铣床夹具课程设计说明书2.doc

机床夹具设计与应用
课 程 设 计

设计题目_轴类零件工艺装备课程设计
班 级____ 产品检测101 _ _
设计小组______ 第三组
指导老师_____ _龚煌辉___ _ _
完成日期 2012 _年 11 _月 2 日

《工艺装备设计》课程设计
评 阅 书
机械制造及自动化(产品检测方向) 专业机制 101 班第___3___小组的课程设计《 芯轴零件铣床夹具》文件如下：
1.说明书 共 1 份
2.工艺文件 共_ _份
3。图纸 共 张
其中__ _号图纸 张
号图纸 张
_ _号图纸 张
4．成绩评定

机床夹具设计实训环节成绩

小组成员
熊祥龙
蔡星
李瑞
李宇灵
自 评

小组互评

老师评分

指导老师签定___________

目录
前言 1
第1章 设计准备工作 2
1.1熟悉加工零件图 2
1.2加工零件图分析 2
第2章 结构方案设计 4
2.1 定位方案设计 4
2.1。1确定定位方案 4
2。1.2 选择定位元件,设计定位装置 5
2.2 夹紧方案设计 6
2.2。1 确定夹紧方案 6
2.2。2 夹紧装置设计 6
2。3 夹具体设计 8
第3章 夹具装配图的绘制 10
3.1 夹具总装图上应标注的尺寸及公差 10
3。2 夹具总装图应标注的技术条件 10
第4章误差设计。。。。。.。..。.。.。.。...。.。。。。....。.。。。。。..。。。。。。。.。.。.。..。。。...。...。..。.。。。。。。.....。.。。.。..12
4.1 误差分析。。。...。....。。.。.。。...。.。...。.。.。..。。。。.。。。。。.。.。。.。。。.。.。..。...。.。。..。..。..。。。。......。.。。。.12
4.1。1定位误差.。。。。.。.。。。。。。。。。...。..。。.。.。.。...。。...。.。.。。...。。。。.。。..。。。。。..。。.。....。...。..。。.。。。..。。12
4.1。2产生定位误差的原因.。..。。.。。.。..。。.。。。。.....。。.。。..。.。.。.。.。。。。。..。..。.。.。....。.。.。.....12
4.2定位误差的计算.。。。。。。.。。。。.。.。。。.。。.。...。.。。.。。。。。...。.。。.。。..。。。..。。。。。...。。.。.。.。.。。。.。。...。12
谢 辞 14
感想 15
参考文献 16

前言
夹具课程设计的目的：
金属切削机床的夹具设计是机械类企业常见的设计任务，作为机械类专业的学生进入企业后常常会遇到这些设计任务，课程设计是提高我们机床夹具设计技能的重要环节.其目的是:
1) 培养我们分析和解决工程实际问题的能力，使我们掌握机床夹具的一般设计方法和步骤，提高我们今后走上工作岗位所需的专业技能。
2) 使我们学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等强化我们的基本设计技能.
3) 使我们能综合运用夹具设计课程及其他相关专业课程的知识，学会用所学的理论知识指导设计实践，树立正确的设计思想。
课程设计中应注意的问题：
1) 注意与工艺规程设计的衔接，夹具设计应和工序设计统一
2) 所需设计的夹具绝大多数用于零件加工的某一特定工序。在工艺设计环节中，对该工序的设计已要求设计其定位与夹紧方案，因此夹具设计的具体内容应与工序设计保持一致,不能相互冲突。
3) 设计时要有整体观念
4) 夹具设计有其自身的特点：定位、夹紧等各种装置在设计前期是分开考虑的,设计后期通过夹具体的设计将各种元件联系为一个整体 。在这个过程中，容易出现工件无法装卸、工件定位出现过定位或欠定位等问题.因此,设计时考虑须周全,整体观念强就会少出差错，从而提高设计质量与效率。
5) 设计中应学习正确运用标准和规范
6) 对于国家标准的规范要严格的遵守和执行。夹具设计过程中选择各种功能元件时应注意尽可能选用标准件，减少非标准件的设计制造工作量，降低夹具成本。

第1章 设计准备工作
1。1熟悉加工零件图
零件图应该无遗漏的给出加工零件的全部信息，包括几何形状、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形状公差和表面粗糙度要求、材料和热处理要求、其它特殊技术要求等。
该加工零件如下图：

图1—1
已知该零件的材料为45号钢，大批量生产，加工长46宽44高17的四方（其它工序已经加工完成）。要求为该零件设计专用铣床夹具，所用机床为X6132型万能升降台铣床.
1.2加工零件图分析
该工序为加工长46宽44高17的四方，该平面的公差等级为14级，精度要求较高。因此夹具的主要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不在依赖与工人的技术水平。所设计的夹具应有以下基本要求：
1) 保证工件精度要求 这是夹具设计的最基本要求,其关键是正确地定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理确定夹具刀具技术要求.必要时应进行误差分析与计算。
2) 夹具结构方案应与生产纲领相适应 在大批量生产时应尽量采用快速、高效夹具结构，如多件夹紧、联动结构等，以缩短辅助时间；对于中、小批量生产，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单、制造方便,以降低夹具制造成本。
3) 操作方便、安全、省力 如采用气动、液压等夹紧装置，以降低工人强度，并可好地控制夹紧力.夹具操作位置应符合工人操作习惯,必要时应有安全防护装置，以确保使用安全。
4) 便于排屑 切屑积集在夹具中，会破坏工件的正确定位;切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形；切屑的清理又会增加辅助时间。切屑积集严重时,还会损伤刀具甚至引发工伤事故.故排屑问题在夹具设计中必须给以充分注意，在设计高效机床和自动线夹具是尤为重要。
5) 有良好的结构工艺性 设计的夹具要便于制造、检验、装配、调整、维修等.

第2章 结构方案设计
2。1 定位方案设计
2。1。1确定定位方案
定位是指确定工件在机床（工作台）上或夹具占有正确的位置的过程，通常可以理解为工件相对于切削刀具或磨具的一定位置，以保证加工尺寸和形位精度的要求.
确定定位方案应注意以下问题:
1) 按照工件要求确定工件必须限制的自由度,决不允许欠定位。
2) 当发生重复定位时应根据其对加工是否产生有害影响,判断其属于可用重复定位还是属于不可用重复定位。不可用重复定位也是不允许的。
3) 大型、重型零件等不易搬运的工件采用孔销配合等定位方式时，可采用预定位来降低人的劳动强度，提高生产效率.
在考虑到以上问题的基础上，根据零件的具体情况提出以下二种定位方案
方案一:工件以先前已铣的面在两个互相垂直的平面上定位,端面加止推销。
方案二：工件以先前已铣的面在特制的阶梯面上上定位，端面以阶梯槽的一端面做挡销,阶梯槽限制两个自由度，阶梯槽一端面限制三个自由度，支撑板限制一个自由度。显然此方案满足“六点定位原理”的要求，定位简单、高效、安装方便、夹具制造简单成本低、加工精度高。
比较以上两种方案，方案一使加工尺寸为27的定位误差为零，方案二则使对称度的误差为零。由于27这一尺寸没有要求，加工要求低,而对称度的公差较小，故选用方案二较好，从承受切削力的角度看，方案二比较可靠。
1-压板；2，3—特制阶梯槽；
2。1。2 选择定位元件，设计定位装置

特制阶梯槽
2.2 夹紧方案设计
2。2.1 确定夹紧方案
在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位后,必须采用一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上。从而使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动,以保证加工精度,避免机床、刀具的损坏和发生人身安全事故。
因此为了确定比较合理的夹紧方案,按如下步骤设计夹紧方案（应该注意的问题）：
1) 根据工件的形状、大小、加工要求、定位装置的结构和布置情况等，确定夹紧点与作用方向.
2) 分析工件的受力情况，运用类比、试验或估算等方法，确定所需夹紧力的大小。
3) 按所需夹紧力，并根据生产批量，选择或设计夹紧装置。
4) 在设计时,尽可能采用已有的、可靠的夹紧方式，这样可以免除复杂的设计计算，加快设计过程。
在考虑到以上问题的基础上确定夹紧方案,夹紧方案的确定，其实就是夹紧力的确定。夹紧力的确定就是确定夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。在进行这项工作时，必须结合定位装置的结构形式和布置方式,并分析工件的结构特点、加工要求及其他作用于工件上的外力情况，在此基础上确定夹紧力的方向、作用点和大小。
2.2。2 夹紧装置设计
1。夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏同时保证加工精度。
2 .夹紧力的方向的确定：
1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位,一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面.
2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致,以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。
3 。夹紧力的作用点的选择:
1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内,以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。
2)夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位.
3)夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位,以提高工件切削部位的刚度和抗振性.
4)夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形.
4。 选择夹紧机构
设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则:
1）夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。
2）工件和夹具的变形必须在允许的范围内。
3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构
4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。
5）夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。
6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。 选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。
螺栓螺母夹紧机构的特点：
① 结构简单,制造方便加紧可靠施力范围大。
② 自锁性能好操。
③ 扩力比80以上，行程S不受限制。
④ 加紧工作慢,效力低。
在考虑到以上要求的基础上，根据加工零件的具体情况和夹紧方案分析设计出夹紧装置如下图：

夹紧结构示意图
2.2。3 夹具体设计
本夹具体采用机械切削加工制造:

优点：1)可以制造出比较复杂的结构形状。
2）易于加工，价格低廉,可降低夹具成本。
铸造的生产周期长,而且因铸造时的内应力缘故,易引起变形,从而影响夹具体精度的持久性，而且夹具批量少不符合铸造条件。与焊接结构相比,机械切削可以制造出形状比较复杂的结构。因此,本夹具采用机械切削制造比较合适。基于以上分析,设计出本夹具的夹具体如下图所示：

所设计夹具的夹具体
图2-9

第3章 夹具装配图的绘制
夹具装配图的绘制，是在夹具结构方案草图经过老师审定之后进行的。
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.主视图应按操作者的视线方向绘制，总装配图应将夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。在完整地表达出夹具工作原理和构造的基础上,视图的数量尽可能少。
应先用细双点画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的位置上,然后依次绘出定位装置、夹紧装置、其它装置和夹具体。在夹具总装配图上工件可以看做透明体，不遮挡后面的线条.
3。1 夹具总装图上应标注的尺寸及公差
1) 夹具的最大轮廓尺寸为230mm ×200mm×115mm.
2) 两特制阶梯槽之间的距离为130mm±0。2。
3) 所要铣的四方的平面关于中心线的对称度为0。2。
4) 特制阶梯槽一端高于另一端阶梯槽顶端5 mm。
3.2 夹具总装图应标注的技术条件
1) 定位心轴轴线对夹具体底面A平度度误差不大于0。02mm.
2) 定位心轴衬套右端面对定位心轴轴线垂直度误差不大于0。02mm。
基于以上分析绘制出夹具总装配图如下图所示：

第4章误差设计
4.1误差分析
4.1.1定位误差
工件的加工误差是指工件加工后在尺寸形状和位置三个方面偏离理想工件的大小它是由三部分因素产生的
1工件在夹具中的定位、夹紧误差.
2夹具带着工件安装在机床上夹具相对机床主轴或刀具或运动导轨的位置误差也称对定误差。
3加工过程中误差如机床几何精度工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。
其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差. 4。1.2产生定位误差的原因
1。基准不重合来带的定位误差 夹具定位基准与工序基准不重合两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去所产生定位误差称之为基准转换误差.
2。间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。
3.与夹具有关的因素产生的定位误差
1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。
2)导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。
3)夹具在机床上的安装误差即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。
4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。
4.2定位误差的计算
定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动所引起的加工误差。设计的夹具要从分考虑此定位方案的定位误差的大小是否在允许的范围内。一般定位误差应控制在工件允许误差的1/5～1/3之内。
由定位基准前道已铣面可知,尺寸为41 0-0.2mm,则公差为δ=0.2mm。
定位误差计算为△H=δ/2｛1/sin(а/2)—1｝，其中а=90°,则△H=0.0207mm。满足条件。
定位误差△D。由于对称度的工序基准是长49mm宽44mm高27mm的四方的中心线，定位基准也是此轴线，故△B=0。由于特制阶梯槽的对中性，△Y=0。因此,对称度的定位误差为零。

谢 辞

通过这一段时间的努力，这次课程设计结束了。
感谢我们的指导老师-龚煌辉，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样！他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。经过一个多月的忙碌和工作,本次课程设计已经接近尾声，作为一个专科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。龚老师平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改,中期检查，后期详细设计,装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。
我的设计较为复杂烦琐，但是龚老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩龚老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作.敬爱的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念,领会了基本的思考方式，从课程设计题目的选定到设计过程的指导，经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
大学的学习时光我学到很多知识.母校湖铁职院给了我在大学深造的机会，让我能继续学习和提高。老师们课堂上的激情洋溢,课堂下的谆谆教诲，同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的充满了感动。我要感谢我母校——湖铁职院，是母校给我们提供了优良的学习环境。另外,我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢！谢谢大家!！！。
我相信通过这次设计以及在这个过程中李老师不断点拨，在今后的学习和工作中我一定会做到更好！！

感想
在龚煌辉老师的精心指导下,我们顺利地完成了本次课程设计。课程设计期间，我们遇到了许许多多的的困难，各种细节问题使我很是头疼，耐下心来查资料，问同学，解决了不少问题，但关键性的问题如方案设计等还是在龚老师的悉心指导和关怀下完成的。所以，我要对我的老师真诚的说一声谢谢！您辛苦了.
机械制造装备课程设计是学完了机械制造装备设计和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节.在完成它的过程中，我可以温故以前所学的知识，结合这门课，把知识融会贯通起来，不失为一次很好的砺练机会。
这次课程设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力和独立解决问题的能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。更为重要的是在这一过程中开发了我的思维，锻炼了个人能力，获得了许多宝贵经验。机械制造装备设计这门课是机械专业内非常重要的一个科目，是在机械设计等学科的基础上进行学习的,因此，是一门综合性和专业性非常突出的科目.夹具便是机械制造装备设计这门课当中十分重要的一个课程。通过这一段时间的学习和探讨,我已经很好的掌握了夹具的设计过程,相信会对今后进行类似的工程设计有非常大的帮助。

参考文献

1. 赵雪松 《机械制造装备设计》 武汉：华中科技大学出版社，2011。1
2. 王先逵 《机械制造工艺学》 北京:机械工业出版社，2011.6
3. 吴拓 《简明机床夹具设计手册》 北京：化学工业出版社，2010.4
4. 李名望 《机床夹具设计实例教程》 北京：化学工业出版社,2009。9
5. 陈立德 《机械制造装备设计课程设计》 北京：高等教育出版社,2010。8
6. 孙恒 《机械原理》 北京:高等教育出版社,2000。8
7. 成大先 《机械设计手册》 北京：化学工业出版社，1999.8
8. 高小康 《互换性与测量技术》 北京：高等教育出版社，2002。3