夾具設計課程設計講解

1、機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書10000 件）設計題目：設計“傳力桿”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 （生產(chǎn)綱領：班 別： 設 計 者： 指導教師：設計日期： 2015 年 1 月 12 日至 2015 年 1 月 16 日機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書序第一部分零件的分析（-）零件的作用（）零件的工藝分析第二部分工藝規(guī)程制定（一）確定毛坯的制造形式（-）基面的選擇（三）制定工藝路線（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定（五）確定切削用量的基本工時第三部分專用夾具設計（一）對加工件的工藝分析（）定位方案設計（三）導引方案設計（四）夾緊方案設

2、計（五）其他裝置設計（六）夾具體設計（七）技術條件制定（丿I）夾具工作原理簡介參考文獻機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書機械制造工藝課程設計任務書設計題目：設計“傳力桿”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 （生產(chǎn)綱領： 10000 件）設計內(nèi)容： 1. 產(chǎn)品零件圖 1 張2. 產(chǎn)品毛坯圖 1 張3. 機械加工工藝過程卡片 1 份4. 機械加工工序卡片 1 套5. 夾具設計裝配圖 1 份6. 夾具設計零件圖 12 張7. 課程設計說明書 1份班 別：設 計 者：2015年 1 月 12日指導教師：機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書機械制造工藝課程設計是在我們完成了全部技能實訓課 （鉗工實訓、

3、車工實 訓、金工實訓）、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實習之后進行的。這是我們在現(xiàn) 階段對所學各課程的一次深入的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實際的演練， 因此，它在我們?nèi)甑膶W習生活中占有重要的地位。通過本次課程設計，應該得到下述各方面的鍛煉：一、能熟練運用機械制造工藝與夾具中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的 實踐知識，做到“定位準確 夾緊可靠”、以及工藝路線安排、工藝尺寸制定等問 題，保證零件的加工質(zhì)量。二、提高結構設計的能力。 通過設計夾具的訓練， 應當獲得根據(jù)被加工零件 的加工要求，設計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。三、學會使用手冊及圖表資料。 掌握與本設計有關的各

4、種資料的名稱、 出處、 能夠做到熟練運用。我個人希望能夠通過本次課程設計， 能夠將所學之基礎知識， 融會貫通。 將 機械設計基礎，機械制造裝備設計 ，機械工程材料，金屬切削原理與刀 具等基礎理論知識合理運用到本次設計當中，熟練運用各、查閱各種計資料、 手冊、和國家標準等。 并能鞏固和加深所學知識， 且能在本次設計課程中學到課 堂上學不到的知識。本說明書主要是傳力桿的有關工藝規(guī)程的設計說明以及專用夾具設計。 第一 部分零件的分析由小組共同完成， 第二部分工藝規(guī)程制定由鄒俊峰完成， 第三部 分專用夾具設計由劉言完成。 由于學生本人及小組成員能力水平有限， 設計存在 許多錯誤和不合理之處，懇請伍老師

5、給予指正和幫助，謝謝！中物院工學院 13 數(shù)控 2 班 鄒俊峰 劉言 2015年1月 13日機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書第一部分 零件的分析 （一）工藝分析該零件為傳力桿。 材料為 HT250，年生產(chǎn)量 10000 件。本工序要 求銑削加工 12mm 的直通槽， 設計手動銑床專用夾具。 工件已加工過的 大小孔徑分別為 1200.018 mm和2600.021mm，兩孔中心距為 46 0.03 mm,厚度為 26 00.0033mm。在加工槽時， 槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高， 由銑削直接加工就 可以達到要求， 其中槽的寬度由刀具的尺寸保證， 槽的深度尺寸和位置精度由設 計的夾具

6、來保證。槽的位置包括如下兩方面要求：1.1、加工槽的寬度為 12mm，且兩個側面相對于中心面 A 對稱度為 0.1mm；1.2、加工槽的深度為 340.3mm。第二部分 工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為 HT250。因為零件為大中批量生產(chǎn)綜合考慮制造成本 以及加工要求而且零件輪廓尺寸不大， 故應該選用鍛件作為毛坯。 這 對于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。二）基面的選擇根據(jù)加工槽兩側面相對于中心面對稱要求， 需要限制工件 X機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書方向轉動自由度、Y 方向轉動自由度和 Z 方向轉動自由度； 根據(jù)加工槽寬度和深度 要求，需要限制工件 X 方向移動自由

7、度和 Z 方向移動自由度。但考 慮到加工時工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個不定度全部限制。工件相對中心面對稱， 要實現(xiàn)加工槽兩側面相對中心面對稱的要 求，且根據(jù)基準重合的原則應選 A 面作為定位基準，但 A 面實際不 存在，故可選工件的兩側面 M 或 N 的任一面作為定位基準，限制三 個不定自由度，此為第一定位基準。（三）制定工藝路線制定工藝路線應該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位 置精度）和表面質(zhì)量等技術要求能得到合理的保證。 在生產(chǎn)綱領已經(jīng) 確定為大批生產(chǎn)的條件下， 可以考慮采用通用機床配以志用夾具， 并 盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應當考慮經(jīng)濟效果，以便降低 生產(chǎn)成本1.工藝路

8、線方案工序 1：下料 毛坯尺寸 84x29x22。工序 2：銑 N 面 保證粗糙度 12.5。工序 3：以 N 面為基準 銑 M 面 保證厚度 260.03。工序 4：劃線找正 2600.021圓心 O1，鉆孔26 。機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書工序 5：劃線找 1200.018圓心 O2，鉆孔12 ；O1：O2 確保定位 尺寸 R46 0.03。工序 6：以 O1為基準，銑 R1800.08；以 O2為基準，銑 R14。工序 7：銑 R1800.08 ，R1400.08 外切切線。工序 8：使用專用夾具銑 12mm 直通槽。保證槽壁位置公差要求。工序 9：檢驗（四）機械加工余量、工序

9、尺寸、及毛坯尺寸的確定“傳動桿”零件材料為 HT250，硬度為 209HB ，中批量加工采 用砂型鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝， 分別確定各加工表面的機械加工 余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 毛坯尺寸 為 84x29x22 考慮大中批量鑄造毛坯， 為簡化鑄 造工藝，采用實心毛坯。2. 基準面 N 對面 M 面 N 面為設計基準，制造基準，專用 夾具定位基準 要求精加工。但考慮表面粗糙度為 Ra12.5 粗加工既 能保證其要求，此時的長度方向余量應該 3mm3. 26 00.021 、 12 00.018 毛坯為實心，不鑄造出孔。兩孔精度介于 IT7IT8 之間，表面粗糙度為 Ra1

10、.6 后期專用夾具定位基準面故參照教材確 定工序尺寸及余量為：鉆孔 2Z=12mm擴孔 2Z=2mm鉸孔 2Z=0.2mm4. 圓弧 R1800.08 ，R1400.08采用銑削方式。由于沒有粗糙度要求故取Ra25,加工余量為 2Z=3mm機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書第三部分 專用夾具設計（一）對加工件進行工藝分析為了勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度故決定設計第 8 道工序 -銑削 12mm直通槽，手動銑床專用夾具。在加工槽時，槽 的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高， 由銑削直接加工就可以達到 要求，其中槽的寬度由刀具的尺寸保證， 槽的深度尺寸和位置精度由 設計的夾具來保證。槽的

11、位置包括如下兩方面要求：1.加工槽的寬度為 12mm ，且兩個側面相對于中心面 A 對 稱度為 0.1mm 。2.加工槽的深度為 34 0.3mm 。（二）定位方案設計根據(jù)槽的加工要求 1.個側面相對于中心面 A 對稱度的要 求，需要限制工件 X 方向轉動自由度、 Y 方向轉動自由度和 Z 方向 轉動自由度；根據(jù) 2.加工槽寬度和深度要求，需要限制工件 X 方向 移動自由度和 Z 方向移動自由度。但考慮到加工時工件定位的穩(wěn)定 性，可以將六個不定度全部限制。機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書工件相對中心面對稱，要實現(xiàn)加工槽兩側面相對中心面 對稱的要求，且根據(jù)基準重合的原則應選 A 面作為定位基

12、準，但 A 面實際不存在，故可選工件的兩側面 M 或 N 的任一面作為定位基準， 限制三個不定自由度，此為第一定位基準。方案：可以選擇孔 O1及 O2 為第二 和第三定位基準，通過圖中所示 的固定式圓柱銷及菱形銷實現(xiàn)定 位。經(jīng)分析，以孔 O1及 O2 為第 二和第三定位基準，對兩孔采用 固定式圓柱銷及菱形銷定位，此 方案實現(xiàn)了工件的完全定位，無 重復定位，方案可取。1. 計算定位誤差現(xiàn)選取工件上兩孔與兩定位銷的配合均為 H7/ g6 ，則圓柱銷的直 徑尺寸為 12 00.001076mm,菱形銷的圓弧部分直徑尺寸為 26 00.002007mm。圓柱銷 與菱形銷之間的中心距為 46 0.03m

13、m。工件在夾具中定位產(chǎn)生的定位誤差， 其值應控制在工件相對尺寸或位置公差的 1 1 ，為此需對每一項工序加工要求逐一進行分析。351.1、 對加工槽深尺寸 A 進行分析機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書加工槽的深度尺寸的工序基準為工件小孔外圓面的上母線，定位基準為圓柱銷中心線，則：定位 A 位置 不重 0.035 0.04 0.075因 定位（A）值小于工序尺寸公差值 0.6mm 的1 ，故能滿足工序加工5要求。1.2、對加工槽兩側面對中心面 A 對稱度進行分析加工槽的位置精度對稱度的工序基準是中心面A ，而定位基準為第一基準平面，這里忽略基準的位移誤差，則：位置 不重定位 對稱度 位置 不

14、重 0 0.03 0. 03mm因 定位（對稱度） 值小于工序位置精度要求的公差值 0.1mm 的 1 ，故能 滿足工序加工要求。三）導引方案設計：對此方案，我們采用每加工一批工件，只安裝調(diào)整一次夾具，通 過試切數(shù)個工件來對刀的， 此種方案對導引方案的要求很高， 如右圖 所示：我們要保證的第一個精度是槽的寬度 12mm 關于工件厚度方向上 的對稱中心的對稱性如 ，第二個精度為槽的深度即尺寸 A 。所以對導引元件初步設計方案為一個方形的塊如右圖所示， 用于 安裝在夾具體上。正確的安裝方法見夾具裝配圖根據(jù)公式：QLtg(1)d0/2 r tg 2可知直徑為 10mm 的螺桿和 m10機械制造工藝與

15、機床夾具課程設計說明書四）夾緊方案設計：對此工件的銑削加工，我們所采用的是一面和兩個定位銷的原 理，而且我們擬定采用的是手動夾緊，為了節(jié)約成本，我們采用一個 壓塊，一個螺母對其壓緊根據(jù)工件上大孔的尺寸、菱形銷、螺桿的尺 寸大小，我們選用 m10 的壓緊螺母，對壓塊的尺寸我們擬定為厚度5mm ，直徑為 36mm 。計算切削力 刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀 d 80mm, Z 18 。0. 383 0.65 0.83Fc 9.81 30 ae f z ap Z dap 16mm, ae 8mm在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)， 安全系數(shù)K K1 K2 K3 K 4 0.67F Fc K 2448N校

16、核定位銷： F F222248 N 4 2.016MPaA r 262 10 4 45機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書的螺母能滿足夾緊力的要求。夾緊力： 由于工作狀態(tài)原因， 切削力與夾緊力在空間上是相互垂直的。螺母提供的夾緊力足以夾緊，故無須驗算。（五）其它裝置設計： 銑床夾具依靠夾具體底面和定向鍵 側面與機床工作臺上平面及 T 型槽相連 接，以保證定位元件對工作臺和導軌具有 正確的相對位置。為了減小安裝時的偏斜 角 的誤差，安裝定向鍵時應當使它們靠 向T 型槽的同一側。對定向鍵的設計方案如右圖所示（局部圖） ：對定向鍵的直角部分都倒 2* 45o的倒角，在夾具體與定向鍵的連 接部分中的直

17、角開出凹槽， 如圖中的小凹槽。 定向鍵與夾具體采用螺 釘連接，至于定向鍵的大小要根據(jù)銑床工作臺是具體情況而定， 在此 我們就不對定向鍵的尺寸大小進行說明。（六）夾具體設計：在夾具體設計方面， 我們采用了一個直角塊， 來進行大體上的定 位，而且要設置導引裝置的安裝位置， 對各個面的要求見零件圖，（右 圖為夾具體的立體圖） 夾具體通過安裝在夾具體上的定向鍵進而與銑 床的工作臺連接，從而實現(xiàn)對夾具的固定。此夾具在有加強筋的情況下， 具有足夠的剛度與強度， 安放穩(wěn)定，機械制造工藝與機床夾具課程設計說明書工藝性好，實用安全。（七）技術條件制定：1、定位元件 12mm 和 26mm 相對于夾具底平面的平行度公差在 100mm 上為 0.03mm。2、夾具上與短銷凸肩接 觸的垂直面相對于夾具底平 面的垂直度公差在全長上為 0.03mm。（八 ） 夾具工 作原理（ 操作 ） 簡介：對此夾具各個零件的裝 配關系見下圖， 下面我們來分 析與說明它的工件原理：短銷通過夾具體上的孔、本身的螺栓、螺母 與夾具體緊緊連接。 菱形銷也是能過同樣的方法與夾。 具體連接而得 到固定，菱形銷上設置一長螺紋用于壓緊螺母對工件的夾緊。 在夾具體的底平面上安裝定向鍵用 于與銑床工件臺面的連接與定位。工件時，只要把壓緊螺母、壓塊卸 下，即可把工件套上去。利用一面二孔進行定位，當工件套上去后， 先裝入壓塊