飞锤支架的夹具设计说明.docx

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飞锤支架的夹具设计说明

编号_2003011125

航空航天大学

毕业设计

课题名称飞锤支架的夹具设计

学院机电学院

专业机械工程及自动化

年级2003级

班级20030111

学号2003011127

姓名魏甲秋

指导教师志东柏何宁

2007年5月

毕业设计任务书

题目：

设计飞锤支架夹具

容：

（1）零件的工艺分析

（2）飞锤支架夹具设计　　　　

（3）绘制夹具装配图

（4）夹具设计说明书

（5）加工程序部分

原始资料：

该零件图样一

生产纲领为5000件/年；

大批量生产

班级：

20030111

学生：

魏甲秋

指导教师：

志东柏何宁

2007年5月

前言------------------------------------------------------------------------------------------------------------（3）

1.零件的工艺分析---------------------------------------------------------------------------------------（4）

1.1零件的功用、结构和特点----------------------------------------------------------------------------（4）

1.2主要加工表面及要求----------------------------------------------------------------------------------（4）

2.飞锤支架夹具设计------------------------------------------------------------------------------------（6）

2.1工序的工艺分析----------------------------------------------------------------------------------------（6）

2.2定位方案及定位元件选择和设计-------------------------------------------------------------------（8）

3.绘制夹具装配图见附表一--------------------------------------------------------------------------（13）

4.夹具设计说明书----------------------------------------------------------------------------------------（15）

4.１夹具设计的基本要求---------------------------------------------------------------------------------（15）

4.２夹具设计的程序--------------------------------------------------------------------------------------（17）

5.加工程序-------------------------------------------------------------------------------------------------（22）

6.结论-----------------------------------------------------------------------------------------------------（24）

7.参考文献-----------------------------------------------------------------------------------------------（24）

（1）飞锤支架零件图------------------------------------------------------------------------------１

（2）装配图--------------------------------------------------------------------------------------附表一

前言

毕业设计是每个大学生在毕业前必须完成的一个教学环节，是对我们所学专业的一个综合测试，也是对我们毕业生做的一次具体的、重要的考验。

此设计密切结合高等学校的办学宗旨。

已检测我们在学习和实习过程中对所学知识的掌握程度和运用水平。

同时在毕业设计中与同学互相帮助,一起去图书馆查阅毕业设计中需要得一些相关资料,共同探讨课程设计中出现的问题,体现了同学之间的凝聚力,增进了同学之间的友谊,加强了与老师的知识探讨.

作为机械类专业的学生不能仅以学好课本上的理论知识而满足,如果不懂的运用他们,学再多的理论知识也毫无用处。

因此我们非常重视本次毕业设计的实践,通过本次毕业设计是我们各方面的能力都有所加强,对于今后的生产实习以及走上工作岗位有很大帮助,是我们受益匪浅。

本设计不足之处，恳请老师点评、指正。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　设计者

2007年5月

图1-1零件图

1.零件的工艺分析

1.1零件的功用、结构和特点

功用：

起支撑作用。

由于该工件工作时要承受一定的力，因此要求有一定的强度、刚度和韧性。

1.2主要加工表面及要求

1.孔径为φ7

的孔，其形位公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra1.6μm，孔的端面与宽18

的槽相通，孔口倒角1×45°。

2.飞锤支架φ11的回转面，表面粗糙度为Ra6.3μm。

3.飞锤支架φ15的回转面，表面粗糙度为Ra12.5μm。

4.φ19

的回转面和右端面，表面粗糙度为Ra1.6μm，并倒角。

5.飞锤支架表面2－φ6.5锪平φ12的沉孔，铣上表面及其轮廓，表面粗糙度不作要求。

6.4－φ6

的孔，表面粗糙度为Ra6.3μm，倒角1×45°。

7.宽18

的槽，表面粗糙度为Ra6.3μm。

机械加工加工方案表

（1）

工序号

容

设备

10

热处理

热处理

20

1）粗车φ11、φ15、φ19回转面和右端面

CA6140卧式车床

2）钻φ7

的孔至φ6

3）扩φ7

的孔至φ6.8

25

1）半精车φ19

及右端面至图样要求

CA6140卧式车床

2）铰φ7

的孔至图样要求

3）孔口倒角

30

铣飞锤支架上端面及2—φ6.5锪平φ12沉孔

钻床

40

1）钻4—φ6

的孔至φ5.8

TX612镗床

2）铰4—φ6

的孔，倒角

50

铣宽18

的槽

XA6132铣床

60

去毛刺

钳工

70

清洗

80

检验

工艺路线如表１所示，根据18

的加工要求选择φ18的三面刃铣刀和XA6132铣床。

２.飞锤支架夹具设计

２.１工序的工艺分析

零件为飞锤支架，材料为QT62—2。

生产类型为：

大批量生产。

该零件工艺规程见工艺卡。

先要求设计第4道工序铣18

槽的铣床夹具。

零件的加工要求为：

宽

mm，表面粗糙度为Ra6.3um.本工序的加工条件为XA6132铣床及φ12端面铣刀，工件右侧回转体，φ

孔、4-φ

孔、及2-φ6.5锪平φ12孔均已加工，达到图样要求。

正火处理，毛坯上铣18

槽的经济精度可达IT8，表面粗糙度Ra6.3um，在铣夹具上加工时适当控制进给速度，可以保证槽的尺寸精度和表面粗糙要求。

因此在本工序加工时，主要应考虑要如何保证槽的宽度偏差。

　　　　　　　　　　　　　　　　图１-１工序图

2.2定位方案及定位元件选择和设计

2.2.1定位方案的选择

1.根据工序加工要求，工件在夹具中的定位方案如下：

如图1-1所示：

要夹住的工件主要尺寸。

方案一：

以φ19

回转面及其端面为主要定位基准，限制６个自由度X、Y、X、Y、Z，以φ19

回转面为止推基准，限制２个自由度，以零件左端面外型轮廓宽30的长方体外型轮廓作为防转基准，限制３个自由度。

工件在夹金紧的时候又限制了一个自由度。

方案一草图

方案二：

以φ19

回转面及其端面为主要定位基准,限制６个自由度X、Y、X、Y、Z，以φ19

回转面为止推基准，限制２个自由度,以φ45的圆外型轮廓作为防转基准，限制３个自由度。

同样工件在夹金紧的时候又限制了一个自由度。

方案二草图

方案三:

以φ19

回转面及其端面为主要定位基准,限制６个自由度X、Y、X、Y、Z，以φ19

回转面为止推基准，限制２个自由度,以2－φ6.5锪平12的两个孔为防转基准,限制３个自由度。

同样工件在夹金紧的时候又限制了一个自由度。

此方案是用螺栓固定达到防转的目的，其作用了力方向如下图受Ｆ１和Ｆ２的作用力。

方案三草图

选择基准时应保证工件安装可靠,夹具设计简单、操作方便。

方案一：

按照基准重合原则确定的，用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。

有利于保证加工精度，夹紧力可以抵消部分切削力。

有利于提高夹紧刚度，缺点是夹紧力大容易引起定位元件变形。

夹具设计简单,装夹方便。

方案二:

和方案一差不多,只有装夹的方向有点不同,不存在基准不重合误差，有利于保证加工精度，夹紧力可以抵消部分切削力。

方案三:

按照基准统一原则确定的,有利于夹具的设计制造,夹紧力方向指向定位元件刚性较大的方向。

缺点是不容易保证槽的的精确度,铣刀进给的轴向力完全由工件承受,会引起定位元件变形。

本工序加工18的槽,从夹具制造的简单方便考虑,可以选择方案三。

但是方案三在装夹是麻烦,大量的时间浪费在装夹上,故不采用。

从加工的切削力和夹紧力方面考虑,加工时夹紧力不需要太大。

综合两方面的考虑故选择方案一。

　　２.定位元件设计：

设计定位元件的结构如图1-2所示。

夹具与零件的外型轮廓相似。

图1-2

这样能较容易、较稳定地保证加工精度。

用夹具装夹工件时，工件相对与刀具的位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、教稳定地保证工件的加工精度。

能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。

采用夹具后，工件不需划线找正，装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率。

夹紧力的计算:

因采用的是手动夹具故夹紧力无须计算。

3．绘制夹具零件图

　　　　　　　　　　　图1-3

4、夹紧装置设计

夹紧的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。

夹紧里的方向如图3左视图所示夹具左端固定不动,装夹时工件受夹紧力F和与其相对的反作用力F1。

　　夹紧力作用点的选择应遵循的规则：

（1）为了使定位稳定，夹紧力作用点应该落在主要的定位支承面上，活络在主要的定位支承面上的支承点所围成的面积；

（2）夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上，不应该使工件产生夹紧变形或使工件产生翻砖力矩；

（3）为了防止工件在加工过程中产生振动，夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面；

（4）夹紧力作用点的数目，应尽量在工件的整个接触面上分布均匀，以减小夹紧变形。

夹具三维图

　　该夹具是用平口钳固定，是手动夹具为丝杆传动。

在装夹过程中方便简单，节约了大量的装夹时间。

操作方便，使用安全、可靠，且改善工人的劳动条件，减轻劳动强度。

在夹紧过程中用不会使工件产生变形。

零件三维造型

3.绘制夹具装配图见附表一

　　夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。

零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。

视图、投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总图要求，加工精度及表面光洁度应选择合理。

在夹具设计图纸全部完毕后，还有待于精心制造和实践和使用来验证设计的科学性。

经试用后，有时还可能要对原设计作必要的修改。

因此，要获得一项完善的优秀的夹具设计，设计人员通常应参与夹具的制造、装配，鉴定和使用的全过程。

　夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。

因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。

在设计夹具体时应满足以下基本要求。

   ①、具有足够的强度和刚度。

   ②、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构近可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。

   ③、安装稳定牢靠。

   ④、结构的工艺性好，便于制造、装配和检验

   ⑤、尺寸要稳定且具有一定精度。

 ⑥、清理方便。

夹具体毛坯制造方法的选择  综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；

   夹具体的外形尺寸  在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。

然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。

夹具体的壁厚20mm，长度326mm，宽度128mm；根据设计要求，夹具体上设计有螺孔、销孔，并且要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作。

4.夹具设计说明书

夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。

制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。

夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。

4.１夹具设计的基本要求

　1精基准选择的原则:

在选择基准时,主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。

其选择原则应遵循a.基准重合原则，用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。

B基准统一原则，应采用同一基准电位加工零件上尽可能多的表面,基准重合和统一原则是选择精基准的两个重要原则,但实际生产中有时回遇到两者想互矛盾的情况。

C自为基准原则,某些要求加工余量小而均匀的精加工工序,选择加工表面本身作为定位基准。

D互为基准原则,对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时,需要两个表面互相作为基准,反复进行加工,以保证位置精度要求。

　2夹具设计精度的设计原则，要保证设计的夹具制造成本低，规定零件的精度要求时应遵循以下原则：

（1）对一般精度的夹具

1）应使主要组成零件具有相应终加工方法的平均经济精度；

2）应按获得夹具精度的工艺方法所达到的平均经济精度，规定基础件夹具体加工孔的形位公差。

（2）对一般精度或精度要求低的夹具，组成零件的加工精度按此规定，既达到了制造成本低，又使夹具具有较大精度裕度，能使设计的夹具获得最佳的经济效果。

　　　对精密夹具除遵循一般精度夹具的两项原则外，对某个关键零件，还应规定与偶件配作或配研等，以达到无间隙滑动等。

对夹紧的基本要求如下：

   ①、夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。

   ②、夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量

   ③、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。

   ④、结构力求简单，便于制造和维修

夹紧误差是指工件在夹紧力的作用下,工序基准相对于理想位置的最大偏移值在加工尺寸方向上的投影和工件变形所造成的加工表面的形状误差。

产生夹紧变形的因素有两个方面:

工件的弹性变形、工件定位面与夹具定位面之间的接触变形。

3一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：

（1）保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

（2）提高生产效率专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。

（3）工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。

专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。

（4）使用性能好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。

在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。

专用夹具还应排屑方便。

必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。

（5）经济性好专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。

因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。

4.２夹具设计的程序

4.2.1夹具设计规化概述

1．夹具设计规化的意义

研究夹具设计规化程序的主要目的在于：

（1）保证设计质量，提高设计效率夹具设计质量主要表现在：

1）设计方案与生产纲领的适应性；

2）高位设计与定位副设置的相容性；

3）夹紧设计技术经济指标的先进性；

4）精度控制项目的完备性以及各控制项目公差数值规定的合理性；

5）夹具结构设计的工艺性；

6）夹具制造成本的经济性。

有了规的设计程序，可以指导设计人员有步骤、有计划、有条理地进行工作，提高设计效率，缩短设计周期。

（2）有利于计算机辅助设计有了规化的设计程序，就可以利用计算机进行辅助设计，实现优化设计，减轻设计人员的负担。

利用计算机进行辅助设计，除了进行精度设计之外，还可以寻找最佳夹紧状态，利用有限元法对零件的强度、刚度进行设计计算，实现包括绘图在的设计过程的全部计算机控制。

（3）有利于初学者尽快掌握夹具设计的方法近年来，关于夹具设计的理论研究和实践经验总结已日见完备，在此基础上总结出来的夹具规化设计程序，使初级夹具设计人员的设计工作提高到了一个新的科学化水平。

4.2.2夹具设计的规程序

工艺人员在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有关负责人批准后下达给夹具设计人员。

夹具设计人员根据任务书提出的任务进行夹具结构设计。

现将夹具结构设计的规化程序具体分述如下。

　　1．明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料

（1）仔细研究零件工作图、毛坯图及其技术条件。

（2）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。

（3）了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求，了解工件的定位、夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。

（4）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。

（5）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。

（6）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。

（7）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等。

（8）收集国外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而又能结合本企业实际情况的合理部分。

　２．绘制夹具总图

　绘制夹具总图通常按以下步骤进行：

（1）遵循国家制图标准，绘图比例应尽可能选取1﹕1，根据工件的大小时，也可用较大或较小的比例；通常选取操作位置为主视图，以便使所绘制的夹具总图具有良好的直观性；视图剖面应尽可能少，但必须能够清楚地表达夹具各部分的结构。

（2）用双点划线绘出工件轮廓外形、定位基准和加工表面。

将工件轮廓线视为“透明体”，并用网纹线表示出加工余量。

（3）根据工件定位基准的类型和主次，选择合适的定位元件，合理布置定位点，以满足定位设计的相容性。

（4）根据定位对夹紧的要求，按照夹紧五原则选择最佳夹紧状态及技术经济合理的夹紧系统，画出夹紧工件的状态。

对空行和较大的夹紧，还应用双点划线画出放松位置，以表示出和其他部分的关系。

（5）围绕工件的几个视图依次绘出对刀、导向元件以及定向键等。

（6）最后绘制出夹具体及连接元件，把夹具的各组成元件和装置连成一体。

（7）确定并标注有关尺寸夹具总图上应标注的有以下五类尺寸：

　1）夹具的轮廓尺寸：

即夹具的长、宽、高尺寸。

若夹具上有可动部分，应包括可动部分极限位置所占的空间尺寸。

　2）工件与定位元件的联系尺寸：

常指工件以孔在心轴或定位销上（或工件以外圆在孔中）定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配合尺寸。

　3）夹具与刀具的联系尺寸：

用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。

对于铣、刨床夹具，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗床夹具，则是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸等。

4）夹具部的配合尺寸：

它们与工件、机床、刀具无关，主要是为了保证夹具装置后能满足规定的使用要求。

5）夹具与机床的联系尺寸：

用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸。

对于车、磨床夹具，主要是指夹具与主轴端的配合尺寸；对于铣、刨床夹具，则是指夹具上的定向键与机床工作台上的T型槽的配合尺寸。

标注尺寸时，常以夹具上的定位元件作为相互位置尺寸的基准。

　　上述尺寸公差的确定可分为两种情况处理：

一是夹具上定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因此可根据工件的加工尺寸公差确定，一般可取工件加工尺寸公差的1/3~1/5；二是定位元件与夹具体的配合尺寸公差，夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。

（8）规定总图上应控制的精度项目，标注相关的技术条件夹具的安装基面、定向键侧面以及与其相垂直的平面（称为三基面体系）是夹具的安装基准，也是夹具的测量基准，因而应该以此作为夹具的精度控制基准来标注技术条件。

在夹具总图上应标注的技术条件（位置精度要求）有如下几个方面：

1）定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求，其作用是保证工件加工面与工件定位基准面间的位置精度。

2）定位元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。

3）对刀元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。

4）定位元件与导引元件的位置要求。

5）夹具在机床上安装时位置精度要求。

上述技术条件是保证工件相应的加工要求所必需的，其数量应取工件相应技术要求所规定数值的1/3~1/5。

当工件没注明要求时，夹具上的那些主要元件间的位置公差，可以按经验取为（100﹕0.02）~（100﹕0.05）mm，或在全长上不大于0.03~0.05mm。

（9）编制零件明细表夹具总图上还应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称及零件明细表上所规定的容。

３．夹具精度校核

在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核。

这是确保产品加工质量而必须进行的误差分析。

4.确定夹具的结构方案

　在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括：

（1）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择