机床夹具设计--毕业设计.doc

目录
前言 1
第一章零件图分析（一）零件的作用 7
（二）设计任务 7
（三）零件的工艺分析………………………………… .8
第二章 确定毛坯.绘制毛坯简图
（一）毛坯种类确定…………………………………....……......8
（二）毛坯的形状及尺寸的确定.................................................8
（三）确定毛坯尺寸公差和机械加工余量.................................9
第三章 设计零件的加工工艺规程
（一）零件的结构...................................................................10
（二）基面选择 ....................................................................10（三）确定工艺路线 12
第四章夹具设计
（一）定位方案...............................................................19
(二）夹紧方案...................................................................19
（三）夹具设计及操作的简要说明......................19
总结 20
参考文献...................................................................................21

前 言

一、 机床夹具在机械加工中的作用
对工件进行加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀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。为此，在进行机械加工前，首先要将工件装夹好。
工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上。
采用第一种方法夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专用装备，但效率低，一般用于小批生产。批量较大时，大都用夹具装夹工件。
用夹具装夹工件有下列优点：
（1） 能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。
（2） 能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高生产率。
（3） 能扩大机床的使用范围
（4）能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。
二、 机床夹具的分类
机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。
1. 按夹具的使用特点分类
（1） 通用夹具 已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，如三爪定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。这些夹具已作为机床附件的专门工厂制造供应，只需选购即可。
（2）专用夹具 专门为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。专用夹具一般在批量生产中使用。
（3）可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。
（4）组合夹具 采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。
（5）拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装夹具而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。。此类夹具更适合在数控机床上使用。
2.　按使用机床分类
夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。
3.　按夹紧的动力源分类
夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。
三、 机床夹具的组成
机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面几个部分。
1. 定位装置
定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。
2. 夹紧装置
夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用是不离开已经占据的正确位置。
3. 对刀或导向装置
对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。
4. 连接元件
连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。
5. 夹具体
夹具体是机床夹具的基础件。
6. 其它装置或元件
它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。如需加工按一定规律分
布的多个表面时，常设置分度装置；为能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。

第一章零件图分析

（一）零件的作用
1.零件的作用：支架是起支撑作用的构架，可将两圆轴垂直连接在一起，使零件之间保证
2.支架分为垂直套筒和U形块连接1和2，如套筒上有一个与圆筒连接的圆圆筒倒角为C1，如U形凹槽2， 其余圆通孔起连接柱的作用，其余螺孔起固定作用。
（二）设计任务
分析支架的技术要求，并绘制零件图。设计零件技术机械加工工艺规程，填写工艺文件。设计零件机械加工工艺装备。设计机床专用夹具总装图中某个主要零件的零件图。
（三） 零件的工艺分析
支架的Φ60+0.046-0孔的基准是下底面A。根据基准新行原则，应先加工出各基准面，以便后续工序有可定位基准。 选择非加工面B为初基准，加工平面A。
1.该零件主要加工表面及技术要求分析如下：（见图2）
（1）以平面A定位，找正平面C,铣D平面至图纸要求
（2）以D平面和60毛坯孔定位，铣缺口30至图纸要求
（3）划3M8螺孔位置线，钻攻螺孔至图纸要求
（4）以平面A.D及缺口30定位，车60孔至图纸要求
（5）安图纸要求检验各部尺寸及形位公差
（6）清洗，加工表面涂防锈油，入库

第二章 确定毛坯.绘制毛坯简图

2.1．选择毛坯
1、 毛坯种类的确定。
常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：
（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用铸件。
（2） 依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较小 且简单的零件采用锻件比铸件合理；结构简单的零件宜选用型材，铸件；大型轴类零件一般都采用铸件。
（3） 依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。
（4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。
2．毛坯的形状及尺寸的确定：
毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题：
（1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。
（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以作成一坯多件。
（3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。
在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。
在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。
2.2．确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
要确定毛坯的尺寸公差及其机械加工余量，应先确定如下各项因素：
1． 公差等级
由零件的功能和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。
2． 铸件重量
3． 零件表面粗糙度 由零件图可知，该件各加工表面的粗糙精度Ra均大于等于3.2㎜。

第三章设计零件的加工工艺规程

（一）零件结构
支架是个异形零件，在加工过程中各道工序均有良好的定位基面，但是，定位基面及加紧点与加工部位有一定距离，在加工时可能工艺系统刚性较差的情况。因此必须从两个反面加以解决。一是在制定工艺规程时，要适当减小切削用量，避免产生过大的切削力。其二是设计方面要采取相关措施
（1） 加紧力适当加大，并要求对称。
（2） 加紧点尽量靠近加工部位
（3） 夹紧力方向应垂直于主要定位面
（4） 采取必要措施防止工件松动造成不安全
（5） 因设计配重装置
支架图样的视图、尺寸、公差和技术要求齐全、正确；零件选用材料为HT260，该材料称为简单硅铝明，含Si量10%~13%，相当于共晶成分，它的最大优点是铸造性能好，此外，密度小，抗蚀性、耐热性、焊接性也相当好。
（二）基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使
1.粗基准的选择 因为支架可归为异形类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以对于本零件可以先以支架B做为粗基准。
2.精基准的选择。精基准的选择主要考虑基准重合与统一基准原则。以Ф60mm孔为精基准
（三）确定工艺路线
方案一
1、木模手工造型
2、清砂，浇冒口
3、人工时效
4、非加工表面涂红色底气
5、以不加工表面B定位，铣平面A至图纸要求
6、以平面A定位，找正平面C，铣D平面至图纸要求
7、以D平面Φ60毛坯孔定位，铣缺口30至图纸要求
8、以平面A/D及缺口30定位，车Φ60孔至图纸要求
9、划3M8螺孔位置线，钻、攻螺孔至图纸要求
10、按图纸要求检验各部尺寸及行为公差
11、清洗，加工表面涂防锈油，入库

方案二
1、木模手工造型
2、清砂，浇冒口
3、人工时效
4、非加工表面涂红色底气
5、以平面A/D及缺口30定位，车Φ60孔至图纸要求
6、划3M8螺孔位置线，钻、攻螺孔至图纸要求
7、以不加工表面B定位，铣平面A至图纸要求
8、以平面A定位，找正平面C，铣D平面至图纸要求
9、、以D平面Φ60毛坯孔定位，铣缺口30至图纸要求
10、按图纸要求检验各部尺寸及行为公差
11、清洗，加工表面涂防锈油，入库
方案论证
方案一采取以不加工表面A做为初基准，根据基准先行的原则因先加工出各基准面。方案二、没有以不加工表面作为初基准违背了这个原则所以还是以方案一做为加工工艺较好。
最终工艺路线
1、木模手工造型
2、清砂，浇冒口
3、人工时效
4、非加工表面涂红色底气
5、以不加工表面B定位，铣平面A至图纸要求
6、以平面A定位，找正平面C，铣D平面至图纸要求
7、以D平面Φ60毛坯孔定位，铣缺口30至图纸要求
8、以平面A/D及缺口30定位，车Φ60孔至图纸要求
9、划3M8螺孔位置线，钻、攻螺孔至图纸要求
10、按图纸要求检验各部尺寸及行为公差
11、清洗，加工表面涂防锈油，入库

（三） 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

根据零件材料确定毛坯为铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用金属型。根据表15-5铸件尺寸公差等级为CT6-8级，采用CT7级。
据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
车加工余量为:
工序5：分一个工部
以不加工表面B定位，铣平面A至图纸要求
工部：1
（1） 选择刀具 选择硬质合金面铣刀。
每齿进给量为0.2～0.4，齿数为8，刀具耐用度为60～90min，d=90mm,ae=82mm。
=3mm,=1mm/s,=82mm（参考文献【1】表14-69）,刀具耐用度为
每t=60～90min，根据文献【1】，表14-67，
得：v=
=37.51m/min

由机床转速数列，取n=600r/min

工序6 分两个工部
工部1以平面A定位找平面C
工部2铣D平面至图纸要求

选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见《工艺手册》表3.1－27）

，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
（《切削》表3.9）

按机床选取
实际切削速度：
工作台每分钟进给量：
铣床工作台进给量：
基本工时：
工序：在车床上粗精镗60孔文献【3】
粗镗60孔: 由文献【3】表4.2 - 16 车床CA6140
进给量f= 0.28 mm/r
由文献【3】表4.2 - 15 取 n = 272 r/ min
由文献【3】表6.2 - 5
Tj=

Tj= ＝
精镗60: 由表6.2-1
Tj=
+(2~3)

主偏角为90°时，=2－3mm ∴取1=3mm
2=3 - 5 mm 取2=4mm
由文献【3】表4.2-21 取f=0.27mm/r
文献【3】表4.2-20
选立式镗床 n=400r/min
Tj=

倒角： T=0.1min

工序7 以D平面Φ60毛坯孔定位，铣缺口30至图纸要求

采用X53K铣床
机床：X53T 刀具：圆柱铣刀 刀具材料：YG6

表２-１ 刀具数据

圆柱铣刀

D

L

d

齿 数
粗齿
细齿
50
50
22

8

查表得
=0.14-0.24
根据机床选取
=0.2mm/z
V=
　=50,=1,T=s=180(min),=1
　=46,Z=8,=0.2
　==9.04(m/min)
　==57.58(r/min)
由表3.3—74查得主轴转速
　=60(r/min)
　实际加工速度
　V===9.42(r/min)
工作台进给量
===96(mm/min)
根据机床选取
=95(mm/min)
加工工时
==1(min)
机动工时
=2(min)

工序： 9 钻孔、攻丝3XM8
钻孔计算
机床：Z512B钻床 刀具材料：YG8
查表得到扩刀进给量f=1.2-2.0 取f=1.22(mm/r)
=
=6.7, T=2700(s)=45(min),f=1.22,=0.74
==3.24(m/min)
==60.76(r/min)
取=68(r/min)
实际切削速度
V===3.42(m/min)
切削工时
====1.01(min)
机动工时
=2=2.02(min)
攻丝M8计算
机床：Z512B钻床 刀具材料：YG8
查表得到扩刀进给量f=1.2-2.0 取f=1.22(mm/r)
=
=16, T=2700(s)=45(min),f=1.22,=0.74
==3.24(m/min)
==60.76(r/min)
取=68(r/min)
实际切削速度
V===3.68(m/min)
切削工时
====1.01(min)
机动工时
=2.02(min)

第四章夹具设计
支架车加工工序的夹具方案
（一）定位方案
1. 本工序以平面A/D及缺口30+0.072+0.020，车Φ60mm孔至图纸要求
2. 以D平面点位，限制了X移动和Z的转动
3. 缺口30定位，限制了Y的移动
4. 以A平面定位，限制了Z的移动XY的转动
(二） 夹紧方案
1、 该夹具采用螺旋压板夹紧机构夹紧工件，压板的夹紧点为工件的不加工平面B
（三）夹具设计及操作的简要说明
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。夹具体上钻套采用快换形式提高了加工生产效率。同时，在定位和夹紧方面是采用的压块压紧然后用螺栓固定，操作方便简单有利于提高工作效率。

总结
通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。
在这次设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。
收获：
（1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固了以前所学的知识。
（2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。
（3）学会了，分析问题，解决问题的能力。
不足之处：
（1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。
（2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进。
综上所述：这次的课程 设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，时时处处细心。

参考文献

【1】成大先.机械设计手册（第五版）[M].北京：化学工业出版社，2007
【2】 《金属机械加工工艺人员手册》组编．金属机械加工工艺人员手册．上海：上海科学技术出版社，1979
【3】 《机床夹具设计手册》 东北重型机械学院、 洛阳工学院、第一汽车制造厂职工大学编. 上海科学技术出版社
【4】 《机械制造工艺学课程 设计指导书》，赵家齐主编，机械工业出版社
【5】 《金属切削机床夹具图册》（下册 专用夹具）南京市机械研究所主编. 机械工业出版社
【6】 《机械制造工艺学》，王启平主编.哈尔滨工业大学出版社
【7】 《金属切削机床夹具设计手册》（第二版），浦林祥主编.机械工业出版社
【8】 《机械零件设计手册》，东北工学院机械教研室编，冶金工业出版社
【9】 《机械制造工程学》，黄克孚、王光逵主编. 机械工业出版社
【10】 《机械设计》 濮良贵主编 。 高等教育出版社
【11】 《机械精度设计基础》，孙玉芹等主编，北京，科学出版社，2003
【12】 《机械制图》，石光源等主编，高等教育出版社

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