夹具课程设计说明书.docx
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夹具课程设计说明书
序言3
设计总说明4
设计任务和设计要求4
一、对零件进行工艺分析5
1.零件的用途及结构分析5⒉分析零件的技术、工艺要求5
二、毛坯的制造方式、简图6
⒈确定毛坯的制造方式6
⒉绘制毛坯简图6
三、制定零件的机械加工工艺路线7
⒈加工基准的选择7
⒉表面加工方法的确定7
⒊加工阶段的划分7
⒋工序的集中与分散7
⒌确定工艺路线7
四、机械加工工序余量的确定,工序尺寸及工时的确定8
⒈工序加工余量及工序尺寸8
⒉工时的确定8
五、切削用量以及机床的确定9
⒈切削用量的确定9
⒉机床的确定10
六、主要加工工序的确定及工序卡设计10
⒈机械加工工艺过程卡片11
⒉典型工序加工工序卡12
七、夹具设计12
⒈设计要求12
⒉指定工序夹具设计的有关计算13
⒊定位误差分析16
⒋夹具的调整及使用说明17
八、课程设计总结18
参考文献19
序 言
这次课程设计是夹具设计的最后一个总结性的设计，是对夹具这本书的一次全面形的检查和巩固，这次的课程设计是应用所学的基础理论，专业知识去解决实际问题的一次综合训练。
通过本次的设计，使我巩固了已学的知识加深了印象。
我们在所学知识的基础上进行设计，是尝试的设计，但是通过本次设计，我们熟练了设计的基本要领，更锻炼了我们面对自己没有面对过的问题时的处理态度和处理方法。
通过和大家的一起设计，我掌握了很多技巧和方法，确实对我是一次很好的锻炼，人就在锻炼中成长。
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动法强度，需做一种专用夹具，省去加工中繁琐的工序。
我们已经学习了机械制造工艺和夹具，对夹具设计有了初步的了解。
对于一种批量较大的产品可设计制造一种专业夹具，操作迅速方便，减少了工人的劳动量，可获得较高的加工精度和生产率，对工人的技术水平要求也相对较低。
但专用夹具设计制造周期长、夹具制造费用较高。
专用夹具的针对性极强、没有通用性，很明显只能适用于产品相对稳定的大批量生产中。
由于本人所学知识有限，设计能力有限在设计中难免会有许多错误和不足，恳请各位老师批评指正。
图1：
零件图
一、对零件进行工艺分析
⒈零件的用途及结构分析
本零件属于连接零部件，是连接板，对孔的要求比较高，特别是孔的形位公差。
⒉分析零件的技术、工艺要求
板类零件的技术要求一般根据板的主要用途和工作条件制定，通常有以下几项：
⑴尺寸精度
由于连接板主要起连接作用，故其尺寸精度要求较低一般为（IT6~IT9）
⑵几何形状精度
板类零件的平面度与平行度、表面粗糙度一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。
对精度要求较高的孔，应在图纸上标注其允许偏差。
（3）表面粗糙度
一般相接触的表面粗糙度为Ra1.6~6.3，其余不相接触的表面粗糙度为Ra12.5。
二、毛坯的制造方式、简图
⒈确定毛坯的制造方式
45钢是板类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45~52HRC,所以本材料选用45钢。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
因为是大批量生产，所以选用模锻。
考虑到表面要求，所以要留一点加工余量。
⒉绘制毛坯简图
根据该轴的尺寸和加工余量的要求，绘制毛坯简图，毛坯件图如图1
厚度16
图2：
毛坯图
三、制定零件的机械加工工艺路线
⒈加工基准的选择
⑴两平面互为基准进行端面加工。
（2）Φ16孔以左端面为基准加工。
⒉表面加工方法的确定
⑴两平面：
粗铣-半精铣-精铣
⑵Φ16孔：
钻孔
（3）Φ6.5孔：
钻孔
⒊加工阶段的划分
根据以上相关知识和分析可知，板类零件主要表面的加工可划分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。
⒋工序的集中与分散
根据机械加工的安排原则，两平面互为基准进行粗加工，加工完成后进行画线，然后以左端面为基准进行钻孔加工。
⒌确定工艺路线
对零件进行工艺分析，拟定工艺路线。
图表2
表2工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
加工设备
1
锻造
锻造毛坯
2
热处理
正火处理
3
粗铣
以下底面为基准粗铣上表面
下底面
铣床
4
粗铣
以上表面为基准粗铣下底面
上表面
铣床
5
半精铣
以下底面为基准粗铣上表面
下表面
铣床
6
半精铣
以上表面为基准粗铣下底面
上表面
铣床
7
精铣
以下底面为基准粗铣上表面
下表面
铣床
8
精铣
以上表面为基准粗铣下底面
上表面
铣床
9
钻孔
以左端面为基准钻Φ16孔
左端面
钻床
10
去毛刺
去毛刺
锉刀
四、机械加工工序余量的确定,工序尺寸及工时的确定
⒈工序加工余量及工序尺寸
该板的加工过程、各工序尺寸及其公差、毛坯尺寸如2
⒉工时的确定
因该轴为大批生产，因此可以采用经验估算法计算各工序的工时定额。
主要利用经过实践而积累的统计数据及进行部分计算来确定，计算结果如表3。
在实际生产中，时间定额需要不断修正。
表2：
:
工序加工余量及工序尺寸
工序
厚度
加工余量
端面（长度）尺寸
加工余量
毛坯
40mm
160mm
粗车
38.5mm
37.0mm
35.5mm
1.5
158.5
157.0
155.5
154.0
1.5
半精铣
34.5mm
33.5mm
1
154.0
0
精铣
33.0mm
32.5mm
32.0mm
0.5
154.0
0
钻孔
Φ16
Φ6.5
去毛刺
表3：
轴各工序时间估算表
工序号
工序名称
工序工时（分）
工序号
工序名称
工序工时（分）
1
粗铣
4
4
画线
2
2
半精铣
6
5
钻孔
6
3
精铣
6
6
去毛刺
2
合计
26
五、切削用量以及机床的确定
⒈切削用量的确定
⑴粗铣
铣削深度a=1.5mm、进给量f=0.5mm/r、切削速度v=3m/min
⑵半精铣：
切削深度a=1mm、进给量f=0.3mm/r、切削速度v=2m/min
（3）精铣
切削深度a=0.5mm、进给量f=0.2mm/r、切削速度v=1m/min
（4）钻Ø16孔
切削深度 a=12mm、进给量和切削速度的确定、钻头参数如下：
d=16mm,L=80mm,L1=54mm、f=0.08-0.16mm/r
v=2m/min
（5）钻Ø6.5的孔
切削深度 a=12mm
进给量和切削速度的确定
钻头参数如下：
d=6.5
mm,L=80mm,L1=54mm
f=0.08-0.16mm/r
v=2m/min
⒉机床的确定
根据轴的工艺特性，加工机床采用通用机床（普通铣床）和钻床，工艺装备采用通用夹具（虎钳）、通用刀具（标准铣刀）和钻头，通用量具（游标卡尺、内径千分尺等）。
6、主要加工工序的确定及工序卡设计
⒈机械加工工艺过程卡片（表4）
描图
描校
装订号
底图号
中原工学院
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
调整臂外壳
共1页
第1页
材料牌号
45钢
毛坯种类
锻件
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工名序称
工序内容
工序基准
设备
工艺装备
工时
准终
单件
1
锻造
锻造毛坯
2
热处理
正火处理
3
粗铣两端面
分别铣两端,达到零件标准尺寸
铣床
虎钳、端面铣刀、游标卡尺
4min
4
粗铣工件上下平面
分别粗车轴各外圆及轴肩端面，各外圆和轴肩端面均余量
铣床
虎钳、端面铣刀、游标卡尺
6min
5
精铣工件上下平面
（1）精车一端面至所注尺寸
（2）调头精车另一端面至所注尺寸
铣床
虎钳、端面铣刀、游标卡尺
4min
6
钻孔
钻Φ16mm孔
钻Φ6.5孔
X525立式钻床
钻头、游标卡尺
2min
7
去毛刺
钳工台
2min
8
清洗
清洗机
9
终检
设计
（日期）
审核
（日期）
标准化（日期）
会签
（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
表4
⒉典型工序加工工序卡
从加工工艺中选择其中一道典型工序设计编写工序卡，如表5所示。
表5连接板表面粗加工工序卡
中原工学院
机械加工工序卡片
产品名称
零件名称
零件图号
插引机
轴1
材料
材料名称
毛坯种类
毛坯尺寸
零件重
每台件数
卡片编号
第1页
45钢
锻件
有余量2mm
1
1
共1页
加工工序图
工序号
3
工序名
车
设备
车床
夹具
三爪卡盘，顶尖
工量具
游标卡尺
刃具
车刀
工步
工步内容及要求
主轴
转速（r/min）
切削
速度（m/min）
轴向
进给
量
（mm/r）
径向进给量（mm）
走刀
次数
1
粗铣平面40到38.5
150
64.4
0.25
1
2
粗铣平面38.5到Φ37
150
67.4
0.25
1
3
粗铣平面37到Φ35.5
150
67.4
0.25
1
工艺编制
学号
审定
会签
工时定额
校核
执行时间
批准
七、夹具设计
⒈设计要求
⑴在进行定位件、夹紧件、引导件等主要元件或组件设计时，应尽可能多的提高标准化程度。
⑵夹具中各专用零部件的结构工艺性要好
⑶适当考虑提高夹具的通用性。
⒉指定工序夹具设计的有关计算
⑴定位方案
钻Φ16的孔应该限制六个自由度，使工件处于完全定位，增加工件的定位精度。
按基准重合原则定位基准为：
下平面用底座支撑，以左端面为基准来定位Φ16孔的位置。
如图2所示
图2：
工件的定位
⑵导向方案
为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设置引导刀具的元件——钻套。
钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间。
如图3所示
图3：
工件的导向
⑶夹紧方案
由于工件批量大，宜用简单的手动夹紧装置，螺纹轴的轴向刚度比径向刚度好，因此采用螺纹轴。
如下图所示，采用螺旋夹紧机构。
如图4所示
图4：
工件的夹紧
⑷夹具体的设计
如下图图5所示采用铸造夹具体的钢套钻孔钻模
图5：
夹具体
⒊夹具误差分析
⑴钻孔的定位精度
加工孔Φ16时，由于销轴的公差为0.021mm
由于定位基准和工序基准重合，故ΔB=0；
加工孔Φ16时存在基准位移误差，故
ΔY=0.021+0.15+0=0.17mm
由此可知此定位方案能满足尺寸的定位要求。
⑵对刀精度
①钻床的对刀精度
，
其中误差在允许的范围内，所以对刀精度在允许范围内。
②安装精度
钻床的对刀精度
根据夹具的安装误差
④夹具精度
钻床的加工精度
由于钻床夹具没有位置误差，
，所以夹具精度误差为：
，所以夹具能保证Φ16尺寸加工精度要求。
综上所述：
工件在夹具中加工时，总加工误差∑为上述各项误差之和。
由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。
因此，保证工件加工精度的条件是：
经过计算，得出夹具的总误差满足加工要求。
⒋夹具的调整及使用说明
⑴夹具的调整
①定位面的形状和尺寸，夹具所用工作台上的定位面应该表面光滑、成形到位。
②定位孔位置和尺寸。
③下道工序所用到的装配孔、工艺孔等。
④零部件之间的配合部位。
⑵使用说明
下面我们来分析下此夹具的工作原理：
丝杠通过转动带动活动钳口的直线运动，将工件加紧，底座上有两块平板，用于支撑工件，两平板间有缝隙，便于工件的钻孔操作。
当工件放上去以后，转动扳手使活动钳口加紧工件，这时钻头在导引装置的引导下对待加工工件进行加工，并且在导引装置的作用下完成铣床对工件的铣槽工序。
本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需靠活动钳口的松紧即可轻松实现。
8、课程设计总结
在本次毕业设计中，要完成的是分析支承套的加工工艺并设计一套钻孔夹具，零件属于大批量生产零件，要设计出合适本零件的最简洁的专用夹具并且制定加工工序。
在制订工艺流程和选择工艺元件时参考了一些相关书籍和机械设计手册，并比较了多种工艺方案最终决定了各零件的最终加工工艺流程。
整个设计过程中，对夹具体的尺寸，工艺元件的选用，尺寸设计可谓一改再改，力求使设计达到比较完美的效果。
或许在设计上还有一定的不足，但在以后的实践和摸索中将不断完善。
这次设计提高了我自身的专业知识水平，同时培养了部分电脑软件的应用和操作技能，对专业知识的实践与推广也有着很大的作用，这将是一生中非常宝贵的精神财富。
由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之处，希望老师给予指导。
参考文献
[1]赵则祥.公差配合与质量控制.河南大学出版社
[2]牛永生.吴隆.李力.机械制造技术.陕西科技出版社
[3]濮良贵.纪名刚.机械设计（第八版）.高等教育出版社
[4]黄大宇.梅瑛.机械设计课程设计.吉林大学出版社
[5]王爱珍.工程材料及成形技术.机械工业出版社
[6]成大先.机械设计手册（单行本）.机械传动.化学工业出版社，2004
[7]陈红霞.机械制造工艺学.北京大学出版社
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