1、沈阳理工大学课设说明书1目 录1 夹具设计简介 21.1 零件的工艺规程 2 1.2 机床家具的功能 21.3 机床夹具应满足的要求 21.4 设计已知条件 32 夹具的结构设计 42.1 设计机床夹具前的准备工作42.1.1 明确工件的生产要求 42.1.2 充分理解工件的零件图和工序图 42.2 确定机床夹具的结构方案 42.2.1 选择定位原件 42.2.2 选择夹紧机构52.2.3 机床夹具的总体形式52.3 绘制夹具装配图 62.4 绘制夹具零件图 72.5 夹具结构方案的设计 73 夹具精度的验算94 课程说明104.1 设计方案论证104.2 设计方案手段与结果104.3 形成的
2、论点104.4 仪器设备11结论 13致谢与感想14参考文献15沈阳理工大学课设说明书21 夹具设计简介1.1 零件的工艺规程规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工，加工中除了需要机床，刀具，量具外，成批生产是还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的联系装置，使工件相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接景象工件加工表面的位置精度，所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。1.2 机床夹具的功能全套图纸加 1538937061.2.1 保证加工精度，工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位;二是通过
3、家骏技工是工件 的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧、这样，就可以保证工件加工面的位置精度，且精度稳定。1.2.2 提高生产率，使用夹具来安装工件，可以减少划线，找正，对刀等辅助时间，采用多件，多工位夹具，以及气动，液压动力基金装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。1.2.3 扩大加床的使用范围，有些机床夹具是指上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上暗访镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。1.2.4 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。1.3 机床夹具应满足的要求沈阳理工大学课设说明书3。1.3.1 保证加工精度，这是必须做到的最基本要求，其关键是正确
4、的定位，夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。1.3.2 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应，在大批量生产时，尽量采用快速，高效的定位，夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求 在中，小批量生产时，夹具应有一定的可调性，一适应多品种工件的加工。1.3.3 安全，方便，减轻劳动强度，机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置、要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，时工人操作方便、大批量生产和加工笨重时，更需要减轻工人的劳动强度、1.3.4 排屑顺畅，机床夹具中积累切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量时工件和夹具产生热变形，影响加工精度，清理
5、切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。1.3.5 机床夹具应有良好的强度，刚度和结构工艺性，加床夹具设计时，要方便制造，检查测，调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。1.4 设计已知条件图 1-1 工件课设要求：设计两个钻 210 孔的夹具。沈阳理工大学课设说明书42 夹具的结构设计2.1 设计机床夹具前的准备工作2.1.1 明确工件的生产要求工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动
6、夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。2.1.2 充分理解工件的零件图和工序图零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，他决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据。工序图给出了零件本工序的工序基准、以加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面、决定了机床夹具的定位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采沈阳理工大学课设说明书5用的机床加工方法，定位方案不一定要顶六个自由度，但是要完全定位。工件的代待加工表面是选择机床，刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外形尺寸，选择
7、合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹 紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。2.2 确定机床夹具的结构方案2.2.1 选择定位原件根据工序图给出的定位原理方案，按有关标准正确选择定位元件或定位元件的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。2.2.2 选择夹紧机构（1） 夹紧力的方向：夹紧力的要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能是工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。（2） 夹紧力的作用点：夹紧力的作用点应该选择在定位元件支撑点的作用范围内，以及工件刚度高的位置。确保工件的
8、定位准确、不变形。 （3）选择夹紧机构：在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题： 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和加紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。 手动夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。 夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 手动夹紧机构应操作灵活、方便。（4）夹紧力的大小：夹紧力的大小一般按静力平衡条件计算，计算出夹紧力为理论夹紧力。为保证工件装夹安全可靠，实际夹紧力应等于理论夹紧力乘以系数 K，一般K=1.52.5。各种典型夹紧机构的计算方法可参阅机床夹具手册 。沈阳理工大学课设说明书62.2.3 机床夹
9、具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。（1） 选择导向装置：导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。（2） 确定联接体：联接体是将装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、加紧机构留出空间。（3） 确定夹具体：夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状） ，保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。2.3 绘制夹具装配图（1）装配图应按照国家标准尽可能 1：1 地绘制，三视图要完整清晰
10、的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位面夹紧面和加工表面） 。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。（4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉等） ，将夹具各组成元件联成一体。（5）标注必要的尺寸、配合、公差等夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、国定尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块对刀时塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸即公差。夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。各
11、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的位置尺寸和形位公差。沈阳理工大学课设说明书7（6）标注技术条件。定位元件的定位面间相互位置精度。定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。定位表面与导向元件间的位置精度。导向元件工作面间的位置精度。（7）对零件编号，填写标题栏和零件明细表。每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。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，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。2.4
12、绘制夹具零件图对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。（1）零件图尽可能按 1：1 绘制。（2）零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、 位置精度、技术要求而定。（3）零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整2.5 夹具结构方案的设计2.5.1 选择定位装置：根据加工精度要求，采用六点定位原理。由已知条件和所学过得定位知识，本工件可选择两个短 V 形块平面做定位。V 形快平面定四个自由度，故不用选择其它定位元件。2.5.2 夹紧装置：根据工件得外形尺寸以及定为元件，采用自制压板，用二个压板就可将工
13、件压紧。为了提高工件的夹紧程度，提高夹具的使用效率，可采用气动夹紧装置。2.5.3 导向装置：为保证孔的加工精度，可选择钻孔导向套。由于钻模板距离工件太近以及夹具体的工作原理，所以选择固定钻套。 沈阳理工大学课设说明书8图 2-1 装配图2.5.4 夹具的总体形式：1) 用四个粗牙螺纹将四个圆柱固定在压板上，防止圆柱工件在加工时翻转，用两个 V 形块防止工件在 加工时轴向移动和水平旋转。2) 将刀具导向套固定在钻模板上。钻模板用一个大的旋转轴销固定，钻模板圆柱转轴采用方孔配合连接。钻模板上设计有旋转卡板，可确定其导向套中心孔得位置。钻模板可以在水平面 360的范围内旋转，这样方便工件的装夹，提
14、高工件装夹速度。3) 夹具的外形尺寸：12612092沈阳理工大学课设说明书93 夹具精度的验算3.1 定位误差，此项主要是定位孔10H7 与定位销10g6 的间隙产生，最大间隙为 0.015mm。3.2 钻模板衬套中心与定位销中心距误差，此项精度较高，可以忽略。3.3 钻套与衬套的配合间隙，有15H6g5 可知最大间隙为 0.029mm。3.4 钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。3.5 钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差 e，由下式求出：e=( H/2 + h + b )max/He-刀具引偏量（ mm）H-钻套导向高度（mm）h-钻套下断面与工
15、件间的空间高度（mm）max-刀具与钻套的最大间隙上述各量参看上图刀具与钻套的配合为15H6/g5，可知max=0.025mm；将 H=8mm, h=0, B=5mm 代入，可求得 e=0.225mm。沈阳理工大学课设说明书10由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和： 0.064 4 课设说明4.1 设计方案论证（1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用立式铣床加工比较合理，因此加工方向式平行与水平面的。（2）然后工件主要定位部分为大端面的阶梯轴，这样我设想用 V 型块夹紧在大小端面的交接处（大于轴颈的
16、大端面大端面紧贴在 V 型块的端面） ，这样可以多限制二个自由度，加上 V 型块本身能定位的四个自由度，这样由于工件的形状使得一个 V 型块就共限制了六个自由度，正好满足六点定位原理，所以这里就是选择 V 型块的优点。（3）最后将 V型块先固定在一块底板上，利用内六角螺钉和定位销定位和夹紧，V型块把工件定位后，可利用移动压板来对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该垂直与工件的轴线方向，作用点为轴的切点。4.2 设计方法手段与结果（1）首先对工件的加工要进行分析，已知工件为大端面的阶梯轴，在大端面上铣处 30 的槽，根据工件的形状和加工要求，我认为采用立式铣床比较合理。（2）然后，根据六点定位原
17、理，选用 V型块夹紧在大小端面的交接处（大于轴沈阳理工大学课设说明书11颈的大端面大端面紧贴在 V 型块的端面） ，这样可以多限制二个自由度，加上V 型块本身能定位的四个自由度，这样由于工件的形状使得一个 V 型块就共限制了六个自由度，正好满足六点定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，可以利用移动压板，进行夹紧，因为移动压板简单使用，而且不影响加工过程，所以最总选择移动压板进行夹紧。（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，定位约合六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。4.3 形成的论点（1）在设计过程中，我开始只利用了一个 V 型块进
18、行定位，但在后来的分析中我发现，工件的轴的长度远大于我所用的 V 型块的长度，所以我决定选用二个 V 型块并排摆放，共同定位元件（2）设计过程中我采用了一个移动压板，因为 V型块已经限制了六个自由度，只需要对工件进行夹紧就可以满足要求，这样我在后来的设计中又加入了一个移动压板。（3）V 型块有 120 度，90 度，60 度三种，但我选用了 90 度的 V型块，因为 90度的 V型块精度和稳定性居中，应用最多。4.4 仪器设备（1）V 型块 2 个 材料：20 钢 ，标准如下图：dN D L B H A A1 A2 b l 基本尺寸极限偏差 H7d1 d2 h h1 r9 510 32 16
19、10 20 5 7 2 6 5 9 4 5 114 1015 38 20 12 26 6 9 4 7 4 6 10 5 718 1520 46 16 32 6 924 2025 552520 409 1288 5 7 12 611132 2535 70 32 25 50 12 15 12 10 609 15 8 1442 35 85 40 32 64 16 19 16 12 8 0 11 18 10 182沈阳理工大学课设说明书124555 4560 # 35 76 20 2270 6080 # 42 96 30 2585 80100 #5050 #20 254015 10 11 22 123
20、03（2）垫圈 1 个 材料：20 钢或 45 钢（3）移动压板 1 个 材料：45 钢 标准如下图：（4）垫板 1 个 材料：45 钢L公称直径（螺纹直径）A型B型C型B H l l1 b b1 d h h1 K m40 40 18 6 17 9 445 20 8 19 11 6650 22 12 22 146.6 7 M6 2.5 5845 20 8 18 8 450 22 10 22 12 6860 14 179 9 M8 316106025 10 27 14 670 28 12 30 17 81080 30 16 36 2311 10 M10 4 81270 14 30 15 680
21、32 16 35 20 10100 18 45 30 1512120 22 55 4314 12 M12 51.5102580 3618 35 15 6100 40 22 44 24 12120 25 54 36 1816160 30 74 5418 16 M16 6 1235100 4522 42 18 10120 25 52 30 15160 50 30 72 48 2520200 55 35 92 6822 20 M20 721540移动压板标准沈阳理工大学课设说明书13结 论利用二个 V型块可以限制工件的四个自由度，加上工件的大端面与 V型块的相接处的限制，这样刚好可以限制六个自由度，
22、符合六点定位的原理。再对工件进行夹紧设计，应用一个移动压板在垂直于轴线方向上进行夹紧，这样就可使工件稳固的夹紧在机床上，能更加方便，准确的进行铣槽加工。沈阳理工大学课设说明书145 致谢与感想通过对夹具得设计是我认识到，设计是为了方便别人，而不是为了自己设计方便。这才是设计的重中之重。这次设计我从中学到了很多知识，使我大开眼界，了解了很多我以前所不知道的东西，通过这次设计我学会了老师和同学的相互配合是多么的重要，老师对我的启发使我受益很多。也让我学到了很多老师做学问的精神，对我门严肃要求一丝不苟，而同学对我的帮助更是让我是分感激，我门相互讨论，相互学习设计任 务首先我要感谢我的指导教师，在设计
23、过程中给与我很大的帮助，使我在细节和思想上更加完善，而且也从中吸取了经验和思想。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求，比如：夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，夹具体一般设计成平板式，保证具有足有的刚性，还有设计的装配图应按照 2：1的比例画出，视图要完整清楚的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理，并视所有工件为透明体，用双点划线画出主要部分，并画出定位元件，夹紧机构和导向装置的位置。 沈阳理工大学课设说明书156 参考文献1 范祖尧主编. 机械设备设计手册 （3）北京：机械工业出版社，1996 引用部分起止页 1231452 冯辛安主编. 械制造装备设计北京：机械工业出版社， 1999 引用部分起止页 2072883 蔡光起主编.机械制造工艺学沈阳：东北大学出版社，1994 引用部分起止 页 56784 东北重型机械学院.机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社，1988 引用部分起止页 1041315 张海华主编. 械制造装备设计指导书沈阳理工大学：机械工程系，2008 引用部分起止页 4446
