夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)講解

1、機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)說明書i國厶化猙雄硼窓坯丄哮起機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)說明書10000 件）設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)“傳力桿”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 （生產(chǎn)綱領(lǐng):班 別：設(shè)計(jì)者：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)日期：2015年1月12日至2015年1月16日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(jī)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(shí)第三部分專用夾具設(shè)計(jì)（一）對加工件的工藝分析（）定位方案設(shè)計(jì)（三）導(dǎo)引方案設(shè)計(jì)（四）夾緊方案設(shè)計(jì)（五）其他裝置設(shè)計(jì)（六）夾具體設(shè)計(jì)（七）技

2、術(shù)條件制定（丿I）夾具工作原理簡介 參考文獻(xiàn)彳國丄壯猙妊硼窓坯丄哮起機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)“傳力桿”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 （生產(chǎn)綱領(lǐng)：10000件）設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.產(chǎn)品零件圖1張2.產(chǎn)品毛坯圖1張3. 機(jī)械加工工藝過程卡片1份4. 機(jī)械加工工序卡片1套5. 夾具設(shè)計(jì)裝配圖1份6. 夾具設(shè)計(jì)零件圖12張7. 課程設(shè)計(jì)說明書1份班 別：設(shè)計(jì)者：指導(dǎo)教師：2015年1月12日機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)是在我們完成了全部技能實(shí)訓(xùn)課（鉗工實(shí)訓(xùn)、車工實(shí)訓(xùn)、金工實(shí)訓(xùn)）、大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后進(jìn)行的。這是我們在現(xiàn) 階段對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際

3、的演練， 因此，它在我們?nèi)甑膶W(xué)習(xí)生活中占有重要的地位。通過本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉：一、能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝與夾具中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的 實(shí)踐知識，做到“定位準(zhǔn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件 的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。三、學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處、 能夠做到熟練運(yùn)用。我個(gè)人希望能夠通過本次課程設(shè)計(jì)， 能夠?qū)⑺鶎W(xué)之基礎(chǔ)知識，融會貫通。將 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，機(jī)械工

4、程材料，金屬切削原理與刀 具等基礎(chǔ)理論知識合理運(yùn)用到本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，熟練運(yùn)用各、查閱各種計(jì)資料、 手冊、和國家標(biāo)準(zhǔn)等。并能鞏固和加深所學(xué)知識，且能在本次設(shè)計(jì)課程中學(xué)到課 堂上學(xué)不到的知識。本說明書主要是傳力桿的有關(guān)工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)說明以及專用夾具設(shè)計(jì)。 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(shè)計(jì)由劉言完成。由于學(xué)生本人及小組成員能力水平有限， 設(shè)計(jì)存在 許多錯誤和不合理之處，懇請伍老師給予指正和幫助，謝謝！中物院工學(xué)院13數(shù)控2班 鄒俊峰劉言2015年1月13日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

5、。本工序要 求銑削加工12mm的直通槽，設(shè)計(jì)手動銑床專用夾具。工件已加工過的 大小孔徑分別為 12暑018 mn和26了021 mm兩孔中心距為46 0.03 mm,厚度為 26 蠶mm在加工槽時(shí)，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(dá)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(shè) 計(jì)的夾具來保證。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(gè)側(cè)面相對于中心面 A對稱度為0.1mm1.2、加工槽的深度為34 0.3mm第二部分工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式零件材料為HT250。因?yàn)榱慵榇笾信可a(chǎn)綜合考慮制造成本以及加工要求

6、而且零件輪廓尺寸不大，故應(yīng)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(cè)面相對于中心面對稱要求， 需要限制工件X方向轉(zhuǎn)動自由度、Y方向轉(zhuǎn)動自由度和Z方向轉(zhuǎn)動自由度；根據(jù)加工槽寬度和深度 要求，需要限制工件X方向移動自由度和Z方向移動自由度。但考 慮到加工時(shí)工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個(gè)不定度全部限制。工件相對中心面對稱，要實(shí)現(xiàn)加工槽兩側(cè)面相對中心面對稱的要 求，且根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則應(yīng)選 A面作為定位基準(zhǔn)，但A面實(shí)際不 存在，故可選工件的兩側(cè)面 M或N的任一面作為定位基準(zhǔn)，限制三 個(gè)不定自由度，此為第一定位基準(zhǔn)。（三）制定工藝路線制定工藝路線應(yīng)該使零件

7、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)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機(jī)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(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低 生產(chǎn)成本1工藝路線方案工序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(zhǔn) 銑M面保證厚度26士 0.03。工序4:劃線找正 26 00021圓心01,鉆孔 26。工序5:劃線找 12。.018圓心02，鉆孔 12 ; 01: 02確保定位 尺寸 R46士 0.03。工序6:以01為基準(zhǔn)，銑R18；08 ；以02為基準(zhǔn)，銑R14。工序7:銑R

8、180o.08 , RM；。*外切切線。工序&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(yàn)（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸、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(jī)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(shí)心毛坯。2. 基準(zhǔn)面N對面M面 N面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，制造基準(zhǔn)，專用夾具定位基準(zhǔn)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(shí)的長度方向余量應(yīng)該3mm3. 2600021、 1

9、2 00.018毛坯為實(shí)心，不鑄造出孔。兩孔精度介于IT7IT8之間，表面粗糙度為 Ra1.6后期專用夾具定位基準(zhǔn)面故參照教材確 定工序尺寸及余量為：鉆孔 2Z=12mm擴(kuò)孔2Z=2mm鉸孔 2Z=0.2mm4. 圓弧只18人8 , R14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第三部分專用夾具設(shè)計(jì)（一）對加工件進(jìn)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(qiáng)度故決定設(shè)計(jì)第8道工序-銑削12mm直通槽，手動銑床專用夾具。在加工槽時(shí)，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(dá)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(shè)計(jì)

10、的夾具來保證。槽的位置包括如下兩方面要求：1加工槽的寬度為12mm，且兩個(gè)側(cè)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(shè)計(jì)根據(jù)槽的加工要求1個(gè)側(cè)面相對于中心面 A對稱度的要 求，需要限制工件X方向轉(zhuǎn)動自由度、Y方向轉(zhuǎn)動自由度和Z方向 轉(zhuǎn)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(shí)工件定位的穩(wěn)定 性，可以將六個(gè)不定度全部限制。工件相對中心面對稱，要實(shí)現(xiàn)加工槽兩側(cè)面相對中心面對稱的要求，且根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則應(yīng)選 A面作為定位基準(zhǔn)，但 A 面實(shí)際不存在，故可選工件的兩側(cè)面 M或N的任一面作為定

11、位基準(zhǔn)， 限制三個(gè)不定自由度，此為第一定位基準(zhǔn)。方案：方案二可以選擇孔Oi及。2為第二 和第三定位基準(zhǔn)，通過圖中所示 的固定式圓柱銷及菱形銷實(shí)現(xiàn)定 位。經(jīng)分析，以孔Oi及。2為第 二和第三定位基準(zhǔn)，對兩孔采用 固定式圓柱銷及菱形銷定位，此 方案實(shí)現(xiàn)了工件的完全定位，無 重復(fù)定位，方案可取。1. 計(jì)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*121017mm,菱形銷的圓弧部分直徑尺寸為*260-020 mm。圓柱銷 與菱形銷之間的中心距為46 _ 0.03mm。工件在夾具中定位產(chǎn)生的定位誤差，其值應(yīng)控制在工件相對尺寸 或位置公差的丄 1 ,為此需對每一項(xiàng)工

12、序加工要求逐一進(jìn)行分析。3511、對加工槽深尺寸A進(jìn)行分析加工槽的深度尺寸的工序基準(zhǔn)為工件小孔外圓面的上母線，定位基準(zhǔn)為圓柱銷中心線，則:y定位a =位置亠門不重=0.035 0.04 = 0.075因定位（A）值小于工序尺寸公差值0.6mm的-，故能滿足工序加工5要求。1.2、對加工槽兩側(cè)面對中心面 A對稱度進(jìn)行分析加工槽的位置精度一對稱度的工序基準(zhǔn)是中心面A，而定位基準(zhǔn)為第一基準(zhǔn)平面，這里忽略基準(zhǔn)的位移誤差，則:位置 -不重-定位對稱度=、位置、不重-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，故能 滿足工序加工要求。（三）導(dǎo)引方案設(shè)計(jì):

13、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(gè)工件來對刀的，此種方案對導(dǎo)引方案的要求很高，如右圖 所示：我們要保證的第一個(gè)精度是槽的寬度 12mm關(guān)于工件厚度方向上 的對稱中心的對稱性如旦西，第二個(gè)精度為槽的深度即尺寸 A。所以對導(dǎo)引元件初步設(shè)計(jì)方案為一個(gè)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（四）夾緊方案設(shè)計(jì):對此工件的銑削加工，我們所采用的是一面和兩個(gè)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(gè) 壓塊，一個(gè)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

14、為厚度5mm，直徑為36mm。計(jì)算切削力刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀d =80mm,Z =18。0.3830.650.83Fc =9.81 30 aefz ap Z dap = 16mm, a 8mm在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K =K1 K2 K3 K4 =0.67F 二 FcK 二 2448N校核定位銷：、二F 二三=22：8N2.016MPaA 兀r2 兀江6210V J 1根據(jù)公式:Q Ltg（：1）d/2 r tg 2可知直徑為10mm的螺桿和m10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(yàn)算

15、。（五）其它裝置設(shè)計(jì)：夾具休拒向鍵/銑床夾具依靠夾具體底面和定向鍵 側(cè)面與機(jī)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(dǎo)軌具有 正確的相對位置。為了減小安裝時(shí)的偏斜 角的誤差，安裝定向鍵時(shí)應(yīng)當(dāng)使它們靠 向T型槽的同一側(cè)。對定向鍵的設(shè)計(jì)方案如右圖所示（局部圖）：對定向鍵的直角部分都倒2* 45。的倒角，在夾具體與定向鍵的連 接部分中的直角開出凹槽，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(jìn)行說明。（六）夾具體設(shè)計(jì)：在夾具體設(shè)計(jì)方面，我們采用了一個(gè)直角塊，來進(jìn)行大體上的定 位，而且要設(shè)置導(dǎo)引裝置的安

16、裝位置，對各個(gè)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(jìn)而與銑 床的工作臺連接，從而實(shí)現(xiàn)對夾具的固定。此夾具在有加強(qiáng)筋的情況下，具有足夠的剛度與強(qiáng)度，安放穩(wěn)定,工藝性好，實(shí)用安全。（七）技術(shù)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。金屬戟削部分址向鍵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(gè)零件的裝配關(guān)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(shè)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(shí)，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(jìn)行定位，當(dāng)工