机械制造技术课程设计尾座体工艺工装设计说明书1

机械制造装备课程设计第19页共20页洛阳理工学院课程设计说明书课程名称：机械制造装备设计设计课题：钻床夹具设计专业：机械设计制造及其自动化年月日机械制造装备设计课程设计任务书设计题目：“尾座体”零件加工φ17H6孔的钻床夹具设计设计内容：1.零件图1张2.夹具装配图1张3.设计说明书1份设计要求：1.设计“尾座体”零件加工φ17H6孔的钻床夹具。2.夹具设计要求合理，能有效提高加工精度，保证加工质量，降低加工成本，提高加工效率和减轻工人劳动强度，便于零件进行批量生产。设计（论文）开始日期年月日指导老师：设计（论文）完成日期年月日年月日序言机械制造装备课程设计是在全部学完机械制造装备学及机床夹具设计课程，并进行了生产实习的基础是进行的一个教学环节。它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行工艺及结构的设计，也为以后搞好毕业设计进行一次预备训练。其目的在于：

（1）培养学生运用机械制造装备学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。

（2）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。

（3）培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。

（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。对于我本人来说，机械课程设计是对所学内容的一次综合加工，是一个融会贯通的过程，是消化和吸收书本内容所必需得过程，使自己将知识运用到时间当中，我从中受益匪浅。这次课程设计为我今后的学习生活打下了良好的基础。由于水平有限，设计中不足和错误还望老实批评指正。目录一、零件分析…………………61.1零件的作用…………61.2零件的工艺分析……………………6二、工艺规程设计……………72.1确定毛坯的制造形式………………72.2定位基准的选择……………………72.3拟定工艺路线………8三、夹具设计…………………123.1问题的提出…………123.2夹具设计…………123.2.1加工φ17H6孔夹具设计………………123.2.2确定导向装置……………143.2.3钻模板的结构形式选择………………153.2.4夹具体及总体设计………163.2.5夹具装配图上标注的尺寸…………173.2.6夹具装配图上应标注的技术要求……18四、课程设计小结……………19五、参考文献……………………20一、零件的分析尾座体是题目所给定的零件是机床上的，Φ17H6的孔与顶尖研配，底面和75°斜面与磨床工作台相连，通过Φ14mm孔用螺栓将“尾座体”紧固在工作台上。其安装在在导轨的最右端，尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧。1.1.零尾座体是题目所给定的零件是工具磨床上的，Φ17H6的孔与顶尖研配，底面和75°斜面与磨床工作台相连，通过Φ14mm孔用螺栓将“尾座体”紧固在工作台上。主要作用是固定顶尖。圆柱体形的部分有一个Φ17H6孔，并且有一个M6的螺纹孔，顶尖穿过Φ17H6孔，将螺钉拧紧，这样就将顶尖固定。1.2零件的工艺分析“尾座体”共有三组加工表面，其中两组有位置度要求。

（1）

以Φ14mm孔为中心的加工表面。这一组表面包括Φ14mm孔以及Φ26×1的沉头孔和粗糙度Ra=12.5μm的凸台面。

（2）

以基准面A为中心的加工表面。这一组表面包括Ra=1.6μm的基准面A和基准面B，Ra=12.5μm的凹槽底面和Ra=6.3μm的右端面和Ra=12.5μm的下端面。

（3）

以Φ17H6孔为中心的加工表面。这一组表面包括Φ17H6孔以及1×45°的倒角，左右端面和M6的螺纹孔。其中主要加工面为Φ17H6孔内壁。

第二组和第三组加工表面有位置度要求，如下：

Φ17H6孔圆度公差为0.003mm；

Φ17H6孔圆柱度公差为0.004mm；

Φ17H6孔中心线与基准面A平行度公差的要求为0.005mm；

Φ17H6孔中心线与基准面B平行度公差的要求为0.005mm；

由以上分析，可以先加工第二组加工表面。二、工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形成由于该零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，而且年生产批量为5000件已达成批生产的水平，采用批量造型生产。根据零件主要的加工表面的粗糙度确定各表面加工余量，查参考文献查参考文献[2]《机械加工工艺手册》，以后有计算在此就不重复了。图（1）2.2基面的选择基面的选择是工艺规程中的重要工作之一，基面的选择的正确与合理可以使加工的质量得到保证、生产效率得到提高；否则不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：对于象机床尾座这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的，能够保证零件的各种加工余量的选择。对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，如果以17的孔为粗基准可能造成位置精度不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工35的外圆表面和外表不加工面作为粗基准，利用一组两个锥套夹持两端作为主要定位面以消除五个不定度，再用一个支承板、支承在前面用以消除一个不定度，达到完全定位。用来加工工件的底面。对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。这里主要以已加工的底面为加工的精基准。当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算，后面对此有专门的计算这里就不重复了。2.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使用生产成本下降：2.3.1工序Ⅰ.铣削17H的孔的两端面（粗铣、半精铣）工序Ⅱ.扩17H的孔。工序Ⅲ.倒角工序Ⅳ.铣削孔14的端面、铣削M6的端面、粗铣最底面、粗铣导轨面、铣工艺面、铣削22的退刀槽、精铣导轨面、精铣燕尾面工序Ⅴ.铣削28的端面工序Ⅵ.钻14的孔、扩孔工序Ⅶ.镗削28的沉降孔工序Ⅷ.钻M6的孔、攻丝工序Ⅸ.精加工17的孔、研配工序Ⅹ.精加工导轨面配刮12—13点/25252.3.2工序Ⅰ.铣削17H的孔的两端面（粗铣、半精铣）工序Ⅱ.粗刨导轨面工序Ⅲ.粗刨燕尾面工序Ⅳ.刨削导轨面的工艺台阶面工序Ⅴ.铣削22的退刀槽工序Ⅵ.精刨导轨面工序Ⅶ.精刨燕尾面工序Ⅷ.扩17的孔工序Ⅸ.铣削14的孔的端面工序Ⅹ.镗28的孔工序Ⅺ.研配17的孔工序Ⅻ.导轨配刮2.3.3上述两方案的特点在于：方案一是先加工孔，然后以此孔为基准加工其它各处，而方案二是以导轨面为基准加工其它面，可以看出以先加工孔，以孔作为定位基准加工时位置精度较易保证，并且定位装夹等都比较方便，但是方案一中的一次装夹多道工序除了可以选用专用夹具设计的组合机床（但在成批生产是在普通机床上能保证精度的情况下，应尽量不选用专用机床）以外，只能选用多工位万能铣床加工。而目前万能铣床的加工精度还不能加工导轨面的精度要求，因此决定将方案二中的工序ⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫ移入方案一，由于铣削时不能很好地加工燕尾处的的斜面，因此在导轨面和燕尾的加工都采用刨削。具体工艺过程如下：工序1.粗铣削17H6的孔的两端面工序2.精铣削17H6的孔的两端面工序3.钻17H6的孔工序4.扩17H6的孔工序5.惚的倒角工序6.粗铣14的孔的端面工序7.半精铣14的孔的端面工序8.铣削M6的端面工序9.粗刨燕尾底面工序10.粗刨轨面工序11.铣刨导轨面的工艺面工序12.铣削22的退刀槽工序13.精刨燕尾面工序14.精刨导轨面工序15.磨燕尾面工序16.磨导轨面工序17.钻14的孔工序18.扩14的孔工序19.钻M6的螺纹孔工序20.攻丝工序21.镗削28的沉降孔工序22.镗削的孔工序23.镗削的孔工序24.导轨面配刮工序25.精加工17H6的孔研配工序26.人工时效工序27.终检但考虑工序集中和铸件不适合热处理取消工序26，而且考虑工序集中，集中同一中加工的粗精加工。具体的工序如下：工序1.导轨面加工（粗、半精铣削导轨面及刨削导轨面的工艺面、精刨导轨面）工序2.燕尾面加工（粗刨、精刨燕尾面）工序3.铣削17H6的孔的两端面（粗、精铣）工序4.孔加工（钻、扩、绞17H6的孔）工序5.铣削14的孔的端面工序6.14的孔加工（14的孔钻、扩）工序7.铣削M6的端面工序8.钻孔（钻M6的螺纹孔）工序9.惚的倒角工序10.磨削（导轨面、燕尾面）工序11.镗削（镗削28的沉降孔）工序12.攻丝工序13.导轨面配刮工序14.珩磨：工序15.精加工17H6的孔研配工序16.终检以上过程详见后面的工艺卡三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，决定设计设计主视图φ17H6孔的钻床夹具。3.1问题的提出利用此夹具用来加工孔，此处有很高的设计要求。但加工的部分都尚未加工，因此，在设计时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，并且精度也是非常重要的。3.2夹具设计3.2.1加工主视图孔夹具（1）定位基准的选择由零件图可知，的孔应对导轨面和燕尾面有平行度的及位置度的要求，而且本身有圆度和圆柱度的要求。为了使定位误差为零，应该采用互定位，但是由于其他的各面都未加工，因此这里只选用已加工的底面和75度斜面作为主要定位基准。由于孔17的精度要求高，和定位尺寸误差小，为保证孔的位置和加工准确性我们在加工底面的时间要求通过精加工后作为加工17的孔的基准。这样就可以更好的保证孔17的位置和加工精度！夹紧时主要是限制工件的在平面上的转动，由于外表面基本上是不用加工的，所以在加工的时候采用不加工的面作为夹紧。图2（2）夹紧力的选择在钻孔是夹紧力产生的力矩，必须满足（查资料[1]《机床夹具设计手册》）其中——钻削时的扭矩，其值由切削原理的公式计算确定；——钻削时的时，左边压紧件产生力矩；——钻削时的时，右边压板产生力矩。为了提高夹紧的速度，而且工件较小，切削过程中的震动不太大。夹具图在后面画出。夹紧力式（4.1）式（4.2）（3）定位误差定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位是孔的两端面，该端面与孔的垂直度有一定的要求。3.2.2确定导向装置使用钻床钻孔时，钻头的导向可采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等四种。固定钻套是直接钻模板或夹具体的孔中的，属于过盈配合。这种钻套位置精度高，结构简单，但磨损后不易更换，故适合于中、小生产中只钻一次的孔。对于要连续加工的孔，如钻－扩－铰的孔加工，则要采用可换钻套，或快换钻套。可换钻套是先把衬套用过盈配合H7/n6固定在钻模或夹具体孔上，再采用间隙配合H7/g5或H7/g6将可换钻套装入衬套中，并用螺钉压住钻套。这种钻套更换方便，适用于中批以上生产。对于在一道工序内需要连续加工的孔，就采用钻套。快换钻套与可换钻套上基本相似，只是在外套头部多开了一个圆弧状或直线状的缺口。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套更加方便迅速。钻套均已经标准化了，设计时可以查夹具设计手册选用。但对于一些特殊，可以根据加工条件的特殊性设计专用钻套。即特殊钻套。选择钻套时，要注意外套的高度H和外套底端与工件间的距离h钻套高度是指外套与钻头接触部分的长度。太短不能直到导向作用，会降低位置精夹紧则大得更多。在使用性能方面螺旋夹紧的工作行程不受限制，夹紧，但夹紧紧较费时；而圆偏心夹紧则夹紧迅速，但工作行程小，自锁性能比较差。这两种夹紧方式一般多用于自锁的手动夹紧机构。斜楔夹紧因夹紧力不大，常与其他元件组合成为增力机构。定力夹紧机构是一种同时实现对工件定心、定位和夹紧作用的夹紧机构。这种机构在夹紧过程中能使工件的某一轴线或对称面位于夹具中的指定位置，即实现了所谓定心夹紧作用。定心夹紧机构中与工件定位基面相接触的元件既是定位元件，又是夹紧元件，故被称为定心－夹紧元件。定心夹紧机构主要是依靠各定心—夹紧元件以栅的速度趋近或离夹具的某一中心线或对称面，使工件定位甚而的尺寸偏差，平均对称地分配在夹紧方向上，从而实现定心夹紧。一般定心机构主要用于几何形状对称于轴线、对称中心力的且越小增而把工件作定位夹紧。定位夹紧机构的结构形式虽然很多，但从工作原理上可以归纳为定心－夹紧元件向心等速移动实现定心夹紧和依靠定心－夹紧元件产生均匀弹性变形，实现定心夹紧两种基本类型。工作原理是工件以外加柱面定位的弹簧夹头，旋转螺母，其内螺孔端面推动弹筒夹向左移动，锥套内锥面迫使弹性筒夹上的簧瓣向里收缩，将工件定心夹紧。联动夹紧机构是在夹紧机构的设计中，需要对一个工件上的几个点或多个工件同时进行夹紧。此时，为简化结构，减少工件时间，常常采用各种联动夹紧机构。考虑到工件的尺寸变化，夹紧头采用浮动机构。根据设计的弯支架的结构特点，由于切削力较大所以所需要的夹紧力就比较大，因此选用简单螺旋夹紧机构。3.2.4钻模板的结构形式选择根据使用不同，钻模的结构形式可分为式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式等多种。固定式钻模在使用过程中，钻模在拭目以待上的位置是固定的。使用前，在机床上安装钻模时，先在拭目以待主轴上装一标准心棒插入钻套孔中，以保证校正钻模在拭目以待上具有正确的加工位置。之后，将钻模紧固在机床工件台上。这样，既能保证也已的位置精度，又可降低外套的磨损。固定式钻模用于立式钻床时，一般只能加工，用于摇臂钻床时，则常加工位于同一钻销方向上的平等孔系。加工直径大于10mm的孔时需将钻模固定，以防止工件因受切削力矩而转动。当工件的几个被加工孔是在一个平面上成圆周分布，或是在一个外圆柱面上成径向分布时，使用回转工钻模加工就很方便，这样，既可保证精度，又可提高劳动生产率。根据回转式钻模的回转轴在空间的位置不同，回转式钻模可分为立轴、卧轴和斜轴回转三种形式。翻转式钻模没有转轴和分度装置，在使用过程中需要用手进行翻转，所以钻模连同工件的总质量不能太大，以免操作者疲劳，一般限于8~10kg以内。这类钻模主要适用于加工小型工件上分布几个方向的孔，这样可以减少工件的次数，提高工件上各孔之间的位置精度。滑柱式钻模在生产中得到了广泛应用，其结构已经通用化，选用时可查阅有关手册。若按其夹紧动力来分类，它胡手动和气动两种。应用此类钻模时，只需在所确定的钻模板上设计钻套位置和钻套结构；在夹具工件平台上设计工件定位装置的位置和定位元件的结构；然后再将两者进行装配，并注上有关技术要求即可。它适用于工件的不同类型的生产。由于钻销方向一定，而且加工直径大于10mm的孔，故选用固定式钻模版。3.2.5夹具体及总体设计夹具体的设计就通盘考虑，使各组成部分通过夹具体能有机地联系起来，形成一套完整的夹具。此外，对于钻床夹具，还要考虑夹具在机床上的安装问题。从夹具的总体设计考虑，由于钻销加工振动较小，因此不需要夹具体及其上各组成部分的元件的风度、强度要足够。总装配图就按国家标准尽可能按1：1比例绘制。这样的图样有良好的直观性。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚地表示出夹具的工件原理和结构。（1）总装配图应按国家标准尽可能按比例1：1绘制，这样图样有良好的直观性。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构；（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位以及夹紧面和加工孔）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置和各支撑的位置；（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构；（4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉、螺母等），将夹具各组成元件组合成一体；（5）标注必要的尺寸、配合、公差等。①夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸；②夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头的引导所需要的配合尺寸要求。③夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。④各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。（6）标注技术条件。①定位元件的定位面间相互位置精度。②定位元件的定位表面与夹具安装底面的位置精度。③定位表面与导向元件间的位置精度。④导向元件工作面间的位置精度。（7）对零件编号，填写标题栏和零件明细表。每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。（8）完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意：不能遗漏加工工件和标准件、配套件等。3.2.6夹具装配图上标注的尺寸（1）夹具外形轮廓尺寸，如长345mm、宽255mm、高178mm。（2）夹具与机床工作台或主轴的配合尺寸，以及固定夹具的尺寸等。（3）夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头引导所需要的距离。（4）夹具中工件与定位销之间按一般精度等级如H7/n6，钻套与钻头间一般选H7/h6、钻套与衬套间一般选H7/k6，夹具中所有相互间有配合关系元件应标注配合尺寸、种类和精度。（5）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间装配后的位置尺寸及公差应满足要求。上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差的1/5大小。3.2.7夹具装配图上应标注的技术要求应标注的技术要求包括：相关元件表面间的位置精度，主要表面的形状精度，保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。通常有以下几方面：（1）定位元件的定位表面间相互位置精度。（2）定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。（3）定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。（4）各导向元件的工作面间的相互位置精度。（5）夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出该夹具的具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类夹具的图样资料等。夹具零件图的绘制