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内容简介：

哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 1 目 录 绪论 2 1 夹具设计简介 3 床夹具的功能 3 知工件 3 床夹具应满足的要求 3 计已知条件 4 2 夹具的结构设计 5 计机床夹具前的准备工作 5 确工件的生产要求 5 分理解工件的零件图和工序图 5 定机床夹具的结构方案 5 择定位原件 5 择夹紧机构 5 床夹具的总体形式 6 制夹具装配图 6 制夹具零件图 7 3 夹具精度的验算 8 位误差的分析与计算 8 位误差 8 生定位误差的原因 8 4 课设说明 9 计方案的论证 9 成的论点 9 器设备 9 5 致谢与感想 10 谢 10 想 11 6 参考文献 12 哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 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。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。 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。 哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 3 1 夹具设计简介 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。 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 夹具 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系加工。 4 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 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、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。因此夹具哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 4 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 量 、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 计已知条件 本次 设计 是要为此图中的 两个斜面 设计一个 钻孔 的夹具，最终实现 夹紧 定位，更加精确和方便的完成 钻削加工 工作。 哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 5 2 夹具的结构设计 计机床夹具前的准备工作 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。 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， 它 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 定六个自由度，但是要 正确 定位。工件的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 的 同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。 定机床夹具的结构方案 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 待加工两孔的中心轴线与待加工孔的表面交点间的距离为 52 2）选择定位方式 为保证工件 钻孔的 要求，选择 孔 作定位基准，采用 压板夹紧 定位， 一个菱形销与凸台作配合限制工件的 Z 向转动，进而做到六点定位 。 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）计算夹紧力 切削力的计算公式： F 切 = 12表 2 10 , 尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 6 取 入数据得出： F 切 =2002N 又已知： F 切 =u F 夹 本课设是用 35 号钢的压紧块与球墨铸铁 接触， 查出 u =： F 夹 =10010N （ 4）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： 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 压块夹紧， 用螺母压紧的方法。 具的总体形式 （ 1）将 螺栓、压块、压板、螺母等安装 在夹具体上。 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 面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构的位置 (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 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 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。 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。 哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 7 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 ： 210 195 147 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。 图 1尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 8 3 夹具精度的验算 位误差的分析与计算 位误差 影响工件加工表面位置精度 的因素有三个方面，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)验算定位误 差 该定位用孔的中心线作为定位基准，加工两孔，基准不重合误差 b=0 凸台和孔配合定位，但是凸台有加工误差，凸台尺寸为 24 以对孔的加工精度产生影响，存在基准位移误差 y， y= 所以定位误差 D= b y=0 孔的加工尺寸为 16 许最大的误差为 = D31， 所以满足精度要求。 生定位误差的原因 （ 1）平面定位情形，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。 哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 9 4 课设说明 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 钻 床加工比较合理，因此加工方向平行 于水 平面的。 （ 2）然后工件主要定位部分为 摇臂的侧面 ，这样我设想用 一个孔和 大平面组合定位，还有用一个菱形销定位， 这样可以限制 6 个自由度。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 孔和 大平面组合定位的优点。 （ 3）最后将 压板和压块 组合固定在夹具体上，利用 滚花螺母 定位夹紧，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 前凸台 的轴线方向，作用点为 摇臂的侧 面。 成的论点 （ 1） 在设计过程中，我利用 短凸台和大平面 进行定位 。 （ 2）定位有完全定位和不完全定位，根据工件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。 器设备 （ 1）菱形销 1 个 材料： 2）定位快 2 个 材料： 3）锁紧螺母 2 个 材料： 45 钢 （ 4）定位套 1 个 材料： 5）压紧块 1 个 材料： 45 钢 （ 6）回转压板 1 个 材料： 45 钢 （ 7）滚花螺母 1 个 材料： 35 钢 （ 8）螺钉 4 个 材料： 35 钢 （ 9）销钉 1 个 材料： 35 钢 哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 10 5 致谢与感想 谢 本次课程设计即将进入尾声了，通过这段时间的设计，使我综合的运用了几年所学的专业知识，在指导教师陶福春谆谆教导下，使我完成了本次的课程设计。对我来说，可谓受益匪浅，对我以后的学习，甚至是工作生涯打下良好的基础。 本次课程设计我的题目是制定摇臂的加工工艺，设计钻直径为 10 的孔的钻床夹具，由于以前涉及的很少，对于设计中涉及的定位和夹紧，基准等相关问题我不是很理解，所以这次毕业设计对我有很大的挑战，因此在这次设计的过程中，遇到很多的困难，对有些知识没完全理解，其中定位设计部分遇到的困难，我的指导教师陶福春就会 不厌其烦的为解答，耐心的指导，使我度过一道道难关，如果没有他的热心指导，我也不可能顺利完成本次毕业设计，非常感谢陶福春老师。 通过本课程的设计，使我收获很多，让我更了解了一些关于设计和工艺方面的知识。并且通过工件的工艺设计使我认识到，设计是为了方便别人，而不是为了方便自己，这才是重中之重。 在这里，我要特别提出致谢：对我的指导教师的辛勤指导致以最诚意的谢意，对其他老师的帮助和各位任课老师的谆谆教导致以最深的谢意，同时，也要对我的设计提出宝贵建议的同学致以谢意。 在这里希望同学们要白吃杆头，更进一步，以后的道 路崎岖且复杂，但是只要不懈的努力，终究会成功的。 哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 11 想 刚开始听老师讲本周课设的内容及其要求 ,然后老师给我们讲夹具设计的过程 但是经过自己的慢慢推敲 ,很快的入门了。 夹具的大体轮廓形状出来了才做好百分之二十 ,还有很多很多的细活等着去做 ,当然还有许多问题去探讨 ,去研究 ,自己不会的得问同学 ,问老师 ,经过老师的一翻解答 ,恍然大悟 其它的问题也都迎刃而解 问题解决了不是目的 ,目的是要学会 老师为什么要这么做 ,这么做的道理在 哪里 层次又提高了一层 ,这样反复的做 ,反复的问 ,反复的想 ,层次不断的提高 ,总有一天 ,自己会有用武之地的 . 在设计过程中，通过把自己几年来所学到的专业知识和实践相结合，并运用到设计中，我顺利完成了课程设计的各项任务。但在设计过程中，我对一些理论问题掌握的不够充分，经过多次向指导老师请教才得以解决。在今后学习和工作中，我会更多的吸取相关方面的知识，不断提高自己的专业水平能力。 设计夹具要注意装夹方便，以提高生产效率。所以要始终把这一理论作为本次课程设计的指导思想，摈弃装夹烦琐的设计方案，尽量减少装夹过程 的工时消耗，这样就使操作员工能把更多精力投入到加工成型工件上来，从而创造价值利益的最大化。 通过这次机床夹具的课程设计使我融会贯通了平时所学的知识，一些平时掌握不牢的地方也有了比较深刻的认识。在设计的过程中暴露出的各种各样的问题，但在老师、同学们的帮助下，问题都得到了解决。通过解决遇到的问题，不但使书本上的理论知识得到了升华，而且从中汲取了宝贵的实践经验。 现在我们都处于年轻的时代 ,有更多的精力去投入到学习中 ,俗话说的好 ”少壮不努力 ,老大徒伤悲 ”,年轻不努力 ,何时努力呢 ? 这次课设 来的非常及时，这让我又学会 了许许多多的东西，这两周很充实，如果再不去复习以前所学的知识 ,估计得把所有的知识还给老师 。 使我对机床夹具设计有了更深刻的 了解。这让我既复习了机械制图中的知识，又让我温习了 件的有关功能。三视图的画法，螺纹连接的画法，以及 图的方法。 实践与理论相结合 ,永远是最好的学习方法 ! 哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 12 6 参考文献 1 诌青 主编 机械工业出版社 2 崇凯 主编 李楠 郭娟 副主编 . 化学工业出版社 3 王丹 主编，杨继宏、谭丽辉 副主编 4 李庆余、 孟广辉 主编 . 机械设计制造装备设计 . 机械工业出版社 5 王凡 主编，宋建新、王玲 副主编 . 机械工业出版社 6 薛源顺 主编 . 机床夹具图册 . 机械工业出版社 哈尔滨理工大学机械设计与制造专业课程设计说明书 13 课程设计说明书 学校名称：哈尔滨理工大学荣成学院 课题名称：制定摇臂的加工工艺，设计钻 10 孔的钻床夹具 专 业：机械设计与制造 班 级：机设 09 姓 名： 学 号： 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 共 5 页 产品名称 壳体盖 零件名称 壳体盖 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 第 1 步 毛坯准备 坯种类 毛坯外型尺寸 每坯件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 1 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工步内容 工艺装备 主轴转速 (r/切削速度 (m/进给量 (mm/r) 背吃刀量 (进给 次数 工时定额 机动 辅助 1 粗车端面 A，保持尺寸 25 40 675 2 半精车端面 A 保持尺寸 40 64 476 3 精车端面 B, 保持尺寸 45 72 561 4 精车端面 B 保持尺寸 ,40 64 476 5 精车端面 B, 保持尺寸 30 45 72 567 机械加工工 序卡片 产品型号 零件图号 共 5 页 产品名称 壳体盖 零件名称 壳体盖 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 金工 30 膛 坯种类 毛坯外型尺寸 每坯件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 1 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工步内容 工艺装备 主轴转速 (r/切削速度 (m/进给量 (mm/z) 背吃刀量 (进给 次数 工时定额 机动 辅助 1 粗镗 62 至要 求 专用夹具 95 15 1 2 粗镗 124 至要 求 专用夹具 166 26 1 3 半粗镗 130 至要 求 专用夹具 95 15 1 4 粗镗 47 至要 求 专用夹具 166 26 1 粗镗 47要 求 专用夹具 609 90 0 15 0 24 1 19 6 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 共 5 页 产品名称 壳体盖