CA6140车床手柄座夹具设计 说明书.docx

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CA6140车床手柄座夹具设计说明书

机电及自动化学院

机械专业课程

综合课程设计

设计题目：

CA6140车床手柄座夹具设计

专业：

08机械制造及自动化

学号：

**********

姓名：

2011年12月27日至2012年1月13日

一．序言…………………………………………………………………………3

二．任务介绍………………………………………………………………….4

三．夹具设计………………………………………………………………6

1、定位与夹紧方案选择………………………………………………6

2、确定定位方案………………………………………………………7

3、夹紧力位置…………………………………………………8

4、导向方案及导向元件设计…………………………………………8

5、定位误差的分析……………………………………………………9

6、切削力及夹紧力的计算………………………………………………9

7确定夹紧机构………………………………………………………10

8非标准件的设计………………………………………………………11

9夹具总体装配………………………………………………………12

四.总结………………………………………………………………………13

五.参考文献………………………………………………………………14

一．序言

机床夹具作为机床的辅助装置，其设计质量的好坏对零件的加工质量，效率，成本以及工人的劳动强度均有直接的影响。

夹具的主要组成部分由：

定位元件，夹紧装置，对刀元件，导引元件，其他装置，连接元件和连接表面，夹具体。

其中夹具体是夹具的基础元件，所有各元件均装在夹具体上形成一个夹具的整体。

夹具的作用：

保证稳定可靠地达到各项加工精度的要求，缩短加工工时，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人劳动强度，可由较低技术等级的工人进行加工，能扩大机床工艺范围。

二．任务介绍：

手柄座钻铰ф10孔的夹具设计

手柄座：

该零件是CA6140车床操纵部分的组成零件之一，该手柄座的作用就相当于一个连杆。

车床外部手柄的运动是通过CA6140车床手柄座传递到车床内部实现人为对机床的操纵。

手柄与该零件通过φ25mm孔连接，机床内部零件通过φ10mm孔与手柄座连接，即CA6140车床手柄座的作用是实现运动由外部到内部的传递。

该设计选择泵体加工工序中的第07道工序，即先钻孔φ9.8mm，粗铰至φ9.96mm，再精铰至φ10H7mm。

本夹具将用于组合钻床，刀具为硬质合金直柄麻花钻和硬质合金锥柄机用铰刀。

零件三维模型截图如下图一：

图一

零件二维图二：

图二

加工手柄座上的钻，铰孔：

钻铰孔直径D=10mm深H=38mm

工序图三：

图三

三．夹具设计

由图2工序图可知，手柄座直径为10mm的孔加工的方法为选用立式钻床Z525进行加工，为保证设计要求，并根据手柄座的加工批量要求而知，应选用专用夹具。

1.定位和夹紧方案选择：

定位方案:

六点定位原理实现完全定位

a.定位方案一：

立式钻：

底面定位控制3个自由度（平面定位）、孔控制2个自由度（定位销），右侧外圆控制一个自由度（活动V形块）。

零件上表面夹紧：

如图四：

图四

b.定位方案二：

立式钻：

底面定位控制3个自由度（平面定位）、右侧外圆控制2个自由度（固定V形块），侧面定位一个自由度（支承钉定位），零件上表面夹紧：

如图五：

图五

2.确定定位方案

方案分析：

方案1与方案2都选用立式钻床，夹紧方式相同，加紧面选择零件上表面，夹紧力可能使零件收到弯矩但不影响加工孔的平行度。

方案1与方案2不同的是定位方式，方案1采用底面定位3个自由度，孔φ25定位两个自由度，外圆定位一个自由度，其中采用φ25孔定位，可以保证所加工的孔与φ25之间的精度要求（中心距和平行度），而采用方案2定位就会产生很大的误差。

综合考虑后，选择方案一种的定位方式，定位元件为平面，定位销，活动V形块。

因工件尺寸小，不需要对加工不为辅助支撑。

最终定位方式如图六：

图六

3.夹紧力位置

如图七：

图七

4.导向方案及导向元件设计

先确定出钻套与工件间的距离S：

因工件材料为铸铁，故S=（0.3-0.7）d=0.6d=6mm.然后确定钻套结构和尺寸：

由于工序要求在工件一次安装中同时加工φ10H7孔，故选用快换钻套2个，选用钻套内径为（9-10）F7，外径为16r6，钻模板采用固定式的，并用螺钉和销钉固定在夹具体上。

如下图八：

图八

5.定位误差的分析：

基准不重合误差：

该工序所要加工的孔的设计基准是底面，而底面也为该工序的定位基准，所以基准不重合误差为0，即；

基准位置误差：

定位销与定位孔的配合尺寸为φ25，即定位孔φ25，定位夹紧销φ25，定位夹紧销下端与夹具体底板上孔的配合尺寸为φ16，即夹具体底板孔φ16，定位销底端φ16，定位销上端部为螺杆，用六角带肩螺母夹紧，定位销制造和孔配合引起的定位误差：

。

总定位误差计算公式为：

，即：

由于孔深的设计基准为水平轴线，该基准会受到定位元件心轴或定位孔表面的影响，属于基准位置误差，但由于该孔是通孔，所以该基准位置误差不影响孔深度，所以该误差可忽略；

由于工序尺寸120mm保证的是φ20孔和φ85孔之间的相对位置，而该定位方案所造成的定位误差并不影响两孔之间的相对位置。

综上所述，该定位方案满足加工要求。

6.切削力及夹紧力的计算

钻9.8孔；刀具：

高速钢锥柄阶梯麻花钻。

轴向力：

（N）

式中：

所以轴向力为：

=820.96（N）

扭矩：

M=9.81（）

式中：

所以扭矩为：

=2.4（）

在计算切削力时，必需考虑安全系数：

式中：

基本安全系数，1.5；

加工性质系数，1.1；

刀具钝化系数，1.1；

断续切削系数，1.1；

所以=

=

=1639.05（N）

受力分析：

在钻削过程中，轴向力纵向施加在工件上，由设计装配图分析可知，轴向支撑力由夹具体提供，故只需用扭矩计算。

由可得工件所受到的横向力为：

=50.5（N）

所以总的夹紧力应大于50.5N才能够保证夹紧。

采用选用M16的螺栓，其最大夹紧力为28300N>.故此方案可行。

7确定夹紧机构

在机械加工工艺设计中，在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧工件。

如下图所示，在定位销上直接做出一段螺杆，在装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺杆的定位销上，实现定位，然后拧紧六角带肩螺母压紧工件。

右端用一带手柄的压紧螺钉夹紧V形块。

如图九：

图九

8非标准件的设计

（1）夹具体设计（详见附图）

夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。

考虑夹具与机床的连接，因为是在立式钻床上使用，夹具安装在工作台上通过夹具体底座上的U型槽与钻床工作台上的T型槽之间用螺栓固定。

夹具体上表面与其他元件接触的部位均做成等高的凸台以减少加工面积，夹具体底部设计成周边接触的形式以改善接触状况，提高安装的稳定性。

如图十：

图十

（2）钻模板结构设计（详见附图）

采用铸造方式成型。

对于与其他零件进行配合的断面和孔采用机加工，以达到所需要的精度。

如图十一：

图十一

（3）支座结构设计（详见附图）

采用铸造方式成型。

对于与其他零件进行配合的断面和孔采用机加工，以达到所需要的精度。

如图十二：

图十二

（4）带有螺栓的定位销（详见附图）

采用机加工成型。

下端为标准件，上端用于夹紧的螺栓取M16由于定位销是保证工件加工符合所要求技术的关键性零件，因此定位销需要精加工，并测量轴径，使其加工尺寸及加工精度符合技术要求。

图十三为二维图。

图十三

9夹具总体装配（详见附图）

三维图：

如图十三

图十四

四．总结

在设计开始时，在老师的帮助下我逐渐明确了设计思路，这使我的工作能够渐渐的展开；在和老师的讨论中我明确了夹具设计方案，并了解了定位夹紧的方式。

在随后的设计中，我按照夹具设计的思路一步一步的设计。

在这过程中，我也遇到了一些问题，比如该如何选取夹具体材料等，这些问题都是在老师和同学的帮助和探讨中得到很好的解决。

在和老师同学的讨论中，使我学到了很多东西，也认识了一些自己的不足，总之，非常感谢老师和同学在这次课程设计给我的帮助！

五．参考文献

机床夹具设计原理龚定安蔡建国陕西科学技术出版社出版198108

机床夹具图册孙巳德机械工业出版社1983

机械制图大连理工大学工程画教研室高等教育出版社2006

机床夹具设计手册上海科学技术出版社1979

互换性与测量技术基础李军华中科技大学出版社2007