《夹具课程设计》word版.docx

沈阳理工大学应用技术学院机械制造基础课程设计 姓 名： 胡 班级学号：10601124 指导老师： 孙 成 绩：能 源 工 程 系第一章、能源工程系课程设计任务书课程名称机械制造技术基础课程代码80s06102设计时间2012年12月31日 2013年1月11日指导教师孙永满 专 业弹药工程与爆炸技术班 级姓名 一、课程设计任务（题目）及要求1、课程设计任务（题目）： 铣槽夹具设计（螺旋夹紧）1）、零件工作图2）、设计任务： 总装图一张（A3）、所有零件图（A4）、设计计算说明书一份 2、要求1）、按课题任务书编号随机抽取，一旦确定，不得随意调换；2）、学生应在老师指导下独立完成。二、 课程设计的目的和要求1、课程设计的目的根据教学计划安排，本次课程设计集中 2 周时间进行。本课程设计是 机械制造技术基础 课程教学的重要组成部分。通过本次课程设计，使同学们进一步加深对本门课程的认识，接触一下实际工程的实例，培养同学的理论联系实际、自己动手解决实际问题的能力，为今后参加工作打下良好的基础。2、课程设计的和要求1)、掌握简单机械夹具设计的一般过程，熟悉可转位车刀、楔块夹紧装置、螺旋夹紧装置、偏心夹紧装置、凸轮夹紧装置和定心夹紧装置的设计内容、过程和设计方法，完成一般零件的工艺编制、量具设计等设计内容、过程和设计方法。2）、按指导教师要求完成可转位车刀、楔块夹紧装置、螺旋夹紧装置、偏心夹紧装置、凸轮夹紧装置和定心夹紧装置的设计，及一般零件的工艺编制、量具设计。3） 、按时上交课程设计说明书。三、主要参考资料 1 机械设计基础 （作者陈立德） 出版社：高等教育出版社 出版年：2008.22 机械制造技术基础 （作者曾志新 吕明） 出版社： 武汉理工大学出版年：2009.73互换性与技术测量 （韩进宏） 出版社：机械工业出版社 出版年：2009.6 指导教师（签名）： 教研室主任（签名）： 年 月 日 年 月 日第二章：夹具设计1、夹具设计的目的机械制造工艺课程设计是机械制造技术课程教学的一个不可或缺的辅助环节。而夹具设计是工装设计的重要组成部分，它是学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行夹具设计的一次重要实践。它对于培养学生编制机械加工工艺规程、设计工装的能力，为以后搞好毕业设计和去工厂从事工艺设计具有十分重要的意义。本课程设计的目的在于： 1、培养学生综合运用机械制造技术基础及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计基础、互换性与测量技术等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺中的夹具设计问题，初步具备设计楔块夹紧夹具、螺旋夹紧夹具、偏心夹紧夹具、凸轮夹紧夹具和弹簧定心夹紧夹具的能力。 2、培养学生熟悉和应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，指导学生分析零件的楔块夹紧夹具、螺旋夹紧夹具、偏心夹紧夹具、凸轮夹紧夹具和弹簧定心夹紧夹具设计方法、过程和一般设计步骤。3、进一步培养学生机械制图、设计计算、尺寸链计算和编写技术文件等的基本技能。 4、培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。 5、培养学生解决夹具设计问题的能力，为学生今后进行毕业设计和去工厂从事工艺、工装设计打下良好的基础。2、夹具设计的要求本课程设计要求是对一般零件的楔块夹紧夹具、螺旋夹紧夹具、偏心夹紧夹具、凸轮夹紧夹具和弹簧定心夹紧夹具进行分析和设计，或与工艺编制一起设计，并撰写设计说明书。学生应在教师的指导下，认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。学生对待自己的设计任务必须如同在工厂接受设计任务一样，对于自己所作的技术方案、数据选择和计算结果必须高度负责，注意理论与实践相结合，以期使整个设计在技术上是先进的、在经济上是合理的、在生产中是可行的。 具体要求（以任务书为准）： 产品零件图 1张 夹具总装图一张夹具零件图若干张设计说明书一份3、夹具设计的内容和步骤本课程设计主要有以下内容：1分析产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求。2根据零件图确定量具结构形式。3进行尺寸计算、公差带计算。4画工差带图。5画总装图和零件图并标注尺寸和公差。6.确定校对方法和校对规。7撰写设计说明书。4、对夹具的基本要求1. 稳定地保证工件的加工精度；2. 提高劳动效率；3. 结构简单，工艺良好；4 装夹迅速，安全可靠；5. 应能降低工件的制造成本。5、 夹具设计的步骤 1. 认真阅读课程设计任务书，明确设计任务；2. 查阅相关资料；3. 认真研究零件图，确定定位基准、夹紧部位；4. 确定夹具结构类型（楔块夹紧夹具、螺旋夹紧夹具、偏心夹紧夹具、凸轮夹紧夹具和弹簧定心夹紧）；5. 查阅相关资料，绘制结构图；6. 确定并标注有关尺寸和夹具的技术要求7确定结构总装图、零件图，标注尺寸、公差、粗糙度、形位公差、材料、热处理等；8. 确定校对原则及校对规设计。 注：参考P188-189参考书目：1 机械设计基础 （作者陈立德） 出版社：高等教育出版社 出版年：2008.22 机械制造技术基础 （作者曾志新 吕明） 出版社： 武汉理工大学出版年：2009.73互换性与技术测量 （韩进宏） 出版社：机械工业出版社 出版年：2009.6 能源工程系弹药工程与爆炸技术教研室第三章、夹具概论1、铣削专用夹具的设计要点1.为了调整和确定夹具与机床工作台轴线的相对位置，在夹具体与地面之间应具有两个定位键。2.为了调整和确定夹具与铣刀的相对位置，应正确选用对刀装置，对刀装置应在使用塞尺方便和易于观察的位置，并应在铣刀开始切入工件的一端。3.考虑加工余量大和切削力方向随时可能变化的因素，夹具应有足够的刚性和强度，夹具的重心应尽量低。4.夹具装置要有足够的强度和刚度，保证必需的夹紧力，并有良好的自锁性能。5.夹紧力应作用在工件刚度较大的部位上。工件与主要定位元件的定位表面接触刚度要大。当从侧面压紧工件时，压板在侧面的着力点应低于工件侧面支承点。6.切屑和冷却液应能顺利排出，必要时应开排泄孔2、铣床夹具的安装夹具在铣床工作台上的定位,由装在夹具体底部的两个定位键实现。铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。定位键安装在夹具体底面的纵向槽中,一个夹具一般要配置两个定位键。铣床夹具底座定位键与铣床工作台T型槽的配合连接，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。T形槽导轨如下图1.1：3、工件的定位与误差分析工件定位的基本原理关于六点定位原则的几个主要问题：1.在夹具的结构中，定位支承点是通过具体的定位元件体现的，即支承点不一定用点或销的顶端，而常用面或线来代替。两个点决定一条直线，三个点决定一个平面，即一条直线可以代替两个支承点，一个平面可代替三个支承点。在具体应用时，还可用窄长的平面代替直线，用较小的平面来替代点。2.定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，方起到限制自由度的作用。3.分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限制是指工件在某个坐标方向有了确定位置，并不是指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时不能运动。使工件在外力作用下不能运动，要靠夹紧装置来完成。定位方法与定位元件 1.对定位元件的基本要求(1) 限位基面应有足够的精度。足够的精度才能保证工件的定位精度。(2) 限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，为此定位元件限位表面的耐磨性要好，以保证夹具的寿命和精度。(3) 支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度。(4) 应有较好的工艺性。定位元件应简单、合理，便于制造、装配和更换。(5) 定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。误差分析1. 由于加工此面时工序基准与定位基准面不重合，即基准不重合误差2.定位基准面与定位元件本身制造误差引起的定位误差即4、夹紧装置夹紧装置的组成夹紧装置的组成由以下三部分组成：1.动力源装置 产生夹紧作用力的装置。分手动和机动夹紧两种，为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。2.传力机构 介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。作用是，改变作用力的方向、大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重。3.夹紧元件 它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。夹紧力的确定夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。1.夹紧力的方向夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则：（1）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。（2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。（3）夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。2.夹紧力的作用点合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则：（1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。如夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位。（2）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。这对刚度较差的工件尤其重要，如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧更加可靠。（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。3.夹紧力的大小夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。 夹紧力大小计算 计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件受切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需的夹紧力数值。即： 式中，实际所需的夹紧力； 在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力； 安全系数。第四章、铣削专用夹具的设计1、了解零件加工工艺过程熟悉工件零件图、本工序加工要求图4.1该零件为45钢；零件图如上图4.1，中批量生产；该工序在立式铣床上用三面刃铣刀加工。查表得、由零件图可知，所设计的夹具应满足以下工序加工要求： 1.槽宽。2.槽宽至工件底面的位置尺寸。3.槽两侧面对零件左侧面的平行度0.08mm。2、熟悉零件加工工艺过程1铣宽度为槽工序在X6130立式铣床上加工3、确定定位方案基准的选择 图4.2根据工件的加工要求，该工序必须限制工件的六个自由度。建立坐标系如图所示。为保证工序尺寸40h10，应选槽底面为定位基面，限制；为保证槽两侧与A面的平行度，应选A面为定位基面，须限制、，为保证槽的加工长度，方便控制刀具的走刀位置，还需要限制。综上所述，工件的六个自由度均被限制，为使定位基准与设计基准重合，选取的定位基准是A面，底面与前端面。4、确定定位夹紧方案 根据零件特点，按照工艺过程要求，确定工件定位夹紧方案，采用机械夹紧方式对工件进行夹紧。综上对工件定位、夹紧方案的分析，确定定位、夹紧方案。其定位夹紧图如下图4.3所示：图4.35、夹紧元件的选择及尺寸设定1铰链压板2.浮动滑块 6、定位误差的计算与分析1.槽宽误差由于槽宽尺寸由铣刀直接保证，不必进行分析计算。2加工槽两侧面平行度0.08由于加工此面时工序基准与定位基准A面重合，基准不重合误差=0。定位基准面与定位元件本身制造误差引起的定位误差=0。由此也可保持槽两侧面对A面平行度0.08的要求。2.槽地面至工件底面位置尺寸的定位误差，由于加工此面时工序基准与定位基准底面重合，基准不重合误差=0。=0。总 结为期两周的机械制造基础课程设计已经接近尾声，在这两周的设计过程中，真是感慨万千。它使我从中学到了以前在课堂上根本就学不到的东西！在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺学、公差与配合、机械制图、机械基础等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线、巩固所学的作用。在毕业设计中掌握了如何利用AUTOCAD和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但现在已经可以熟练的运用了。CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次毕业设计真正将以前所学的联系到实际应用中来了。在这次毕业设计中，还有一个重要的成果就是关于专用夹具（螺旋夹紧）的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过。因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在孙老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识