机床夹具设计课程设计说明书(供参考)

机械制造工艺学课程设计任务书课题:设计“数控车床刀架”的机械加工工艺及工艺装置内容：1.机械加工工艺过程卡1份2.机械加工工序卡1份3.加工φ32H7工序专用夹具设计总图1份4.绘制课题零件图1份5.设计说明书1份6.定位误差分析1份

目录设计任务书………………………（1）课程设计正文……………………（2）序言………………（4）加工零件二维图…………………（5）一、零件的分析1.零件的作用………………………（5）2.刀架的工作原理…………………（5）3.零件的工艺分析…………………（5）二、工艺规程设计1.确定毛坯的制造形式……………（6）2.基面的选择………………………（6）3.确定工艺路线……………………（7）4.机械加工余量的选择及毛坯尺寸确定…………（8）三、专用夹具设计1.设计主旨…………（8）2.夹具设计…………（9）2.1定位和定位装置的设计………（9）2.2夹紧方案………………………（9）2.3夹具体设计……………………（9）2.4夹具体总图上的尺寸、公差和技术要求……（9）2.5夹具精度分析…………………（9）课程设计心得体会………………（13）参考资料…………（14）

序言机床夹具设计课程设计是在全部学完机械制造工艺学及机床夹具设计，并进行了生产实习的基础是进行的一个教学环节。它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行工艺及结构的设计，也为以后搞好进行一次预备训练。其目的在于：（1）培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、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，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。（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。对于我本人来说，希望能通过本次课程设计学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的机器制造业相对落后的局面探索可能的途径。就我个人而言，我希望通过本次课程设计来发现自己的专业上的问题及相关知识的不足，并锻炼自己解决问题的能力，为今后从事相关工作打下基础。由于时间及水平有限，缺点和错误在所难免，恳请读者批评指正！一、零件的分析1.零件的作用题目给定的是车床刀架，刀架是主要用来装载切削的各种刀具的，也可用来装夹钻头和丝锥，当用于镗床时，刀架用来控制镗杆的位置。2.刀架的工作原理题中给定的是车床刀架，它与刀架电动机相连接，刀架电动机转动时与蜗杆配套的涡轮转动，涡轮与刀架内的丝杆为一体，螺母与刀架为一体，当丝杆转动时会上升，丝杆的上升后会使丝杆上端的压板上升松开刀架，开始换刀。完成换刀后丝杆下降，丝杆上端的压板随着丝杆一起下降，完成刀具的夹紧。3.零件的工艺分析加工刀架上的φ32H7mm孔，小批量生产。根据工艺规程，在加工φ32H7mm之前，需要给工件定位则定位孔之间有一定位置关系如下：(1)底板上4个底孔Φ11深12沉头Φ16深8的孔这四个孔中，有两个孔要作为Φ32H7孔的定位孔（如下图所示），1、4孔没有做过多的尺寸精度要求，故可采用钻模板，由于2、3要作为Φ32H7孔的宽度方向的定位基准，故2、3孔应该保证其粗糙度为3，2的要求，查阅夹具设计手册可知应该采用精度为IT10.3的钻，钻Φ10.3的孔，为达到孔的粗糙度要求应该使用精度为Φ11H8的铰刀进行精铰得到底孔，注意的是在绞孔是要为Φ32H7的孔留加工余量。(2)Φ16孔的加工Φ16深8的孔位于Φ11孔的上方且与其同轴，故采用锪孔的方式得到Φ16深8的沉头孔。二、工艺规程设计1.确定毛坯的制造形式由于零件为车床刀架在工作中受到的冲击相对较大，故采用45钢。考虑到刀架在工作中要受到撞击和频繁转动，表面要受到较大的冲击载荷，因此可以使用铸造或锻造，考虑到刀架属于小批量生产，且锻造造价昂贵，故采用铸造，铸造同时可以保证其表面强度，且铸件在铸造完成后还要进行退火处理，改善刀架的塑性和刚度，使刀架材料的化学成分均匀化，去除残余应力。提高生产力，减轻劳动强度。考虑到刀架表面的粗糙度要求，故在铸造时适当留有加工余量。2.基面的选择(1)由于基面A有粗糙度的要求，为保证其粗糙度为1.6，所以选B面为粗基准对A面进行精加工，保证A面的粗糙度为1.6，然后以A面为精基准对B面进行精加工，保证A、B面间的距离为20mm.(2)由于Φ32H7孔与基准面A有高度55±0.02的要求，故选取A面为Φ3H7孔高度方向的加工基准平面，以2、3孔作为其宽度方向的定位孔。(3)工件厚度为60，工件C、D均有粗糙度为6.3的要求，故这两个面的加工均以基准加工，即先以D为粗基准加工C面，使C面的粗糙度为6.3，让后以C面为精基准加工D面，是D面的粗糙度为6.3，且C、D间的距离为60。(4)Φ8H8的孔位于Φ32H7孔之上，则用Φ32H7孔作为其定位基准，采用短圆柱销限制其沿X和Z轴的自由度，使用底面的2、3孔作为其限位基准进行加工。（定位如下简图）3.制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序1：铸造成型（铸造车间）工序2：正火（热处理车间）工序3：粗车、半精车、精车以D面为粗基准，精车A面保证尺寸55±0.02mm.工序4：粗车（以A面为基准，粗加工两侧面）工序5：以A面为基准粗镗2-ø6达到粗糙度3.2工序6：粗镗四个定位沉头ø11H8小孔达到粗糙度6.3工序7：粗镗、半精镗、精镗ø32H7粗糙度达到1.6工序8：粗镗ø8H8达到粗糙度6.3工序9：到圆角R3工序10：终检工序11：入库（对孔和两定位孔上黄油）4.机械加工余量的选择及毛坯尺寸确定查阅《工艺手册》可知一般余量为2mm~2.5mm，故取用2mm。毛坯图如下所示（工件为双点画线，余量为实线）三、专用夹具设计1.设计主旨为了提高劳动效率及生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与知道老师的协商，决定采用角铁式车床夹具对刀架进行装夹。由于在装夹刀架毛坯时需要在角铁式夹具夹具体上钻孔来达到刀架毛坯的装夹和定位，由于夹具体造价昂贵，钻孔时若不能达到精度，刀架毛坯将不能被正确和精确装夹。故经过思考和与知道老师的讨论，决定在角铁式夹具上安放一块支撑快将刀架毛坯安放于支撑块上，在支撑块上钻孔将能避免损坏角铁式车床夹具。2.夹具设计2.1定位和定位装置的设计根据加工要求和基准重合原则，应以工作台底端面A和2*φ11mm，φ2*11H8柱面定位，定位元件采用一面、一圆柱销和一菱销轴。为了贯彻基准重合原则，工件用A面在固定支承板上定位，限制三个自由度；用φ11mm的圆孔与φ11H8mm的圆孔配合，限制两个自由度。2.2夹紧方案因是小批生产，不必采用复杂的动力装置。为使夹紧可靠，采用压板夹压在工件顶两面端。工件装卸时，采用螺旋夹紧机构，可从上方拧开螺母，拿开压板便可。2.3夹具体设计由于该工件是回转面定位，很难采用自动定心装置，于是采用圆孔定位元件，夹具体必然设计成角铁状。2.4夹具体总图上的尺寸、公差和技术要求的标注(1)最大外形轮廓尺寸Sl:φ250mm和长度210mm。(2)影响工件定位精度的尺寸和公差Sd:两定位销的中心距89.44mm±0.04,φ32mm轴线到底端固定支承板的距离55±0.02mm。(3)影响夹具精度的尺寸和公差Sj:圆柱销与工件孔φ11mm的配合尺寸φ11H8/g6及菱销的直径φ11H8/g7。2.5夹具精度分析本工序的主要加工要求是：φ32H7mm孔轴线至底端的距离为55±0.02mm，φ32H7mm的孔轴线至孔φ11的孔轴线的距离为40±0.05mm,φ32H7mm孔轴线与孔φ11mm的轴心线的垂直度为0.15，φ32H7孔的轴线与底端的平行度为0.01。如下图所示;(1)两定位孔中心距L及两定位销中心距。L=89.44mmLmax=89.57mmLmin=89.31mm所以L=89.440.13mm两定位销的中心距的基本尺寸应等于工件两定位销的的平均尺寸，其公差一般为:δ定=（1/3-1/5）δ工件取l=89.440.04mm(2)确定圆柱销直径d1圆柱销直径的基本尺寸应等于与之配合的工件孔的工件的最小极限尺寸，其公差带一般取g6或h7。则圆柱销的直径φ11g6（φ11）mm,(3)确定菱行销的尺寸b查表1-3，b=4(4)菱行销的直径。a=(δLd+δld)/2=2*(0.13+0.04)/2=0.17mmX2min=2ab/D2min=2*0.17*4/11=0.12mm所以d2max=D2min-Xmin=(11-0.12)=10.88mm确定菱行销的公差等级。菱行销直径的公差等级一般取IT6或IT7，因为IT7=0.018mm所以d2=φ11mm(5)计算圆柱销与菱销与孔的最大配合间隙、圆柱销X1max=0.027+0.017=0.044mm菱行销X2max=0.027+0.024=0.051mm(6)单向移动转动角Δα用夹具公式知：TanΔα==0.044+0.051/2*89.44=0.00053(7)加工φ32的定位基面为A面，工序基准为A面。定位基准和工序基准重合，故ΔB=0由于定位基准和限位基准不重合，孔的限位基准为其轴心线，根据表1-7，ΔY=X2max+L3TanΔα=0.051+2*89.44*0.00053=0.146mm所以ΔD=ΔB+ΔY=0.146mm(8）夹具的平衡对于角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，设计时应采取平衡措施，以减少由离心力产生的震动和主轴轴承的磨损。对低速切削的车床夹具只需进行静平衡验算。对高速车削的车床夹具考虑离心力的影响，估算如下：首先根据工件和夹具不平衡部分合成质量的重心A确定平衡块的中心B，计算出工件和夹具不平衡部分的合成质量mj,然后根据平衡条件确定平衡块的质量mp.假设合成质量mj集中在重心A处，OA=R，轴向尺寸为L，转动时产生的离心力Fj的近似计算公式为Fj0.01mjR由离心力引起的力矩Mj=FjL设平衡块的质量mp集中在b处，OB=r，轴向尺寸为l，则平衡块引起的离心力Fp为Fp0.01mpr由Fp引起的力矩Mp为Mp=Fpl在综合考虑径向位置和轴向位置平衡的情况下，满足平衡关系式Mj=Mp即0.01mjRL=0.01mprl化简后得Mp=减重孔的大小可依据同上方法确定。为弥补估算法的误差，平衡块上应开有径向槽或环形槽，以便夹具装配时调整其位置。(9)安装误差ΔAΔA=(+)=0.067mm(10)夹具误差ΔJ夹具误差为限位基面与孔轴线间的距离误差，即夹具总图上尺寸55±0.01mm的公差0.02mm，φ32mm孔轴线与定位圆φ11mm的轴心线的平行度为0.15mm。(11)加工方法误差ΔG车床夹具的加工方法误差，如车床主轴上安装夹具ΔG=k/3=0.1/3=0.033mm.夹具的总加工误差为ΞΔ=（Δ+Δ+Δ+Δ）1/2=0.078mm精度储备Jc=（0.1-0.078）=0.022mm故此方案可取。具体计算列于下表中：表刀架孔夹具的加工精度计算（mm）代号 加工要求55±0.01mm定位误差ΔD0.146安装误差ΔA0.095夹具误差ΔJ0.02加工方法误差ΔG0.013加工总误差ΞΔ0.078夹具精度储备Jc0.022经计算，该夹具有一定的精度储备，能满足加工尺寸的精度要求。课程设计心得体会由于理论知识的不足再加上没有什么设计经验，一开始的时候手忙脚乱不