专用夹具设计

1、潔河职业技术学院毕业设计系另I：机电工程系班 级：08机电一班专业：机 电一体 化学号： 20080103010428_学生姓名：一互伟指导教师：贾耀曾2011年3月1绪论1 1课题背景随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工 艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统 的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的 型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零 件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的 迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动

2、化达到了一个 新的阶段。U1.2小结一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的 加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔义类, 杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模 的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的 50%-80%o生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于 对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具 的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。2 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加

3、工此拔叉零件时, 需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计镇孔夹具、铳槽夹具及钻顶面螺纹底 孔夹具各一套。2. 1锂孔夹具设计2. 1. 1问题的提出本夹具是用来镇此拔义下端06OH12的孔，零件图中此孔与025H7的孔中心距 有公差要求。此工序为粗镣、半精镇加工，因此本工序加工时要考虑如何提高劳动 生产率，降低劳动强度，重点是保证加工精度的问题.3.1.2夹具的设计定位基准的选择因为025H7的孔与此孔有公差要求，所以应以这个长通孔为主要定位基准。由 于铸件的公差要求较大，利用06OH12的孔的左侧面作为辅助定位基准。在小孔处 采用移动压板对零件进行夹紧。在06OH12的孔旁边有

4、筋板的缘故，有足够的强度, 可以进行直接的镇削，能保证加工精度。定位元件及夹紧元件的选择据上面所述，查参考文献1,选用固定式定位销(长销)穿过025H7的孔。 由于此孔两侧面没加工，故用定位块进行支承。这样一销一面就限制了五个自由 度，最后在待加工孔下面加上一个支承钉再限制最后一个自由度，即一面两销定 位。这样就可以完全定位了。0曲总图3.1固定式定位销(GB2203-80)夹紧元件选用压板，由于压板种类很多，当选用转动压板时，其行程不够， 选用U型压板乂不合适，故在充分比较分析的情况下，选用移动压板，其夹紧可 靠、操作方便，在很多地方都有用到。图3. 2移动压板(GB2175-80)切削力及

5、夹紧力计算镇刀材料：YT5 (机夹单刃硬质合金镇刀)，机床为：T68 由参考文献3,表1-12选择刀具的儿何参数为： 5=30 = 60= 10 人=15 =451)粗镣:由参考文献12,查表1-2-3可得：圆周切削分力公式：F=W2apf15Kpap = 2.5 mm f = 0.2mm/ rK = KmpKkrpKyapKKrp查表 1 2 4 得：K“”,=() 取 HB = 175 n = 0.4由表1一2-6可得参数：瓦” =1.08 K卿=1.0 K如=1.0=1.0 & = 5亠心4 =1.06x1.08x1.0 x1.0 x1.0 = 1.15 Fc = 902a广 = 902

6、x2.5x0.2” x 1.15 = 775.56N 同理：径向切削分力公式：Fp = 530a；9fQ15Kp 式中参数：K加= 1.30K和=1.0 心,=1.7心,=1.0 Kp = K”/加K炖K“K厂 1.06x1.30 x1.0 x1.7x1.0 = 2.34 f；, = 530319. 65N误差分析与计算该夹具以一长销和一支承钉定位，要求保证孔中心与小通孔中心距的尺寸公 差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定 的工序公差。由参考文献12可知孔销间隙配合的定位误差为：推=(仏-隘)/2 = (25.021-24.974)/2 = 0.0235夹具体

7、设计夹具体的设计参考镇孔夹具体零件图。2. 2铳槽夹具设计2. 2. 1问题的提出乂語夹具主要用來粗、精铳此拨叉的槽。粗、精铳槽时，槽宽有尺寸要求 16：小77,其深度要求为8；。門讪，槽的左右两侧面粗糙度要求Ra3. 2,底面粗糙 度要求Ra6.3o本道工序仅是对槽进行粗、精铳削加工。同样在本道工序加工时， 还是应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质 量。2. 2. 2夹具的设计定位基准的选择在进行铳槽加工工序时，由于025H7和06OH12的孔已经加工。因此工件选择025H7的孔一面与两孔作为定位基准。由一个长销穿在025H7的孔加上此孔的一 面就限制了五个自由

8、度，再在06OH12的孔中间加上个削边销，就把自由度限制完 To即是一面两孔定位。定位元件及夹紧元件的选择此过程定位元件主要是长圆柱销和削边销，所以对他们进行选取。查参考文 献1,选用的元件如下图：0 2(007-0. 020 “图3.4 长圆柱销图3.4 长圆柱销（GE2203-80 A型）O9图3.5削边销（GE2203-80 E型）夹紧元件选用圧板，考虑到工件装夹的方便，此选用转动压板I4 |LOr165120图3.6转动压板(GE2176-80)铳削力与夹紧力计算根据参考文献1,表2.4-97可查得：铳削力计算公式为圆周分力Fz = 9.81x304%：%严羽严紜查表可得：dQ = 8

9、0/w/w Z = 14=005d = 4nun af = 0.06mm / zap = 7 mm kFz = 1.2代入得 F. = 9.81x30 x 710 x O.O6065 x 40 83 xl4x 80 x 1.2= 462.53N查表可得铳削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为:FJF：=0.3化/心=0.95耳/耳=0.54 Fl = 0.3耳=0.3x462.53 = 138.76NFv = 0.9 F： = 0.95 x 462.53 = 439.4NFx = 0.53F. = 0.54x462.53 = 249.77N查参考文献1,表5.1-4可知，所需的夹紧力

10、为：J = FKL/2fl式中：F = F.=46253NL=6253mm f=l22l=34niiii K =1.5x1.2x1 = 1.8 J = FAZ/2fl = 462.53x 1.8 x 62.53/2x 1.22 x 34 = 627.53N定位误差分析I =1P7图3.7转角定位误差示意图由图可知这时的一面两销定位的转角定位误差为:2L八 _ +q广- lmip + D)max - imin)2L=circtg(25021-24.98 + 603-59=circtg(2x127a 0.08346 = 5定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具体底面的槽中，一般使用两个。其距离应尽可

11、能布置得远 些。通过定向键与铳床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于 工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铳削时产生的扭转力矩，可减 轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据参考文献1选用定向键为FlCJ.011FlCJ.011图3. 8定向键(GB220780)及其与机床连接示意图对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本工序是完成此拨义的槽粗、精铳加工，所以选用直角对刀块。根据参 考文献5选用直角对刀块，其结构和尺寸如图所示：06 8图3. 9 直角对刀块(GB224180 A型)塞尺选用平塞尺，其结构如图所示:图 3. 10 平塞

12、尺(GB2244-80)夹具体的设计夹具体的设计参考铳槽夹具体零件图。2. 3钻孔夹具设计2.3. 1问题的提出本夹具主要用來钻拔叉顶部M22x1.5螺纹孔的底孔。这个孔距右平面有尺寸精度要求为44：劝，与025H7中心孔垂直。因为位置精度要求不高，也无需表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。2. 3. 2夹具的设计定位基准的选择此零件放在Z535立式钻床上加工，刀具为020. 50直柄短麻花钻。由零件分 析，选择用中心孔的长销加上这个孔的一面定位，就可以限制5个自由度，在由 下面的06OH12大孔加个削边销就可以实现完全定位。定位元件与夹紧元件的选择查

13、参考文献1,表5.2-6,选用固定式定位销oLO*0.041*0 028 roLO*0.041*0 028 r图 3. 12 削边销(GB2203-80 B 型)压板还是选用操作方便的转动圧板4cor1ilia65 120图3. 13 转动压板(GB2176-80)切削力与夹紧力的计算由于本道工序完成螺纹底孔的钻削，因此切削力为钻削力。由参考文献1, 表 2.4-69 得：轴向力 F：F = 9.81x42J1775扭矩 M：9.81x0.012f/27%式中：d, = 20.50mmf = 0.4引7 / rkMF = kMM = kMPm = 1.16 F = 9.81x42x 20.5心

14、 x 0.43 ” xl.16 = 9519.27NM = 9.81 x0.012x20.522 x0.43* xl,16 = 53.45N mm 如图：LJZ图3.14扭矩图夹紧力的方向在轴线上，与M产生的转矩同轴，所以夹紧力F不需要太大, 只要工件相对与夹具体没有移动就可以了。钻套、衬套、钻模板及夹具体设计螺纹底孔的加工只需钻削加工就能满足加工要求。考虑到钻套可能出现的磨 损，故查参考文献1,表5.2-13选用可换钻套（GB2264-80其结构如下图所示）， 当磨损就可更换。与其装配的是钻套用衬套（GE2263-80查表5.2-14）,起固定的 是钻套螺钉（GB2268-80查表5216）

15、。图3.15可换钻套表3.1可换钻套dDd2HhmCQC2I基本尺寸极限偏差基本 尺 寸极限偏差20.5+0.041+0.02030+0.021+0.008464225125.518132.529.5图316钻套用衬套表3.2钻套用衬套dDHCC基本尺寸极限 偏差以木 尺寸极限 偏差30+0.041十 0.02042+0.033+0.0172513图3.17钻套螺钉表3. 3钻套螺钉dLIdlDd2LL011t基 本 尺 寸极限偏差基本尺寸极限 偏差M85.5+0.20+0.0512-0.05-0.162062211.522.5钻模板选用伸出式钻模板，用螺钉将其连接在夹具体上。安装前先调整好位

16、 置然后用销定位，后用螺钉将其拧紧在夹具体上。钻模板参见钻孔装配图。夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工 系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹 具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序可知，本道工序只需钻螺纹底孔，所以孔的精度无需考虑，只保证它 垂直与中心孔就可以了。由于是立钻，乂是一面两销定位，在垂直方向可能存在 偏转（参见钻孔装配图）。其计算同前面的计算相同。转角定位误差为既是（由下的图可知）：小=arC小=arCtg _+ 2吟-d2aun）5以竺沖竺给竺32x127a 0.08

17、346 = 5Dime “025,021filfnln=g4.9氏6专Dime “025,021filfnln=g4.9氏6专CE2PL=l7图318转角误差分析图除了上面的误差外，影响孔位置度的因素还有：1）、钻模板上装衬套孔的尺寸公差：2 = 42.033-42.017 = 0.016加2）、衬套与钻套配合的最大间隙：亠=30.021-30.008 = 0.0133）、钻套与钻头配合的最大间隙：3 = 20.541-20.5 = 0.0414）、钻套的同轴度公差：亠=0.005呦综合误差为：；+； + ；+：二 Jo.O16 + 0.013 + 0.041 + 0.005,二0.046/w

18、w 能满足零件要求。夹具体设计夹具体的设计参考钻孔夹具体零件图。2. 4本章小结在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将 零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时，主要参考己加工面，在此主 要用到的是一面两销定位，一个圆柱销和一个削边销，他们分别穿过已加工过的 长中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位 To选用压紧件时，分别用了移动和转动压板。最后设计出夹具体，参考有关资 料计算夹具的定位误差。潔河职业技术学院毕业设计结论本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铳、镇、钻、攻螺纹、 打毛刺等工序。因为是大批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调 试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹 紧在夹具上。在此计算了了夹紧力和夹具体的误差等。在本次设计中己无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能 提出多中方案进行分析比较，有所不足。参考文献李洪.机械加工工艺手册M.北京出版社，1996. 1.陈宏钧.实