四孔支架夾具說明書

1、Xxxx學院課程設計說明書課 程 名 稱 機械制造裝備設計 設 計 課 題 四孔支架的機械加工夾具設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 xxxxx 姓 名 xxxxxx 學 號 xxxxxxx 2013 年 月 日課 程 設 計 任 務 書 機械工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 學生姓名 xxxx 班級 xxxxx 學號 xxxxx 課程名稱： 機械制造裝備設計 設計題目： 四孔支架的機械加工夾具 設計內容：1產品零件圖 1張2夾具裝配圖 1張3. 夾具體零件圖 1張4課程設計說明書 1份設計要求：大批生產（或中批生產或單件小批生產）設計（論文）開始日期 年 月 日 設計（論文）

2、完成日期 年 月 日指導老師 xxxx 課程設計評語 機械工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 學生姓名 xxxx 班級 xxxxx 學號 xxxxxx 課程名稱： 機械制造裝備設計 設計題目： 四孔支架的機械加工夾具 課程設計篇幅： 圖 紙 共 張 說明書 共 頁指導老師評語： 年 月 日 指導老師 xxx 序言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品。并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可直接供人們使用，也可為其他行業(yè)提供設備。社會上有著各種各樣的機械設備或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎

3、的有力支柱，從某種意義上講，機械水平的制造高低是衡量一個國家國民經濟的綜合實力和科學技術水平的重要目標。支架的夾具設計是在學完了機械制圖，機械制造裝備設計，機械設計，機械工程材料等進行的課程設計，正確的解決了一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線的安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次課程設計培養(yǎng)了我自學和查資料的能力，讓我的知識面更廣。對制造業(yè)有了一個新的認識。因此本次的設計的實踐性強。所以在設計中既要注意基本概念，基本理論，又要注意生產實踐需要。只有將各種理論與生產實踐相結合，才能更好的完成本次的設計。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計，了解并認識一般機

4、器零件的生產工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎，并且為后續(xù)課程的學習大好基礎。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，希望老師批評糾正。第1章 夾具的發(fā)展狀況 機床夾具是在金屬切削中準確地確定工件的位置，并將其牢固的加緊，已以接受加工地工藝設備。它的作用是：可靠的確保工件的加工質量，提高加工效率，減輕勞動輕度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床夾具在機械制造中占有重要的地位。 夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具

5、發(fā)展成為人類齊全的工藝裝備。1、 機床夾具的現(xiàn)狀國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種生產的工件品種已占工件總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面在多品種生產能力的工廠里，每隔3到4年就要更新50-80%左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10-20%左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生

6、產準備周期，降低生產成本；2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率；6）提高機床的標準化程度。2、現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。1)標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準:GB/T2148-T2259-91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。2

7、）精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達0.1；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度5m。3)高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見稍微高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和就具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化

8、夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化形似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有:工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構，發(fā)展可調家具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。第2章 專用夾具

9、的設計2.1.設計前的工作準備 1)熟悉任務書，明確設計的內容與要求。 2）熟悉設計指導書、有關資料、圖紙等。 3）觀看失誤，了解夾具的工作過程。2.1.1. 明確工件的年生產綱領機床夾具是在機床上裝加工件的一種裝置，其作用是使工件相對機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持不變。它是夾具總體方案確定的依據之一，它決定了夾具的復雜程度和自動化程度。如大批量生產時，一般選擇機動、多工件同時加工，自動化程度高的方案，結構也隨之復雜，成本也提高較多。2.1.2. 熟悉工件零件圖 零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度的總體要求，工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準、工序尺寸、已加

10、工面、待加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設計的直接依據。 圖2-1 四孔支架零件圖已知待加工工件如圖2-1所示，零件材料HT200，加工孔（其它孔和面均已加工）。2.1.3. 加工方法 了解工藝規(guī)程中本工序的加工內容，機床、刀具、切削用量、工步安排、工時定額，同時加工零件數(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。根據零件圖知本工序的內容是要求鉆的孔，用鉆、擴、鉸對孔進行加工，用搖臂鉆床來進行加工，需設計一個鉆床專用夾具對工件進行裝夾進行加工，要保證零件的加工質量和加工精度，以及加工尺寸精度，使工件具有良好的工藝性能。2.2總體方案的確定2.2.1 零件工

11、藝分析零件材料用HT200，灰鑄鐵結構簡單，鑄造性優(yōu)良，但塑性較差，脆性高，不適合磨削，以下是四孔支架的加工表面及加工表面和孔的位置要求：四孔支架有3組加工面具有加工位置度的要求，3組加工孔，加工面的是72上下端面有平行度的要求，腰孔上下端面，18的下端面，26的側端面，孔是以72的下端面為基準加工的，孔與底面有垂直度的要求，所以端面的加工基準非常重要?，F(xiàn)在零件要求加工18的孔，其他面和孔已經加工過。由上面分析可知，可以以已加工過的底面為精基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度加工要求，由于四孔支架加工簡單采用常規(guī)加工工藝加工均可保證。2.2.2. 定位方案工序圖只是給出了原理方案，此時應

12、仔細分析本工序的工序內容及加工精度要求，按照六點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。采用一面兩銷定位，以72的下端面作為定位面限制三個自由度，即、；在腰形孔內用短圓柱銷定位限制了一個自由度，即；在26孔用菱形銷定位限制限制兩個自由度，即、。 在機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，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。選用短圓柱銷、底面加上一個帶有臺階的菱形銷定位在夾具體上，從而使工件被完全定位。所選用定位銷類型及分析： 圖2-2 菱形銷 圖2-3 短圓柱銷如圖2-2菱形銷定位銷，選用菱形銷，這樣可以避免過定位，有利于很

13、好的定位，所以選用菱形銷定位，有因考慮到工件拆裝，所選菱形銷必須是浮動的。 如圖2-3 選用短圓柱銷能夠使所設計的夾具體占用的空間小而且能夠滿足夾緊要求。2.2.3 夾緊機構(1)夾緊力的方向：夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件在夾緊力的作用下產生變形。(2)夾緊力的作用點：夾緊力的作用點應選擇在定位元件支承點的作用范圍內，以及工作剛度高的位置。確保工件定位準確、不變形。(3)選擇夾緊機構：在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應的夾緊機構。確定夾緊機構要注意以下幾方面的問題：安全性 夾緊機構應具備足夠的強度和夾緊力，以防止以外傷

14、及夾具操作人員。手動夾具夾緊機構的操作力不應過大，以減輕操作人員的勞動強度。夾緊機構的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。手動夾緊機構應操作靈活、方便。選用M12的螺栓、斜鍥夾緊機構組合來夾緊工件。確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構，估算夾緊力大小，要選擇和設計動力源。夾緊方案也需反復分析比較，確定后，正式設計時也可能在具體結構上作一些修改。 方案一 使用螺栓夾緊機構圖2-4方案二 使用偏心夾緊機構圖2-5由于工件批量生產，拆裝工件時必須省力省時。方案一螺旋夾緊機構雖然夾緊效果很好，但由于定位孔和所要加工的孔相距很近，鉆模版必須做成翻轉的，才能拆裝工件。而且使用螺旋夾緊機構耗時耗

15、力。而方案二的偏心夾緊機構卻很好的避免了這些問題。它具有快速夾緊和松開作用，工件的拆裝和夾緊的過程都很方便，適合批量生產。但偏心夾緊機構的剛性差，所以選用方案一的夾緊機構。2.2.4 選擇導向裝置導向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導向套、鏜套、對刀裝置、對定裝置等，這些裝置均已標準化，可按標準選擇，常用的幾種鉆套如下圖所示圖2-6可換鉆套 圖2-7快換鉆套 圖2-8固定鉆套 根據本設計夾具類型，工件批量生產，為提高加工效率，選可換鉆套，所需要的尺寸如圖2-9所示：圖2-9可換鉆套2.2.5 夾具體用來安裝和固定定位元件，夾緊機構和鉆模板的實體。具體大小根據整個機構的大小而調整，要保證

16、機構的穩(wěn)定，水平，所以形位公差會有較嚴格的要求。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。它的結構形狀及尺寸大小，取決于加工工件的特點、尺寸大小，各種元件的結構和布局，夾具于機床的連接方式，切削力、重力等大小的影響。夾具體應滿足以下幾點計算要求：1、應有足夠的強度和剛度；2、力求結構簡單及裝卸工件方便 ；3、結構工藝形好；4、排屑切屑要方便；5、在機床上安裝穩(wěn)定可靠；6、具有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性根據要求夾具體選用鑄件，這樣既滿足要求而且工藝性較鍛造好，然后對夾具體毛坯加工成如下圖2-10所示：圖2-10夾具體零件圖2.3 繪制夾具裝配圖2.3

17、.1 定位、夾緊、導向、夾具體畫出定位元件和導向元件，按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件或機構，必要時可用雙點劃線畫出松開位置時的夾緊元件的輪廓，畫出夾具體，其他元件或機構，以及上述各元件與夾具體的聯(lián)結，使夾具形成一體，標注必要的尺寸，配合和技術條件。對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。其中還要在定位，導向完成后進行定位精度驗算，在夾緊機構完成后進行夾緊力的驗算，以及重要的受力元件或機構的強度、剛度驗算。如下圖所示：（1）總裝配圖應按國家標準盡可能1：1地繪制，這樣圖樣有良好的直觀性。主視圖應按操作實際位置布置，三視圖要能完整清楚表示出夾具的工作原理和結 構。（2）視工件為透明體，用雙點畫線畫出主要部分（

18、如輪廓，定位面夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機構、導向裝置的位置。（3）按照夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構。（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）標注必要的尺寸、配合、公差等夾具的外形尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸。如本次設計中的長300mm，寬265mm，高158mm。夾具與機床的聯(lián)系尺寸，即夾具在機床上的定位、國定尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、銑床夾具的對定裝置等。夾具與刀具的聯(lián)系尺寸如可換鉆套與襯套之間采用間隙配合，其尺寸公差為22H7/n6.襯套與鉆模板之間采用過盈配合，其尺寸公差為26H7/n6。夾具中所有有配合關系的元件間

19、應標注尺寸和配合種類,如短圓柱銷22和底孔的配合為15H7/n6。各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應標注裝配后的位置尺寸和形位公差。如設計中短圓柱想定位銷22相對于已加工好兩孔中心線位置要求80+0.05mm；上述聯(lián)系尺寸和位置尺寸的公差，取工件的相應公差的1/3。（6）標注技術條件和要求。定位元件的定位面間相互位置精度。定位元件的定位表面與夾具安裝基面的位置精度。如大平面短圓柱銷22與夾具體底面的平行度不得大于0.02；浮動菱形定位銷20和加工工件24孔配作，定位銷與鉆模板和夾具體上的孔配作。定位表面與導向元件間的位置精度?？蓳Q鉆套孔中心線對于夾具體底面的垂直度誤差不得

20、大于0.02。導向元件工作面間的位置精度。可換鉆套中心線與短圓柱銷中心線之間滿足137+0.05。 夾具上有檢測基準面的話，還應標注定位表面，導向工作面與該基準面間的位置精度。夾具裝配圖上應標注必要的尺寸和技術要求，主要目的是為了檢驗本工序零件加工表面的形狀，位置和尺寸精度在夾具中是否可以達到，為了設計夾具零件圖，也為了夾具裝配和裝配精度的檢測。（7）對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。 每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產活動中，生產部件按零件編號生產、查找工作。 完整填寫標題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設計者、比例等。完整填寫明細表，一般來說，加工工件填寫在明細表的下

21、方，標準件、裝配件填寫在明細表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標準件、配套件。圖2-11 裝配圖2.3.2 誤差分析工件在夾具體中加工時，造成加工表面質量的位置誤差的原因是多方面的，定位誤差只是其中之一。在初步確定定位方案時，一般先將定位誤差控制在工件加工允差的1/3左右，最后再根據夾具總體設計及實際情況進行調整。夾具的主要功能是用來保證工件加工表面的位置精度。影響位置精度的主要因素有三個方面： 1）工件在夾具中的安裝誤差，它包括定位誤差和夾緊誤差。 2）夾具在機床上對定誤差，指夾具相對于刀具或相對于機床成形運動的位置誤差。 3）加工過程中出現(xiàn)的誤差，包括機床的幾何精度、運動精度，機床、刀具、

22、工件和夾具組成的工藝系統(tǒng)加工時的受力變形，受熱變形，磨損，調整、測量中的誤差，以及加工成形原理上的誤差等。2.4 繪制夾具零件圖零件圖需要按1:1的比例或者放大比例畫出，并且詳細標注出設計的要求，如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等。本次設計的零件是夾具體的零件圖，如圖所示：圖2-12 夾具體零件圖第三章 方案設計論證3.1設計思路（1）首先根據已知工件需要，選擇加工機床，應選用立式鉆床加工比較合理。（2）然后工件主要定位部分為直徑為52H8的圓孔，這樣我設想用大平面短圓柱銷和菱形銷組合定位，正好滿足六點定位原理，因此本次設計采用此種定位方案有其優(yōu)點。（3）最后將短圓柱銷先固定在夾具體上，利用偏

23、心機構夾緊，用大平面短圓柱銷和菱形銷組合把工件定位后，可直接操縱手柄對工件進行夾緊，工件的夾緊力的方向應該垂直與工件的軸線方向，作用點為軸的切點。3.2設計方法與結果（1）首先對工件的加工要進行分析，在工件上鉆18的孔，根據工件的形狀和加工要求，我認為采用鉆床比較合理。（2）然后，根據六點定位原理，選用底面短圓柱銷和菱形銷組合，正好滿足六點定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要將工件夾緊就可以進行加工了，在垂直方向上進行夾緊，用螺旋夾緊機構進行夾緊，因為其操作簡單，而且不影響加工過程，所以最終選擇螺旋夾緊機構進行夾緊。（3）最后，對整個夾緊方案分析得出，定位約合六點定位原理，夾緊工件穩(wěn)定，

24、所以此夾具設計可行?？偨Y夾具課程設計即將結束。回顧整個過程，經過老師和同學的幫助，還有自己不懈的努力，終于定時定量的完成了這次課程設計。課程設計作為機械制造與自動化專業(yè)的重點，使理論與實踐結合，對理論知識加深了理解，使生產實習中的理解和認識也到了強化。本次課程設計主要是機械加工專用夾具設計。機械加工夾具設計運用了基準選擇、工件定位、夾緊機構等知識。通過此次設計，使我基本掌握了零件的加工過程分析、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。本次設計還存在很多不足之處。由于對知識的掌握不夠扎實，在設計過程中不能全面地考慮問題。仍需要進一步研究和實踐。在這段時間的不懈努力下，我了解了在課程設計中應注意的問題：1）注意夾具設計應和工序設計統(tǒng)一所需設計的夾具絕大多數(shù)用于零件加工的某一特定工序。在工藝設計環(huán)節(jié)中，對該工序的設計已要求設計其定位與夾緊方案，因此夾具設計的具體內容應與工序設計保持一致，不能相互沖突。2）設計時要有整體觀念夾具設計有其自身的特點：定位、夾緊等各種裝置在設計前是分開考慮的，設計后期通過夾具體的設計將各種元件聯(lián)系為一個整體。3）設計中應學習正確運用標準與規(guī)范對于國家標準的規(guī)范要嚴格要求和執(zhí)行。夾具設計過程中選擇各種功能元件時應注意盡可能選用標準件，減少非標準件的設計制造工作