三轴连杆铣削端面夹具设计说明书.doc

机电及自动化学院

专业课程综合设计

设计题目：三轴连杆铣削端面夹具

专 业： 机械电子工程
届 别： 08级
学 号：

2023年 1 月

目录
前言 2
课程设计规定 3
一、 工件分析 4
（一） 工件功能； 4
（二） 工件结构； 4
二、 工序分析； 5
三、 可采用的定位及夹紧方案分析比较 5
四、 定位及夹紧方案拟定 6
五、 定位方案定位误差计算 6

1.用夹具装夹加工时的工艺基准 6
2.定位误差的概念 7
3.定位误差产生的因素及其计算 7
4.分析计算定位误差时应注意的问题 7
5、误差分析 8
6、误差计算 9
六、 重要结构设计和分析 9
七、 重要定位元件结构设计 10
1. 销柱 10
2. 定位销 11
八、 设计心得体会 11
九、参考文献书目 12

前言

机械制造装备课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。
其目的在于：
1． 培养学生综合运用机械设计基础及其他课程的理论知识和生产实际知识去分析、解决工程实际问题的能力，通过课程设计训练可以巩固和加深有关机械课程设计方面的理论知识；
2． 学习和掌握一般机械设计的基本方法和环节，培养独立设计的能力，为后续的专业课程设计及毕业设计打好基础、做好准备；
3． 使学生具有查询规范手册、图册和有关设计资料的能力。
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的连接装置，使工件相对于机床获得对的的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。通常把拟定工件在机床上或夹具中占有对的位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应当用一定的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的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否对的、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、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。

课程设计规定
1， 每人根据给定图纸及规定设计加工夹具一套；
2， 设计需提交的资料涉及：
a) 设计说明书，重要内容涉及工件功能与结构分析；工序分析；可采用的定位及夹紧方案分析比较；定位及夹紧方案拟定；所选定的定位方案定位误差计算；夹具重要结构设计和分析；重要定位元件结构设计等；
b) 夹具装配图，规定绘图规范，总体尺寸、零件名称技术规定等标注完整；
c) 夹具重要零件零件图3张，钻孔夹具可绘制夹具图、钻模板和主定位元件图，铣削夹具可绘制夹具图、主定位元件图和对刀块或其它次要定位元件图；
d) 工序附图，说明所设计的夹具应用于被加工表面的工序及工序尺寸等；
e) 以上材料需提交纸质版和电子版各一份。

一、 工件分析
（一） 工件功能；
课题所给的工件是一个三轴连杆，三轴连杆的作用是改变运动传递方向、扩大行程、实现增力和远距离传动。
（二） 工件结构；
连杆由大、小头和杆身等部分组成。大头为开式结构(系直剖式连杆)。连杆和连杆盖用螺栓，螺母连接。为减少磨损和便于修理，大头孔和小头孔内分别安装轴瓦和铜套。连杆身的截面为工字形，可减少重量和减少惯性力又使连杆具有足够的强度和刚度。连杆头两端面有落差且杆身对称。大小头侧面设计有定位凸台作为机械加工时的辅助定位基准，便于定位基准的统一。
连杆总的工艺特点是:外形复杂，不易定位;大、小头有细长的杆身连接，所以弯曲刚性差，易变形;尺寸精度，形状精度和位置精度及表面粗糙度规定很高。

二、 工序分析；
三轴连杆的Φ50和Φ112两圆盘表面以及Φ90、Φ35孔都通过了粗加工，在精加工Φ50圆盘表面时采用组合铣刀一次性加工圆盘的上下表面，比先加工上表面在加工下表面可以更好的保证两表面的中心对称度。同时加工效率高，大量的节省加工时间。
三、 可采用的定位及夹紧方案分析比较
方案一：三轴连杆精铣50圆盘两端面，需要限制6个自由度，可以上下端面分开铣削采用双V型块定位限制,一端为浮动同时可以夹紧,低面限制。该夹具结构简朴，精度一般，装夹方便，由于上下面分开加工效率较低。
方案二：可以采用内孔定位90定位销限制两个自由度，50圆盘端采用可浮动V型块定位限制一个自由度并可夹紧，底面限制三个自由度，同时采用螺母夹紧，该夹具可以有效的保证加工精度，结构较复杂，且装夹较不方便，也是分上下面两次铣削，加工效率不高。
方案三：采用圆柱销定位限制两个自由度，圆柱销同时带螺纹可以采用螺母加垫片夹紧，底面限制三个自由度，可以采用定位销限制，在保证50圆盘端浮空的情况下可以同时铣削上下两端面，提高生产效率。该夹具结构较简朴，夹紧稍显复杂，但加工效率高，且可以有效的保证加工精度。
四、 定位及夹紧方案拟定
综上；采用方案三，最为抱负，在夹具体简朴的同时加工精度得到保证，同时方案三的加工效率也是最高的，符合生产规定。

五、 定位方案定位误差计算
在成批大量生产中，广泛使用专用夹具对工件进行装夹加工。加工工艺规程设计的工序图则是设计专用夹具的重要依据。由于在夹具设计、制造、使用中都不也许做到完美精确，故当使用夹具装夹加工一批工件时，不可避免地会使工序的加工精度参数产生误差，定位误差就是这项误差中的一部分。判断夹具的定位方案是否合理可行，夹具设计质量是否满足工序的加工规定，是计算定位误差的目的所在。
1.用夹具装夹加工时的工艺基准
用夹具装夹加工时涉及的基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是指在设计图上拟定几何要素的位置所依据的基准；工艺基准是指在工艺过程中所采用的基准。与夹具定位误差计算有关的工艺基准有以下三种：
（1）工序基准 在工序图上用来拟定加工表面的位置所依据的基准。工序基准可简朴地理解为工序图上的设计基准。分析计算定位误差时所提到的设计基准，是指零件图上的设计基准或工序图上的工序基准。
（2）定位基准 在加工过程中使工件占据对的加工位置所依据的基准，即为工件与夹具定位元件定位工作面接触或配合的表面。为提高工件的加工精度，应尽量选设计基准作定位基准。
（3）对刀基准（即调刀基准） 由夹具定位元件的定位工作面体现的，用于调整加工刀具位置所依据的基准。必须指出，对刀基准与上述两工艺基准的本质是不同，它不是工件上的要素，它是夹具定位元件的定位工作面体现出来的要素（平面、轴线、对称平面等）。假如夹具定位元件是支承板，对刀基准就是该支承板的支承工作面。
2.定位误差的概念
用夹具装夹加工一批工件时，由于定位不准确引起该批工件某加工精度参数（尺寸、位置）的加工误差，称为该加工精度参数的定位误差（简称定位误差）。定位误差以其最大误差范围来计算，其值为设计基准在加工精度参数方向上的最大变动量，用表达。
3.定位误差产生的因素及其计算
1）基准不重合误差
定位基准与设计基准不重合产生的定位误差称基准不重合误差，用表达。
2）基准位置误差
定位基准相对对刀基准的位置移动产生的定位误差称为基准位置误差，用表达。
3）定位误差的计算
由上述定位误差产生的因素及两类定位误差的计算（基准不重合误差，基准位置误差），可以得出定位误差的计算公式如下：
（3-3）
式中 —定位误差；
—基准不重合误差；
—基准位置误差；
—设计基准相对定位基准的最大变动量；
—定位基准相对对刀基准的最大位置移动量；
、—求解、在加工精度参数方向上产生的定位误差的函数，其具体形式根据具体的定位方案来分析拟定。
在式3-3中，当和由两个互不相关的变量引起时，用“+”；当和是同一变量引起时，要判断两者对的影响是否同向，方向相同时用“+”，方向相反时用“－”。
4.分析计算定位误差时应注意的问题
（1）定位误差是指工件某工序中某加工精度参数的定位误差。它是该加工精度参数（尺寸、位置）的加工误差的一部分。
（2）某工序的定位方案对本工序的多个不同加工精度参数产生不同的定位误差，应分别逐个计算。
（3）分析计算定位误差的前提是用夹具装夹加工一批工件，用调整法保证加工规定。
（4）计算出的定位误差数值是指加工一批工件时某加工精度参数也许产生的最大误差范围（加工精度参数最大值于最小值之间的变动量）。它是个界线范围，而不是某一个工件定位误差的具体值。
（5）一批工件的设计基准相对定位基准、定为基准相对对刀基准产生最大位置变动量、是产生定位误差的因素，而不一定就是定位误差的数值。

5、误差分析
夹具的重要功能是用来保证工件加工表面的位置精度。影响位置精度的重要因素有以下三个方面：
1）工件在夹具中的安装误差，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的位置误差。
3）加工过程中出现的误差，涉及机床的几何精度、运动精度，机床、刀具、工件和夹具组成的工艺系统加工时的受力变形、受热变形、磨损，调整、测量中的误差，以及加工成形原理上的误差等。
第三项一般不易估算，夹具精度验算是指前两项，其和不大于工件允许误差的2/3为算合格。
6、误差计算
由于定位基准与尺寸基准重合，故Δjb=0，工序尺寸350.2，定位基准存在平行度误差0.02，故Δjw=0.02。定位误差Δdw=Δjb+Δjw=0+0.02=0.02，故满足小于工序尺寸公差制造的0.2的（1/3~1/5）的条件。

六、 重要结构设计和分析
根据工件加工工步和工件外形，在保证工件加工精度的前提下，尽量使夹具体简朴，使夹具体便于加工，同时让整个夹具在装夹过程中简朴，便于操作，同时尽量使用标准件，有助于夹具日后的维护，夹具体的采用铸导致型，通过铣削加工保证表面粗糙度和形位公差。
夹具体的厚度30mm有助于铸导致型和保证整个夹具的稳定性，同时夹具需要装在机床工作台，夹具体的尺寸需要和工作台相配合，有助于夹具体在机床上的装配，同时也便于装配。

七、 重要定位元件结构设计
1. 销柱
五个自由度的限制都和销柱有关，只有保证销柱的精度才干有效的保证零件的加工精度，销柱下表面与夹具体的接触需要保证夹具体和工件接触的平行度，而作为定位销柱必须有足够的尺寸精度才干保证保证工件的加工规定。同时该销柱需要装配夹紧装置，需要对销柱的上端部位进行螺纹加工。

2. 定位销
定位销限制工件，与连杆臂接触。该定位销采用标注件可以达成目的。
八、 设计心得体会
紧张而又丰富的四周夹具课程设计过去了。通过这次课程设计实践，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。
课程设计师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可少的过程。“不积硅步，无以
至千里；不积小流，无以成江海”，通过这次课程设计，我深深体会
到了这句千古名言的寓意。我今天认真地进行课程设计，学会了脚踏
实地地迈开这一步，就是为明天能稳健的在社会大潮中奔跑打下坚实
的基础。
通过这次实训，我可以纯熟运用CAD绘图软件，在这次课程设
计过程中，我发现自己尚有很多局限性之处，在设计和计算过程中也出
现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然
还存在或多或少的问题，这也是我此后努力的方向，我会继续努力学
习，来丰富自己的知识。
说实话，课程设计真是有点累。然而，当我亲手整理自己的设
计成果，仔细品味着一周的设计里程，一种少有的成就感赶走了我所
有的疲倦。虽然这是我迈向未来的第一步，却令我感到自己成熟了许
多，令我有一种豁然开朗的感悟。
通过课程设计，使我深切的体会到，做任何事都必须耐心专
注。课程设计过程中，查找数据的失误，往往令我心烦意乱，数据的
误差让我不得不从头查找绘图中的错误点，浪费了很多时间。但这些
失误也是我珍贵的经验，让我对往后的设计提供很多的帮助，使我的
设计更精确，也养成了高度负责、一丝不苟的良好习惯。这次课程设
计使我在学习作风_[得到了一次难得的磨练。
由于这是我第一次进行夹具设计。虽然过程中了碰到困难，但是在老师的指点下，大家十分努力的解决问题。我们这次终于把我们所学的知识运用到现实中来了，虽然运用的不娴熟，但对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同学学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。
最后，我要衷心地感谢老师。是您的谆谆教导教会了我，是您
的敬业精神感动了我。我感谢老师您今天又为我的未来奉献一股强大
的力量。

九、参考文献书目
1.王启平.机床夹具设计(修订版)，哈尔滨工业大学出版社，2023
2.闻邦春.机械设计手册，机械工业出版社，2023
3.隋秀凛.实用机床设计手册，机械工业出版社，2023
4.薛源顺机床夹具设计，机械工业出版社，2023
5.李旦.机床专用夹具图册，哈尔滨工业大学出版社，2023
6.朱耀祥.现代夹具设计手册，机械工业出版社，2023
7.闻百桥.机械制图，高等教育出版社，2023.4
8.于骏一机械制造技术基础，机械工业出版社，2023.3
9.龚定安等.机床夹具设计原理，陕西科技，1993
10.东北重型机械学院等.机床夹具设计手册，上海科学技术出版社1988