机械制造装备设计课程设计-槽板铣90x20槽的夹具设计（全套图纸）

沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 1 绪 论 零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀 具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的连接装置，使工 件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。 通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为 了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将 工件加以固定。 使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作， 称为夹紧。 将工件定位、 夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工 质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床 夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： （1）保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可 以保证加工精度。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 2 （2）提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 （3) 减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强 度。 （4）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧 式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。 1 夹具设计简介 1.1 零件在工艺规程零件在工艺规程 规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工，加工中除了需要机床、刀具、量具 外，成批生产是还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的联系装置，使工件相对于机 床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接景象工件加工表面的位置精度，所以 机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。 1.2 机床夹具的功能机床夹具的功能 1 保证加工精度 工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：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;二是通过家骏技工是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 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 3 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，液压动力基金装置，可以进一步减少辅助时间，提 高生产率。 3 扩大加床的使用范围 有些机床夹具是指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。如在车床床鞍上暗访镗模夹具，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。 1.3 机床夹具应满足的要求机床夹具应满足的要求 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，一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，时工人操作方便、大 批量生产和加工笨重时，更需要减轻工人的劳动强度。 4 排屑顺畅，机床夹具中积累切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量时工件和 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 4 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、加床夹具设计时，要方便制造， 检查测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 1.4 设计已知条件设计已知条件 本次课设是要为此图中的盖设计一个铣 90x20 槽的夹具，最终实现将芯轴定位，更 加精确和方便的完成钻孔工作。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 5 图 1.1 零件图 2 夹具的结构设计 2.1 设计机床夹具前的准备工作设计机床夹具前的准备工作 2.1.1 明确工件的生产要求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，他决定了工件在 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 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 6 工序基准、以加工表面、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、决定了机床夹具的定位方案，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，定位方案不一定要顶六个自由 度，但是要完全定位确定夹紧机构要依据零件的外形尺寸，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。 2.2 确定机床夹具的结构方案确定机床夹具的结构方案 2.2.1 选择定位原件选择定位原件 根据工序图给出的定位原理方案，按有关标准正确选择定位元件或定位元件的组 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。 工序图只给出了原理方案，应仔细分析本工序的工序内容、加工精度要求，已加工 表面，按照六点定位原理的原则，确定定位方案。 本工序需加工的项目 1）对工件的工序图进行分析，明确本工序需要加工的内容： 保证中心距尺寸 900，05 mm 2）选择定位方式 为保证工件加工孔 60 的定位要求，选择底面作定位基准，采用轴定位，与 60 孔配合， 定而二个自由度。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 7 2.2.2 选择夹紧机构选择夹紧机构 （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，以及工件刚度高的位置。 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： 1）安全性 夹紧机构应具有足够的强度和夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。 2）手动夹紧机构活动操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。 3）夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 4）手动夹紧机构应操作灵活、方便。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 8 5）本课设为保证定位精度，主夹紧力的作用点应在主定位点的支承范围内，故夹紧机 构选择在 固定式定位销上直接加螺纹，用螺母压紧的方法。为加快工件的装夹速 度，提高夹具使用效率，螺母垫圈采用开口垫圈。 2.2.3 夹具的总体形式夹具的总体形式 （1）将定位销固定在夹具体上。 （2）将刀具导向套固定在钻模板上，钻模板通过联接体用二个螺钉固定在夹具体上。 2.3 绘制夹具装配图绘制夹具装配图 (1) 装配图应按国家标准尽可能 1：1 地绘制，三视图要完整清楚地表达出夹具的主要结 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接成一体。 (5) 标注必要的尺寸、配合、公差等。 1）夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 2）夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、固定尺寸。如车床夹具的莫氏 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 9 锥度、铣床夹具的对定装置等。 3）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 的尺寸及公差。 4）夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 5）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位 置尺寸和形位公差。 6）标注技术条件 a. 定位元件的定位表面间相互位置精度。 b. 定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。 c. 定位表面与导向元件间的位置精度。 d. 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。在工厂的生产过程中，生部按 零件编号安排生产、查找工件。 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、配套件填写在明 细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。 8）此课设装配图标注 （1）夹具外型尺寸：160 150 80 （2）中心距尺寸及公差：80 0，05 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 10 （3）轴与工件的配合：80H7/g6 （4）刀具导向衬套与钻模板配合 11H7/r6、快换钻套与衬套配合 18H7/r6 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 11 图 2.1 装配图 2.4 绘制夹具零件图绘制夹具零件图 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 12 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。 图 2.2 夹具零件图 3 夹具精度的验算 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 13 3.1 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 3.1.1 定位误差定位误差 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 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。 (1) 验算尺寸精度： 所有影响尺寸精度的尺寸链均是验算尺寸精度的组成环， 分别计算每个组成环的最 大间隙误差，然后计算其综合误差。 (2) 验算形位公差： 所有影响形位公差的尺寸链均是验算形位公差的组成环，分别计算每个组成环 的最大转角误差，然后计算其综合误差。计算出的综合误差小于等于技术要求公差的 2/3 即为合格。 (3) 验算此设计： （1）验算中心距: 80 0.05mm 1）定位误差 主要是定位孔 60H7 与轴的间隙，最大间隙为 0.05mm. 2)钻摸板衬套中心之间的中心距误差 900，0.1mm，误差 0.02mm. 3)钻套与衬套的配合间隙 180.01mm，最大间隙 0.029mm. 4）钻套内孔与外圆的同轴度误差，对于标准钻套，精度高，此项忽略。 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 14 5）钻头与钻套见的间隙会引偏刀具，产生中心距误差。 e=H/2+h+B /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） B- - - - 刀具与钻套的最大间隙 将各已知条件代入求得 e=0.034mm. 其综合误差可概率法求得 0.062mm 此项误差大于中心距允许误差（0.1mm）的三分之二，可用。 3.1.2 产生定位误差的原因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。 4 课设说明 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 15 4.1 设计方案论证设计方案论证 （1）首先根据已知工件的需要选择加工机床，应选用立式钻床加工比较合理，因此加 工方式平行于水平面的。 （2）然后工件主要定位部分为夹具体的底面，这样我设想用定位轴组合定位，这样可 以限制 6 个自由度，满足定位原理，简单方便，适合加工带圆孔的定位，所以这里就是 选择定位轴组合定位的优点。 （3）最后将定位轴固定在夹具体上，利用内六角螺钉定位夹紧，轴把工件定位后，利 用螺栓对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该平行于工件的轴线方向，作用点为夹 具体的上表面。 4.2 形成的论点形成的论点 （1）在设计过程中，我选择用定位轴对工件进行定位，然后固定在夹具体上。 （2）定位要符合六点定位原理。 （3）根据工件的形状不同，选择不同的定位元件。若工件以圆孔为定位面，可选圆柱 销、圆锥销或心轴定位。同时，圆柱销、圆锥销和心轴也有多种，应根据工件不同选择 不同的定位元件。 4.3 仪器设备仪器设备 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 16 （1）平垫片 4 个 材料：45 钢 （2）移动压板 2 个 材料：45 钢 （3）弹簧垫片 2 个 材料：65Mn （4）六角薄螺母 2 个 材料：45 钢 （6）双头螺柱 2 个 材料：45 钢 （7）支撑钉 2 个 材料：T8 表 4- 1 快换钻套的规格及主要尺寸 D D1 H h C C 1 C2 a b 基本尺寸 极限偏差 n6 18 +0.028 +0.015 22 12 20 25 4 0.5 2 1.5 0.5 2 22 26 16 28 36 26 30 1 30 +0.033 +0.017 34 20 36 45 5 3 2.5 1 3 35 39 42 46 25 45 56 表 4- 2 螺母标准 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 17 螺纹规格 D M 3 M 4 M 5 M 6 M 8 M 10 M 12 (M1 4) M 16 (M1 8) M 20 (M2 2) M 24 (M2 7) M 30 M 36 da max 3 5 6 7 9 11 13 15 17 20 22 24 26 29 32 39 dw min 5 6 7 9 1 2 15 17 20 23 25 28 31 32 38 43 51 e min 6 8 9 1 1 1 4 18 20 23 27 30 33 37 40 45 51 61 s max 6 7 8 1 0 1 3 16 18 21 24 27 30 34 36 41 46 55 c max 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 m(ma x) 六角 螺母 2 3 5 5 7 8 11 13 15 16 18 19 22 24 26 31 薄螺 母 2 2 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 18 技术要求 材料 机械性能 等级 螺纹公 差 表面处理 公差产品等级 5 结论 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 18 在这次历时两个礼拜的项目训练中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，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较缺乏，理论到实践的能力还急 需提高。让我认识到了仔细认真的重要性。 这次项目训练让我们更能注意到细枝末节。这次项目训练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。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 根据工件的加工要求，我选择了钻床，因此加工方向式垂直与水平面的。然后工件 主要定位部分为直径为30mm 的中心孔和一侧端面， 用长销小平面定五个自由度。 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。因为被加工件需要钻 2 个孔 不限制 Z 向的旋转会增进效率。 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、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的夹紧在机床上，能更方便， 准确的进行钻孔加工。 在设计的过程中， 虽然感觉到我的不足之处， 但也学到了不少东西。 在一定程度上， 使我对以前学习过的东西有了深刻的理解。项目训练是机械专业学习的一个重要的、总 结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通 过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。项目训练内容源于生 产实践， 使得项目训练和实践得到了充分的结合， 有利于培养解决工程实际问题的能力。 6 致谢 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备项目训练说明书 19 为期两周的项