法兰盘夹具设计说明书.doc

法兰盘夹具设计
说明书

班级：
姓名：

题目：　　　
设计法兰盘4*Φ9mm孔的夹具
任务：　　
（1）　绘制零件图1张 　A4纸 　　　　　
（2）　绘制夹具零件图1张 　 A2纸 　　　　　　
（3）　课程设计说明书1份 　　　　　
原始资料：　
该零件图样一张；材料为铸铁，产量为中批量生产。
分组要求：　　　
全班同学共39人，分为10个小组，每组4名同学，每组同学在提供
备选题中选择一种零件。
设计要求：　　　
工艺规程可行，参数选择正确，设计计算准确，文字语句通顺，视图绘制规整。
设计时间：
　一周

零件图

目录

一　设计目的

二　加工工艺分析

三　定位方案与定位元件的设计

四　确定夹紧方式与设计夹紧装置

五　整体结构设计

六　确定夹具总图的技术要求

一　设计目的

1. 　通过完成支架通槽加工夹具的设计，将具有查找文献与标准的能力；且对机械生产实际中夹具的设计有进一步的了解与自身能力提高。
2. 　通过CAD画图，学生能够将以前的机械制图与专业知识有机结合，是一项综合能力的提升。　
3. 　课程设计是在学完了机械制造装备设计与大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造装备设计中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析与解决工艺问题。初步具备了设计一个中等复杂程度零件（气门摇杆轴支座）的夹具设计的基本原理与方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉与运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。
　　由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导。

二　加工工艺分析

基面的选择
　　工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确及合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。
在本工序中除保证孔本身的尺寸精度与表面粗糙度要求外，还需要保证以下的位置精度：
左右Φ9孔圆心到圆柱的轴线的水平距离分别为12mm、20mm；
该工件刚度较好，4*Φ9孔的加工精度要求不高，且本工序前，工件上的各端面与各孔均已经过加工，故为定位基准的选择提供了有利条件。
三 定位方案与定位元件的设计

工件的定位必须解决两个问题：即根据加工技术要求限制工件的自由度；使定位误差控制在允许的范围内。
1. 工件的定位原理
在制定工件的工艺规程时，已经初步考虑了加工工艺基准问题，有时还绘制了工序简图。设计来具时原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。
　　六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。这里要清楚每个点都必须起到限制一个运动自由度的作用，而绝不能用一个以上的点来限制三个自由度。因此，这六个点绝不能随意布置。
2. 完全定位与不完全定位
　　　　　根据工件加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，称为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，称为不完全定位。　
3. 欠定位及过定位
根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，这就称为定位的正常情况，它可以是完全定位，也可以是不完全定位。
根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为非正常情况，前者又称为欠定位，它不能保证位置精度，是绝对不允许的。后者称为过定位，加工中一般是不允许的，它不能保证正确的位置精度，但在特殊场合下，如果应用得当，过定位不仅是允许的，而且会成为对加工有利的因素。

4 定位误差分析
1） 定位元件尺寸公差的确定
夹具的主要定位元件为短定位销。所以该定位销的尺寸公差现规定为本零件 在工作时相配的尺寸公差相同，所以定位误差为：
2）零件规定孔4×Φ9mm在轴线 68mm圆周上，左边孔距离轴线20mm，右边孔距离轴线12mm，已知孔位置主要由夹具体定位误差、夹具体及钻模板的配合误差、钻模板以及夹具体的制造误差组成。
夹具体的制造误差为：对定位孔轴线平行度为：0.02，则夹具体及钻模板配合误差，则经过具体计算，故误差不超过允许误差。
3） 夹具结构设计及操作简要说明
在设计夹具进应该注意提高劳动生产率。因此，使用铰链式钻模，一次固定4个钻套，在一次装夹中可以加工4个孔。本工序是粗加工，切削力较大，但是由于钻削重要生产的轴向力指向定位面，与夹紧力方向相同，所以夹紧力不直接对消切削力。但是切削力产生颠覆力矩，应该使夹紧力主法平衡。利用钻模板夹紧Φ90突台。
装夹工件时，先翻开钻模板把工件放在夹具上，由短销定位，最后用定位销定好位置把钻模板合上，把菱形螺母锁上。这样就可以钻削了。
5. 根据以上原则，工件的定位有下列两个方案。
第一方案：以Φ20孔与一端侧面为定位基准，以限制工件的自由度，在本工序前，该工件已经经过精加工，其平行度已经得到保证，优点是工件安装稳定，但结构复杂。
第二方案：以Φ20孔与销孔Φ4孔为定位基准，优点是工件安装稳定，结构简单。
从保证加工要求与夹具结构的复杂性两方面来分析比较，应以第一方案来设计定位装置。
为实现第一种定位方案，所使用的定位元件又有下列两种可能性：
１） 用心轴，支承板，此方案误差较大，不好操作。
２） 用心轴，菱形销，此方案定位误差小，操作简单，故选此方案设计夹具。

四 确定夹紧方式与设计夹紧装置

1. 夹紧的目的
工件在夹具中定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏。由于工件在加工过程中受切削力、惯性力、夹紧力等的作用，会产生变形或位移，从而影响工件的加工质量。所以工件的夹紧也是保证加工精度的一个重要的问题。
2. 夹紧机构设计时，一般应满足以下主要原则
1）夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置。
2）夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动。
3）使工件不产生过大的变形与表面损伤。
４）夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度与刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧机构应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。
５）夹紧机构操作必须安全、省力、方便，符合工人操作习惯。
６）夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须及生产纲领与工厂的条件相适应。
3. 夹紧点选择的原则
1）尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上，这样会减少夹紧变形，凡有定位支承的地方，对应处都应选择为夹紧点并施以适当的夹紧力，以免在加工过程中工作离开定位元件。
２）夹紧点选择应尽量靠近加工表面，且选择在不致引起过大夹紧变形的位置。
４．对夹紧机构的设计要求
１）可浮动
２）可联动
３）可增力
４）可自锁
根据以上原则与要求，应该使夹紧力落在刚性较好的部位，因该工件的刚性较好，且使用螺母拧紧。因此不需要另外施加夹紧力。
五　整体结构设计
一. 1）钻床夹具结构的选择
在设计钻床夹具时，首先需要考虑的问题是根据工件的形状、尺寸、质量与加工要求、工件的生产批量、工厂的工艺装备技术状况等具体条件，来选定夹具的结构类型。然后再进一步解决保证与提高被加工孔的位置精度问题。
2）钻床夹具的特点与主要类型
各类钻床与组合机床邓设备上进行钻、扩、铰孔的夹具，统称为钻床夹具。由于在钻孔时不便于用试钻发法把刀具调整到规定的位置、采用划线加工则精度低，生产效率低，故当生产批量较大时，常使用专用钻床夹具（钻床夹具习惯是上称钻模）在钻床夹具上，一般都装有距定位元件一定距离的钻套，通过它引导刀具就可以保证被加工孔的坐标位置，并防止钻头在切入后的偏斜。
3)钻套与钻模板的设计
钻套的作用是确定被加工工件的位置，引导钻头、扩孔或绞刀并防止在加工过程中发生偏斜。钻模板及夹具体接连，它是保证钻床夹具精度的重要零件。按钻模板在夹具体上链接方式可以分为一下几种。
1. 固定式钻模板 固定式钻模板靠螺钉与销钉固定在夹具体上，在装配后镗钻套底孔，保证钻套底孔的位置精度要求。因此，固定式钻模板精度高，但装卸工件不方便。
2. 铰链式钻模板 钻模板采用铰链及夹具体链接，可以方便的打开，便于装卸工件、清理切削，对于钻孔后需要攻螺纹尤为合适。但钻套位置精度较低，结构也较复杂。
3. 可卸式钻模板 可卸受的钻模板以俩孔在家具提上的组圆销与菱形销定位，并用铰链螺栓将模板与工件一起夹紧，加工完毕需将钻模板卸下工件。其工件原理及盖板式钻床夹具相似。使用这类钻米版时，装卸模板费时费力，钻套的位置精度较低，故一般多在其他形式的钻模板不便于装卸工件时采用，当工件有几个加工面时，为便于装卸工件，可将其中的一个或俩个工作面的钻模板做成可卸式的。
4. 活动式钻模板 在一些情况下，钻模板往往不能像上述钻床夹具一样设置在夹具上，而是将它连接在主轴箱上，并随主轴箱而运动，这种钻模板称为活动钻模板。
5.
二、 由零件结构图（如下图）尺寸设计夹具各部件的结构尺寸

1）底座
底座使用HT200的铸造成型，进行时效处理，消除内应力，具有较好的抗压强度，刚度与抗振性。在四角有U型槽，及T型螺钉配合使用，将夹具固定在工作台上。

2） 固定导向件
固定导向件由45钢的钢板与型材焊接而成，退后处理，保证尺寸的稳定性，且在装配后修正尺寸，保证夹具的精度。焊接件制造方便，生产周期短，成本低。
3）钻套、衬套的选择
因为为中批量生产，为了便于更换磨损的钻套，所以选择使用标准可换钻套，材料
为T10A。查机械手册，钻套及衬套之间采用配合，衬套及钻模之间采用配合。当钻套磨损一定后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱出。

4） 钻模板

5） 开口垫圈的结构如图所示：

六　确定夹具总图的技术要求

１． 夹具总图上应标注的技术要求
１） 夹具外形的最大轮廓尺寸
２） 定位副的配合公差及定位支承间的位置精度
３） 引导副的配合公差带、引导元件间的位置精度及其一个引导元件对定位元件的位置精度
４） 夹具（指定位元件）对机床装夹面间（即夹具安装面）的相互位置公差
５） 其他结合副的公差带及相互位置精度
２． 机床夹具技术要求允差值的确定
在确定时可分两种情况考虑：
１） 直接及工序位置精度有关的夹具公差
２） 这种情况一般可按下列原则估算夹具公差：
夹具上的线性尺寸公差及角度公差Tj=(1/5——1/2)Tc。
夹具工作表面相互间的距离尺寸公差及相互位置公差Tj=(1/3——1/2)Tc；
当加工尺寸为未注公差尺寸时，夹具的线性尺寸公差取0.10mm。
３） 及加工要求无直接关系的夹具公差

设计感想
通过这次夹具设计，我在多方面都有所提高。通过这次夹具设计，综合运用本专业所学课程的理论与生产实际知识进行一次法兰盘夹具设计，巩固及扩

充了法兰盘孔夹具设计等课程所学的内容，掌握气法兰盘孔夹具设计的方法与步骤，掌握法兰盘孔的夹具设计的基本模具，了解了夹具的基本结构，提高了绘图能力，熟悉了规范与标准，同时独立思考的能力也有了提高。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了宽容，学会了理解。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计夹具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足与薄弱环节，从而加以弥补。
在此感谢我们的老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我们工作、学习中的榜样.这次模具设计离不开老师的细心指导。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助与支持，让我感受到同学的友谊。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评及指正，本人将万分感谢。

参考文献
【1】 李余庆，孟广耀. 机械制造装备设计. 机械工业出版社，第二版. ——北京： 2008.
【2】 王 栋，李大磊. 机械制造工艺学课程设计指导书. 机械工业出版社，——北京：2010.
【3】 吴 拓，现代机床夹具设计. 化学工业出版社. -——北京： 2009.
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