夹具设计指导书及实例.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除第二篇 “专业综合课程设计”指导书 一、目的要求 通过设计实践进一步树立正确的设计思想。在整个设计过程中，坚持实践是检验真理的唯一标准，坚持理论联系实际，坚持与机械制造生产情况相符合，使设计尽可能做到技术先进、经济合理、生产可行、操作方便、安全可靠。 通过本次设计实践，培养学生分析和解决生产技术问题的能力，使学生初步掌握工装（机床夹具、刀具、检验夹具等）的基本方法，并巩固、深化已学得的理论知识，进一步培养学生熟悉和运用有关图册、图表等技术资料的能力，训练学生识图、制图、运算及编制技术文件的基本技能。 二、设计对象 面向机械制造行业，面向中、小型制造厂，生产规模为中、大批生产。因此，在设计夹具时，应结合制造厂的实际情况，采用较先进的、经济合理的夹具方案。 三、设计步骤及内容 机床夹具设计的一般步骤：根据工艺规程，由指导教师指定其中一道主要工序的专用夹具设计任务。 夹具结构的设计 根据工艺设计，进行夹具结构方案的选择。 (1) 本工序所定的原则和要求 所设计夹具的工序内容。所设计夹具的工序技术要求。所设计夹具的工序所用机床和刀具。前后工序的关系。工艺设计所选用的工艺基准。同时加工的零件数。(2) 夹具设计应满足 保证零件机械加工精度。保证生产率。尽力做到结构简单，操作方便，安全可靠，经济合理。尽可能采用标准的元件。 (3) 绘制结构草图。在绘制草图时，应注意夹具与机床的联接尺寸、装卸工件的活动空间及操作位置的布置。 结构方案的审定 绘制结构装配草图后，应带着问题到有关工厂听取操作者的意见。如在生产现场有类似的夹具，应收集加工情况和操作者的意见。初步方案形成后，应与指导教师和学生们讨论，听取各方面的意见，然后修改定案。 确定定位元件和夹紧方式提出定位件布置和夹紧机构的多种方案并进行分析比较，择其最佳方案，选用标准定位件、夹紧件或参考技术要求自行设计。工件定位和夹具方案确定后，应与指导教师讨论，得到指导教师许可后，方能继续设计。 确定夹具和刀具的正确关系，导向、对刀件的布置 确定夹具和机床的正确联系，定向件的布置，确定夹具在机床上的正确安装方法。 夹具总体设计 (1) 绘制总图的顺序：选用双点画线画好工件的轮廓外形及主要表面，必要时可用剖视。剖面图表示内部结构，被加工表面的加工余量用粗实线或网纹线表示，把工件视为透明体，然后按照工件形状及位置依次面出夹具的定位件、对刀件、导向件、夹紧机构、定向件等，最后给出夹具体，使之成为一个有机的整体夹具。 (2) 总图上的视图配置和选择，应能完整地表达整个夹具的各部分结构。 (3) 总体设计好后，还应考虑：根据夹具的大小、轻重，考虑夹具的搬运、起吊是否方便，必要时应设计专用搬运、起吊方便的装置。 分析夹具及其主要零件的结构工艺性 夹具制造属于单件生产性质，其主要件的制造精度比较高，在生产技术准备工作中工作量相当大，所以在设计时应注意尽量选用标准件、通用件，使非标准件所占比例最小，并注意夹具结构简单，维修方便，专用件易于制造、装配和调试。 标注夹具总图上的尺寸、公差，制定夹具制造和装配的技术要求。(1) 总图上应标注的尺寸 夹具外形轮廓尺寸（含机件运动极限位置尺寸）。工件定位面与定位件间的配合尺寸。夹具和刀具的联系尺寸。夹具和机床连接部件的联系尺寸。其他装配尺寸。(2) 夹具的公差 直接与工件的加工尺寸公差有关的尺寸公差。夹具上定位元件之间 ( 一面双孔定位，两定位销之间的中心距 ) 的尺寸公差；导向件之间 ( 孔系加工时钻套之间的中心距 ) 的尺寸公差；对刀件与定位件之间( 对刀块工作表面与定位件间的距离 ) 的尺寸公差。这类公差多根据工厂实践经验，取工件上相对应公差的 1/2 到 1/5 ，在具体选取时，必须结合工件的加工精度高低、批量大小、工厂制造的技术水平而定。 与工件加工尺寸无关的夹具公差，这属于夹具内部的结构配合尺寸公差。 定位件和夹具体的配合尺寸公差；可换钻套与衬套的配合尺寸公差；镗套和镗杆的配合尺寸公差；铰链联接的轴和孔的配合尺寸公差；导向件和刀具的配合尺寸公差。一般是按其在夹具中的功用和装配技术要求选用国家标准规定的公差。 (3) 技术条件的制定，在夹具设计时，一般技术条件包括以下三个方面 : 定位元件之间，定位件与夹具体底平面之间的位置精度要求。定位件与导向件 ( 或夹具安装在机床上的找正基准 ) 之间的相互位置精度要求。对刀件与定向件 ( 或夹县安装在机床上的找正基准 ) 之间的相互位置精度要求。 这三类技术条件，凡与工件技术条件直接有关者，则其位置精度要求同样可按工件技术条件所规定的精度数值的 1/2 到 1/5 选取；凡与工件技术条件无关者，则可参考“设计资料”选取。 绘制零件图 夹县中的非标准零件都必须绘制零件图，图上的尺寸、公差及技术条件都应符合夹具总图的要求。但由于学生是做基本练习，不一定绘制全部的零件图，我们选取具有代表性的夹具体等两个零件进行绘制。 9 编写设计说明书 设计说明书是设计的总结性文件，它应能概括设计的全貌。在设计说明书中对设计各部分的主要问题应有重点说明、分析论证和必要的计算，对设计的成果应有结论。 自课程设计开始之日起，学员应逐日将设计内容的分析、考虑计算的主要数据及结论记入草稿中。在各个设计阶段结束时，应及时补充和整理，最后编写成正式的设计计算说明书。 设计计算说明书中一般应包括以下内容 :（1） 封面（2） 前言（3） 目录 （4） 设计任务介绍包括零件的功用、结构和技术要求的分析；生产纲领，加工工艺介绍等等。（5） 夹具设计 包括结构的分析；定位、夹紧方案分析比较；误差分析计算；尺寸链的换算；公差配合的选用；夹具使用的价值和优缺点；制造和使用要求等。（6） 设计中的专题论述和收获体会。（7） 主要参考资料和技术文件。 （8） 附件：工序卡片、零件图，夹具总图一张、夹具体等零件图两张。 四、时间进度安排 一般时间为 4 周。分为以下阶段： ( 一 ) 调查阶段调查研究，收集资料。( 二 ) 设计阶段 夹具设计草案。 课程设计期间完成 : (1) 绘制夹具总图和零件图。(2) 整理设计计算说明书。（3）所有设计资料文挡拷贝电子版一份。( 三 ) 考核阶段 阶段考核 每阶段结束后，指导教师对其阶段设计内容进行检查，学生对其错误进行修改，准备最终答辩。最终答辩在阶段检查答辩的基础上，进行最终答辩，确定设计成绩。时间安排在课程设计的最后两天。 参考文献1) 黄鹤汀、吴善元主编，机械制造技术，机械工业出版社。2) 孟少农，机械加工工艺手册，北京，机械工业出版社，1991。3) 许光绪，非标准刀具设计手册，北京，机械工业出版社，1992。4) 叶伟昌等，金属切削刀具，北京，机械工业出版社，1991。5) 权月华，机床夹具设计教学之我见，机械职业教育，1998（11）：23，28。6) 苏沛群，一种外圆磨床内孔自动定位夹具，机械制造，2001，39Vol,(442):13.7）姚广鹰、朱海，卧式车床自动定心夹具，制造技术与机床，2000（12）：23。附：专业综合课程设计说明书样本一份： 机电及自动化学院 专业课程综合设计设计题目：“制动器外钳”加工夹具设计专 业： 02 机械电子工程 届 别： 学 号： 姓 名： xxx 指导老师： xxx 年 月“制动器外钳”加工夹具设计说明书 前 言本说明书是编者根据制动器外钳的加工过程所需夹具的设计原理编写的。主要包括任务介绍、方案选择、定位误差分析等内容。专业课程综合设计课程设计安排在大四上学期，是在我们学完了机械制造工艺学、金属工艺学、机械设计、公差与配合等主要专业基础课，参加了金工实习、认知实习、生产实习，经过了机械设计、机械制造技术基础课程设计之后进行的又一次实践性环节，是对所学理论知识的又一次更系统更全面的应用、巩固与深化。马上就要步入社会，接触真正的生产加工，所以这次设计是个很好的锻炼机会。限于编者的水平有限，书中难免有缺点、错误，欢迎读者批评指正。目 录1. 任务介绍xx2. 夹具设计xx2.1 方案选择xx2.2 定位误差分析xx2. 3 公差配合的选用xx2. 4 夹具优缺点.xx3小结xx4参考文献xx5. 附件 xx“制动器外钳”加工夹具设计1.任务介绍： 图1外钳工序图零件介绍：外钳是制动器的一部分，它主要在机器运转过程中起制动保护作用。当制动器需要工作时，外钳和内钳汽缸中的活塞通过与之相连的连杆相互运动，将转盘抱死，从而限制机器继续工作，起制动作用。如图1所示，本道工序的加工任务是加工面C，并满足尺寸要求加工的回转中心距离工件的对称中心197.4毫米处，圆弧面C的回转半径为254毫米，同时还要满足车削长度为130+2 毫米，车削表面粗糙度为25。综合上述，选择用立式车床C512A。零件材料为QT450-10，硬度为HB160-210 ，毛坯铸造。 生产纲领N=Qn(1+a)(1+b) =10000x2x(1+25%)(1+0.25%) =25062件/年故生产类型大批生产，由于生产类型是大批生产，故采用流水线布置配以专用夹具，为保证定位基准与设计基准的统一，定位面选B面，又孔G和H已经经过精加工，所以采用“一面两销”定位。2夹具设计2.1方案选择：方案一：以外钳的底面为定位面，以 孔G和H为两定位孔，采用“一面两销”定位，设计专用夹具。方案分析：这种机床夹具设计方案不太合理，因为夹具的设计其中一条重要的原则就是要保证加工基准与设计基准重合。在这道工序中，设计基准是面B和回转中心，若采用底面作为夹具的设计基准，即加工基准，将由于尺寸链的关系使误差增大。方案二：以外钳的B面为定位面，以孔E和F为两定位孔，采用“一面两销”定位，设计专用夹具。方案分析：这种机床夹具设计方案也不合理，因为虽然保证了车削长度上的加工基准与设计基准的统一，但孔E和F仍然是毛坯孔，没有经过精加工，无法满足误差的要求。方案三：以外钳的B面为定位面，以孔G和H 为两定位孔，采用“一面两销”定位，设计专用夹具。方案分析：这种机床夹具设计方案是合理的，因为一方面它保证了加工基准与设计基准的统一，另一方面孔G和H 是已经经过精加工的两个孔，误差较小，采用“一面两销”能够满足要求。综合上述分析，采用方案三。2.2 定位误差分析：考察工件上与使用夹具有关的工序尺寸及工序要求（即工序位置尺寸和位置要求）有：1、 工件的对称中心线与两销孔中心连线夹角的定位误差；2、 夹具体下板与车床连接时造成的回转中心不重合误差；3、 在夹具体下板与上板连接时起定位作用的锥形销的中心相对机床中心的位置度误差导致中心不重合误差；4、 夹具体上板上的四个定位销所在的圆弧中心与车床工作台中心的重合度误差。对于第一项要求，工序基准为两孔中心连线，与定位基准一致，不存在基准不重合误差。下面计算其基准位置误差。如图所示，画出了工件两孔中心线O102与机床夹具上两销孔中心连线0102偏移的情况（图中画出了一个极限位置，另一个极限位置只画出了孔心连线）。当两孔直径均为最大，而两销直径均为最小时，可能出现的最大偏转角为：这就是所要求的基准位置误差，并由此可得到一面两孔定位时转角误差的计算公式如下式中D1max 工件上与圆柱销配合的孔的最大直径；D2max 工件上与菱形销配合的孔的最大直径；d1min 夹具上圆柱销最小直径；d2min 夹具上菱形销最小直径；L 两孔（两销）中心距。图2 一面两孔定位误差的计算由所选的配合公差可推知，两销的中心距为3560.021mm；取圆柱销直径为d1=22g6=22-0.02-0.007mm。查表可选取菱形销宽度b=5mm。按照计算公式可计算菱形销与孔的最小配合间隙为：按h6确定菱形销直径公差，可得到：d2=22-0.002-0.013mm；定位销所在孔的直径为：22+0.040mm；则将有关数据代入计算公式得： =0.01 对于第二项要求，由于夹夹具体与车床是以锥面定位的，而且锥面加工精度很高，可忽略中心不重合误差，又夹具体下板与车床工作台用四个螺钉紧固，而螺钉所在中心与车床中心重合误差为0.03mm,所以这项误差为0.03mm；对于第三项要求，由于两个圆锥形小定位销的位置度误差，必将导致夹具体与车床回转中心不重合，因为位置度为0.01，所以可能造成的最大的中心不重合误差为0.01mm； 对于第四项要求，工序基准为四个销，计算基准位置误差，因此该项误差等于销孔所在圆弧中心与机床中心的同轴度误差0.03mm。上述误差分析可用下图表达： 图3 误差分析示意图其中：L1车床工作台中心, 1夹具体与工作台中心不重合误差, L2夹具体回转中心, 2上板与夹具体中心不重合误差,L3夹具上板回转中心 3定位销对称中心与上板回转中, L4上板上两定位销对称中心重合度误差,综合以上各项可得总的夹具定位误差为： 总=1+2+3=0.03+0.01+0.03=0.07mm 另外，两定位销的中心连线的转角误差为：0.012. 3 公差配合的选用 .2. 4 夹具优缺点 .3 小 结如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生长率，但这套夹具的加紧方式采用的是手动而不是机动，这在一定程度上阻碍了生长率的提高，应进一步进行改进。但这套夹具也有其自身的优点：这套夹具可同时加工多个零件，这样可大大提高生产效率；夹具有粗定位装置和导向装置，在夹具体下板上的销钉就在工件装到夹具上时在径向起到粗定位的作用，便于工件径向位置的确定；在夹具体上板面