1、沈阳理工大学课设说明书1目 录绪论21 夹具设计简介31.1 机床夹具的功能31.2 已知工件31.3 机床夹具应满足的要求31.4 设计已知条件42 夹具的结构设计52.1 设计机床夹具前的准备工作52.1.1 明确工件的生产要求52.1.2 充分理解工件的零件图和工序图52.2 确定机床夹具的结构方案52.2.1 选择定位原件52.2.2 选择夹紧机构62.2.3 机床夹具的总体形式62.3 绘制夹具装配图62.4 绘制夹具零件图73 夹具精度的验算93.1 定位误差的分析与计算93.1.1 定位误差93.1.2 产生定位误差的原因104 课设说明114.1 设计方案的论证114.2 形成
2、的论点114.3 仪器设备115 致谢与感想145.1 致谢145.2 感想146 参考文献15沈阳理工大学课设说明书2绪 论零件在工艺规程之后，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，成批生产时还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，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，还应该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。
3、工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。全套图纸加 153893706机床夹具的作用可归纳为以下四个方面：（1）保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。（2）提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。（3) 减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。（4）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。沈
4、阳理工大学课设说明书31 夹具设计简介1.1 零件在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：一是工件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表面的位置精度，且精度
5、稳定。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。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沈阳理工大学课设说明书4系加工。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。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、
6、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。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。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。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
7、装配，有利于提高夹具的制造精度。1.4 设计已知条件本次课设是要为此图中的下垫板设计一个铣槽的夹具，最终实现将定位，更加精确和方便的完成钻孔工作。沈阳理工大学课设说明书5图 1_1 定位块2 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
8、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、沈阳理工大学课设说明书6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.
9、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。工序图只给出了原理方案，应仔细分析本工序的工序内容、加工精度要求，已加工表面，按照六点定位原理的原则，确定定位方案。本工序需加工的项目1）对工件的工序图进行分析，明确本工序需要加工的内容：保证中心距尺寸 900，05 mm 2）选择定位方式A、为保证工件加工孔 50 的定位要求，选择底面作定位基准，采用轴定位，与 50 孔配合，定而二个自由度。B.选择工件 A 基准面定位（长面）
10、 ，定三个自由度，完成五点定位不完全定位。2.2.2 选择夹紧机构（1）夹紧力的方向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，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选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工件刚度高的位置。确保工件定位准确、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。确定夹紧机构要注沈阳理工大学课设说明书7意以下几方面的问题：1）安全性 夹紧机构应具有足够的强度和夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。2）手动夹紧机构活动操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。3）夹
11、紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。4）手动夹紧机构应操作灵活、方便。5）本课设为保证定位精度，主夹紧力的作用点应在主定位点的支承范围内，故夹紧机构选择在 固定式定位销上直接加螺纹，用螺母压紧的方法。为加快工件的装夹速度，提高夹具使用效率，螺母垫圈采用开口垫圈。2.2.3 夹具的总体形式（1）将定位销固定在夹具体上。（2）将刀具导向套固定在钻模板上，钻模板通过联接体用二个螺钉固定在夹具体上。2.3 绘制夹具装配图(1) 装配图应按国家标准尽可能 1：1 地绘制，三视图要完整清楚地表达出夹具的主要结构及夹具的工作原理。(2) 视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓，定位面、夹紧面
12、和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置(3) 按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。(4) 画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等） ，将夹具各组成元件联接成一体。(5) 标注必要的尺寸、配合、公差等。 1） 夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。2） 夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、固定尺寸。如车床夹具的莫氏锥度、铣床夹具的对定装置等。3） 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及公差。4） 夹具中所有有配合关系的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的位
13、置尺寸和形位公差。沈阳理工大学课设说明书86） 标注技术条件a. 定位元件的定位表面间相互位置精度。b. 定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。c. 定位表面与导向元件间的位置精度。d. 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。在工厂的生产过程中，生部按零件编号安排生产、查找工件。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、配套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。8）此课设装配图标注（1）夹具外型尺寸：224 15
14、0 156（2）中心距尺寸及公差：90 0，05（3）轴与工件的配合：50H7/g6 （4）刀具导向衬套与钻模板配合 11H7/r6、快换钻套与衬套配合 18H7/r62.4 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。沈阳理工大学课设说明书93 夹具精度的验算3.1 定位误差的分析与计算3.1.1 定位误差影响工件加工表面位置精度的因
15、素有三个方面，工件在夹具中的安装误差，夹具机床上的对定误差，加工误差，夹具精度的验算主要是验算工件在夹具中的安装误差，其它两项可以在夹具安装或加工过程中调整。(1) 验算尺寸精度：所有影响尺寸精度的尺寸链均是验算尺寸精度的组成环，分别计算每个组成环的沈阳理工大学课设说明书10最大间隙误差，然后计算其综合误差。(2) 验算形位公差：所有影响形位公差的尺寸链均是验算形位公差的组成环，分别计算每个组成环的最大转角误差，然后计算其综合误差。计算出的综合误差小于等于技术要求公差的 2/3 即为合格。(3) 验算此设计：（1）验算中心距: 90 0，05mm1）定位误差主要是定位孔 50H7 与轴的间隙，
16、最大间隙为 0.05mm.2)钻摸板衬套中心之间的中心距误差 900，01mm，误差 0.02mm.3)钻套与衬套的配合间隙 180,01mm，最大间隙 0.029mm.4）钻套内孔与外圆的同轴度误差，对于标准钻套，精度高，此项忽略。5）钻头与钻套见的间隙会引偏刀具，产生中心距误差。e=H/2+h+B /He-刀具引偏量（mm）H-钻套导向高度(mm)h-钻套下端面与工件间的空间高度（ mm）-刀具与钻套的最大间隙将各已知条件代入求得 e=0.038mm.其综合误差可概率法求得 0.07mm此项误差大于中心距允许误差（0.1mm）的三分之二，可用。3.1.2 产生定位误差的原因（1）平面定位情
17、形，夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反应到被加工表面的位置上去，所产生的定位误差称之为基准转换误差。（2）定位基准面与定位元件表面的形状误差。（3）导向元件，对刀元件与定位元件间的位置误差。（4）夹紧力使工件或夹具产生变形，产生位置误差。（5）夹具在机床上的安装误差。（6）定位元件与定位元件间的位置误差。沈阳理工大学课设说明书114 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下垫板的底面，这样我设想用短销大平面组合定位，这样可以限制五个自由度。沿 Z 轴的转动不
18、用限制，只需夹紧即可，所以属于不完全定位。但满足定位原理，简单方便，适合加工带圆孔的定位，所以这里就是选择短销大平面组合定位的优点。沈阳理工大学课设说明书12（3）最后将短销大平面组合固定在夹具体上，利用内六角螺钉定位夹紧，短销大平面组合把工件定位后，利用螺栓对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该平行于工件的轴线方向，作用点为下垫板的上表面。4.2 形成的论点（1）在设计过程中，我开始利用长销大平面进行定位，但在后来的分析中我发现，这样属于过定位，浪费材料，采用短销大平面即可达到相同的效果。所以我决定选用短销大平面组合进行定位，同样符合条件，所以可行。（2）定位有完全定位和不完全定位，根据工件
19、加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度完全限制，称为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，成为不完全定位。根据工件的不同，有时只需限制五个自由度，是允许的。（3）根据工件的形状不同，选择不同的定位元件。若工件以圆孔为定位面，可选圆柱销、圆锥销或心轴定位。同时，圆柱销、圆锥销和心轴也有多种，应根据工件不同选择不同的定位元件。4.3 仪器设备（1）内六角螺钉 4 个 材料：45 钢 （2）开口垫圈 1 个 材料：20 钢（3）六角螺母 1 个 材料：45 钢（4）定位销 4 个 材料：45 钢（6）衬套 4 个 材料：T1OA（7）固定钻套 4 个 材料：T10A表 4_1 快换钻套的规
20、格及主要尺寸D基本尺寸极限偏差n6D1 H h CC1C2 a b18 22 12 20 2522+0.028 +0.015 26 16 28 364 0.5 2 1.5 0.5 2沈阳理工大学课设说明书1326 3030 3435 3920 36 4542+0.033 +0.01746 25 45 56513 2.5 1 3表 4_2 螺母标准螺纹规格DM3M4M5M6M8M10M12(M14)M16(M18)M20(M22)M24(M27)M30M36da max 3 5 6 7 9 11 13 15 17 20 22 24 26 29 32 39dw min 5 6 7 91215 17
21、 20 23 25 28 31 32 38 43 51e min 6 8 9111418 20 23 27 30 33 37 40 45 51 61s max 6 7 8101316 18 21 24 27 30 34 36 41 46 55c max 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1六角螺母2 3 5 5 7 8 11 13 15 16 18 19 22 24 26 31m(max)薄螺母2 2 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 18技术要求 材料机械性能等级螺纹公差表面处理 公差产品等级沈阳理工大学课设说明书145 致谢与感想5.1
22、 致谢我要感谢我的指导教师，在设计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。5.2 感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：沈阳理工大学课设说明书15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1：1 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。6 参考文献1 冯辛安主编 . 机械制造装备设计. 机械工业出版社, 2007，2 版2 张海华主编 . 机械制造装备设计指导书. 机械工程系, 20073 吴宗泽主编 . 机械设计课程设计手册. 高等教育出版社, 1999沈阳理工大学课设说明书16
