夹具说明书.docx

1、夹具说明书 目录绪论 1第一章 机床夹具 211机床夹具在机械加工中的作用 212机床夹具的分类及组成 3121机床夹具的分类 3122 机床夹具的组成 413 熟悉工件零件图 5第二章 夹具设计 62.1 夹具设计的基本要求 62.2 定位方案 6221 定位基准的选择 6222 定位元件的布置 723 结构方案 7231 夹具体设计 7232导向装置设计 9233 定位元件设计 924 工艺规程的设计 11241选择加工设备及刀、量、夹具 11242 加工工艺设计 1125夹具装配图的绘制 11251 夹具装配图上尺寸、公差的标准 12252 夹具公差与配合的选择 12253 夹具装配图上

2、形位公差的标准 12第三章 设计思路 1431 设计思路 14设计心得.15致谢 16参考文献 17绪论机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于：1培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。2学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后续的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。3使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加

3、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。他们时机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而3破坏定位，还应该用一定的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的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。

4、第一章 机床夹具11机床夹具在机械加工中的作用 在机械制造的机械加工、焊接、热处理、检验、装配等工艺过程中，为了安装加工工件，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率，所采用的工艺装备称为夹具。在机床上加工工件时，必须用夹具装好夹牢工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹牢，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用，归纳起来，主要表现在以下几个方面。（1）缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低加工成本。使用夹具包括两个过程：一

5、是夹具在机床上的安装与调整，二是工件在夹具中的安装。前者可以依靠夹具上的定向键、对刀块等专门装置快速实现，后者则由夹具上专门用于定位的V形块、定位环等元件迅速实现；此外，夹具中还可以不同程度地采用高效率的多件、多位、快速、增力、机动等夹紧装置，利用辅助支承等提高工件的刚度，以利于采用较大的切削用量。这样，便可缩短辅助时间、减少机动时间，有效地提高劳动效率、降低加工成本。（2）保证加工精度，稳定加工质量。采用夹具安装工件，夹具在机床上的安装位置和工件在夹具中的安装位置均已确定，因而工件在加工过程中的位置精度不会受到各种主观因素以及操作者的技术水平影响，加工精度易于保证，并且加工质量稳定。（3）降

6、低对工人的技术要求，减轻工人的劳动强度，保证安全生产。使用专用夹具安装工件，定位方便、准确、快捷，位置精度依靠夹具精度保证，因而可以降低对工人的技术要求；同时，夹紧又可以采用增力、机动等装置，可以减轻工人的劳动强度。根据加工条件，还可设计防护装置，确保操作者的人身安全。（4）扩大机床的工艺范围，实现“一机多能”。在批量不大、工件种类和规格较多、机床品种有限的生产条件下，可以通过设计机床夹具，改变机床的工艺范围，实现“一机多能”。例如：在普通铣床上安装专用夹具铣削成成形表面；在车床溜板上或在摇臂钻床上安装镗模可以加工箱体孔系等。（5）在自动化生产和流水线生产中，便于平衡生产节拍。在加工工艺过程中

7、，特别在自动化生产和流水线生产中，当某些工序所需工时特别长时，可以采用多工位或高效夹具等提高生产效率，平衡生产节拍。不过，机床夹具的作用也存在一定得局限性，如下所示。（1）专用机床夹具的设计制造周期长。它往往是新产品生产技术准备工作的关键之一，对新产品的研制周期影响较大。（2）对毛坯质量要求较高。因为工件直接安装在夹具中，为了保证定位精度，要求毛坯表面平整，尺寸偏差较小。（3）专用机床夹具主要适用于生产批量较大、产品品种相对稳定的场合。专用机床夹具是针对某个零件、某道工序而专门设计制造的，一旦产品改型，专用夹具便无法使用。因此，当现代机械工业出现多品种、中小批量的发展趋势时，专用夹具往往便成为

8、开发新产品、改革老产品的障碍。12机床夹具的分类及组成121机床夹具的分类 机床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。一，门化程度分类（1）通用夹具通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。（2）专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期

9、较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。（3）通用可调夹具和成组夹具其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 （4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。（5）随行夹具随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又

10、要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。二，按使用的机床分类 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。三，按夹紧动力源分类根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。122 机床夹具的组成（1）定位元件它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。 （2）夹紧装置用于

11、夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。（3）对刀、引导元件或装置这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。（4）连接元件使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。（5）夹具体用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。（6）其他元件与装置有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须

12、有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。13 熟悉工件零件图该零件的零件图如下：已知待加工工件材料为HT200，加工28H7(其它工序已经加工完成)。所以采用钻、粗、精铰28（H7）小孔使尺寸达到8H7。第二章 夹具设计2.1 夹具设计的基本要求一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求。（1）保证工件的加工精度。保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必须时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，注意夹具应有足够的刚度，多次重复使用的夹具还应注意相关元件的强度和耐磨性，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

13、（2）提高生产效率。专业夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。（3）工艺性能好。专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具应设置调整和修配结构。（4）使用性能好。专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便，必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。（5）经济性好

14、。专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。2.2 定位方案221 定位基准的选择在制定工件的工艺规程是，就已经初步考虑了加工工艺基准问题，有时还绘制了工序简图。设计夹具时原则上应该工艺基准为定位基准。但无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。所谓六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全正确。这里要清楚每个点都必须起到限制一个自由度的作用，而绝不能用一个以上的点来限制同一个自由度。因此，这六个点绝不能

15、随意布置。限制了6个自由度称为完全约束。仅限制了15个自由度称为不完全约束。根据工件加工时被加工面的尺寸和形状要求，有时需要限制6个自由度，有时不需要将6个自由度均限制住，这都是合理的。在加工时根据被加工面的尺寸、形状和位置要求，应限制的自由度未被限制，即约束点不足，这样的情况称为欠约束。欠约束的情况下是不能保证加工要求的，因此是绝对不允许的。工件定位时，一个自由度同时被两个或两个以上的约束点（夹具定位元件）所限制，称为过约束。由于过约束可能会破坏定位，因此一般也是不允许的。但如果工件定位面的尺寸、形状和位置精度高，表面粗糙度小。而夹具的定位元件制造质量又高，则这时不但不会影响定位，而且还会提

16、高加工时工件的刚度，在这种情况下过定位是允许的。为了保证孔28H7mm对基准孔25H9mm平行度要求，应当限制工件在X方向、Y方向和Z方向的旋转；为了保证孔28H7mm对基准孔25H9mm的位置尺寸840.2mm应当限制工件在X方向和Y方向的移动。222 定位元件的布置在实际定位中，通常用的接触面积很小的支撑钉作为约束点。由于工件的形状是多种多样的，都用支承钉来定位显然不够合适，因此更可行的是用支承板、圆柱销、心轴、V形块、定位套、锥顶尖和锥度心轴等所限制的自由度以及多个定位元件的组合所限制的自由度。为了限制其自由度，定位元件的布置有一下两种方案：1）、以10H7mm的孔定位，这时设计基准和工

17、序基准不重合，必然在加工时产生误差。2）、以25H9mm的孔定位，这时设计基准和工序基准重合，避免了定位误差。在以上二个方案中，第一种方案不能保证加工精度；第二种方案使定位误差等于零，其结构比前一种方案简单。从小批量生产的条件下来看，第二种方案较合适。23 结构方案231 夹具体设计夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。它的结构形状及尺寸大小，取决于加工工件的特点、尺寸大小，各种元件的结构和布局，夹具于机床的连接方式，切削力、重力等大小的影响。选择夹具体毛坯的制造方法，通常根据夹具体的结构形式以及工厂的生产条件决定。根据制造方法的不同，夹具

18、体毛坯可以分为以下四类。1）、铸造夹具体。铸造夹具体如图2-1（a）所示，其优点是可铸造出各种复杂形状，其工艺性好，并且具有较好的抗压强度、刚度和抗振性；但其生产周期较长，且需要时效处理，因而成本较高。2）、焊接夹具体。焊接夹具体如图2-1（b）所示，其优点是容易制造，生产周期短，成本低，重量较轻；但焊接后需要经退火处理，且难获得复杂形状。3）、锻造夹具体。锻造夹具体如图2-1（c）所示，适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合；锻造后需经退火处理。4）、装配夹具体。装配夹具体如图2-1（d）所示，由标准的毛坯件、零件及个别非标准件或者用型材、管料、棒料等加工成零部件，通过螺钉、销钉连

19、接组装而成，其优点是制造成本低。周期短、精度稳定，有利于标准化和系列化，也便于夹具的计算机辅助设计。（a） （b） （c） （d）图2-1 夹具体毛坯的类型由于夹具制造属于单件生产，所以夹具体的设计一般不作复杂的计算，通常都是参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。实际上，在绘制夹具总图的过程中，根据工作、定位元件、加紧装置、对刀导向元件以及其他辅助机构和装置在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大小确定。夹具体应满足以下几点计算要求。1）、应有足够的强度和刚度。2）、力求结构简单及装卸工件方便 。3）、结构工艺形好。4）、排屑切屑要方便。5）、在机床上安装稳定可靠。6）、具有适当的精度和尺寸

20、稳定性。结合以上几点联系到本次加工的零件，该夹具的夹具体毛坯类型为装配夹具体。232导向装置设计导向装置是为了保证孔的位置精度，增加钻头刚度，减少刀具变形，确保孔加工的位置精度的装置。如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等。使用钻床钻孔时，钻头的导向可采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等四种。固定钻套是直接压入钻模板或夹具体的孔中的，属于过盈配合。这种钻套位置精度高，结构简单，但磨损不易更换，故适合于中小批生产中知足按一次的孔。可换钻套是先把衬套用过盈配合H7/n6或H7/r6固定在钻模板或夹具体孔上，在采用间隙配合H6/g5或H7/g6将可换钻套装入衬套中，并用螺钉压住

21、钻套。这种钻套更换方便，适合于中批以上生产。对于一道工序内需要连续加工的孔。应采用快换钻套。快换钻套与可换钻套结构上基本相似，只是在钻套头部多开一个圆弧状或直线状缺口。根据加工工件孔的大小，可算出钻套的高度H=(0.7-1.5)d.所选钻套如下图：233 定位元件设计一，选择定位元件（1）选择带台阶面的定位销，作为以 25H9孔及其端面的定位元件。定位副配合取 。（2）选择可调支承钉为8（H7）孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件 ,用锁紧螺母将其锁紧，防止在加工孔时出现扭转，限制工件六个自由度。为增加刚性，在8（H7）的端面增设一螺旋辅助支承，辅助支承与工件接触后，用螺母将其锁紧。二，计算夹紧

22、力并确定螺杆直径因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力F之间的关系为： F夹=KF，式中的K为安全系数。由参考文献可知，当夹紧力与切削力相反时，取K=3.由前面的计算可知F=1279N。所以，F夹=KF=12793N=3837N，由此可以知道，选择一个M30的螺旋辅助支承。一是为了承受切削力的冲击，二是为了防止工件在加工时变形，因为钻8H7孔时，工件为悬臂。三，定位误差计算（1）加工8H7的孔距尺寸840.2mm的定位误差计算，由于基准重合，故：015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm,上下偏差为:0.215-(-0.185)=0.4mm,符合尺

23、寸要求。而基准位移误差为定位孔（25H9）与定位销的最大间隙，故：定位销取直径为25H9，尽量减少位移误差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基准也符合设计要求。由此可知此定位方案能满足尺寸840.2mm的定位要求。（2）加工8H7孔时轴线平行度0.15mm的定位误差计算，由于基准重合，故：015+0.015=0.03mm。而基准位移误差是定位孔25H9与定位面间的垂直度误差。故：0.052+0.052=0.104mm。所以有：0.03+0.104=0.134mm此方案能满足平行度0.15mm的定位要求。24 工艺规程的设计241选择加工设备

24、及刀、量、夹具（1）钻28(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。采用立式Z518型钻床，刀具选用D=7.8mm的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。（2）粗铰28(H7)小孔使尺寸达到7.96mm。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。（3）精铰28(H7)小孔使尺寸达到8（H7）。采用立式Z518型钻床，选择刀具为D=8mm的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。242 加工工艺设计根据本次设计的要求，工序设计只设计老师所给出工序的计算。下面是对8（H7）内孔的加工设计。各工步余量和工序尺寸及公差（mm）加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸2

25、8(H7)钻孔0.2157.828(H7)扩孔0.0557.9628(H7)铰孔H78(H7)1，钻28(H7)的小孔使尺寸达到7.8mm。2，粗铰28(H7)小孔使尺寸达到7.96mm。3，精铰28(H7)小孔使尺寸达到8（H7）。（注：这三部工序全都采用Z518机床来进行加工的）25夹具装配图的绘制夹具装配图的绘制，是在夹具结构方案草图经过老师审定之后进行的。夹具的总装配图应按国家制图标准绘制，绘制比例尽量采用1：1。主视图应按操作者的视线方向绘制。总装配图应将夹具的工作原理、各种装置的结构及其互相关心表达清楚。在完整地表达出夹具工作原理和构造的基础上，视图的数量尽可能少。251 夹具装配

26、图上尺寸、公差的标准一般说来，在夹具总装配图上应标注的基本尺寸和公差有以下几种：1）、夹具的轮廓尺寸 指夹具的最大轮廓尺寸。当夹具结构中有可动部分时，应包括可动部分处于极限位置时，在空间所占的尺寸。夹具体的总体尺寸，长为279mm，宽为270mm，高为212mm，厚度为20mm。2）、影响定位精度的尺寸和公差 主要指工件与定位元件及定位元件之间的尺寸、公差。3）、影响对刀精度的尺寸和公差 主要指刀具与对刀或导向元件之间的尺寸、公差。4）、影响夹具在机床上的安装精度的尺寸和公差 主要指夹具安装基面与机床相应配合表面之间的尺寸、公差。5）、影响夹具精度的尺寸和公差 主要指定位元件、对刀元件、安装基

27、面三者之间的位置尺寸和公差。6）、其他重要尺寸和公差 主要指定位元件、对刀元件、安装基面三者之间的位置尺寸和公差。252 夹具公差与配合的选择前面夹具装配图上2）5）类尺寸会直接影响工件加工精度，取其公差为式中 夹具装配图上的尺寸公差或位置公差；与相应的工件尺寸公差。因=0.02， =1/4=0.005.253 夹具装配图上形位公差的标准1）、钻套轴线相对于定位表面（或轴线）的平行度、垂直度、对称度。2）、钻套轴线相对于底座底平面的垂直度。3）、处于同一圆周位置上的钻套所在圆的圆心相对定位元件的轴心的同轴度。4）、活动定位件的对称中心线相对定位元件、钻套轴心线的位置度。第三章 设计思路31 设

28、计思路1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用立式钻床加工比较合理。2）、工件主要定位部分为25mmH9的圆孔以及30的圆弧，采用中心孔销钉与V形块定位，这样可以限制六个自由度，可以满足定位要求。然后用压紧螺母锁紧，用V形块辅助定位，限制一个旋转自由度。3）为了保证孔28H7mm对基准孔25H9mm平行度要求，应当限制工件在X方向、Y方向和Z方向的旋转；为了保证孔28H7mm对基准孔25H9mm的位置尺寸840.2mm应当限制工件在X方向和Y方向的移动。设计心得本学期的课程设计马上就要结束了，通过这一次的设计使我学到了很多知识，我想这对于马上就要工作的我，有很大的帮助，也算是实践学习中

29、一次宝贵的经历。课程设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。从中一方面巩固了之前的理论学习，另一方面也发现了自己在学习工程中存在的薄弱环节。经过程老师的教导，和自己的认真学习，自己把一些没有掌握好的知识点进一步加深理解，把在设计过程中发现的问题，作为今后学习过程中努力的方向。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；在整个零件的加工过程是和其他同学分工完成，所以在设计过程中需要和同学一起讨论分析，在夹具设计过程中也想同学征求了意见，是设计更加符合实际要求。 因为之前就没做过类似

30、的课程设计，所以在此期间也遇到了不少挫折，可想想，这么一点困难可不能就这样轻易地把自己给难住了，整理好心情，又开始了课程设计的生活，慢慢地发现，其实在这样一个过程中是快乐无穷的。学的知识再多，一定要学会运用到实践中去，因为这一切都是为了以后的工作实践所服务的。最后，我要感谢我的指导老师，正是因为您，我才能顺利的完成课程设计，向您致以最衷心地感谢！致谢课程设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。这一次的课程设计，是在指导老师张洪涛悉心的指导下完成的，还有同学们的帮助。特别要感谢我的指导老师，我才能顺利的完成此次课程设计。张老师以以严谨的治学态度感染了我，为此我下定决心，一定要认真地完成。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用在各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；在遇到不懂问题的时候赶紧请教老师和同学，并积极在小组中进行讨论分析。这一次的课程设计，让我学到了很多，最后再一次感谢我的指导老师。 参考文献【1】赵雪松主编 .机械制造装备设计. 武汉：华中科技大学出版社，2011.1【2】吴拓主编 .现代机床夹具设计. 北京：化学工业出版社，2011.9 【3】吴拓