开合螺母夹具设计课程设计说明书.docx
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开合螺母夹具设计课程设计说明书
夹具设计
课程设计说明书
设计题目
设计C620开合螺母孔夹具
班级
学号
学生
指导教师
成都工业学院机电工程系
年月日
目录
1.分析工件·································1
工艺过程的安排·················1
明确设计任务与收集设计资料·····················1
2.拟定夹具结构方案与绘制夹具草图···········2
确定工件的定位方案，设计定位装置···············2
2.2确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置···············4
2.3夹具体的设计···································5
2.4确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面
··················································5
2.5确定平衡方案，设计平衡装置·····················5
2.6绘制夹具图，并标注尺寸、公差及技术要求·········6
3.总结········································6
参考文献·········································7
1.分析工件
1.1 工艺过程的安排
在对合螺母加工中，影响加工精度的主要因素有：
1.1.1对合螺母本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下，容易变形。
1.1.2对合螺母是铸造件，孔的加工余量大，切削时将产生的残余内应力，并引起应力重新分布。
因此，在安排工艺过程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开，既把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。
这是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夹紧力必然大，加工后容易变形。
粗精加工分开后，粗加工产生的变形，可以在半精加工修正，半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。
这样逐步减少加工余量，切削力及内应力作用。
逐步修正加工的变形就能最后达到零件的技术要求。
1.2明确设计任务与收集设计资料
原零件图有尺寸封闭链产生，修改后的图如上。
由于对合螺母要求有较高的强度和刚度，以及良好的耐磨性和疲劳强度，材料选择HT150。
因为对合螺母在工作中承受静载荷以及小量的动载荷，为了使金属纤维尽量不被切断，非加工表面对称均匀，使零件工作可靠，并且铸件的铸造性能较好。
由于
1
该零件的轮廓尺寸不大，生产类型为大量生产，又考虑零件的加工条件要求高。
为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用铸造成型。
该工件的结构对称，材料是HT150：
铸造性能良好，减摩性好；减震性强；切削加工性良好；缺口敏感性较低；价格便宜，制造方便。
工件毛坯选铸件。
要求加工ø55㎜孔，零件大多部分已加工。
由《互换性与测量技术》表3-2孔ø55㎜的公差等级是7级。
由《数控机床加工工艺》表4-12孔ø55㎜经粗车-半精车-精车能达到加工要求。
2.拟定夹具结构方案与绘制夹具草图
2.1确定工件的定位方案，设计定位装置
对合螺母加工作为精基准的表面是F平面，以及两个Φ12孔，而作为精基准的表面应该提前加工完。
在选择粗基准时考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面的尺寸、位置符合图纸要求。
因此按照粗基准选择原则，以R40外圆为粗基准来加工底平面——精基准。
在对合螺母的加工过程中定位基准满足基准重合原则，简化了工艺过程的制定，使夹具的设计、制造简单，降低成本。
按照工序分散的原则来拟定工艺路线：
对合螺母的加工过程中，各加工工序的组合基本上是按照工序分散的原则进行的。
由于对合螺母的形状复杂，要加工表面不便于集中加工，为了适应大批量生产的快节奏，必须在各工序采用高效率的专用机床和夹具，以提高生产率，保证加工质量，使各工序的时间趋于平衡，按一定的节拍组织流水生产。
虽然现代生产的发展多趋向于工序集中，但工序分散在大批量生产中仍应用很广泛。
设置定位元件时应考虑工件加工表面的轴线与主轴轴线重合。
保证工件的定位基面、加工表面和主轴三者的轴线重合。
工件的燕尾面和两个ø12㎜孔已经加工，两孔到中心线的距离都是18±0.05㎜。
贯彻基准重合原则，工件用燕尾面C和F在夹具体和活动支撑板上定位，限制五个自由度；用ø12㎜孔与活动菱形销配合，限制一个自由度。
定位装置就是一个夹具体、一个活动支承板和一个活动菱形销。
2
根据工件燕尾槽的深度确定活动支撑板的厚度为20㎜。
活动支承板通过推动螺栓与夹具体连接。
夹具体设置成U形槽，以便活动支承板稳固活动。
2.1.1加工误差
工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差ΔD、夹具误差ΔJ、夹具在主轴上的安装误差ΔA和加工方法误差ΔG的影响。
1）定位误差ΔD
F平面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差ΔB为零。
工件在定位时，定位基准与限位基准（支承板平面）是重合的，基准位移误差ΔY为零，因此，尺寸35的定位ΔD为零。
2）夹具误差ΔJ
夹具误差限位面基准（支承板上的平面）与止口轴线间的距离误差，即夹具总图上尺寸18的公差0.25mm，以及限位基面相对基面A和燕尾槽上的那个平面的平行度垂直度误差0.05mm（两者公差兼容）。
3）夹具的安装误差ΔA
ΔA=X1max+X2max
式中X1max—过渡盘主轴的最大配合间隙；
X2max—过渡盘与夹具间的最大配合间隙。
设过渡盘与车床主轴的配合为Φ92H7/js6，查表：
Φ92H7的上偏差为
3
+0.035mm，下偏差为0,Φ92js6为上下偏差为对称0.01mm，因
此X1max=（0.035+0.011）mm=0.046mm
夹具体与过渡盘止口的配合尺寸为Φ160H7/js6，查表Φ160H7的上偏差为+0.040mm，下偏差为0,Φ160js6的上偏差为和下偏差为对称偏差，为0.0125mm，因此X2max=（0.040+0.0125）mm=0.0525mm
ΔA=√（0.0462+0.05252）mm
4）加工方法误差ΔG
车床夹具的加工方法误差，如车床主轴上夹具基准（圆柱面轴线、圆锥面轴线或圆锥孔轴线）与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴向的平行度或垂直度等。
它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。
此方案可取。
2.2确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置
车床夹具的夹紧装置必须安全可靠。
夹紧力必须克服切削力、离心力等外力的作用，且自锁可靠。
采用压板螺栓将工件上部夹紧，工件下部靠弹簧力使工件靠近固定支撑板。
工件装卸是，从上方推开活动支撑板将工件插入，靠弹簧力使工件靠紧固定支撑板，并略推动工件使活动菱形销销弹入定位孔ø12㎜内。
采用带推动V形块的机构夹紧。
4
推动螺栓和V形块不是标准件，根据工件的尺寸来设计V形块的尺寸。
V形块放在导轨槽里，并用压板盖住。
用螺钉将导轨槽与夹具体连接起来。
压板与导轨槽用圆柱销和菱形销连接。
2.3夹具体的设计
夹具体有适当的精度和尺寸稳定；有足够的强度和刚度；结构工艺性好；排屑方便；在机床上安装稳定可靠。
采用铸造铰链式夹具体，铸造夹具体的工艺性好，可铸出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，材料为灰铸铁。
根据工件尺寸、夹紧装置、定位装置、连接元件设计夹具体的最大尺寸为ø250㎜的圆，厚为25㎜，长为258㎜，宽为164㎜。
两个筋板厚为20㎜。
夹具体通过三个螺栓与过渡盘连接，GB/T5780―2000。
2.4确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面
因为夹具的径向尺寸较大，因此夹具通过过渡盘与机床主轴连接，过渡盘与主轴配合。
在c620机床上，过渡盘以内孔在主轴前端
的定心轴螺纹紧固，轴向由过渡盘端面与主轴前端的台阶面接触。
为
防止停车和倒车时因惯性使两者松开，用压块将过渡盘压在主轴上。
过渡盘与夹具体的凸缘以H7/h6配合，然后用螺栓紧固。
根据机床，夹具体设计过渡盘的尺寸，最大尺寸ø250㎜。
2.5确定平衡方案，设计平衡装置
对角铁式结构不对称的夹具，设计时应采取平衡措施，以减少由离心力产生的振动和主轴轴承的磨损。
首先根据工件和夹具不平衡部分合成质量的重心，确定平衡块的重心，计算出工件和夹具不平衡部分的合成质量m1，然后根据平衡条件确定平衡块的质量m2。
假设合成质量m1集中在重心A处，OA=R，轴向尺寸为L，转动时它所产生的离心力F1的近似计算公式F1≈0.01m1Rn²
由离心力引起的力矩M1为M1=F1L
5
设平衡块的质量m2集中在重心B处，OB=r，轴向尺寸为l，则平衡块引起的离心力F2为F2≈0.01m2rn²
由F2引起的力矩M2为M2=F2l
在综合考虑径向位置和轴向位置平衡的情况下，满足平衡关系
M1=M2
即0.01m1Rn²L≈0.01m2rn²
化简后m2=m2RL/rl
2.6绘制夹具图，并标注尺寸、公差及技术要求
3.总结
综上所诉，机床夹具是机械制造业中不可或缺的重要工艺装备，设计的夹具需要保证机械加工质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动程度、实现生产过程自动化。
并保证夹具体安装稳定可靠。
通过这次的夹具设计专周，我学会了基本的设计思路和设计要求，学会了怎样规范的书写设计说明数，总体上有了整体的认识和学习，在设计过程中把以前学习的知识综合运用了，也考验了自己的知识，在这过程中还提升了自己的能力，在老师的帮助下，弄懂了以前不懂的知识，深有体会。
为以后的毕业设计奠定了一定的基础。
6
参考文献
1李华志主编·数控机床加工工艺。
哈尔滨：
哈尔滨工程大学出版社，2010
2王晓莉主编·机械制图。
北京：
科学出版社，2006
3陈于萍高晓康主编·互换性与测量技术。
北京：
高等教育出版社，2005
4李名望主编·机床夹具设计实例教程。
北京：
化学工业出版社，2009
5曹岩白瑀主编·机床夹具手册与三维图库。
北京：
化学工业出版社，2010
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