要定位元件為短圓柱銷。所以該短圓柱銷的尺寸公差現(xiàn)規(guī)定為與本零件在工作時相配的尺寸公差相同，所以定位誤差為0.045 已知孔位置主要由夾具體定位誤差、夾具體與鉆模板的配合誤差、鉆模板以及夾具體的制造誤差組成。 夾具體的制造誤差為：對定位孔軸線平行度為：0.02，則夾具體與鉆模板配合誤差，有 0.02+0.045＜0.4, 故誤差不超過允許誤差。 4.3導向元件設計 鉆床夾具的刀具導向元件為鉆套，鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進行引導，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。 由于該孔的加工方法是先鉆孔，后鉸孔。所以，采用快換式鉆套，由于飛錘支架零件的特殊結構，為了便于裝夾工件，所以自行設計快換鉆套。 4.3.1鉆套高度和排屑間隙 鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關。鉆套高度H越大，刀具的導向性能越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取H=(1-2.5)d，孔徑小、精度要求高時，H取較大值。H=(1-2.5)d=(1-2.5)X9=(9-22.5),取H=20mm。 鉆套底部與工件間的距離h稱為排屑間隙，H值應適當選取，h值太小時，切屑難以自由排出，使加工表面被破壞；h值太大時，會降低鉆套對鉆頭的導向作用，影響加工精度。加工鑄鐵時，h=（0.3-0.7）d；加工鋼時，h=(0.7-1.5)d。由于飛錘支架材料為HT200，所以其排屑間隙h=(0.3-0.7)d=(0.3-0.7)X9=(2.7-6.3),取h=5mm。 4.4夾緊裝置的設計 在加工過程中，工件會受到切削力、慣性力、離心力等外力的作用，為了保證在這些力作用下，工件仍能在夾具中保持定位的正確位置，而不致發(fā)生位移或產生振動，一般在夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置，把工件壓緊夾牢在定位元件上。 在該夾具體設計中，由于所選用的定位方案的夾緊力與切削力的方向一致，所需夾緊力較小，所以采用鉤形壓板（組合）式夾緊機構。夾緊力的計算采用計算，其中的--摩擦系數(shù)，一般取0.1-0.15，由于在進行鉆孔工序時，夾緊力作用表面的表面粗糙度較小，所以本設計中選擇=0.1。 4.5夾具結構設計及操作簡要說明 在設計夾具進應該注意提高勞動生產率。因此，使用鉸鏈式鉆模，一次固定2個鉆套，在一次裝夾中可以加工2個孔。本工序是粗加工，切削力較大，但是由于鉆削重要生產的軸向力指向定位面，和夾緊力方向相同，所以夾緊力不直接對消切削力。 裝夾工件時，先翻開鉆模板把工件放在夾具上，由短圓柱銷定位，最后用支承板定好位置把鉆模板合上，把菱形螺母鎖上。這樣就可以鉆削了。 5 方案綜合評價與結論 本方案采用一面一銷定位方式，限制了工件的5個自由度，采用支承板確定工件在夾具體中的正確位置和限制工件的旋轉自由度。該定位方案限制了工件的6個自由度，很好的確定工件在夾具體中的位置，但也可能造成過定位，原因在于，支承板與短圓柱銷的安裝誤差。在鉆孔工序前的工序尺寸保證的情況下，不會產生過定位。綜上所述，本次課程設計的基本目的已經(jīng)達到，較好的反映了零件加工過程中的定位需要。同時，在專用夾具設計過程中，通過查閱大量資料，所設計的夾具在使用上十分方便，定位準確。。繪制夾具體裝配圖時，很好運用了機械制圖的知識，圖幅表達合理，線條準確。 總 結 課程設計是理工類學生必不可少的一個環(huán)節(jié)，在老師和同學們的共同努力下已取得了初步的結果，從整體上看，課程設計是鍛煉我們理工類學生的一種思維能力和實踐能力，雖然我們的能力有限，但是通過初步的嘗試，我們已經(jīng)能基本符合我們這個專業(yè)的理論和實踐。 指定設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握機械零件、機械傳動裝置或簡單的設計過程和方法。 數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術的典型代表，在制造業(yè)的各個領域如，航天航空，汽車，摩托車，模具，精密機械，家用電器等方面有著日益廣泛的應用，已成為這些行業(yè)中不可缺少的加工手段，伴隨著全球制造業(yè)向我國逐漸轉移的發(fā)展趨勢，對數(shù)控加工的要求必將呈現(xiàn)出高速持續(xù)的增長，人才市場急需一批既懂得數(shù)控加工相關技術，有熟悉ＣＡＤ／ＣＡＭ軟件編程的人才。 通過這次課程設計，我們感受到了對專業(yè)知識的缺乏和不足，也使我們的專業(yè)知識得到進一步提高，感謝學校給我們這次難得的學習機會。 12