2139--盘套铣台阶面夹具设计（最大直径60）
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2139
盘套铣
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60
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洛阳理工学院 洛阳理工学院课程设计说明书课 程 名 称 机制工艺与夹具设计 设 计 课 程 工艺及夹具设计 专 业 机械设计与制造 班 级 学 号 姓 名 2018年1月14日1课 程 设 计 任 务 书 机 械 工 程 系 机械设计与制造 专业学生姓名 班级 学号 课程名称： 机制工艺与夹具设计 设计题目： 铣夹具设计 课程设计内容与要求：设计内容1. 确定生产类型(一般为中批或大批生产)，画零件图；2.设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图；3.撰写设计说明书。：设计要求：1.零件图一张（画在说明书中）2.某一道工序的夹具总装图(A1一张)3.夹具主要零件图（一张）4.课程设计说明书 设计（论文）开始日期2018年1月2日 指导老师 许艺萍 设计（论文）完成日期2018年1月 14日 2018 年1月14日 课 程 设 计 评 语 第 页 机 械 工 程 系 机械设计与制造 专业学生姓名 班级 学号 课程名称： 机制工艺与夹具设计 设计题目： 铣夹具设计 课程设计片篇幅： 图 纸 共 张 说明书 共 页指导老师评语： 2018年 1 月 14日 指导老师 ：许艺萍 洛阳理工学院目录绪论11.机械设计制造的概述12.设计目的11. 零件的分析21.1 零件的分析21.2 确定零件的生产类型32. 确定毛坯32.1 毛坯的选择33. 基准的选择及方案的确定33.1 基准的选择33.1.1 精基准的选择33.1.2 定位方案的比较分析与确定43.2 选择加工方法44. 夹紧机构的设计44.1 夹紧力的方向、作用点44.2 选择夹紧机构，确定夹紧方案44.3 计算夹紧力54.4 选择导向装置74.5 夹具体105. 误差分析116. 绘制夹具装配图126.1制图比例1：1126.2夹紧、导向，夹具体126.3夹具装配图上标注的尺寸136.4夹具装配图上应标注的技术要求137. 方案设计论证14致谢15参考书籍16 洛阳理工学院 绪论1.机械设计制造的概述机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。本设计的内容为机床专用夹具设计。首先，通过对摇臂钻床的分析，了解连杆在摇臂钻床加工中的作用。运用机械制造设计技术及相关课程的知识，解决连杆在加工中的定位、加紧等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件加工质量。其次，依据连杆毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定切实可行的连杆加工的定位方案。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及有关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计的方案，设计出省力、高效、经济合理并且能保证加工质量的夹具。由于是初学者能力所限，经验不足，设计中有许多不足之处，希望老师多加指导。2.设计目的（1）.培养学生运用机械制造工艺学及有关课程的知识，分析和解决工艺问题的能力，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。（2）.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。（3）.培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。（4）.进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。1. 零件的分析 1.1 零件的分析零件图如下：加工要求：加工上端面,一次加工1件,装夹1件,设计铣台阶端面的夹具设计。 图1-1工件零件图由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，其具有优良的铸造性能、耐磨性、消振性，较低的缺口敏感性和良好的切削加工性能，并能承受较大载荷。 对零件进行初步的工艺分析：1.先加工底面、顶面。2.再加工10的孔。3.铣台阶面4.然后加工3-5的孔。1.2 确定零件的生产类型企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。零件的年生产纲领公式如下：N=Qn(1+%)(1+%)式中 N零件的年生产纲领（件/年） Q产品的年产量（台/年） n每台产品中，该零件的数量（件/台） %备品率 %废品率该零件为中批或大批量生产.2. 确定毛坯2.1 毛坯的选择该零件是一个结构较相对简单的零件，要求材料易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料HT200，铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理。鉴于零件的结构，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，结合零件和经济的考虑，最好用砂型铸造的方法。3. 基准的选择及方案的确定3.1 基准的选择3.1.1 精基准的选择在选择精基准时应考虑如何时“基准重合”，这样可以避免基准不重合而引起的基准不重合误差。为了实现基准统一，先选择以下两种方式。3.1.2 定位方案的比较分析与确定 上图给出了定位原理方案，仔细分析本工序的工序内容及加工要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和元件，要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。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。方案一:以底平面限制3个自由度，10的孔限制2个自由度，属于不完全定位。3.2 选择加工方法由于生产类型为大批生产，故加工设备以立式铣床机床为主，其生产方式为专用夹具为，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的，根据所给零件图可知，本道工序的内容是铣上端面。4. 夹紧机构的设计4.1 夹紧力的方向、作用点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，导致工件报废。夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置，确保工件定位准确、不变形。4.2 选择夹紧机构，确定夹紧方案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：夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，确保工件夹紧牢固。手动夹具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。根据所给工件的形状、尺寸，选用螺旋杠杆式加紧机构来夹紧工件。确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，并最终确定最佳设计方案。由于工件大批量生产，宜用简单的手动装置。前侧面采用夹紧螺钉与后侧面的定位螺钉保证前后方向的定位稳定，然后在工件的筋板侧面上采用开口垫圈，螺母夹紧工件，属于单个螺旋夹紧机构。4.3 计算夹紧力确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。1. 夹紧力方向的确定（1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面（2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2. 夹紧力作用点的选择（1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。（2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位3. 夹紧力大小的估算（1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。（2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。（3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。（4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力（5）将计算夹紧力再乘以K，即得实际夹紧力。K为总安全系数，K=K0K1K2K3各种因素的安全系数可查表2-3，一般K=1.52.5；当夹紧力与切削力相反时，K=2.53 。（1）刀具： 采用端铣刀 50mm z=24机床： x51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.4 选择导向装置对刀原件是用来确定刀具与夹具的相对位置的元件，对刀件已经标准化了，常见的对刀原件有 圆形对刀块 用于加工单一的平面，方形对刀块，用于调整组合铣刀位置时候对刀 直角对刀块，用于加工相互垂直面或铣槽时候对刀，侧装对刀块，用他安装在夹具体侧面用于加工2相互垂直面或铣槽时对刀，具体结构如下图圆形对刀块高度对刀装置，主要用于加工平面，选用圆形对刀块(JB/T 8031.1-1999)方形对刀块用于调整组合铣刀位置时候对刀 直角对刀块，用于加工相互垂直面或铣槽时候对刀直角对刀块主要供盘状铣刀及圆柱立铣刀铣槽时对刀用。可选用直角对刀块(JB/T 8031.3-1999)或侧装对刀块(JB/T 8031.4-1999)侧重对刀块用他安装在夹具体侧面用于加工2相互垂直面或铣槽时对刀塞尺的设计对刀时，铣刀不能与对刀块的工件表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，而应通过塞尺来校准他们之间的相对位置，即将塞尺放在刀具与对刀块工作表面之间，凭借抽动塞尺的松紧感觉来判断铣刀位置，常用的塞尺有2种标准，一是对刀平塞尺，S=1-5mm 公差取h8 另外是对刀圆柱塞尺，d=3-5mm 公差取h8，具体结构尺寸参阅 夹具手册，平塞尺结构圆柱塞尺结构4.5 夹具体用来安装和固定定位元件，夹紧机构和对刀装置的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，所以形位公差有较严格的要求。5. 误差分析用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中，由于工件的定位基准与工序基准不重合，以及工件的定位基准面与夹具定位元件的定位表面存在制造误差，都会引起工件的工序基准偏离理想位置，而使工序尺寸产生加工误差，称为定位误差，常用表示。其数值大小为工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的最大偏移量。它由定位基准与工序基准不重合误差和定位副制造不准确引起工序基准的位移误差两部分组成，其大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数之和，即 当工序基准位置与多个定位基准有关时，以上两个误差方向和工序尺寸方向便可能不一致，定位误差的计算则比较复杂，需要具体情况具体分析。一般按最不利的情况找出定位时一批工件中工序基准的两个极端位置，然后把工序基准的最大变动量折算到工序尺寸方向上，即可得到定位误差。使用夹具安装工件时，应尽量减少定位误差，在保证该工序加工要求的前提下，留给其他工艺系统误差的比例大一些，以便能较好地控制加工误差。根据加工误差计算不等式，定位误差应不超过零件公差的1/5-1/3。定位心轴垂直放置：=0.019+0.007+0.002=0.028式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 心轴外圆直径公差（mm）。6. 绘制夹具装配图6.1制图比例1：1把工件视为透明体，用双点划线画出零件轮廓，作出定位面、夹紧面和加工的孔，无关的定位表面可以省略。6.2夹紧、导向，夹具体画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或夹紧机构，画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配合和技术条件。对零件编号，填写标题栏和零部件明细表。其中还要在定位，导向完成后进行定位精度的定性分析。（1）总装配图应按国家标准尽可能按比例1：1绘制，这样图样有良好的直观性。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构；（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位以及夹紧面和加工孔）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置和各支撑的位置；（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构；（4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉、螺母等），将夹具各组成元件组合成一体；（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；夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头的引导所需要的配合尺寸要求。 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底面的位置精度。 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、配套件等。第二章配图上应标注的尺寸和技术条件夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求，主要目的是为了检验本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。6.3夹具装配图上标注的尺寸（1）夹具外形轮廓尺寸，如长、宽、高。（2）夹具与机床工作台或主轴的配合尺寸，以及固定夹具的尺寸等。（3）夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头引导所需要的距离。（4）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间装配后的位置尺寸及公差应满足要求。上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差的1/31/5大小。6.4夹具装配图上应标注的技术要求应标注的技术要求包括：相关元件表面间的位置精度，主要表面的形状精度，保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。通常有以下几方面：（1）定位元件的定位表面间相互位置精度。（2）定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。（3）定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。（4）各导向元件的工作面间的相互位置精度。（5）夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出该夹具的具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类夹具的图样资料等。7. 方案设计论证（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。（2）其次工件主要定位部分为:以底平面限制3个自由度，10的圆孔限制2个自由度，即不完全定位。故此工件就采用这种方法进行定位。（3）心轴把工件定位后，用开口垫圈，螺母组成的压紧机构加紧。这样工件的定位加紧就完成了。最后调整对刀装置，对位铣刀，保证加工尺寸。致谢 这次设计让我收益匪浅，做这个设计过程中，我获得的心得和体会，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。通过这次毕业设计，我学会了遇到问题，通过自己查阅资料，请教老师，请教同学快速解决问题的能力，让我深深的明白了，天下并没有难 的事情，只要敢于攀登和克服就没有解决不了的问题。所谓天下事 会者不难，难者不会也。同时他也更深刻的让我明白，系统的知识对解决问题的重要性，知识不系统看问题就容易一点带面，以偏概全，以小盖大，通过对这些知识系统的学习和掌握，让我了解到做任何事情都要多查资料，多读书，系统的掌握相关的知识，然后才能做出正确的判断和选择，这些心得和体会也必将以后带到我今后的工作和人生当中，同时也让我明白，做任何事情要有一
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