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模具黄章民优质毕业设计
浙江工业职业技术学院
毕业论文
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修刀座翻转式钻模设计
学生姓名黄章民
学号
系别数字控制工程分院
专业模具设计与制造
指导老师宓大云储长松
完成日期年5月16日
修刀座翻转式钻模设计
摘要面对中国经济多年来快速发展,机械制造工业壮大,在国民经济中关键地位制造业领域得以健康快速发展。
制造装备改善,使得作为制造工业关键设备各类加工装备也有了很多新改变,翻转式钻模便是其中之一。
翻转式钻模作为钻床夹具中一个经典代表,其地位是不言而喻,作为一个加工中常见钻模,它特点是整个夹具能够和工件一起翻转,用以加工不一样方向孔,它结构特点是除有工件定位、夹紧装置外,还有依据被加工孔位置分布而设置钻套和钻模板,用以确定刀具位置,并预防刀具在加工过程中倾斜,从而确保被加工孔位置精度。
修刀座作为磨床上修砂轮关键辅助装置之一,她关键性是不可忽略,它精度要求较高所以需要专用夹具来装夹,翻转式钻模就满足它要求能够用来装夹。
修刀座翻转式钻模设计步骤是:
1)工件加工工艺分析;2)确定定位方案;3)确定导向方案;4)确定夹紧方案;5)确定夹具体和夹具整体结构;6)绘制夹具总装配图、零件图并标注相关尺寸、公差与配合和技术要求。
修刀座定位方案有很多个,选定哪种方案进行加工能使操作方便、安全、降低对工人技术要求,使工件易于正确定位,确保加工精度,以及降低经济开支是非常关键,所以要认真分析相互比较,争取用最好加工方案。
本论文是结合现在实际生产中,通用夹具不能满足修刀座生产要求,用通用夹具装夹工件效率低、劳动强度大、加工质量不高,而且往往需要增加划线工序,而专门设计一个翻转式钻模夹具,关键包含夹具定位方案,夹紧方案,夹具体与导向装置设计及加工精度等方面分析。
关键词:
翻转式钻模定位夹紧
引言
伴随科学技术进步和生产发展,新产品发展快速,品种规格愈来愈多,质量要求高,产品更新换代用期短,在生产类型百分比中,大批大量生产百分比下降,多品种小批量生产百分比在提升。
这么,原来传统生产技术准备工作,已不适应该前和发展新生产特点。
机床夹具是生产技术准备工作中一项关键组成部分,为了适应该代化机械工业向高精、尖方向发展需要和多品种中小批量生产特点,机床夹具发展方向关键表现为:
(一)标准化
不仅尽可能提升各类夹具元件标准化、规格化程度,而且应有多种类型夹具结构标准同时应对专用夹具零部件,可调整夹具零部件及组合夹具零部件等,实施统一标准化、规格化,方便使有一部分零部件,能在各类夹具上通用,在此基础上,就有可能组织夹具零件、传动效率甚至整个夹具专业化定点生产。
使原来单件生产夹具,转变为专业化生产.以确保质量,降低成本.缩短生产周期;这么深入加紧标准化、规格化程度。
(二)可调化
为了处理专用夹具只扩大使用范围,使其能用于同—类型零件加工,使夹具能反复使用,并实现快速调整,以改变专用夹具在产品和工艺一有修改就报废问题,这也就是可调化目。
(三)组合化
实施组合化标准,用少数元件能满足多个需要,能使夹具零部件用于各类夹具并数次反复使用。
(四)精密化
因为机械产品加工精度日益提升,高精度机床大量出现,势必需求机床夹具对应精密.比如精密多齿分度盘,分度精度可达正负0.1”;高精度卡盘,其定心精度可达0.005mm。
(五)高效、自动化
为了实现机械加工过程自动化,以改善劳动条件,提升生产效率,降低生产成本,不仅是生产流水线、自动线需要,而且对多品种、中小批量生产一样可考虑适宜高效自动化夹具,以取得良好经济效益。
本课题翻转式钻模设计,对提升钻床生产率和加工质量,扩大一般机床加工工艺范围,提升经济效益,有着较大作用。
第一章修刀座翻转式钻模设计
图1-1所表示修刀座零件,要求设计钻孔工序用钻床夹具。
依据工艺规程,在钻孔之前其她表面均已加工好,本工序加工要求是:
与中心孔平行孔尺寸为Ф10,上偏差为0.1,下偏差为0.1,孔深为20mm,与中心孔垂直孔尺寸为Ф12,上下偏差都为0.1,与中心孔相通,两孔中心线之间距离要求是36上下偏差都为0.05。
因为零件加工精度高,生产批量为1000件,需要专用夹具才能满足生产要求,要设计一套在修刀座上钻孔专用夹具。
图1-1修刀座零件图
1.1修刀座翻转式钻模及设计特点
钻床夹具简称钻模,关键用于加工孔及螺纹。
它关键由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。
其关键类型有以下多个。
(1)固定式钻模在使用中,这类钻模在机床上位置固定不动,而且加工精度较高,关键用于立式钻床上加工直径较大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,所以能够在工件上加工出若干个绕轴线分布轴向或径向孔系。
(3)翻转式钻模关键用于加工小型工件不一样表面上孔,孔径小于f8~f10mm。
它能够降低安装次数,提升被加工孔位置精度。
其结构较简单,加工钻模通常手工进行翻转,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,适合于体积大而粗笨工件上小孔加工。
夹具、结构简单轻便,易清除切屑;不过每次夹具需从工件上装卸,较费时,故此钻模质量通常不宜超出10kg。
(5)滑柱式钻模滑柱式钻模是带有升降钻模板通用可调夹具。
这种钻模有结构简单、操作方便、动作快速、制造周期短优点,生产中应用较广。
二、翻转式钻模设计关键点
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位置,引导刀具进行加工,提升加工过程中工艺系统刚性并防振。
钻套按其结构和使用特点可分为以下四种类型:
(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,确保钻套在钻模上正确位置,钻模板多装在夹具体或支架上,常见钻模板有:
(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
3.夹具体
钻模夹具体通常不设定位或导向装置,夹具经过夹具底面安放在钻床工作台上,可直接用钻套找正并用压板压紧。
1.2修刀座翻转式钻模定位元件设计关键点
(1)定位销
图1—2为常见定位销结构。
当工作部分直径D>3—10mm时,为增加刚度,避免销子因撞击而折断或热处理时淬裂,通常把根部倒成圆角R。
夹具体上应有沉孔,使定位销圆角部分沉入孔内而不影响定位。
大批大量生产时,为了便于更换定位销,可设计如图1—2d所表示带衬套结构。
为了便于工件顺利装入,定位销头部应有15°倒角。
abcd
图1-2
定位销工作部分直径,可依据工件加工要求和安装方便,按g5、g6、f6、f7制造。
定位销可用H7/r6或H7/n6配合压入夹具体孔中。
衬套外径与夹具体为过渡配合(H7/n6),其内径与定位销为间隙配合(H7/h6、H7/h5)。
1.3修刀座翻转式钻模夹紧装置设计关键点
翻转式钻模夹紧装置应确保足够夹紧力,而且又良好自锁性能,以预防夹紧机构因振动而松动。
这就要求施力方向和作用点要合适,并尽可能靠近加工表面,必需时可设置辅助夹紧机构,以提升夹紧刚度。
对于切削用量大钻床夹具,最好采取螺旋夹紧结构。
1.4修刀座翻转式钻模特殊元件设计关键点
钻套(又称导套)是钻模上关键元件,它装配在钻模板或夹具体上。
钻套作用是用来确定工件上被加工孔位置.引导刀具.预防其在加工过程中偏斜,提升刀具在加工过程中刚性和预防加工中振动,按其结构和使用情况,可分为以下四种类型。
(1)固定钻套
图1—3a、b是固定钻套两种结构形式(即无肩和带肩)。
这种钻套以外应用H7/n6或者H7/r6配合直接嵌入钻模板或夹具体上。
假如在使用过程中不需更换钻套,则固定钻套较为经济.钻孔位置精度也较高。
固定式钻套缺点是磨损后不易更换。
所以关键用于中、小批量生产钻模或用来加工孔距较小及孔距精度要求高孔。
为预防切屑堵塞在钻套与钻模板装配缝隙中.钻套上、下端面应稍凸出钻模板为宜,一船不要低于钻模板平面。
ab
图1-3
(2)可换钻套
图1—4所表示为可换钻套。
钻套1外圆以H7/g6或H7/h6小间隙配合装入衬套2孔中.衬套2外圆采取H7/r6过盈配合压入钻模饭3孔中。
可换钻套用螺钉4以固定、预防加工过程中钻套转动,也避免退刀时钻套随钻头退回而被带出。
这里增设淬硬衬套2,目在于减小磨损,以提升钻模精度长久保持性。
当可换钻套磨损报废后.能够在较短时间内更换而投入使用。
图1-41-钻套,2-衬套,图1-5快换钻套
3钻模板,4-螺钉
(3)快换钻套
当工件上被加工孔需要依次进行钻、扩、铰孔工艺时,因为刀具直径逐次增大,则需要采取外径相同而内孔尺寸随刀具变更钻套来引导刀具。
这就需用如图1—5所表示快换钻套,以降低更换钻套时间。
快换钻套应与衬套配协议可换钻套与衬套配合相同。
但其紧固螺钉突肩比钻套上相靠面略高而形成间隙,这么取出钻套时将无需松开和拧紧螺钉、只需将快换钻套反时针方向转一角度,使钻套削边处正对螺钉头部时,即可卸下快换钻套。
(4)特殊钻套
凡尺寸或形状与标准钻套不一样钻套都称为特殊钻套。
特殊钻套是因为工件形状与被加工孔间位置特殊性,需要设计成特殊结构形式钻套。
下面具体说明特殊钻套使用情况。
图1—6a所表示为加长钻套,为使钻套下端面与工件有较近距离,导向长度H按工件要求设计,其孔径上大下小,以减小因摩擦使钻套过热和磨损。
图b所表示钻套是使用在工件上孔距很近时,一个钻套上只有多个导引孔。
这种钻套与钻模板或夹具体装配后要用销钉确定其位置。
ab
图1-6加长钻套
1.5修刀座翻转式钻模总体设计及夹具要求
钻床夹具简称钻模,关键用于加工孔及螺纹。
它关键由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成,其关键类型有固定式、回转式、翻转式、盖板式和滑柱式钻模。
为了提升钻床夹具在机床上安装稳定性和动态下抗振性能,在进行夹具总体结构设计时,各类装置部署应紧凑,加工面尽可能靠近工作面,以降低夹具重心,通常夹具高宽比应限制在H≤1~1.25范围内。
翻转式钻模适适用于中小批量生产中,加工中、小工件多个面上孔,钻模和工件总重量不宜超出10千克。
加工孔径大于10mm中小工件时,因为切屑扭矩大,宜采取固定式钻模。
钻床夹具夹具体应含有足够刚度和强度。
第二章修刀座钻模设计
2.1分析零件,明确设计任务
(1)熟悉零件图样
如图2-1所表示,该修刀座结构不是很复杂,经过视图已将零件结构表示清楚了,零件图中关键定位尺寸是Φ100,Φ22,关键定形尺寸是Φ10H8,Φ36H7,Φ12H8。
(2)零件在产品中作用、结构特点
该修刀座关键适适用于磨床辅助机构中,用来装夹铣石笔,放在平台上用于修磨砂轮底面和侧面或用于砂轮机中砂轮修正。
(3)零件材料、毛胚、特点
零件材料为ZG310-570(GB11352-1989),属中碳钢,其强度与球铁相近,但其冲击韧性和疲惫极限却比球铁高,其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间,可进行热处理以取得所需力学性能。
因为零件材料为ZG310-570,零件形状简单,所以应选择铸造毛胚。
因为零件生产量为1000件,属于中小批量生产,零件轮廓尺寸不大,所以选择自由锻。
图2-1修刀座毛胚图
(4)零件加工表面和技术要求
该修刀座加工表面:
Φ22H7孔及端面、修刀座外圆面
关键技术:
修刀座表面回火后硬度大于50HRC,去毛刺。
2.2定位方案
根据加工要求,钻孔时应限制六个自由度,可采取完全定位。
定位方案选择如图2-2所表示,有三种定位方案可供选择。
方案Ⅰ:
工件以底面作为关键定位面,用三爪卡盘夹紧工件,限制工件六个自由度,如图a所表示。
图2-2a
方案Ⅱ:
工件以Ф22H7孔作为定位基面,用定位销2限制五个自由度,另设置一螺母,实现六点定位,如图b所表示。
图2-2b1-垫块2-定位销3-螺母
方案Ⅲ:
工件以底面和外圆面为关键定位基面,用挡板1、可调支撑2和V形块3工件六个自由度,如图c所表示
图2-2c
比较以上三种方案,方案Ⅰ中工件被三爪卡盘夹紧,限制了六个自由度,而且对上部钻模板高度要求不高,且轻易装夹,误差较小,完成工件精度高。
方案Ⅱ中用定位销把工件五个自由度限制了,另外加一个螺母把另外一个自由度限制,实现了六点定位,不过安装工件不方便,误差影响较大。
方案Ⅲ:
即使实现六点定位但用材料多,经济效益不高,而且误差比较大。
总而言之,方案Ⅰ很好。
2.3夹紧方案
依据工件夹紧标准,把工件放在三爪卡盘上,夹紧工件,实现六点定位,如图2-3所表示,结构紧凑,操作方便,精度高。
图2-3夹紧方案
2.4定位误差
(1)因为工序基准和定位基准不重合而引发工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动范围,称为基准不重合误差。
采取图2-2a定位方案因为工序基准和定位基准都是底面,所以基准不重合误差为零。
(2)因为定位副制造公差及最小配合间隙影响,而引发定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动范围,称为基准位移误差。
采取图2-2a定位方案工件内孔中心线与三爪卡盘中心线相重合,所以不存在基准位移误差。
2.5夹具体
为确保工件在工作台上安装稳定,应根据夹具体高宽比小于1.25标正确定其宽度。
2.6夹具总图上尺寸、公差和技术要求
下面以修刀座翻转式钻模为例给予说明。
(1)夹具最大轮廓尺寸为236mm、152mm、278mm。
(2)工件关键尺寸和公差为孔位置尺寸为10±0.1mm及12±0.1mm,和两孔中心线之间距离36±0.05。
(3)工件外圆面和底面垂直度为0.03。
2.7夹具精度分析
为了满足工序要求,在夹具技术要求指定以后,还必需对夹具进行精度分析。
若工序某项精度不能被确保时,还需要夹含相关技术要求作合适调整。
2.8夹具装配图
图2-5夹具装配图
第三章绘制修刀座翻转式钻模零件工作图
3.1夹具体
图3-1夹具体
3.2导向元件
图3-2钻套
3.3夹紧元件
图3-3三爪卡盘
3.4其她元件
图3-4垫块
图3-5钻模板
结论
“有付出总有汇报”、“一份耕耘,一份收获”。
这句话让我深有体会,经过六个月担心而又忙碌搜集整理和精心设计,整整六个月时间总算没有白费,我毕业设计作品最终有所成效了。
我们数控专业开设了《机械制图及AUTOCAD》、《机械设计》以及《计算机应用基础》等基础课,《数控机床及编程》、《机械制造基础》等专业课,这些课程对我顺利进行毕业设计起到了一个基石作用。
提升是很有限但提升也是全方面,正是这一次设计让我积累了无数实际经验,使我头脑愈加好被知识武装了起来,也肯定会让我在未来工作学习中表现出更高应变能力,更强沟通力和了解力。
顺利准期完成此次设计给了我很大信心,让我了解专业知识同时也对本专业发展前景充满了信心。
本文经过翻转式钻模设计和分析,得出以下结论:
钻模结构设计,往往能够使得生产效率大幅度提升,并使产品加工质量得到极大地稳定。
尤其是那些外形轮廓结构较复杂,不规则工件,几乎各道工序都离不开专门设计高效率夹具。
现在,中等生产规模机械加工生产企业,其夹具设计,制造工作量,占新产品工艺准备工作量50%—80%。
生产设计阶段,对夹具选择和设计工作重视程度,丝毫也不亚于对机床设备及各类工艺参数慎
重选择。
夹具设计,制造和生产过程中对夹具正确使用,维护和调整,对产品生产优劣起着举足轻重作用。
致谢
转眼之间三年大学生活立即结束,我们也将步入社会开始自己新生活。
经过这段时间做论文以及在工厂里实习,我深深感到自己在学校所学书本上知识,还远不能满足自己以后需要。
非常感谢宓老师和车间储老师,她们让我学到了好多知识。
即使自己将要离别学生生活,但自己在以后工作中还要愈加努力学习。
我坚信三年大学学习、生活、将成为我人生一笔宝贵财富。
宓老师从分组那天开始就非常关注我们设计,数次集合全组同学进行指导,在她很忙情况下还对我们尽心指导,同时还要感谢三年当中对我进行教育各位老师,没有她们培养也不可能有今天成功。
经过三年系统学习,我们在此基础上利用所学知识顺利进行并完成了设计。
在此,对宓老师以及三年当中对我进行教育各位老师,表示我最真诚尊敬和最真挚感谢。
在此次毕业设计顺利完成,我要感谢我指导老师宓老师从一开始耐心细致讲解;以及给我提供部分相关资料;能够说没有宓老师这位负责指导老师;我毕业设计也不可能这么顺利完成;宓老师非常关心我设计;而且在她很忙情况下还对我进行指导;不时地给我提出修改意见。
同时还要感谢三年当中对我进行教育各位老师;没有她们培养也不可能有我今天我。
经过三年课程认真学习,使我在此基础上利用所学东西顺利进行并完成了设计。
感谢在百忙中评阅论文和参与答辩各位领导和老师,因为首次做翻转式钻模设计,错误、漏洞一定不少,望各位老师不吝赐教。
最终感谢母校给与本人深造机会。
参考文件
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[8]薛源顺主编.机床夹具图册:
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[10]柯明扬主编.机械制造工艺学:
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[11]张普礼主编.机械加工工艺装备:
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[12]张绍甫张莹李铁成主编.机械工程基础:
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