定位小軸夾具設(shè)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(shè)計 設(shè)計題目：定位小軸鉆孔夾具設(shè)計 專 業(yè) 08機制2到王 學 號 08門”3046 姓名 級另寸 2008級 指導(dǎo)老師 2012年1月 No table of contents entries found. [=1 Ij 呂 通過這次夾具設(shè)計，整合我們所學過的有關(guān)的知識（如《公差與配合》、 《機械零件設(shè)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(fù)習及實用，在理論與實踐上有機結(jié)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(chǔ)！夾具課程設(shè)計，在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)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(xùn)練。同時，也 為以后搞好畢業(yè)設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。通過課 程設(shè)計達到以下目的： 1運用己學過的機床夾具設(shè)計及有關(guān)課程的理論知識以及生產(chǎn) 實習中所獲得的實際知識，根據(jù)被加工零件的要求，設(shè)計既經(jīng)濟合理 又能 保證加工質(zhì)量的夾具。 2、學會使用各種手冊.圖冊.設(shè)計表格，規(guī)范等各種標準技術(shù) 資料，能夠做到熟練運用機械制造技術(shù)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(zhì)量。 3、進一步培養(yǎng)機械制圖.分析計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計.編寫技術(shù)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(shè)計對象分析 由這次加工的工序再結(jié)合其零件圖確定其直徑為8mm的斜通孔 是此次夾具設(shè)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(yīng)圍繞保證其傾斜角度的精度 來設(shè)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(gòu)進行夾緊。 如“圖4”所示： 圖4方案二 本次的設(shè)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(jié)構(gòu)特點，以及考慮到定位基準與設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)，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(chǎn)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(diào)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(yīng)滿足下列關(guān)系式： e 總〃 （2.5） 式中，e總一一各種因素產(chǎn)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(guān)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(chǎn)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(yīng)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(shè)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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(dǎo)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(dǎo)向裝置的確定 鉆床的導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(dǎo)刀具，此時應(yīng)使用快 換鉆 套。當使用快換鉆套，更換鉆套時，只需逆時針轉(zhuǎn)動鉆套使削邊銷平面轉(zhuǎn)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(dǎo)向元件。 查W機床夾具設(shè)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(shè)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(dǎo)向的正確相 對位置，還需依黑夾具上的夾緊機構(gòu)來消除工件因受切削力和工件自重的作用 而產(chǎn) 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(yīng)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(yīng)使工件不產(chǎn)生超出表面形狀精度允許范圉的變形： （4）在切削過程中，應(yīng)避免工件產(chǎn)生不能允許的振動： （5）在切削過程中，切削力不應(yīng)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(chǎn)的工藝特征，本夾具選用螺旋夾緊機構(gòu)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(gòu)，統(tǒng)稱為螺旋夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)結(jié) 構(gòu)簡單，容易制造。山于螺旋升角小，螺旋夾緊機構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力的夾緊 行程都較大，在手動夾具上應(yīng)用較多。 根據(jù)零件特點，采用單螺螺旋夾緊機構(gòu)。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(zhì)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(shè)訃手冊》表3-24可知此螺旋夾緊機構(gòu)夾緊力為12790N>6783N,滿足條件。 三、其它裝置的確定 1、夾具體的設(shè)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(gòu)、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(zhì)等。 對夾具體的設(shè)計提出以下基本要求： (1)應(yīng)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(chǎn)生不允許的變形和振動。 (2)力求結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)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(dǎo)元件以及其他輔助機構(gòu)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(shè)訃肋板，設(shè)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(shè)計 為方便工件拆卸，采用可翻轉(zhuǎn)鉆模板，如“圖9”所示。 113 圖9 可翻轉(zhuǎn)鉆模板示總圖 四、 五、夾具設(shè)計的三維視圖 圖10夾具設(shè)計的三維視圖 參考文獻 [1]盧秉恒.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).機械工業(yè)出版社，2007 [2]李軍.

16、互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學出版社，2007 ⑶ 張進生.機械制造工藝與夾具設(shè)汁指導(dǎo).機械工業(yè)出版社，1995 [4]徐發(fā)仁.機床夾具設(shè)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(shè)il?手冊.機械工業(yè)出版社，1995 小結(jié) 夾具設(shè)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(chǎn)實習中的感性認識。為期四周 的課程設(shè)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(dǎo)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(shè)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(guān)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(shè)計中應(yīng)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(shè)計中也得到了提升。在設(shè)計的過程中又一次把所學的知識做了一次 綜合式的復(fù)習，為接下來要做的畢業(yè)設(shè)計做了很好的準備工作。同時，在設(shè) 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(shè)計中存在有許多的不 足之處，還懇請老師您予以指導(dǎo)和指正。