四孔支架夹具说明书.docx

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四孔支架夹具说明书

Xxxx学院

课程设计说明书

课程名称机械制造装备设计

设计课题四孔支架的机械加工夹具设计

专业机械设计制造及其自动化

班级xxxxx

姓名xxxxxx

学号xxxxxxx

2013年月日

课程设计任务书

机械工程系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名xxxx班级xxxxx学号xxxxx

课程名称：

机械制造装备设计

设计题目：

四孔支架的机械加工夹具

设计内容：

1．产品零件图1张

2．夹具装配图1张

3.夹具体零件图1张

4．课程设计说明书1份

设计要求：

大批生产（或中批生产或单件小批生产）

设计（论文）开始日期年月日

设计（论文）完成日期年月日

指导老师xxxx

课程设计评语

机械工程系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名xxxx班级xxxxx学号xxxxxx

课程名称：

机械制造装备设计

设计题目：

四孔支架的机械加工夹具

课程设计篇幅：

图纸共张

说明书共页

指导老师评语：

年月日指导老师xxx

序言

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品。

并把它们装备成机械装备的行业。

机械制造业的产品既可直接供人们使用，也可为其他行业提供设备。

社会上有着各种各样的机械设备或机械制造业的产品。

我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础的有力支柱，从某种意义上讲，机械水平的制造高低是衡量一个国家国民经济的综合实力和科学技术水平的重要目标。

支架的夹具设计是在学完了机械制图，机械制造装备设计，机械设计，机械工程材料等进行的课程设计，正确的解决了一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线的安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。

本次课程设计培养了我自学和查资料的能力，让我的知识面更广。

对制造业有了一个新的认识。

因此本次的设计的实践性强。

所以在设计中既要注意基本概念，基本理论，又要注意生产实践需要。

只有将各种理论与生产实践相结合，才能更好的完成本次的设计。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，希望老师批评纠正。

第1章夹具的发展状况

机床夹具是在金属切削中准确地确定工件的位置，并将其牢固的加紧，已以接受加工地工艺设备。

它的作用是：

可靠的确保工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动轻度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。

因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。

夹具最早出现在18世纪后期。

随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为人类齐全的工艺装备。

1、机床夹具的现状

国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种生产的

工件品种已占工件总数的85%左右。

现代生产要求企业所制造的产品经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。

然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面在多品种生产能力的工厂里，每隔3到4年就要更新50-80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10-20%左右。

特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：

1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；

2）能装夹一组具有相似性特征的工件；

3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；

4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；

5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；

6）提高机床的标准化程度。

2、现代机床夹具的发展方向

现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。

目前我国已有夹具零件及部件的国家标准:

GB/T2148-T2259-91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。

机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。

2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。

精密夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1″；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度5μm。

3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。

常见稍微高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和就具有夹紧力装置的夹具等。

例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。

目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。

4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化形似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。

工艺的可变因素主要有:

工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。

具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：

组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。

为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构，发展可调家具结构，将是当前夹具发展的主要方向。

第2章专用夹具的设计

2.1.设计前的工作准备

1）熟悉任务书，明确设计的内容与要求。

2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等。

3）观看失误，了解夹具的工作过程。

2.1.1.明确工件的年生产纲领

机床夹具是在机床上装加工件的一种装置，其作用是使工件相对机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持不变。

它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。

如大批量生产时，一般选择机动、多工件同时加工，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。

2.1.2.熟悉工件零件图

零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。

图2-1四孔支架零件图

已知待加工工件如图2-1所示，零件材料HT200，加工孔

（其它孔和面均已加工）。

2.1.3.加工方法

了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。

这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。

根据零件图知本工序的内容是要求钻

的孔，用钻、扩、铰对孔进行加工，用摇臂钻床来进行加工，需设计一个钻床专用夹具对工件进行装夹进行加工，要保证零件的加工质量和加工精度，以及加工尺寸精度，使工件具有良好的工艺性能。

2.2．总体方案的确定

2.2.1零件工艺分析

零件材料用HT200，灰铸铁结构简单，铸造性优良，但塑性较差，脆性高，不适合磨削，以下是四孔支架的加工表面及加工表面和孔的位置要求：

四孔支架有3组加工面具有加工位置度的要求，3组加工孔，加工面的是

72上下端面有平行度的要求，腰孔上下端面，

18的下端面，

26的侧端面，孔是以

72的下端面为基准加工的，孔与底面有垂直度的要求，所以端面的加工基准非常重要。

现在零件要求加工

18的孔，其他面和孔已经加工过。

由上面分析可知，可以以已加工过的底面为精基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度加工要求，由于四孔支架加工简单采用常规加工工艺加工均可保证。

2.2.2.定位方案

工序图只是给出了原理方案，此时应仔细分析本工序的工序内容及加工精度要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和定位元件。

采用一面两销定位，以

72的下端面作为定位面限制三个自由度，即

、

、

；在腰形孔内用短圆柱销定位限制了一个自由度，即

；在

26孔用菱形销定位限制限制两个自由度，即

、

。

在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。

选用短圆柱销、底面加上一个带有台阶的菱形销定位在夹具体上，从而使工件被完全定位。

所选用定位销类型及分析：

图2-2菱形销图2-3短圆柱销

如图2-2菱形销定位销，选用菱形销，这样可以避免过定位，有利于很好的定位，所以选用菱形销定位，有因考虑到工件拆装，所选菱形销必须是浮动的。

如图2-3选用短圆柱销能够使所设计的夹具体占用的空间小而且能够满足夹紧要求。

2.2.3夹紧机构

（1）夹紧力的方向：

夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。

（2）夹紧力的作用点：

夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。

确保工件定位准确、不变形。

（3）选择夹紧机构：

在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。

确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：

①安全性夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止以外伤及夹具操作人员。

②手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。

③夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。

④手动夹紧机构应操作灵活、方便。

选用M12的螺栓、斜锲夹紧机构组合来夹紧工件。

确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。

夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。

方案一使用螺栓夹紧机构

图2-4

方案二使用偏心夹紧机构

图2-5

由于工件批量生产，拆装工件时必须省力省时。

方案一螺旋夹紧机构虽然夹紧效果很好，但由于定位孔和所要加工的孔相距很近，钻模版必须做成翻转的，才能拆装工件。

而且使用螺旋夹紧机构耗时耗力。

而方案二的偏心夹紧机构却很好的避免了这些问题。

它具有快速夹紧和松开作用，工件的拆装和夹紧的过程都很方便，适合批量生产。

但偏心夹紧机构的刚性差，所以选用方案一的夹紧机构。

2.2.4选择导向装置

导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择，常用的几种钻套如下图所示

图2-6可换钻套图2-7快换钻套图2-8固定钻套

根据本设计夹具类型，工件批量生产，为提高加工效率，选可换钻套，所需要的尺寸如图2-9所示：

图2-9可换钻套

2.2.5夹具体

用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。

具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。

夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。

它的结构形状及尺寸大小，取决于加工工件的特点、尺寸大小，各种元件的结构和布局，夹具于机床的连接方式，切削力、重力等大小的影响。

夹具体应满足以下几点计算要求：

1、应有足够的强度和刚度；

2、力求结构简单及装卸工件方便；

3、结构工艺形好；

4、排屑切屑要方便；

5、在机床上安装稳定可靠；

6、具有适当的精度和尺寸稳定性

根据要求夹具体选用铸件，这样既满足要求而且工艺性较锻造好，然后对夹具体毛坯加工成如下图2-10所示：

图2-10夹具体零件图

2.3绘制夹具装配图

2.3.1定位、夹紧、导向、夹具体

画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或机构，必要时可用双点划线画出松开位置时的夹紧元件的轮廓，画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配合和技术条件。

对零件编号，填写标题栏和零件明细表。

其中还要在定位，导向完成后进行定位精度验算，在夹紧机构完成后进行夹紧力的验算，以及重要的受力元件或机构的强度、刚度验算。

如下图所示：

（1）总装配图应按国家标准尽可能1：

1地绘制，这样图样有良好的直观性。

主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构。

（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位面‘夹紧面和加工表面）。

画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。

（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。

（4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。

（5）标注必要的尺寸、配合、公差等

①夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。

如本次设计中的长300mm，宽265mm，高158mm。

②夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、国定尺寸。

如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。

③夹具与刀具的联系尺寸如可换钻套与衬套之间采用间隙配合，其尺寸公差为φ22H7/n6.衬套与钻模板之间采用过盈配合，其尺寸公差为φ26H7/n6。

④夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类,如短圆柱销22和底孔的配合为φ15H7/n6。

⑤各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。

如设计中短圆柱想定位销22相对于已加工好两孔中心线位置要求80+0.05mm；

上述联系尺寸和位置尺寸的公差，取工件的相应公差的1/3。

（6）标注技术条件和要求。

①定位元件的定位面间相互位置精度。

②定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。

如大平面短圆柱销22与夹具体底面的平行度不得大于0.02；浮动菱形定位销20和加工工件φ24孔配作，定位销与钻模板和夹具体上的孔配作。

③定位表面与导向元件间的位置精度。

可换钻套孔中心线对于夹具体底面的垂直度误差不得大于0.02。

④导向元件工作面间的位置精度。

可换钻套中心线与短圆柱销中心线之间满足137+0.05。

⑤夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。

夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求，主要目的是为了检验本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。

（7）对零件编号，填写标题栏和零件明细表。

每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。

在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。

完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。

完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。

注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。

图2-11装配图

2.3.2误差分析

工件在夹具体中加工时，造成加工表面质量的位置误差的原因是多方面的，定位误差只是其中之一。

在初步确定定位方案时，一般先将定位误差控制在工件加工允差的1/3左右，最后再根据夹具总体设计及实际情况进行调整。

夹具的主要功能是用来保证工件加工表面的位置精度。

影响位置精度的主要因素有三个方面：

1）工件在夹具中的安装误差，它包括定位误差和夹紧误差。

2）夹具在机床上对定误差，指夹具相对于刀具或相对于机床成形运动的位置误差。

3）加工过程中出现的误差，包括机床的几何精度、运动精度，机床、刀具、工件和夹具组成的工艺系统加工时的受力变形，受热变形，磨损，调整、测量中的误差，以及加工成形原理上的误差等。

2.4绘制夹具零件图

零件图需要按1:

1的比例或者放大比例画出，并且详细标注出设计的要求，如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等。

本次设计的零件是夹具体的零件图，如图所示：

图2-12夹具体零件图

第三章方案设计论证

3.1设计思路

（1）首先根据已知工件需要，选择加工机床，应选用立式钻床加工比较合理。

（2）然后工件主要定位部分为直径为Φ52H8的圆孔，这样我设想用大平面短圆柱销和菱形销组合定位，正好满足六点定位原理，因此本次设计采用此种定位方案有其优点。

（3）最后将短圆柱销先固定在夹具体上，利用偏心机构夹紧，用大平面短圆柱销和菱形销组合把工件定位后，可直接操纵手柄对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该垂直与工件的轴线方向，作用点为轴的切点。

3.2设计方法与结果

（1）首先对工件的加工要进行分析，在工件上钻Φ18的孔，根据工件的形状和加工要求，我认为采用钻床比较合理。

（2）然后，根据六点定位原理，选用底面短圆柱销和菱形销组合，正好满足六点定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，用螺旋夹紧机构进行夹紧，因为其操作简单，而且不影响加工过程，所以最终选择螺旋夹紧机构进行夹紧。

（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，定位约合六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。

总结

夹具课程设计即将结束。

回顾整个过程，经过老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。

课程设计作为机械制造与自动化专业的重点，使理论与实践结合，对理论知识加深了理解，使生产实习中的理解和认识也到了强化。

本次课程设计主要是机械加工专用夹具设计。

机械加工夹具设计运用了基准选择、工件定位、夹紧机构等知识。

通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、专用夹具设计的方法和步骤等。

学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

本次设计还存在很多不足之处。

由于对知识的掌握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。

仍需要进一步研究和实践。

在这段时间的不懈努力下，我了解了在课程设计中应注意的问题：

1）注意夹具设计应和工序设计统一

所需设计的夹具绝大多数用于零件加工的某一特定工序。

在工艺设计环节中，对该工序的设计已要求设计其定位与夹紧方案，因此夹具设计的具体内容应与工序设计保持一致，不能相互冲突。

2）设计时要有整体观念

夹具设计有其自身的特点：

定位、夹紧等各种装置在设计前是分开考虑的，设计后期通过夹具体的设计将各种元件联系为一个整体。

3）设计中应学习正确运用标准与规范

对于国家标准的规范要严格要求和执行。

夹具设计过程中选择各种功能元件时应注意尽可能选用标准件，减少非标准件的设计制造工作量，降低夹具成本

致谢

两周的课程设计就要结束了，回顾这两周来的情景还历历在目。

在课程设计的过程中遇到了很多的困难，在此我要感谢我的指导老师张洪涛老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，同时也感谢跟我同组的同学，在课程设计的过程中，他们也给了我你很大的帮助。

在老师和同学的帮助下，通过我不懈的努力，终于在规定的时间内完成了我的设计。

如果没有他们的帮助我的课程设计将很难完成，很感谢他们在我遇到困难时，他们给了我很多宝贵的意见和建议。

同要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶不振，取而代之的是找到了最好的方法解决问题。

通过这次的课程设计让我们把我们所学的知识得到了充分的应用，同时也让我们对夹具设计的过程有了认识，也提高了我们查手册的能力。

我们能对这些知识进行运用要感谢老师的教导。

再一次的感谢张老师和我同组的同学对我的帮助。

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