【導讀】本設計是一種殼體的工藝設計和夾具設計。該零件是一種支承和包容傳動機構的。設計中先進行零件的結構和工藝分析，確定粗基準和精基準以及零件的加。除此之外，還設計了一套專用車床夾具和專用鉆床夾具。首先確定合適的定位基。準，設計夾具體，再選擇定位元件、夾緊元件等部件。然后計算出定位誤差、夾緊力。以及切削力，分析夾具的合理性。最后對關鍵部位進行Proe有限元分析，確保夾具可。課題的提出原因·········································································1. 課題的主要內容····································&#

　　

【正文】 前，底平面 和頂平面 進行了 車 加工， 左端面是 待加工 面 ， 右 端面是不加工表面 ， 中心通孔是不加工通孔 ，因此， 中心通孔軸線為定位精基準 ，這樣可以保證待 加工 孔 的尺寸要求。 由零件圖可以知道，圖中對孔的 加工沒有位置公差要求 ，只有尺寸要求 ，我們 可以 選擇 中心通孔軸線 為定位基準來設計鉆模，從而滿足 待加工 孔軸線尺寸要求。工件定位用底面和 左 端 面 及心軸 來限制 5 個自由度。 （ 1）切削力的計算 查《機床夾具設計手冊》表 721 ?? 可得： 26 切削力公式： Pf KfDF ? （ ） 式中 D=15mm（孔的直徑） ， f=（主軸進給率） 查表 821 ?? 得： P ???????? （ ） 即 ： Ff=3206(N) （ 2）夾緊力的計算 實際所需夾緊力：由《機床夾具設計手冊》表 1121 ?? 得： KFW fK ?? （ ） 安全系數 K 可按下式計算： 6543210 KKKKKKKK ? （ ） 式中： 60 ~KK 為各種因素的安全系數，見《機床夾具設計手冊》表 121 ?? 可得： K== 所以 WK=Ff K= 3206(N) =5500(N) 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 取 ?K ， ?? ， ?? 螺旋夾緊時產生的夾緊力 公式 ： ? ?0 1 1 2 2= QLW tg tg? ? ? ? ??? （ ） 式中參數由《機床夾具設計手冊》可查得： 原始作用力 )(80 NQ? 作用力臂 )(140 mmL? 螺旋生角 631 ?? ?? 螺紋處摩擦角 2=? ? 螺紋處摩擦系數 1=? 27 螺桿端部 與零件的摩擦系數 ?zr 螺紋處當量摩擦角 1=?? 則螺旋夾緊時產生的夾緊力： 由公式 得： ? ? ? ?0 1 1 2 2= = 5 8 3 0QLWNtg tg? ? ? ? ??? 由上述計算易得： 0 KWW? 因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 該夾具以 中心通孔軸線來作為 定位基準， 該零件雖然沒有任何尺寸公差要求，但為了盡量增強零件的適用性，要盡量減少加工誤差 。 由《機床夾具設計手冊》可得： （ 1） 定位誤差： 定位尺寸公差 ?? ，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即： 故 mmWD . ?? （ 2） 夾緊 安裝 誤差， 對工序尺寸的影響均小。即： 0???jj （ 3） 磨損造成的加工誤差： Mj?? 通常不超過 （ 4） 夾具相對刀具位置誤差： 鉆套孔之間的距離公差，按工件相應尺寸公差的五分之一取。即 mmAD ?? ? 。 誤差總和： j 0. 26 5w mm? ? ? ? 從以上的分析可見，所設計的夾具 的加工誤差較小，實用性強 。 本次畢業(yè)設計是設計 “鉆 四 個 φ 15mm 孔 ”這道工序的鉆床夾具。分析了零件的結構特點 以及零件小批量生產的生產方式， 決定采用 螺旋壓板組合 夾緊零件， 左端 配合防轉銷 定位 ， 上下 用 螺旋壓板 配合心軸夾緊零件 ，這樣既能保證零件的夾緊，又可以使夾具體之間精密配合，延長夾具用久后產生變形的時間 。 該夾具總共限制了 5 個自 28 由度。 因為該零件的 四 個 φ 15mm 孔全是通孔且加工深度不大，并且到下一表面 的距離不大，極易造成鉆頭折斷或擦到下一表面上，甚至會造成零件報 費 。為了解決這個問題，應在加工 四 個 φ 15mm 孔時，觀察到鉆頭快鉆穿零件時，采用手動進給方式。 該零件的生產綱領是小批量生產，生產量不大，并且夾緊面是平面，因此，可以直接考慮手動夾緊裝置，可以使 用 螺旋壓板組合夾緊零件 。夾緊裝置如下圖： 1——開槽圓柱頭螺釘 2——鉸鏈座 3——墊圈 4——菱形螺母 5——六角頭螺栓 6——六角螺母 7——壓板 8——彈簧 9——心軸 10——墊板 圖 主要夾緊裝置 的有限元分析 壓板 的三維造型如圖 ： 圖 心軸的三維造型 導入模型文件，在應用程序中選擇 Mechanica 命令進行靜力學分析，得到 29 圖 心軸的靜力學分析 其中，該 壓板主要由板塊和凹槽組成 ， 左端圓弧板塊 顏色顯示 為從 紫色 到 淺 綠 色之間 ，該部分也是受力最大最危險部分，其受力在 ? 100Mpa 到 ? 102Mpa之間， 由于該壓板組成材料為 45 鋼，其應力為 355Mpa，大于該壓板此時受到的應力。故該壓板可以安全工作 。 中段凹槽和右端板塊 ，其受力 狀況和左端圓弧板塊基本一致，也 在 ? 100Mpa 到 ? 102Mpa 之間 ，滿足強度要求。所以該 壓板 可以安全的工作。 鉆套安裝在鉆模板或夾具體上，用來確定工件上加工孔的位置，引導刀具進行加工，提高加工過程中工藝系統的剛性并防振。鉆套可分為標準鉆套和特殊鉆套兩大類。 又分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套四小類。根據鉆床夾具的設計要求、零件的結構特點以及 小批量生產的生產綱領，決定采用固定鉆套 。這樣很好的保證了孔的加工精度也方便了孔的加工。由于所鉆孔的直徑為 φ 15mm， 查《機床夾具設計手冊》鉆套規(guī)格表，選用內徑為 φ 15mm，外徑為 φ 22mm 的 ，鉆套高度為 15mm。 其三維模型圖如下： 圖 鉆套 30 鉆模板用于安裝鉆套， 確保鉆套在鉆模上的正確位置，鉆模板多裝在夾具體或支架上， 常見的鉆模板有： （ 1）固定式鉆模板 （ 2）鉸鏈式鉆模板 （ 3）可卸（分離）式鉆模板 （ 4）懸掛式鉆模板 根據鉆床夾具的設計要求、零件的結構特點以及 小批量生產的生產綱領，決定采用固定式鉆模板。 在導向裝置中，鉆套是安裝在鉆模板上 ,因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度，以防變形而影響鉆孔精度。在此套鉆模夾具中選用的是鉸鏈式鉆模板，在裝卸工件時可以通過鉸鏈銷轉動鉆模板 ，這樣便于零件的裝夾。鉆模板在于鉆套配合的時候采用的是 H8/g7 的配合。 具體結構如下圖所示： 圖 鉆模板示意圖 夾具的裝夾 首先松開菱形螺母，再轉動鉸鏈式鉆模板，把零件放于心軸上并調整位置，再擰緊開口槽緊盯螺釘防止零件旋轉，再旋緊六角螺母使壓板壓緊零件，接著再放下鉆模板，最后旋緊菱形螺母壓緊鉆模板。 夾具的拆卸 首先松開菱形螺母，再轉動鉸鏈式鉆模板， 再松開六角螺母與開口槽緊盯螺釘拿出零件，再放入下一個毛坯。 31 1——夾具體 2——開口 槽 緊 盯 螺釘 3——彈簧 4——防轉釘 5——鉸鏈銷 6——支撐釘 7——菱形螺母 8——鉸鏈座 9——六角螺母 10——壓板 11——錐套 12——鉆模板 13——零件 14——心軸 圖 鉆模夾具裝配圖 圖 三維夾具 裝配 圖 32 圖 三維夾具 零件 裝配圖 33 總 結 緊張而又忙碌的畢業(yè)設計結束了。快要完成老師下達給我們的任務的時候，就像要到達山峰的頂點，頓時心曠神怡，眼前豁然開朗。 畢業(yè)設計是我們專業(yè)課 程知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程。 “千里之行始于足下 ”，通過這次畢業(yè)設計我們深深體會到這句千古名言的真正含義。說實話，畢業(yè)設計真的是有點累。然而，當我們著手清理自己的設計資料，分析零件，得出的零件的加工工藝，計算出加工工序卡。分析工序的夾具設計，直到做出兩套專用夾具；這個過程真的是艱辛但又充實。我們清楚的意識到，做畢業(yè)設計不是一件容易的事，但給我們更多的是收獲。通過這次畢業(yè)設計我們深刻的體會到：做設計是苦活但要細心；實踐動手做比空想強；合作精神是強大的；老師的幫助 和同學的交流都是必不可缺的。 我們做畢業(yè)設計是離不開工具書的。它可以給我們很多有用的知識，幫我們解決一些難題。但工具書的也有一定的局限性，有些零件在工具書上查不到，或者是有些標準件不能應用到設計中去。所以，在設計有些零件時我們就在原有的標準件的基礎上改進。在編寫零件的工藝路線時，也是要經過反復的修改。在畫夾具圖時，由于缺少經驗，走了很多彎路，在老師的幫助下大家互相交流，這就使問題得到了解決，同時讓我們學到很多知識。 通過這次完整的畢業(yè)設計，我們系統地回顧和復習了大學四年所學的相關專業(yè)知識，在綜合運用這些知識 的過程中，加強了我們對其真正的理解，同時也深刻體會到學習的重要性并領會到設計也是一種學習的方式。在設計的過程中，我們綜合運用了系統的設計方法和相關設計軟件（如 AutoCAD、 Word 等），且應用熟悉相關設計資料（包括手冊、標準和規(guī)范等）以及進行經驗估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到計算機和工具書及手冊在設計中帶來的便利和幫助。在此之中，讓我也體會到了團隊精神的重要性。通過組員彼此間的交流，讓我們不僅解決了自身的問題，還可以提早了解后續(xù)相關工作中的問題，這樣可以提前做好預防及提前了解相關解決此類問題的 知識與方案，這樣大大節(jié)省了時間，提高了工作效率，并且還增加了我們對知識的了解。 作為工作前在學校對我們自己四年學習的一次總結，這次畢業(yè)設計使我們在基本 34 理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的工作打下了較好的基礎。 人們說：美好景色在頂峰，人克服困難換來成功的喜悅才是最幸福的事。畢業(yè)設計做完了，畫上一個完美的句號，也嘗到成功的味道，但漫漫的人生路還需繼續(xù)努力。面對日趨激勵的就業(yè)形勢，我們相信只要學好知識技術，以一種刻苦勤勞的精神對待工作，我 們定會活出不平凡的人生。 由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！ 35 參考文獻 [1] 孫麗媛 . 機械制造工藝及專用夾具設計指導 [M].北京 :冶金工業(yè)出版社， 2021. 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