杠杆式定心夹具课程设计

1、目 录1 课程设计任务书12 序言33 夹具概述43.1夹具特点432夹具设计步骤63.2.1对专用夹具的基本要求63.2.2专用夹具设计步骤74 定心夹具课程设计说明书94.1作用原理94.2拉杆的设计与选择104.3滑套的设计114.4卡爪的设计114.5 挡圈的设计125误差分析136 课程设计总结147 参考文献15目 录11 课程设计任务书能源工程系课程设计任务书课程名称机械制造技术基础课程代码80s06102设计时间2014年12月29日 2015年1月9日指导教师孙永满 专 业弹药工程与爆炸技术班 级126011姓名 一、 课程设计任务（题目）及要求1、课程设计任务（题目）：设计

2、定心夹具1）、编写设计说明一份（夹具原理、结构等）；2）、设计定心夹具总装图一张、零件图一套；3）、设计要求：参考下图 2、要求1）、按课题任务书编号随机抽取，一旦确定，不得随意调换；2）、学生应在老师指导下独立完成。二、 课程设计的目的和要求1、课程设计的目的根据教学计划安排，本次课程设计集中 2 周时间进行。本课程设计是 机械制造技术基础 课程教学的重要组成部分。通过本次课程设计，使同学们进一步加深对本门课程的认识，接触一下实际工程的实例，培养同学的理论联系实际、自己动手解决实际问题的能力，为今后参加工作打下良好的基础。2、课程设计的和要求1) 、掌握简单机械夹具设计的一般过程，熟悉可转位

3、车刀、楔块夹紧装置、螺旋夹紧装置、偏心夹紧装置、凸轮夹紧装置和定心夹紧装置的设计内容、过程和设计方法，完成一般零件的工艺编制、量具设计等设计内容、过程和设计方法。2） 、按指导教师要求完成可转位车刀、楔块夹紧装置、螺旋夹紧装置、偏心夹紧装置、凸轮夹紧装置和定心夹紧装置的设计，及一般零件的工艺编制、量具设计。3） 、按时上交课程设计说明书。三、主要参考资料 1 机械设计基础 （作者陈立德） 出版社：高等教育出版社 出版年：2008.22 机械制造技术基础 （作者曾志新 吕明） 出版社： 武汉理工大学出版年：2009.73互换性与技术测量 （韩进宏） 出版社：机械工业出版社 出版年：2009.6

4、指导教师（签名）： 教研室主任（签名）： 年 月 日 年 月 日2 序言根据教学计划安排，本次课程设计集中 2 周时间进行。本课程设计是 机械制造技术基础 课程教学的重要组成部分。通过本次课程设计，使同学们进一步加深对本门课程的认识，接触一下实际工程的实例，培养同学的理论联系实际、自己动手解决实际问题的能力，为今后参加工作打下良好的基础。旨在：（1）培养学生运用机械制造技术基础及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识，独立地分析和解决工艺问题。（2）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会，拟订夹具设

5、计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。对我而言，希望能通过本次课程设计学习，学会将所学理论知识应用于解决实际问题之中，加深对理论知识的理解，同时锻炼自己分析问题和解决问题的能力。3 夹具概述3.1夹具特点机床夹具通常是指装夹工件用的装置。按照机床夹具的应用范围,一般可分为:(1)通用夹具。(2)专用夹具。（3）可调整式夹具。（4）通用可调夹具等。（1） 通用夹具：通用夹具就是已经标准化了的，具有一定通用性的,可以用来

6、安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊调整的一类夹具。在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。（2）专用夹具：在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要，或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进，或者由于工件的形状加工的要求的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决生产实际的需要。专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的。专用夹具优点:1. 保证工件被加工表面的位置精度。 例如与其他表面间的距离精度,平行度,同轴度等。对于外行比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求

7、。2. 缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。 进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.

8、 采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。 例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4. 减轻劳动强度,保障安全生产。 根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。专用夹具缺点：一增加了产品的成本。由于夹具的设计,制造和材料等都要消耗一定的费用，所

9、以不适合小批量生产。二专用夹具的专用性和产品多样性之间存在矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序,因而随着产品品种的不断增多,夹具数量也不断上升,造成存放和管理上的困难;而当某产品不再进行生产时,原来的夹具一般都无法重新利用,造成浪费.同时,专用夹具的设计生产时间周期长,与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。（3）可调整夹具：为了扩大夹具的使用范围,弥补专用夹具只适用于单一特定工序的缺点。可调整式夹具一般可分为标准化夹具,成组夹具，组合夹具。一.标准化夹具:标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装

10、配成的专用夹具。专用夹具中的大件,如夹具体,以及定位元件,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等,经过标准化,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件,成批加工,这样可使夹具的设计,制造工作加快,节省费用。另外,当产品更改,夹具不再使用时可以拆开,把标准零件保存起来,备以后使用。二.成组夹具:适用于多品种,小批量生产的机械加工过程中。成组加工法就是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具,夹具等工艺装备的共性分组,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类,套类,盘类,齿轮,杠杆,支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的,只要稍作调整或更换夹具上的某

11、些定位,夹紧件,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。 三.组合夹具:组合夹具是有一套专门设计制造,便于组装和拆卸的有各种不同的形状,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和组合件,根据加工工件的需要，可以组装成车,铣,刨,磨,钻,镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完毕,可以方便的拆开,洗净元件存放起来,留待以后组装新夹具时再用。所以说，组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。（4）通用可调夹具：若产品中有若干零件具有相似性,有选用通用可调整夹具的可能,应进一步探索,应用下面三方面分析判断：一工件结构要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的

12、相似,工序内容和技术要求基本相似;能有相似或相同的定位基准和定位方式。二有可能采用功能相同的定位方式和夹紧方式(包括夹紧动力源)。三工件尺寸要素相似,如定位基准和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可调夹具结构紧凑,布局协调的夹具。32夹具设计步骤按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及装置；(2)夹紧元件及装置(夹紧机构)； (3)夹具体；(4)引导元件及装置；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；注释：不一定每个夹具都具备各类元件,如手动夹具就没

13、有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。而按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。在专用夹具设计中，除要考虑工件的定位、夹紧和夹具结构外，还需要进行夹具总图上尺寸公差及技术要求的标注，工件在夹具中的加工的精度分析，夹具的经济分析等。3.2.1对专用夹具的基本要求一、能保证工件的加工精度。专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。二、能提高生产率。专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效定位与夹紧装

14、置，以缩短辅助时间，提高生产效率。三、其加工工艺性好。专用夹具的结构应简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置修配结构，如适当的调整间隙、可修磨的垫片等。四、其使用性好。专用夹具的操作应简单、省力、安全可靠，排屑方便，必要时应设置排屑结构。五、其经济性好。除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案惊醒必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。3.2.2专用夹具设计步骤（1）明确设计任务与收集设计资料。 夹具设计的第一步是在以知生产纲领的前提下，研究工件的零件图、工序图、工艺规程和设计

15、任务书，对工件进行工艺分析。了解工件的结构特点、材料；本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床刀具、量具等。其次是根据设计任务收集有关资料，如机床的技术参数，夹紧零部件的国家标准、部颁标准和厂定标准，各类夹具图册、夹具设计手册等，还可收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工状制造水平，以供参考。（2）拟订夹具结构方案，绘制夹具草图。确定工件的定位方案，设计定位装置。确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。确定其它装置及元件的结构形式，如导向装置。确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。绘制夹具草图。（3）进行必要的分析计算。 工件的加工精度较高时，应进行工件加工精

16、度分析，且计算定位误差。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。（4）审查方案与改进设计。 夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据他们的意见，对夹具方案作进一步修改。（5） 绘制夹具装配总图。 夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。绘图比例尽量采用1：1。主视图按夹具面对操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。夹具总装图的绘制次序如下：1）.用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图中工件可看作透明体，不遮挡后面的线条。2）.依次绘出

17、定位装置、夹紧装置、其他装置及夹具体。3）.标注必要的尺寸、公差和技术要求。4）.编制夹具明细表及标题栏。5）.绘制夹具零件图。夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图要求，确定零件的尺寸、公差及技术要求。4 定心夹具课程设计说明书4.1作用原理如图1（a）所示为拉杆式定心卡盘。通过拉杆作用，使得滑套作轴向移动，圆周均布的三个钩形杠杆便绕轴转动，拨动三个滑块沿径向移动，从而带动其卡爪将工件定心并夹紧或松开。运动简图如图1（b）所示。图 1（a）这种定心夹紧机构具有刚性大、动作快、增力倍数大、工作行程也比较大（随结构尺寸不同，行程约为312mm）等特点，定心精度较低，一般约为0.1mm左右。

18、主要用于工件的粗加工。 1拉杆 2钩形杠杆 3夹爪 4轴销图 1（b）杠杆式夹具机构工作原理图4.2拉杆的设计与选择拉杆在杠杆式定心夹具中起传动作用，而拉杆的斜面和螺纹处是整个拉杆的精华所在。斜面的倾斜角度对工件的定心夹紧起着至关重要的作用。我们对比一下假设图1中倾斜角度为，图2中倾斜角度为。两斜面均受到大小为F方向竖直向下的力。则图2斜面上所受的所受的分力为，而图3斜面上所受的所受的分力为 。由此可见，倾斜角度小的所受的挤压力小，倾斜角度大的受的压力大。所受的力小，就能减小斜面的磨损，从而提高使用寿命。因此拉杆的斜面我们采用倾斜角度较小的。故采用如图一所示的拉杆结构。拉杆的材料选用45号钢，

19、且斜面处需要进行渗碳淬火处理。使其表面硬度符合要求。 图 2 图 34.3滑套的设计如图4所示为该定心装置的滑套结构。这部分选用的材料为合金钢，铸造而成。套-就是一根管套在另一根管（或杆）外面（里面)，滑-就是套在一起的两跟管可以沿轴向相对滑动一种情况下。采用滑套的目的是通过相对的滑动把多个零部件连接在一起。通过最简单的平面或者斜面运动工作的，而通过压差等高级点儿的方式工作的工具可靠性就大大降低。滑套的结构简单，很容易就能满足运动的要求，其精度是可以保证的。因此选用此结构的滑套可以节省制造成本，节省人力。图 44.4卡爪的设计如图5所示的结构为杠杆式定心卡盘的重要组成部分卡爪，当钩形杠杆绕轴销

20、转动时，钩形杠杆的一段卡在左侧槽内上下移动，进而使得卡爪带动定心卡盘上下移动，实现夹紧或松开动作。此卡爪的右侧矩形凹槽是与定心卡盘通过过盈配合连在一起的，通过螺纹链接使其运动更加精确。此结构设计不仅解决了仅通过螺纹链接的弊端即螺纹所受的剪切力太大的问题，还减少了材料的使用，节约了成本。图 54.5 挡圈的设计挡圈是紧固在轴上的圈形机件，可以防止装在轴上的其他零件窜动。轴上零件的固定分为轴向固定和周向固定。轴向固定的方法有：轴肩或轴环固定、用轴端挡圈或圆锥面固定、用轴套固定、用圆螺母固定、用弹性挡圈固定。挡圈主要是起到轴向固定的作用，其中圆锥面加挡圈固定有较高的定心度。滚动轴承的挡圈就相当于一个

21、活动的挡边，是用来档滚子用的，方便安装。挡圈的结构有平挡圈、斜挡圈和中挡圈。挡边是平行于滚动方向并突出滚道表面的窄凸肩，用于支撑和引导滚动体并使其保持在轴承内。如图7所示。图 75误差分析机床夹具设计书和手册上都提到应考虑夹紧误差。但是,又认为“由于工件弹性变形的计算很复杂,而接触变形目前尚无可供实际应用的资料,所以在设计夹具时,对夹紧误差一般不作定量计算, 而是采取各种措施来减少夹紧误差对加工精度的影响” 。定心夹紧机构，在夹紧力的作用下,定位夹紧元件和工件的弹性变形和接触变形都是对称的,这样，对定位夹紧元件等速移动方式的定心夹紧机构的夹紧误差的计算就变为定位夹紧元件等速移动误差的计算。而对

22、均匀弹性变形方式的定心夹紧机构的夹紧误差计算就变为定位夹紧元件的形位公差,尺寸公差和配合间隙等因素影响夹紧误差的计算。杠杆式三爪自动定心夹紧机构产生夹紧误差的因素主要有: 滑套与夹具体上的孔为间隙配合,因为是回转机构,为任意边接触,它的偏向必产生对心夹紧误差;杠杆是依靠三个销轴转动副收缩滑块的,因销轴与杠杆孔为间隙配合,三个杠杆等分在回转夹具体上,这些间隙相对夹具中心偏离的位置有上有下,就使扛杆带动三个滑块在收缩时产生对心误差;且三个滑块的夹紧工件面与它接触扛杆钩槽的距离也有制造误差,使三个滑块夹紧工件也产生定心误差。因这些元件在加工时出现的误差都有随机独立变量, 且在夹紧时也是随机偏向一边的

23、,因此夹紧误差按概率法计算。其计算式为:式中:TD1 为夹具体上与滑套配合的孔的公差; Td1为滑套的外径公差; TD2为杠杆上三个孔的公差; Td2为与杠杆配合的三个销轴的公差 ; Tl为滑块夹紧工件面尺寸公差。由公式可知，当夹具体上与滑套配合的孔的公差、滑套的外径公差、杠杆上三个孔的公差、与杠杆配合的三个销轴的公差、滑块夹紧工件面尺寸公差的值越小，其误差就越小。进而保证了其加工精度。但随着精度的增加会导致生产成本的上升，导致利润下降，因此，我们需要选择合适的公差配合，合适的精度。6 课程设计总结经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东