机床夹具课程设计(手扶拖拉机变速箱盖-)

工程技术学院课程设计题目：手扶拖拉机变速箱盖专业：机械设计制造及其自动化年级：2009级学号：姓名：指导教师：黄云战教授日期：2013年1月8号云南农业大学工程技术学院机床夹具设计说明书目录序言…………......................第3页一、工件的加工工艺分析.......……….................第6页〔一〕零件的结构尺寸...................………...第6页〔二〕零件加工工艺分析………..............第6页二、夹具设计方案…………….............................第7页(一)基准面的选择………………................第7页(二)定位元件的选择…………….................第7页(三)分度机构设计……………….................第8页(四)夹紧方案及夹紧机构设计….................第9页(五)夹具对定结构的设计……....................第12页〔六〕夹具体的设计……...............................第12页三、定位误差计算……..........................................第14页四、工件加工余量及工序尺寸确定…..................第16页五、设计总结..................................................…....第17页六、设计图纸.................................................….....第19页七、参考文献.................................................….....第20页序言机床夹具设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的专业根底课。机械设计是机械工程的重要组成局部，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。机床夹具是在切削加工中，用以准确确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成局部，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中，应深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，一般夹具设计步骤如下：深入生产实际调查研究在深入生产实际调查研究中，应掌握下面一些资料。1〕工件图纸：详细阅读工件图纸，了解工件被加工外表的技术要求，该件在机器中的位置和作用，以及装配中的特殊要求。2〕工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件已加工面及待加工面的状态，基准面选择的情况，可用的机床设备的主要规格，与夹具连接局部的尺寸及切削用量等。3〕生产纲领：夹具的结构形式应与工件批量大小相适应，做到经济合理。4〕制造与使用夹具的情况：有无通用零部件可供选用；工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。2.确定工件的定位方法和刀具的导向方式工件在夹具中的定位应符合定位原理。合理地设置定位件和导向件。设计定位件和导向件时，应尽量采用通用标准。3.确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原那么。进行夹紧力的分析和计算，以确定夹紧元件和传动装置的主要尺寸。4.确定夹具其他局部的结构形式如分度装置、对刀元件和夹具体等。5.绘制夹具总装配图在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要外表，如定位外表，夹紧外表和被加工外表等。其中，被加工外表用网纹线或粗实线画出加工余量。工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件、导向元件、夹紧机构、传动装置等顺序，画出具体结构，最后画夹具体。6.标注各局部主要尺寸、公差配合和技术要求7.标注零件编号及编制零件明细表在标注零件编号时，标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称、编号、序号、零件名称及材料、数量等。8.绘制夹具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。在机床上加工工件时，为了要使该工序所加工的外表，能到达图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他外表的互相位置精度等技术要求，在加工前，必须首先将工件装好夹牢。把工件装好就是要在机床上确定工件相对刀具的正确加工位置。工件只有处在这一位置上接受加工，才能保证其被加工外表到达工序所规定的各项技术要求。在夹具设计的术语中，把工件装好称为定位。把工件夹牢，就是指在已经定好的位置上将工件可靠地夹住。以防止在加工时工件因受到切削力、离心力、冲击和振动等的影响，发生不应有的位移而破坏了定位。在夹具设计的术语中把夹牢工件称做夹紧。由此可知，工件装夹的实质，就是在机床上对工件进行定位和夹紧。装夹工件的目的，那么是通过定位和夹紧而使工件在加工过程中始终保持其正确的加工位置，以保证到达该工序所规定的加工技术要求。在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检验的装置，都可以统称为夹具。例如：焊接过程中用于拚焊的焊接夹具；检验过程中用的检验夹具；装配过程中用的装配夹具；机械加工中用的机床夹具等，都属于泛指的夹具范畴。一、工件的加工工艺分析:〔一〕零件的结构尺寸本课程设计是要为变速箱盖设计用于铣床上加工平面的夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成铣平面的工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。〔二〕零件加工工艺分析零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、外表粗糙度等总体要求，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、已加工外表、待加工外表，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工外表决定了机床夹具的方位方案，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，但要完全定位。工件的待加工外表是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择适宜的定位点，确保夹紧力平安、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。本工件已加工底面，需要铣34X28螺孔底孔面。二、夹具设计方案:(一)基准面的选择基准面应选择已经加工的较大平面，所以该零件的基准面为底面，即精基准定位为底面大面定位。(二)定位元件的选择在工艺学中已经知道，工件在加工前，必须首先使它在机床上相对刀具占有正确的加工位置，这就是定位。夹具在工件定位过程中起着决定的作用，工件正是通过夹具相对机床、刀具占有正确的加工位置。工件在夹具中定位的目的，就是要使同一批工件在夹具中占有一致的正确加工位置。要使工件完全定位，就必须限制工件在空间的六个自由度，此即为工件的“六点定位原那么”。在定位设计中，会遇到以下几种情况：(1)完全定位限制了工件全部的六个自由度，称为工件的“完全定位”。(2)不完全定位在对工件的加工精度没有影响的情况下，允许少于六点的定位称为“不完全定位。(3)欠定位工件的定位支承点数少于应限制的自由度数，这种工件定位点缺乏的情况，称为“欠定位“，欠定位在实际生产中是不允许的。(4)过定位工件的某一个自由度同时被两个或多个定位支承点重复限制，这种情况称为“过定位“，也叫”重复定位“。本设计因加工需要，对6个自由度都有限制的要求，所以选用完全定位，定位基准为一面两销：底面和削边销、定位销。图1定位元件〔三〕分度机构设计在机械加工中，经常会遇到一些工件要求在夹具里一次装夹中加工一组外表，如孔系、槽系、多面体等。由于这些外表是按一定角度或一定距离分布的，因而要求夹具在工件加工过程中能进行分度。即当工件加工完一个外表后，夹具的某些局部应能连通工件转过一定角度或移动一定距离。可实现上述要求的装置即为分度装置。在此次夹具设计的任务是设计出手扶拖拉机变速箱盖铣34X28螺孔底孔面的铣床夹具，只需铣出一个平面，加工过程中无需分度，所以此次设计不涉及分度机构设计。〔四〕夹紧方案及夹紧机构设计1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。1)动力装置夹紧力的来源，一是人力；二是某种装置所产生的力。能产生力的装置称为夹具的动力装置。常用的动力装置有：气动装置、液压装置、电动装置、电磁装置、气—液联动装置和真空装置等。由于手动夹具的夹紧力来自人力，所以它没有动力装置。2)夹紧局部

接受和传递原始作用力使之变为夹紧力并执行夹紧任务的局部，一般由以下机构组成：

a)接受原始作用力的机构。如手柄、螺母及用来连接气缸活塞杆的机构等。

b〕中间递力机构。如铰链、杠杆等。

c〕夹紧元件。如各种螺钉压板等。

其中中间递力机构在传递原始作用力至夹紧元件的过程中可以起到诸如改变作用力的方向、改变作用力的大小以及自锁等作用。3)夹紧装置的根本要求在不破坏工件定位精度，并保证加工质量的前提下，应尽量使夹紧装置做到：a)夹紧作用准确、平安、可靠。b)夹紧动作迅速，操作方便省力。c)夹紧变形小。d)结构简单，制造容易。3.夹紧力的方向确实定：1〕夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。2〕夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。3〕夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。4.夹紧力的作用点的选择：1〕夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以防止破坏定位或造成较大的夹紧变形。2〕夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。3〕夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。4〕夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。5.选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原那么：1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须平安、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。图2夹紧机构选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。螺栓螺母夹紧机构的特点：①结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；②自锁性能好操；③扩力比80以上，行程S不受限制；④加紧工作慢，效力低。〔五〕夹具对定结构的设计用分度或转位夹具加工工件时，各工位加工获得的外表之间的位置精度与分度装置的分度定位精度有关。分度定位精度与分度装置的结构形式和制造精度有关。分度装置的关键局部是对定机构，它是专门用来完成分度、对准、定位的机构。由于所要加工对象的特点，此次夹具设计不涉及分度装置的设计，所以也不涉及夹具对定结构的设计。(六)夹具体的设计1.夹具体的根本要求：能保证工件的加工要求保证加工质量，是必须首先满足的要求。保证加工质量的关键，就在于正确选定定位基准、定位方法和定位元件。必要时需进行误差的分析计算。能提高生产率，降低本钱应尽量采用各种快速高效的结构，缩短辅助时间，提高生产率。同时尽可能采用标准元件与标准结构，力求结构简单，制造容易，以降低夹具制造本钱。操作方便、省力和平安在客观条件许可且又经济的前提下，尽可能采用气动、液压和气液等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。操作位置应正确符合操作工人的操作习惯，并注意操作平安。便于排屑排屑问题是夹具设计中的一个重要问题。因为切屑积聚在夹具中，会破坏工件正确可靠地定位；切屑带来的大量热量会引起热变形，影响加工质量；清扫切屑又要花费一局部辅助时间。2.本夹具体采用铸造结构优点：1〕可以铸出复杂的结构形状；2〕铸铁件的抗压强度的、耐振性好，因此特别适用于加工时振动大，切削负荷大的场合；3〕铸铁件易于加工，价格低廉，可降低夹具本钱。铸造的生产周期长，而且因铸造时的内应力缘故，易引起变形，从而影响夹具体精度的持久性。因此铸造夹具体必须进行时效处理。与焊接结构相比，铸造可以铸出形状复杂的结构。因此，本夹具采用铸造结构比拟适宜。材料：选用HT200，壁厚：20mm。夹具体的总体设计图:图3夹具体三、定位误差计算定位误差是指由于定位不准而造成某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对于某一定位方案，经分析计算其可能产生的定位误差，只要小于工件有关尺寸或位置公差的1\3-1\5，一般即认为此定位方案能满足该工序的加工精度要求。那么：δ定位=δ位置+δ不重根据定位误差的结论〔P42〕定位误差只发生在采用调整法加工一批工件的条件下，如果一批工件逐个按试切法加工，那么不存在定位误差。定位误差是工件定位时由于定位不准产生的加工误差。它的表现形式为工序基准相对加工外表可能产生的最大尺寸或位置变动量。它的产生原因是工件的制造误差、定位元件的制造误差、两者配合间隙及基准不重合等。定位误差是由基准位置误差和基准不重合误差两局部组成。但不是在任何情况下两局部都存在，当定位基准无位置变动时定位误差为0；当定位基准与工序基准重合时，不重合误差为0。定位误差计算可按定位误差定义，根据所画出的一批工件定位是可能产生定位误差的两种极端位置，再通过几何关系直接求得；也可以根据定位误差组成，按公式δ定位=δ位置+δ不重计算得到。该零件时采用调整法加工的零件，采用试切法加工生产效率低，所以存在定位误差。而且该零件定位误差与工序基准重合，这样δ不重=0，定位误差只包含位置误差。而位置误差跟Φ8F9的公差有关。这样可以构筑一个三角形如下图，那么：sin650=所以x=sin65×0.049=0.044;sin65=所以x=sin65×所以，δ定位=δ位置+δ不重=δ位置+0工件加工余量及工序尺寸确定本次课程设计的“东风—12型手扶拖拉机变速箱盖”零件材料为HT20-40，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯，根据《机械制造工艺学》附表六查得机械加工余量选择2级精度，机械加工总余量取4，由附表九查得变速箱盖的铸件尺寸偏差为±1.0。此外，为消除剩余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。2.零件上螺纹孔34×28底孔工序尺寸确实定“东风—12型手扶拖拉机变速箱盖”零件上螺纹孔34×28底孔的加工外表长50，宽44，总余量为4。外表粗糙度为12.5。毛坯为端面，有四个φ8的螺纹孔，查《机械加工余量手册》〔以下简称《余量手册》机械工业出版社、孙本序主编〕中的表4-2成批和中批量生产铸件的尺寸公差等级，查得铸件端面尺寸公等级要求精度介于IT12～IT13之间，选用11级。MA为F，2Z=4mm，公差值为T=1.0mm。其工艺路线为粗铣两次，选用高速钢选择端铣刀，进给量选择0.2，铣削速度取45m/min。根据上述原始资料及加工工艺，“东风—12型手扶拖拉机变速箱盖”零件上螺纹孔34×28底孔的加工外表的机械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：粗铣螺纹孔34×28底孔面工序名称工序余量经济精度外表粗糙度工序根本尺寸粗铣211218粗铣211220毛坯〔铸造〕4±222±五、设计总结在这次历时三周的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的缺乏，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比拟缺乏，理论到实践的能力还急需提高。也让我认识到了仔细认真的重要性。这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求。同时感觉到了细节的重要性。有时候我们我们错的并不是理论，而是我们很容易忽略的线型和该删掉的线我们没有删掉。作为一个设计者不仅应掌握良好的专业知识，有一个认真仔细的心态，还有有一个冷静的心态，遇到问题不能慌乱，不知所措在设计的过程中，虽然认识到了我的缺