机械制造夹具设计说明书样本.doc
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1、 河北旅游职业学院 机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计 题 目:专用夹具设计学 院: 机械工程学院 班 级:x x 级机械制造和自动化x班 姓 名: x x 指导老师: x x 完成日期: 年 12 月31日 目录第一章 序言1第二章 专用夹具设计22.1 夹具介绍22.1.1 夹具概念22.2 夹具设计前准备工作32.2.2 熟悉工件零件图和工序图32.3 选择夹紧机构3第三章 夹具装备分析43.1 夹具功用43.1.1 机床夹具关键功效43.1.2 机床夹具特殊功效43.1.3 夹具体关键技术条件及优缺点分析53.2 夹具分类63.3 夹具组成7第四章 机床夹具设计特点和设计要求
2、74.1 机床夹具设计特点74.2 确定夹具结构方案84.2.1 定位方案确实定84.2.1 夹紧方案确定94.3 夹具总图设计94.4 夹具精度校核94.5 夹具设计步骤104.6 总图技术要求定制124.7 夹具设计中多个关键问题134.8 精度分析135.1定位基准选择145.2 加工精度分析155.3 确定工艺路线165.4 工艺方案比较和分析175.5 选择加工设备和工艺装备195.5.1 专用夹具基础要求195.6 夹紧力计算205.7 定位误差分析21第六章 夹具装配图上应标注尺寸和技术条件216.1 夹具装配图上标注尺寸216.2 夹具装配图上应标注技术要求22第七章 夹具体零
3、件图应标注尺寸和技术要求227.1 夹具体零件图上标注尺寸227.2 夹具体零件图上标注技术要求23第八章 对夹具设计心得体会24第九章 课程设计总结25参考文件26附表1 机械加工工艺过程卡片27 第一章 序言 机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业一门关键专业课,其任务是经过该课程学习,掌握关键机械制造装备工作原理及其正确使用和选择方法、标准,并含有一定机械制造装备总体设计、传动设计、结构设计等基础知识和关键工艺装备设计能力。而课程设计是机械制造装备设计课程一个关键实践性教学步骤,也是机械类专业学生较为全方面机械设计训练。经过课程设计实践,综合地利用装备设计课程和其它先修课程理论和实
4、际知识,深入培养和提升学生分析和处理工程实际问题机械设计能力。其目标在于:1经过课程设计,使学生能综合利用夹具设计课程及其它相关专业课程知识,学会用所学理论知识指导设计实践,树立正确设计思想。2经过课程设计,培养学生分析和处理工程实际问题能力,使学生掌握机床夹具通常设计方法和步骤,提升其走上工作岗位所需专业技能。3经过课程设计,使学生学习利用标准、规范、手册、图册和查阅相关技术资料等。 零件在工艺规程以后,就要按工艺规程次序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外,成批生产时还要用机床夹具。她们是机床和工件之间连接装置,使工件相对于机床取得正确位置。机床夹具好坏将直接影响工件加工表面位置
5、精度、形状精度和尺寸精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置过程,称为定位。当工件定位后,为了避免在加工中受到切削力、重力等作用而破坏定位,还应该用一定机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变操作,称为夹紧。将工件定位、夹紧过程称为装夹。工件装夹是否正确、快速、方便和可靠,将直接影响工件加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中,工件装夹是经过机床夹具来实现。机床夹具在生产中应用十分广泛,夹具按使用范围分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和随行夹具,按使用机床分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、自动机床夹具、数控
6、机床夹具、自动线随行夹具和其它机床夹具等,按夹紧动力源分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气-液增力夹具、电磁夹具及真空夹具等。依据所加工工件要求,此次使用是钻床浮动夹紧专用夹具。因为能力有限,经验不足,设计中还有很多不足之处,期望各位老师多加指教。 第二章 专用夹具设计 2.1 夹具介绍 夹具是一个装夹工件工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用夹具统称为机床夹具。在现代生产中,机床夹具是一个不可缺乏工艺装备,它直接影响着加工精度、劳动生产率和产品制造成本等,故机床夹具设计在企业产品设计和制造和生产技术准备中占有极其关键地位。机床
7、夹具设计是一项关键技术工作。2.1.1 夹具概念在机械制造厂生产过程中用夹安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作,所使用工艺装备称为夹具。2.2 夹具设计前准备工作 2.2.1 明确工件年生产纲领确定毛坯类型为6000件/年,结合生产实际,备品率和废品率分别取10%和1%,代入N=Q(1+%+%),得年生产纲领N=6000(1+10%+1%)=6660件/年划分生产类型参考数据确定为大批,工作制度8小时/班制。因为是大批量生产,所以采取是流水线生产方法,一个工人加工一个工序,以提升生产效率,达成降低成本目标,其属轻型零件,生产类型为大量生产。 2.2.2 熟悉工件
8、零件图和工序图 零件图给出了工件尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度总体要求,工序图则给出了夹具所在工序零件工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、和本工序定位、夹紧原理方案,这是夹具设计直接依据。包含零件图分析、毛坯制造方法选择、基准选择、加工方法选择、加工次序确实定、工艺路线制订、余量和工序尺寸确实定、切削用量选择等。 2.3 选择夹紧机构在确定夹紧力方向、作用点同时,要确定对应夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面问题:安全性 夹紧机构应含有足够强度和夹紧力,以预防意外伤及夹具操作人员。手动夹具夹紧机构操作力不应过大,以减轻操作人员劳动强度。夹紧机构行程不宜过长,以提升夹具工作效率。手
9、动夹紧机构应操作灵活、方便。确定夹紧力方向、作用点,和夹紧元件或夹紧机构,要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较,确定后,正式设计时也可能在具体结构上作部分修改。 第三章 夹具装备分析 3.1 夹具功用 在机床上用夹具装夹工件时,其关键功效是使工件定位和夹紧。然而,因为各类机床加工方法不一样,有些机床夹具还含有部分特殊功效。3.1.1 机床夹具关键功效定位:确定工件在夹具中占有正确过程。定位是经过工件定位基准面和夹具定位元件定位面接触或配合实现。正确定位能够确保工件加工面尺寸和位置精度要求。夹紧:工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变操作。因为工件在加工时,受到多种力作用,
10、若不将工件固定,则工件会松动、脱落。所以,夹紧为工件提供了安全、可靠加工条件。3.1.2 机床夹具特殊功效(1) 对刀 调整刀锯切削刃相对工件或夹具正确位置。如铣床夹具中对刀块,它能快速地确定铣刀相对于夹具正确位置。(2) 导向 如钻床夹具中钻模板和钻套,能快速地确定钻头位置,并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式,故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具也含有导向功效。 机床夹具是在机床上用以正确,快速地安装工件或刀具,从而确保工件和刀具间正确相对位置一个工艺装备。使用夹具能够有效地确保工件加工质量,提升劳动生产率,扩大机床工艺范围和减轻劳动强度;所以,夹具在机械制造中占相关键地位。3.1.3 夹具体
11、关键技术条件及优缺点分析 夹具体上平面和底面平行度要求较高,关键是为了预防装夹后工件倾斜。 (1).确保加工质量: 使用机床夹具首要任务是确保加工精度,尤其是确保被加工工件加工面和定位面之间和被加工表面相互之间位置精度。使用机床夹具后,这种精度关键靠夹具和机床来确保,不再依靠工人技术水平。(2).提升生产效率,降低生产成本: 使用夹具后可降低划线、找正辅助时间,且易实现多件、多工位加工。在现代机床加工中,广泛采取气动、液动等机动加紧装置,可是辅助时间深入降低。(3).扩大机床工艺范围: 在机床上使用夹具可使加工变得方便,并可扩大机床工艺范围。比如,在机床或钻床上使用镗模,能够替换镗床镗孔。又如
12、,使用靠模夹具,可在车床或铣床上进行仿形加工。(4).减轻工人劳动强度,确保安全生产。 优点:V形块和定位销是可换。在数次装夹、拆装后,因为V形块是定位和加紧,频繁使用会造成精度降低,当加工出零件达不到要求时,换V形块就行。 缺点:工作时间长了或切削力太大可能引发夹具体整体变形,达不到要求。这是就需要重新设计。3.2 夹具分类夹含有多个分类方法(如车床、铣床、刨床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、拉床等夹具。),机床夹具通常有三种分类方法,即按使用范围和特点、夹紧动力源和使用机床来分类。1、.按使用范围和特点可分为:通用夹具、通用可调整夹具、专用夹具、组合夹具、成组夹具、拼拆式夹具。2、按夹具
13、动力源分类:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、离心力夹具、其它。3、按使用机床分类:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、其它机床夹具。通用夹具是在一般机床上通常全部附有通用夹具,如车床上卡盘,铣床上回转工作台,分度头,顶尖座等。它们全部一标准化了,含有一定通用性,能够用来安装一定形状尺寸范围内多种工件而不需要进行特殊调整。通用可调整式夹具特点是夹具部分元件能够更换,部分装置能够调整,以适应不一样零件加工。专用夹具是为了适应某一工件某一工序加工要求而专门设计制造。组合夹具是由一套标准化夹具元件,依据零件加工要求拼装组成。不一样元
14、件不一样组合和联接可组成不一样结构和用途夹具。夹具用完后,元件能够拆卸反复使用。 成组夹具是用于零件成组加工夹具。它加工对象较之可调整夹具更明确,适用范围更广部分。 拼拆式夹具是将标准化、可交换零部件装在基础件上或直接装在机床工作台上,并利用调整件装配而成。当某种零件加工完成,即把夹具拆开,将这些标准零部件放入仓库中,方便反复用于装配成加工另一零件夹具。这种夹具是经过调整其活动部分和更换定位元件方法重新调整。 本课程设计研究了翻转式夹具,叙述了翻转式夹具工作原理,对翻转式夹具各零部件做了较为具体设计计算,并对部分标准件进行了选型,且进行了相关强度校核。3.3 夹具组成 通常夹具组成部分以下:(
15、1)定位装置 定位装置包含定位元件及其组合,其作用是确定工件在夹具中位置。常见定位元件有支承钉、定位销、V型块等。(2)夹紧装置 夹紧装置作用是将工件压紧夹牢、确保工件在定位是所占据位置,在加工过程中不因受外力(切屑力、重力、惯性力等)和动力装置(气缸、液压缸等)组成。(3)对刀、引导装置 对刀、引导装置作用是确定刀具相对于夹具位置,或引导刀具进行加工。常见对刀、引导元件有对刀块、钻套等。(4)其它原件及装置 依据夹具特殊功效需要而设置部分元件或装置。如分度装置、靠模装置、连接件、操作提议及其它辅助元件等。 第四章 机床夹具设计特点和设计要求4.1 机床夹具设计特点 机床夹具设计和其它装备设计
16、比较,有较大差异,关键表现在下列五个方面:(1) 要有较短设计和制造周期。通常没有条件对夹具进行原理性试验和复 杂计算工作。(2) 夹具精度通常比工件精度高23倍。(3) 夹具和操作工人关系尤其亲密,要求夹具和生产条件和操作习惯亲密结合。(4) 夹具在通常情况下是单件制造,没有反复制造机会。通常要求夹具在投产时一次成功。(5) 夹具社会协作制造条件较差,尤其是商品化元件较少。设计者要熟悉夹具制造方法,以满足设计工艺性要求。显然,这些问题是很关键。这将有利于确保夹具设计、制造质量。4.2 确定夹具结构方案夹具结构方案包含以下多个方案。4.2.1 定位方案确实定依据工序尺寸形状和位置要求,工件定位
17、时需限制5个自由度。在确定定位夹紧方案时,仍需要对其进行分析和研究,考察定位基准选择能否满足工件位置精度要求,夹具结构能否实现。本设计用一面两销限制工件5个自由度,芯轴中心和钻套中心位置由钻模支架两个夹紧螺钉和其上定位孔相对芯轴中心相对尺寸决定,可经过分度盘T型槽微调。满足尺寸要求。(1) 定位元件结构尺寸及在夹具中位置确实定由上可知,定位元件由 支撑板,芯轴定位销和钻模支架螺钉孔组成。(1) 芯轴定位销和钻模支架螺钉孔距离确实定L+Ld/2=65(+0.02-0.02)(2) 支撑板芯轴定位销尺寸确定5h7/g6配合误差(+0.1-0)(3) 螺钉孔尺寸确定5h7/g6配合误差(+0.1-0
18、)4.2.1 夹紧方案确定依据工件定位方案,考虑加紧力作用点及方向,采取可快速装卸开口垫圈方法来实现。它夹紧力选在大端端面及加工端面,增加了工件刚度,加工过程中不易产生震动,工件夹紧变形也小,夹紧可靠,并预防了钻头长度问题。(3) 夹具在机床上安装方法考虑本工序工件加工精度通常,所以夹具可经过机床工作台T型槽方法固定在工作台上。(4) 钻模设计依据孔加工要求,本设计选择回转式钻模,比起固定式钻木雅模,即使误差比较大,但能够很方便拆装工件,提升加工效率,同事也满足设计误差要求。综合考虑,选择回转式钻模。(5) 钻套设计依据加工要求选择固定式钻套用于本设计,满足加工要求,符合对产量客观要求,加工中
19、其磨损程度在误差范围内,所以固定式钻套比起其它设计经济性更高。(6) 夹具体及总体设计夹具体设计应通盘考虑,使各组成部分经过夹具体有机得联络起来,形成一个完整夹具。从夹具总体设计考虑,因为钻床加工特点,在加工过程中轻易引发震动,故要求夹具体及其上各组成部分全部元件刚度和强度要足够。4.3 夹具总图设计在绘制夹具结构草图基础上,绘制夹具总装图并标注相关尺寸公差配合和技术条件。4.4 夹具精度校核1)孔中心位(芯轴定位销和钻模支架螺钉孔)校核影响其精度关键原因以下。(1) 定位误差基准不重合误差:B=0.02mm,基准偏移误差Y=0,所以,D=0.02mm。(2) 夹具安装误差因为夹具定位面和夹具
20、底面平行度误差等,会引发工件倾斜,是加工工序位置尺寸产生误差,技术要求要求小于0.003/100,故此工件影响在0,005以内。(3) 和加工方法相关误差依据实际生产经验,这方面误差通常可控制在被加工工件公差1/3范围内,这里取0.03。以上三项累计为0.055mm,即可能加工误差为0.055mm,这小于加工工件要求确保公差尺寸0.1mm。2)角度尺寸校验(1)定位误差因为芯轴定位销和钻模支架螺钉孔之间配合间隙会造成基准位移误差,可能造成两定位孔中心连心对要求位置倾斜,其最大转角误差为=arctan( D1+d1+x1min +D2+d2+x2min)/2L=5.2其最大影响是正负5.2 秒。
21、(2)和加工方法相关误差夹具中心平面和T型槽平行度误差,查阅相关手册,通常为0.03/100,经换算,相当角度误差为正负1。综合这两项误差,其最大角度误差为正负6.2,满足本工件加工要求。结论:从计算来看,本设计精度要求合格,能够应用。4.5 夹具设计步骤1.明确设计任务,搜集研究原始材料再接到夹具设计任务书后,首先要仔细阅读加工件零件图和和之相关部件装配图,了解零件作用结构特点和技术要求;其次,要认真研究加工件工艺规程,充足了解本工序加工内容和加工要求,了解本工序使用机床和刀具,研究分析夹具设计任务书上所选择定位基准和工序尺寸。2.确定夹具结构方案,绘制夹具草图确定夹具结构方案时,关键处理以
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