镗孔夹具

毕业设计说明书

课题名称：减速器箱盖模具设计

系 （部） 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师

201 ～ 201 学年第 学期

摘要

机械设计（machine design），根据用户的使用要求对专用机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程.主要程序如下：

1、初步设计。包括确定机械的工作原理和基本结构形式，进行运动设计、结构设计并绘制初步总图以及初步审查。

2、技术设计。包括修改设计（根据初审意见）、绘制全部零部件和新的总图以及第二次审查。

3、工作图设计。包括最后的修改（根据二审意见）、绘制全部工作图（如零件图、部件装配图和总装配图等）、制定全部技术文件（如零件表、易损件清单、使用说明等）。

4、定型设计。用于成批或大量生产的机械。对于某些设计任务比较简单（如简单机械的新型设计、一般机械的继承设计或变型设计等）的机械设计可省去初步设计程序。

此次本人设计镗孔夹具将会将专业知识、设计能力和实践能力的有机的结合在一起。收获更深的应该是夯实并拓宽了设计工装夹具的思路以及对设计的思维原则性和灵活性的锻炼。用UG绘制出模具三维图形及AutoCAD绘制了一套模具装配图和零件图，最后利用UG对型芯和型腔进行了加工仿真，制定了符合要求的数控加工工艺过程。

目录

1绪论 ............................................................. Ⅰ

1.1夹具的概述 ................................................... 1 1.2夹具的现状 ................................................... 3 1.3发展展望 ..................................................... 4 1.4 UG的发展 .................................................... 4 1.5 UG的特点 .................................................... 5 1.6 UG应用功能 .................................................. 6 1.7本毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果....... 6

2气压传动 ........................................................... 7

2.1气压传动的概述 ............................................... 7 2.2塑件材料分析 ................................................. 8 2.3确定塑件设计批量 ............................................. 9 2.4计算塑件的体积和质量 ......................................... 9 3选择塑件的分型面................................................... 11 4标准件的选择 ...................................................... 12

4.1标准模架的选取 .............................................. 12 4.2 标准紧固件的选用 ............................................ 13

5 注塑机的选择 ...................................................... 13

5.1注塑机的概述 ................................................ 13 5.2注塑机的选择 ................................................ 15 5.3注塑机的参数校核 ............................................ 15

5.3.1最大注塑量校核 ...................................................15

5.3.2注射压力校核 .....................................................15 5.3.3锁（合）模力校核 .................................................16 5.3.4模具安装尺寸的校核 ...............................................17 5.3.5开模行程的校核 ...................................................17

6 浇注系统的设计 .................................................... 18

6.1概述 ...................................................................18

6.2流道设计 ...............................................................19 6.2.1主流道设计 .......................................................18

6.2.2分流道设计 .......................................................19 6.2.3冷料穴和拉料杆的设计 .............................................21 6.3浇口设计 ...............................................................21

7 冷却系统的设计 .................................................... 23

7.1冷却时间计算 ...........................................................23 7.2冷却参数计算 ...........................................................24 7.3冷却回路的设计 .........................................................26

8顶出和导向机构的设计 ............................................... 27

8.1顶出机构的设计 .........................................................27

8.1.1顶出机构的分类 ...................................................27 8.1.2顶出机构的设计原则 ...............................................27

8.1.3顶出机构的基本形式 ...............................................27 8.2导向机构的设计 .........................................................29 8.2.1导柱和导套的设计 .................................................29 8.2.2导柱和导套在模板上的布置 .........................................30 8.3复位机构的设计 .........................................................30

8.3.1复位杆复位 .......................................................31

8.3.2弹簧复位和顶杆兼作复位 ...........................................31

9成型零件的设计 .................................................... 32

9.1凹模的设计 .............................................................32 9.2凸模的设计 .............................................................32 9.3成型零件工作尺寸计算 ...................................................32

10成型零件的加工 ................................................... 33

10.1模具数控加工的发展 ....................................................33 10.2凸模和凹模的加工 ......................................................33

11模具设计总图 ..................................................... 38

11.1模具动作过程 ..........................................................38 11.2模具图的绘制 ..........................................................39

结 论 ........................................................... 40

1、 绪论

1、1夹具的概述

机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。

夹具种类按使用特点可分为：①万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种 标准附件。②专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。③可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。④组合

夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。

1、2夹具的现状

1、 国内夹具行业的现状

我国国内的夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。 2国外夹具行业的现状

从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具，通常为机床价格的1110一1115，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入wTO和制造业全球一体化

的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。

1、3未来的发展

夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 高 精

随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内；夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2~5μm。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 高 效

为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地

推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1~2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可 完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 模块、组合

夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创

建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 通用、经济

夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费 用低，经济实用才有推广应用的价值。

专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。 1.4 UG的发展

2002年，Unigraphics发布了UG NX1.0.新版本继承了UG18的优点，改进和增加了许多功能，使其功能更强大，更完美。

2003年，Unigraphics发布了新版本UG NX2.0 。新版本基于最新的行业标准，它是一个全新支持PLM的体系结构。EDS公司同其主要客户一起，设计了这样一个先进的体系结构，用于支持完整的产品工程。

2004年，Unigraphics发布了新版本的UG NX3.0，它为用户的产品设计与加工过程提供了数字化造型和验证手段，。它针对用户的虚拟产品的设计和工艺设计的需要，提供经过实践验证的解决方案。

2005年，Unigraphics发布了新版本的UG NX4.0.它是崭新的NX体系结构，使得开发与应用更加简单和快捷。

2007年04月， UGS公司今天发布了NX5.0 – NX的下一代数字产品开发软件，帮助用户以更快的速度开发创新产品，实现更高的成本效益。 1.5 UG的特点

Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。

该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点：

l）具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。

2）采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显

示几何建模与参数化建模融为一体。

3）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。

4）曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。

5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。

6）以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型基础。

7）提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。

8）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。

1、6、ug的应用功能

工业设计和风格造型

NX 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用 NX 建模，工业设计师能够迅速地建立和改

进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。 产品设计

NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。 仿真、确认和优化

NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。 NC加工

UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。

UG NX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于2～5轴或更多轴的铣削加工、2～4轴的车削加工和电火花线切割。 模具设计

UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。

UG主要客户包括，通用汽车，通用电气，福特，波音麦道，洛克希德，劳斯莱斯，普惠发动机，日产，克莱斯勒，以及美国军方。几乎所有飞机发动机和大部分汽车发动机都采用UG进行设计，充分体现UG在高端工程领域，特别是军工领域的强大实力。在高端领域与CATIA并驾齐驱。

1.6本毕业设计课题的任务、要求、技术难点及要达到的预期效果

首先，要对夹具的知识有一定的了解，包括夹具的定义、组成、原理等。了解整个夹具行业近十年来设计的发展概况以及应用水平，特别是夹具设计的先进技术和方法。对机械设计的流程、方法进行掌握。熟练掌握应用UG、Pro/E、Mastercam、AutoCAD应用软件，了解目前应用较为广泛的其他应用软件。再次，必须对夹具的设计流程掌握、分析其制造流程，加工工艺。

我本课题的主要问题是设计减速器镗孔夹具（特别是结构设计），最后需要利用UG软件绘出该零件的三维图，然后利用UG出工程图，在用AutoCAD修改完善工程图，以及利用UG对凸、凹模进行加工仿真。

本可以还应用到气动原理，所以还必须对其新型了解，并设计出气动夹具。

为了解决这些问题，我必须首先明确夹具的设计流程，并作出详细的工作进度计划，在其间应了解各种软件的应用，特别要熟练掌握UG和UGCAM软件；掌握注塑模具的设计程序、规范及结构特点；了解模具的标准件，以提高模具设计效率，减少设计周期。还应掌握零件尺寸和公差与零件的设计的几何要求关系，因为在设计模具时，必须根据制件的尺寸和精度要求来确定相应的成型零件的尺寸和精度等级，得到零件的工作尺寸。