铰链式钻模板夹具设计与装配工艺开题报告 (70)

毕业设计(论文)开题报告

题目：铰链式钻模板夹具设计与装配工艺

规划

1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）

1.1题目背景、研究意义

夹具作为传统机械制造业中最重要的工艺装备之一已有了一百余年的历史，在机械业的发展过程中发挥了巨大的作用。我国社会发展第十二个五年规划指出，振兴装备制造业是推进国民经济和工业结构优化升级的主要内容[1]。所谓“装备制造业”就是传统机械制造业中的主体。因为装备制造业的发展水平是国家工业化、现代化水平和综合国力的重要标志，这意味着我国的工业将在不太长的时间内逐步赶上并达到当今世界上发达国家的先进水平[2]。随着装备制造业的发展，作为装备制造业的必不可少组成部分的工艺装备(夹具)也必然会得到相应的重视[3]。近年来我国国民经济的飞速发展推动了机床和工具行业从低谷中走出，我国已连续8年保持世界上机床最大消费市场和世界机床第一大进口国，而对于与机床配套的夹具设计更是不可或缺[4]。

夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。机床夹具在机械加工中起着重要的作用，所以应用十分广泛[5]。归纳起来有以下几个方面的作用：保证工件的加工精度，稳定产品质量；提高劳动生产率和降低加工成本；改善工人劳动条件；在流水线生产中，便于平衡生产节拍[6]。对于不同种类的机床，其对应的夹具有不同的分类。包括：车床类夹具、铣床类夹具、钻镗床夹具、组合夹具、数控机床夹具、自动线夹具及其他机床夹具[7]。本课题主要研究的是针对钻镗床设计的夹具，钻模的结构形式繁多，归类方法各异。按照钻模有夹具体，结合使用方面的特点，通常可分为以下五种形式[8]：（1）固定式钻模

这种钻模在使用时被固定在钻床工作台上，钻模的位置固定不动。它可用于立式钻床、摇臂钻床和多轴钻床上[9]。

（2）翻转式钻模

夹具整体在钻床工作台上翻转，顺序钻削各孔。主要用于加工中、小型工件分布在不同表面上的孔[10]。

（3）回转式钻模

其一般用于加工同一圆周上的平行孔系，或分布在圆周上的径向孔。一般为专用的工作夹具与标准回转台联合使用[11]。

（4）盖板式钻模

盖板式钻模是由钳工的划线样板演变来的，它没有夹具体。定位元件、导引元件和夹紧装置全部安装在钻模板上，使用时象盖子一样盖在工件加工部位

上，是最简单的一种钻模[12]。

（5）滑柱式钻模

滑柱式钻模由标准通用底座为主体组成的钻模。该标准通用底座由升降钻模板、升降机机构和夹具体组成。它的结构已标准化，规格尺寸也系列化、可由制造部门预先批量生产备用[13]。

孔加工中，需要加工中、小型零件分布在不同表面上的孔，同时在钻模设计中，常常遇到工件钻孔后需要孔口倒角或攻螺纹、或铰孔:有的被加工孔为阶梯孔，有的工件孔组内孔距很小，小到不足以放置两个钻套[13]。有的工件相当大，在同一表面上或几个平面上有位置要求的两个或多个孔组，孔组间的距离又很大。一般的钻模结构是很难或不能满足其要求的[14]。为加工上述类型的工件孔，我们采用钻模板可以翻转的结构形式，解决了上述难加工问题、使钻孔夹具结构变得简单、紧凑，既能保证质量，使用又方便，还提高了效率[15]。这也就是本课题所设计的铰链式钻模。

1.2国内外相关研究情况

从文献上可见，从80年代中期开始，计算机辅助夹具设计（CAFD）和自动夹具设计（AFD）在国际上普遍受到重视[18]。其中随着CAD/CAM系统在工业中的建立，CAFD很自然地应用到了夹具设计当中，而且由于夹具对制造成本和制造周期的影响非常大，研究人员才开始注意到CAFD的重要作用，并把缩短加工准备周期作为CAFD的一个重要目标[19]。九十年代后发展起来的CAFD转向了以产品夹具结构为目的，实际生产应用为导向的夹具软件设计上。目前CAFD的发展大大降低了制造研制周期，优化了制造加工过程，验证了制造工艺流程，在FMS及CIMS 中正发挥着越来越重要的作用。近年来组合夹具系统的设计受到了夹具行业的普遍关注，并且在一些文献中对该领域的最新发展成果进行了回顾[20]。

随着我国机床技术的发展，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用经济的方向发展[16]。目前发展的成组技术是应用系统工程学的观点，把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面，全面实施成组技术以提高综合经济效益，我国不少高等工业院校结合教学和科研工作，在成组技术基本理论及其应用方面、软件系统方面都开展了许多研究工作，并取得了不少成果[17]。

2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施

2.1本课题研究的主要内容闰土机械外文翻译成品某宝dian

（1）以轴承盖为对象，对铰链式钻模板零件的工艺分析；铰链式钻模板工件的定位分析（自由度）；

（2）铰链式钻模板零件工件定位误差计算；铰链式钻模板工件夹紧力的分析

与计算；

（3）铰链式钻模板零件夹具的工作原理；铰链式钻模板设计中存在的问题；（4）铰链式钻模板夹具装配工艺设计与仿真。

研究方案：

由于工作零件是轴承盖（如下图1所示）。

图1 轴承盖

轴承盖孔如使用数控钻床加工，则结构复杂，定位困难，成本较高；而划线钻孔则效率较低，不能满足批量生产要求。为此，专门设计一种适用于大批量加工轴承盖孔的专用模具。设计两种对比方案进行对比：

2.2研究方案及方法

（1）轴承盖钻模

见图2，工件孔以定位销1定位。旋转手柄6使压板5绕支点4回转，而将工件的下部压紧在定位钉7上。当钻完孔再攻螺纹时应松开锁紧螺钉3，翻起铰链钻模板2。

1 —定位销

2 —铰链钻模板

3 —锁紧螺钉

4 —支点

5 —压板

6 —手柄

7 —定位钉

图2 普通铰链式钻

（2）专用铰链式钻模

专用铰链式钻模如图3所示，可将轴承盖板固定在钻模当中，翻转两个铰链式钻模压紧之后，可以同时对多个钻孔进行加工。加工过程中不用多次移位，安装、拆卸方便，有利于大批量进行加工。本夹具使用在摇臂钻床上，加工汽车变

速箱上盖Φ1024.00+0

240+mm 孔、锪Φ12mm 沉孔深2.5mm,钻M10mm 螺纹底孔Φ

8.4mm 、锪平面保证尺寸32.5±0.1mm 。

工件放在两个圆柱销2上，前后移动工件使定位孔对准并滑进两个定位销。转动配气阀手柄10，压缩空气进入气缸右侧，推动活塞杆7向左移动，将工件以

底面及2-Φ12027.00+mm 孔，分别在五个支撑钉3、圆柱销1、削边销4上定位并夹紧。

装卸工件时，松开锁紧螺母5和9，翻转铰链钻模板6和8。