机床夹具设计课程设计说明书.docx

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机床夹具设计课程设计说明书

摘要

机床夹具设计课程设计是在全部学完机械制造工艺学及机床夹具设计，并进行了生产实习的基础是进行的一个教学环节。

它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课的理论和实践知识进行工艺及结构的设计，也为以后进行一次预备训练。

此课程设计的目的：

（1）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。

（2）培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。

（3）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。

此次是对一种大批量生产的拨叉类零件进行铣槽。

所设计的夹具必须保证这个通槽的各种尺寸精度，并且以最经济、最省时省力的方法来设计此套夹具。

通过对定位误差的分析，确定出采用大端面小心轴定位，夹紧装置采用螺旋压板夹紧机构。

对于我本人来说，希望能通过本次课程设计学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力。

关键字:

夹具设计、制图、机械

目录

摘要I

1设计任务1

2零件的定位2

2.1零件的工艺和精度分析2

2.2定位设计2

2.3定位元件的选择3

3零件的夹紧装置4

3.1夹紧方式的选择4

3.2工件拆装4

3.3钻床夹具4

3.4夹具精度5

3.5夹具体设计5

4对刀导向装置6

4.1定位误差6

4.2对刀装置6

4.3对刀精度6

4.4安装精度6

4.5导向装置7

总结8

参考文献9

1设计任务

对下图零件钻φ11H7的通孔这道工序进行夹具设计

图1-1夹具设计零件图

能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具。

2零件的定位

2.1零件的工艺和精度分析

（1）零件的工艺分析：

制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

工艺路线：

工序Ⅰ：

铣削铣上表面A面；

工序Ⅱ：

铣削铣下表面B面；

工序Ⅲ：

钻削钻、扩、铰φ20，钻φ6合φ11孔；

工序Ⅳ：

铣削粗铣、半精铣12mm通槽；

工序

：

检查；

（2）零件的精度分析：

孔尺寸φ11H7，公差等级为7级

2.2定位设计

图2-1工件定位图

（1）对理限的分析：

、

、

、

。

限制四个自由度；

（2）确定定位方案:

采用双V型块和支持钉（辅助）定位；

（3）确定定位元件：

窄V型块夹角α=90°。

本工序的主要加工要求是φ11的通孔公差等级为7级。

（4）孔φ11H7定位误差ΔD的分析工件设计基准与定位基准重合,因此基准不重合误差ΔB=0。

由于工件定位基面（外圆柱表明）的直径误差，形成了工件轴心的基准位移误差ΔY，因此基准位移误差

ΔY=

因此尺寸定位误差为ΔD=ΔB+ΔY=0.035mm<1/3T=0.133mm，定位合理

2.3定位元件的选择

常用的定位原件：

1工件以平面定位

1）主要支撑：

固定支撑，可调支撑和自位支撑。

2）辅助支撑：

螺旋式辅助支撑，推引式辅助支撑，自位式辅助支撑，液压锁紧的辅助支撑。

2工件以圆孔定位：

1）定位销

2）定位心轴

3）圆锥销

3工件以外圆柱表面定位

1）V型块

2）定位套

3）半圆套

4工件以特殊表面定位

1）工件以V形导轨面定位

2）工件以燕尾导轨面定位

3）工件以渐开线齿形面定位

根据零件及定位元件的特点，故采用双V型块和支持钉（辅助）定位。

3零件的夹紧装置

3.1夹紧方式的选择

设计的过程中采用螺旋夹紧机构，因为工件是在立式铣床上进行加工，加工力及震动较大，要求夹紧装置具有足够的强度，因此需要在工件的一侧用万能调节压板夹紧，为了方便装拆工件，另一端用螺钉螺母夹紧。

基本夹紧机构：

a斜锲夹紧机构结构特点：

斜楔的自锁条件与升角有关；斜楔具有改变加紧作用力方向的特点；斜楔具有增力的作用；结构简单通常用于机械夹紧或组合夹紧机构中，且工件的进度较高。

b螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构机构简单，制造方便，增力较大，夹紧行程不受限制，所以在手动夹紧机构中广泛应用。

本次课程设计选用此夹紧方案，夹紧工件为万能调节压板。

c偏心夹紧机构偏心夹紧机构优点是制造方便，夹紧迅速；缺点是夹紧力较小，自锁性能不好，夹紧行程教小，一边用在切削力不大，无振动的场合，且对夹紧尺寸要求较严的场合。

对装夹装置的基本要求：

1保证定位准确可靠，不能破坏原有的定位。

2夹紧力的大小要可靠适当。

3在保证装夹的前提下机构力求简单，工艺性好，便于制造和维修。

4具有良好的自锁性能。

5操作方便安全省力。

3.2工件拆装

两V形块定位时，其中一块使用弹簧及螺钉连接V形块，装夹工件时，通过弹簧的压力使工件便于装卸，通过螺钉及螺母组合来夹紧，从而便于装卸工件。

3.3钻床夹具

在钻床上进行孔所用夹具称为钻床夹具简称钻模。

钻模借助其上的钻套引导刀具和工件之间的相对位置，提高了加工精度和生产率，在成批大量生产中，已广泛采用钻模来进行加工。

钻模的结构形式很多，按工件的结构形状，大小和钻模的结构特点，钻模可分为以下几种：

固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式。

a固定式钻模，这类钻模在加工过程中固定不动，夹具体上设有安放紧固螺钉或便于夹压的部位，这类钻模主要用于立式钻床加工单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系。

b回转式钻模，用于加工工件上同一圆周上平行孔系或加工分布在同一圆周上的径向孔系。

回转式钻模的基本形式有立轴、卧轴和倾斜轴三种。

工件一次装夹中，靠钻模依次回转加工各孔，因此这类钻模必须有分度装置。

回转式钻模使用方便、结构紧凑，在成批生产中广泛使用。

一般为缩短夹具设计和制造周期，提高工艺装备的利用率，夹具的回转分度部分多采用标准回转工作台。

c移动式钻模，这类夹具用于钻中小型工件同一表面的多个孔。

d翻转式钻模是一种没有固定回转轴的回转钻模。

在使用过程中，需要用手进行翻转，因此夹具连同工件的重量不能太重，一般限于≤8～10kg。

主要适用于加工小型工件上分布几个方向的孔，这样可减少工件的装夹次数，提高工件上各孔之间的位置精度。

e盖板式钻模没有夹具体，只有一块钻模板，在钻模板上除了装钻套外，还有定位元件和夹紧装置。

加工时，钻模板盖在工件上定位、夹紧即可。

盖板式钻模的特点是定位元件、夹紧装置及钻套均设在钻模板上，钻模板在工件上装夹，因此结构简单、制造方便、成本低廉、加工孔的位置精度较高。

常用于床身、箱体等大型工件上的小孔加工，对于中小批量生产，凡需钻、扩、铰后立即进行倒角、锪平面、攻丝等工步时，使用盖板式钻模也非常方便。

加工小孔的盖板式钻模，因切削力矩小，可不设夹紧装置。

f滑柱式钻模是带有升降台的通用可调夹具，在生产中应用较广。

滑柱式钻模的平台上可根据需要安装定位装置，钻模板上可设置钻套、夹紧元件及定位元件等。

根据以上钻模各自特点，本次选用固定式钻模。

3.4夹具精度

夹具上与工件加工尺寸直接有关的且精度较高的部位，在夹具制造时常用调法来保证夹具精度。

夹具的调装包括夹具各组件、元件相对于夹具体的调整装配和夹具相对于机床的调装两方面内容，其调装精度程度决定夹具最终安装误差的大小。

3.5夹具体设计

采用铸造夹具体，其工艺性好，可铸造出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗震性。

夹具底面四边应凸出，使夹具体的安装基面与机床的工作面接触良好。

夹具在机床工作台安装，夹具的重心应尽量低，重心越高则支撑面应越大。

4对刀导向装置

4.1定位误差

定位误差是指工件某工序中某加工精度参数的定位误差。

造成定位误差的原因有两个：

一是由于定位基准与工序基准（设计基准）不重合，由此产生的基准不重合误差

；二是由于定位副制造误差造成定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移误差

。

4.2对刀装置

铣削加工的对刀方法一般有以下三种:

1）试切对刀;2）应用样件对刀;3）采用对刀装置对刀。

对刀装置由对刀块和塞尺组成。

采用对刀装置对刀时，为防损坏刀刃或造成对刀块过早磨损，刀具与对刀面不应直接接触，而应将对刀面移近刀具，而在对刀面和铣刀之间塞人塞尺，凭抽动的松紧感觉来判断对刀的准确程度。

塞尺分为平塞尺和圆塞尺两种，其尺寸可取1mm,3mm和5mm。

对刀块工作面在夹具上的位置是以定位元件的定位表面或定位元件轴心线为基准进行标注的。

其位置尺寸可由工序尺寸及塞尺尺寸计算求得，计算时应取工序尺寸的平均尺寸与塞尺尺寸之差（或之和）为其基本尺寸。

其公差一般取相应工序尺寸公差的1/5~1/2，其偏差对称标注。

4.3对刀精度

夹具在机床上调准安装位置后，其相对于刀具也应该保证正确位置，及保证对刀精度。

刀具相对于夹具的位置是否调整准确，可以通过找正调整、专用样板调刀、试件检验或者采用专门的对刀装置加以检查。

对于铣床夹具的设计，只要条件许可，可设置有专门的对刀装置。

每次的换刀、对刀调整，只要在对刀装置上把铣床工作刃与对刀块工作面之间的塞尺距离调准，即可认为夹具相对于刀具的空间位置基本对准。

4.4安装精度

夹具在机床上的安装，主要是通过夹具体上的对定结构来保证夹具与机床间的正确位置关系。

对定精度取决于对定位元件的配置加工精度、调整精度及机床的连接安装质量。

工件上被铣成的通槽想相对其定位基准轴线保持良好的对称度公差要求，首先应保证夹具在机床工作台上的安装定位精度，即需要保证夹具主要定位元件与机床的切削成形运动保持严格的位置关系。

夹具的安装面一般都经过严格的刮研、配研或者精磨来保证它在机床上的接触安装精度。

而夹具底面导向槽的对称槽的对称中心平面，则作为夹具的纵向轴线，其方向代表夹具的方向，靠两个距离较远的定位键来保持夹具相对于机床工作台及机床的切削成形运动的平行关系。

4.5导向装置

1、钻套基本类型：

按钻套的结构和使用情况，可分为固定式、可换式、快换式和特殊钻套，前三种钻套均已标准化，可根据需要选用，必要时也可自行设计。

本次选择固定式钻套。

2、钻套高度和排屑间隙：

1）.钻套高度H钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。

钻套高度H越大，刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=（1~1.5）d。

孔径小、精度要求高时，H取较大值2.）排屑间隙h钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙。

h值应适当选取，h值太小时，切屑难以自由排出，使加工表面损坏;h值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。

加工铸铁时，h=（0.3~0.7）d;加工钢时，h=（0.7~1.5）d。

总结

经过为期两周的设计，本次夹具设计已经完成。

这次设计不但巩固了已学知识，也是对个人能力的一次提高，从零件分析到工艺编制到夹具设计，从设计到加工，真正从头到尾思考了一个完整零件的加工，使自己分析问题的能力得到进一步提高，设计中不但要考虑方法，也要考虑设计后用于实践的成本，以及适用性，因此设计也要和实际相联系，源于实践，处于理论，用于实践。

课程设计让我学到了很多知识。

书本上的东西毕竟是理论，就像切削三要素的设定，书本上查来的数据跟实际加工的是有差距的，只有不断的实践，才能证明数据的合理性，通过课程设计，也进一步提高了理论联系实际的能力，让我懂得了机械这门工科的实际意义，更