底座钻孔夹具设计说明书范文课程设计

1、底座钻孔夹具设计说明书范文课程设计二、零件的工艺分析夹具工序图2.1、零件的作用上枕座用于支销轴， 起支撑，定位，保护等作用，是机器的重要组成部分之一。2.2、零件的技术条件分析机加工面的选择底座材料45#。根据工程 材料知识可以知道：45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工， 模具中常用来做模板，梢子，导柱等，但须热处理。经调质处理后零件具有 良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交 变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。 可用调质+表面淬火提高零件表面硬度。再经过时效处理后可以消除精密 量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，

2、消除残余应力，稳 定钢材组织和尺寸。生产批量为大批量生产，由生产批量可得到相关信息为：毛坯精度中 等，加工余量中等； 加工机床部分采用通用机床，部分采用专用机床， 按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式；广泛采用专用夹具，可调夹具和钻模模板等； 按零件产量和精度，部分采用通用刀具和 量具，部分采用专用刀具和量具；部分采用划线找正装夹，广泛采用通用或专用夹具装夹； 有较详细的工艺规程，用工艺卡管理生产。2.3、上枕座的机械加工工艺过程根据零件图可得到:零件整体要求精度较高，其所有的表面均为加工面，其中水平面的平面度要求较高，销轴 槽的侧边距离精度和相对于中心轴线A的对称度要求也较高，粗糙

3、度整体 要求也很高。上枕座的零件尺寸很大，但又是板状零件，整体装夹比较困 难。因此机械加工工序应该:遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基 准外圆面A和底面B。遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。遵循“先面后孔”原则，孔和螺纹孔在各个面加工完后再加工。2.4、上枕座的机械加工工艺过程的分析2.4.1、定位基准的选择根 据零件图的要求，对零件而言，尽可能选择不加工面为粗基准，而对有若 干不加工表面的工件选用要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基 准；同时根据零件毛坯的形式。加工上枕座时，先以毛坯面C为粗基准 车外圆面，而后以外圆面A为精基准作为而后工序的加工基准，具体的工

4、 序应根据其位置距离精度和公差来具体看待。2.4.2、工艺过程的分析根据零件的具体要求和各种加工方法所能够 达到的经济度和粗糙度能力，查阅机械制造工艺学和机械制造工艺 手册各加工面的加工方法（如表1）： 表1、工序流程表工序号工序 定位基准工序1车外圆面A平面C工序2铣平面C，D平面C，平面。工 序3铣底面8中心轴线入工序4铣平面J，倒圆角R3,铣平面I平面BH 序5铣上端面平面B工序6铣平面F,G，倒圆角R1.5平面B工序7铣平 面K，L中心轴线A工序8铣销轴槽平面B工序9磨平面G中心轴线A工 序10钻-铰孔12中心轴线A工序11钻扩孔18中间面工序12钻-攻 螺纹孔M16, M10中间面工

5、序13清洗、去毛刺、倒角三、切削用量的确定 3.1切削用量的选择原则正确的选择切削用量对提高切削效率，保证必要 的刀具耐用度和经济性，保证加工质量具有重要的作用。3.1.1粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加工精度于表面粗糙度 要求不太高，毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽可能 保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）和必要的刀具耐用度，以 提高生产效率和降低加工成本。金属切除率可以用下式计算：ZVfa1000式中：Z单位时间内的金属切除量（mm3/） V切削速度（m/） F进给量（mm/r）a切削深度（mm） 提高切削速度、增加进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这

6、三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给 量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考 虑选择一个尽可能的大的吃刀深度a，其次选择一个较大的进给量f，最 后确定一个合适的切削速度V。选用较大的a和f以后，刀具耐用度t显然也会下降，但要比V对t 的影响小得多，只要稍微降低一下V便可以是t回升到规定的合理的数值， 因此，能够使V、f、a的乘积较大，从而保证较高的金属切除率。此外， 增大a可使走刀次数减少，增大f又有利于断屑。因此，根据以上原则选 择粗加工切削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较 有利的。（1）切削深度的选择：粗加工时切削深度应根据工

7、件的加工余量和有机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚性来确定。在保留半精 度加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量即将粗加工余量一次切除。 只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。（2）进给量的选择：粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚性和强度来确定。选择进给量是应 考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。 在工艺系统的刚度和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减少进给量。（3）切削速度的选择：粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了

8、切削功率，在确定切削速度时必须考虑机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，适 当减低切削速度。3.1.2精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要 求较高，加工余量要小且均匀。因此，选择加工的切削用量是应先考虑如 何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。（1）切削深度的选择：精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当吃刀深度较大时， 切削力增加较为显著，影响加工质量。（2）进给量的选择： 精加工时限制进给量提高的主要因素是表面 粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，单残留面积高度才、增大，切削 力上升，表面质量下降。（3）切削速度的选

9、择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力 有所下降，而且不会产生积屑瘤个鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料 和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件 限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围由此可见，精加工时选用较小的吃刀深度a和进给量f，并在保证合 理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工精度和 表面质量，同时满足生产率的要求。四、夹具设计4.1、方案选择： 方案一：以中心轴线A为基准，用 圆形装置夹紧工件进行加工，加工时外圆面A定位3个自由度，再以底面 为定位面定位2个自由度。由于前面的加工工序的原因，所装夹外圆面工 件的壁厚太小，夹紧

10、力不能太大，且夹紧装置不易制造，要求过高，虽然 可以满足侧面的对称度要求，但是方案过于理想，实际生产中不易实现。方案二：以平面J为基准，以底面定位3个自由度，J定位2个自由 度，夹紧力作用于Z和某两个方向，在垂直于铣削方向的两侧面的其中一 面，设计两个辅助支承，用以提高夹紧刚度和稳定性。这种方案的缺点是 由于选用J为基准，会有基准不重合误差，但是这种方案易于实现，夹紧 可靠，相对于方案一更为合理。对于方案二铣槽侧面定位误差的原因有两个：基准基准与设计基准不 重合的误差和基准位移误差，由设计图和加工工艺可知基准位移误差为零， 而基准不重合误差包括了定位支承板的安装面相对于放置工件底面的支承 面得

11、垂直度误差和支撑板的厚度误差。4.2.1、定位误差：（1）基准不重合误差由于设计基准为中心轴线， 定位基准是侧面，二者是不重合的，心轴的基准不重合误差为支承板的厚 度误差与支承板安装面与放置工件底面的垂直度误差之和：（2） 基准位移误差综上所述，夹具的总定位误差小于零件形位公差，故该设计可 行。4.3、选取定位元件由于定位是以工件侧面J为主定位，在工件侧面 加一支承板，进而设计专用夹具。故主定位元件是用紧固螺钉固定于夹具 体上的标准支承板。五、夹紧方案设计5.1、夹紧机构设计方案一：将夹紧力施加于朝底 面的方向，在夹具体中间设计一带有可换垫片的压板，用两个螺栓固定紧 固，侧面用压紧螺钉和压板的

12、配合夹紧。方案分析：用可换垫片可提高生产效率，但夹紧力作用点距离工件加 工面太长，容易在加工中出现震动和弹性形变使工件不合格。方案二：在工件两端分别使用通用压板装置进行夹紧，与刀具进给方 向相对的一侧面使用辅助支承进行辅助，加工侧面的夹紧方案与方案一一 致。方案分析：通用压板装置简单经济，拆装方便，夹紧力距离加工面较 近，加上辅助支承的作用，可以使夹紧刚度大大提高，在加工中有效减小 弹性变形和震动。两方案相比，方案二更经济，加工精度和稳定性都较好，所以选用方 案二夹紧方案二5.2、切削力计算刀具材料：高速钢刀具选用高速钢立铣 刀，d0/z=40/8，走刀六次， ap=0.5mm,f=0.64m

13、m/r,Vc=41m/min,n=355r/min,v=44.6m/min 查手册表切 削力计算公式式中P铣削力一一高速钢铣刀铣削时考虑工件材料和铣 刀类型的系数一一背吃刀量一一每齿进给量一一铣刀直径一一铣削宽度一 铣刀的齿数修正系数二=1计算得P=145.2N在机械制造工艺设计简明手册中查得满足机床的强度承载能力范围内。5.3、夹紧力计算夹紧力的大小对于保证定位稳定、加紧可靠，确定 夹紧装置的结构尺寸，都有很大关系。夹紧力过小，则加紧不稳固，在加 工过程中工件仍会发生位移而破坏定位。结果，轻则影响加工质量，重则 造成安全事故。夹紧力过大，则没有必要，反而增加加紧变形，对加工质 量不利。此外，

14、夹紧装置的结构尺寸也不必要的加大了。所以，夹紧力的 大小必须恰当。夹紧力大小的确定：计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚 性系统，然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动的 工件还需考虑惯性）后处于静力平衡条件，求出理论夹紧力，为了安全起 见再乘以安全系数K。式中：W、计算出的理论夹紧力；W实际夹紧力；K一安全系数安全系数K=K1某K2某K3某K4某K5某K6某K7K1基本 安全系数1.3K2加工性质系数1.1K3刀具钝化系数1.15K4断 续刀削系数1.2K5夹紧力的稳定性1.3K6手动夹紧时的手柄位置 1K7接触情况1.所以K=K1某K2某K3某K4某K5某K6某K7=2

15、.565 理论夹紧力的计算：式中：w理论夹紧力T理论夹紧转矩R螺纹的平均半径W螺纹升角n螺纹线数e螺纹摩擦角f1 一摩擦因数t 计算力臂所以查表得w=5050N综上所述实际夹紧力 w=12953N,而此时只需在夹紧上施加不到100N的力便可产生此效果，且再 加上有辅助支承的支承作用，故可认为此设计是合理的。五、夹具的总体设计如前所述，在设计夹具时，特别是大型板状零件 在铣削加工时，铣削应力较大，工件较不稳定，所以除了必要的夹紧装置， 辅助支承装置也是非常必要的。如此次夹具体上设计的两辅助支撑，可以 保证在铣削侧面时工件不会绕z旋转或者发生侧翻时加工精度不合格，还 可以有效增强夹紧刚度，减小加工

16、过程中的震动。由于是大型板状零件， 所以以工件底面为定位面加工槽侧面时，应特别注意其支承问题，支承面 不能过大，因为会让夹具加工很困难，实际中很难实现，所以在设计夹具 底座时，设计为中空的形式，并铣出宽度为100mm的平面作为支承面，使 定位合理而且降低了夹具生产难度。夹具设计应遵循在满足装夹要求的条 件下尽量简洁易使用，夹具体底面加两定位键可使整个夹具在机床工作台 上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。整体来说，在此次设计中学习到了很多以前没有用心学过的知识，同 时也有对课外知识的自主学习，因此在设计中巩固和学习了一部分知识， 对以后我们的实际工作都有很现实的意义。因为此次是首次进行有关制造设计夹具的课程设计，对中间所需要的 知识掌握不够牢固，同时缺少实际经验，因此设计中间难免会出现不合理 和错误的地方，但是这些不合理和错误的地方将是我们在以后实际工作值 得借鉴的地方，因此还请老师多多指教，多多指导。八、参考文献【1】大连大学工程画教研室.机械制图.北京：高等教 育出版社，2003.8 2】王光斗，王春福，燕山大学，洛阳工学院，长春 汽车工业高等专科学校.机床夹具设计手册.上海：上海科学技术出版社， 2000.11 3】宁传华.机械制造技术课程设计