定位小軸夾具設計說明書

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1、機電及自動化學院 專業(yè)課程綜合設計 設計題目：定位小軸鉆孔夾具設計 專 業(yè) 08機制2到王 學 號 08門”3046 姓名 級另寸 2008級 指導老師 2012年1月 No table of contents entries found. [=1 Ij 呂 通過這次夾具設計，整合我們所學過的有關的知識（如《公差與配合》、 《機械零件設計》、《金屬切削機床》.《機械制造工藝》等）。 讓我們對所學的專業(yè)課得以鞏固、復習及實用，在理論與實踐上有機結合； 使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實際 工作奠定堅 實的基礎！夾具課程設計，在老師的指導下，要求在設計中

2、能初步學會綜合 運用以前所學過的全部課程，并且獨立完成的一項工程基木訓練。同時，也 為以后搞好畢業(yè)設計打下良好基礎。通過課 程設計達到以下目的： 1運用己學過的機床夾具設計及有關課程的理論知識以及生產 實習中所獲得的實際知識，根據(jù)被加工零件的要求，設計既經(jīng)濟合理 又能 保證加工質量的夾具。 2、學會使用各種手冊.圖冊.設計表格，規(guī)范等各種標準技術 資料，能夠做到熟練運用機械制造技術課程中的基本理論，正確的解決一個 零件在加工中的加工基準的選擇、定位.夾緊.加工方法選擇 以及合理安排 工藝路線，保證零件的加工質量。 3、進一步培養(yǎng)機械制圖.分析計算、結構設計.編寫技術文件 等基木技能

3、。 一、零件的分析 1、零件的三維圖如“圖1”所示 圖1定位小軸三維圖 2、零件的CAD圖如“圖2”所示 其余 取淬火HRC40-45 圖2定位小軸CAD圖 3、夾具設計對象分析 由這次加工的工序再結合其零件圖確定其直徑為8mm的斜通孔 是此次夾具設計所要完成的重點，加工此孔是工件機床加工的最后一 步，其本身的斜度是加工的難點，故夾具體應圍繞保證其傾斜角度的精度 來設計，同時也要保證其表而粗糙度及位置精度。 二、夾具方案的確定 1、定位方案的選擇 方案一：采用兩個V型塊進行定位，兩頂針進行夾緊。 如“圖3”所示: 圖3方案一 方案二：采

4、用一面兩銷進行定位，用螺旋機構進行夾緊。 如“圖4”所示： 圖4方案二 本次的設計是在定位孔已鉆出的情況下對前部分軸上的斜孔進行鉆削。根據(jù) 本 加工零件的結構特點，以及考慮到定位基準與設訃基準重合的原則和六點定位原則， 故該類工件采用“一面兩孔銷”的定位方法。以消除工件在空間中的六個 自由度。 當采用一平面、一短圓柱銷和一菱形銷的定位元件時，此時平面限制Z方向的移動、 X和Y方向的旋轉三個自山度，短圓柱定位銷限制X和Y方向的移 動兩個自由度, 菱形定位銷限制Z方向的旋轉，如“圖父所示。 工件 圓柱軸 圖5定位方案的確定 由于此零件的軸向尺寸較徑向尺寸長，為減少其山

5、于變形產生的誤差，故選 擇 一短V型塊進行輔助定位。 2、定位誤差的分析 所謂定位誤差，是指山于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。因 為對一批工件來說，刀具經(jīng)調整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于 定位 基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動 量。 為了保證加工精度要求，我們加工時應滿足下列關系式： e 總〃 （2.5） 式中，e總一一各種因素產生誤差的總和； T——工件被加工尺寸的公差。 在這里，我們只研究有夾具有關的定位方法所引起的定位誤差對加工精度的 影 響，因此上式又可寫成： (2.6) e 定 W

6、 W——除定位誤差外，其它因素所引起的誤差總和，可按加，經(jīng)濟精度查表 確 定。 所以由上式知道：綻〃-㈢，或者：e是刁/3Jo 定位誤差的組成及產生原因有以下兩個方面： 1)定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序 基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以e不表示。 2)定位基準面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準位置誤 差，即定位基準的相對應位置在加工尺寸方向上的最大變動量，以e基表 故有e定不+ e基 (2.7) 此工式是在加工尺寸方向上的代數(shù)和。 在本設計的定位方式中，因為工序基準與定位基準重合，故*不二。， e定=e基

7、1 .定位誤差，此項主要是定位孔歹8與定位銷少8的間隙產生，最大間隙為土 0.02mmo 2 .鉆套與襯套的配合間隙，有》12H7/g6可知最大間隙為0.024mm。 3 .鉆套內孔與外圓得同軸度誤差，對于標準鉆套，精度較高，此項可以忽略。 5.鉆頭與鉆套間隙的間隙會引偏刀具，產生中心距誤差e,由丁式求出: e=( H/2 + h + b )Amax/H e一一刀具引偏量(mm) H----鉆套導向高度(mm) 鉆套下斷面與工件間的空間高度(mm) △max---刀具與鉆套的最大間隙 刀具與鉆套的配合為8/r6,可知△ max=0. 028mm；將H二18mm, h二12,

8、 B 二8mm代入，可求得e二0. 05mm3 由于上述各項都是按最大誤差計算，實際上各項也不可能同時出現(xiàn)最大值， 各誤差方向也很可能不一致，因此，其最和誤差可按概率法求和: △》=70.0282 +0.032 +o.O242 +O.O52 = 0.02 伽 〃 ? 該項誤差大于中心距允差。?1mm的2/3,可用。 3、導向裝置的確定 鉆床的導向裝置主要是鉆套。鉆套的作用是確定鉆頭、狡刀等刀具的軸線位置， 防止刀具在加工過程中發(fā)生偏斜。根據(jù)使用特點，鉆套可分為固定式、可換式、快換 式等多種結構形式。 快換鉆套具有以下特點：在工件的一次裝夾中，若順序進行鉆孔、擴孔、狡 孔 或攻螺

9、紋等多個工步加工，需使用不同孔徑的鉆套來引導刀具，此時應使用快 換鉆 套。當使用快換鉆套，更換鉆套時，只需逆時針轉動鉆套使削邊銷平面轉至 螺釘位 置，即可向上快速取出鉆套。根據(jù)本加工零件的加工特點，此斜孔加工時需進行鉆、 較兩個工步的加工，才能最終達到規(guī)定的加工要求，故鉆定位孔時選 用快換鉆套做 為導向元件。 查W機床夾具設計手冊M表12-1⑺由d=12.7 <25mm,材料選為T10A, 熱處理為淬火HRC60-64,快換鉆示意圖如“圖6”所示： 圖6快換鉆套示總圖 由孔直徑為 8mm，查表可得 H =18, h=12, Dl=22, D2=20, hl=6, m=7, ml

10、=7.5, r=16.5,rl = 1, r2=0.6, c=l, a =45。, b=2, a =0.5, t=0.8,螺釘 M8； 查W機床夾具設計手冊M表12-1）可知，排屑空間h=12o （單mm） 襯套采用無肩固定襯套如“圖7”所示。 圖7無肩固定襯套示意圖 4、夾緊方案的確定 機床對11件進行加工時，除需要定位支承系統(tǒng)獲得對于刀具及其導向的正確相 對位置，還需依黑夾具上的夾緊機構來消除工件因受切削力和工件自重的作用 而產 生的位移或振動。本例夾緊裝置中，工件在加工過程中能繼續(xù)保持定位所得 到的正 確位置。 正確夾緊的原則: （1）在夾緊過程中，不至于因工件重力的影響

11、而破壞正確定位 （2）在夾緊過程中，夾緊力不應使已經(jīng)獲得正確定位的工件脫離正確位置: （3）在夾緊過程中，應使工件不產生超出表面形狀精度允許范圉的變形： （4）在切削過程中，應避免工件產生不能允許的振動： （5）在切削過程中，切削力不應破壞工件的正確位置，并使平衡切削力所需 的夾緊力最小。 針對成批生產的工藝特征，本夾具選用螺旋夾緊機構夾壓工件。采用螺旋裝 置 直接夾緊或其它元件組合實現(xiàn)夾緊的機構，統(tǒng)稱為螺旋夾緊機構。螺旋夾緊機構結 構簡單，容易制造。山于螺旋升角小，螺旋夾緊機構的自鎖性能好，夾緊力的夾緊 行程都較大，在手動夾具上應用較多。 根據(jù)零件特點，采用單螺螺旋夾緊機構。裝夾工件

12、時，先將工件放在夾具體 上，利用一面兩孔定位，然后手動擰緊螺母壓緊工件。 5、夾緊力的計算 鉆頭直徑為8,即d=8, C/7 =320, Z妙=1.2 鉆孔進給量： fn- =0.15 〃曲?廠 修正值： 心=1.5 鉆孔軸向力為： F, =CA/.J-Zv-/A/-/fp =320 x 8x1.2 x 0.15x1.5 = 691A 取摩擦系數(shù)f=0.2 所以需最大夾緊力為： F = (Asinl8+mA)// = (691 + 3x9.8) xcosl8/0.2 = 3425 AT 其余系數(shù) K=K1XK2XK3XK4XK5 K1——基本安全系數(shù)1.3 K2——

13、加工性質系數(shù)1.1 K3——刀具鈍化系數(shù)1.15 K4——斷續(xù)刀削系數(shù)1.2 K5——手動夾緊系數(shù)1.0 所以 K=1.3X11.15X1.2X1.0=1.98 所以實際需最大夾緊力為: F = 3425xKa67837V 查表《現(xiàn)代夾具設訃手冊》表3-24可知此螺旋夾緊機構夾緊力為12790N>6783N,滿足條件。 三、其它裝置的確定 1、夾具體的設計 夾具體是整個基體和骨架。在夾具體上要安裝組成該夾具所需要的各種元件、 機構、裝置等；而且還要考慮便于裝卸工件以及在機床上的固定。因此，夾具體的 角度和尺寸，主要取決于夾具上各組成件的分布情況，工件的形

14、狀、尺寸及加工性 質等。 對夾具體的設計提出以下基本要求： (1)應有足夠的強度和剛度，保證加工過程中在夾緊力、切削力等外力作用 下, 不致產生不允許的變形和振動。 (2)力求結構簡單，裝卸工件方便，要防止無法制造和難以裝卸的現(xiàn)在發(fā)生。 (3)要有良好的結構工藝性和使用性，以便于制造、裝配和使用。 (4)尺寸要穩(wěn)定，即夾具體經(jīng)制造加工后，應防止其日久變形。 (5)排除切屑要方便，為了防止加工中切屑聚積在定位元件工件表面上或其它裝 置中，而影響工件的正確定位和夾具的正常工作，因此在設計夾具體時，要考慮 切屑的排除問題。 (6)在機床上安裝要穩(wěn)定、可靠、安全 根據(jù)以上原則，為了使底

15、座與機床工作臺接觸穩(wěn)定、可靠，采用周邊接觸，實 現(xiàn)夾具體與機床的夾緊配合；夾具體采用鑄造，材料為HT200。夾具體的外形尺寸 根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置、對刀、引導元件以及其他輔助機構和裝置在總體 上的配置確定。為減少材料的浪費和滿足鑄造的要求，有設訃肋板，設訃的夾具體 Z5意圖如圖8"所不： 圖8夾具體示意：圖 2、鉆模板的設計 為方便工件拆卸，采用可翻轉鉆模板，如“圖9”所示。 113 圖9 可翻轉鉆模板示總圖 四、 五、夾具設計的三維視圖 圖10夾具設計的三維視圖 參考文獻 [1]盧秉恒.機械制造技術基礎.機械工業(yè)出版社，2007 [2]李軍.

16、互換性與測量技術基礎.華中科技大學出版社，2007 ⑶ 張進生.機械制造工藝與夾具設汁指導.機械工業(yè)出版社，1995 [4]徐發(fā)仁.機床夾具設計.重慶大學出版社，1996 [5]大連理工大學工程圖學教研室.機械制圖.高等教有出版社，2007 [6]劉守勇.機械制造工藝與機床夾具.機械工業(yè)出版社，1994 [7]浦林祥.金屬切削機床夾具設il?手冊.機械工業(yè)出版社，1995 小結 夾具設計作為《機械制造工藝學》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實 踐更 加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產實習中的感性認識。為期四周 的課程設計己經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，收獲頗多，許多問題和錯誤在指 導老

17、師的耐心指正下才得以解決，在此向幫助過我的老師同學表示衷心的 感謝。 通過此次設計，使我們基本掌握了零件的定位夾緊分析、誤差的 計算 等。學會了查相關手冊、選擇使用夾具裝置等等。而且對夾具的維護保養(yǎng), 及夾具在設計中應該注意的問題有了更進一步的了解，自 己的能力在這次 課程設計中也得到了提升。在設計的過程中又一次把所學的知識做了一次 綜合式的復習，為接下來要做的畢業(yè)設計做了很好的準備工作。同時，在設 計中也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處：缺乏實際的經(jīng)驗，對于某些尺寸的判斷和 實物的合理性不能很好地判斷；資料搜索、規(guī)整能力還有待加強。因此，在 夾具設計中存在有許多的不 足之處，還懇請老師您予以指導和指正。