夹具设计项目说明指导书.doc

目 录

前言……………………………………3

设计任务书……………………………4

设计思想与不同方案对比……………5

定位分析和定位误差计算……………10

对刀及导引装置设计…………………13

夹紧机构设计与夹紧力计算…………14

夹具操作动作阐明……………………15

设计心得体会…………………………15

参照文献书目…………………………17

前 言
机械制造装备课程设计是机械设计中一种重要实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面机械设计训练。
其目在于：
1． 培养学生综合运用机械设计基本及其她课程理论知识和生产实际知识去分析、解决工程实际问题能力，通过课程设计训练可以巩固和加深关于机械课程设计方面理论知识；
2． 学习和掌握普通机械设计基本办法和环节，培养独立设计能力，为后续专业课程设计及毕业设计打好基本、做好准备；
3． 使学生具备查询规范手册、图册和关于设计资料能力。
在工艺规程中，零件就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中，除了需要机床、刀具、量具之外，还要用机床夹具。机床夹具是机床和工件之间连接装置，使工件相对于机床获得对的位置。机床夹具好坏将直接影响工件加工表面位置精度。普通把拟定工件在机床上或夹具中占有对的位置过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等作用而破坏定位，还应当用一定机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧过程称为装夹。工件装夹与否对的、迅速、以便和可靠，将直接影响工件加工质量、生产效率、制导致本和操作安全等。机床夹具在生产中应用十分广泛。

专 业

数控技术
班级

3092
姓 名

薛本霖
学 号

设计题目
钻孔Φ18H7专用夹具
指引教师

汪炳森
设计条件
零件简图（含材料、质量及毛坯种类）、大批量生产

质量
材料
毛坯种类
0.45㎏
45
模锻件

设计规定
1、用计算机绘制总装图一张（A2图）、指定零件图一张（A3图）；
2、设计阐明书一份（涉及零件图分析、定位方案拟定、定位误差拟定、定位误差
计算等内容）；
3、设计时间：7天。

审 核

批 准

年 月 日

评 语

机床夹具课程设计任务书

设计思想与不同方案对比
1.钻床夹具设计：
（1）设计前准备工作
①明确工件年生产大纲：是夹具总体方案拟定根据之一，决定了夹具复杂限度和自动化限度。如在小批量生产中，常采用固定式钻模，固定式钻模是指加工中钻模板相对于工件和机床位置保持不变钻模，在大批量生产时，普通选取机动、多工件、自动化限度高方案，构造也随之复杂，成本也提高较多。
②熟悉工件零件图和工序图：零件图给出了工件尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度总体规定，工序图则给出了夹具所在工序零件工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序定位、夹紧原理方案，这是夹具设计直接根据。
已知待加工工件如任务书中图所示，孔直径为Ф18，圆柱高为150mm，外圆Ф130mm，里孔Ф90，设计钻孔Ф18孔夹具。
③加工办法：理解工艺规程中本工序加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少。
依照零件图可知，本道工序内容是钻1个Ф18孔。

（2）总体方案拟定
①定位方案
工序图只是给出了原理方案，此时应仔细分析本工序工序内容以及加工精度规定，按照六点定位原理和本工序加工精度规定，拟定详细定位方案和定位元件。
要拟定几种详细方案进行比较，选取或组合最佳方案。依照工序图给出定位元件方案，按关于原则对的选取定位元件或者定位组合。在机床夹具使用过程中，工件批量越大，定位元件磨损就越快，选用原则定位元件增长了夹具零件互换性，以便了机床夹具维修和维护。
方案一：依照本次夹具设计零件，设计定位方案为销和开口垫圈组合定位，可以限制5个自由度。装配图如下所示：

方案二：依照任务书上规定，加工零件要限制5个自由度，用1个定位销和1个光面压块组合定位，将定位销从工件内孔夹住零件，用光面压块、螺母套和六角头压紧螺钉组合成夹紧元件。装配图如下所示：

方案对比：
方案一：构造简朴，但在加工零件时操作会繁琐，并且所用材料造价会较高，从而导致成本大大提高，此方案操作过程中如钻头进度过大时会损坏定位销，技术规定高。
方案二：构造简朴，操作容易，夹紧和卸下工件时间比喻案一来得快，成本低，在机床夹具使用过程中，工件批量越大，定位元件磨损越快，选用原则定位元件增长了夹具零件互换性，以便机床夹具维修和维护，技术规定低，适合大批量生产。
综上所述，选用技术规定低，操作容易，成本低方案二。
②选取导向装置
导向装置是夹具保证加工精度重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已原则化，可按原则选取，为提高加工效率，选取迅速导向套加工工件。如下图所示：

③夹详细
用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板实体。详细大小依照整个机构大小而调节，要保证机构稳定、水平，因此形位公差会有较严格规定。
④绘制夹具装配图
（1）装配图应按国标尽量按1：1绘制，这样图样会有良好直观性。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清晰表达出夹具工作原理和构造。
（2）视工件为透明体，用双点划线画出重要某些（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面等），画出定位元件、夹紧机构、导向装置位置。
（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。
（4）画出夹详细及其她联接用元件（联接体、螺钉等），将夹具各构成元件联成一体。
（5）标注必要尺寸、配合、公差等。
①夹具外形尺寸，所设计夹具最大长、宽、高尺寸。
②夹具与机床联系尺寸，即夹具在机床上定位尺寸、固定尺寸，如车床夹具莫氏硬度、铣床夹具对定装置等。
③夹具与刀具联系尺寸，如用对刀块对刀时，塞尺尺寸、对刀块表面到定位表面尺寸，即公差。
④夹具中所有有配合关系元件间应标注尺寸和配合种类。
⑤各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后位置尺寸和形位公差。
（6）标注技术条件
①定位元件定位面间互相位置精度。
②定位元件定位表面与夹具安装基面位置精度。
③定位表面与导向元件间位置精度。
④导向元件工作面间位置精度。
（7）对零件编号，填写标题栏和零件明细表
每一种零件都必要有自己编号，此编号是唯一。在工厂生产活动中，生产部件按零件编号生产。
完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。
完整填写明细表，普通来说，加工工件填写在明细表下方，原则件、装配件填写在明细表上方。
注意，不能漏掉加工工件和原则件、配套件。

定位分析和定位误差计算
1、误差分析
夹具重要功能是用来保证工件加工表面位置精度。影响位置精度重要因素有如下三个方面：
1）工件在夹具中安装误差，涉及定位误差和夹紧误差。
2）夹具在机床上对定误差，指夹具相对于刀具或相对于机床成形运动位置误差。
3）加工过程中浮现误差，涉及机床几何精度、运动精度，机床、刀具、工件和夹具构成工艺系统加工时受力变形、受热变形、磨损，调节、测量中误差，以及加工成形原理上误差等。
第三项普通不易估算，夹具精度验算是指前两项，其和不不不大于工件容许误差2/3为算合格。
2、误差计算
定位误差分析
由于定位基准与尺寸重叠，故Δjb=0，工序尺寸123±0.1通过查表可得出加工孔尺寸φ18H7上下极限偏差分别为+0.018和0，轴尺寸φ90g6上下极限偏差分别为-0.012和-0.032，而孔尺寸φ90H7上下极限偏差分别为+0.035和0。定位孔公差TD=0.035-0=0.035。定位轴既定位心轴公差T轴=-0.012-(-0.032)=0.020;ΔS=0.018-0=0.018。定位基准位移误差 Δjw=1/2(TD+T轴+Δs)=1/2(0.035+0.020+0.018)=0.0375。由于该方案心轴是水平放置，故定位误差Δdw=Δjw=0.0375,满足不大于工序尺寸公差制造0.2（1/3~1/5）条件。
影响此项精度因素有：
1）定位误差，此项重要是定位孔Φ90H7与定位心轴Φ90g6间隙产生，最大间隙为0.050mm;
2）钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为122±0.1mm，误差为0.2mm；
3）钻套与衬套配合间隙，由Φ18H7/g6可知最大间隙为0.050mm；
4）钻套内孔与外圆同轴度误差，对于原则钻套，精度较高，此项可以忽视；
验算两孔平行度精度
导致产生两孔平行度误差因素有：
1）设计基准与定位基准不重叠引起误差；
2）定位销轴中心线对夹详细底平面垂直度误差；
3）钻套孔中心与定位销轴平行度误差；
4）刀具引偏量e产生偏斜角。
3、夹具装配图上应标注尺寸和技术条件
夹具装配图上应标注必要尺寸和技术规定，重要目是为了检查本工序零件加工表面形状，位置和尺寸精度在夹具中与否可以达到规定，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度检测。
夹具装配图上标注尺寸
1）夹具外形轮廓尺寸；
2）夹具与机床工作台或主轴配合尺寸，以及固定夹具尺寸等；
3）夹具与刀具联系尺寸，如对刀塞尺尺寸，对刀块表面到定位表面尺寸及公差；
4）夹具中工件与定位元件间，导向元件与刀具、衬套间，夹具中所有互相间有配合关系元件应标注配合尺寸、种类和精度；
5）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间装配后位置尺寸及公差。
上述联系尺寸和位置尺寸公差，普通取工件相应公差1/3~1/10,最惯用是1/3。

对刀及导引装置设计

导引装置
导向装置是夹具保证加工精度重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已原则化，可按原则选取，为提高加工效率，在此设计中我是选用可换钻套和衬套，如下图所示：

夹紧机构设计与夹紧力计算
选取夹紧机构
(1) 夹紧力方向：
夹紧力方向要有助于工件定位，并注意工件刚性方向，不能使工件有脱离定位表面趋势，防止工件在夹紧力作用下产生变形。
(2)夹紧力作用点：
夹紧力作用点应选取在定位元件支承点作用范畴内，以及工作刚度高位置，保证工件定位精确、不变形。
(3)选取夹紧机构：
在拟定夹紧力方向、作用点同步，要拟定相应夹紧机构。拟定夹紧机构要注意如下几方面问题：
①安全性。夹紧机构应具备足够强度和夹紧力，以防止损坏工件及伤害到夹具操作人员。
②手动夹具夹紧机构操作力不应过大，以减轻操作人员劳动强度，以提高工作效率。
③夹紧机构行程不适当过长，以提高夹具工作效率。
④手动夹紧机构应操作灵活、以便。
拟定夹紧力方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小。夹紧方案也需重复分析比较，拟定后，正式设计时也也许在详细构造上作某些修改。
夹具操作动作阐明
此夹具操作简朴，只要松开夹紧压块，将被加工工件套进定位销中，推动手柄，连同压块迅速接近工件，同步使横销进入螺母套纵向槽内，然后转动手柄，通过横销带动螺母套转动，同步螺母套又推动横销连同手柄杆移动，将工件夹紧。这些操作完后来就可以将钻头对准导向装置——可换钻套，进行加工了。

设计心得体会
为期一周机床夹具课程设计即将完美落幕，通过这次课程设计实训，使我对机械设计生产及应用方面有了进一步理解。一遍又一遍构思，一次又一次设计方案修改，暴露出了我在机械设计这方面知识欠缺和局限性。固然，咱们当前对机械设计只但是是一种初步理解，这门课程尚有更多知识等着咱们去学习和摸索，在这短暂课程设计过程中中，不但学习到了某些机械设计最基本理论，以及如何更高效使用设计手册，同步也对机械设计产生了更加浓厚兴趣。
机械设计往往离不开自己阅历，经验积累固然可以从课本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻印象，对别人经验，自己没有一定基本，要理解吸取真是一件很不容易事。通过这次实训，不断得使用Auto CAD绘图软件进行绘图，我对Auto CAD绘图软件应用更加纯熟。在这次课程设计过程中，我发现诸多同窗绘图能力不是较好，并且自己也尚有诸多局限性之处，在设计和计算过程中我和同窗们都会浮现某些细节遗落和错误，在同窗探讨和教师协助下也都一一改正，虽然也许还会存在或多或少问题，这也是我此后努力方向，继续努力学习，丰富自己知识储备，完善自己专业技能。
机械设计贯穿设计、制造、使用，维护整个过程，设计时疏忽总会不断地反映出来，第一次进行这样课程设计，各种各样问题不断涌现，在同窗们协助和教师指点下，我得到了长足进步，成功咱们所学知识运用到现实中来，这对咱们加深对课本知识理解很有好处。
一种真正谈能称之为机械设计工程师，需要十年甚至十年以上磨砺。还要有相称天分以及勤奋和能造就人环境。天才等于99%勤奋+1%努力，其实说并不是只要下苦工就会有成就。这句话说是若一种人对某个职业没有那1%天分，再勤奋也是没有用。勤奋是一种发掘自己天分一种途径，是有所成就必要条件之一。
在这次设计过程中，我学会了对于不同待加工工件设计不同夹具，对于夹具各种原则件都学会了如何查原则件手册、如何使用它们，这对我日后学习积累了宝贵经验，也更加清晰明白了，一份好设计光光靠创意是不够，还需要不断思考，比对，不断地优化，因而，保持一颗积极勤奋心是很有必要。
参照文献书目:
《机床夹具设计》 机械工业出版社，
《机床夹具设计》 哈尔滨工业大学出版社，
《机械设计手册》 机械工业出版社，
《金属切削手册》 上海科学技术出版社，
《实用机床设计手册》 机械工业出版社，
《当代夹具设计手册》 机械工业出版社，
《惯用金属材料手册》 中华人民共和国原则出版社，
《机床专用夹具图册》 哈尔滨工业大学出版社，
《互换性与技术测量》 大连理工大学出版社，
《机械设计基本》 高等教诲出版社，
《机械制造技术基本》 机械工业出版社，
《机械加工工艺手册》 机械工业出版社，