车床夹具设计任务书

1、江西航空职业技术学院毕业论文（车床夹具）目录前 言3第一章直升机控制箱底板工艺与自动编程的基本知识41.1.直升机控制箱底板分析71.2数控加工的工艺路线分析以及处理13第二章 UG NX6的介绍16第三章 直升机控制箱底板零件的三维建模设计23第4章 直升机电气箱安装底板零件的数控与自动编程34第五章 数控加工仿真简介36致谢 37参考文献38基于UG的左曲柄车床夹具设计（含工艺）江西航空职业技术学院 机械制造专业101151班学 生：邹惠恒指导教师：史 新 逸摘要：左曲柄零件是某型摩托车发动机中的受力传动结构件，它必须具备足够的强度、刚度、冲击韧性以及表面耐磨性。本设计对左曲柄零件进行机械

2、加工工艺设计，并在其基础上，运用UG 工具进行一精加工工序的车床夹具设计。本论文是结合目前实际生产中，车床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。本设计车床夹具有良好的加工精度，针对性强。其具有夹紧力装置，具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力，从而可以有效地减轻工人的劳动强度和增加劳动效率。因此，对夹具知识的认识和学习以及设计新式的适合实际生产的夹具在今天显得尤为重要起来。本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。左曲柄

3、零件是车床夹具的一种，本次设计，包括了左曲柄零件的零件建模。和CAD制图。并且包含了UG的装配。充分的利用了大学我所学的所有的知识。关键词：受力传动件加工工艺 基于UG的车床夹具设计 零件建模与夹具装配 工艺 工序前 言课程设计在我们学完大学的全部基础课、技术基础课之后进行的，这是我们在进行课程设计对所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次在课程工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼： （1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决左曲柄零件的建模

4、和装配，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 （2）提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 （3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力（4）这次课程设计是机械制造与自动化的一个十分重要的学习环节，是对入学以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次课程设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分

5、析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识，加深了印象，使自己能够运用所学的机械加工知识解决一些具体的问题。 此次课程设计涉及的知识面有夹具设计、零件安装、加工工艺、数值计算、刀具的性能、测量技术、CAD 制图外还涉及到金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。 （5）通过这次课程设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、

6、初步树立了正确的实际思想，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。 由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望陈老师给予批评和指正！ 第1章 机床夹具概述 在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。一、 绪论1.1 夹具概念夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。在我们实际生产中夹具的作用是将

7、工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。1.2 夹具的主要功能在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。1.3 夹具的分类夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。1.3.1按夹具的通用特性分类目前中国常用夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。1通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，

8、且具有一定通用性的夹具。其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而减低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产力较低且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。2专用夹具专用夹具是针对某一工件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。特点是针对性强。适用与产品相对稳定、批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度。3可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换，已适应多中工件的夹具，称为可调夹具。它还分通

9、用可调夹具和成组夹具两类。4组合夹具组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件（或专用零部件）组装成易于连接和拆卸的夹具。根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用完毕，可以方便地拆开。夹具主要应用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。5自动线夹具 自动线夹具一般分为两种，一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。1.3.2按夹具的动力源分类按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。常用的机动夹具有

10、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。上述各分类中：最常用的分类方法是，按通用，专用和组合进行分类。1.4 夹具的组成虽然夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。1定位支承元件定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。2夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。3连接定向元件这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具

11、对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。4对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。5其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。6夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。第一章曲柄零件概述一零

12、件在装配中的位置：左曲柄是HD125型摩托车发动机中曲轴组件的零件。曲轴主要是由左、右曲柄、连杆销压成一体的组合件，或称为曲轴连杆机构；曲轴连杆机构的作用是将发动机活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，进而输出转动动力，驱动车轮旋转。曲轴连杆机构的装配图如图11。图11 曲轴连杆机构的装配1.1零件的功用及工作条件在曲轴连杆机构中，左曲柄的功用是被组合成曲轴，将动力由此轴输入传动系统中，以驱动后轮旋转。起动装置的一部份装在此半轴上，依靠此半轴可以驱动整个曲轴旋转，使传动工作得以完成。由此可见，该零件在工作中承受高负载荷，它必须具备足够的强度、刚度、冲击韧性以及表面耐磨性。二、零件的材料根据左曲

13、柄的功用及工作条件，采用中碳合金钢制造，故选取用40Cr材料。 40Cr的化学成份牌号化学成份(%)标准号CMnSiCrni其他合金元素SP40Cr0.37-0.440.50-0.800.17-0.370.8-1.10_0.0350.035GB3077-82 40Cr的机械性能牌号品种(MPa)(MPa)(%)(%)E(Ks/m2)技术条件GB3077-8240Cr棒9807849455882.1零件的工艺特点及技术关键：左曲柄外径20g5表面由于要与轴承、齿轮相配合，且承受较大的往复载荷，需要对该表面进行高频淬火，提高该表面的耐磨性及刚度。所以20的精度为5级，粗糙度为Ra0.4；对于的孔，

14、它用于压装曲柄销，与右曲柄的的孔同样也被同一曲柄销压配的，有较高的形状和位置公差要求。所以的孔的精度等级为6级，表面粗糙度Ra0.4。由于外圆无配合关系，精度等级为级，表面粗糙度为Ra3.2；由于N面及另一端面有配合关系，所以精度等级为8级。表面粗糙度为Ra1.6。2.2形状、位置精变分析（图1-4）20 g5是重要尺寸，相对于基准A-B轴线的跳动量为0.005，相对于基准F的平行度为。22孔与曲柄销配合,要求其圆柱度为0.002；并且其圆柱表面与外径20g5的表面平行,所以22孔的轴线相对20g5的轴线的平行度误差在100mm长度上不超过0.03。由于18.8的加工面也是设计基准.所以尺寸1

15、8.8的N1面相对于22孔的轴线应控制垂直度要求，而其M端面相对于20的外径中心轴线也应控制垂直度误差。三车床夹具的总体设计这次毕业设计的夹具是精车工序的车床夹具，要求保证孔尺寸 和其位置尺寸。在车床夹具的总体设计中，考虑到车削时，该孔的轴线必须与车床回转轴线重合，故采用自为基准原则，即用的底孔为定位基准；加工中先用定位销插入该孔实现定位，夹紧后再拔出定位销，进行车削精加工。四车床夹具在机床主轴上的安装方式本毕业设计的车床夹具是通过过渡盘（的止口孔）在车床主轴上安装的。过渡盘的使用，使夹具省去了与不同型号车床的联接部分，从而增加了通用性，即通过同规格的过渡盘可用于别的型号的车床。采用过渡盘，还

16、便于应用百分表在夹具体校正环或定位面上通过找正的方法来减少定位误差。五.车床夹具的平衡加工时，因工件随夹具一起转动，其重心如不在回转中心上将产生离心力，且离心力随转速的增高而急剧增大。使加工过程产生振动，对零件的加工精度、表面质量以及车床主轴轴承都会有较大的影响。所以，车床夹具要注意各装置之间的布局，必要时设计配重块加以平衡。本毕业设计的车床夹具考虑了平衡配重块，以减小或消除车削旋转时的离心力。平衡配重块的大小形状在车床夹具结构设计中解决，平衡配重块的重量通过动平衡法采用实验设备得到。本毕业设计的车床夹具：工件以外圆柱面和圆孔定位，夹具中相应采用的定位元件是V形块和圆柱销。本毕业设计中定位限制

17、的自由度分析V形块限制了4个自由度（X轴的移动和转动、Y轴的移动和转动），圆柱销限制了一个自由度（绕Z轴转动）。本设计加工中只需要限制5个自由度，Z轴的移动自由度无需限制，但考虑到夹紧，Z轴的移动自由度还是限制了。第二章、UG NX6的介绍 ug nx6是基于windows平台的CAD/CAM软件，它具有方便直观的几何造型 ug nx6提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件Unigraphics Solutions公司(简称UGS)是全球著名的MCAD供应商UG在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自

18、动化的市场上得到了广泛的应用UGS 发布NX 6.0最新CAD/CAM/CAE 软件；新技术使用户“如虎添翼”，加速 NX 6推动UGS成为PLM行业中CAD/CAM/CAE市场领导者的愿。UG进入中国已经有九个年头了，其在中国的业务有了很大的发展，中国已成为远东区业务增长最快的国家。几年来，UG在中国的用户已超过800家，装机量达到3500多台套。使用ug nx6 实现DNC加工, DNC（直接数控）是指用一台计算机直接控制多台数控机床，其技术是实现CAD/CAM的关键技术之一。   。” 主要增强功能ug nx6是美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，它

19、具有方便直观的几何造型 ug nx6提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。ug nx6具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。ug nx6提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。ug nx6还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件。ug nx6的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。可靠的刀具路径校验功能 ug nx6可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况。ug nx6提供400种以上的后置处理文件以适用于各种类型的数控系统，我厂采

20、用的是FANUC系统，机床为四轴联动卧式铣床。根据机床的实际结构，我们编制了专门的后置处理文件，绳槽曲面加工刀具路径NCI文件经后置处理后生成加工程序。使用ug nx6 实现DNC加工, DNC（直接数控）是指用一台计算机直接控制多台数控机床，其技术是实现CAD/CAM的关键技术之一。由于本工件较大，处理的数据多，所生成的程序长，数控机床的磁泡存储器已不能满足程序量的要求，这样就必须采用DNC加工方式，利用RS-232串行接口，将计算机和数控机床连接起来。利用ug nx6的Communic功能进行通讯，而不必考虑机床的内存不足问题,经大量的实践，用ug nx6软件编制复杂零件的加工程序极为方便

21、，而且能对加工过程进行实时仿真，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的CAD/CAM软件。本文运用ug nx6对加工零件实现了实体建模以及自动编程，并使用软件对零件模拟加工，基本达到图纸对零件的要求。CAD介绍AutoCAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完善，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。Aut

22、oCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由320×200到2048×1024的各种图形显示设备40多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种，这就为AutoCAD的普及创造了条件。AutoCAD软件具有如下特点：(1)具有完善的图形绘制功能。(2)有强大的图形编辑功能。(3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。(4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。(5)支持多种硬件设备。(6)支持多种操作平台(7)具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大

23、的功能，如AutoCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善。CAD软件二维的基本功能包括绘图功能，如:直线、圆弧、样条曲线等；图形编辑功能如：延伸、裁剪、倒角、分割、等距、旋转、镜像等功能；图形标注功能，如：尺寸标注、文字标注、工程符号标注等；以及定义比例、图幅、图框、标题栏、线型等。利用这些基本功能就可以完成二维图形的绘制。三维模型主要有线框模型，表面模型，实体模型和特征模型等。线框模型只是用部件几何体的棱线表示几何体的外形，就如同用线架搭出的形状一样。模型中没有表

24、面、体积等信息。表面模型是利用几何形状的外表面构造模型，就如同在线框模型上蒙上一层外皮，使几何形状具有一定的轮廓，可以产生诸如阴影，消隐等效果。但模型中缺乏几何形状体积的概念，如同一个体的空壳。实体模型是使封闭的几何表面构成了一定的体积，形成了几何形状的体的概念，如同在几何的中间填充了一定的物质，使之具有了如重量，密度等性能，可以检查两个几何体的碰撞和干涉等。第三章 曲柄零件的三维建模设计结束语在这次毕业设计中使我慢慢成熟，对我以后的发展起到很重要的重要，以为做毕业设计使我感到很充实，学到了很多知识。 是我们从大学毕业生走向未来工作的重要的一步。 在老师帮助很指导，查找资料，和小组同学讨论并接合自己所学的专业知识分析，解决技术难题。每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。 通过这次实践，我了解了左曲柄车床夹具的用途及工作原理，熟悉左曲柄车床夹具的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。是我树立了一种从事工程技术工作所必