夾具課程設(shè)計(jì)說明書

1、 前言機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門主要專業(yè)課，其任務(wù)是通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握主要機(jī)械制造裝備的工作原理及其正確使用和選用方法、原則，并具備一定的機(jī)械制造裝備的總體設(shè)計(jì)、傳動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等基本知識和主要工藝裝備的設(shè)計(jì)能力。而課程設(shè)計(jì)是機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生較為全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，綜合地運(yùn)用裝備設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論與實(shí)際知識，進(jìn)一步培養(yǎng)與提高學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的機(jī)械設(shè)計(jì)能力。其目的在于：1通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能綜合運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)課程及其他相關(guān)專業(yè)課程的知識，學(xué)會用所學(xué)的理論知識指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立正

2、確的設(shè)計(jì)思想。2通過課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生掌握機(jī)床夾具的一般設(shè)計(jì)方法和步驟，提高其走上工作崗位所需的專業(yè)技能。3通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等。 零件在工藝規(guī)程之后，就要按工藝規(guī)程順序進(jìn)行加工。在加工中除了需要機(jī)床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)時(shí)還要用機(jī)床夾具。他們是機(jī)床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機(jī)床獲得正確的位置。機(jī)床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度、形狀精度和尺寸精度。通常把確定工件在機(jī)床上或夾具中占有正確位置的過程，稱為定位。當(dāng)工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破壞定位，還應(yīng)該用一定

3、的機(jī)構(gòu)或裝置將工件加以固定。使工件在加工過程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過機(jī)床夾具來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)床夾具在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，夾具按使用范圍分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和隨行夾具，按使用機(jī)床分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具、自動(dòng)機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動(dòng)線隨行夾具以及其他機(jī)床夾具等，按夾緊的動(dòng)力源分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣-液增力夾具、電磁夾具及真空夾具等。根據(jù)所加工工件的要

4、求，本次使用的是鉆床浮動(dòng)夾緊專用夾具。 第一章 專用夾具設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 1.1.1 明確工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)由于該工件時(shí)小量生產(chǎn)，所以選擇機(jī)動(dòng)、少工件，自動(dòng)化程度不太高的方案，結(jié)構(gòu)也隨之簡單，成本也降低，符合小批生產(chǎn)的特點(diǎn)。 1.1.2 熟悉工件零件圖和工序圖 零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等精度的總體要求，工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準(zhǔn)、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設(shè)計(jì)的直接依據(jù)。 已知待加工工件如下圖1-1所示，18孔、3個(gè)10孔及上下兩個(gè)端面均已加工成，設(shè)計(jì)鉆兩個(gè)M8通孔的鉆床夾具。圖1-1 工件零件圖 1

5、.1.3. 加工方法 了解工藝規(guī)程中本工序的加工內(nèi)容，機(jī)床、刀具、切削用量、工步安排、工時(shí)定額，同時(shí)加工零件數(shù)。這些是在考慮夾具總體方案、操作、估算夾緊力等方面必不可少的。根據(jù)零件圖可知，本道工序的內(nèi)容是鉆兩個(gè)通孔：二個(gè)M8的孔。1.2 總體方案的確定 1.2.1. 選擇定位方案 工序圖只是給出了原理方案，此時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析本工序的工序內(nèi)容及加工要求，按照六點(diǎn)定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和定位元件，要擬定幾種具體方案進(jìn)行比較，選擇或組合最佳方案。根據(jù)工序圖給出的定位元件方案，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正確選擇定位元件或定位的組合。在機(jī)床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選

6、用標(biāo)準(zhǔn)定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機(jī)床夾具的維修和維護(hù)。 方案一：根據(jù)六點(diǎn)定位原理，圓柱銷定位和菱形銷組合定位，分別與11和18的兩孔配合，限制了工件一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和兩個(gè)移動(dòng)自由度；在工件的底面用2個(gè)支撐板做定位，限制了一個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。方案二：根據(jù)六點(diǎn)定位原理，圓柱銷定位和菱形銷組合定位，分別與11的對稱的兩孔配合，限制了工件一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和兩個(gè)移動(dòng)自由度；在工件的底面用2個(gè)支撐板做定位，限制了一個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。方案一和方案二中雖然都符合六點(diǎn)定位原理，但是方案一中的兩定位銷型號尺寸不同，而且在裝配中不對稱，方案二中兩個(gè)定位銷型號尺寸相同，而且在裝配中對稱。

7、比較之下，方案二更有利于機(jī)構(gòu)夾緊和裝配中受力均衡，而且而且定位元件統(tǒng)一，便于更換，故選擇方案二為定位方案。定位銷如圖1-2所示： 圖1-2定位銷 選擇夾緊機(jī)構(gòu)在確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)的同時(shí)，要確定相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要注意以下幾方面的問題：安全性 夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和夾緊力，以防止意外傷及夾具操作人員。手動(dòng)夾具夾緊機(jī)構(gòu)的操作力不應(yīng)過大，以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。夾緊機(jī)構(gòu)的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)操作靈活、方便。確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)，以及夾緊元件或夾緊機(jī)構(gòu)，要選擇和設(shè)計(jì)動(dòng)力源。夾緊方案也需反復(fù)分析比較，確定后，正式設(shè)計(jì)時(shí)也可能在具體結(jié)構(gòu)上作一些修改。

8、 方案一 使用移動(dòng)壓板夾緊機(jī)構(gòu) 方案二 使用斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 方案三 使用勾頭壓板夾緊機(jī)構(gòu) 方案一中移動(dòng)壓板的尺寸比較大，使得夾具體的尺寸也相應(yīng)變大，材料用量也變大；方案二中斜楔夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且零件制造麻煩，所以提高制造成本；方案三中勾頭壓板尺寸比較小，使得夾具體尺寸也變小，而且有標(biāo)準(zhǔn)件可以選擇，更換零件方便。綜合以上分析，方案三最為合適該設(shè)計(jì)。1.2.3 選擇導(dǎo)向裝置刀具的導(dǎo)向是保證孔的位置精度，增加鉆頭的支撐以提高其剛度，減少刀具的變形，確?？准庸さ奈恢镁?，使用鉆床鉆孔時(shí)，鉆頭的導(dǎo)向可采用鉆套，鉆套有固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套等四種。固定鉆套是直接壓入鉆模板或夾具體得孔中，

9、屬過盈配合。這種鉆套位置精度高，結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后不易更換，故適用于中小批生產(chǎn)中只鉆一次的孔?？蓳Q鉆套是先把襯套用過盈配合H7/n6或H7/r6固定在鉆模板或夾具體上，再采用間隙配合H6/g5或H7/g6將可換鉆套裝入襯套中，并用螺釘壓住鉆套。這種鉆套更方便，適用于中批以上生產(chǎn)，對于在一道工序內(nèi)需要加工的孔，應(yīng)采用快換鉆套?？鞊Q鉆套與可換鉆套結(jié)構(gòu)上基本相似，只是在鉆套頭部多開一個(gè)圓弧狀或直線狀缺口。換鉆套時(shí)，只需將鉆套逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)缺口轉(zhuǎn)到螺釘位置時(shí)即可取出，換套方便迅速。由于是小批量生產(chǎn)，所以采用帶有襯套的固定鉆套，如圖1-3所示： 圖1-3 固定鉆套 1.3 繪制夾具裝配圖 1.3.1 制

10、圖比例1：1 把工件視為透明體，用雙點(diǎn)劃線畫出輪廓，畫出定位面、夾緊面和加工表面，無關(guān)表面可以省略。 夾具體、定位、夾緊和導(dǎo)向 畫出夾具體，在夾具體上畫出鉆模板，然后畫出定位元件和導(dǎo)向元件，按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件或機(jī)構(gòu)，必要時(shí)可用雙點(diǎn)劃線畫出松開位置時(shí)的夾緊元件的輪廓，再畫出其他元件或機(jī)構(gòu)，以及上述各元件與夾具體的聯(lián)結(jié)，使夾具形成一體，標(biāo)注必要的尺寸，配合和技術(shù)條件。對零件編號，填寫標(biāo)題欄和零件明細(xì)表。其中還要在定位，導(dǎo)向完成后進(jìn)行定位精度驗(yàn)算，在夾緊機(jī)構(gòu)完成后進(jìn)行夾緊力的驗(yàn)算，以及重要的受力元件或機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。 裝配圖 圖1-5（1）總裝配圖應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)盡可能1：1地繪制，這樣圖樣有

11、良好的直觀性。主視圖應(yīng)按操作實(shí)際位置布置，三視圖要能完整清楚表示出夾具的工作原理和結(jié)構(gòu)?？紤]到我的加工件比較簡單，工件尺寸較小，需放大顯示清楚，采用1：1的比例。 （2）視工件為透明體，用雙點(diǎn)畫線畫出主要部分（如輪廓，定位面夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置的位置。 （3）按照夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機(jī)構(gòu)。 （4）畫出夾具體及其他聯(lián)接用的元件（聯(lián)接體、螺釘?shù)龋?，將夾具各組成元件聯(lián)成一體。 （5）對零件編號，填寫標(biāo)題欄和零件明細(xì)表。 每一個(gè)零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產(chǎn)活動(dòng)中，生產(chǎn)部件按零件編號生產(chǎn)、查找工作。 完整填寫標(biāo)題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設(shè)

12、計(jì)者、比例等。 完整填寫明細(xì)表，一般來說，加工工件填寫在明細(xì)表的下方，標(biāo)準(zhǔn)件、裝配件填寫在明細(xì)表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標(biāo)準(zhǔn)件、配套件。1.4 繪制夾具零件圖1.4.1 繪制夾具體零件圖用來安裝和固定定位元件，夾緊機(jī)構(gòu)和鉆模板的實(shí)體。具體大小根據(jù)整個(gè)機(jī)構(gòu)的大小而調(diào)整，要保證機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定，水平，所以形位公差會有較嚴(yán)格的要求。以乙面為基準(zhǔn)面，甲面相對于乙面得平行度為0.02，丙軸相對于乙面得垂直度為0.02，丁軸相對于乙面得垂直度為0.02,夾具體零件圖如下： 圖1-4 夾具體零件圖1.4.2 繪制鉆模板零件圖 通過綜合分析零件加工的特點(diǎn)，選用鉸鏈?zhǔn)姐@模板。該鉆模板常采用蝶形螺母鎖緊，裝卸工

13、件比較方便，對于鉆孔后還需要進(jìn)行攻絲等工步尤為適宜。但該鉆模板可達(dá)到的位置精度較低，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。 鉸鏈?zhǔn)姐@模板是通過鉸鏈與夾具體連接在一起的，鉆模板可繞鉸鏈軸旋轉(zhuǎn)軸和鉆模板上相應(yīng)孔的配合為基軸制間隙配合（H8/f8），鉸鏈軸和支座孔的配合為基軸制過盈配合（H8/n7），鉆模板和支座兩側(cè)面的配合則按基孔制間隙配合（H7/g6）。甲方案和乙方案相比較，甲方案鉆模限制了模板旋轉(zhuǎn)的角度，利于操作，將其掀起時(shí)，能更好的控制模板的放置位置，故選擇甲方案。鉆模板形狀如圖1-6所示： 鉆模板 圖1-6 支承板 1-7 第二章 夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和技術(shù)條件2.1. 夾具裝配圖上標(biāo)注的尺寸 裝配圖的尺寸標(biāo)

14、注主要有：外形輪廓尺寸，裝配尺寸，定位尺寸，安裝尺寸和其它尺寸。 （1）夾具外形輪廓尺寸。 （2）夾具與機(jī)床工作臺或主軸的配合尺寸，以及固定夾具的尺寸等。 （3）夾具與刀具的聯(lián)系尺寸。 （4）夾具中工件與定位元件間，導(dǎo)向元件與刀具、襯套間，夾具中所有相互間有配合關(guān)系元件應(yīng)標(biāo)注配合尺寸，種類和精度。（5）各定位元件之間，定位元件與導(dǎo)向元件之間，各導(dǎo)向元件之間裝配后的位置尺寸及公差。夾具總長度為250mm，總寬度為160mm，總高度為95mm；鉆模套和刀具的配合尺寸8G6；定位銷和夾具體的配合12H7/r6，鉆套和襯套的配合12H7/n6，連接圓柱銷分別和支座和鉆模板的配合為 6H8/n7和6H8

15、/f8，鉆模板和支座的配合65H7/g6，定位圓柱銷和支座和夾具體的配合為5H8/n7。2.2. 夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求 應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求包括：相關(guān)元件表面間的位置精度，主要表面的形狀精度，保證裝配精度和檢測的特殊要求，以及調(diào)整、操作等必要的說明。通常有以下幾方面： （1）支撐板定位面和安裝基面的平行位置精度。 (2）定位銷中心線與夾具安裝基面、定向基面間的垂直位置精度。 (3）定位表面與固定鉆套（導(dǎo)向元件）間的垂直位置精度。(4）各導(dǎo)向元件的工作面間的相互位置精度。 (5）裝配時(shí)，鉗工和磨工配合以滿足以上所要求的技術(shù)條件。 由于夾具體固定在機(jī)床的安裝基面上，夾具體基面應(yīng)與安裝基面平行；

16、工件通過支承板與夾具體支承面間接接觸，支承板應(yīng)在夾具體基面上平行放置，為確保工件加工精度要求，滿足加工要求，工件應(yīng)與夾具體基面平行且誤差為0.02；鉆模板上的鉆模套安裝軸線垂直于夾具體底面，為確保安裝位置準(zhǔn)確，加工兩通孔精度滿足要求，鉆模套安裝軸線與底面垂直誤差為0.03；兩個(gè)定位銷安裝應(yīng)達(dá)到與夾具體的地面垂直度為0.03. 第三章 夾具體零件圖應(yīng)標(biāo)注的尺寸和技術(shù)要求3.1 夾具體零件圖上標(biāo)注的尺寸 零件圖尺寸標(biāo)注時(shí)，尺寸齊全，布置清楚，排列整齊，便于看圖;同時(shí)保證設(shè)計(jì)要求和工藝要求，即零件在夾具中即要有很好的工作性能，又要便于零件的加工測量和檢查。(1）零件圖的投影應(yīng)盡量與總圖上的投影位置相

17、符合，便于讀圖和核對。 (2）尺寸標(biāo)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(biāo)注。 (4）對于可在裝配后用組合加工來保證的尺寸，應(yīng)在其尺寸數(shù)值后注晨“按總圖”字樣，如，鉆套之間、定位銷之間的尺寸等。 (5)要注意選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。 (6)某些要求不高的形位公差由加工方法自行保證，可省略不注。 (7)為便于加工，尺寸應(yīng)盡量按加工順序標(biāo)注，以免進(jìn)行尺寸換算。 定位菱形銷孔和定位圓柱銷孔分別與兩定位銷配合，因?yàn)槲恢镁群苤匾?，位置尺寸?0±0.03，形狀尺寸12（+0.021/0）；連接鉆模板和夾具體的兩個(gè)定位銷孔的形狀尺寸為5（+

18、0.018/0），位置尺寸為103±0.01，以前面兩個(gè)銷孔的中心線為基準(zhǔn)，這兩個(gè)定位銷孔的位置分別為72±0.04和91±0.04。3.2 夾具體零件圖上標(biāo)注的技術(shù)要求零件圖的技術(shù)要求，就是對零件的尺寸精度、零件表面狀況等品質(zhì)的要求。它直接影響零件圖重要內(nèi)容之一。在零件圖上，可用代號、數(shù)字、文字來標(biāo)注出在制造和檢驗(yàn)時(shí)零件在技術(shù)上指標(biāo)上應(yīng)達(dá)到的要求。定位菱形銷孔和定位圓柱銷孔對夾具體底面的垂直度為0.02；連接鉆模板和夾具體的兩個(gè)定位銷孔對夾具體底面的垂直度為0.03；支撐板的安裝面和夾具體底面的平行度為0.02；支撐板的安裝面粗糙度為3.2；支座的安裝面粗糙度為

19、3.2；夾具體底面的粗糙度為3.2；定位菱形銷孔和定位圓柱銷孔的粗糙度為1.6。 致謝在張老師和同學(xué)的共同努力下，我在兩周的時(shí)間內(nèi)完成了夾具課程設(shè)計(jì)。我們花費(fèi)的時(shí)間很長，因?yàn)檫@是我第一次進(jìn)行這樣的課程設(shè)計(jì)。雖然在過程中我遇到了很多的困難，但是在張老師的指點(diǎn)下，還有自己不懈的學(xué)習(xí)和查找資料，我終于把我所學(xué)的知識運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)中來了，這使我對加深課本知識的理解很有好處。同時(shí)學(xué)會了對于不同的工件設(shè)計(jì)不同的夾具，對于夾具的各種標(biāo)準(zhǔn)件都學(xué)會了如何查標(biāo)準(zhǔn)件手冊、如何使用它們。我們設(shè)計(jì)的方案和圖紙，張老師每次都認(rèn)真負(fù)責(zé)的一遍一遍的修改，在張老師的幫助下我才得以順利完成課程設(shè)計(jì)。謝謝張老師。 感想兩周的夾具課程設(shè)計(jì)過去了，學(xué)到了很多知識，也鞏固了之前學(xué)習(xí)的基本上所有的專業(yè)課的知識。