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1、 新版底座鉆孔夾具設(shè)計說明書課程設(shè)計匯編 機電及自動化學(xué)院 底座鉆孔夾具設(shè)計說明書 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)：機械及自動化專業(yè) 屆 別： 課任老師： 20XX年12月13日至20XX年1月12日 目 錄 一、前言 ————————————————————————————————3 二、零件工藝分析————————————————————————————4 2.1、零件的作用——————————————————————————————4

2、 2.2、零件的技術(shù)條件分析機加工面的選擇———————————————————4 2.3、底座的機械加工工藝過程————————————————————————5 2.4、底座的機械加工工藝過程的分析—————————————————————5 三、切削用量的確定———————————————————————————6 四、定位方案設(shè)計————————————————————————————8 4.1、方案選擇———————————————————————————————8 4.2、定位誤差分析—————————————————————————————8 4.3、選取定位元件 ———————

3、—————————————————————10 4.4、導(dǎo)引元件的選擇 ———————————————————————————10 五、夾緊方案設(shè)計 ———————————————————————————11 5.1、夾緊機構(gòu)設(shè)計 ————————————————————————————11 5.2、切削力計算————————————————————————————— 12 5.3、夾緊力計算—————————————————————————————13 六、夾具總體設(shè)計———————————————————————————14七、小結(jié) ————————————————————————————

4、——— 15 八、參考文獻(xiàn) ————————————————————————————— 16 九、附錄————————————————————————————————16 前 言 夾具課程設(shè)計是一個非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，它既要求我們通過設(shè)計能獲得綜合應(yīng)用過去所學(xué)的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，這也為以后做好畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。在我們學(xué)完過機械制造工藝學(xué)，工藝技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后并參加了一些實踐活動后，此次的設(shè)計是對大學(xué)期間所學(xué)各課程及相關(guān)的應(yīng)用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。學(xué)習(xí)工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理

5、和方法；鍛煉自己熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能。而實際機械加工是講究經(jīng)濟性，高效性，以及美觀合理，作為學(xué)生的設(shè)計肯定在設(shè)計過程中有很多與實際不合，再所難免，望老師指出并給予指導(dǎo)。希望自己通過這次夾具課程設(shè)計能夠掌握和理解對知識的應(yīng)用，找出自己的不足，在步入社會之前補充自己的能力，為以后的發(fā)展做好準(zhǔn)備。 二、零件的工藝分析 夾具工序圖 2.1、零件的作用 上枕座用于支銷軸，起支撐，定位，保護等作用，是機器的重要組成部分之一。 2.2、零件的技術(shù)條件分析機加工面的選擇 底座材料45#。根據(jù)工程材料知識可以知

6、道：45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板,梢子,導(dǎo)柱等,但須熱處理。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面硬度。再經(jīng)過時效處理后可以消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸。 生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，由生產(chǎn)批量可得到相關(guān)信息為：毛坯精度中等，加工余量中等；加工機床部分采用通用機床，部分采用專用機床，按零件分類，部分布置成流水線，部分布置成機群式；廣泛采用專用夾具，可調(diào)

7、夾具和鉆模模板等；按零件產(chǎn)量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用專用刀具和量具；部分采用劃線找正裝夾，廣泛采用通用或?qū)Ｓ脢A具裝夾；有較詳細(xì)的工藝規(guī)程，用工藝卡管理生產(chǎn)。 2.3、上枕座的機械加工工藝過程 根據(jù)零件圖可得到:零件整體要求精度較高，其所有的表面均為加工面，其中水平面的平面度要求較高，銷軸槽的側(cè)邊距離精度和相對于中心軸線A的對稱度要求也較高，粗糙度整體要求也很高。上枕座的零件尺寸很大，但又是板狀零件，整體裝夾比較困難。因此機械加工工序應(yīng)該: 遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)——外圓面A和底面B。 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加

8、工工序。 遵循“先面后孔”原則，孔和螺紋孔在各個面加工完后再加工。 2.4、上枕座的機械加工工藝過程的分析 2.4.1、定位基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件圖的要求，對零件而言，盡可能選擇不加工面為粗基準(zhǔn)，而對有若干不加工表面的工件選用要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)；同時根據(jù)零件毛坯的形式。加工上枕座時，先以毛坯面C為粗基準(zhǔn)車外圓面，而后以外圓面A為精基準(zhǔn)作為而后工序的加工基準(zhǔn)，具體的工序應(yīng)根據(jù)其位置距離精度和公差來具體看待。 2.4.2、工藝過程的分析 根據(jù)零件的具體要求和各種加工方法所能夠達(dá)到的經(jīng)濟度和粗糙度能力，查閱《機械制造工藝學(xué)》和《機械制

9、造工藝手冊》各加工面的加工方法（如表1）： 表1、工序流程表 工序號 工序 定位基準(zhǔn) 工序1 車外圓面A 平面C 工序2 銑平面C，D 平面C，平面D 工序3 銑底面B 中心軸線A 工序4 銑平面J，倒圓角R3，銑平面I 平面B 工序5 銑上端面 平面B 工序6 銑平面F,G，倒圓角R1.5 平面B 工序7 銑平面K，L 中心軸線A 工序8 銑銷軸槽 平面B 工序9 磨平面G 中心軸線A 工序10 鉆-鉸孔Φ12 中心軸線A 工序11 鉆擴孔Φ18 中間面 工序12 鉆-攻螺紋孔M16，M10 中間面 工序13 清洗、去毛刺、倒角 三、切削用量的確定 3.1切削用量的選擇原則 正確的選

10、擇切削用量對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量具有重要的作用。 3.1.1粗加工時切削用量的選擇原則 粗加工時加工精度于表面粗糙度要求不太高，毛坯余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 金屬切除率可以用下式計算：Z≈Vfa1000 式中：Z單位時間內(nèi)的金屬切除量（mm /s） V切削速度（m/s） F進(jìn)給量（mm/r） a切削深度（mm）提高切削速度、增加進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影

11、響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能的大的吃刀深度a，其次選擇一個較大的進(jìn)給量f，最后確定一個合適的切削速度V。 選用較大的a和f以后，刀具耐用度t顯然也會下降，但要比V對t的影響小得多，只要稍微降低一下V便可以是t回升到規(guī)定的合理的數(shù)值，因此，能夠使V、f、a的乘積較大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大a可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。 （1）切削深度的選擇：粗加工時切削深度應(yīng)根據(jù)工

12、件的加工余量和有機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精度加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量即將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。 （2）進(jìn)給量的選擇：粗加工時限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進(jìn)給量是應(yīng)考慮到機床進(jìn)給機構(gòu)的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛度和強度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減少進(jìn)給量。 （3）切削速度的選擇：粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進(jìn)

13、給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮機床的許用功率。如超過了機床的許用功率，適當(dāng)減低切削速度。 3.1.2精加工時切削用量的選擇原則 精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇加工的切削用量是應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。 （1）切削深度的選擇：精加工時的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時，切削力增加較為顯著，影響加工質(zhì)量。 （2）進(jìn)給量的選擇：精加工時限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時，雖有利于斷屑，單殘留面

14、積高度才、增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。 （3）切削速度的選擇：切削速度提高時，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產(chǎn)生積屑瘤個鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍 。 由此可見，精加工時選用較小的吃刀深度a和進(jìn)給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時滿足生產(chǎn)率的要求。 四、夾具設(shè)計 4.1、方案選擇：方案一：以中心軸線A為基準(zhǔn)，用圓形裝置夾緊工件進(jìn)行加工，加工時外圓面A定位3個自

15、由度，再以底面為定位面定位2個自由度。由于前面的加工工序的原因，所裝夾外圓面工件的壁厚太小，夾緊力不能太大，且夾緊裝置不易制造，要求過高，雖然可以滿足側(cè)面的對稱度要求，但是方案過于理想，實際生產(chǎn)中不易實現(xiàn)。 方案二：以平面J為基準(zhǔn)，以底面定位3個自由度，J定位2個自由度，夾緊力作用于Z和X兩個方向，在垂直于銑削方向的兩側(cè)面的其中一面，設(shè)計兩個輔助支承，用以提高夾緊剛度和穩(wěn)定性。這種方案的缺點是由于選用J為基準(zhǔn)，會有基準(zhǔn)不重合誤差，但是這種方案易于實現(xiàn)，夾緊可靠，相對于方案一更為合理。 4.2、定位誤差分析 定位誤差是由于工件在夾具體（或機床上）定位不準(zhǔn)確而引起的加

16、工誤差。定位誤差主要的來源有兩方面：（1）由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差。（2）由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。 對于方案二銑槽側(cè)面定位誤差的原因有兩個：基準(zhǔn)基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合的誤差和基準(zhǔn)位移誤差，由設(shè)計圖和加工工藝可知基準(zhǔn)位移誤差為零，而基準(zhǔn)不重合誤差包括了定位支承板的安裝面相對于放置工件底面的支承面得垂直度誤差和支撐板的厚度誤差。 4.2.1、定位誤差: （1）基準(zhǔn)不重合誤差 由于設(shè)計基準(zhǔn)為中心軸線，定位基準(zhǔn)是側(cè)面，二者是不重合的，心軸的基準(zhǔn)不重合 誤差為支承板的厚度誤差

17、與支承板安裝面與放置工件底面的垂直度誤差之和： （2）基準(zhǔn)位移誤差 綜上所述，夾具的總定位誤差小于零件形位公差，故該設(shè)計可行。 4.3、選取定位元件 由于定位是以工件側(cè)面J為主定位，在工件側(cè)面加一支承板，進(jìn)而設(shè)計專用夾具。故主定位元件是用緊固螺釘固定于夾具體上的標(biāo)準(zhǔn)支承板。 五、夾緊方案設(shè)計 5.1、夾緊機構(gòu)設(shè)計 方案一：將夾緊力施加于朝底面的方向，在夾具體中間設(shè)計一帶有可換墊片的壓板，用兩個螺栓固定緊固，側(cè)面用壓緊螺釘和壓板的配合夾緊。 方案分析：用可換墊片可提高生產(chǎn)效率，但夾緊力作用點距離工件加工面太長，容易在加工中.出現(xiàn)震動和彈性形變使工件

18、不合格。 方案二：在工件兩端分別使用通用壓板裝置進(jìn)行夾緊，與刀具進(jìn)給方向相對的一側(cè)面使用輔助支承進(jìn)行輔助，加工側(cè)面的夾緊方案與方案一一致。 方案分析：通用壓板裝置簡單經(jīng)濟，拆裝方便，夾緊力距離加工面較近，加上輔助支承的作用，可以使夾緊剛度大大提高，在加工中有效減小彈性變形和震動。 兩方案相比，方案二更經(jīng)濟，加工精度和穩(wěn)定性都較好，所以選用方案二 夾緊方案二 5.2、切削力計算 刀具材料：高速鋼 刀具選用高速鋼立銑刀，d0/z=40/8，走刀六次，ap=0.5mm, f=0.64mm/r,

19、 Vc=41m/min,n=355r/min,v=44.6m/min 查手冊表切削力計算公式 式中P——銑削力 ——高速鋼銑刀銑削時考慮工件材料和銑刀類型的系數(shù) ——背吃刀量 ——每齒進(jìn)給量 ——銑刀直徑 ——銑削寬度 ——銑刀的齒數(shù) ——修正系數(shù) = =1 計算得P=145.2N 在機械制造工藝設(shè)計簡明手冊中查得滿足機床的強度承載能力范圍內(nèi)。 5.3、夾緊力計算 夾緊力的大小對于保證定位穩(wěn)定、加緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有很大關(guān)系。夾緊力過小，則

20、加緊不穩(wěn)固，在加工過程中工件仍會發(fā)生位移而破壞定位。結(jié)果，輕則影響加工質(zhì)量，重則造成安全事故。夾緊力過大，則沒有必要，反而增加加緊變形，對加工質(zhì)量不利。此外，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸也不必要的加大了。所以，夾緊力的大小必須恰當(dāng)。 夾緊力大小的確定：計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件還應(yīng)考慮重力，運動的工件還需考慮慣性）后處于靜力平衡條件，求出理論夾緊力，為了安全起見再乘以安全系數(shù)K。 式中：W`——計算出的理論夾緊力；W——實際夾緊力；K——安全系數(shù) 安全系數(shù)K=K1K2K3K4XK5XK6XK7 K1——基本安全系數(shù) 1

21、.3 K2——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——夾緊力的穩(wěn)定性 1.3 K6——手動夾緊時的手柄位置 1 K7——接觸情況 1. 所以K=K1K2K3K4XK5XK6XK7=2.565 理論夾緊力的計算： 式中：w——理論夾緊力 T——理論夾緊轉(zhuǎn)矩 R——螺紋的平均半徑 ψ——螺紋升角 n——螺紋線數(shù) φ——螺紋摩擦角 f1——摩擦因數(shù) τ——計算力臂 所以查表得w=5050N 綜上所述實際夾緊力w=12953N,而此時只需在夾緊上施加不到100N的力

22、便可產(chǎn)生此效果，且再加上有輔助支承的支承作用，故可認(rèn)為此設(shè)計是合理的。 五、夾具的總體設(shè)計 如前所述，在設(shè)計夾具時，特別是大型板狀零件在銑削加工時，銑削應(yīng)力較大，工件較不穩(wěn)定，所以除了必要的夾緊裝置，輔助支承裝置也是非常必要的。如此次夾具體上設(shè)計的兩輔助支撐，可以保證在銑削側(cè)面時工件不會繞z旋轉(zhuǎn)或者發(fā)生側(cè)翻時加工精度不合格，還可以有效增強夾緊剛度，減小加工過程中的震動。由于是大型板狀零件，所以以工件底面為定位面加工槽側(cè)面時，應(yīng)特別注意其支承問題，支承面不能過大，因為會讓夾具加工很困難，實際中很難實現(xiàn)，所以在設(shè)計夾具底座時，設(shè)計為中空的形式，并銑出寬度為100mm的平面作為支承

23、面，使定位合理而且降低了夾具生產(chǎn)難度。夾具設(shè)計應(yīng)遵循在滿足裝夾要求的條件下盡量簡潔易使用，夾具體底面加兩定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。 三維總裝效果圖 二維總裝圖左視剖視圖 六、小結(jié) 經(jīng)過這次底座夾具課程設(shè)計，對自己所設(shè)計的底座夾具有一定的了解，同時對《制造技術(shù)基礎(chǔ)》和《工程材料》中的部分知識有所復(fù)習(xí)，結(jié)合實際畫圖，對我們掌握CAD的能力有所鞏固。而且設(shè)計是我們學(xué)完了大學(xué)的絕大多數(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后

24、進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。 此次課程設(shè)計對給定的零件工序圖分析進(jìn)行分析并設(shè)計氣加工所用夾具，其中考察了定位基準(zhǔn)的選擇，零件表面加工方法的選擇，定位元件的選擇，加緊機構(gòu)的選擇，切削力、夾緊力的計算，對刀元件或者引導(dǎo)元件的選擇，夾具的總體設(shè)計等相關(guān)知識，利用近一個月的時間進(jìn)行課程設(shè)計，加深了對所學(xué)知識的理解，有助于今后工作。本次課程設(shè)計使我學(xué)會了解決機械加工中分析設(shè)計夾具的能力，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力，同時還具備了識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。

25、整體來說，在此次設(shè)計中學(xué)習(xí)到了很多以前沒有用心學(xué)過的知識，同時也有對課外知識的自主學(xué)習(xí)，因此在設(shè)計中鞏固和學(xué)習(xí)了一部分知識，對以后我們的實際工作都有很現(xiàn)實的意義。 因為此次是首次進(jìn)行有關(guān)制造設(shè)計夾具的課程設(shè)計，對中間所需要的知識掌握不夠牢固，同時缺少實際經(jīng)驗，因此設(shè)計中間難免會出現(xiàn)不合理和錯誤的地方，但是這些不合理和錯誤的地方將是我們在以后實際工作值得借鑒的地方，因此還請老師多多指教，多多指導(dǎo)。 八、參考文獻(xiàn) 【1】大連大學(xué)工程畫教研室.機械制圖.北京：高等教育出版社，202x.8 【2】王光斗，王春福，燕山大學(xué)，洛陽工學(xué)院，長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校.

26、機床夾具設(shè)計手冊.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，202x.11 【3】寧傳華.機械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo).北京：北京理工大學(xué)出版社，202x.8（24）【4】趙家齊.機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京：機械工業(yè)出版社，202x.10. 【5】機床夾具設(shè)計手冊 東北重型機械學(xué)院 洛陽農(nóng)業(yè)機械學(xué)院 長春汽車廠工人大學(xué)編 ?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版 【6】龔定安 蔡建國 編著 機床夾具設(shè)計原理 陜西科學(xué)技術(shù)出版社 【7】孫麗媛主編 機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo) 冶金工業(yè)出版社 【8】王先逵主編 機械制造工藝學(xué) 機械工業(yè)出版社 【9】李軍主編 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 華中科技大學(xué)出版社 九、附錄 1、夾具裝配圖1張 2、夾具零件圖2張 3、夾具三維圖1張 附錄附件無