機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)(手扶拖拉機(jī)變速箱蓋-)

工程技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)題目：手扶拖拉機(jī)變速箱蓋專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)：2009級(jí)學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：黃云戰(zhàn)教授日期：2013年1月8號(hào)云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院機(jī)床夾具設(shè)計(jì)說明書目錄序言…………......................第3頁一、工件的加工工藝分析.......……….................第6頁〔一〕零件的結(jié)構(gòu)尺寸...................………...第6頁〔二〕零件加工工藝分析………..............第6頁二、夾具設(shè)計(jì)方案…………….............................第7頁(一)基準(zhǔn)面的選擇………………................第7頁(二)定位元件的選擇…………….................第7頁(三)分度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………….................第8頁(四)夾緊方案及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)….................第9頁(五)夾具對(duì)定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)……....................第12頁〔六〕夾具體的設(shè)計(jì)……...............................第12頁三、定位誤差計(jì)算……..........................................第14頁四、工件加工余量及工序尺寸確定…..................第16頁五、設(shè)計(jì)總結(jié)..................................................…....第17頁六、設(shè)計(jì)圖紙.................................................….....第19頁七、參考文獻(xiàn).................................................….....第20頁序言機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)根底課。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成局部，是決定機(jī)械性能的最主要因素。由于各產(chǎn)業(yè)對(duì)機(jī)械的性能要求不同而有許多專業(yè)性的機(jī)械設(shè)計(jì)。在機(jī)械制造廠的生產(chǎn)過程中,用來安裝工件使之固定在正確位置上,完成其切削加工、檢驗(yàn)、裝配、焊接等工作,所使用的工藝裝備統(tǒng)稱為夾具。如機(jī)床夾具、檢驗(yàn)夾具、焊接夾具、裝配夾具等。機(jī)床夾具是在切削加工中，用以準(zhǔn)確確定工件位置，并將其牢固地夾緊的工藝裝備。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。因此，機(jī)床夾具在機(jī)械制造中占有重要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成局部，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，一般夾具設(shè)計(jì)步驟如下：深入生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查研究在深入生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查研究中，應(yīng)掌握下面一些資料。1〕工件圖紙：詳細(xì)閱讀工件圖紙，了解工件被加工外表的技術(shù)要求，該件在機(jī)器中的位置和作用，以及裝配中的特殊要求。2〕工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件已加工面及待加工面的狀態(tài)，基準(zhǔn)面選擇的情況，可用的機(jī)床設(shè)備的主要規(guī)格，與夾具連接局部的尺寸及切削用量等。3〕生產(chǎn)綱領(lǐng)：夾具的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與工件批量大小相適應(yīng)，做到經(jīng)濟(jì)合理。4〕制造與使用夾具的情況：有無通用零部件可供選用；工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術(shù)狀況等。2.確定工件的定位方法和刀具的導(dǎo)向方式工件在夾具中的定位應(yīng)符合定位原理。合理地設(shè)置定位件和導(dǎo)向件。設(shè)計(jì)定位件和導(dǎo)向件時(shí)，應(yīng)盡量采用通用標(biāo)準(zhǔn)。3.確定工件的夾緊方式和設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力的作用點(diǎn)和方向應(yīng)符合夾緊原那么。進(jìn)行夾緊力的分析和計(jì)算，以確定夾緊元件和傳動(dòng)裝置的主要尺寸。4.確定夾具其他局部的結(jié)構(gòu)形式如分度裝置、對(duì)刀元件和夾具體等。5.繪制夾具總裝配圖在繪制總裝配圖時(shí)，盡量采用1：1比例，主視圖應(yīng)選取面對(duì)操作者的工作位置。繪圖時(shí)，先用紅線或雙點(diǎn)劃線畫出工件的輪廓和主要外表，如定位外表，夾緊外表和被加工外表等。其中，被加工外表用網(wǎng)紋線或粗實(shí)線畫出加工余量。工件在夾具上可看成是一個(gè)假想的透明體，按定位元件、導(dǎo)向元件、夾緊機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置等順序，畫出具體結(jié)構(gòu)，最后畫夾具體。6.標(biāo)注各局部主要尺寸、公差配合和技術(shù)要求7.標(biāo)注零件編號(hào)及編制零件明細(xì)表在標(biāo)注零件編號(hào)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)件可直接標(biāo)出國家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。明細(xì)表要注明夾具名稱、編號(hào)、序號(hào)、零件名稱及材料、數(shù)量等。8.繪制夾具零件圖拆繪夾具零件圖的順序和繪制夾具總裝配圖的順序相同。在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了要使該工序所加工的外表，能到達(dá)圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他外表的互相位置精度等技術(shù)要求，在加工前，必須首先將工件裝好夾牢。把工件裝好就是要在機(jī)床上確定工件相對(duì)刀具的正確加工位置。工件只有處在這一位置上接受加工，才能保證其被加工外表到達(dá)工序所規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求。在夾具設(shè)計(jì)的術(shù)語中，把工件裝好稱為定位。把工件夾牢，就是指在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾住。以防止在加工時(shí)工件因受到切削力、離心力、沖擊和振動(dòng)等的影響，發(fā)生不應(yīng)有的位移而破壞了定位。在夾具設(shè)計(jì)的術(shù)語中把夾牢工件稱做夾緊。由此可知，工件裝夾的實(shí)質(zhì)，就是在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊。裝夾工件的目的，那么是通過定位和夾緊而使工件在加工過程中始終保持其正確的加工位置，以保證到達(dá)該工序所規(guī)定的加工技術(shù)要求。在機(jī)械制造過程中，用來固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢驗(yàn)的裝置，都可以統(tǒng)稱為夾具。例如：焊接過程中用于拚焊的焊接夾具；檢驗(yàn)過程中用的檢驗(yàn)夾具；裝配過程中用的裝配夾具；機(jī)械加工中用的機(jī)床夾具等，都屬于泛指的夾具范疇。一、工件的加工工藝分析:〔一〕零件的結(jié)構(gòu)尺寸本課程設(shè)計(jì)是要為變速箱蓋設(shè)計(jì)用于銑床上加工平面的夾具，最終實(shí)現(xiàn)將工件定位，更加精確和方便的完成銑平面的工作，并保證能夾緊工件，夾緊力要適中，不要使工件變形，又能保證工件所要求的加工精度。〔二〕零件加工工藝分析零件圖標(biāo)出了工件的尺寸、形狀和位置、外表粗糙度等總體要求，它決定了工件在機(jī)床夾具中的放置方法，是設(shè)計(jì)機(jī)床夾具總體結(jié)構(gòu)的依據(jù)。工序圖給出了零件本工序的工序基準(zhǔn)、已加工外表、待加工外表，以及本工序的定位、夾緊原理方案。工件的工序基準(zhǔn)、已加工外表決定了機(jī)床夾具的方位方案，如選用平面定位、孔定位以及外圓面定位等；定位方案的選擇依據(jù)六點(diǎn)定位原理和采用的機(jī)床加工方法，定位方案不一定要定六個(gè)自由度，但要完全定位。工件的待加工外表是選擇機(jī)床、刀具的依據(jù)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要依據(jù)零件的外型尺寸，選擇適宜的定位點(diǎn)，確保夾緊力平安、可靠同時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)不能與刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡相沖突。本工件已加工底面，需要銑34X28螺孔底孔面。二、夾具設(shè)計(jì)方案:(一)基準(zhǔn)面的選擇基準(zhǔn)面應(yīng)選擇已經(jīng)加工的較大平面，所以該零件的基準(zhǔn)面為底面，即精基準(zhǔn)定位為底面大面定位。(二)定位元件的選擇在工藝學(xué)中已經(jīng)知道，工件在加工前，必須首先使它在機(jī)床上相對(duì)刀具占有正確的加工位置，這就是定位。夾具在工件定位過程中起著決定的作用，工件正是通過夾具相對(duì)機(jī)床、刀具占有正確的加工位置。工件在夾具中定位的目的，就是要使同一批工件在夾具中占有一致的正確加工位置。要使工件完全定位，就必須限制工件在空間的六個(gè)自由度，此即為工件的“六點(diǎn)定位原那么”。在定位設(shè)計(jì)中，會(huì)遇到以下幾種情況：(1)完全定位限制了工件全部的六個(gè)自由度，稱為工件的“完全定位”。(2)不完全定位在對(duì)工件的加工精度沒有影響的情況下，允許少于六點(diǎn)的定位稱為“不完全定位。(3)欠定位工件的定位支承點(diǎn)數(shù)少于應(yīng)限制的自由度數(shù)，這種工件定位點(diǎn)缺乏的情況，稱為“欠定位“，欠定位在實(shí)際生產(chǎn)中是不允許的。(4)過定位工件的某一個(gè)自由度同時(shí)被兩個(gè)或多個(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制，這種情況稱為“過定位“，也叫”重復(fù)定位“。本設(shè)計(jì)因加工需要，對(duì)6個(gè)自由度都有限制的要求，所以選用完全定位，定位基準(zhǔn)為一面兩銷：底面和削邊銷、定位銷。圖1定位元件〔三〕分度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在機(jī)械加工中，經(jīng)常會(huì)遇到一些工件要求在夾具里一次裝夾中加工一組外表，如孔系、槽系、多面體等。由于這些外表是按一定角度或一定距離分布的，因而要求夾具在工件加工過程中能進(jìn)行分度。即當(dāng)工件加工完一個(gè)外表后，夾具的某些局部應(yīng)能連通工件轉(zhuǎn)過一定角度或移動(dòng)一定距離?？蓪?shí)現(xiàn)上述要求的裝置即為分度裝置。在此次夾具設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)出手扶拖拉機(jī)變速箱蓋銑34X28螺孔底孔面的銑床夾具，只需銑出一個(gè)平面，加工過程中無需分度，所以此次設(shè)計(jì)不涉及分度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)?！菜摹硦A緊方案及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.夾緊的目的：使工件在加工過程中保持已獲得的定位不被破壞，同時(shí)保證加工精度。1)動(dòng)力裝置夾緊力的來源，一是人力；二是某種裝置所產(chǎn)生的力。能產(chǎn)生力的裝置稱為夾具的動(dòng)力裝置。常用的動(dòng)力裝置有：氣動(dòng)裝置、液壓裝置、電動(dòng)裝置、電磁裝置、氣—液聯(lián)動(dòng)裝置和真空裝置等。由于手動(dòng)夾具的夾緊力來自人力，所以它沒有動(dòng)力裝置。2)夾緊局部

接受和傳遞原始作用力使之變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務(wù)的局部，一般由以下機(jī)構(gòu)組成：

a)接受原始作用力的機(jī)構(gòu)。如手柄、螺母及用來連接氣缸活塞桿的機(jī)構(gòu)等。

b〕中間遞力機(jī)構(gòu)。如鉸鏈、杠桿等。

c〕夾緊元件。如各種螺釘壓板等。

其中中間遞力機(jī)構(gòu)在傳遞原始作用力至夾緊元件的過程中可以起到諸如改變作用力的方向、改變作用力的大小以及自鎖等作用。3)夾緊裝置的根本要求在不破壞工件定位精度，并保證加工質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量使夾緊裝置做到：a)夾緊作用準(zhǔn)確、平安、可靠。b)夾緊動(dòng)作迅速，操作方便省力。c)夾緊變形小。d)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。3.夾緊力的方向確實(shí)定：1〕夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應(yīng)垂直于第一定位基準(zhǔn)面。2〕夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。3〕夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。4.夾緊力的作用點(diǎn)的選擇：1〕夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)與支承點(diǎn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”對(duì)應(yīng)，或在支承點(diǎn)確定的區(qū)域內(nèi)，以防止破壞定位或造成較大的夾緊變形。2〕夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在工件剛度高的部位。3〕夾緊力的作用點(diǎn)和支承點(diǎn)盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。4〕夾緊力的反作用力不應(yīng)使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。5.選擇夾緊機(jī)構(gòu)：設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)一般應(yīng)遵循以下主要原那么：1)夾緊必須保證定位準(zhǔn)確可靠，而不能破壞定位。2)工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)。3)夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。夾緊機(jī)構(gòu)各元件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)4)必須保證自鎖，機(jī)動(dòng)夾緊應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置，夾緊行程必須足夠。5)夾緊機(jī)構(gòu)操作必須平安、省力、方便、迅速、符合工人操作習(xí)慣。6)夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動(dòng)化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。圖2夾緊機(jī)構(gòu)選用螺栓螺母夾緊機(jī)構(gòu)來對(duì)被加工工件進(jìn)行夾緊。螺栓螺母夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡單，制造方便加緊可靠施力范圍大；②自鎖性能好操；③擴(kuò)力比80以上，行程S不受限制；④加緊工作慢，效力低?！参濉硦A具對(duì)定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)用分度或轉(zhuǎn)位夾具加工工件時(shí)，各工位加工獲得的外表之間的位置精度與分度裝置的分度定位精度有關(guān)。分度定位精度與分度裝置的結(jié)構(gòu)形式和制造精度有關(guān)。分度裝置的關(guān)鍵局部是對(duì)定機(jī)構(gòu)，它是專門用來完成分度、對(duì)準(zhǔn)、定位的機(jī)構(gòu)。由于所要加工對(duì)象的特點(diǎn)，此次夾具設(shè)計(jì)不涉及分度裝置的設(shè)計(jì)，所以也不涉及夾具對(duì)定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。(六)夾具體的設(shè)計(jì)1.夾具體的根本要求：能保證工件的加工要求保證加工質(zhì)量，是必須首先滿足的要求。保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵，就在于正確選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件。必要時(shí)需進(jìn)行誤差的分析計(jì)算。能提高生產(chǎn)率，降低本錢應(yīng)盡量采用各種快速高效的結(jié)構(gòu)，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率。同時(shí)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，以降低夾具制造本錢。操作方便、省力和平安在客觀條件許可且又經(jīng)濟(jì)的前提下，盡可能采用氣動(dòng)、液壓和氣液等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。操作位置應(yīng)正確符合操作工人的操作習(xí)慣，并注意操作平安。便于排屑排屑問題是夾具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。因?yàn)榍行挤e聚在夾具中，會(huì)破壞工件正確可靠地定位；切屑帶來的大量熱量會(huì)引起熱變形，影響加工質(zhì)量；清掃切屑又要花費(fèi)一局部輔助時(shí)間。2.本夾具體采用鑄造結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：1〕可以鑄出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀；2〕鑄鐵件的抗壓強(qiáng)度的、耐振性好，因此特別適用于加工時(shí)振動(dòng)大，切削負(fù)荷大的場合；3〕鑄鐵件易于加工，價(jià)格低廉，可降低夾具本錢。鑄造的生產(chǎn)周期長，而且因鑄造時(shí)的內(nèi)應(yīng)力緣故，易引起變形，從而影響夾具體精度的持久性。因此鑄造夾具體必須進(jìn)行時(shí)效處理。與焊接結(jié)構(gòu)相比，鑄造可以鑄出形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。因此，本夾具采用鑄造結(jié)構(gòu)比擬適宜。材料：選用HT200，壁厚：20mm。夾具體的總體設(shè)計(jì)圖:圖3夾具體三、定位誤差計(jì)算定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而造成某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對(duì)于某一定位方案，經(jīng)分析計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的1\3-1\5，一般即認(rèn)為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。那么：δ定位=δ位置+δ不重根據(jù)定位誤差的結(jié)論〔P42〕定位誤差只發(fā)生在采用調(diào)整法加工一批工件的條件下，如果一批工件逐個(gè)按試切法加工，那么不存在定位誤差。定位誤差是工件定位時(shí)由于定位不準(zhǔn)產(chǎn)生的加工誤差。它的表現(xiàn)形式為工序基準(zhǔn)相對(duì)加工外表可能產(chǎn)生的最大尺寸或位置變動(dòng)量。它的產(chǎn)生原因是工件的制造誤差、定位元件的制造誤差、兩者配合間隙及基準(zhǔn)不重合等。定位誤差是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩局部組成。但不是在任何情況下兩局部都存在，當(dāng)定位基準(zhǔn)無位置變動(dòng)時(shí)定位誤差為0；當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合時(shí)，不重合誤差為0。定位誤差計(jì)算可按定位誤差定義，根據(jù)所畫出的一批工件定位是可能產(chǎn)生定位誤差的兩種極端位置，再通過幾何關(guān)系直接求得；也可以根據(jù)定位誤差組成，按公式δ定位=δ位置+δ不重計(jì)算得到。該零件時(shí)采用調(diào)整法加工的零件，采用試切法加工生產(chǎn)效率低，所以存在定位誤差。而且該零件定位誤差與工序基準(zhǔn)重合，這樣δ不重=0，定位誤差只包含位置誤差。而位置誤差跟Φ8F9的公差有關(guān)。這樣可以構(gòu)筑一個(gè)三角形如下圖，那么：sin650=所以x=sin65×0.049=0.044;sin65=所以x=sin65×所以，δ定位=δ位置+δ不重=δ位置+0工件加工余量及工序尺寸確定本次課程設(shè)計(jì)的“東風(fēng)—12型手扶拖拉機(jī)變速箱蓋”零件材料為HT20-40，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯，根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》附表六查得機(jī)械加工余量選擇2級(jí)精度，機(jī)械加工總余量取4，由附表九查得變速箱蓋的鑄件尺寸偏差為±1.0。此外，為消除剩余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效進(jìn)行處理。2.零件上螺紋孔34×28底孔工序尺寸確實(shí)定“東風(fēng)—12型手扶拖拉機(jī)變速箱蓋”零件上螺紋孔34×28底孔的加工外表長50，寬44，總余量為4。外表粗糙度為12.5。毛坯為端面，有四個(gè)φ8的螺紋孔，查《機(jī)械加工余量手冊》〔以下簡稱《余量手冊》機(jī)械工業(yè)出版社、孫本序主編〕中的表4-2成批和中批量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)，查得鑄件端面尺寸公等級(jí)要求精度介于IT12～I(xiàn)T13之間，選用11級(jí)。MA為F，2Z=4mm，公差值為T=1.0mm。其工藝路線為粗銑兩次，選用高速鋼選擇端銑刀，進(jìn)給量選擇0.2，銑削速度取45m/min。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，“東風(fēng)—12型手扶拖拉機(jī)變速箱蓋”零件上螺紋孔34×28底孔的加工外表的機(jī)械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：粗銑螺紋孔34×28底孔面工序名稱工序余量經(jīng)濟(jì)精度外表粗糙度工序根本尺寸粗銑211218粗銑211220毛坯〔鑄造〕4±222±五、設(shè)計(jì)總結(jié)在這次歷時(shí)三周的課程設(shè)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)自己在理論與實(shí)踐中有很多的缺乏，自己知識(shí)中存在著很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比擬缺乏，理論到實(shí)踐的能力還急需提高。也讓我認(rèn)識(shí)到了仔細(xì)認(rèn)真的重要性。這次課程設(shè)計(jì)讓我們更能注意到細(xì)枝末節(jié)。這次課設(shè)使我對(duì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)有了更深刻的理解，特別使其中的技術(shù)要求。同時(shí)感覺到了細(xì)節(jié)的重要性。有時(shí)候我們我們錯(cuò)的并不是理論，而是我們很容易忽略的線型和該刪掉的線我們沒有刪掉。作為一個(gè)設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)掌握良好的專業(yè)知識(shí)，有一個(gè)認(rèn)真仔細(xì)的心態(tài)，還有有一個(gè)冷靜的心態(tài)，遇到問題不能慌亂，不知所措在設(shè)計(jì)的過程中，雖然認(rèn)識(shí)到了我的缺