箱体零件夹具设计说明书

河南科技大学毕业设计（论文）PAGEPAGE35 箱体零件夹具的设计摘要机械制造业历来是应用科学技术的主要领域，是应用最新科技推动社会经济发展的主导产业。制造离不了机床，机床自然离不了夹具。夹具是组合机床的重要组成部分，它用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向以及装卸工件时的限位等等作用的。本次设计计算量中等，但是制图量比较大。需要查阅大量的书籍充分运用所学知识。本次设计是箱体类零件的夹具设计，主要设计了夹具的夹紧机构以及动力源传动机构。夹紧机构是指在加工工件的时候，为防止工件在切削力的作用下发生转动而设计的夹紧工件的装置。动力源传动机构是指传递夹紧力的机构。设计中对夹具上的主要零件进行了选择和校核。本次设计的重点是夹紧机构，构思其结构，确定其尺寸。并对切削力和夹紧力进行了计算，最后综合各方面因素设计出夹具体的整体尺寸和结构。组合机床的未来将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。关键词：夹具，夹紧机构，动力源传动机构，切削力，夹紧力TheFixtureDesignofBox-partsABSTRACTMechanicalmanufacturingindustryisalwaysthemainfieldofapplyingscienceandtechnology.it’sthedominantindustrytopushsocietyandeconomydeveloping.Machinecan’tgowithoutfixturejustasmanufacturingcan’tgowithoutit.Thefixtureisanimportantcomponentofgangdrillmachine.Itisusedtomakepartsintherightpositionwhentheyarebeingprocessed.Thetaskhassomecountandalotofdrawings.Ihavetorefertoagreatdealofassociatebook,makeagooduseofknowledgethatIhaveleant.Itisthefixturedesignofbox-partsthistime，mainlydesigntheholdingdeviceandthepowersourcepassingdevice.Holddeviceissomethingthatholdsworkpieceinordertonotlettheworkpiecemoveunderthecuttingforcewhenitisprocessed.Thepowersourcepassingdeviceisthedevicewhichpassestheholdingforce.Thereareselectionsandcheckingaboutthemainpartsofthefixtureduringthedesign.Thedesignoftheholdingdeviceisthemaintaskinthisdesign,includingconsideringitsstructure,decidingitssize.Also,thereiscomputingaboutthecuttingforceandholdingforceduringthedesign,thendecidingthewholestructureandsizeaccordingtomanyfactors.Inthefuture,gangdrillmachinewillbeproducedbyintroducingmobilizingelectricmachineandrollingsticktosimplifyitsstructure,shortenproducingperiod;Intheprocess,numbercontrollingsystemandheadstockwillreplacesystemsautomaticallytoimproveflexibilityoftechnique.KEYWORDS:fixture,holdingdevice,powersourcepassingdevice,holdingforce目录前言 1第一章 概述 2§1.1MACROBUTTONAcceptAllChangesInDoc机械制造工程学的发展 2§1.2制造技术的重要性 2§1.3机械制造的科学发展 3第二章 夹具的概述 5§2.1机床夹具的发展 5§2.2机床夹具的分类 5第三章 定位方案的确定 7§3.1工件定位的基本原理 7§3.1.1自由度的概念 7§3.1.2六点定位原则 7§3.1.3工件定位中的几种情况 8§3.2常用定位元件及选用 8§3.2.1对定位元件的基本要求 8§3.2.2常用定位元件所能限制的自由度 9§3.2定位方案的确定：一面两孔定位 9第四章 夹紧方案的确定 11§4.1夹紧要则 11§4.2对夹紧机构的主要要求 11§4.3钻床夹具的主要技术要求 12§4.4夹紧方案的确定 13第五章 夹紧力的计算 14§5.1切削力（钻削力）的计算 14§5.1.1切削力的计算公式 14§5.1.2切削力大小的确定 14§5.2夹紧力的计算 15第六章 夹具相关部件的设计 18§6.1钻套的设计 18§6.1.1钻套的分类 18§6.1.2钻套的设计要点 18§6.1.3钻模板的类型和设计 20§6.2削边销 20§6.3支承板 21§6.4压板 21§6.5夹具体中间支架 22§6.6齿轮齿条偏心轮部分的设计 23§6.6.1齿轮的设计 25§6.6.2键的选取及校核 25§6.6.3滚动轴承的选取 26§6.7插拔销部分的设计 26§6.8气缸部分的设计 29第七章 夹具主要零件所用的材料 31结论 32参考文献 32致谢 33前言毕业设计是对大学四年所学知识的总结和运用。它是基础知识和专业知识的统一,是理论和实践相结合,这加深了我们对所学知识的理解和灵活运用。通过查阅大量的资料,学到了很多在课堂上学不到的知识和掌握了一部分新的理念,为我们走向工作岗位奠定了一定的知识基础。同时,也是检验我们掌握所学知识的深度和力度。毕业设计是高等学校对工科学生教学的一个基本要求,是大多数高校毕业生必须进行的一个内容:它规定每个从事设计的学生必须在规定的时间内完成的一个总的设计,它是针对学生四年所学知识的一次总结及检验,也是工科高等院校大多数专业的毕业生全面设计能力的最后一次基本考核。其目的是:1.培养理论联系实际的设计思想,训练综合运用所学专业课知识和基础课程的理论知识,综合分析和解决工程实际问题的能力,从而巩固,加深和扩展有关机械方面的知识.2.通过制定设计方案,合理选用传动方案和零件类型,正确制定零件工序图,确定尺寸和选择材料,以及学会如何全面的考虑制造方案,使用和维护机床的要求。3.进行总体全面的设计能力的检查和校核,以确定是否达到毕业要求的标准。例如:计算机辅助绘图,手工绘图的能力是否达到要求,是否能很熟练运用资料以及使用经验数据进行经验演算和处理数据的能力是否达到要求等。由于所学知识以及个人能力的有限,加之缺乏工作经验等因素,本次设计在某些方面难免会有不足之处,真诚恳请各位老师多指教以便使我的设计更加完善。在此,衷心的感谢各位老师对我毕业设计的支持和帮助,特别是我的毕业指导老师张洪涛老师,谢谢!第一章概述§1.1机械制造工程学发展机械工业是国民经济各部门的装备部，国民经济各部门的生产技术水平和经济效益，在很大程度上取决于机械工业所能提供装备的技术性能、质量和可靠性。因此，机械工业技术和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。从1949年以来，我国机械工业有了很大发展，已经成为工业中产品门类比较齐全、具有相当规模和一定技术基础的产业部门之一，为其它产业部门的发展做出了重要贡献。改革开放以来，机械工业充分利用国内外两方面的技术资源，有计划的进行企业的技术改造，引导企业走向依靠科技进步的道路，使制造技术，产品质量和水平以及经济效益有了很大提高，为繁荣国内市场、扩大出口创汇、推动国民经济的发展起了重要作用。但是与工业发达国家相比，我国机械工业的水平还存在着阶段性的差距，主要表现在机械产品质量和水平不够高、技术开发能力不够强、科技投入少。特别是相对其他产业来说，对机械工业的作用认识不够，甚至有相当一段时间不够重视，近年来，世界各国都把提高产业竞争力和发展高新技术、抢占未来经济制高点作为科技工作的主攻方向，对机械工业的重要性和作用有了进一步认识，对机械工业科技发展提出了更高的要求，特别是制造技术更加得到重视。我国也明确提出，要振兴机械工业，使之成为国民经济的支柱产业，从而确定了机械工业在国民经济中的重要地位，同时也向机械工业提出了更高要求。§1.2制造技术的重要性制造技术已经是生产、国际竞争、产品革新的一种总要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。制造技术已经不是单纯的制造工艺方法和产品设计，它是从一个产品概念到最终产品的集成活动和系统，是一个功能体系和信息处理系统。过去，人们常常把制造技术看成是一些经验的积累，实际上它是从产品设计—进入市场—返回产品的大系统。美国从50年代以来只重视高技术和军用技术的发展，忽视了制造技术的作用，严重影响了在国民竞争中的竞争力。80年代初美国开始反省，美国关于工业竞争的总统委员会的报告指出：美国在重要的、高速增长的技术市场失利的第一个重要原因是美国没有把自己的技术应用到制造上。据美国国家生产力委员会调查,在企业生产力构成中,制造技术的作用占62%。世界上所有国家,特别是经济比较发达的国家都非常重视制造技术的发展。日本在第二次世界大战以后一直对制造技术十分重视,先后提出了技术立国和新技术立国的道路,而且狠狠抓住了制造技术的关键—精密工程、特种加工和制造系统自动化,使日本在战后短短30年里一跃而成为经济大国。我国的制造技术经过40多年的发展,已进入了发展最迅速、实力增强最快的新阶段。由于机械产品是装备国民经济各部门的物质基础,强大而完善的机械工业是国家现代化,实现社会进步的必要条件。通过分析认为基础机械、基础零部件、基础工艺发展缓慢是机械工业产品水平上不去的主要原因之一,其关键问题是要发展现代制造技术。现在各工业国家都把制造技术视为当代科技发展最为活跃的领域和国际间竞争的主战场,制定了一系列振兴计划,建立世界级制造技术中心,纷纷把先进制造技术列为国家关键技术和优先发展领域。一个以现代制造技术为中心的科技竞争已经在发达国家之间展开,一个以现代制造技术为重点的工业革命已经到来,这就是三次工业革命。§1.3机械制造的科学发展机械制造科学是一门有着悠久历史的学科,是国家建设和社会发展的支柱学科之一。机械制造可分为热加工和冷加工两部分。热加工指铸造、塑性加工、焊接、表面处理等。冷加工一般指零件的机械加工工艺过程和装配过程,当前还包括特种加工技术等。冷热两部分都是机械工程的分支。一般机械制造多指研究各种机械制造冷加工过程和方法的科学,其研究主要内容是:1.机械制造的基础理论。2.机械加工和装配工业过程设计、工艺装备设计以及各种传统加工方法、特种加工方法、精密加工和超精密加工方法等。3.机械制造系统的自动化、柔性化、集成化以及智能化。如今,计算机技术、微电子技术、控制技术、传感技术与机电一体化技术的迅猛发展,对机械制造科学的发展产生了深远影响。由系统论,信息论和控制论所形成的系统科学与方法论,从系统中各组成部分之间的相互关系、相互作用、相互制约的关系来分析对象,这种方法论与机械制造的结合形成了制造系统的概念,这是一个重大突破。机械制造科学与管理科学的结合更丰富了机械制造科学的内容,出现了质量保证体系等,成为保证产品质量的重要举措。因此,机械制造的发展已经从一种经验、技艺、方法逐步成长为一门传统工程科学。夹具的概述在机械制造过程中,用来固定加工对象,使其占有正确的位置,以便接受施工、检测的装置都可以统称为夹具。在钻床上进行孔的钻、扩、铰、攻螺纹加工时所用的夹具称为钻床夹具。机床夹具为机床的一种附加装置,安装工件后使之获得相对于机床或刀具的正确位置,并把工件可靠的夹紧。§2.1机床夹具的发展夹具是机械制造中的重要组成部分,是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它是用于专门实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向以及装卸工件时的限位等等作用的。夹具从产生到现在,大约可以分为三个阶段:第一阶段主要表现在夹具与人的结合上,这时的夹具主要是单纯的作为人的辅助工具,使加工过程加速和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到,夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系,所以对夹具引起了重视;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备。§2.2机床夹具的分类1.通用夹具:例如车床上的定心卡盘,四爪单动卡盘,铣床上常用平口虎钳,分度头,回转工作台等.这类夹具具有一定的通用性,所以称为通用夹具。2.专用夹具:这类夹具是针对某一种工件的某一个工序专门设计,因其用途专一而得名,本次设计就是专用夹具。3.通用可调整夹具和成组夹具:这类夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具称为成组夹具。4.组合夹具:这类夹具是由一套完整标准的元件,根据零件的加工要求拼装而成的夹具,不同元件的不同组合和连接,可以构成不同结构和用途的夹具.这类夹具的特点是灵活多变,万能性强,制造周期短,元件可以重复使用。因此,特别适合于新产品试制和单件小批生产。5.随行夹具:这是一种在自动线或者柔性制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上,除了完成对工件的定位和夹紧外,还载着工件由运输装置送往各机床,并在各机床上被定位和夹紧。第三章定位方案的确定§3.1工件定位的基本原理§3.1.1自由度的概念由刚体运动学可知，一个自由刚体，在空间有且仅有六个自由度。它在空间的位置是任意的,即它既能沿Ox、Oy、Oz三个坐标轴移动，称为移动自由度；又能绕Ox、Oy、Oz三个坐标轴转动，称为转动自由度。§3.1.2六点定位原则由上可知，如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置，就必须设置相应的六个约束，分别限制刚体的六个运动自由度。在讨论工件的定位时，工件就是我们所指的自由刚体。如果工件的六各自由度都加以限制了，工件在空间的位置也就完全被确定下来了。因此，定位实质上就是限制工件的自由度。分析工件定位时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度。用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。通过机械制造工艺学的学习，我们了解到六点定位原则的几个主要问题是：1）、定位支承点是定位元件抽象而来的。在夹具的实际结构中，定位支承点是通过具体的定位元件体现的，即支承点不一定用点或销的顶端，而常用面或线来代替。根据数学概念可知，两点决定一条直线，三点决定一个平面，即一条直线可以代替两个支承点，一个平面可以代替三个支承点。在具体应用时还可以用窄长的平面（支承条）来代替直线，用较小的平面来代替点。2）、定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能起到限制自由度的作用。3）、分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限制，是指工件在某个坐标方向有了确定的位置，并不是指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时不能运动。使工件在外力作用下不能运动，要靠夹紧装置来完成。§3.1.3工件定位中的几种情况完全定位：完全定位是指不重复的限制了工件的六个自由度的定位。当工件在x、y、z三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。不完全定位：根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。欠定位：根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。欠定位无法保证加工要求。因此，在确定工件在夹具中的定位方案时，决不允许有欠定位现象的产生。过定位：夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。它会造成定位的不稳定，严重时会引起定位干涉，因此，应该尽量避免和消除过定位现象。消除或减少过定位引起的定位干涉，一般有两种方法：一是改变定位元件的结构，如缩小定位元件工作面的接触长度或者减少定位元件的配合尺寸，增大配合间隙等；二是控制或者提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。§3.2常用定位元件及选用工件在夹具中要想获得正确位置，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。§3.2.1对定位元件的基本要求（1）、限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。（2）、限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和摩擦，容易磨损。为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。（3）、支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用时变形和损坏。（4）、定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。（5）、定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。§3.2.2常用定位元件所能限制的自由度常用定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类：（1）、用于平面定位的定位元件包括固定支承（支承钉和支承板），自位支承，可调支承和辅助支承。（2）、用于外圆柱面定位的定位元件包括v形架，定位套和半圆定位座等。（3）、用于孔定位的定位元件包括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。§3.3定位方案的确定：一面两孔定位根据所加工的零件尺寸为：长400、宽300、高396,形状是矩形即箱体类零件可以初步确定采用一面两孔定位，又因为零件右侧形状不规则，安装零件时采取推入式，综合考虑零件在加工过程中的稳定性等其它因素最终确定采取一面两孔定位，并根据要推入零件，一面用两个支承板来代替以限制工件的三个自由度，两孔里插入两个短销，为防止过定位其中之一用削边销（本设计用的是菱形削边销），为更好的限制工件转动，两销在空间的位置为斜对角布置，并且削边的方向要与两销中心的连线互相垂直，如图1—1所示：

图1—1削边销的布置在组合机床及其自动线上，为装卸方便，通常两个定位销不是固定不动的，而是活动的可以伸缩的。即加工前能使之进入工件孔中定位，加工完后能从孔中退出。这样可以很方便地将工件（或随行夹具）推入或推出夹具（或自动线的机床夹具）。常用的通用伸缩式定位销有手动的和液压驱动的两种。手动伸缩式定位销有两种结构：一种不带防护罩，用于定位支承板高度为30毫米的定位系统；另一种是带防护罩，用于支承高度为60毫米的定位系统。本设计采用的是不带防护罩的定位支承板高度为30毫米的定位系统。第四章夹紧方案的确定§4.1夹紧要则：在夹紧的过程中，不至于因工件重力的影响而破坏正确定位；在夹紧的过程中，夹紧力不应使已经获得正确定位的工件脱离正确位置；在夹紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度（如平行度，垂直度，圆柱度等）允许范围的变形；在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动；在切削过程中，切削力不应破坏工件的正确位置，并使平衡切削力所需的夹紧力最小。§4.2对夹紧机构的主要要求：夹紧过程中不得改变工件定位时所确定的位置；夹紧力方向应垂直于工件主要定位件的定位平面；夹紧力应作用在工件支承点所组成多角形的重心上或在其范围内，否则应增加辅助支承；夹紧机构的接触元件只能在夹紧方向移动。尽量采用具有（自动）定位和夹紧作用的夹紧元件，如V形块。夹紧力应保证夹具在整个加工过程中工件相对定位元件的位置不变和不产生不允许的振动。应使主切削力作用在刚性支承基面上，不得作用在加紧元件上。夹紧力不致引起起定位元件和对刀件间的位置变动。因夹紧力而产生的工件表面压伤和变形应在允许的范围内增大夹紧机构接触件的面积或工件支承面积。夹紧力应作用在主要（较大）基面上或工件刚性最大处。必要时在压板的夹压表面上镶铜或夹布胶木，以避免夹压时损伤工件表面。对易变形的薄壁工件的精加工宜采用磁力夹紧或真空加紧。(4)对夹紧元件的要求工件在加工过程中，能产生克服切削力所需的夹紧力。施予夹紧元件上的力不宜过大，一般控制在50~100N以内。不会使工件偏移正确定位的位置。偏心轮、凸轮或斜楔在夹紧工件以后，在加工过程中能保持自锁，防止因切削力的作用而使夹紧实效。与工件的接触面积应尽量大，以避免应力集中和单位面积压力过大。采用螺旋夹紧时，尽量避免螺旋端面直接作用在工件上。两点或两点以上同时夹紧工件的夹紧元件应设计成浮动的。压向工件毛坯侧面的夹紧元件端部应具有与垂直平面呈7°左右的斜角。具有必要的强度、刚度和与工件接触表面的硬度。§4.3钻床夹具的主要技术要求定位表面对夹具安装基面的垂直度或平行度。导套轴线对定位表面和夹具的安装基面的垂直度或平行度（可参考表5-22）。表5-22导套轴线对夹具安装基面的相互位置要求（在100长度上）工件加工孔轴线对定位基面的垂直度要求导套轴线对夹具安装基面的垂直度要求0.05～0.100.01～0.020.10～0.250.02～0.050.25以上0.05同轴线导套的同轴度。定位表面的直线度和平面度或等高度。定位表面和导套轴线对校正基面的垂直度或平行度。各被加工表面间（即各导套间），被加工表面与定位表面间的尺寸要求及相互位置要求（可参考表5-23）。表5-23导套中心距或导套轴线到定位基面间的制造公差工件孔中心距或孔中心到基面的公差导套中心距或导套轴线到定位基面的制造公差平行或垂直时不平行不垂直时±0.05～±0.10±0.005～±0.02±0.005～±0.015±0.10～±0.25±0.02～±0.05±0.015～±0.035±0.25以上±0.05～±0.10±0.035～±0.08§4.4夹紧方案的确定根据以上准则及对夹紧机构的要求和钻床夹具的主要技术要求，本设计采用的是气动偏心夹紧机构，具体的来说是用气缸活塞杆上加工出的齿条部分与齿轮啮合，通过齿轮再带动一个偏心轮，通过偏心轮压紧压板从而夹紧工件。考虑到钻削力的大小，采用两个对称布置的夹紧机构来夹紧工件，满足了以上多方面的要求。第五章夹紧力的计算§5.1切削力（钻削力）的计算§5.1.1切削力的计算公式：根据《金属切削机床夹具设计手册》第545页，表3-71钻削力的计算公式，又结合刀具材料以及工件材料可以知道：切削转矩计算公式：；切削力的计算公式：；其中：是进给量；是修正系数；是钻头直径；根据所要加工的孔径分别为6,25,12;钻头直径分别为6,25,12;的选取：根据《金属切削机床夹具设计手册》第545页表3-72，又根据刀具材料选取修正系数：的选取：根据《机械制造技术基础》在此选取§5.1.2切削力大小的确定1、转矩的大小：直径是6的孔：；直径是25的孔:；直径是12的孔：；2、切削力（钻削力）的大小:直径是6的孔：直径是25的孔：直径是12的孔：§5.2夹紧力的计算为防止工件在切削力的作用下绕圆柱销轴线转动，必须计算在切削力的作用下不使工件绕圆柱销轴线转动所需的夹紧力。1夹紧力的计算：根据《金属切削机床夹具设计手册》第479页表3-21常见典型夹紧形式所需夹紧力的计算公式找到与工件以一平面两圆孔定位形式并且夹紧力与切削力方向相互垂直（即与本设计的定位方式和夹紧方式一样）相对应的计算公式为：式中—菱形销上允许承受的一部分切削力。对精加工：；对粗加工：式中—菱形销的宽度；—菱形销的接触长度；—许用挤压应力。取定位销和工件较小者式中、的单位为—夹紧元件与工件间的摩擦系数—工件与夹具支承面间的摩擦系数本次设计用于精加工取；摩擦系数、的选取：根据《金属切削机床夹具设计手册》第478页表3-19各种不同接触表面之间的摩擦系数表3-19各种不同接触表面之间的摩擦系数接触表面的形式摩擦系数接触表面均为加工过的光滑表面0.5～0.25工件表面为毛坯，夹具的支承面为球面0.2～0.3夹具夹紧元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齿纹0.3夹具夹紧元件的淬硬表面在垂直于主切削力方向有齿纹0.4夹具夹紧元件的淬硬表面有相互垂直齿纹0.4～0.5夹具夹紧元件的淬硬表面有网状齿纹0.7～0.8取；；由设计知道：；安全系数的选取：根据《金属切削机床夹具设计手册》第478页，总的安全系数由考虑各种因素所需的安全系数来决定，可按下式来确定：式中—基本安全系数，一般取1.5；—加工状态系数（考虑到加工特点的系数）。粗加工：，精加工：；—刀具钝化系数（考虑到刀具磨损的系数）。一般，具体数值可按表3-20选取（《金属切削机床夹具设计手册》第479页）；—切削特点系数（考虑切削情况的系数）。连续：；断续：；—考虑夹紧动力稳定性系数。手动夹紧：；机动夹紧：；—考虑手动夹紧时手柄位置的系数。若手柄位置操作方便，手柄偏转角度范围小时，；若手柄位置操作不方便，手柄转动角度范围大（﹥90°）时，；—仅在有力矩企图使工件回转时，才应考虑支承面接触情况的系数。若工件是安装在支承钉上，接触面积小时，；若工件是安装在支承板或其它接触面积较大元件上时，。总的安全系数选择范围较大，一般，若夹紧力和切削力方向相反，为保证工件的夹紧可靠，值不应小于2.5。在本设计中，分别取：；；；；；；。所以：；为保证可靠夹紧取；所以：本次设计是六孔同时加工，总的安全系数取,故所需的总夹紧力为：第六章夹具相关部件的设计§6.1钻套的设计§6.1.1钻套的分类钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件，钻套装配在钻模板或夹具体上，而钻模板则以各种不同的形式与夹具体或支架连接。钻套的作用是确定被加工工件上孔的位置，引导钻头、扩孔钻或铰刀，以防止其再加工过程中发生偏斜。按钻套的结构和使用情况，可以分为以下四种类型，前三种为标准钻套。(1)固定钻套分A、B两种钻套安装在钻模板或夹具体中，其配合为H7/n6或H7/r6。固定钻套结构简单，钻孔精度高，适用于只需要钻孔的单一工步及生产批量较少的场合。(2)可换钻套当工件为单一钻孔工步、生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用这种钻套较为方便。可换钻套装于衬套中，而衬套则是压配（H7/n6）于钻模板的孔内。该钻套由螺钉固定以防转动或在退刀时随刀具带起，钻套与衬套孔常用F7/m6或F7/k6配合。(3)快换钻套当加工的孔需依次进行钻、扩、铰时，由于刀具直径逐渐增大，应使用外径相同，而内径不同的钻套来引导刀具，这时采用快换钻套可减少更换钻套时间，其外径与衬套孔的配合亦为F7/m6或F7/k6。当需要取下钻套时，只需将钻套朝反时针钻过一定的角度，使螺钉头部刚好对准钻套上缺口即可拔出。削边方向应考虑刀具的旋向，以避免钻套自动脱出。(4)特殊钻套因工件的形状或工序的加工条件而不能使用以上三种标准钻套时，需自行设计的钻套称特殊钻套。§6.1.2钻套的设计要点在确定钻套的结构类型之后,需要确定钻套的内孔(即导引孔)尺寸,公差及其它有关尺寸,同时还要确定钻套的材料。(1)钻套所导引的定尺寸孔加工刀具，如钻头、扩孔钻、铰刀等。其结构和尺寸都已标准化，并有工具厂生产供应。所以钻套导引孔与这类孔加工刀具的配合，应按基轴制选取。(2)钻套导引孔的基本尺寸，应等于所导引刀具刀刃部分直径的最大极限尺寸。(3)钻套导引孔与刀具之间应保证一定的配合间隙，以防止加工过程中发生卡住咬死现象。导引孔的公差及上下偏差应根据加工精度和刀具种类。当钻孔扩孔时，钻套导引孔尺寸公差带取F7，当粗铰时，钻套导引孔尺寸公差带取G7,当精铰时，钻套导引孔尺寸公差带取G6。如果钻套导引的是使用单位自己设计制造的非标准孔加工刀具，或者所导引的不是刀具的切削部分，而是导柱部分。则可按基孔制造取相应的配合，取H7/g6,H6/g5,H7/f7等。(4)钻套高度H在标准钻套中，其即为导引孔长度。H较大则导向性好，但刀具和钻套的磨损较大：H过小则导引作用差，刀具容易倾斜。设计时，应根据加工位置精度、工件材料、孔加工深度，孔口所在的表面形状及刀具刚度等因素而定。一般情况下取H=(1～3)d，若刀具容易偏斜（如在斜面或曲面上钻孔）或位置精度要求高时，钻套的高度应按（4～8）d选取。(5)钻套距工件孔端距离（间隙）h间隙h的作用主要是便于排屑，尤其是加工韧性材料时，切屑呈带状缠绕，可能发生阻塞以致折断刀具情况。H大小要视工件材料和位置精度而定，其原则是引偏量要小又利于排屑。在加工铸铁等脆性材料时，一般取h=(0.3～0.7)d,加工钢等带状切屑的材料时，常取h=(0.7～1.5)d。当在斜面上钻孔时，为防止引偏可按h=(0～0.2)d选取。当被加工孔的位置精度要求很高时，也可以不留间隙（即h=0）,这样一来，刀具的引导良好，但钻套磨损严重。(6)钻套的材料钻套在导引刀具的过程中容易磨损，所以应选用硬度高，耐磨性好的材料。一般常用的材料为T10A、T12A、CrMn钢或20钢渗碳淬火，其中CrMn钢常用于孔径d≤10mm的钻套，而大直径的钻套（d>25mm）,常用20钢经渗碳淬火制造。钻套经热处理之后，硬度达60～64HRC。至于衬套材料及硬度要求，可与钻套相同或稍差些。根据材料及热处理情况不同，钻套寿命约为5000～1500次。§6.1.3钻模板的类型和设计钻模板主要用来安装钻套，有的还兼有夹紧功能，故有一定的刚度和强度。通常有以下四种：（1）固定式钻模板固定式钻模板结构简单，钻孔精度高。但这种结构对某些工件而言，装卸不太方便。（2）铰链式钻模板当钻模板妨碍工件装卸或钻孔后需攻螺纹时，可采用铰链式钻模板。由于铰链销孔间存在配合间隙，用此类钻模板加工的精度比固定式钻模板低。（3）可卸式钻模板可卸式钻模板以两孔在夹具体上的圆柱销和削边销定位，然后用铰链螺栓将钻模板和工件一起夹紧。在加工完一个工件后，将钻模板卸下，然后才能装卸工件。使用这类钻模板，装卸钻模板较费力，钻套的位置精度较低，故一般多用在使用其它类型钻模板不便于装夹工价时采用。（4）悬挂式钻模板钻模板由锥端紧钉螺钉固定在导柱上，导柱上部装在多轴传动头的导孔中，因此钻模板就被悬挂起来。导柱的下端和夹具体为间隙配合，以确定钻模板对夹具体的相对位置，随着多轴头下降，钻模板借助弹簧的压力将工件压紧。多轴头继续送进钻头从导套孔伸出开始加工工件。钻削完毕，钻模板随多轴头上升，直至钻头退出工件，撇开了空间，使装卸工件清除切屑十分方便。§6.2削边销：削边销的宽度一般是不用进行计算的，除非加精度要求高时，才需计算。通常b、B可按《机床夹具设计手册》表2-4选取常用削边销的结构形式如图2所示。图6—1常用削边销结构（a）型用于孔径大于50时的定位销；（b）、（c）型用于孔径小于50的定位销，其中b型已标准化，本次设计中采用b型削边销定位。在一面两孔定位中，削边销是限制工件绕z轴方向转动的。因此，削边销的长轴一定要垂直于双孔中心的连线，如图1所示。否则失去限制该转动自由度的作用。同时，在装配中，当削边销调整好以后，应尽可能采取防转措施。本设计中取销的直径为；销孔为。§6.3支承板：支承板的长度为400,宽度为32,材料为T8，按GB/T1298的规定；热处理55～60HRC；其它技术条件按GB/T2259的规定。§6.4压板：压板总长474，材料为45号钢，淬火、回火40～45HRC;（参考《机械工程材料》），压板用铰链与压紧销相连，压紧销用螺纹固定在一个活动块上，其在装配图中的结构图：图6—2装配图中的压板结构§6.5夹具体中间支架：材料为HT250,铸件。为避免在热应力的作用下夹具体发生变形,变形轻者可能导致加工精度难以保证,重者会导致该夹具中间支架报废,因此,一定要进行时效处理.夹具体中间支架所有边缘要去毛刺,避免出现砂眼,疏松,气孔等铸造缺陷.其结构为：图6—3夹具体中间支架§6.6齿轮齿条偏心轮部分的设计：该部分为本次设计的核心部分。动力源为气缸，利用气缸活塞杆上加工出的齿条部分与齿轮啮合，齿轮齿条部分再带动与齿轮同轴的偏心轮，偏心轮压紧压板，从而压紧工件，气缸为两个，压板部分也为两部分，在空间布置情况为对称布置，齿轮齿条部分的局部剖视图以及俯视图如下：图6—4齿轮齿条部分偏心轮与轴承端盖之间留有4的间隙，这样可以保证偏心轮在压紧压板时能够畅通无阻，而且还可以防止磨损，因为接触磨损相当严重，不仅会减少零件的使用寿命，而且容易使偏心轮转动不灵活，甚至会产生转动不了的现象。为解决上述问题，最好留有间隙。§6.6.1根据《机械制图》第7章标准件与齿轮来设计此处的齿轮.因为模数越大,齿距越大,轮齿就越大,轮齿的抗弯曲能力也越高,即模数是轮齿抗弯曲能力的重要指标,为了满足齿轮的弯曲疲劳强度,在此选取:由由活塞杆的推程可知推杆上齿条部分的齿数约为:齿条部分的大约长度是:取:§6.6.21、键的选取：根据《机械设计课程设计》并参考此处轴的直径分别选取偏心轮处和齿轮处的键为:偏心轮处:齿轮处:2、键的挤压强度的校核:根据《机械设计》教材第六章键连接强度的计算公式:；式中：-传递的转矩(),；-键与轮毂键槽的接触高度,,此处为键的高度,；-键的工作长度,,圆头平键,平头平键,这里为键的公称长度,;为键的宽度,;-轴的直径,;-键,轴,轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力,单位是,根据《机械设计》教材第六章表6-2;此处的载荷有轻微的冲击,三者中最弱的材料为铸铁,所以取;代入数据得:偏心轮处:,满足强度要求;齿轮处:,满足强度要求.§6.6.3根据《机械设计课程设计》表15-3深沟球轴承，再结合轴的直径及载荷情况(此处的载荷是径向载荷),选取深沟球轴承,型号为:6005,额定动载荷为7.22,额定静载荷为:4.45.§6.7插拔销部分的设计：在组合机床及其自动生产线上，为装卸方便，通常两个定位销不是固定的，而是活动的、可以伸缩的。即加工前能使之进入工件孔中定位，加工完后能从孔中退出。这样可以很方便的将工件（或随行夹具）推入或推出夹具（或自动线的机床夹具）。常用的通用伸缩式定位销有手动的和液压驱动的两种。本次设计中用的是手动伸缩式的定位销。其具体结构和各相关部件如下图所示：图6—5插拔销主视图图6—6插拔销剖视图图6—7插拔销局部剖视图§6.8气缸部分的设计：根据《金属切削机床夹具设计手册》第941页气动夹具元件设计气缸的相关部件：气缸的行程是65,在气体压力为0.4的时候,其推力为:1246,拉力为:1050;其内部结构如图所示：图6—8气缸第七章夹具主要零件所采用的材料根据《金属切削机床夹具设计手册》第10页，表1-9夹具主要零件所采用的材料以及《机械工程材料》相关内容来确定本设计中夹具的主要部分的材料和热处理以及硬度，如下所示：1、夹具支架：HT200;2、压板：45号钢，淬火、回火40～45HRC；3、偏心轮：20号钢，渗碳、淬火、回火58～64HRC,渗碳深度0.8～1.2；4、支承板：20号钢，渗碳、淬火、回火58～62HRC，渗碳深度0.8～1.2；5、定位销：T10A，淬火、回火556～0HRC；6、伸缩销机构所用轴：20号钢，渗碳、淬火、54～60HRC，渗碳深度0.8～1.2；7、钻模套：d≤26的钻模套用T10A，淬火、回火58～64HRC；d＞26的钻模套用20号钢，渗碳、淬火58～64HRC，渗碳深度0.8～1.2；8、工件材料：HT250，生产工艺为铸造，壁厚20～30.挤压应力为220MPa，硬度为157～236HBS。9、插拔销轴：45号钢，淬火、回火35～40HRC;10、刀具材料：高速钢。结论毕业设计终于接近了尾声,回想起设计过程的点点滴滴真是耐人寻味，设计生活虽然苦虽然累，但是我还是坚持下来了，看到自己设计的夹具真有一种成就感，同时也感到这段生活过的很有意义和充实。这将成为继考研生活之后的又一段刻骨铭心的记忆。总的来讲这次设计是一次大学课程的综合能力的实战训练。中间牵扯到很多专业知识，需要翻阅大量的资料，所以如果平时这些知识掌握的不够扎实那么设计过程中会感到很迷茫和无从下手，设计的目的就是能够设计出能加工零件的一系列工具：机床及其相关的夹具等。本次设计是箱体类零件夹具的设计。刚开始感觉要设计下去真是有相当的难度，同时也很焦虑。因为毕业设计每人一个题目，所有的设计过程基本上都得靠自己完成，最后还要进行毕业答辩，如果不能过关将难以毕业。虽然以前设计过夹具之类的东西但是现在发现这些知识是远远不够的。幸亏有老师的指导，我才开始有了头绪。先是解决定位方案的问题：每个物体都有六个自由度，要想保证零件的精度要求，必须正确的限制工件的六个自由度，防止加工时物体发生转动。由于所加工的零件是箱体类零件，工件加工的时候是推入的，所以考虑采用一面两孔定位，并且采用的是伸缩销。最后在老师的帮助下确定了下来。这只是设计过程的一个小片段。设计的过程是漫长的，但的确是一个有意义的过程。另外，设计中的校核过程是必不可少的，为此设计过程中对相关部件校核是必不可少的，像键的校核等。还有为保证可靠夹紧，必须进行夹紧力的计算，而在计算夹紧力之前必须计算钻削力，通过计算可以进一步证实设计的科学和合理性以及设计的可行性。当然，由于我个人能力的有限以及缺乏工作经验，实践知识的匮乏等多方面的原因，设计的机构可能在某些方面还存在问题，与实际应用于生产实践还有一段距离。所以，我很渴望以后能够快速增加自己的知识来弥补今日的缺陷，多从事机械方面的相关工作以增加经验，不断的锤炼自己，多对社会作贡献。在整个设计过程中张老师给了很大的帮助，他对我们要求很严格，不允许我们有一点马虎，也正是再张老师的帮助下，我的整个设计过程才少走