机床夹具课程设计(共16页)

1、目录第1章 概述51.1 夹具的功用和分类51.1.1 夹具的功用51.1.2 夹具的分类51.1.3 夹具的组成5第2章 零件的加工要求62.1 零件的加工要求62.1.1 设计要求62.2 待加工工件图62.2.1 工件图6第3章 工件的定位分析和结构设计73.1 工件定位的基本原理73.1.1 定位元件的要求73.1.2 定位基本原理73.2 常用定位元件及选用73.2.1 常用定位元件73.2.2 定位元件的选用73.3 定位方案的确定分析及选择8第4章 夹紧装置的组成114.1 夹紧装置114.1.1 夹紧要则114.1.2 夹紧机构的分类及要求114.2 夹紧方案的确定114.2.

2、1夹紧机构的选择114.2.2夹紧机构12第5章 夹具相关部件设计135.1 夹具体设计135.2 支撑板145.3 压紧装置145.4 导向装置155.5 气压缸155.6 钻模板16谢 辞17感想18参考文献19第1章 概述1.1 夹具的功用和分类1.1.1 夹具的功用机床夹具是在机床上用以准确，迅速地安装工件或刀具，从而保证工件与刀具间正确相对位置的一种工艺装备。使用夹具可以有效地保证工件的加工质量，提高劳动生产率，扩大机床的工艺范围和减轻劳动强度；因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。1.1.2 夹具的分类夹具有多种分类方法，一般使用范围和特点可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹

3、具，或按所使用的机床分为车床夹具、钻床夹具、镗床夹具等。1.1.3 夹具的组成通常，夹具的组成部分如下：（1）定位装置 定位装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置。常用的定位元件有支承钉、定位销、V型块等。（2）夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢、保证工件在定位是所占据的位置，在加工过程中不因受外力（切屑力、重力、惯性力等）和动力装置（气缸、液压缸等）组成。（3）对刀、引导装置 对刀、引导装置的作用是确定刀具相对于夹具的位置，或引导刀具进行加工。常用的对刀、引导元件有对刀块、钻套等。（4）其他原件及装置 根据夹具特殊功能需要而设置一些元件或装置。如分度装置、靠模装置、连

4、接件、操作建议及其他辅助元件等。第2章 零件的加工要求2.1 零件的加工要求2.1.1 设计要求此设计主要运用所设计的钻床夹具以A、B面和20H9孔定位完成对图2-1工件2-10H8钻削加工。2.2 待加工工件图2.2.1 工件图 图2-1 工件三视图第3章 工件的定位分析和结构设计3.1 工件定位的基本原理 3.1.1 定位元件的要求1. 限位基面应有足够的精度。2. 限位基面应有较好的耐磨性。3. 支承元件应有足够的强度和刚度。4. 定位元件应有较好的工艺性。5. 定位元件应便于清除切屑。3.1.2 定位基本原理1.为了保证工件被加工表面的技术要求，必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工

5、位置。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具和工件之间保持正确的加工位置。2.工件在直角坐标系中有六个自由度，夹具用合理分布的六个支撑点限制工件的六个自由度，即用一个支撑点限制工件的一个自由度的方法，是工件在夹具中的位置完全正确。3.2 常用定位元件及选用3.2.1 常用定位元件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。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.

6、 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。3.2.2 定位元件的选用此设计中定位元件采用支撑板及定位销，以底面及侧面对工件进行定位，平面型支承板结构简单，适用于作侧面和顶面定位。当工件定位面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制来两个自由度；两个支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。削边销限制一个自由度。为装卸方便，通常定位销是可动，而且可以伸缩。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）。如图3-1所示： 图3-1 定位元件3

7、.3 定位方案的确定分析及选择方案一：用支撑板的侧边作为基准，限制2个自由度，分别是、；以20孔的轴线为基准，使用一短削边销，限制方向自由度，分别为；底平面为基准，采用支撑板定位，限制3个自由度，分别为、。如图3-2所示： 图3-2 方案一定位方式方案二：以工件底平面为基准，采用支撑板定位，限制3个自由度，分别是、；以工件侧面为基准，支撑板的侧面定位，限制2个自由度，分别是、；以23孔进行定位基准，采用以削边销，限制方向自由度。如图3-2所示： 图3-2 方案二定位方式方案三：以底平面为定位基准，定位元件为支撑板，限制3个自由度，分别是、；以工件侧面为基准，限制2发个自由度，分别是、；最后以4

8、6外圆中心线，采用活动V型块定位，限制方向自由度。如图3-3所示： 图3-3 方案三定位方式在以上三种定位方案中，方案一中采用10孔为已加工孔，采用一个削边销定位，能够保证工件加工精度；方案二以23孔为基准，由于工件的铸造误差，影响加工精度；方案三以46外圆为基准，由于工件铸造误差，加工时工件可能会移动，不能保证加工精度，故采用第一种方案最终定位方案如图3-4所示： 图3-4 最终定位方案如图3-4所示，工件以A面作为主要定位基准面，用支撑板限制3个自由度，以工件B面定位，限制2个自由度，保证定位基准与工序基准重合，即零件尺寸22±0.1mm,最后以20H9孔位定位面，用菱形销限制1

9、个自由度，工件共限制5个自由度，上下移动的自由度不用限制。第4章 夹紧装置的组成4.1 夹紧装置4.1.1 夹紧要则一、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；二、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；三、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；四、在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动；五、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。4.1.2 夹紧机构的分类及要求夹紧机构的种类虽然很多，但其结构大都以斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础，这三中夹紧机构合称

10、为基本夹紧机构。夹紧装置的设计或选用是否正确合理，对于确保加工质量和提高生产率有着很大的影响，因此在夹具设计中，对夹紧装置提出了如下要求：1、夹紧作用准确、安全、可靠；2、夹紧动作迅速，操作方便省力；3、加紧变形小；4、结构简单，制造容易。4.2 夹紧方案的确定4.2.1夹紧机构的选择夹紧机构有手动夹紧和机动夹紧机构，手动夹紧机构结构简单、容易制造成本低、应用广泛，但是操作比较费时费力，劳动强度大，夹紧力变动大，不利于大批量生产。手动夹紧机构可以克服手动夹紧的缺点，还有利于提高生产率，实现自动化，但是机动夹紧的成本也随之提高。根据以上准则及对夹紧机构的要求和钻夹具的主要技术要求，本设计采用的连

11、杆式铰链夹紧机构，连杆之间由销钉连接，其特点是动作迅速、增力比大，且易于改变力的作用方向。考虑其自锁性能差，因此采用气压动力源。具体的来说是用气缸活塞杆推动连杆机构，通过连杆的链接关系改变力的方向，最后靠终端压块压紧加工工件。连杆压紧端即加一个可拆卸的压，因为在压紧部分容易磨损，如果压坏了只要更换压就可以了，而不用更换连杆机构。4.2.2夹紧机构在大批量生产中往往采用机动夹紧，如气动、液动、电磁和真空夹紧。本设计中需要大批量生产，故该夹紧方案采用气压夹紧机构，气压夹紧夹紧力基本恒定，夹紧动作迅速、省力。夹紧机构如图4-1所示： 图4-1夹紧机构第5章 夹具相关部件设计5.1 夹具体设计为提高钻

12、床夹具在钻床上安装的稳定性，除要求夹具体有足够的强度和刚度外，还应使被加工表面尽量靠近工作台面，以降低卡具的重心。夹具体应有凸台，以区分加工面和非加工面，提高加工经济性。夹具体如图5-1、5-2所示： 图5-1 夹具体主视图图5-2 夹具体左视图夹具体技术要求：1. 基准面A粗糙度为Ra3.2，因为基准要求高，故其粗糙度为Ra3.2。2. 面1相对于基准A平行度0.02，保证夹紧机构夹紧准确可靠。3. 面2相对于基准A平行度0.02，保证所钻孔垂直于基准A。5.2 支撑板 此夹具采用固定支承，在工件定位过程中，支承点的位置固定不变。此支撑工作特点：以底面及侧面对工件进行定位，常用于大、中型零件

13、的精基准。平面型支承板结构简单，但当工件定位面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制来两个自由度；两个支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。 支承板的长度为100,宽度为20,材料为T8，按GB/T1298的规定；热处理 5560HRC；其它技术条件按GB/T2259的规定。如图5-3所示： 图5-3 固定支承5.3 压紧装置此设计采用的的压紧装置是连杆铰链式夹紧机构，连杆材料为45号钢，淬火、回火4045HRC;其在装配图中的结构图如图5-4所示图5-4 工件夹紧机构5.4 导向装置刀具的导向是为了保证孔的位置精度，增加钻头的支撑一提高其刚度，减少刀

14、具的变形，保证孔加工的位置精度。使用钻床钻孔时，钻头的导向可采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等四种。上述钻套均已标准化了，设计时可以查夹具设计手册。但对于特殊场合，可以根据加工条件的特殊性设计专用钻套。本次设计中使用孔离钻模板较远时特殊钻套。如图5-5所示图5-5导向装置5.5 气压缸本次设计的气压缸为单杆活塞式气压缸，为节省空间选用卧式连接结构，其尺寸由机床夹具设计手册选取满足夹紧要求的缸体。其结构如图5-6所示：图5-6 气压缸5.6 钻模板钻模板用于安装钻套在钻模上的位置，常见的钻模版有固定式钻模板、回转式钻模、翻转式钻模、滑柱式钻模版等。此设计用的是固定式钻模版，

15、如图5-7所示：图5-7 钻模板如图5-6所示，30孔因与衬套配合，应保证其加工精度和垂直度的要求。其底面与夹具体配合，故底面应有较高的表面精度和平面度，其中表面粗糙度为Ra3.2。为了孔的加工，钻模板的上表面粗糙度为Ra3.2。此外为了保证钻孔精度，30孔轴线与底面垂直度为0.05。谢 辞通过这一段时间的努力,这次课程设计结束了。感谢我的指导老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样！他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。经过一个多月的忙碌和工作，本次课程设计已经接近尾声，作为一个本科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导

16、，以及同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。老师平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩张老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。敬爱的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，领会了基本的思考方式，

17、从课程设计题目的选定到设计过程的指导，经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟，常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。大学的学习时光我学到很多知识。母校给了我在大学深造的机会，让我能继续学习和提高。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲，同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的充满了感动，是母校给我们提供了优良的学习环境。另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家！。我相信通过这次设计以及在这个过程中张老师不断点拨，在今后的学习和工作中我一定会做到更好！感想经过十余天的奋战，终于完成了一个还算可以的设计，这几天我过

18、的很充实，是我大学生活里一次最充实的生活，看着自己的劳动成果，心里有种说不出的感觉。毕竟自己的努力还算有所回报，我为自己的努力感到自豪，当然我也认识到了自己学习中的不足，看到了自己在运用知识方面欠缺, CAD的运用方面是不怎么熟练的,估计图也就刚刚达到标准。为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐。我们一边忙着复习备考，一边还要做课程设计，时间对我们来说一下子变得很宝贵，真是恨不得睡觉的时间也拿来用了。当自己越过一个又一个难题时，笑容在脸上绽放。当我看到设计终于完成的时候，我乐了。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。从这次的课程设计中，我不仅巩固了课本的知识，还学到了许许多多其他的知识。我知道了每一个课程之间是融会贯通的，在化工原理的课程设计中也用到了机械基础的知识，可是自己的机械基础没有学好，于是就要重新翻书来确定自己的一些设计是否正确。其次了解到团队合作很重要，每个人都有分工，但是又不能完全分开来，还要合作，所以设计的成败因素中还有团队的合作好坏。这次设计让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰