夾具設(shè)計說明書

1、 洛陽理工學(xué)院課程設(shè)計說明書課程名稱：機械制造裝備設(shè)計設(shè)計課題：鉆床專用夾具設(shè)計專 業(yè)：機械設(shè)計與制造及其自動化班級：B100215姓名：吳永剛 學(xué) 號: B10021533 年 月 日課程設(shè)計任務(wù)書機械工程系 專業(yè)：機械設(shè)計與制造及其自動化 學(xué)生姓名:吳永剛 班級: B100215 學(xué)號 : B10021533課程名稱：機械制造裝備設(shè)計設(shè)計題目： 鉆床專用夾具設(shè)計課程設(shè)計內(nèi)容與要求：內(nèi)容：為三孔支承塊設(shè)計一套鉆模夾具，便于搖臂鉆床的加工。設(shè)計要求：1. 在搖臂鉆床上加工四個10的通孔。2. 要求繪制A1夾具裝配圖一張、A3零件圖一張、設(shè)計說明書一份。3.夾具設(shè)計要求合理，有利提高加工精度，保

2、證加工質(zhì)量，降低加工成本，提高勞動生產(chǎn)率和減輕工人的勞動強度，便于批量生產(chǎn)。 零件圖 設(shè)計（論文）開始日期 年 月 日 指導(dǎo)老師 設(shè)計（論文）完成日期 年 月 日 年 月 日課程設(shè)計評語機械工程系專業(yè):機械設(shè)計與制造及其自動化 學(xué)生姓名:吳永剛班級:B100215學(xué)號： B10021533課程名稱：機械制造裝備設(shè)計設(shè)計題目： 鉆床專用夾具設(shè)計指導(dǎo)老師：張洪濤老師課程設(shè)計篇幅：圖紙2張說明書17頁指導(dǎo)教師評語： 年 月 日 指導(dǎo)老師 洛陽理工學(xué)院目 錄前 言1第1章 定位方案設(shè)計3第2章 定位誤差分析與計算6第3章 夾緊機構(gòu)的設(shè)計83.1 夾緊裝置的組成和基本要求83.1.1 夾緊裝置的組成83

3、.1.2 夾緊裝置的基本要求83.2.1 夾緊力大小的估算9第4章 導(dǎo)向裝置的選擇114.1鉆套類型的選擇114.2鉆套高度和排屑間隙114.2.1 鉆套高度H114.3確定鉆套位置尺寸和公差13第五章 夾具體的設(shè)計145.1夾具體的設(shè)計145.2 夾具在機床上的安裝方式14第六章 裝配圖的繪制14致謝15參考文獻17 前 言機械制造裝備設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門主要專業(yè)課，其任務(wù)是通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握主要機械制造裝備的工作原理及其正確使用和選用方法、原則，并具備一定的機械制造裝備的總體設(shè)計、傳動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等基本知識和主要工藝裝備的設(shè)計能力。金屬切削機床夾具設(shè)計是機械制造類企

4、業(yè)常見的設(shè)計任務(wù)，通過課程設(shè)計，使學(xué)生能綜合應(yīng)用夾具設(shè)計課程及相關(guān)其他專業(yè)的課程知識，學(xué)會用所學(xué)的理論知識指導(dǎo)設(shè)計實踐，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，使學(xué)生掌握機床夾具的一般設(shè)計方法和步驟，提高其今后走上工作崗位所需的專業(yè)技能。Before the wordsMachinery and equipment design is mechanical engineering and automation specialized courses, its task is through the study of this course, master the main machinery m

5、anufacturing equipment work principle and its proper use and selection methods, principles, and have a certain mechanical manufacturing equipment design, transmission design, structure design and basic knowledge the main process equipment design capability.Metal cutting machine tool fixture design i

6、s mechanical manufacturing enterprises common design task, through curriculum design, to enable students to comprehensive application of fixture design course and other related professional knowledge, learn to use the theory to guide the design practice, cultivate the students' ability to analyz

7、e and solve the engineering actual problem ability, so that students master the general machine tool fixture the design method and steps, improve its going to work in the required professional skills.第1章 定位方案設(shè)計在機械加工過程中，必須使工件、夾具、刀具和機床之間保持正確的相互位置，才能加工出合格的零件。這種正確的相互位置關(guān)系，是通過工件在夾具中的定位，夾具在機床上的安裝，刀具相對于夾具的調(diào)

8、整來實現(xiàn)的。在研究和分析工件的定位問題時，定位基準(zhǔn)的選擇是一個關(guān)鍵問題。一般地說,工件的定位基準(zhǔn)一旦被選定，則工件的定位方案也基本上被確定。定位方案是否合理，直接關(guān)系到工件的加工精度能否保證。在分析工件定位時，為了簡化問題，習(xí)慣上都是利用定位支撐點這一概念，但是工件在夾具中定位時，是把定位支撐點轉(zhuǎn)化為具有一定結(jié)構(gòu)的定位元件與工件相應(yīng)的定位基準(zhǔn)面相接觸或配合而實現(xiàn)。在夾具設(shè)計時，工件在夾具中的定位可能有多種方案，為了進行方案之間的比較和最后確定滿足工序加工要求的最佳方案，需要進行定位方案的設(shè)計。圖1-1： 零件圖結(jié)合任務(wù)書所給零件圖，從加工要求考慮，要在工件上鉆四個10的孔，結(jié)合圖一，必須限制的

9、自由度有6個。方案一：支撐板定位圖1-2：定位方案一工件以3面定位，屬于完全定位，夾具上有相應(yīng)的定位原件，可以限制六個自由度，分別為x y z 的移動和x y z的轉(zhuǎn)動，三個面的支撐板可以限制三個方向的轉(zhuǎn)動，加工所需的自由度全部限制。滿足加工要求。方案二：支撐板和削邊銷定位 圖1-3：削邊銷定位 工件以孔內(nèi)表面定位，經(jīng)常用到的定位元件是長削邊銷，不論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過加工，是完整的圓柱面還是圓弧面，都可以采用削邊銷定位，其優(yōu)點是削邊銷的兩側(cè)被削去一部分安裝時就有了更大裝夾空間，易于裝夾；也有對中性，能使工件的定位基準(zhǔn)軸線對中在削邊銷兩平面的垂直平分面上 ，但只限制了一個方向的自由度，長削邊銷限制

10、兩個自由度。本工序中采用兩個支撐板定位一側(cè)表面和底面，可以限制其5個自由度，分別是x z 的移動和轉(zhuǎn)動。又以定位銷限制其y方向的移動，加工所需的自由度全部限制，滿足加工要求?？偵纤觯麄€夾具的設(shè)計不僅要考慮定位，還需考慮安裝，更換，夾緊，方案二便于加工 ，所以本工序選擇定位方案二。第2章 定位誤差分析與計算用調(diào)整法加工一批工件時，工件在定位過程中，會遇到由于工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，以及工件的定位基準(zhǔn)(基面)與定位元件工作表面存在制造誤差，這些都能引起工件的工序基準(zhǔn)偏離理想位置，由此引起工序尺寸產(chǎn)生加工誤差，及定位誤差，其數(shù)值大小為工件的工序基準(zhǔn)沿工序尺寸方向上發(fā)生的最大偏移量。只有定

11、位誤差小于工件相應(yīng)加工要求的公差的1/51/3,定位方案才認為是合理的，因此在夾具設(shè)計時必須對定位進行分析與計算。定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差兩部分組成，定位誤差的大小是兩項誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)和，即其中基準(zhǔn)不重合誤差的大小等于因定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的加工尺寸的變動范圍。需要注意的是，當(dāng)工序基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸的方向成夾角時，基準(zhǔn)不重合誤差等于定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。基準(zhǔn)位移誤差的大小等于因定位基準(zhǔn)與調(diào)刀基準(zhǔn)不重合造成工序尺寸的最大變動量。當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸的方向不一致，兩者之間成一定夾角時，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動范圍在加工尺寸方

12、向上的投影。因此，基準(zhǔn)位移誤差是一批工件逐個在夾具上定位時，定位基準(zhǔn)相對于調(diào)刀基準(zhǔn)的最大變動范圍在加工尺寸方向上的投影。加工尺寸8H7的定位誤差 采用圖二所示定位方案時，這種定位方式屬于孔軸間隙配合的情況，而且在鉆孔加工時，切削力向下，即孔45H7與夾具上的定位心軸保持固定邊接觸(如圖四)，在這種情況下，孔在銷上的定位實際上已由定心定位轉(zhuǎn)變?yōu)橹味ㄎ坏男问?，定位基?zhǔn)變成了孔的一條母線(圖四所示為孔的上母線)。此時的定位誤差是由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合造成的，屬于基準(zhǔn)不重合誤差，與心軸直徑公差無關(guān)。由此可求出由于孔徑變化造成孔心在接觸點與心軸中心線連線方向的最大變動量。但是此孔為通孔，所以定位

13、心軸的定位誤差可忽略不計。 圖2-1：孔軸單邊接觸時的定位誤差 采用圖2-1所示定位方案時，十字軸的端面既是定位基準(zhǔn)，又是工序基準(zhǔn)。對一批工件來講，十字軸的端面始終是緊靠在定位心軸的臺階上，由于制造誤差和安裝誤差，會對所要鉆的8孔有影響，所以其安裝時必須保證端面到所鉆孔的軸線距離為10±0.03.第3章 夾緊機構(gòu)的設(shè)計 在加工過程中，工件會受到切削力、慣性力、離心力等外力的作用，為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持定位的正確位置，而不致發(fā)生位移或產(chǎn)生振動，一般在夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，把工件壓緊夾牢在定位元件上。3.1 夾緊裝置的組成和基本要求3.1.1 夾緊裝

14、置的組成夾緊裝置由三部分組成1. 動力裝置動力裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。通常是指機動夾緊時所用的氣動、液壓、電動等動力裝置。當(dāng)然也有很多手動操作的夾緊機構(gòu)。2. 夾緊元件夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動作。3. 中間傳動機構(gòu)中間傳動機構(gòu)是介于力源和夾緊元件之間的傳力機構(gòu)，它將原動力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件。通常把夾緊元件和中間傳動機構(gòu)統(tǒng)稱為夾緊機構(gòu)。3.1.2 夾緊裝置的基本要求(1) 夾緊時不破壞工件在夾具中占有的正確位置；(2) 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過大損傷工件表面及產(chǎn)生加緊變形；(3) 夾

15、緊機構(gòu)操作安全、省力，加緊迅速；(4) 夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度、工作效率應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，便于制造與維修；(5) 具有良好的自鎖性能。3.2.1 夾緊力大小的估算在夾緊力作用點位置和夾緊力方向后，還需合理地確定夾緊力的大小。夾緊力不可過小，否則，會因夾緊力不足引起加工過程中工件的位移；夾緊力也不可過大，否則，會使工件產(chǎn)生變形。計算夾緊力是一個很復(fù)雜的問題，一般只能粗略地進行估算。因為在加工過程中，工件受到切削力、重力、離心力和慣性力等的作用，從理論上講，夾緊力的作用效果必須與上述作用力(矩)相平衡。但實際上，在不同條件下，上述作用力在平衡系中對工件所起的作用各不相同。如一般切削加

16、工中、小工件時，起決定作用的因素是切削力(矩)；加工笨重大型工件時，還必須考慮工件的重力作用；高速切削時，不能忽視離心力和慣性力的作用。此外，影響切削力的因素也很多，例如工件材質(zhì)不均勻，加工余量大小不一致，刀具的磨損程度及切削時的沖擊等因素都使得切削力隨時發(fā)生變化。為簡化夾緊力的計算，通常假設(shè)工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程是穩(wěn)定的，在這些假設(shè)條件下，根據(jù)切削原理公式或切削力計算圖表求出切削力，然后找出在加工過程中最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力學(xué)原理(即夾具和工件處于靜力平衡下)求出夾緊力大小。為保證夾緊可靠，還須再乘以安全系數(shù)K，作為實際所需的夾緊力，可表示為本設(shè)計中采用的夾緊機構(gòu)為：復(fù)合鉸鏈機構(gòu)。（如

17、下圖） 圖3-1該結(jié)構(gòu)夾緊迅速，方便可靠，圖示為夾緊狀態(tài)，6為復(fù)合鉸鏈，當(dāng)扳下手柄1時，滾筒帶著其上的鉸鏈4向上運動。鉸鏈6、9隨著鉸鏈4向上運動，鉸鏈9帶動著支撐體內(nèi)的軸向后運動，松開工件。 第4章 導(dǎo)向裝置的選擇鉆床夾具的刀具導(dǎo)向元件為鉆套。鉆套的作用是確定刀具相對于夾具定位元件的位置，并在加工過程中對鉆頭等孔加工刀具進行引導(dǎo)，防止刀具在加工過程中發(fā)生偏斜。4.1鉆套類型的選擇按鉆套的結(jié)構(gòu)和使用情況，可分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套四種，前三種鉆套均已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)需要選用，必要時也可自行設(shè)計。固定鉆套是直接壓入鉆模板或夾具體的孔中的，屬于過盈配合。這種鉆套位置精度高，結(jié)構(gòu)簡單

18、，但磨損后不易更換，故適合于中、小批生產(chǎn)的鉆模上或用來加工孔距甚小以及孔徑精度要求較高的孔。為了防止切屑進入鉆套孔內(nèi)，鉆套的上下端應(yīng)稍突出鉆模板為宜，一般不能低于鉆模板。帶肩固定鉆套主要用于鉆模板較薄時，用以保持必需的引導(dǎo)長度，也可作為主軸頭進給時軸向定程擋塊用。對于要連續(xù)加工的孔，如鉆-擴-鉸的孔加工，則要采用可換鉆套或者快換鉆套?？蓳Q鉆套是先把襯套用過盈配合H7/n6或H7/r6固定在鉆模板或夾具體孔中，再采用間隙配合H6/g5或H7/g6將可換鉆套裝入襯套中，并用螺釘壓住鉆套。這種鉆套更換方便，適用于中批以上生產(chǎn)。對于在一道工序中需要連續(xù)加工的孔，應(yīng)采用快換鉆套?？鞊Q鉆套與可換鉆套結(jié)構(gòu)上

19、基本上相似，只是在鉆套頭部多開一個圓弧狀或直線狀缺口。換鉆套時，只需將鉆套逆時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)缺口轉(zhuǎn)到螺釘位置時，即可取出，換套方便迅速。由設(shè)計任務(wù)書可知，要加工的孔8H7mm，粗糙度為Ra1.6需鉆削和鉸削加工才可滿足精度要求。綜合考慮到加工類型為大批量生產(chǎn)，最終選用可換鉆套。鉆套代號為：8F7x15k6x36 JB/T8045.3-1999。4.2鉆套高度和排屑間隙4.2.1 鉆套高度H鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān)。鉆套高度H越大，刀具的導(dǎo)向性越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取H=(12.5)d，孔徑小精度高時，H取較大值。根據(jù)要加工的孔的

20、尺寸，H=(12.5)d=820mm，由于孔徑精度高和定位心軸的影響，取H=36mm。4.2.2 排屑間隙h圖4-1： 鉆套高度與排屑間隙鉆套底部與工件間的距離h稱為排屑空間。h值應(yīng)適當(dāng)選取，h值太小時，切屑難以自由排出，使加工表面被破壞；h值太大時，會降低鉆套對鉆頭的導(dǎo)向作用，影響加工精度。加工鑄鐵時，h=(0.30.7)d；加工鋼時，h=(0.71.5)d。取h=12mm。鉆套高度和排屑間隙可按表4-1選取。 表4-1 鉆套高度和排屑間隙 （單位：mm）簡 圖加工條件鉆套高度加工材料排屑間隙一般螺孔、銷孔、孔距公差為H=(1.52)d鑄鐵鋼青銅鋁合金h=(0.30.7)dh=(0.71.5

21、)dH7以上的孔、孔距公差為0.10.15H=(2.53.5)dH8以下的孔、孔距公差為0.060.10H=(1.251.5)(h+L)注：孔的位置精度要求高時，允許h=0；鉆深孔(L/D>5)時，h一般取1.5d；鉆斜孔或在斜面上鉆孔時，h盡量取小一些。4.3確定鉆套位置尺寸和公差鉆套軸線在夾具上的位置是以定位元件的定位表面或定位元件軸心線為基準(zhǔn)來標(biāo)注的。鉆套位置尺寸以工件相應(yīng)尺寸的平均尺寸為基本尺寸，其公差取為工件相應(yīng)尺寸公差的1/51/2，偏差對稱標(biāo)注。由設(shè)計任務(wù)書可知，十字軸零件圖要加工孔的位置度公差為0.06mm，設(shè)鉆套位置尺寸為,鉆套位置尺寸為工序尺寸的平均尺寸，即L=10mm。尺寸L的公差取工件工序尺寸公差的1/51/2，即?。?.03 mm。則鉆套位置尺寸為10±0.03。 （如圖4-2） 圖4-2 第五章 夾具體的設(shè)計5.1夾具