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1、 課 程 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目 銑床夾具設(shè)計(jì) 班 級 機(jī)制3113 設(shè)計(jì)小組 第5小組 指導(dǎo)老師 袁幫誼、王甫 目錄 前言 1 第1章 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作 2 1.1熟悉加工零件圖 2 1.2加工零件圖分析 2 第2章 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4 2.1 定位方案設(shè)計(jì) 4 2.1.1確定定位方案 4 2.1.2 選擇定位元件，設(shè)計(jì)定位裝置 5 2.2 夾緊方案設(shè)計(jì) 6 2.2.1 確定夾緊方案 6 2.2.2 夾緊裝置設(shè)計(jì) 6 2.3 夾具體設(shè)計(jì) 8 第3章 夾具裝

2、配圖的繪制 10 3.1 夾具總裝圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸及公差 10 3.2 夾具總裝圖應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)條件 10 第4章誤差設(shè)計(jì).......................................................................................12 4.1 誤差分析...........................................................................................12 4.1.1定位誤差................................

3、.........................................................12 4.1.2產(chǎn)生定位誤差的原因.....................................................................12 4.2定位誤差的計(jì)算................................................................................12 謝 辭 16 前 言 由機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)踐可以知道，任何機(jī)械加工都不能離開夾具。不論是使用

4、 通用夾具，還是使用專用夾具，總是需要先將工件定位夾緊后，才能進(jìn)行加工。 所以，夾具是現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)中不可缺少的的重要工藝裝備之一。使用夾具可 以提高工件的加工精度并保證零件的互換性，提高勞動生產(chǎn)率，同時(shí)可以降低勞 動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件。使用夾具還可以擴(kuò)大現(xiàn)有機(jī)床的應(yīng)用范圍，充分 利用現(xiàn)有的設(shè)備資源。先進(jìn)的夾具技術(shù)，可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效果。 夾具的種類很多。其中，使用范圍最廣泛的是通用夾具，如車床上用的三爪 卡盤和銑床上用的平口虎鉗等，這類夾具的規(guī)格尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)廠進(jìn)行生 產(chǎn)。而用于批量生產(chǎn)、專門為工件的某個(gè)加工工序服務(wù)的專用夾具，則必須由各 制造廠自行設(shè)計(jì)制造。由于專用夾具的設(shè)

5、計(jì)制造在很大程度上影響加工質(zhì)量、生 產(chǎn)效率、勞動條件和生產(chǎn)成本，因此，它是各機(jī)械制造廠新產(chǎn)品投資、老產(chǎn)品改 進(jìn)和工藝更新中的一項(xiàng)重要生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作， 也是每一個(gè)從事機(jī)械加工工藝的 技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識。 2、 機(jī)床夾具分析 1. 夾具的組成 夾具的使用對象雖不相同，夾具的結(jié)構(gòu)和功用也不大一樣，但是從不同的夾 具結(jié)構(gòu)中可以概括出一般夾具所共有的結(jié)構(gòu)組成。歸納起來，夾具可視為既獨(dú)立 又相互聯(lián)系的六部分組成。定位裝置是由定位元件組合而成的，其主要作用是確 定工件在夾具中的確定位置。夾緊裝置一般是由力源、中間傳力機(jī)構(gòu)及夾緊元件 組成， 其作用是保持工件由定位所取得的確定位置并抵抗動態(tài)下系

6、統(tǒng)所受的外力 及其影響，使加工得以順利實(shí)現(xiàn)。安裝元件是指與機(jī)床裝夾面組成安裝副并使工 件在夾具中取得的確定位置，從而確保工件對機(jī)床取得正確位置的元件。導(dǎo)向?qū)?刀元件，一般專指鉆套、銼套(對刀件)等元件，其作用是在確保其對定位元件位 置精度的前提下， 直接或間接的引導(dǎo)刀具實(shí)現(xiàn)加工并在加工過程中保持工件與刀 具間的確定位置。其他裝置或元件是為了滿足設(shè)計(jì)給定條件(包括被加工工件的 工序精度要求、批量、夾具制造部門的設(shè)備狀況及工藝水平)及使用方便，夾具 上還酌情設(shè)置分度裝置、送料裝置及頂出裝置等。夾具體是指按夾具結(jié)構(gòu)及總裝 技術(shù)要求，連接、支承其它裝置(或元件)并保持總裝精度的基礎(chǔ)元件。 夾具的組成隨

7、設(shè)計(jì)給定條件而變化。一般夾緊裝置及夾具體構(gòu)成。而對于專 用夾具而言，則必須另加導(dǎo)向或?qū)Φ对?，其余裝置或元件則可按需要確定。 2. 夾具的功能 (1)工件通過夾具進(jìn)行安裝，一是要保證定位準(zhǔn)確，二是要保證夾具緊要求。 保證工件加工表面的位置精度，且精度穩(wěn)定。1(2)使用夾具來安裝工件，應(yīng)能減少劃線、找正、對刀等輔助時(shí)間，用氣動、 液動夾緊裝置可進(jìn)一步減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 (3)減輕操作工人的勞動強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。 3. 夾具的基本要求 夾具設(shè)計(jì)的原則是經(jīng)濟(jì)和通用，它可以概括為“好用、好造、好修”這 6 個(gè) 字， 其中好用是主要的， 但必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際制造和維修水平為前提。

8、 第1章 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作 1.1熟悉加工零件圖 零件圖應(yīng)該無遺漏的給出加工零件的全部信息，包括幾何形狀、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度要求、材料和熱處理要求、其它特殊技術(shù)要求等。 該加工零件如下圖： 圖1-1 被加工零件為軸套類零件；零件圖如課本P246題圖6.25所示；零件的主要加工面為Φ20、Φ6、Φ10的孔，Φ30外圓面及端面，銑28H11槽，其他各面均以加工好，僅需加工28H11槽，所以該零件結(jié)構(gòu)定義為簡單，夾具設(shè)計(jì)選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用型方案。 1.2加工零件圖分析 該工序?yàn)榧庸げ?8H11，深度為35，該槽的公差等級為11級

9、，精度要求較高。夾具的主要任務(wù)是保證槽的對稱度。使用機(jī)床夾具后，這種精度主要靠夾具和機(jī)床來保證，不在依賴與工人的技術(shù)水平。所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)有以下基本要求： 1) 保證工件精度要求 這是夾具設(shè)計(jì)的最基本要求，其關(guān)鍵是正確地定位方案、夾緊方案、刀具導(dǎo)向方式及合理確定夾具刀具技術(shù)要求。必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行誤差分析與計(jì)算。 2) 夾具結(jié)構(gòu)方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng) 在大批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量采用快速、高效夾具結(jié)構(gòu)，如多件夾緊、聯(lián)動結(jié)構(gòu)等，以縮短輔助時(shí)間；對于中、小批量生產(chǎn)，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，以降低夾具制造成本。 3) 操作方便、安全、省力 如采用氣動、液壓等夾緊裝置，

10、以降低工人強(qiáng)度，并可好地控制夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合工人操作習(xí)慣，必要時(shí)應(yīng)有安全防護(hù)裝置，以確保使用安全。 4) 便于排屑 切屑積集在夾具中，會破壞工件的正確定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形；切屑的清理又會增加輔助時(shí)間。切屑積集嚴(yán)重時(shí)，還會損傷刀具甚至引發(fā)工傷事故。故排屑問題在夾具設(shè)計(jì)中必須給以充分注意，在設(shè)計(jì)高效機(jī)床和自動線夾具是尤為重要。 5) 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性 設(shè)計(jì)的夾具要便于制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整、維修等。 第2章 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 2.1 定位方案設(shè)計(jì) 2.1.1確定定位方案 定位是指確定工件在機(jī)床（工作臺）上或夾具占有正確的位置的過程

11、，通?？梢岳斫鉃楣ぜ鄬τ谇邢鞯毒呋蚰ゾ叩囊欢ㄎ恢?，以保證加工尺寸和形位精度的要求。 確定定位方案應(yīng)注意以下問題： 1) 按照工件要求確定工件必須限制的自由度，決不允許欠定位。 2) 當(dāng)發(fā)生重復(fù)定位時(shí)應(yīng)根據(jù)其對加工是否產(chǎn)生有害影響，判斷其屬于可用重復(fù)定位還是屬于不可用重復(fù)定位。不可用重復(fù)定位也是不允許的。 3) 大型、重型零件等不易搬運(yùn)的工件采用孔銷配合等定位方式時(shí)，可采用預(yù)定位來降低人的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。 在考慮到以上問題的基礎(chǔ)上，根據(jù)零件的具體情況提出以下定位方案 方案：定位方案及裝置：大平面一銷定位，利用大平面限制3個(gè)自由度，銷限制2個(gè)自由度，Φ6孔內(nèi)放菱形銷限制

12、1個(gè)自由度，完全定位。 2.1.2 選擇定位元件，設(shè)計(jì)定位裝置 定位銷 2.2 夾緊方案設(shè)計(jì) 2.2.1 確定夾緊方案 在機(jī)械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個(gè)工作過程。工件定位后，必須采用一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上。從而使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動,以保證加工精度,避免機(jī)床、刀具的損壞和發(fā)生人身安全事故。 因此為了確定比較合理的夾緊方案，按如下步驟設(shè)計(jì)夾緊方案（應(yīng)該注意的問題）： 1) 根據(jù)工件的形狀、大小、加工要求、定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置情況等，確定夾緊點(diǎn)與作用方向。 2)

13、分析工件的受力情況，運(yùn)用類比、試驗(yàn)或估算等方法，確定所需夾緊力的大小。 3) 按所需夾緊力，并根據(jù)生產(chǎn)批量，選擇或設(shè)計(jì)夾緊裝置。 4) 在設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能采用已有的、可靠的夾緊方式，這樣可以免除復(fù)雜的設(shè)計(jì)計(jì)算，加快設(shè)計(jì)過程。 在考慮到以上問題的基礎(chǔ)上確定夾緊方案，夾緊方案的確定，其實(shí)就是夾緊力的確定。夾緊力的確定就是確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小三個(gè)要素。在進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)，必須結(jié)合定位裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置方式，并分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求及其他作用于工件上的外力情況，在此基礎(chǔ)上確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小。 2.2.2 夾緊裝置設(shè)計(jì) 1.夾緊的目的：使工件在加工過程中保持已獲得的

14、定位不被破壞同時(shí)保證加工精度。 2 .夾緊力的方向的確定： 1）夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應(yīng)垂直于第一定位基準(zhǔn)面。 2）夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。 3）夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。 3 .夾緊力的作用點(diǎn)的選擇： 1)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)與支承點(diǎn)“點(diǎn)對點(diǎn)”對應(yīng),或在支承點(diǎn)確定的區(qū)域內(nèi),以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。 2)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在工件剛度高的部位。 3)夾緊力的作用點(diǎn)和支承點(diǎn)盡可能靠近

15、切削部位,以提高工件切削部位的剛度和抗振性。 4)夾緊力的反作用力不應(yīng)使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。 4. 選擇夾緊機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)一般應(yīng)遵循以下主要原則: 1)夾緊必須保證定位準(zhǔn)確可靠,而不能破壞定位。 2)工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)。 3)夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。夾緊機(jī)構(gòu)各元件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，手動夾緊機(jī)構(gòu) 4)必須保證自鎖，機(jī)動夾緊應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置，夾緊行程必須足夠。 5)夾緊機(jī)構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習(xí)慣。 6)夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。 選用轉(zhuǎn)角氣缸夾緊機(jī)構(gòu)來對被加工工

16、件進(jìn)行夾緊。 轉(zhuǎn)角氣缸夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： ① 結(jié)構(gòu)簡單，加緊可靠施力范圍大。 ② 自鎖性能好。 ③ 擴(kuò)力比80以上，行程S不受限制。 ④ 有效降低工人勞動強(qiáng)度。 在考慮到以上要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)加工零件的具體情況和夾緊方案分析設(shè)計(jì)出夾緊裝置如下圖： 夾緊結(jié)構(gòu)示意圖 2.2.3 夾具體設(shè)計(jì) 本夾具體采用機(jī)械切削加工制造: 優(yōu)點(diǎn):1)可以制造出比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀。 2)易于加工,價(jià)格低廉,可降低夾具成本。 鑄造的生產(chǎn)周期長,而且因鑄造時(shí)的內(nèi)應(yīng)力緣故,易引起變形,從而影響夾具體精度的持久性，而且夾具批量少不

17、符合鑄造條件。與焊接結(jié)構(gòu)相比,機(jī)械切削可以制造出形狀比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。因此,本夾具采用機(jī)械切削制造比較合適?；谝陨戏治觯O(shè)計(jì)出本夾具的夾具體如下圖所示： 所設(shè)計(jì)夾具的夾具體 圖2-9 第3章 夾具裝配圖的繪制 夾具裝配圖的繪制，是在夾具結(jié)構(gòu)方案草圖經(jīng)過老師審定之后進(jìn)行的。 夾具的總裝配圖應(yīng)按國家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，繪圖比例盡量采用1：1。主視圖應(yīng)按操作者的視線方向繪制，總裝配圖應(yīng)將夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達(dá)清楚。在完整地表達(dá)出夾具工作原理和構(gòu)造的基礎(chǔ)上，視圖的數(shù)量盡可能少。 應(yīng)先用細(xì)雙點(diǎn)畫線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各

18、個(gè)視圖的合適的位置上,然后依次繪出定位裝置、夾緊裝置、其它裝置和夾具體。在夾具總裝配圖上工件可以看做透明體，不遮擋后面的線條。 3.1 夾具總裝圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸及公差 1) 夾具的最大輪廓尺寸為156mm 120mm20mm。 2) 槽的寬度為28H11，及對稱度為0.12。 3.2 夾具總裝圖應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)條件 1) 定位銷的上平面對夾具體底面B平度度誤差不大于0.02mm。 2) 定位銷對夾具體的垂直度誤差不大于0.03mm。 基于以上分析繪制出夾具總裝配圖如下圖所示： 第4章 誤差設(shè)計(jì) 4.1誤差分析 4.1.1定位誤差

19、 工件的加工誤差是指工件加工后在尺寸形狀和位置三個(gè)方面偏離理想工件的大小它是由三部分因素產(chǎn)生的 1工件在夾具中的定位、夾緊誤差。 2夾具帶著工件安裝在機(jī)床上夾具相對機(jī)床主軸或刀具或運(yùn)動導(dǎo)軌的位置誤差也稱對定誤差。 3加工過程中誤差如機(jī)床幾何精度工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形、切削振動等原因引起的誤差。 其中定位誤差是指工序基準(zhǔn)在加工方向上的最大位置變動量所引起愛的加工誤差。 4.1.2產(chǎn)生定位誤差的原因 1.基準(zhǔn)不重合來帶的定位誤差 夾具定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合兩基準(zhǔn)之間的位置誤差會反映到被加工表面的位置上去所產(chǎn)生定位誤差稱之為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。 2.間隙引起的定位誤差

20、 在使用心軸、銷、定位套定位時(shí)定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準(zhǔn)產(chǎn)生定位誤差。 3.與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差 1）定位基準(zhǔn)面與定位元件表面的形狀誤差。 2）導(dǎo)向元件、對刀元件與定位元件間的位置誤差以及其形狀誤差導(dǎo)致產(chǎn)生的導(dǎo)向誤差和對刀誤差。 3）夾具在機(jī)床上的安裝誤差即對定誤差導(dǎo)致工件相對刀具主軸或運(yùn)動方向產(chǎn)生的位置誤差。 4）夾緊力使工件與定位元件間的位置誤差以及定位元件、對刀元件、導(dǎo)向元件、定向元件等元件的磨損。 4.2定位誤差的計(jì)算 定位誤差是指工序基準(zhǔn)在加工方向上的最大位置變動所引起的加工誤差。設(shè)計(jì)的夾具要從分考慮此定位方案的定位誤差的大

21、小是否在允許的范圍內(nèi)。一般定位誤差應(yīng)控制在工件允許誤差的1/5~1/3之內(nèi)。 定位誤差△D。由于對稱度的工序基準(zhǔn)是Φ50的軸線，定位基準(zhǔn)是Φ20H7的軸線，故△B=0.027.工件以平面定位，△Y=0。因此，定位誤差△D=0.027。 謝 辭 通過這一個(gè)多月的努力,這次課程設(shè)計(jì)終于告一段落。首先要感謝我 們的幾位指導(dǎo)老師。正是因?yàn)橛兴麄兊牟粩喔冻雠c指導(dǎo)，我們的夾具設(shè)計(jì)才能得以圓滿結(jié)束。在這一個(gè)多月的時(shí)間里我學(xué)到了不少的專業(yè)知識也認(rèn)識到了許多問題，剛開始在設(shè)計(jì)的過程中我們沒有考慮到機(jī)床加工的困難問題以及成本問題而導(dǎo)致我們設(shè)計(jì)的夾具在理論上是可以實(shí)現(xiàn)的而在實(shí)際加工過程中是很難加工完成的。所以在各位老師的耐心指導(dǎo)下我們不斷的修改于完善，最終才才得以完成。在加工過程中我們也遇到了這樣與哪樣的困難，但是經(jīng)過組員的探討和共同努力，我們克服了種種困難，最終一件成功的夾具展現(xiàn)在我們的眼前。最后還要感謝的就是我們這組的組長，正是有了他優(yōu)秀的領(lǐng)導(dǎo)能力以及團(tuán)結(jié)合作能力我們才能夠圓滿完成任務(wù)。