夹具课程设计.docx

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夹具课程设计

摘要

机床夹具是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。

机床夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、生产率和生产成本以及工人的劳动强度等。

因此机床夹具设计是机械加工工艺准备中的一项重要工作。

在专用夹具的设计中，根据设计任务主要就铣床和钻床夹具进行了设计，完成了对夹具用的定位件、导向件对刀件、导引件等夹具中用到的零件的设计，并用UG进行了三维建模和CAD二维制图。

夹具的设计，根据所设计出的工件外形及加工要求，设计出合适的夹具。

本文设计的夹具，基本上可以满足工程需要，本文使用的设计方法，也可为同类夹具的设计提供参考。

关键词：

铣床夹具；钻床夹具；UG；CAD；专用夹具

1设计任务

1.1专用夹具的主要作用

1.工装夹具应具备足够的强度和刚度。

夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。

2.夹紧的可靠性。

夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。

既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。

3.夹具体应具有良好的加工精度和尺寸稳定性。

对于夹具体上用来安装定位元件、对刀（或导向元件）的工作表面，应提出相应的尺寸、几何公差以及粗糙度的具体要求，并作相应的热处理或时效处理。

4.有良好的结构工艺性和使用性。

5.力求结构简单，装卸方便。

在保证强度和刚度的前提下，极可能体积小、重量轻、以便于操作。

6.排屑方便。

7.夹具在机床上安装要稳定、可靠[1]。

1.2设计任务简介

如图1-1所示，分别为连杆的立体图和零件图。

本工序的任务是铣削Ф28、Ф26外圆的上下端面和钻削Ф16的孔。

毛坯材料为HT200，生产类型是中批生产

2零件的装夹

2.1零件的工艺和精度分析

1、制定工艺路线

按照“先基面后其他”“先主后次”“先粗后精”的原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。

机床：

立式铣床。

刀具：

Ф30盘铣刀硬质合金刀片

定位：

用长销对Ф18孔定位，用小面对Ф28外圆端面定位，用支撑钉对36的平面定位，用辅助支撑对Ф26外圆端面辅助定位。

夹紧：

用螺旋加紧机构对Ф22外圆端面压紧。

加工：

粗铣Ф26、Ф28外圆端面。

精铣Ф28外圆端面。

拆下工件，掉头装夹，定位方式如上。

粗铣Ф26、Ф28外圆端面。

精铣Ф28外圆端面。

钻削：

机床：

普通钻床。

钻头：

Ф10、Ф16材料工具钢。

定位：

用短削边销对Ф18孔定位，用大面对Ф28外圆端面定位，用两个支撑板对36的平面定位，用辅助支撑对Ф26外圆端面辅助定位。

夹紧：

用螺栓和螺母通过Ф11的孔将工件与夹具体固定。

加工:

用Ф10的钻套引导Ф10的钻头预钻Ф16的孔。

更换成Ф16钻套引导Ф16的钻头加工Ф16的孔。

更换成Ф16铰刀套引导Ф16的铰刀加工Ф16的孔。

2.2定位设计

方案一：

工件以Φ28外圆的端面作为主要定位基面，用长心轴（和Φ18间隙配合）和1个支承钉，限制六个自由度，为提高工件的装夹刚度，在Φ26外圆面处加一辅助支撑。

图2—1方案一的定位方案

方案一误差分析：

1.铣Φ28的端面

由于该定位元件的定位基准为Φ28外圆的端面，所以定位基准和工序基准重合ΔB=0

没有定位基准会发生相对位置的变化即不存在基准位移误差△Y=0

则定位误差ΔD=ΔB+△Y=0

加工尺寸Ф37±0.1的公差T=0.2，由于ΔD<1/3×0.2

所以，此种定位方案满足工件加工要求。

2.铣Φ26的端面

由于该定位元件的定位基准为Φ28外圆的端面，而工序基准是Ф26外圆的端面，所以定位基准和工序基准不重合ΔB=0.06mm

没有定位基准会发生相对位置的变化即不存在基准位移误差△Y=0

则定位误差ΔD=ΔB+△Y=0.06mm

加工尺寸16±0.1的公差T=0.2，由于ΔD<1/3×0.2

所以，此种定位方案满足工件加工要求。

方案二：

工件以Φ11孔作为主要定位基面，用一个长销（和Ф11孔间隙配合）和一个小面限制5个自由度，对直径为18的圆孔用长削边销进行定位，限制了7个自由度，过定位，同时在Φ26外圆面处加一辅助支承。

图2—2方案二的定位方案

方案二误差分析：

1.铣Φ28的端面

由于该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以定位基准和工序基准不重ΔB=0.1mm

由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差

孔和销的配合为间隙配合，配合为Ф11H7/g6，查《互换性与测量技术》课本可知孔的基本尺寸为Ф11

，销的基本尺寸为Ф11

[2]

即基准位移误差△Y=（0.018+0.011+0.006）/2=0.0175mm

则定位误差ΔD=ΔB+△Y=0.1175mm

加工尺寸Ф37±0.1的公差T=0.2，由于ΔD>1/3×0.2

所以，此种定位方案不满足工件加工要求。

2.铣Φ26的端面

由于该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以定位基准和工序基准不重ΔB=0.1mm

由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差

孔和销的配合为间隙配合，配合为Ф11H7/g6，查《互换性与测量技术》课本可知孔的基本尺寸为Ф11

，销的基本尺寸为Ф11

即基准位移误差△Y=（0.018+0.011+0.006）/2=0.0175mm

则定位误差ΔD=ΔB+△Y=0.1175mm

加工尺寸16±0.1的公差T=0.2，由于ΔD>1/3×0.2

所以，此种定位方案不满足工件加工要求。

比较以上两种方案：

由定位方案误差分析知方案一定位方案满足加工的要求能保证所要加工的尺寸，而方案二不能满足加工要求，则方案一好。

方案一：

用短削边销对Ф18孔（间隙配合）定位限制一个自由度，用大面对Ф28外圆端面定位限制两个自由度，用两个支撑板对36的平面定位限制三个自由度，共限制七个自由度，过定位，为提高工件的装夹刚度，在Ф26外圆端面处加一辅助支承。

图2—3方案一的定位方案

方案一误差分析：

1.为了保证所加工孔的轴线与尺寸为36平面的平行度所则该定位元件的定位基准为尺寸为36的平面，所以定位基准和工序基准重合即ΔB=0mm

无定位基准会发生相对位置的变化即不存在基准位移误差

△Y=0

由于所加工的孔的轴线相对尺寸为36面的平行度为0.03

则定位误差ΔD=ΔB+△Y+0.03=0.03mm

加工尺寸49±0.05的公差T=0.1，由于ΔD<1/3×0.1

所以，此种定位方案满足工件加工要求。

2.为了保证所加工孔的轴线与Ф18孔的轴线之间的尺寸，则以Ф18孔的轴线为

定位基准，所以定位基准和工序基准重合，即ΔB=0mm

由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差

孔和销的配合为间隙配合，配合为Ф18H8/g7，查《互换性与测量技术》课本可知孔的基本尺寸为Ф18

，销的基本尺寸为Ф18

即基准位移误差△Y=0.027+0.018+0.006=0.051mm

则定位误差ΔD=ΔB+△Y=0.051mm

加工尺寸56±0.1的公差T=0.2，由于ΔD<1/3×0.2

所以，此种定位方案满足工件加工要求。

方案二：

用支撑钉对36的端面定位，用大面对Ф28的端面定位，用短销对Ф18孔（间隙配合）定位，在Ф26外圆端面加一辅助支撑。

图2—4方案二的定位方案

方案二误差分析：

1.为了保证所加工孔的轴线与尺寸为36平面的平行度所则该定位元件的定位基准为Ф18孔的轴线，所以定位基准和工序基准不重合，即ΔB=0.06mm

由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差

孔和销的配合为间隙配合，配合为Ф18H8/g7，查《互换性与测量技术》课本可知孔的基本尺寸为Ф18

，销的基本尺寸为Ф18

即基准位移误差△Y=0.027+0.018+0.006=0.051mm[3]

则定位误差ΔD=ΔB+△Y=0.057mm

加工尺寸49±0.05的公差T=0.1，由于ΔD>1/3×0.1

所以，此种定位方案不满足工件加工要求。

2.为了保证所加工孔的轴线与Ф18孔的轴线之间的尺寸，则以Ф18孔的轴线为

定位基准，所以定位基准和工序基准重合，即ΔB=0mm

由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差

孔和销的配合为间隙配合，配合为Ф18H8/g7，查《互换性与测量技术》课本可知孔的基本尺寸为Ф18

，销的基本尺寸为Ф18

即基准位移误差△Y=0.027+0.018+0.006=0.051mm

则定位误差ΔD=ΔB+△Y=0.051mm

加工尺寸56±0.1的公差T=0.2，由于ΔD<1/3×0.2

所以，此种定位方案满足工件加工要求。

比较以上两种方案：

由定位方案误差分析知方案一定位方案满足加工的要求能保证所要加工的尺寸，而方案二不能满足加工要求，则方案一好。

2.3对刀引导装置

钻床夹具需要配备直径为16mm的可换钻套。

2.4夹紧方案

1.铣平面夹紧方案：

用螺旋夹紧机构对Ф22外圆端面压紧

图2—5铣平面的夹紧方案

2.钻孔夹紧方案：

用螺栓和螺母通过11的孔将工件与夹具体固定

图2—6钻孔的夹紧方案

2.5夹具体设计

图2—1铣平面的夹具体

图2—2钻孔的夹具体

3夹具加工精度分析

3.1定位精度

影响定位精度的尺寸和公差（SD）即工件与定位元件及定位元件之间的寸、公差。

3.2对刀精度

影响对刀精度的尺寸和公差（ST）主要指刀具与对刀或者导向元件之间的尺寸公差

3.3安装精度

影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差（SA）即用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸，主要指夹具安装基面与机床主轴端的配合尺寸；对于铣床指夹具上定位键与机床工作台T型槽的配合尺寸；标注尺寸时通常以定位元件为基准；对于车磨类夹具主要指与机床主轴端的配合尺寸。

由于钻模的安装基面是平面，可不比标注。

3.4夹具精度

影响夹具精度的尺寸和公差（SJ）即定位元件、对刀或者导向元件、分度装置及安装基面相互之间的尺寸、公差和位置公差

总结

通过本次课程设计，对于工件在夹具中的定位及夹紧有了一个比较完整的概念而且对加工过程中精度的保持有了更深的理解。

同时，也培养了我表达，归纳总结的能力。

此外，通过此次设计我也更加明确了自己所学知识的用途，这为以后的学习指明了方向，让我在以后的学习中更加思路清晰，明确重点，从而向更好的方向努力。

同时在设计的整个过程中叶发现了自己的很多的缺点，眼高手低，细节问题注意程度不够，在处理关键的数据时往往要重复的计算好几遍，漏掉一个小数点就会导致数据偏差很大。

另外在设计的过程中叶培养了自己的合作能力，我们全组同学就积极投入到学习中去，完成各自的数据计算，基本草图的绘制，数据的简单处理，而且大家积极的同他人交流，讨论设计过程遇到的难题，一起去解决，这样就会是一个问题越分析越明朗，直到最后每个人都真正的明白理解，这种学习的方法也是值得借鉴的，在讨论中学习，而且这种由同学自己得到的东西，同学们记得会更加的深刻，另外在讨论学习过程中同学们之间的关系会更加密切，非常有利于增进同学之间的友谊。

在最后课程设计结束后，这不仅使我们将相关的知识掌握的更加牢固，我们更学到了一些技能以外的其他东西，领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深内切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，同学们所表现出来的积极向上勤奋好学的精神更值得我们在以后的学习生活中一直保持下去。

更重要的是通过本次课程设计使我明白了自己知识还比较欠缺，需要学习的东西好有很多，以前总认为自己掌握很好的东西，其实差的还很远，尤其是在机械这个大行业里面，学了那么一丁点的东西，根本拿不出手，要想真正的在这个行业中有所建树，付出是你必须的，而且是不遗余力的去努力，沉下心去学习。

最后感谢指导老师对我们的悉心指导以及各位同学的帮助，顺利的完成了本次的课程设计，努力的学习他们的优秀的品质，改正自己的缺点与不足，为以后的工作道路打下坚实的基础。

参考文献

[1]机械工程手册编辑委员会编．机械设计手册【M】．第3版．北京：

机械工业出版社，2008

[2]互换性与测量技术基础第3版机械工业出版社

[3]机床夹具设计与应用清华大学出版社北京交通大学出版社