夾具設計說明書106講解

1、三江學院夾具課程設計說明書題目：支承座鏜孔夾具設計班 級：110152D姓 名：耿志旸學 號：12010152103專 業(yè)：機械設計制造及其自動化（數控技術） 指導老師：徐 偉目錄緒論 1第一章 機床夾具概述 21. 1工件的裝夾方法 21.2機床夾具的工作原理和在機械加工過程中的作用 21.3夾具的分類和組成 3第二章 夾具設計 52. 1設計思路 52. 2零件加工工藝過程分析 52.3定位分析 72.4夾緊分析 92. 5夾具體結構分析 102. 6夾具裝配圖繪制 112. 7夾具零件圖繪制 11結束語 12致謝 13參考文獻 14緒論機床夾具是機械加工系統的重要組成部分， 同時也是機械

2、加工工藝系統的重 要組成部分。 為了保證工件的加工精度和生產率的提高， 必須使工件在機床上相 對刀具占有正確的位置， 完成這一功能的輔助裝置稱為機床夾具。 機床夾具在機 械加工中起著重要的作用， 它直接影響機械加工的質量、 生產率、 生產成本以及 工人的勞動強度等。所以機床夾具設計是機械加工工藝準備中的一項重要工作。機床夾具作為機床對工件加工中的輔助裝置， 其設計質量的好壞對零件的加 工質量、效率以及工人的勞動強度均有直接的影響， 因此在進行夾具設計時， 必 須使加工質量、 生產率、 勞動強度和經濟性等幾方面達到統一， 其中保證加工質 量是最基本的要求。 但是，在實際生產過程中會有所側重， 如

3、對位置精度要求很 高的加工， 往往是保證加工精度， 對于位置精度要求不高而使加工批量較大的情 況，則著重于提高加工工件的工作效率。總之，在考慮上述幾方面要求時，應在 滿足加工要求的前提下， 根據具體情況處理好生產率與勞動條件、 生產率與經濟 性的關系。夾具設計的基本步驟可以概括為：1、研究原始資料，明確設計任務。2、確定夾具的結構方案，繪制結構草圖。 確定夾具的結構方案，可以考慮以下問題：1) 根據六點定位原理確定工件的定位方式，并設計相應的定位裝置。2) 確定刀具的引導方法，并設計引導原件和對刀裝置。3) 確定工件的夾緊方案并設計夾緊裝置。4) 確定其他元件或裝置的結構形式，如定向鍵、分度裝

4、置等。5) 考慮各種裝置、元件的布局，確定夾具的總體結構。6) 對夾具的總體結構，考慮幾個方案，經過綜合分析比較，從中選取較合 理的方案。3、繪制夾具總圖。4、確定并標注有關尺寸和夾具技術要求。5、繪制夾具零件圖。在夾具設計圖樣全部繪制完畢后， 設計工作并沒有結束， 因為所設計的夾具 還應用于實驗來檢驗一下， 在試用后有時可能要把設計作必要的修改。 因此設計 人員應關心夾具的制造和裝配過程， 參與鑒定工作， 并了解使用過程， 以便發(fā)現 問題及時改進， 使之達到正確設計的要求， 只有夾具經過使用驗證合格后， 才能 算完成設計任務。這里，以鏜支承座的孔為例，介紹我在本次課程設計中的設計、修改過程第

5、一章 機床夾具概述1.1 工件的裝夾方法在機床上進行加工時， 必須先把工件安裝在準確的加工位置上， 并將其可靠 固定，以確保工件在加工過程中不發(fā)生位置變化， 才能保證加工出的表面達到規(guī) 定的加工要求（尺寸、形狀和位置精度） ，這個過程叫裝夾。簡言之，確定工件 在機床上或夾具中占有準確加工位置的過程叫定位； 在工件定位后用外力將其固 定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作叫夾緊。 裝夾就是定位和夾緊過 程的總和。工件在機床上的裝夾方法主要有兩種：1、找正裝夾法1）方法： 找正裝夾法即根據工件的一個或幾個表面用劃針或指示表找正工件準確位 置后再進行夾緊的裝夾方法。2）特點：a）這類裝夾方法勞動

6、強度大、生產效率低、要求工人技術等級高；b）定位精度低，由于常常需要增加劃線工序，所以增加了生產成本；c）只需要使用通用性很好的機床附件和工具，因此能適用于加工各種不 同零件的各種表面，特別適合于單件、小批量生產。2、夾具裝夾法1）方法：夾具裝夾法即通過安裝在機床上的夾具對工件的定位和夾緊， 最后確定工件 加工時應具有準確位置的裝夾方法。2）特點：避免了找正法劃線定位而浪費的工時， 還可以避免加工后的工件的加工誤差分散范圍擴 大，夾裝方便。1.2 機床夾具的工作原理和在機械加工過程中的作用1.2.1 機床夾具的工作原理夾具工作原理如下：1、使工件在夾具中占有正確的加工位置。2、夾具對于機床應先

7、保證有準確的相對位置，而夾具結構又保證定位元件 的定位工作面對夾具與機床相連接的表面之間的相對準確位置， 這就保證了夾具 定位工作面相對機床切削運動形成表面的幾何位置， 也就達到了工件加工面對定 位基準的相互位置精度要求。3、使刀具相對有關的定位元件的定位工作面調整到準確位置，這就保證了 刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準的位置尺寸。1.2.2 夾具的作用 夾具是機械加工中不可缺少的一種工藝裝備，應用十分廣泛。它的作用有： 1) 保證穩(wěn)定可靠地達到各項加工精度要求。2) 縮短加工工時，提高勞動生產率。3) 降低生產成本。4) 減輕工人勞動強度。5) 可由較低技術水平等級的工人進行加工。6)

8、 能擴大機床工藝范圍。1.3 夾具的分類與組成1.3.1 夾具的分類機床夾具的種類很多， 可按夾具的應用范圍分類， 也可按所使用的動力源進 行分類。1、按夾具的應用范圍分類1) 通用夾具 通用夾具是指在一般通用機床上所附有的一些使用性能較廣泛的夾具，如 車、磨床上的三爪和四爪卡盤、頂針和雞心夾頭，銑、刨床上的平口鉗、分度頭 和回轉工作臺等。 它們在使用上有很大的通用性， 往往無需調整或稍加調整就可 以用于裝夾不同的工件。 這類夾具一般已經標準化， 并由專業(yè)工廠生產作為機床 附件供用戶使用。 通用夾具主要用于單件和中、 小批量生產、 裝夾形狀比較簡單 和加工精度要求不太高的工件。2) 專用夾具專

9、用夾具是指專門為某一種工件的某一工序設計的夾具。 此類夾具一般不考 慮通用性，以便使夾具設計得結構簡單、緊湊、操作迅速和維修方便。專用夾具 通常由使用廠根據工件的加工要求自行設計與制造， 生產準備周期較長。 當生產 的產品或零件工藝過程變更時， 往往無法繼續(xù)使用， 故此類夾具只適用于在產品 固定和工藝過程穩(wěn)定的大批量生產中使用。3) 成組夾具在生產中，有時由于加工批量較小， 為每種零件都分別設計專用夾具很不經 濟，而使用通用夾具又往往不能滿足加工精度和生產率的要求， 故而采用成組加 工工藝，并根據組內的典型代表零件設計成組夾具。 這類夾具在使用時， 只需對 夾具上的部分定位、夾緊元件等進行調整

10、或更換， 就可用于組內不同工件的加工。4) 組合夾具組合夾具是指按零件的加工要求， 由一套事先制造好的標準元件和部件組裝 而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元 件能反復使用，特別適用于新產品的試制和單件小批量生產。5) 隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用， 又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位， 進行不同工序的加 工。2、按所使用的動力源分類 根據夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾 具，電動夾具，磁力夾具，真空夾具，切削力、離心力夾具等。1.3.2 夾具的組成1、定位元件 在夾

11、具中確定工件位置的元件。以定位工作面與工件的定位基準面相接觸、 配合或對準，使工件在夾具中占有準確位置，起到定位作用。2、夾緊裝置在夾具中由動力裝置、 中間傳力機構和加緊元件組成的裝置， 用以保持工件 在夾具中已確定的位置，并承受加工過程中各種力的作用而不發(fā)生任何變化。3、對刀及引導元件 在夾具中，用來確定夾具相對刀具的位置或引導刀具的方向。4、夾具體 在夾具中，用于連接上述各元件及裝置使其成為一個整體的基礎零件。 除用 于連接夾具上的各種元件和裝置外，還用于夾具與機床有關部位進行連接。5、其他元件及裝置 有些夾具根據工件的加工要求，要有分度機構，銑床還要有定位鍵等。第二章夾具設計2.1設計思

12、路1、分析零件圖，了解零件材料和技術要求，繼而確定加工工藝過程，填寫 工藝卡片。2、根據零件圖及加工工藝確定定位夾緊方案，選定方案為：支承板、支承 釘、活動V形塊、活動壓板。3、根據既定方案布置定位元件。4、根據既定方案布置夾緊元件。5、根據定位和夾緊元件設計夾具體，并繪制裝配草圖。6繪制總裝配圖。7、繪制各夾具零件圖。8、整理資料，完成課程設計任務說明書。2.2零件加工工藝過程分析本次夾具課程設計所要設計夾具的零件為支承座，工件的二維零件圖和三維X/m 1-_ : J匚11 11IL.1 1fH3J)LJ)=1柯/!Uliftti兒 MHBii.縫斛郵匾根據零件圖得要求，擬定加工工藝路線。要

13、保證零件尺寸公差和平行度公差 要求，安排的工藝路線大致為先銃底面，然后銃左右端面，再鏜孔，鉆小孔，最 后去毛刺和表面涂漆，工藝過程卡片如下表所示。零件工藝過程機械工程學院機械加 工工藝過程-卡片零件號零件名稱械丿加工工藝過/| 土js-03-05支承座工序號工序名稱設備夾具刀具量具工時名稱型號名稱規(guī)格名稱規(guī)格名稱規(guī)格1銃底面立式銃床X5025專用夾具端面銃刀游標卡尺0.2h2銃前后兩個面立式銃床X5025專用夾具端面銃刀游標卡尺0.2h3粗鏜$3孔普通車床CA6140專用夾具鏜刀塞規(guī)0.3h4精鏜$3孔普通車床CA6140專用夾具鏜刀塞規(guī)0.3h5鉆兩個$孔臺鉗Z2125專用夾具鉆頭塞規(guī)6去毛

14、刺、表面涂漆本次夾具設計任務是在普通車床上鏜出-3200025的孔,現其他工序已經完成,根據要求，從下一節(jié)開始闡述具體的夾具設計內容。2.3定位分析2.3.1定位原理定位的目的是使工件在夾具中相對于機床、刀具占有確定的正確位置，并且應用夾具定位工件，還能使同一批工件在夾具中的加工位置一致性好。在夾具設計中，定位方案不合理，工件的加工精度就無法保證。工件定位方 案的確定是夾具設計中首要解決的問題。任一剛體在空間都有六個自由度，即 x、y、z三個坐標軸的移動自由度X、 y、Z以及繞此三個坐標軸的轉動自由度 x、y、z。要使工件完全定位，就必 須限制工件在空間的六個自由度，這就是工件的“六點定位原理

15、” 。2.3.2常見的定位方式和定位元件工件的定位表面有各種形式，如平面、外圓、內孔等。對于這些表面，總是 采用一定結構的定位元件，以保證定位元件的定位面和工件定位基準面相互接觸 或配合，實現工件的定位。一般來說，定位元件的設計應滿足下列要求：1、要有與工件相適應的精度。2、要有足夠的剛度，不允許受力后發(fā)生變形。3、要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳鋼滲碳淬火或中 碳鋼淬火，硬度為 5862HRC。下面介紹典型表面的定位方法和定位元件。1、工件以平面定位 在機械加工中，利用工件上的一個或幾個平面作為定位基面來定位工件的方 式，稱為平面定位。所用的定位元件稱為基本支承，包括固定支承

16、、可調支承和 自位支承。固定支承是指高度尺寸固定， 不能調整的支承， 包括固定支承釘和固定支承 板。可調支承是指頂端位置可在一定范圍內調整的支承。 自位支承是指支承本身 的位置在定位過程中， 能自動適應工件定位基準面位置變化的一類支承， 無論哪 一種自位支承，都只相當于一個定位支承點，限制工件的一個自由度。2、工件以圓孔定位 有些工件，如套筒、法蘭盤、撥叉等以孔為定位基準，此時采用的定位元件 有定位銷、定位心軸等。3、工件以外圓柱面定位 工件以外圓柱面定位在生產中很常見， 如軸套類零件等。 常用的定位元件有 V 形塊、定位套、半圓定位座等。2.3.3 零件定位分析 由零件圖建立三坐標，根據加工

17、可以知道，零件只能沿著 x 軸移動，所以就 必須限定其他五個自由度。首先，大平面可以實現3點定位，即限制繞x軸的轉動，限制繞y軸的轉動， 限制沿z軸的移動。其次，兩個支承釘可以實現2點定位，即限制沿x軸的移動，限制繞z軸的 轉動。最后，浮動V形塊可以實現1點定位，即限制沿y軸的移動。234定位元件布置完成定位分析，接下來就是布置定位元件。如下圖所示H L 丄-J1IW4三匯學脫IKJUf *支材I*KUllMr hi Mtr itID KTiJS-0SO7Itk1在支承座的底面使用固定支承板，可以限制工件繞x軸的轉動，限制繞y軸 的轉動，限制沿z軸的移動。在支承座底板的后面使用支承釘，可以限制

18、工件沿 x軸的移動，限制繞z軸 的轉動。在支承座的上方使用一浮動 V形塊，通過施加力地作用，移動浮動V形塊, 可以限制工件沿y軸的移動。工件在定位元件上定位后，必須采用一定的裝備將工件壓緊夾牢， 使其在加 工過程中不會因受切削力、慣性力或離心力等作用而發(fā)生振動或位移，從而保證 加工質量和生產安全，這種裝置稱為夾緊裝置。下節(jié)將分析工件的夾緊。2.4加緊分析241夾緊裝置的組成和基本要求夾緊裝置主要由力源裝置、中間傳力機構和夾緊元件組成。夾緊裝置的基本要求是：1、夾緊時不能破壞工件定位后獲得的正確位置。2、夾緊力大小要合適，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉動、不振 動，又不得產生不能使工件產生

19、變形或損傷工件表面。3、夾緊動作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。4、結構緊湊，易于制造和維修。2.4.2夾緊力的確定設計夾緊結構，必須首先合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點。1、夾緊力方向的確定原則1）夾緊力作用方向應垂直于主要定位基準面。2）夾緊力作用方向應使所需夾緊力最小。3）夾緊力作用方向應使工件變形盡可能小。2、夾緊力作用點的確定原則1）夾緊力作用點應落在支承元件或幾個支承元件形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內。2）夾緊力作用點應落在工件剛性好的部位。3）夾緊力作用點應盡可能靠近加工面。3、夾緊力的大小夾緊力的大小可根據切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關系具體計2.4.3夾緊裝

20、置的布置算。為安全起見，計算出的夾緊力應乘以安全系數 K，故實際夾緊力一般比理論 計算值大23倍。一般來說，手動夾緊時不必算出夾緊力地確切值。根據零件圖，在使用夾具時，為了減少工件 的夾緊變形，增大工件的受力面積，以及能 夠方便的取出和移動夾具，在支承座的平面 板上采用螺栓壓板夾緊機構加以壓緊固定。 具體如右圖所示。在工件的上方，浮動V形塊除了能夠限定工件的自由 度，不讓工件沿y軸的方向移動外，通過六角頭壓緊螺釘的 作用，將浮動V形塊頂到工件上并旋緊，從而固定工件。此 外，V形塊最大的特點是工件在其上定位時可以起到自動對V形塊的作用下，被夾中作用，可以保證工件的位置精度。左圖為工件在浮動 緊的

21、示意。2.5夾具體結構分析定位和夾緊分析完成之后，就是夾具體的設計。夾具體是夾具的基礎體，它 將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體， 并通過它將夾具安裝到機床上。下 圖為本次夾具課程設計的夾具體視圖。首先，所有夾具及工件安裝在大圓盤上，大圓盤用 HT200經鑄造成型。工 件安裝在支撐架上，支撐板用三根M8的螺栓固定在圓盤上，支撐架上安有支承 板，用六根M6的十字槽圓柱頭螺釘固定。支承座安裝在支撐板上，用螺栓壓緊 機構加以壓緊，壓緊機構的雙頭螺柱有一頭旋入支撐架。 支承釘安裝在支撐架上 用來定位限制工件沿x軸的移動，限制繞z軸的轉動。浮動V形塊與V形塊固 定塊及螺釘支撐架配合，用M8開槽錐端緊

22、定螺釘固定。為了使夾具整體在機床 上均勻轉動，受力平衡，在 V形塊固定塊上安裝配重塊，使整體重量均勻，并 用雙頭螺柱固定。2.6夾具裝配圖繪制如上圖所示，為夾具課程設計最后總的裝配圖。具體繪圖見JS-03-00。一張完整的裝配圖應該包括：一組視圖，必要尺寸，技術要求，標題欄、零 件序號及明細欄。生成裝配圖時，需利用投影法的基本原理，選擇合理的表達方 案。此外，在國家標準中對裝配圖的一些表達方法和特殊表達方法具體參見工程制圖中的相關表達。2.7夾具零件圖繪制夾具零件圖只需繪制非標準零件的零件圖，主要包括大圓盤，支撐架，浮動V形塊，V形塊固定塊，緊壓螺釘支架，六角頭壓緊螺釘墊塊以及配重塊。具體 繪

23、圖見 JS-03-01, JS-03-02, JS-03-03, JS-03-04, JS-03-05一張完整的零件圖應該包括：一組圖形，完整的尺寸，技術要求以及標題欄。 畫零件圖時，要求選用適當的視圖、剖視、斷面圖等表示方法，將零件各部分結 構形狀和相對位置完整、清晰地表達出來，并方便看圖，畫圖簡便。此外，在國家標準中對零件圖的一些表達方法和特殊表達方法具體參見工程制圖中的相關表達。結束語一個學期的學習和討論，終于完成了本次夾具課程設計的內容。 這次的課程 設計對我來說，不僅僅積累了知識，還對學習過的內容有了更加深刻的檢驗， 對 我來說是一個很有意義的學習與提高。上個學期我們已經有過一次課程

24、設計， 設計減速器。減速器的設計使我認識 到設計所考慮到種種因素都會影響到設計體本身的結構與精度。夾具課程設計也一樣，它不僅鍛煉了我們獨立思考的能力， 還鍛煉了綜合分析以及查閱資料的能 力。如何加工一個零件，首先考慮的是如何加工，那么就應該確定加工零件的零 件圖，根據零件圖，零件的材料等確定加工工藝路線， 但工件加工必不可少需放 在機床上加工，如何的在機床上正確定位裝夾來保證零件的加工質量與精度，這就要考慮到它的夾具。在先前的課程里，我們已經學習了機械制造工藝學，對夾具和夾具設計有了一定的了解。 夾具，是零件加工過程中不可缺少的重要工 具，它對零件的精度至關重要。設計出的夾具不僅僅要簡單、操作方便、降低成 本，更要能夠保證工件加工后的質量。這次設計，按照設計思路，從分析零件圖 開始，到繪制裝配圖結束，每一步都有著我的思考。這次夾具課程設計，感覺就像自己在擔任著機械設計人員的角色。 機械制造 是一門非常嚴謹的學科，每個數據的選擇都必須有依據，而不是想