夹具说明书资料

西南科技大学城市学院课程设计说明书目录前言 1第1章夹具的发展 2第2章夹具的设计 32.1夹具制造的前景 42.1.1制造背景与意义 42.2夹具的设计零件的分析 42.2.1零件的作用 42.2.2零件的材料 52.2.3零件的生产类型 52.2.4基面的选择 52.2.5零件加工分析 62.3.总体方案的确定 72．3．1确定定位方案 72.3.2选择定位元件 102.4夹紧装置的设计 122.4.1夹紧机构 122.4.2切削力及夹紧力计算 122.3.4定向键与对刀装置设计 142.4.绘制夹具装配图 16第3章夹具零件图上的尺寸和技术条件 173.1夹具零件图上标注的尺寸 173.2夹具零件图上应标注的技术要求 17设计心得 19参考文献 192.2.5零件加工分析1.Ø11mm孔两端面的加工余量（加工余量的计算长度为）（1）按照《机械加工工艺手册》表2.2—2.5。取加工精度，件复杂系数为，锻件重量较轻，则Ø11mm孔外端面的单边加工余量为2.0-3.0mm，现取Z=2.5mm。锻件的公差按《机械加工工艺手册》表2.2—14，材质系数取，锻件复杂系数取，则锻件的偏差为mm。（2）铣削公差：规定本工序的加工精度为IT11，因此可知本工序加工公差为-0.16mm。符合零件要求的公差40mm，不需要安排精加工。．铣Ø11mm孔两端面工艺（1）此零件为模锻件,根据《机械加工工艺手册》选用高速钢三面刃铣刀。取=160mm齿数Z=16（2）铣削用量及相关参数 a)确定铣削深度：根据上述的计算可知=2.5mm，故在一次走刀内可完成加工，所以=2.5mm。b)确定进每齿进给量：选取X51W铣床加工本道工序。根据《机械加工工艺手册》表9.4—1查得=0.12mm/齿。c)确定铣削速度V及铣削功率：查《机械加工工艺手册》得： V=21m/min；=1.49kwd)计算刀具转速及进给量：e)根据X6130铣床说明书，取：2.3.总体方案的确定2．3．1确定定位方案(1)定位原理在机床上加工工件时，要使工件的各个被加工面的尺寸及位置精度满足工件图或者工艺文件所规定的要求，就必须在切削加工前使工件在机床夹具中占有一个确定的位置，使其相对于刀具的切削运动具有正确的位置，这个确定工件位置的过程我们称为定位。这是定位方案设计的主要任务。(2)定位基准为了保证工件上各个加工表面之间或者对其它加工表面的位置精度，工件在机械加工时，必须安放在机床板的一个固定位置上。任何一个零件都是由若干几何表面所组成，这些表面之间根据零件设计的技术要求，广泛存在距离尺寸和角度位置的要求。工艺文件中所谓的基准，就是指零件图上某些点、线、面的位置，可以用它们来确定某些点、线、面的位置。根据这些基准的作用和性质，可以分为设计基准和工艺基准两类。设计基准通常指零件图样上标注尺寸的起点。工艺基准又分为工序基准、定位基准、测量基准等。通常希望将设计基准和工艺基准统一，但是实际上，由于制造上的困难而难以实现，这就引起误差。定位基准的选择是否合理，将直接影响到夹具结果的复杂程度以及工件的加工精度。因此，在选择定位基准时应进行多种方案的分析比较。选择定位基准时，应重点考虑如何减少误差，提高精度，也要考虑安装的方便性、准确性和可靠性。定位基准的选择分为粗基准和精基准的选择两种，下面分别介绍。a)粗基准的选择。粗基准是用没有加工的表面作为定位基准，选择粗基准时应考虑以下原则：1)保证加工表面与不加工表面之间的相对要求，应选择不加工表面作为粗基准，特别是选择与加工表面有紧密联系的表面作为粗基准。2)若加工表面较多，选择粗基准时，应合理分配各加工表面的加工余量。3)选择作为粗加工基准的表面，应平整、光洁，以便定位准确，夹紧可靠。4)因为粗基准的定位误差较大，一般粗基准只能使用一次。b)精基准的选择。精基准是己经加工过的表面作为定位基准。一般应遵循下列原则：1)选择零件的设计基准作为精基准，也就是“基准重合”原则，这样可以避免因基准不重合而引起的基准不重合误差。2)能选用统一的定位基准加工各个表面，以保证各个表面对基准的位置精度，这就是“基准统一”原则。3)获得均匀的加工余量或使加工表面间有较高的位置精度，有时可以采取互为基准反复加工的原则：4)有的精加工工序要求加工余量小，或垂直度要求高，为了保证加工质量和提高生产率，应选择加工面本身作为定位基准。以上的选择原则，有时是互相矛盾的，在选择的时候要综合考虑。在保证工件加工要求的前提下，尽量使夹具结构简单，工件稳定性好。(3)工件在空中的自由度。忽略工件的微小变形，工件可以看成一个理想的刚体。将其放在一个空间直角坐标系中，以此坐标作为参照系来观察刚体位置和方位的变化，由刚体力学可知，在空间中处于自由状态的刚体，共有6种可能的运动，即沿x轴、Y轴、Z轴移动，或者绕x轴、Y轴、Z轴的转动，这种移动和转动的可能性就称为自由度。这6种移动或者转动的变化形式是基本的变化形式，工件在空间的运动状态都可以由这6种基本变化合成得到。限制了工件的某个自由度，该工件在这个方向上的位置也就确定了。因此，可以根据工件的加工要求，通过限制工件自由度的方法，达到工件在夹具上定位的目的。当工件的6个自由度被全部限制后，工件的位置和方位也就会被唯一的确定下来。(4)六点定位原理基于运动原理，要限制工件的6个自由度，典型的方法就是在夹具设计中设置（如图a所示）的6个支承点。图中的矩形工件每次都安放到与6个支承相接触，从而使一批工件中每个工件得到确定的位置，其中底面A放在3个支承上，限制了3个自由度(沿着z轴的移动和沿着x,y轴的转动)，侧面B限制了2个自由度(沿Y轴的移动和沿z轴的转动)，另一个侧面C限制了一个自由度(沿x轴的移动)。用分布在3个互相垂直的平面上的6个支承点来限制六个自由度，使得工件在夹具中的位置完全确定，这就是著名的3-2-1六点定位原理[6]。六点定位原理适合任何形状的工件。如图5所示的轴类工件的六点定位原理示意图。其中轴的圆柱表面放在4个支承点上，消除了工件的4个自由度(沿y,z轴的移动和绕z轴的转动)，轴端部靠在一个支承点上，消除了一个自由度(沿x轴的移动)，轴上一端的槽正放在一个支承点上，消除了工件绕x轴转动的自由度(图a)所示。根据工件形状的不同，所用的定位基准也不同，定位点的分布情况也不同。运用六点定位原理可以分析和判断夹具中的定位结构是否正确，将工件的六个自由度完全约束或受限制的定位称为完全定位。但是在很多情况下，无需将工件的6个自由度完全约束，只需要限制那些对加工后位置精度有影响的自由度即可，无需限制6个自由度的定位称为不完全定位。在保证工件位置精度的前提下，不完全定位可以减少夹具元件，简化夹具结构。如果一个夹具的定位结构所限制的自由度少于位置精度必须要限制的自由度数量，就会产生定位不足，这种定位方式称为欠定位。如果一个夹具的定位结构中，不同支承点重复的约束工件上同一个自由度，就会产生定位不稳定，这种定位方式称为过定位。欠定位情况下，工件的位置精度不能保证，因此是不允许的。过定位要视具体的情况而定是否允许。如图b中，如果B平面的两个支承点在一条垂直线上，这样绕z轴转动的自由度就没有被限制，这种情况属于欠定位;而沿Y轴移动的自由度就被限制了两次，这种情况属于过定位。图a六点定位原理图b轴类工件的六点定位原理(5)根据工件结构特点，其定位方案有两种：方案一（如图2.2所示），以Ø28H7mm孔及一组合面（K面与Ø10H9mm孔下端面组合）为定位面，以限制五个自由度（→X，→Y，→Z，⌒X，⌒Y），以Ø10H9mm孔端外缘毛坯一侧为防转定位面，以限制工件自由度。该方案由于mm的公差大，定位不稳定，定位误差较大。方案二（如图2.3所示），以孔Ø28H7mm及端面K定位，限制工件五个自由度（→X，→Y，→Z，⌒X，⌒Y），以孔Ø10H9mm及端面K定位，限制工件⌒Z自由度。定位误差较小。比较上述两个方案，方案二为最佳方案。图2-2定位方案一图2-3定位方案二2.3.2选择定位元件（1）选用圆柱销和肖边销，作为Ø28H7mm和10H9mm孔及其端面定位的定位元件（见夹具总图）.其结构和尺寸按要求确定。（2）用压块孔定位Ø28H7mm孔限制了Z自由度，其定位精度不受毛坯的影响，但受夹具结构限制。（3）定位误差的分析计算a）加工Ø11孔端面，要求保证中心距尺寸mm计算中心距mm定位误差为：。由图2.2可知，=0mm。基准定位等于圆柱销与定位孔的最大间隙,销孔配合代号为Ømm,Ø28H7mm为Ømm，以Ø28g6mm为Ømm。于是其中：；则该定位方案满足要求。b)计算Ø10H9mm与Ø28H7mm两孔轴线的平行度误差。同理，mm由于基准位移误差定义可知Δ1是圆柱销圆柱部分与肖边销的垂直度误差。由于此两表面是在一次安装中加工出的，其误差很小，可忽略不计=0mm。Δ2是工件定位孔Ø28H7mm与定位面K间的垂直度误差，而Ø28H7mm孔与定位面K也是在一次安装中加工出的，其误差很小，也可以忽略不计Δ2=0mm。因此（mm）定位误差的允许值显然因此该定位方案也能满足尺寸mm的加工要求。由以上分析可知，该定位方案与定位装置是可行的。2.4夹紧装置的设计2.4.1夹紧机构根据生产类型，此夹具的夹紧机构不宜复杂，采用压块夹紧方式圆柱销直径暂用M18mm。2.4.2切削力及夹紧力计算（1）刀具：采用端铣刀d0=160mm；齿数Z=16，用定位块把锯片铣刀保证同时安装在主轴上面中间用隔套把两把铣刀隔开，保证两把铣刀之间距离为40mm。这样就可以一次铣出两个面，并且尺寸易保证。机床：X51W立式铣床。则有：查表9.4—8得其中：修正系数z=24代入上式，可得F=889.4N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K=其中：为基本安全系数1.5为加工性质系数1.1为刀具钝化系数1.1为断续切削系数1.1所以（2）加紧力的计算选用夹紧螺母、压块夹紧由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=P1+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=18mm，材料45钢性能级数为6.8级螺钉疲劳极限：极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为[s]=3.5~4取[s]=4得满足要求。经校核：满足强度要求，夹具安全可靠。使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。2.3.4定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB2207—80定向键结构如图所示：图2-4夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度a=25mm定向键的结构尺寸如下：表2.1定向键数据表BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差25-0.014-0.04540146156240.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成Ø11孔端面的铣加工，所以选用圆形对刀块。圆形对刀块的结构和尺寸如图所示：图2.5对刀块图对刀块尺寸如下：塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示图2.6平塞尺图表2.2平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.252.4.绘制夹具装配图图2-5夹具装配图

第3章夹具零件图上的尺寸和技术条件零件图上应标注必要的尺寸和技术要求，标注的主要目的是保证夹具体各个零件之间的尺寸要求和安装配合后的精度要求，也是为了各夹具零件加工后进行安装配合能满足制造工件的要求。3.1夹具零件图上标注的尺寸(1)夹具体的外形尺寸总长为330m，总宽80mm，总高150mm。(2)夹具体上各螺纹孔之间的位置尺寸要求，定位销的配做精度要求。3.2夹具零件图上应标注的技术要求(1)零件图中必须用规定的代号、数字和文字简明地表示出在制造和检验时所应达到的技术要求。(2)夹具体零件图需要标注必要的