1、机床夹具设计课程设计说明书铣床或加工中心夹具设计摘 要夹具制造的主要特点是在机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，已接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具，在我们实际生产夹具的作用是将工件定位，已使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠的夹紧。在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统的机床上还是在数控机床上，加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。通过机床夹具设计，不仅可以培养分析运用已学知识的能力，而且可以得到工程设计的初步训练。首先，对零件进行分析，主要是零件作用的分析和工艺分析，通过零件作用分析可以了解零件的基本情况，而工艺分析可以知道
2、零件的加工表面和加工要求。根据零件图提出的加工要求，确定毛坯的制造形式和尺寸的确定。其次，进行基面的选择，确定加工过程中的粗基准和精基准。根据选好的基准，制订工艺路线，通常制订两种以上的工艺路线，通过工艺方案的比较与分析，再选择可以使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证的一种工序。再次，根据已经选定的工序路线，确定每一步的切削用量及基本工时，并选择合适的机床和刀具。对于粗加工，还要校核机床功率。最后，提出设计问题，再选择定位基准，然后开始切削力、夹紧力的计算和定位误差的分析。然后把设计的过程整理为图纸。通过以上的概述 整个设计基本完成。关键词:机械加工工艺、夹具设计、工序
3、、定位1设计任务1、明确设计任务每个学生按指导教师提供的夹具设计题目自己选题目。 课程设计分组进行，每组2个零件，设计出2种机床夹具； 明确生产要求，确定零件的加工工艺，明确加工机床。2、合理组织课程设计时间，明确进度，达到设计要求；1）、根据选定的题目 认真分析零件结构及工序加工要求。 2）、绘制零件的工程图和三维图，注意规范制图。3）、按照选定的设计题目确定定位方案，确定重要的配合尺寸4）、分析机床加工特点，合理确定夹紧方案5）、确定夹具整体设计要点6）. 提供设计说明书一份。设计说明书要提供零件简单工序，加工精度分析，工序基准和设计基准，理限，定位种类，定位元件尺寸规格，夹紧方案，对刀方
4、案，夹具体结构，对刀装置设计，夹具安装基准，夹具定位误差的计算，夹具精度， 关键配合，技术要求，设计要点，并分析加工精度的影响因素。3、机床专用夹具设计的基本要求 1） 保证工件加工精度。正确确定工件定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理制定夹具的技术要求。必要时进行误差分析与计算。 2） 夹具总体方案应与生产纲领相适应。大批量生产时 应尽量采用各种快速、高效结构 在中、小批量生产中 要在满足夹具功能的前提下 尽量使夹具结构简单、容易制造。 3） 操作方便 工作安全 能减轻工人劳动强度。 4） 便于排屑。 5） 有良好的工艺性。夹具应便于制造、检验、装配、调整、维修等。 4、夹具设计可选题目
5、为了使学生切实在夹具设计方面受到基本完整的训练 明确夹具设计的基本要求、熟练掌握夹具设计的方法步骤 体验各种夹具的特点。主要可从以下四类机床夹具中选题：1） 车床类夹具设计 2） 铣床类夹具设计 3） 钻床类夹具设计 5、设计说明书格式 严格按照规定的格式进行。2 零件的装夹2.1零件的工艺和精度分析1.零件的工艺分析工件的毛坯是铸件，工件已加工过的孔径为，粗糙度为6.3的底平面。表2.1 连杆的加工工序1序号工序名称工序内容设备装备0备料铸件1铣工以孔的上表面为粗基准，粗铣下表面铣床2镗工以下表面为精基准，镗孔的孔到尺寸。镗床3铣工以下表面和的孔为精基准加工上表面，在以上表面为精基准加工下表
6、面，保证尺寸25mm。铣床4铣工以上表面为精基准加工下表面，保证尺寸25mm铣床5钻工钻和的孔。钻床钻模其中需要设计第四和第五两道工序的夹具设计。1.铣平面在加工上平面时，平面的表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中平面的高度由地平面保证，平面尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。2.钻孔在加工孔，孔的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由钻削直接加工就可以达到要求，其中孔的宽度由刀具的尺寸保证，孔的位置精度由设计的夹具来保证。2.2 定位设计1.铣平面铣的上平面应该限制三个自由度，其中x轴和y轴的转动自由度，还有z轴的移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将五个不定度
7、全部限制。定位方案：可以选择底面和侧面，通过的三个支撑钉（A型）支撑底面及一个支撑板支撑侧面实现定位。图2-1.铣床定位方案定位误差分析2：由于定位基准和工序基准重合，所以不存在基准不重合误差，即，定位基面是下底面所以基准位移误差。所以定位误差该定位方案限制了工件的五个自由度，理论限制三个自由度就可以了，因为考虑到工件的形状，夹紧和精度，所以限制了工件的五个自由度，由于选用底面作基准，定位基准和工序基准重合，就不会产生基准不重合误差。所以该方案合理。2.钻孔钻和的孔应该限制六个自由度，使工件处于完全定位，增加工件的定位精度。定位方案：选择底面和孔，的外圆柱面定位。通过三个支撑钉（A型）支撑底面
8、，短圆柱销定位的孔，活动V形块支撑的圆柱面来实现定位。其中短销和孔的配合类型为过渡配合。对左边的圆薄面增加辅助支撑，增加其刚度。图2-2.钻床定位方案1）定位误差分析：加工孔时，由于销轴的公差为0.021mm由于定位基准和工序基准重合，故；加工孔时存在基准位移误差，故由此可知此定位方案能满足尺寸的定位要求。加工孔时，与加工孔时的定位基准和工序基准一样，所以定位精度也一样，所以此定位方案能满足尺寸的定位要求。该定位方案限制了六个自由度，属于完全定位，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。加工孔时工序基准和定位基准都是孔。加工的孔的工序基准
9、和定位基准都是的孔。所以不存在基准不重合误差。因此该方案合理。2.3对刀引导装置铣床没有必要用对刀引导装置，所以只选择钻床的对刀引导装置。由于生产量为单件小批量生产故选用可换钻套。利用翻转式钻模。主要尺寸由机床夹具零、部件国家标准GB/T226380，GB/T226580中选取。钻孔时钻套内径为。外径为和。中间衬套内径为和。外径与中间衬套的配合类型3为间隙配合。中间衬套外径为和。中间衬套与夹具体之间的配合类型为过渡配合。钻套端面至加工面的距离取8mm。麻花钻选用。钻套轴线对基面的垂直度允差为0.02mm。2.4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
10、，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
11、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，1.铣床夹紧根据上面的要求，夹紧方案如下图。图2-3.铣床的夹紧方案2.钻床的夹紧钻床夹紧方案如下图：图2-4.钻床的夹紧方案2.5 分度对定机构设计铣上表面不必用分度对定机构。由于翻转式钻模主要用于加工中、小型工件分布在不同表面上的孔。所以钻两个孔用翻转式钻模。 2.6 夹具体设计在夹具体设计方面，我们采用了一个直角块，来进行
12、大体上的定位，而且要设置导引装置的安装位置，对各个面的要求见零件图，夹具体通过安装在夹具体上的定向键进而与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定。此夹具在有加强筋的情况下，具有足够的刚度与强度，安放稳定，工艺性好，实用安全。3夹具加工精度分析3.1 定位精度1.铣平面的定位精度由于定位基准和工序基准重合，所以不存在基准不重合误差，即，定位基面是下底面所以基准位移误差。所以定位误差因为上表面标的工序尺寸是自由公差，中度等级所以公差为0.2。，所以：。2.钻孔的定位精度2）加工孔时，由于销轴的公差为0.021mm由于定位基准和工序基准重合，故；加工孔时存在基准位移误差，故由此可知此定位方案能满足尺
13、寸的定位要求。3）加工孔时，与加工孔时的定位基准和工序基准一样，所以定位精度也一样，所以此定位方案能满足尺寸的定位要求。3.2 对刀精度1.铣床的对刀的精度铣床用方形对刀块，用于调整组合铣刀的位置；2.钻床的对刀精度，其中误差在允许的范围内，所以对刀精度在允许范围内。3.3安装精度1.铣床的对刀精度根据夹具的安装误差2.钻床的对刀精度根据夹具的安装误差3.4夹具精度1.铣床的夹具精度铣床的夹具精度为。所以能够满足平面加工精度要求。2.钻床的加工精度由于钻床夹具没有位置误差，所以夹具精度误差为：，所以夹具能保证尺寸和加工精度要求。综上所述：工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上
14、述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此，保证工件加工精度的条件是：经过计算，得出夹具的总误差满足加工要求。总 结通过这次课程设计实训，使我对夹具课程有了更进一步的了解。夹具在现在工业中有着重要的作用，当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这两周短暂的课程设计里，我学会了一些夹具设计的最基本的理论，同时也对夹具设计产生了浓厚的兴趣。在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识
15、。在这段时间的不懈努力下，我了解了在课程设计中应注意的问题：1）注意与工艺规程的衔接，夹具设计应和工序设计统一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。2）设计时要有整体观念夹具设计有其自身的特点：定位、夹紧等各种装置在设计前是分开考虑的，设计后期通过夹具体的设计将各种元件联系为一个整体。3）设计中应学习正确运用标准与规范对于国家标准的规范要严格要求和执行。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。参考文献1机械制造工艺学/郑修本主编，2版北京：机械工业出版社，1995.52 机床夹具设计与应用/李存霞，季瑞海主编.北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2011.103 互换性与测量技术基础/周兆元，李翔英主编.3版北京工业出版社，2001.3
