夾具設(shè)計課程說明書

1、洛陽理工學院目錄序 言. 1第 1 章 設(shè)計目的 . 21.1 設(shè)計目的 . 2第 2 章 工藝規(guī)程與夾具設(shè)計過程 . 32.1 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型. 32.2 零件的分析 . 32.2.1 零件的作用 . 32.2.2 零件的工藝分析. 3第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 . 43.1 定位基準的選擇. 43.1.1 粗基準的選擇. 43.1.2 零件表面加工方法的選擇. 43.2 制定加工工藝路線. 53.2.1 工藝方案的比較與分析. 6第 4 章 夾具鉆孔設(shè)計 . 74.1 明確設(shè)計任務(wù)、收集分析原始資料. 74.1.1 問題提出 . 74.2 夾具設(shè)計 . 74.2.1 確定夾具結(jié)構(gòu)

2、方案. 74.2.2 分析計算定位誤差.8 4.2.3 確定工件的夾緊裝置. 8第 5 章 夾具圖的標注及相關(guān)技術(shù)條件. 115.1 夾具裝配圖上應(yīng)標注的尺寸和技術(shù)條件. 115.1.1 夾具裝配圖上標注的尺寸. 115.1.2 夾具裝配圖上應(yīng)標注的技術(shù)要求. 115.2 夾具零件圖上應(yīng)標注的尺寸和技術(shù)條件. 125.2.1 夾具零件圖上標注的尺寸. 125.2.2 夾具零件圖上應(yīng)標注的技術(shù)要求. 12第 6 章 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計及操作簡要說明. 13感 想. 14致 謝. 15參考文獻 . 16洛陽理工學院序 言隨著科學技術(shù)的進步和生產(chǎn)的發(fā)展，要求機械工業(yè)不斷提供先進的技術(shù)設(shè)備，加之市場需求的變

3、化多端，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，多品種、小批量生產(chǎn)的比例在提高。 這樣，傳統(tǒng)的成產(chǎn)技術(shù)準備工作， 很不適應(yīng)這種新的生產(chǎn)特點。為了適應(yīng)機械工業(yè)又好又快發(fā)展的需要，機床夾具的設(shè)計與制造技術(shù)也必須與時俱進， 要求企業(yè)的高級技能人才不斷設(shè)計出構(gòu)思合理。結(jié)構(gòu)正確、 工藝性良好的各種新型夾具。 但是任何設(shè)計都是一項涉及多種科學、多種技術(shù)的交叉工程。要學習和掌握現(xiàn)代夾具設(shè)計方法，首先必須牢固地掌握前人所總結(jié)的傳統(tǒng)夾具設(shè)計原理和豐富的夾具結(jié)構(gòu)知識，從而掌握一把創(chuàng)新的思路鑰匙， 才能進行更高一級的創(chuàng)造勞動。當人們談起制造行業(yè)中的發(fā)展時，很少談到工件夾具，但是你是在零件生產(chǎn)的基本領(lǐng)域，正吹著改革之風。 如今，

4、制造商們需要提供商提供一步到位服務(wù)，他們要求世界范圍內(nèi)的當?shù)毓?yīng)商能夠支持全球化生產(chǎn)。他們需要交鑰匙解決辦法。他們堅持與供應(yīng)商保持并行生產(chǎn)過程開發(fā)。他們努力尋求各種以及所有可以降低其產(chǎn)品生產(chǎn)時間的對策。夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀后期。隨著科學技術(shù)的不斷進步， 夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85% 左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。當前，夾具已成為機械加工不可缺少的部件。在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下， 夾具技術(shù)正朝著高精、 高

5、效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。洛陽理工學院第 1 章 設(shè)計目的1.1 設(shè)計目的現(xiàn)代機械制造工藝設(shè)計是機械類專業(yè)學生在學完了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課理論之后進行的一個實踐教學環(huán)節(jié)。其目的是鞏固和加深理論教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生綜合運用所學理論，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題的能力。通過工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計，學生應(yīng)達到：1、掌握零件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的能力；2、掌握加工方法及其機床、刀具及切削用量等的選擇應(yīng)用能力；3、掌握機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計能力；4、學會使用、查閱各種設(shè)計資料、 手冊和國家標準等， 以及學會繪制工序圖、夾具總裝圖，標注必要的技術(shù)條件等。洛陽理工學院第 2 章 工藝

6、規(guī)程與夾具設(shè)計過程2.1 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型所給任務(wù)的零件是某機器上的一個轉(zhuǎn)速器盤的零件。假定該機器年產(chǎn)量為50 臺，且每臺機器中僅有一件，若取其備品率為5% ，機械加工廢品率為2% ，則該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為：n=qn(1+5%+2% ) 件/ 年=54 件/ 年。由上式可知，該零件的年產(chǎn)量為54 件，由零件的特征可知， 它屬于機體類小零件， 因此，可以確定其生產(chǎn)類型為單件中批量生產(chǎn)。2.2 零件的分析2.2.1 零件的作用本設(shè)計任務(wù)給定的零件是該機器中的轉(zhuǎn)速器盤，即傳遞運動并保持其他零件正確工作方式，和保持互相之間的正確位置。其對加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于

7、零件比較復雜，不成規(guī)則，故加工過程中需要用到復雜的夾具。2.2.2 零件的工藝分析該零件圖的視圖正確，完整，尺寸，公差及技術(shù)都符合要求。但是，零件的加工過程， 需要有較高的平面度， 某些地方需要較細的表面粗糙度，各裝配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否則會影響機器設(shè)備的性能和精度。由于零件的結(jié)構(gòu)比較復雜， 加工時需要較復雜的夾具才能準確的定位，并保持適當?shù)膴A緊力，可以用花盤進行定位加緊，并用墊塊進行輔助定位。同時基準面的選擇也是很重要的。在加工各孔的端面時， 先用銑刀銑出下表面，在以下表面為基準， 銑出上面的各表面 （各孔的加工也是以下端面為定為基準的）；在加工前后端面時，由于工件前后尺寸較

8、大，可在鏜床上銑端平面，銑出后表面。之后，以后表面為基準，鉆出兩個6 孔，在加工過程中，應(yīng)盡量減少安裝的次數(shù)，以減少安裝時帶來的安裝誤差。洛陽理工學院第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計3.1 定位基準的選擇定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，定位基準選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。3.1.1 粗基準的選擇考慮到以下幾點要求， 選擇零件的重要面和重要孔做基準。在保證各加工面均有加工余量的前提下， 使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，

9、所以粗基準為上端面。本零件是有精度較高要求的孔的盤狀零件，平面和孔是設(shè)計的基準， 也是裝配和測量的基準，在加工時，應(yīng)盡量以大平面為基準。先銑出下表面，再以下表面為基準，加工出上端各表面，同樣，也是以下表面為基準鉆出 3 個孔；加工前后端面時， 先以下表面為基準， 在銑床上銑出后端面，再以后端面為基準，加工出2 個 9 的孔的前端面。由于扇形部分的表面比較不易加工， 首先以加工出來的下端面為基準加工出各孔處的各個上端面，再以上端面為基準，加工出其它孔處的下端面；零件的2 個 9 孔的上邊緣表面是不能用來作為定位基準的。3.1.2 零件表面加工方法的選擇本設(shè)計任務(wù)給的零件需要加工的表面有：端面，內(nèi)

10、孔等，其加工方法如下：（1）下表面（大面積表面）：雖然不是重要的表面，沒有粗糙度要求，但是定位基準面，用銑車進行端銑平面，粗銑即可。（2）上邊緣面：不是重要表面，粗銑即可。（3）各孔處的上端面：是重要表面，表面粗糙度r6.3，可以進行粗銑后，再進行半精銑或精銑。（4）后端面：是重要表面，也是定為基準面，表面粗糙度r6.3，進行粗銑再半精銑或精銑。洛陽理工學院（5）2 個 9孔的前端面：表面粗糙度r12.5，只需進行粗銑。（6）2 個 9 孔的加工：表面粗糙度r12.5，以下端面為基準，粗鏜出2 個9 孔；普通鏜床即可。（7）10 孔的加工：表面粗糙度r6.3，可用鏜床進行鏜孔，粗鏜或擴孔均可。

11、（8）2 個 6 孔的加工：表面粗糙度r3.2，是要求較高的孔，可進行粗鏜半精鏜，或者孔精擴，既可滿足要求。（9）圓角：有 r3 ，r5,r6.5,r15 幾種圓角，可用立銑刀周銑出圓角。3.2 制定加工工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批量生產(chǎn)的條件下， 可以考慮采用通用機床配以專用夾具并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。由于是單件小批量生產(chǎn)，故加工工藝采用工序集中原則。方案一：表 1 工序號工序內(nèi)容01 鑄造02 時效03 涂漆04

12、銑 9 端兩側(cè)面05 銑 25 端端面06 銑 6 端兩端面07 鉆通孔 10 與鉆通孔 6 08 鉆通孔 9 09 鏜孔 10，孔口倒角0.5x度10 檢驗11 入庫方案二：表 2 工序號工序內(nèi)容01 鑄造02 時效03 涂漆04 銑 9 端兩端面05 銑 25 端兩端面06 銑 6 端兩側(cè)面07 鉆通孔 10 與鉆通孔 6 洛陽理工學院08 鏜孔 10，孔口倒角0.5x度09 鉆通孔 9 10 檢驗11 入庫3.2.1 工藝方案的比較與分析因左右兩端面均對 10mm孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。根據(jù)先面后孔， 先主要表面后次要表面和先粗加工后

13、精加工的原則，將端面的精銑和下端面的粗銑放在前面， 下端面的精銑放在后面， 每一階段要首先加工上端面后鉆孔，左端面上 10mm孔放后面加工。初步擬訂加工路線方案一。方案一遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題還值得進一步討論。如，銑 9 端兩端面與銑 9 端兩側(cè)面，兩工序前后對調(diào) , 這樣保證了加工面的定位精度。工序鏜孔10及孔口倒角 0.5x度應(yīng)在工序最終完成，使孔面在加工后有較多的時間進行自然時效，減少受力變形和受熱變形對10mm 通孔加工精度的影響。通過以上的兩工藝路線的優(yōu)、 缺點分析，最后確定工藝路線方案一為該零件的加工路線。洛陽理工學院第 4 章 夾具鉆孔設(shè)計4.1 明

14、確設(shè)計任務(wù)、收集分析原始資料為了提高勞動生產(chǎn)率， 保證加工質(zhì)量， 降低勞動強度， 需要設(shè)計一臺自動專用夾具。經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設(shè)計工序加工2-6mm孔的鉆床夾具。本夾具安裝在鉆床上，采用高速鋼錐柄麻花鉆分別加工兩孔。4.1.1問題提出本夾具主要用來加工2-6mm 兩孔，因 2- 6mm 孔在同一軸線上，把二孔安排在同一工序中， 這樣主要考慮了提高勞動效率，降低勞動強度， 但同時應(yīng)注意保證其同軸度和加工精度。4.2 夾具設(shè)計4.2.1確定夾具結(jié)構(gòu)方案根據(jù)六點定位規(guī)則確定工件的定位方式，由定位方案可知，該工序限制了工件的 6 個自由度?，F(xiàn)根據(jù)加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目的正確性。為了保證

15、孔 2-6mm 底面的垂直度，采用底面（兩塊支承板）限制z和 x,y方向的轉(zhuǎn)動。為了防止零件繞 z 軸轉(zhuǎn)動，在左側(cè)端面安裝一擋塊。1）定位基準的選擇由零件圖可知，2-6mm 孔對底面有垂直度的要求， 對中心孔具有平行度要求，底面和孔10h7為已加工表面， 能保持較高精度， 為了使定位誤差減小到零， 確定它們?yōu)槎ㄎ幻?；為了縮短工作時間，提高工作效率，準備采用液壓夾緊方式。2）選擇定位元件設(shè)計定位裝置，根據(jù)已確定的定位基準面的結(jié)構(gòu)形狀，確定定位元件類型和結(jié)構(gòu)尺寸。1. 選用階形定位銷安裝在10h7孔內(nèi)定位；2. 選兩塊支承板安裝在底面定位；3）確定定位元件尺寸及配合公差，定位圓柱的尺寸公差與定位孔

16、的配合參考夾具設(shè)計資料選為7106hg，20g6=0.0070.02.10mm。洛陽理工學院4.2.2 分析計算定位誤差（1）加工孔2-6h7，該孔與定位面10h7 孔的軸心線的距離尺寸為500.01rmm ， 定位誤差dyb， 由定位方案可知定位基準與設(shè)計基準重合，所以b=0?；鶞饰灰普`差y等于定位銷與定位孔的最大間隙值maxx，銷孔的配合為7106hg，而10h7為100.0210mm ，10g6 為100.0070.020mm. 于是得maxdx=（0.021-0.020 ）mm=0.001mm 因而dyb=0+0.041=0.041mm 定位誤差的允許值d允=13ct=1/30.020

17、.0066mm d=0.001d允=0.006 因此，定位方案能滿足 260.01 的加工要求。（2）孔 2-6h7軸線與孔10h7軸線平行度公差 0.01mm的定位誤差。同理dyb加工 2-6h7孔時的定位基準是20h7孔，基準重合，所以b=0，y是定位銷與臺階面的誤差，其誤差很小?？珊雎圆挥嫛＃?）孔 2-6 軸線與底面的垂直度，公差為0.025mm, 同上計算dyb，b=0， 定位誤差允許值d允=13ct=1/30.05=0.0167mm 由以上分析與計算可知，該定位方案是可行的。4.2.3 確定工件的夾緊裝置（1）確定夾具類型由夾具結(jié)構(gòu)方案可知、本工序加工的兩孔在同一平面內(nèi)，生產(chǎn)批量大

18、，（2）確定夾緊方式根據(jù)生產(chǎn)的需要采用手動夾緊，參考類似夾具資料， 初步選用壓板， 在零件的兩則面夾緊，這樣加工兩孔2-6h7時，切削力方向與夾緊力方向一致，可減小夾緊力，同時夾緊力方向指向定位面，使定位可靠。（3）夾緊力的計算。洛陽理工學院由前面計算知：切削力xf=3654.8n 扭矩 t=15.97n.m 在以工件為受力體的平衡力體系中， 鉆削的軸向力 p和夾緊力 w 由支承反力平衡，而鉆削的扭矩有使工件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的趨勢。根據(jù)力的平衡關(guān)系初步估算：軸向力： p=2kw所以，kw =2p=3654.82=1827.4 n 徑向力： t=xf l所以，xtfl=15.970.03=532.33

19、n 由受力分析可知：3.(1)klqwqh =3 0.040.151827.4(1)23.40.075 =2289.4 n 式中kw - 實際所需夾緊力（ n）; l- 夾壓點到軸心線的距離（mm ）; h- 壓板的導向長度（ mm ）; - 摩擦系數(shù) 0.10.15；q- 彈簧作用力（ n） 。（4）確定引導元件主要是鉆套的結(jié)構(gòu)類型和主要尺寸對 2-16mm 孔，為適應(yīng)鉆，鉸選用可換鉆套。鉆套結(jié)構(gòu)，由夾具零、部件國家標準gb/t2263-91、gb/t2265-91來選取。主要尺寸根據(jù)加工孔的大小來確定. 鉆套與寸套之間，寸套與夾具體之間有有配合；鉆套端面與加工面的距離，一般?。?.31）d

20、, 取為 16mm. （5）確定其他結(jié)構(gòu)能從參考資料中選取標準件的都采用標準件；根據(jù)生產(chǎn)需要， 部分元件自己設(shè)計鉤形壓板相關(guān)計算：查床夾具設(shè)計手冊表1-2-28 壓板回轉(zhuǎn)時沿圓柱轉(zhuǎn)過的弧長：00010907.85360360dsmm 洛陽理工學院式中 d 鉤形壓板導向部分直徑（mm ）- 壓板的回轉(zhuǎn)角度（0）壓板回轉(zhuǎn)時的升程1.3610360sdhkdtgtg=13.6（mm ）式 中-壓 板 螺 旋 槽 的 螺 旋 角 （0）k壓板升程系數(shù)洛陽理工學院第 5 章 夾具圖的標注及相關(guān)技術(shù)條件5.1 夾具裝配圖上應(yīng)標注的尺寸和技術(shù)條件5.1.1 夾具裝配圖上應(yīng)標注的尺寸。(1) 夾具的外形尺寸，

21、所設(shè)計夾具的最大長、寬、高尺寸為185x167x77 。(2) 夾具在機床上安裝精度的尺寸，即夾具安裝基面與機床相應(yīng)配合表面之間的位置尺寸。(3) 影響對刀精度的尺寸，即刀具與對刀元件之間的尺寸(4) 夾具中所有有配合關(guān)系的元件間應(yīng)標注尺寸和配合種類。(5) 各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應(yīng)標注裝配后的位置尺寸和形位公差。5.1.2 夾具裝配圖上應(yīng)標注技術(shù)要求(1) 定位元件與定位面間相互位置精度。零件7 為保證工件加工的精度，需要保證其與工件的垂直度為0.05 (2) 定位表面與導向元件間的位置精度。零件1 與 7 有引導但無相對運動采用過盈配合 h7 n6。(3)

22、導向元件工作面間的位置精度。3 起導向作用，需要引導鉆刀對工件進行加工其垂直度要求為0.05. (4) 對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。聯(lián)系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相應(yīng)公差的1/51/2 ，在夾具選取時，必須結(jié)合工件的加工精度要求、 批量大小及工廠在制造夾具方面的生產(chǎn)技術(shù)水平等因素進行細致分析和全面考慮。待選用精度 =（1/51/2 ）x0.2=0.040.1 我選的精度為 0.05mm 。在本設(shè)計裝備圖中，要保證以下形位公差：1、保證鉆套 3、5孔軸線對定位軸 12軸線平行度公差差 0.05 。2、保證定位心軸 15軸線對夾具底面 a垂直度公差差 0.05 。3、保證兩個銷釘

23、6、7 的同軸度為 0.05洛陽理工學院5.2 夾具零件圖上應(yīng)標注的尺寸和技術(shù)條件對裝配圖中的非標準零件均應(yīng)繪制零件圖，視圖盡可能與裝配圖位置一致，尺寸、形狀、位置、配合、加工表面的表面粗糙度等要標注完整。繪制1 個關(guān)鍵的、非標準的夾具零件, 如夾具體等。本設(shè)計主要畫夾具體的零件圖。5.2.1 夾具零件圖上應(yīng)標注的尺寸(1 ）零件圖的投影應(yīng)盡量與總圖上的投影位置相符合，便于讀圖和核對。(2 ）尺寸標注應(yīng)完整、清楚，避免漏注，既便于讀圖，又便于加工；(3 ）同一工種加工表面的尺寸應(yīng)盡量集中標注。(4) 要注意選擇設(shè)計基準和工藝基準。(5) 為便于加工，尺寸應(yīng)盡量按加工順序標注，以免進行尺寸換算。5.2.2夾具零件圖上應(yīng)標注技術(shù)要求應(yīng)將該零件的形狀、尺寸、相互位置精度、表面粗糙度、材料、熱處理及表面處理要求等完整地表示出來。本設(shè)計零件圖選用夾具體，在標注粗糙度時，安裝平面的粗糙度選用1.6 ，重要安裝孔用0.8 ，其他用6.3 ；在形位公差方面，夾具體上表面與夾具體安裝底面平行度為0.05 ，輔助支撐孔與夾具體安裝底面垂直度為0.05 。洛陽理工學院第 6 章 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計及操作簡要說明如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動率。為此，在螺母夾緊時采用移動壓板，以便裝卸，夾具體底面上的一定位槽可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安