汽車前拖鉤鉆削φ17mm、φ13mm、Ra3.2粗糙度兩孔夾具設(shè)計(jì)【含9張CAD圖紙+PDF圖】
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本 科 畢 業(yè) 論 文 第26 頁(yè) 共26 頁(yè)
目 錄
1 緒論 4
1.1 機(jī)床夾具的概述 4
1.2 機(jī)床夾具的分類 4
1.3 機(jī)床夾具的組成 5
1.4機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 5
1.5機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 6
2 專用夾具的設(shè)計(jì)方法 7
2.1專用夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟 7
2.1.1對(duì)專用夾具的基本要求 7
2.1.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟 7
2.2 夾具體的設(shè)計(jì) 8
2.2.1對(duì)夾具體的要求 8
2.2.2 夾具體毛坯的類型 10
3 鉆床夾具的總體設(shè)計(jì) 11
3.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 11
3.2 夾具的設(shè)計(jì)步驟 12
3.3鉆床夾具的設(shè)計(jì) 14
4 鉆床夾具的詳細(xì)設(shè)計(jì) 16
4.1零件的工藝性分析 16
4.2?確定夾具類型 16
4.3?擬訂定位方案和選擇定位元件 16
4.4 確定夾緊方案 16
4.5 加工方法和步驟： 16
4.5.1零件加工工藝過(guò)程： 16
4.5.2設(shè)計(jì)任務(wù) 16
4.6 夾具設(shè)計(jì)方法和步驟 17
4.6.1夾具類型的確定 17
4.6.2選擇定位元件 17
4.6.3 定位誤差分析計(jì)算 18
4.6.4??夾緊裝置的設(shè)計(jì) 18
4.6.5??導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)及其他裝置結(jié)構(gòu)、夾具體的確定 19
4.6.6??繪制夾具結(jié)構(gòu)圖 20
4.6.7確定夾具技術(shù)要求和有關(guān)尺寸，公差配合 20
4.6.8?夾具精度分析與計(jì)算 20
4.6.9 夾具零部件的設(shè)計(jì)與選用 21
4.6.10?繪制夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件(見(jiàn)圖) 22
結(jié)論 23
致謝 24
參考文獻(xiàn) 25
1 緒論
1.1 機(jī)床夾具的概述
機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件（或引導(dǎo)刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。
夾具的主要功能是使工件定位和夾緊。工件的定位是確定工件在機(jī)床或夾具中占有正確位置的過(guò)程。工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于工件其固定夾牢，使工件正確的定位位置保持不變，稱為工件的夾緊。從定位到夾緊的全過(guò)程，稱為裝夾。工件的裝夾方法分找正裝夾和夾具裝夾。
用夾具裝夾工件的特點(diǎn)：
（1）工件在夾具中的正確定位，是通過(guò)工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相接觸而實(shí)現(xiàn)的；
（2）夾具預(yù)先在機(jī)床上已調(diào)整好位置，工件通過(guò)夾具對(duì)于機(jī)床也就占有了正確的位置；
（3）通過(guò)夾具上的對(duì)刀裝置，保證了工件加工表面相對(duì)于刀具的正確位置；
（4）裝夾基本上不受工人技術(shù)水平的影響，能比較容易和穩(wěn)定地保證加工質(zhì)量；
（5）裝夾迅速、方便，能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著地減少輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
（6）能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。
1.2 機(jī)床夾具的分類
（1）按夾具的通用特性分類
通用夾具：指結(jié)構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，且具有一定通用性的機(jī)床附件；
專用夾具：針對(duì)某一種工件的某一工序的加工要求而專門設(shè)計(jì)和制造的夾具。
（2）按夾具的通用特性分類
通用夾具：指結(jié)構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，且具有一定通用性的機(jī)床附件；
專用夾具：針對(duì)某一種工件的某一工序的加工要求而專門設(shè)計(jì)和制造的夾具；
成組專用（可調(diào)）夾具：采用成組加工工藝，將工件按形狀、尺寸和工藝的共性分組，再為每組工件設(shè)計(jì)組內(nèi)通用的專用夾具；
組合夾具：是一種模塊化的夾具，由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組裝成的專用夾具；
隨行夾具：自動(dòng)線夾具，既擔(dān)負(fù)裝夾任務(wù)，又擔(dān)負(fù)沿自動(dòng)線輸送工件的任務(wù)。
（3）按夾具使用的機(jī)床分類
可分為車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪機(jī)床、數(shù)控機(jī)床夾具等。
（4）按夾具的動(dòng)力源分類
按夾具夾緊動(dòng)力源可將夾具分為手動(dòng)夾具和機(jī)動(dòng)夾具兩大類：
手動(dòng)夾具應(yīng)有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)與自鎖性能，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度與確保安全生產(chǎn)；
常用的機(jī)動(dòng)夾具有：氣動(dòng)、液壓、氣液增壓、電動(dòng)、電磁、真空、離心力、自?shī)A緊夾具等。
1.3 機(jī)床夾具的組成
（1）定位元件：用于確定工件在夾具中的位置；
（2）夾緊裝置：將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工過(guò)程中位置不變；
（3）聯(lián)接元件：用于確定夾具對(duì)機(jī)床主軸、工作臺(tái)或?qū)к壍南鄬?duì)位置；
（4）對(duì)刀或?qū)蛟河糜诒ＷC工件加工表面與刀具之間的位置；
（5）其它裝置或元件：定向鍵、操作件、分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件；
（6）夾具體：是夾具的基座和骨架，用來(lái)配置、安裝各夾具元件及裝置。
1.4機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用
（1）保證加工精度，并使之穩(wěn)定；
（2）縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低成本；
（3）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍；
（4）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低技術(shù)要求；
（5）便于變更工位、引導(dǎo)刀具或進(jìn)行仿形加工。
1.5機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
（1）對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
能裝夾一組具有相似性特征的工件；
適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
適用于現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
采用液壓動(dòng)力源的高效夾緊裝置；
提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
（2）現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向
精密化：如精密分度、高精度自定心；
高效化：縮短加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；
柔性化：通過(guò)調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素；
標(biāo)準(zhǔn)化：按夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)制造，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。2 專用夾具的設(shè)計(jì)方法
2.1專用夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟
2.1.1對(duì)專用夾具的基本要求
1、保證工件的加工精度
專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。
2．提高生產(chǎn)效率
應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
3、工藝性好
專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。
專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。
4、使用性好
專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。
5、經(jīng)濟(jì)性好
除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。
2.1.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟
1. 明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料
2．?dāng)M定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖
1) 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。
2) 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。
3) 確定對(duì)刀或?qū)蚍桨福O(shè)計(jì)對(duì)刀或?qū)蜓b置。
4) 確定夾具與機(jī)床的連接方式，設(shè)計(jì)連接元件及安裝基面。
5) 確定和設(shè)計(jì)其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)型式，如分度裝置、預(yù)定位裝置及吊
裝元件等。
6)確定夾具體的結(jié)構(gòu)型式及夾具在機(jī)床上的安裝方式。
7) 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。
3．進(jìn)行必要的分析計(jì)算
工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效益較高的方案4．審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì)
夾具草圖畫(huà)出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見(jiàn)，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)他們的意見(jiàn)對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改．
5．繪制夾具裝配總圖
夾具的總裝配圖應(yīng)按國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。
夾具總圖的繪制次序如下：
1)用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。
2)依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。
3)標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。
4)編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。
6.繪制夾具零件圖
夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫(huà)零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。
2.2 夾具體的設(shè)計(jì)
2.2.1對(duì)夾具體的要求
1.有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面(與機(jī)床相連接的表面)等，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取樵黾訆A具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
2. 有足夠的強(qiáng)度和剛度
加工過(guò)程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。夾具體需有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設(shè)置加強(qiáng)肋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體(如圖2-1c所示)。
3.結(jié)構(gòu)工藝性好
夾具體應(yīng)便于制造、裝配和檢驗(yàn)。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應(yīng)鑄出凸臺(tái)，以減少加工面積。夾具體毛面與工件之間應(yīng)留有足夠的間隙，一般為4—15mm。夾具體結(jié)構(gòu)型式應(yīng)便于工件的裝卸，如圖1所示.
①分為開(kāi)式結(jié)構(gòu)(圖2、a)；
②半開(kāi)式結(jié)構(gòu)(圖2、b)；
③框架式結(jié)構(gòu)(圖2、c)等。
圖1常見(jiàn)的夾具體結(jié)構(gòu)
4. 排屑方便
切屑多時(shí)，夾具體上應(yīng)考慮排屑結(jié)構(gòu)。如圖2所示，在夾具體上開(kāi)排屑槽及夾具體下部設(shè)置排屑斜面，斜角可取30°一50°
圖2 夾具體上設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)
5. 在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠
① 夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝，夾具的重心應(yīng)盡量低，重心越高則支承面應(yīng)越大；
② 夾具底面四邊應(yīng)凸出，使夾具體的安裝基面與機(jī)床的工作臺(tái)面接觸良好，
2.2.2 夾具體毛坯的類型
1．鑄造夾具體
夾具體材料一般是鑄造，其特點(diǎn)是工藝性好，可鑄出各種復(fù)雜形狀，具有較好的抗壓強(qiáng)度、剛度和抗振性，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需進(jìn)行時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。常用材料為灰鑄鐵
2．焊接夾具體
它由鋼板、型材焊接而成，這種夾具體制造方便、生產(chǎn)周期短、成本低、重量輕(壁厚比鑄造夾具體薄)。但焊接夾具體的熱應(yīng)力較大，易變形，需經(jīng)退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。
3．鍛造夾具體
它適用于形狀簡(jiǎn)單、尺寸不大、要求強(qiáng)度和剛度大的場(chǎng)合。鍛造后也需經(jīng)退火處理．此類夾具體應(yīng)用較少。
4．型材夾具體
小型夾具體可以直接用板料、棒料、管料等型材加工裝配而成．這類夾具體取材方便、生產(chǎn)周期短、成奉低、重量輕，
5．裝配夾具體
它由標(biāo)準(zhǔn)的毛坯件、零件及個(gè)別非標(biāo)準(zhǔn)件通過(guò)螺釘、銷釘連接，組裝而成此類夾具體具有制造成本低、周期短、精度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，有利于夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，也便于夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。
3 鉆床夾具的總體設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
該畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)是鉆削汽車前拖鉤φ17mm、φ13mm、Ra3.2粗糙度的兩個(gè)通孔。工件以臺(tái)階面、側(cè)面和圓弧面為定位基準(zhǔn)，工件材料45＃鋼，數(shù)量為中批量。由于該零件屬于中批量生產(chǎn)，鉆孔精度有要求，因此設(shè)計(jì)一個(gè)專用的鉆床夾具，保證零件的加工質(zhì)量，提高加工效率。
從前拖鉤零件圖（圖1）和三維圖（圖2）分析，汽車前拖鉤的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，屬叉架類零件，其加工表面為Φ13mm、Φ17mm的孔，其孔的側(cè)壁粗糙度是Ra3.2，為半精加工。由于零件設(shè)計(jì)圖上沒(méi)有標(biāo)出尺寸誤差，因此采用自由公差±0.5mm，所以兩孔的軸心距為74±0.1mm；Φ13mm與Φ25mm、Φ17mm與Φ34mm的同軸度誤差皆為0.1mm。兩孔端面有一個(gè)尺寸誤差要求須保證13±0.5。
本夾具擬采用移動(dòng)式結(jié)構(gòu)是為了工件在一次安裝中鉆兩較大的孔時(shí)，可以極為方便地確定鉆套對(duì)刀具的位置，從而節(jié)省找正夾具的時(shí)間，減少鉆套與刀具的磨損。
圖1 前拖鉤零件圖
圖2 前拖鉤三維圖
3.2 夾具的設(shè)計(jì)步驟
（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)與收集設(shè)計(jì)材料
夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。其內(nèi)容主要是了解工件的特點(diǎn)、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等。
其次是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)收集有關(guān)材料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和裝訂標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具圖冊(cè)、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)等，還可收集一些同類夾具的設(shè)計(jì)樣圖，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。
（2）擬定夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖
（A）確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。
（B）確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。
（C）確定對(duì)刀或?qū)蚍桨福O(shè)計(jì)對(duì)刀或?qū)蜓b置。
（D）確定夾具與機(jī)床的連接方式，設(shè)計(jì)連接元件及安裝基面。
（E）確定和設(shè)計(jì)其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)型式，如分度裝置、定位裝置及吊裝元件等。
（F）確定夾具體的結(jié)構(gòu)型式及夾具在機(jī)床上的安裝方式。
（G）繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。
進(jìn)行必要的分析計(jì)算
工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種夾具方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效益較好的方案。
審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì)
夾具草圖畫(huà)出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見(jiàn)，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)他們的意見(jiàn)對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改。
繪制夾具裝配總圖
由于三維CAD系統(tǒng)具有可視化好、形象直觀、設(shè)計(jì)效率高、以及能為企業(yè)數(shù)字化的各類應(yīng)用環(huán)節(jié)提供完整的設(shè)計(jì)、工藝、制造信息等優(yōu)勢(shì)，使其取代傳統(tǒng)的純二維CAD系統(tǒng)已成為歷史發(fā)展的必然。因此決定嘗試采用三維CAD軟件----Pro ENGINEER V4.0作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工具軟件。
由Pro ENGINEER V4.0繪制出夾具的總裝配圖，再生成二維的工程圖。圖紙應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制。繪圖比例盡量采用1:1. 主視圖按夾具面對(duì)操作者的反向繪制。總圖應(yīng)把夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。
夾具總圖的繪制次序如下：
用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具的線條。
依次繪出定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蜓b置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。
標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。
編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄
完整的夾具裝配總圖可參閱夾具圖冊(cè)。
繪制夾具零件圖
夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫(huà)零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。
3.3鉆床夾具的設(shè)計(jì)
鉆床夾具三維圖，如圖3所示。
6
5
2
4
7
3
圖3 鉆床夾具三維圖
本夾具用來(lái)在立式鉆床上鉆汽車前拖鉤的兩個(gè)通孔。
工件以臺(tái)階面、側(cè)面和圓弧面為定位基準(zhǔn)，分別由左、右支承3與6、支承板4和檔銷7定位。為了減少工件與支承間的接觸面。左、右支承3與6都經(jīng)削邊。由于工件側(cè)面是一斜面，因此支承板4做成臺(tái)階式的。
夾具體5可在帶導(dǎo)軌的底座2上移動(dòng)，并用螺釘來(lái)調(diào)節(jié)兩極限位置。
本夾具采用移動(dòng)式結(jié)構(gòu)是為了工件在一次安裝中鉆兩較大的孔時(shí)，可以極為方便地確定鉆套對(duì)刀具的位置，從而節(jié)省找正夾具的時(shí)間，減少鉆套與刀具的磨損。
該夾具的缺點(diǎn)是切屑易積存在導(dǎo)軌上，影響夾具體5的移動(dòng)及定位精度。應(yīng)該注意：工件以臺(tái)階平面定位的方法只適用于加工要求不高的情況下。
4 鉆床夾具的詳細(xì)設(shè)計(jì)?
4.1零件的工藝性分析
我們所需要設(shè)計(jì)的是利用鉆床夾具加工出圖中Φ17,Φ13孔的鉆模。工件的其他都是已經(jīng)加工好的。?
該工件的結(jié)構(gòu)形狀比較不規(guī)則，兩端都是圓弧形狀，待加工的孔精度要求較高，需鉆削φ17mm、φ13mm、Ra3.2粗糙度的兩孔，工件材料45＃鋼，數(shù)量為為中批量孔表面粗糙度細(xì)，故工藝規(guī)程中分鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸四個(gè)工步進(jìn)行加工。
4.2?確定夾具類型?
工件在鉆床上不好夾緊，要求我們?cè)O(shè)計(jì)出夾緊裝置，設(shè)計(jì)出夾緊加工方案。?我們采用立式鉆床。?
4.3?擬訂定位方案和選擇定位元件?
根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案為以工件以臺(tái)階面、側(cè)面和圓弧面為定位基準(zhǔn)，選擇帶臺(tái)階面的V型塊，作為及其端面的定位元件。
4.4 確定夾緊方案?
參考夾具資料，采用螺栓，V型塊，端面夾緊工件。???
4.5 加工方法和步驟：?
4.5.1零件加工工藝過(guò)程：?
（1）鑄造成形，其余實(shí)心；?
（2）退火，消除殘余內(nèi)應(yīng)力；
（3）數(shù)控銑，銑左邊兩平面，再鉆鉸Φ7.94孔，用平虎鉗定位和裝夾；?
（4）數(shù)控銑，銑右邊兩平面，用平虎鉗定位和裝夾；?
（5）鉆孔，用專用鉆夾具加工Φ13和Φ17孔；?
（6）去毛刺.檢驗(yàn)。?
4.5.2設(shè)計(jì)任務(wù)?
（2）生產(chǎn)類型：中批量生產(chǎn)。?
（3）毛胚：鑄造件。?
鑄造是利用模具使坯料變形而獲得鑄件的鑄造方法.鑄造與自由鑄相比,具有生產(chǎn)率高,鑄件外形復(fù)雜,尺寸精度高,表面粗糙度值小,加工余量小等優(yōu)點(diǎn),鑄模制造成本高.鑄造適合中小鑄件的大批量生產(chǎn).?
（4）工藝內(nèi)容：先銑端面,后完成鉆、擴(kuò)、較Φ13孔和Φ17孔，工序如圖所示。該工序所用設(shè)備為Z525立式鉆床。
（5）工序的加工要求：兩孔中心距為（74±0.05）mm。??
4.6 夾具設(shè)計(jì)方法和步驟?
4.6.1夾具類型的確定?
由設(shè)計(jì)任務(wù)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(shè)計(jì)的夾具不宜復(fù)雜,在保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的前提下,盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),做到經(jīng)濟(jì)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).?
4.6.2選擇定位元件?
1)選用帶臺(tái)階面的定位銷,作為Ф25外圓及其端面定位的定位元件.其結(jié)構(gòu)和尺寸按要求確定.?
①選用可調(diào)支承釘作為以底面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(duì)定位精度的影響,在使用過(guò)程中根據(jù)每批毛胚的精度進(jìn)行調(diào)整.?
②采用Ｖ形塊為定位元件,?,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(fù)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(diǎn),易引起工件的變形.
4.6.3 定位誤差分析計(jì)算?
1)加工Ф25,要求保證中心距尺寸74mm及兩孔軸線平行度0.30mm.?
①計(jì)算中心距尺寸(74±0.20)mm定位誤差△D為：
△D=△B+△Y?由圖可知,△B=0?
基準(zhǔn)位移誤差△Y等于定位銷與定位孔的最大間隙值Xmax,銷25外圓配合代號(hào)為Ф25?。?
于是?????∵ Xmax=Dmax-dmin=28.021 - 27.98=0.041（mm）< 0.30mm
?????∴ 該定位方案滿足要求。?
?2）加工Φ13孔Φ17孔，要求保證孔距尺寸（74±0.25）mm的定位精度。?
同理?????△D=△B+△Y，∵△B=0? ∴△D=△Y=0.041（mm）<±0.25
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。?
4.6.4??夾緊裝置的設(shè)計(jì)?
1.夾緊機(jī)構(gòu)?
根據(jù)生產(chǎn)類型，此夾具的夾緊機(jī)構(gòu)不宜復(fù)雜，采用螺旋夾緊方式。螺栓直徑暫用M8.??
2.夾緊力的計(jì)算?
（1）加工兩孔時(shí)受力分析加工時(shí)，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(shì)，所用鉆頭直徑小，切削力矩不大。因此，對(duì)加工此孔來(lái)說(shuō)，夾緊是可靠的，不必進(jìn)行夾緊力校核。加工時(shí)，鉆削軸向力F有使工件繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而鉆削扭矩T2又有使工件翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，為防止上述兩種趨勢(shì)的發(fā)生，夾具的夾緊機(jī)構(gòu)具有足夠的夾緊力和摩檫力矩，為此需進(jìn)行夾緊的校核。?
1）鉆削軸向力F?
鉆該兩孔上時(shí)選用：搖臂鉆床Z3925，刀具選用高速鋼刀具。
查[6]資料得：
切削力公式：=667
式中D1=17mm D2=13mm
查資料得：=(/736)0.75
其中 σb =0.6 =0.0048
即：1=8590.72(N) 2=5730.08(N)
實(shí)際所需夾緊力：
查資料得：= F×K/μ1+μ2
有 μ1=0.7 ，μ2=0.16
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：
K=
式中：～為各種因素的安全系數(shù)，查資料可得：
K=1.21.01.01.01.31.01.0=1.56
所以 1=K=5826.09(N 2=K=3886.10(N)
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
取K=1.56，μ1=0.7 μ2=0.16
查資料可知壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以
下公式計(jì)算：
式中參數(shù)由資料可查得：
=6.22 =2.76 φ1=90° φ2=9°50′ α=2°29′
其中：L=40（mm） Q=106(N)
螺旋夾緊力:W0=9496.4(N)
由上述計(jì)算易得：W0＞ Wk
因此采用夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的
4.6.5??導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)及其他裝置結(jié)構(gòu)、夾具體的確定?
1.加工Φ17孔導(dǎo)向裝置的確定?
為適應(yīng)鉆、擴(kuò)、鉸的要求，現(xiàn)選用快換鉆套及與之相適應(yīng)的襯套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.?
2.加工Φ13孔的導(dǎo)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(xiàn)[1]選取。其主要尺寸如表4—2所示。?各導(dǎo)向件至定位元件（Φ13H7孔中心）間的位置尺寸公差按工件相應(yīng)公差的1/2~1/5選取。因此,(74±0.05）mm，13H9孔鉆套軸心線對(duì)基準(zhǔn)面垂直度允差Φ0.05mm,Φ17孔鉆套軸心線對(duì)基準(zhǔn)面平行度允差Φ0.05mm.?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(kāi)式，使加工、觀察、清理切屑均方便。
4.6.6??繪制夾具結(jié)構(gòu)圖?
繪制夾具結(jié)構(gòu)圖一般分兩步，首先繪制草圖，待對(duì)夾具精度進(jìn)行分析和計(jì)算后，若需修改的，修改后再按國(guó)際正式繪制夾具總裝圖，如圖所示。?
4.6.7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)教材和、有關(guān)資料，手冊(cè)規(guī)定的原則和方法確定的，本例的技術(shù)要求和公差配合如下：
?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(zhǎng)上為0.03mm。?
⑵導(dǎo)向元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長(zhǎng)上為0.05mm?
⑶導(dǎo)向元件與夾具底面的平行度誤差允許值為0.05mm
2.公差配合?
⑴Φ13H9孔鉆套，鉆模板上內(nèi)孔之間的配合代號(hào)及精度分別為：?
??Φ22H7/g6(鉆套—鉆模板)?
⑵Φ17H9孔鉆套，鉆模板上內(nèi)孔之間的配合代號(hào)及精度分別為：?
??Φ26H7/g6(鉆套—鉆模板)?
⑶其余部分的公差配合代號(hào)及精度如圖所示。?
4.6.8?夾具精度分析與計(jì)算?
由圖可知，所設(shè)計(jì)夾具需保證的加工要求有：尺寸（74±0.2）mm及Φ13H9孔和Φ17H7孔軸線間平行度誤差0.30mm等四項(xiàng)。，不必驗(yàn)算，其余各項(xiàng)精度要求分別驗(yàn)算如下：?
⑴尺寸（74±0.2）mm
⑵定位誤差△D，由前計(jì)算可知△D=0.041mm；?
⑶定位元件對(duì)底面的垂直度誤差△A=0.03mm；?
⑷鉆套與鉆模板間的最大配合間隙△T1=0.033mm；?
⑸鉆套孔的距離公差△T2=0.1mm；?
⑹鉆套軸線對(duì)底面（F）的垂直度誤差為△T3=0.05mm；?
⑺麻花鉆與鉆套內(nèi)孔的間隙X=0.050；?參考文獻(xiàn)[6]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=0.26mm
因而夾具能保證尺寸這項(xiàng)加工要求。?
同理可完成Φ10H9孔軸線對(duì)Φ25H7孔軸線的平行線誤差為0.30mm的精度校核。?
由于夾具設(shè)計(jì)的各部分分析與計(jì)算已進(jìn)行，結(jié)果符合要求，在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，繪制正式的總裝配圖。
4.6.9 夾具零部件的設(shè)計(jì)與選用
1.檔銷的設(shè)計(jì)
根據(jù)零件的設(shè)計(jì)技術(shù)要求，從而設(shè)計(jì)定位檔銷的尺寸，如圖4所示：
圖4 檔銷零件圖
2.鉆套的選用
工藝孔的加工只需鉆就能滿足加工要求。因此采用鉆套導(dǎo)向加工兩個(gè)工藝孔。
圖5 鉆套零件圖
表2 鉆套結(jié)構(gòu)尺寸表
d
D
D1
H
t
基本尺寸
極限偏差F7
基本尺寸
極限偏差n6
13
+0.034
+0.016
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
0.008
17
26
30
0.012
4.6.10?繪制夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件(見(jiàn)圖)?
結(jié)論
該畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)鉆床夾具進(jìn)行了一定的研究，在設(shè)計(jì)過(guò)程中定位方案和夾緊裝置是兩個(gè)重點(diǎn)也是兩個(gè)難點(diǎn)。該論文的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)汽車前拖鉤鉆孔夾具設(shè)計(jì)，工件以臺(tái)階面、側(cè)面和圓弧面為定位基準(zhǔn)，需鉆削φ17mm、φ13mm、Ra3.2粗糙度的兩孔，工件材料45＃鋼，數(shù)量為為中批量。為了使鉆孔的位置精確，必須對(duì)零件進(jìn)行安裝、定位、夾緊。
本夾具采用移動(dòng)式結(jié)構(gòu)是為了工件在一次安裝中鉆兩較大的孔時(shí)，可以極為方便地確定鉆套對(duì)刀具的位置，從而節(jié)省找正夾具的時(shí)間，減少鉆套與刀具的磨損。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了大量的標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以降低夾具的生產(chǎn)成本，使該鉆床夾具更經(jīng)濟(jì)；由于使用專用的夾具，大批量生產(chǎn)單一的零件，即保證了零件的加工精度又提高了零件的生產(chǎn)效率；達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、高效的目的。
致謝
經(jīng)過(guò)了兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和努力，在楚天舒老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，我終于完成了“汽車前拖鉤的鉆床夾具設(shè)計(jì)”的畢業(yè)設(shè)計(jì)。從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)，每一步對(duì)我來(lái)說(shuō)無(wú)疑是巨大的嘗試和挑戰(zhàn)，也成就了我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。記得在剛接到這個(gè)課題時(shí)，由于夾具設(shè)計(jì)以及相關(guān)知識(shí)不是很了解，我都有些茫然不知所措，不知從何入手，于是我給自己提出了一系列問(wèn)題：如何做畢業(yè)設(shè)計(jì)、做畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求、我要設(shè)計(jì)一個(gè)怎樣的夾具、要達(dá)到什么樣的效果、實(shí)現(xiàn)什么樣的功能、與那些專業(yè)知識(shí)有關(guān)聯(lián)等。后來(lái)，在老師的引導(dǎo)下，我清楚要做好畢業(yè)設(shè)計(jì)，必須了解相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，去圖書(shū)館查閱相關(guān)資料、上網(wǎng)去了解鉆床夾具的最新動(dòng)向。
在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇到了很多問(wèn)題，比如：加工零件時(shí)，我應(yīng)該如何定位，才能滿足要求，又能使工人師傅加工方便、快捷、高效。于是我不斷地給自己提出新的想法，然后去論證這種想法的使用性，在這個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程中，我學(xué)到了很多東西，同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)也在一天天的完成中。雖然我的設(shè)計(jì)作品不是很成熟，參考了很多資料仍然還有很多不足之處，但我心里有一種莫大的幸福感，因?yàn)槲覍?shí)實(shí)在在地走過(guò)了一個(gè)完整的設(shè)計(jì)所應(yīng)該走的每一個(gè)過(guò)程，并且享受了每一個(gè)過(guò)程，更重要的是這個(gè)設(shè)計(jì)中我加入了自己鮮活的思想。
在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我學(xué)到的不僅僅是畢業(yè)設(shè)計(jì)本身，還有很多畢業(yè)設(shè)計(jì)之外的東西，一種態(tài)度，既是對(duì)學(xué)術(shù)的態(tài)度，也是對(duì)人生的態(tài)度，盡自己所能，認(rèn)真做好手邊的事情。
在這里我要特別感謝我的指導(dǎo)老師—XXX老師。他為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。從選題、定題開(kāi)始，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤(rùn)色，XXX老師始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地指導(dǎo)，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。正是楚老師的無(wú)私幫助與熱忱鼓勵(lì)，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝楚老師。
同時(shí)，感謝所有關(guān)心、支持、幫助過(guò)我的良師益友。最后，向所有為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提出寶貴意見(jiàn)的專家老師們表示衷心的感謝和崇高的敬意！
致謝人：李建軍
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