支承套零件的工艺及夹具设计

1、毕业设计说明书级类专业题：支承套零件的专用夹具设计名：指导老师：20*年04月05日任务书课题： 支承套零件的专用夹具设计图面工作量：工件零件图A44张总图部分：铣夹具装配图A11张夹具零件部分：铣夹具夹具体零件图A31张原始资料：支承套零件样一张设计、计算说明书 5000 字以上谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我这里还有一个压缩包，里面有相应的 word说明书和CAD图纸。下载后请留上你的邮箱号或 QQ号或给我的QQ留言：1459919609。我可以将压缩包送给你。欢迎朋友下次光临！2 /II31摘要本文首先介绍了夹具的研究背景和发展趋势、课题的作用和意义、夹具 的组成以及铣

2、床夹具的结构特点，通过对参考文献进详细的分析，阐述了 定位方案的选择、夹紧方案的确定、夹具体与定位键、夹具总图上的尺寸、 公差和技术要求以及加工精度分析。关键词定位，夹紧，铣夹具3 I/II31目录1课题介绍 11.1课题背景及发展趋势 11.2课题的作用与意义 21.3夹具的组成 31.4铣床夹具的结构特点 42 1.5课题的任务 5铣床夹具设计 62.1定位方案 62.2夹紧方案 72.3夹具体与定位键 72.4夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 83 2.5加工精度分析 9小结 12参考文献 131课题介绍在机械制造过程中，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

3、可统称为 “夹具 ”。广义地说，夹具是 一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。夹具以其 数量和在生产中的地位来说， “机床夹具 ”最重要。机床夹具为机床 的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工 件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。所以机床夹具是用以 使工件定位和夹紧的附加装置。机床夹具设计的基本要求有保证工件的加工精度，提高生产率， 工艺性好，使用性好，经济性好。1.1课题背景及发展趋势夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表 现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具， 是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与

4、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在机械制造业中，为了适应新品种不断发展的要求，夹具设计有 朝着下列方向发展的趋势：1. 发展通用夹具新品种5 /531通用夹具是使用最广泛的一种夹具，发展通用夹具以代替某些专 用夹具。内容包括以下：1 ）发展高精度通用夹具2 ）广泛采用高效率通用夹具3 ）发展适用于各种类型零件工艺特征的专用夹具2. 发展调整式夹具调整式夹具经过部分零件的更换和重

5、新调整组合，即可适应不同 工件的加工。适用程度介于通用和专用之间。主要有两种类型：1 ）通用可调式夹具2 ）调整式夹具3. 推广和发展组合夹具及拼拆夹具1 ）组合夹具 组合夹具式有一套预先制好的各种不同形状、不同规格尺寸、具 有互换性和耐磨性的标准元件与合件所组成。2 ）拼拆夹具与组合夹具有相同之处，有一系列可多次利用的标准零件与基础 零件，但又采用了部分具有一定专用性的部件，其夹紧部件多采用液 压传动装置。4. 加强专用夹具的标准化和规格化 加强夹具元件的标准化和规格化，不但能加速生产准备周期，而 且也可使夹具的生产由单件转为成批，降低夹具制造成本。因此，可 节省劳动力，缩短生产准备周期。5

6、. 专用夹具中采用高精度、高效率的夹具主要满足高生产率的加工要求，使之有可能采用采用平行或平行 先后的加工方法，采用多件的加工方法，以及尽可能缩短或重合辅助 时间的方法来压缩单件工时，提高生产率。6. 大力推广和使用机械化及自动化夹具生产机械化及自动化是技术革命的中心内容，大力推广和使用机 械化及自动化夹具以减少和消除繁重的体力劳动是机械制造中的重 要问题。7. 推广和发展扩大机床性能的夹具具体的有仿形装置、机床改装用的各类夹具8. 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具实践证明，采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具，能 满足机械加工中的定位要求，并简化制造工艺，缩短了生产周期，并

7、能保证零件的加工精度。1.2课题的作用与意义由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先 采取措施来保证操作的安全。对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对 刀具（或机床）有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力 的影响而变动，为此，进行机械加工之前，先将工件装夹好。工件的装夹方法有两种：一种使工件直接装夹在机床的工作台或 花盘上；另一种使工件装夹在夹具上。7 /731采用第一种方法装夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划 线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹 紧。这种方法不需专门装备，但效率低，一般用于单件或者小批生产。 批量较大时

8、，大都采用夹具装夹工件。用夹具装夹工件有以下优点：1.2.1保证加工精度，降低人工等级零件的加工精度，包括尺寸精度，几何形状精度和表面相互位置 精度三种。实用夹具的最大功用，是保证零件上加工表面的位置精度。例如，在摇臂钻床上使用钻夹具加工孔系时，可保证达到0.10 0.20mm的中心距精度，而按划线找正加工时，仅能保证0.4 1.0mm ,而且受到操作技术的影响，同批零件的质量也不稳定。当工件的形状复杂及精度要求高时，往往不易或不能依靠通用机 床及其附件来达到加工要求，因此需要采用专用夹具1.2.2提高劳动生产率和降低加工成本使用夹具后，免除了每件都要找正、对刀等时间，加速工件的装 卸，从而大

9、大减少了有关工件安装的辅助时间。特别对那些机动时间 较短而辅助时间长的中小件加工意义更大。此外，用夹具安装还容易 实现多件加工、多工位加工、可进一步缩短辅助时间，提高劳动生产 率。1.2.3扩大机床工艺范围工件的结构形状时各式各样的，现在对精度和生产率的要求也越来越高，在某些情况下，原有机床难以适应。为解决这一困难，往往 采用专用夹具以扩大机床的适用范围，实现 “一机多用 ”。例如在机 床上使用镗夹具，就可以代替镗床来做镗孔工作，解决缺乏设备的困 难1.2.4改变原机床的用途，扩大机床适用范围 在产品更换时，工厂现有的机床设备，有时往往不能适应新产品的要求。为此，可以采用夹具来改变机床的用途1

10、.2.5减轻操作的劳动强度，做到安全生产由于夹具中可以采用扩力机构来减小操作的原始力，而且有时还 可以采用各种机动夹紧装置，故可使操作省力，减轻劳动强度。由于 专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施 来保证操作的安全。1.3夹具的组成根据夹具元件在结构中所起的作用不同，可将各种夹具元件分为 下列几种：9 /9311.3.1分度装置 用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的一种装置，可作为某些夹具的一部分。1.3.2夹具本体 用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个 夹具整体。1.3.3靠模装置 它是作为用来加工型面的一种特殊装置。1.3.4动力装置 在非手动夹具中，作

11、为产生动力的部分，如气缸， 油缸，电磁装置等。1.3.5其他件 包括与机床连接用的零件，各种连接件，特殊元件 及其它辅助装置等。1.3.6分度装置 用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的 一种装置，可作为某些夹具的一部分。1.3.7夹具本体 用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个 夹具整体。1.3.8靠模装置 它是作为用来加工型面的一种特殊装置。1.3.9动力装置 在非手动夹具中，作为产生动力的部分，如气缸， 油缸，电磁装置等。但是并非所有夹具都包括上述各类元件，然而其中定位元件，夹 紧装置和夹具体本体则是每一夹具都不可缺少的组成部分。1.4铣床夹具的结构特点铣床夹具主要用于加工零件上

12、的平面、凹槽、花键及各种成型面。 铣削加工的切削用量和切削力一般较大，切削力的大小和方向也是变 化的，而且又是断续切削，因而，加工时的冲击和振动也较严重。所 以设计这类夹具时，要特别注意工件定位稳定性和夹紧可靠性；夹紧 装置要能产生足够的夹紧力，手动夹紧时要有良好的自锁性能，夹具 上个组成元件的强度和刚度要高。为此，要求铣床夹具得结构比较粗 壮低矮，以降低夹具重心，增加刚度、强度，铣削得切屑较多，夹具 上应有足够得排屑空间，以尽量避免切屑堆积在定位支承面上。因此， 定位支承面应高出周围的平面，而且在夹具体内尽可能做出便于清除 切屑和排出冷却液的出口。粗铣时振动较大，不宜采用偏心夹紧，因为振动时

13、偏心夹紧容易 松开。在侧面夹紧工作（如加工薄而大的平面）时，压板的着力点应低 于工件侧面的定位支承点，并使夹紧力有一垂直分力，将工件压向主 要定位支承面，以避免工件向上抬起；对于毛坯件，压板与工件接触 处应开有尖齿纹，以增大摩擦系数。1.5课题的任务 课题来源：支承套零件的专用夹具图 1-1示为支承套零件图，工件的材料为 45 钢，大批量 生产。简介：11 1/131在支承套长度方向，选择左端面为定位基准，以保证巾17mm孔深尺寸11 +00。5，设计一专用夹具。图1-1支承套零件1. 6设计工艺1. 6. 1选择加工方法由于毛呸为棒料，因此所有孔都是在实体上加工，为防止钻偏，需先用中心孔钻钻

14、孔正孔，然后再钻孔。孔？35H7及2X?15H7选择铰削作其最终加工方法。对 ？60的孔，根据孔径精度，孔深 尺寸和孔底平面要求，用铣削方法同时完成孔壁和孔底平面的加 工。各加工表面选择的加工方案如下：2X?15H7孔钻中心孔一钻孔一扩孔一铰孔?35H7孔钻中心孔一钻孔一粗镗一半精镗一铰孔?60孔粗铣一精铣2X?11孔钻中心孔一钻孔2X?17 孔 忽孔（在 ?11 底孔上）2XM6 6H螺孔钻中心孔一钻底孔一孔端倒角一攻螺纹162确定加工顺序为减少变换工位的辅助时间和工作台分度误差的影响，各个工位上的加工表面在工作台一次分度下按先粗后精的原则加工完毕。具体的加工顺序是：第一工位（B0度）：钻？

15、35H7、2X?11中心孔一钻?35H7孔一钻2X?11孔一忽2X?17孔一粗镗?35H7孔一粗铣、精铣?60X12孔一半精镗?35H7孔一钻2XM6 6H螺纹中心孔一钻2XM6 6H螺纹底孔一2XM6 6H螺纹孔端角 一攻2M6 6H螺纹一铰?35H7孑L;第2工位（B90度）：钻 2X?15H7中心孔一钻 2X?15H7孔扩 2X?15H7 孔铰 2X?15H7 孔。131/3312铳床夹具设计2.1定位方案首先按照基准重合原则考虑选择定位基准。由于 ？35H7孑L、？60 孔、2X?11孔及2X?17孔的设计基准均为？100f9外圆中心线，所以 选择?100f9外圆中心线为主要定位基准。

16、因孔 ？100f9外圆不是整圆。 故用V形块做定位元件。支承套长度方向的定位基准，若选右端面+0.5+0.5定位，对?17孔深11 o不重合误差，精度不能保证（因工序尺寸80 o的公差为0.5mm ），故选左端面定位。在装夹时应使工件上平面在夹 具中保持垂直，以消除转动自由度。方案：工件以也00.8 f 9外圆在在压板的作用力下以 V型块为定位基准， 端面加二个压盖以支承套的左端面定位，如图2-1所示。亠1b-= 14e-141431图2-1定位方案2.2夹紧方案根据夹紧力的方向应朝向主要限位面和作用点应落在定位元件 的支承范围内的原则，女口夹紧力的作用线应落在区域内（N为接触点的法线），夹紧

17、力 与垂直方向的夹角应尽量小，以保证夹紧稳定可靠。铰链压板的两个 弧形面的曲率半径应大于工件的最大半径。2.3夹具体与定位键为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。如图2.2夹具体如图2.2夹具体为了保证侧面的二个圆孔平行度的要求，夹具体压板应具有可调 节性，压板面应当与V形块的侧面平行。为减少夹具的安装误差， 宜采用有可调节螺母。2.4夹具总图上的尺寸、公差和技术要求1. 夹具最大轮廓尺寸为181mm ,225mm ,150mm。2. 影响工件定位精度的尺寸和公差为压板是否与V型块侧面平行,用可调节螺母来控制其精度。3.

18、影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差为定位键与铣床工作台U形槽的配合尺寸18 h 8 （ T形槽为18H8 ）。2.5加工精度分析在支承套零件工序中，侧面对二个机5H7轴线的平行度要求较高，应进行精度分析，其它加工要求未注公差或公差不是在本夹具中 进行精度分析。键槽侧面对机5H7轴线的平行度的加工误差1. 定位误差zD由于 V形块2.一般在装配后一起精加工 V形面，它们的相互位置误差极小，可视为一长V形块，所以zD =0。1616312. 安装误差zA定位键的位置所示?a = (0.054 X282)mm = 0.038 400mm3. 夹具误差zZ影响平行度的制造误差是I工位V形块设计心轴轴

19、线zZ=0.03 mm。与定位键侧面B的平行度(0.03 mm )所以，171/731加工要求平行度0.05mm代号ZD0zA0.038zZ0.03表5 2顶尖套铣双槽夹具的加工误差1818312 .钻削力计算:所加工的支承套零件的材料为HT200，并采用硬质合金刀具根 据T200钻削连线表上查得钻削的深度ap和进给量f连线，确定 Fc和Ft。其中，Fc主切削力，Ft垂直于Fc的，F和Fp的合力。1/ 切削深度ap的确定：由表3.3可知，钻孔时，aP=0.50.8，根据 表3.3说明，切削深度，当工件的加工直径较大及需转位或两 次安装时，则取较大值，加工直径较小及要求较高的加工精度 和表面光洁

20、度是，则取较小值，所以，由于夹具所要加工的工 件的直径较小且是在一次装夹中完成的，取较小值ap=0.5表3.3钻削深度表工序名称切削深度(直径上)mm钻孔粗加工26精加工0 . 51 . 5铰孔粗加工0 .30 .8精加工0 . 10 . 6(1)进给量f的确定：根据精镗、硬质合金刀具及45材料的工件，查表3.4，可得进给量f=0.060.10，取f=0.08mm/r191/931表3.4钻孔时的进给量f工序名称刀具名称材料进给量fmm/r铸铁D1 级 =0.08,D钻孔硬质合金级：0.120.15钢0.120.15铝合金0.060.10连接切削深度ap和进给量f连线，交Fc和Ft的直线，交点

21、值为Fc=7.5kgf,F t=1.6kgf。根据工件材料、刀具材料和几何参数的不同，对Fc和Ft分别乘以修正系数Kfc和KFt3。其中， Kfc = Kfc1 *Kfc2*Kfc3 ；KFt = KFt1 *KFt2因为工件是45材料，其硬度为50150HB，所以为了保证加工的安全性，取最大值150HB。表3.5修正系数与工件材料的关系工件材料硬HB140160度KFc10.780.84kr30刀具主偏角KFc21.05刀尖圆弧半re11.5径KFc30.95工件材料硬HB140160度KFt10.610.67表3.6修正系数与工件材料的关系刀具主偏角Kr30KFt2.63查表 3.5、表

22、3.6知：K+0.843=1.05Kfc3=0.95KFti=0.67KFt2=0.63所以，最终 Kfc=Kfci*Kfc2*Kfc3=0.84 X 1.05 X 0.95=0.8379KFt=KFti*KFt2=0.67 X 0.63=0.4221Fc0=Kfc xic=0.8379 X 7.5=6.28425kN212131Fto=KFt XF0.4221 X 1.6=0.67536kN即，最终的切削力为轴向6.28425kN，径向0.67536kN 。夹紧力与钻削力的比较：由计算得知，夹紧力大于钻削力，所以所设计的夹具所 使用的螺旋夹紧机构的拧紧螺丝是适用的，达到了夹紧的作用，使工件在加工时 不会移位，保证了加工的精度。小结通过做这次小设计，更深刻地了