1、沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书1沈阳理工大学应用技术学院机械工程系课程设计（实训）说明书全套图纸，加 153893706专 业：机械设计制造及其自动化班 级：061014学 号：06101401姓 名：指导教师：成 绩：沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书2目 录绪论31 夹具设计简介41.1 机床夹具的功能41.2 机床夹具应满足的要求41.3 设计已知条件52 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62.2.1 选择定位原件 62.2.2
2、 选择夹紧机构62.3 夹紧机构72.4 导向机构82.5 夹具方案设计92.6 绘制夹具装配图92.7 绘制夹具零件图103 夹具精度验算113.1 产生定位误差的原因113.2 定位误差的计算12结论13 致谢14参考文献15沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书3绪论机械制造装备设计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以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。2学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤
3、。培养独立设计能力，为以后续的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。3使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。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。他们时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 3 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
4、称为装夹。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。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书41 夹具设计简介1.1 机床夹具的功能1.1.1 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。1.1.2 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
5、，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。1.1.3 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。1.1.4 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。1.2 机床夹具应满足的要求机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：1.2.1 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。1.2.2 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
6、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。1.2.3 安全，方便，减轻劳动强度，机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书5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。1.2.4 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。1.2.5 机床夹具应有良好的强度，刚度和结构工艺性，加床
7、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。1.3 设计已知条件图 1-1 工件该零件的主要工作表面为平面，配合卡紧与固定的表面主要为上下面。由于加工底盖需要在高起的平面上工作，因此要有足够的空间和承受力的强本次课设是要为此图中的设计一个 4-9 钻通孔的夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成钻孔工作沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书62 夹具的结构设计2.1 设计机床夹具前的准备工作2.1.1 明确工件的年生产纲领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。它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机
8、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用的机床加工方法，定位方案不一定要顶六个自
9、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2.2.1 选择定位原件沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书7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。选用内六角螺栓将长圆柱销定位在夹具体上，在圆柱销的面上钻四个通孔。用一面两销定工件的五个自由度图 2-1 定位心轴2
10、.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
11、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。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书8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 。选用 M12 的镙柱、快换开口垫圈和 M12 的六角螺母来夹紧工件图 2-2 2.2.3 机床夹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
12、定联接体：联接体是将导向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、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位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 夹具结构方案的设计沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书9（1）首先对工件的加工要进行分析，已知工件为圆柱形，在圆形的表面上钻 4-的通孔 ，根据工件的形状和加工要求，我认为采用
13、立式钻床比较合理。8（2）然后，根据六点定位原理，选用定位销套在圆柱内孔，这样配合使用来完成限制了五个自由度，加上圆柱销，这样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。这样就可使工件稳固的夹紧在机床上，能更加方便，准确的进行钻孔加工。2.3.1 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
14、，本工件可选择心轴定位。长心轴定四个自由度，故不用选择其它定位元件。2.3.2 夹紧装置：根据工件得外形尺寸以及定为元件，采用快换垫圈，用螺栓螺母就可将工件压紧。2.3.3 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。2.3.4 夹具的外形尺寸：170114932.4 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，用剖视图完整清晰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
15、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。此机床夹具要用到的零件如下：六角螺钉 M6X25 8 个 材料：钢件沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书10定位销 A6X26 4 个 材料：钢件定位衬套 4 个 材料：钢件 六角螺母-C 级 M12 1 个 材料：Q235 螺杆 M12X40 1 个 材料：钢件 夹具体 1 个 材料：HT200筋板 1 个 材料：钢件 立柱 1 个 材料：钢件钻模板 1 个 材料：钢件轴 1 个 材料：钢件快换垫圈 1 个 材料：钢件 定位轴 1 个 材料：钢件 支柱 1 个 材料：HT200 （
16、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。夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。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置尺寸和形位公差（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
17、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。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书11图 2-3 装配图2.5 绘制夹具零件图（1）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。（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应用技术学院机械制造装备课程设计说明书123 夹具精度的验算3.1 产生定位误差的原因（1）平位情面定形，夹具定位基准与工序基准不重合
18、，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3.2 定位误差的计算3.2.1 定位误差，此项主要是定位孔30H7 与定位销30h6 的间隙产生，最大间隙为 0.015mm。3.2.2 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。3.2.3 钻套与衬套的配合间隙，有12H7r6 可知最大间隙为 0.024mm。3.2.4 钻套内孔与外圆得
19、同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。3.2.5 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-钻套下断面与工件间的空间高度（mm）max-刀具与钻套的最大间隙刀具与钻套的配合为80H7/r6，可知max=0.028mm；将 H=36mm, h=20, B=30mm 代入，可求得 e=0.05mm。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： 0.08 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备
20、课程设计说明书13该项误差大于中心距允差 0.1mm 的 2/3，可用。结论（1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用钻床加工比较合理，因此加工方向式垂直与水平面的。（2）然后工件主要定位部分为直径为 30mm 的中心孔和一侧端面，用长销小平面定五个自由度。虽然没有满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。因为被加工件需要钻四个孔不限制 Z 向的旋转会增进效率。（3）最后是将定位销和支承板固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母、开口垫圈和内六角螺栓进行定位、夹紧。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书14致
21、谢两周的实训中，我对这门比较抽象的学科有了更深刻的认识和了解，并且能够独立的完成机械夹具的设计。在刚开始自己做设计的时候，我觉得很迷茫，被繁多的数据搞得晕头转向。在不断的学习积累和老师的帮助下，我可以独立的设计出专用夹具，同时也对这门学科产生了更大的学习兴趣。在设计过程中，通过把自己学到的专业知识和实践相结合，并运用到实际生活中，我顺利的完成了各项任务。但在设计中，我仍然发现自己存在不足和缺陷，所以在以后的日子里，我会更加努力的学习，认真学好基础知识，扎实自己的基本知识，在面对问题时，不要急功近利。更多的汲取相关刚面的知识，不断提高自己的专业水平。在这次的实训中，我也遇到了许多不懂得问题，在老
22、师细心,严谨的指导下，我才得以顺利的完成这次设计任务。在这里，我要特别的对我的指导教师的耐心指导表示感谢。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书15参考文献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
