洛阳理工学院夹具课程设计

1、 洛阳理工学院 洛阳理工学院课程设计说明书课 程 名 称 机 械 制 造 工 艺 学 设 计 课 程 机械制造工艺学课程设计 专 业 机 械 设 计 与 制 造 班 级 Z110256 姓 名 马 红 星 2013年1月31日0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 马红星 班级 Z110256 学号 Z11025614 课程名称： 机械制造工艺学 设计题目： 连杆工艺装备设计 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：

2、1.零件图一张（A4）2.某一道工序的夹具总装图(A2或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2013年12月23日 指导老师 许艺萍 设计（论文）完成日期2013年12月31日 2013 年12月31 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 马红星 班级 Z110256 学号 Z11025614 课程名称： 机械制造工艺学 设计题目： 连杆工艺装备设计 课程设计片篇幅： 图 纸 共 3 张 说明书 共 17 页指导老师评语： 年 月 日 指导老师 洛阳理工学院目录绪论11.机械设计制造的概述12.

3、设计目的1一. 零件的分析21.1 零件的分析21.2 确定零件的生产类型3二 确定毛坯32.1 毛坯的选择3三 基准的选择及方案的确定43.1 定位基准的选择43.1.1 精基准的选择43.1.2 定位方案的比较分析与确定43.2 选择加工方法5四 夹紧机构的设计64.1 夹紧力的方向 64.2 夹紧力的作用点64.3 选择夹紧机构64.4 选择导向装置74.5 夹具体84.6 绘制夹具装配图94.6.1制图比例1：1 94.6.2 夹紧、导向，夹具体94.6.3 夹具装配图上标注的尺寸114.6.4 夹具装配图上应标注的技术要求11五 方案

4、设计论证 125.1 设计方法与结果 12致谢13参考书籍14 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

5、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

6、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。一. 零件的分析 1.1 零件的分析该零件是连杆，零件图如下：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。 由零件加工要求

7、，需要同时对两件工件进行钻孔，钻孔25。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 %废品率该产品年产量为5000件，其设备品率为2%，机械加工的废品率为3%。N=Qn(1+%)(1+%)=5000*1*(1+2%)(1+3%)=5253该零件的年产量为5253件，其质量为1.7Kg，查机械制造工艺学表1-5可知生产类型属于大批生产。二 确定毛坯2.1

8、 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。三 基准的选择及方案的确定3.1 定位基准的选择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

9、实现基准统一，先选择以下两种方图3-1 定位方案图 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定位元件，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：根据六点定位原理，通过一底平面，右边两支承钉和另一面一个支承钉进行定位，在工件的底面用1个支撑板做定位，限制了一个移动自由度和

10、两个旋转自由度。，右边两支承钉限制2个自由度，另一个限制一个自由度。方案二：根据六点定位原理，.通过一面和圆柱销定位和菱形销组合进行定位，一个底面限制3个自由度，圆柱销定位和菱形销组合限制3个自由度。圆柱销定位和菱形销组合分别与25的对称的两孔15配合，限制了工件一个旋转自由度和两个移动自由度；在工件的底面用1个支撑板做定位，限制了一个移动自由度和两个旋转自由度。方案一和方案二中虽然都符合六点定位原理，但是方案一中的两定位销型号尺寸不同，而且在装配中不对称，方案二中两个定位销型号尺寸相同，而且在装配中对称。比较之下，方案二更有利于机构夹紧和装配中受力均衡，而且而且定位元件统一，便于更换，故选择

11、方案二为定位方案。定位销如图1-2所示： 图3-1 定位销图3.2 选择加工方法由于生产类型为大批生产，故加工设备以摇臂钻床机床为主，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，本道工序的内容是钻25的孔。四 夹紧机构的设计4.1 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，导致工件报废。 

12、;4.2 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，以及工作刚度高的位置，确保工件定位准确、不变形。4.3 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： 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

13、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。定位方案选择的是一块支撑板定位，螺旋杠杆式夹紧机构和弹簧夹紧机构合适于本方案，所以采用夹紧方案如下图较为合理。4.4 选择导向装置 刀具的导向是保证孔的位置精度，增加钻头的支撑以提高其刚度，减少刀具的变形，确保孔加工的位置精度，使用钻床钻孔时，钻头的导向可采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等四种。固定钻套是直接压入钻模板或夹具体得孔中，属过盈配合

14、。这种钻套位置精度高，结构简单，但磨损后不易更换，故适用于中小批生产中只钻一次的孔。可换钻套是先把衬套用过盈配合H7/n6或H7/r6固定在钻模板或夹具体上，再采用间隙配合H6/g5或H7/g6将可换钻套装入衬套中，并用螺钉压住钻套。这种钻套更方便，适用于中批以上生产，对于在一道工序内需要加工的孔，应采用快换钻套。快换钻套与可换钻套结构上基本相似，只是在钻套头部多开一个圆弧状或直线状缺口。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。由于是大批量生产，所以采用带有衬套的快换钻套，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

15、置均已标准化，可按标准选择，由于加工25的孔需要钻铰工序，为提高加工效率，故选择快换导向套加工工件，快换钻套如图4-2和所示：图4-2 快换钻套图图4-1 夹紧装置图4.5 夹具体用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。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。夹具体如图4-3所示图4-3 夹具体图 4.6 绘制夹具装配图4.6.1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。4.6.2 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

16、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

17、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

18、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

19、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。 4.6.3 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）夹具中工件与定位销之间按一般精度等级如H7/h6，钻套与钻头间一般选H7/h6、钻套与衬套

20、间一般选H7/n6，夹具中所有相互间有配合关系元件应标注配合尺寸、种类和精度。  （5）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。 4.6.4 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

21、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。五 方案设计论证 （1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用摇臂钻床加工比较合

22、理。 （2）其次工件主要定位部分为一个面两削，所以在本方案中用一个支撑板定位，一个定位销一个菱形销。正好满足六点定位原理，故此工件就采用这种方法进行定位。 （3）支撑板把工件定位后，可利用螺旋杠杆夹紧机构对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该和工件25孔的径向方向一致，保证工件的加工精度，在加工孔下面采用辅助支撑，以提高零件的刚度，和加工时的稳定性。 5.1 设计方法与结果 （1） 首先对工件的加工要求进行分析，已知工件上钻一个25的孔，根据工件的形状和加工要求，我认为此工件的加工采用摇臂钻床比较合理。 （2） 其次根据六点定位原理，选用一个平面两削，正好满足六点定位原理，由于一个面限制了3个自由度，两削组合限制3个自由度，这样6个自由度被完全限制。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，可以利用螺旋杠杆式夹紧装置及弹性夹紧装置对工件进行夹紧，避免工件加工时的移动影响加工精度。 （3）最后对整个夹紧方案分析得出，定位符合六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计方案可行。致谢 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才