机械制造装备设计课程设计-支架钻床夹具设计【全套图纸】 .doc

1 夹具的简介1 1.1 夹具的功能和用途.1 1.1.1 机床夹具的功能.1 1.1.2 机床夹具应满足的要求.1 1.2 要生产的工件零件图.2 2 夹具的结构设计.3 2.1 设计机床夹具前的准备工作：.3 2.1.1 明确工件的生产要求.3 2.1.2 充分理解工件的零件图和工序图.3 2.2 确定机床夹具的结构方案：.3 2.2.1 选择定位元件.3 2.2.2 选择加紧机构.3 2.2.3 选择导向装置.4 2.2.4 机床夹具的总体形式：.5 2.3 绘制夹具装配图.5 2.4 绘制夹具零件图：.8 3 精度要求.9 3.1 精度标注.9 3.1.1 标注必要的尺寸、配合、公差.9 3.1.2 定位误差的分析.9 3.2 夹具精度的验算：.10 4 结论.11 5 总装图结构12 6 致谢.13 7 参考资料14 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 1 1 夹具的简介 1.1 夹具的功能和用途 1.1.1 机床夹具的功能 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 (1)保证加工精度 工件通过机床夹具进行安装，包括了两层含义：一是工件通过 夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过加紧机构使工件的既定位置 在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以保证工件加工表面的位置精度，且 精度稳定。 (2)提高生产率 使用夹具来安装工件，可以减少划线，找正、对刀等辅助时间， 采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间， 提高生产率。 (3)扩大机床的使用范围 有些机床夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了 原机床的功能和使用范围。如在机床床鞍上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔 系加工。 (4)减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 1.1.2 机床夹具应满足的要求 机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面： 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 2 (1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导 向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 (2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高 效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批 量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 (3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装 置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方 便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。 (4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件 和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹 具设计中要给予排屑问题充分的重视。 (5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、 检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 1.2 要生产的工件零件图 图 1-1 要加工零件支架 此次课程设计要加工的工件如图 1-1，此次课程设计要设计加工此零件的机床夹具。 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 3 2 夹具的结构设计夹具的结构设计 2.1 设计机床夹具前的准备工作： 2.1.1 明确工件的生产要求 工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很 大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机 床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手 动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。 2.1.2 充分理解工件的零件图和工序图 零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，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、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件 的工序基准、已加工表面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。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。 确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同 时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 4 2.2 确定机床夹具的结构方案： 2.2.1 选择定位元件 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。 选用内六角螺栓（如图 2.1）将长圆柱销定位在夹具体上，在圆柱销的面上钻四个 通孔。用一面两销定工件的六个自由度。 2.2.2 选择加紧机构 (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。 (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。 (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： 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止以外伤及夹具操作人员。 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。 手动夹紧机构应操作灵活、方便。 选用 m14 的螺柱、开口垫圈和 m12 的外六方螺母（如图 2-2）来夹紧工件。 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 5 图 2.1 夹紧零件1.六角螺母；2.开口垫圈；3.双头螺柱 (4)夹紧力的大小： 夹紧力的大小一般按静力平衡条件计算，计算出夹紧力为理论夹紧力。为保证工 件装夹安全可靠，实际夹紧力应等于理论夹紧力乘以系数 k，一般 k=1.52.5。各种典 型夹紧机构的计算方法可参阅机床夹具手册 。 2.2.3 选择导向装置 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，这些装置均已标准化，可按标准选择，选择固定导向套加工工件。 2.2.4 机床夹具的总体形式： 机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素 来确定。 (1)确定联接体： 联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理 布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六 角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻 套板，同样用内六角螺栓定位。 (2)确定夹具体： 夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状） ，保证具有足够的刚性。 它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。 2.3 绘制夹具装配图 (1)装配图按 1:1 的比例绘制，用剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具 的工作原理。 (2)视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 6 表面） 。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。 (3)按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。 (4)画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等） ，将夹具各组成元件联成 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。 夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、国定尺寸。如车床夹具 的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。 夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块对刀时塞尺的尺寸、对刀块表面到定 位表面的尺寸即公差。 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基面的位置精度。 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。 此机床夹具要用到的零件如下： （1）开口垫圈 1 个 材料：20 钢或 45 钢 （2）内六角螺钉 8 个 材料：钢件 （3）双头螺柱 1 个 材料：钢件 （4）螺母 1 个 材料：钢件 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 7 表 1-1 六角螺母尺寸查询表 螺纹规格 d m 3 m 4 m 5 m 6 m 8 m 10 m 12 (m 14) m 16 (m 18) m 20 (m 22) m 24 (m 27) m 30 m 36 da ma x 356791113151720222426293239 dwmin5679 1 2 1517202325283132384351 emin689 1 1 1 4 1820232730333740455161 s ma x 678 1 0 1 3 1618212427303436414655 c ma x 0011111111111111 六 角 螺 母 23557811131516181922242631 m(m ax) 薄 螺 2233456789101112141518 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 8 母 材料 机械性能 等级 螺纹公 差 表面处理公差产品等级 技术要求 钢6.8.106h 不经处理或镀 锌钝化 d 大于 m16 用 b，小于等 于用 a （5）圆柱销 1 个 材料：45 钢 （6）定位销 2 个 材料：钢件 （7）开口销 1 个 材料：低碳钢 2.4 绘制夹具零件图： 对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可 能与装配图上的位置一致。 （1）零件图尽可能按 1：1 绘制。 （2）零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精 度、技术要求而定。 （3）零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 9 3 精度要求 3.1 精度标注 3.1.1 标注必要的尺寸、配合、公差 (1)夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 (2)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 (3)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。 3.1.2 定位误差的分析 1.定位误差 （1）工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的 大小，它是由三部分因素产生的； （2）夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差， 也称对定误差。 （3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力，受热变形，切削振动等原 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 10 因引起的误差。 其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差. 2.产生定位误差的原因 （1）平面定位情形，夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反应 到被加工表面的位置上去，所产生的定位误差称之为基准转换误差。 （2）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 （3）导向元件，对刀元件与定位元件间的位置误差。 （4）夹紧力使工件或夹具产生变形，产生位置误差。 （5）夹具在机床上的安装误差。 （6）定位元件与定位元件间的位置误差。 3.2 夹具精度的验算： 影响工件加工表面位置精度的因素有三个方面，工件在夹具中的安装误差，夹具 正在机床上的对定误差，加工误差，夹具精度的验算主要是验算工件在夹具中的安装 误差，其它两项可以在夹具安装或加工过程中调整。 精度计算公式： e=(h/2+h+b)max/h e刀具引偏量（mm） h钻套导向高度（mm） h钻套下端面与工件间的空间高度（mm） max刀具与钻套的最大间隙 1=1max/h1 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 11 4 结论 （1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用钻床加工比较合理，因此 加工方向式垂直与水平面的。 （2）然后工件主要定位部分为直径为 30mm 的中心孔和一侧端面，用一面两销定 五个自由度。虽然没有满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。 （3）最后是将定位销和支承板固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母、开口 垫圈和内六角螺栓进行定位、夹紧。 通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施。 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 12 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 13 5 总装图结构 沈阳理工大学应用技术学院课设说明书 14 6 致谢致谢 通过本次课程设计，我学习到了更多的知识，更进一步的掌握了专业技能。虽然 这次课程设计并不是很能说明我掌握知识的程度，但是经过这次课程设计让我认识到， 很多事情是可以通过自己的能里做好的。虽然在刚开始课程设计时我很没有信心，但 是在王晓方老师的耐心讲解和指导下，还是能够按照要求完成这次课程设计的内容的。 这次课程设计虽然我完成的图不一定很完美，但是通过老师的