Wlywly007论文集
河南农业大学
设计题目 __
班 级_______
____ _
2010_年 月___日
Wlywly007论文集
《工艺装备设计》课程设计
评 阅 书
机械制造与自动化 专业__073__班，第__3__小组的课程设计《旋转套钻床夹
具》、《液压缸体车床夹具》、《液压缸体铣或镗床夹具》已完成， 组成文件如下： 1.说明书 共 32 份
指导老师签定___________
《工艺装备设计》课程设计任务书
一、 设计课题名称：
二、 指导老师：
三、 设计要求
小组合作完成零件的工艺分析、夹具结构设计与相关计算；完成夹具总装配图、设计说明书各一份（每个小组完成钻、车、铣或镗夹具各一套，装订成一册）。
四、 设计依据
1、 零件图
2、 设备参数
3、 生产钢领
五、 参考资料
1、
2、
3、
六、
1
2、分析产品零件的装夹，确定定位与夹紧等工艺方案
3、计算定位误差
4、工件在夹具上加工的精度分析
5、设计整套夹具的结构方案，绘制夹具装配图及夹具零件图，（装配
论文集 Wlywly007
图应电脑绘图）
6、非标零件图的绘制
7、撰写课程设计的说明书。（应阐述整个设计内容，有关文字说明的计算，图文并茂，文字通畅）
（二）工作量
1、夹具装配图一份
2、夹具零件图一套
3、课程设计说明书一份
（三）设计进度
1、熟悉图纸查阅资料2、确定工艺方案及有关计算天
3天
4、撰写课程设计说明书天
七、
（一）
（二）
课程设计目录
（五） 课程设计正文
（六） 课程设计总结
（七） 参考资料
（八） 设计图纸
论文集 Wlywly007
Wlywly007论文集
目 录
前言…………………………………………………………………………………1
第1章 机床夹具概述……………………………………………………………2
第2章 工件的定位及定位元件…………………………………………………4
2.1 工件在夹具中的定位………………………………………………… 4
2.2 定位误差分析 5
第3章工件的夹紧和夹紧装置3.1 夹紧装置的组成3.2 夹紧力的确定第4章 夹具体及分度装置8
4.1 夹具体 8
4.2 分度装置 8
第5章 阀体零件工艺分析10
5.1 零件的功用、材料和性能 10
5.2 形体分析 10
5.3 技术要求分析 11
5.4 12
5.5
第6章 ………………………………………………14
………………………………………………… 14
6.2……………………………………………………14
……………………………16
…………………………………17
第7章 阀体零件的钻床夹具设计…………………………………………………18
7.1钻床夹具的主要类型……………………………………………………18
7.2钻模的设计要点…………………………………………………………19
7.3阀体零件的钻床专用夹具的总体设计…………………………………19 参考文献…………………………………………………………………………… 22 结束语……………………………………………………………………………… 23
前 言
这次课程设计是机械制造与自动化的一个十分重要的学习环节，是对入学以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次课程设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识，加深了印象，问题。
刀具的性能、测量技术、CAD等多方面的知识。
但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、提高自己工具书?的实际思想，用心良苦。
毕业设计第五小组
- 1 -
第1章 机床夹具概述
在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。
1．1机床夹具的组成
1、定位装置
2、夹紧装置
3、对刀或导向装置
4、连接原件
5、夹具体 一个整体。
6
1．2机床的分类
机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。
1、按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，
- 2 -
拼装夹具。
2、按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮
机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机
床夹具。
按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。
1．3工件的装夹方法
工件装夹的方法有两种：
1、
2、 将工件装夹在家具上
采用第一种方法装夹的效率低，
a
b
c“一机多能”
- 3 -
第2章 工件的定位及定位元件
2．1 工件在夹具中的定位
（1）工件的定位的基本原理
? 六点定则
全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。
? 限制工件自由度与加工要求的关系
位称为不完全定位。
a． 加
b c．除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限
位。重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工。因此，不可用重复定位是不允许的。 当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用。
- 4 -
? 基准、对定位元件的基本要求
a. 定位基准的选择
定位基准的选择，应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准作为定位基准；遵守基准统一原则；应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。
b. 对定位元件的基本要求
（2）工件定位方式及其定位元件
a. b. c.V形
2.2 基准不重合误差△b是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准 不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。
基准位移误差△y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基 准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。
- 5 -
第3章 工件的夹紧和夹紧装置
3．1夹紧装置的组成
(1)夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。
a. 动力装置 产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧
力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机
动夹紧是采用动力装置。电磁装置、电动装置、气-b. 夹紧装置 传递夹紧力。间传力机构。
(2)、夹紧装置的设计要求
提高生产率和减轻工人
a.
b.保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧
c.
具有良好的结构工艺性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。
3.2 夹紧力的确定
(1) 夹紧力方向的确定
a. 夹紧力应朝向主要的定位基面。
- 6 -
b. 夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。
(2) 夹紧力作用点的选择
a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。
b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。
c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。
(3)夹紧力大小的估算
理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，离出。但实际上，问题，只能进行粗略的估算。
估算的步骤：
a.J理FP的静平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.J需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。
c.FJ是否满足条件：FJ>FJ需。
- 7 -
第4章 夹具体及分度装置
4．1夹具体
（1）夹具体毛坯的类型
a.铸造夹具体
b.焊接夹具体
c.锻造夹具体
d.装配夹具体
e.型材夹具体
（2）夹具体应满足的几本要求
a.应有足够的强度和刚度。
b.
c.结构工艺性好。
d.
e.
f.
4
（1）分度装置的类型
a.回转分度装置。 回转分度装置是指工件在一次装夹中，通过夹具的某
些部分带动工件转动一定的角度完成多工位加工的
分度装置。
b.直线分度装置。 是指工件在一次装夹中，通过夹具的某些部分带动工
- 8 -
件直线移动一定距离完成多工位加工的分度装置。
（2）回转分度装置的组成
1) 回转分度装置由固定部分、转动部分、对定机构、锁紧机构等组成。 a. 固定部分 固定部分是整个装置的基础，常与夹具体连接成一体。 b. 转动部分 转动部分是分度时随之转动的元件，实现工件的转位。 c. 对定机构 对定机构的作用是转位分度后，e. 锁紧机构
2)分度对定机构
a.钢球对定机构
b.枪栓式圆柱销对定机构
c.d.
f.
3) 刚度和稳定性。
- 9 -
第5章 阀体工艺性分析
5．1 零件的功用、材料和性能
该阀体是一个管道控制阀，通过一处外螺纹，一处带螺纹孔的方形壁与其他物体连接。顶部内螺纹是用来安装控制阀门，利用阀门来控制液体的开关以及流量的大小。
阀体的材料是灰铸铁HT350，其抗拉强度大于350MPa。
灰铸铁有很多优良性能：
第一，铸造性能好，灰铸铁熔点低、流动性好。
为热能而消失。
减振的作用，减少了刀具的磨损。
第四，缺口敏感性低。
5．2
阀体左端通过螺柱和螺母与阀盖连接，形成左端的φ50H11圆柱形槽与阀盖的圆柱形凸缘相配合；圆柱形槽，用来放置球阀关闭时不泄露流体的密封圈；阀M36×2，内部阶梯孔φ28.5 、φ20与空腔φ36圆柱体中，有φ26、 φ22、φ18的阶梯孔与空腔相通，在阶梯孔内容纳阀杆、填料压紧套；阶梯孔顶端90°扇形限位凸块，用来控制扳手和阀杆的旋转角度。
从尺寸上分析，阀体的结构形状比较复杂，标注尺寸很多，这里仅分析其中主要尺寸，其余尺寸读者自行分析。
以阀体水平轴线为径向（高度方向）尺寸基准，注出水平方向的径向直径尺
- - 10
寸φ50、 φ35、φ20和M36×2等。同时还要注出水平轴线到顶端的高度尺寸56。
以阀体垂直孔的轴线为长度方向尺寸基准，注出铅垂方向的径向直径尺寸φ36、M24×1.5、 φ22H11、 φ18H11等。同时还要注出铅垂孔轴线与左端面的距离21。
以阀体前后对称面为宽度方向尺寸基准，注出阀体的圆柱体外形尺寸φ55、
- - 11
5.4 零件的加工工艺性分析
此零件是阀体，主要加工面是外圆、内孔、端面、阶台孔、而且加工的内表面比外表面多，就带来了许多困难：
（1）
（2） （3）
（4）
就阀体零件来说：
（1
（2
（3和Φ35有同轴度要求，所以在加工时Φ20、Φ35应在
4-M12对Φ35的轴线有位置度要求，所以在加工4-M12
5.5 安排加工工艺路线
在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下，单件小批生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将
- - 12
工序分散后组织流水生产。批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中，从而有效地提高生产率。
阀体零件的加工工艺路线安排如下：
（1）铸造毛坯
（2）时效处理
（3）车左端面，粗、半精、精镗孔Φ35、Φ43、Φ50Φ20
（4）调头，车右端面，车孔Φ28.5纹
（5）车上端面，镗孔Φ18、Φ22、Φ26，车Φ孔
（6）钻—攻4-M12螺纹
（7）铣凸台
（8）检查
（9）包装入库
- - 13
第6章 阀体零件的车床夹具设计
车床夹具主要用于零件的旋转表面以及端面。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。
6.1 车床夹具的主要类型
（1） 刀具做进给运动
定心式车床夹具 定心夹紧机构。
角铁式车床夹具
花盘式车床夹具 T形槽，安装定位元件、可加工形状复杂工件的外圆和内孔。
（2）
是安装在车床主轴上的专用夹具，所以阀体零件在车床上加工用专用夹具。
6. 2车床夹具的设计要点
（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求
当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上
- - 14
定位装置的结构和布置必须保证这一点。
当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。
工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加
工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，
（2）夹具与机床主轴的连接
车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。
心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。
根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：
1)对于径向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。
2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。
图1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。
对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的
- - 15
定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。
图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.05～0.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。
图1 车床夹具与机床主轴的连接
过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册
6. 3阀体零件的车床专用夹具的总体设计
（1 大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。
（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。
- - 16
6. 4阀体零件的车床夹具的加工误差分析
工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差?D、夹具误差?J、夹具在主轴上的安装误差?A和加工方法误差?G的影响。
如夹具图所示，阀体在夹具上加工时，尺寸210
-0.05的加工误差的影响因素如下
所述：
（1）定位误差?D
由于C面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差?BY寸210
-0.05的定位误差?D等于零。
（2）夹具误差?J
210
-0.02的公差为
0.02，以及限位基面相对安装基面C0.01.
（3）安装误差?A
（4?G
K
????2
D??2
J??2
A??2
G
?0?0.02?0?0.017?0.026 2
精度储备： 22
JC?0.05?0.0262?0.0238
故此方案可行。
- - 17
第7章 阀体零件的钻床夹具设计
钻床上用来钻孔、扩孔、铰孔、锪孔及攻丝的机床夹具称为钻床夹具，习惯称为钻模。使用钻模加工时，是通过钻套引导刀具进行加工。钻模主要用于加工中等精度、尺寸较小的孔或孔系。使用钻模可以提高孔及孔系间的位置精度，又有利于提高孔的形状和尺寸精度，同时还可节省划线找正的辅助时间，其结构简单、制造方便，因此钻模在批量生产中得到广泛的应用。
7.1钻床夹具的主要类型
钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。
（1）固定式钻模 在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动浮动接头，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。
（2）回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。
（3）翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于f8-f10mm。它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10kg为宜。
（4）盖板式钻模 这种钻模无夹具体，
其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时浮动接头，故此钻模的质量一般不宜超过10kg。
（5）滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点浮动接头，生产中应用较广。
- - 18
7.2钻模的设计要点
1．钻 套
钻套安装在钻模板或夹具体上，用来确定工件上加工孔的位置，引导刀具进行加工，提高加工过程中工艺系统的刚性并防振。钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。
（1）固定钻套
（2）可换钻套
（3）快换钻套
（4）特殊钻套
2．钻模板
钻模板用于安装钻套，
确保钻套在钻模上的正确位置，钻模板多装在夹具体或支架上，
常见的钻模板有：
（1）固定式钻模板
（2）铰链式钻模板
（3）可卸（分离）式钻模板
（4）悬挂式钻模板
7.3 阀体零件的钻床专用夹具的总体设计
1．工艺分析
（1）工件的加工要求
4-M12孔轴线与中心轴线的夹角是45度;
4-M12孔中心相对中心轴线的位置度是Ф0.06.
- - 19
（2）工序基准
根据上面的要求，工序基准是两中心轴线。
2. 阀体的螺纹孔分度钻模结构设计
（1）定位方案和定位装置的设计
工件采用端面、销、四个R12.5圆弧面之一在回转台和活动V型块上定位。 逆时针转动手柄，使活动V型块转动水平位置，在弹簧的作用下，卡在R12.5的圆弧面上，限制了工件的轴线的自由度。
（2）导向方案
由于加工四个螺纹孔，要先钻孔，然后攻丝，又是批量生产，故适宜选用可换式钻套。
为了方便的装卸工件，采用铰链是钻模板。
（3）夹紧方案
为了快速装卸工件，采用螺钉及开口垫圈夹紧机构。
（4）分度方案
通过分度盘分度。
3. 工件的加工精度分析
工件在钻床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差?D、对刀误差?T、夹具误差?J、夹具在主轴上的安装误差?A和加工方法误差?G的影响。
（1）定位误差?D
由于两中心轴线既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差?B为零。工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差?Y为零。因此，
- - 20
加工孔的定位误差?D等于零。
（2）对刀误差?T
0.028不考虑钻头的偏斜。铰套导向孔尺寸是Ф10.2?
?0、013mm，铰刀的直径是
Ф10.20
-0.036mm。
对刀误差?T=0.064mm
- 21 -
参考文献
［1］.李名望主编? 《机床夹具设计实例教程》北京 化学工业出版社2009 ［2］.郑修本主编?《机械制造工艺学》，北京；机械工业出版社，1999
［3］.陆剑中、孙家宁主编?《金属切削原理与刀具》，北京；机械工业出版社，2005
［5］.许德珠主编?《机械工程材料》，北京，高等教育出版社，［6］.陈榕林主编?《机械设计应用手册》［7］.陈立德主编?《机械设计基础》［8］.李益明主编?,1993
- - 22
结束语
本设计在陈老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着各位老师的心血和汗水，在学校学习和生活期间，也始终感受着各位老师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向陈老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
由衷的谢意。感谢他们三年来的辛勤栽培。
课程设计，我想是我大学里、悉心指导和严格要求，谢谢各位老师！
.
XXXX年10月20日
XXXX
- - 23