工装夹具设计.docx

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工装夹具设计

工装夹具设计

夹具课程设计

说明书

班级

姓名

学号

导师

目录…………………………………………………………………..2

一、零件加工工艺分析……………………………………………3

二、工序的加工技术要求………………………………………..3

三、定位方案设计…………………………………………………4

四、定位误差……………………………………………………..4

五、对刀——引导方案……………………………………………5

六、夹紧方案……………………………………………………..5

七、夹紧力计算…………………………………………………..6

八、夹具体设计…………………………………………………..7

九、其它装置设计…………………………………………………7

十、技术条件制定…………………………………………………7

十一、加工精度分析…………………………………………….7

4）工件的中心线和两孔圆心的连线相交保证角度为90°±30′。

3、定位方案设计：

该零件可以采用一面两销的定位方案，分别用圆柱销和菱形销作为定位基准。

由于该零件可以实现多个工件同时加工，因此在第一个待加工工件的一面采用一个与待加工工件形状相似的固定板实现定位（待加工工件的键宽度为7mm）。

由于我们同时加工20个零件，圆柱销和菱形销的直径比较小而导致销刚性不好，加工过程中容易产生变形，因此我们通过两边加支撑板来加强刚性，同时为了能够实现快速装夹的需要，在工件下加个导向键。

这样的定位会使工件重复定位，但是由于键的两侧平行度很好，对加工没有影响，可以忽略不计。

要实现加工槽两侧对称度的要求，按基准重合的原则应选A面作为定位基准，该工件厚度没有公差要求，且两孔直径并不是很大，夹紧力比较大，加工精度好，对两孔采用固定式圆柱销及菱形销定位，此方案实现了工件的完全定位，也满足大批量生产，方案可取。

4、定位误差：

（1）.在加工时，由于对称度的工序基准是加工槽的端面到孔的中心线的距离23mm，定位基准也是此距离，故△B=0

而限位基准为Φ14mm和Φ6两孔中心距34±0.08mm，所以定位基准与限位基准不重合，定位基准O₁、O₂可做任意方向移动：

tgΔβ=（X₁max+X₂max）/2L=（0.036+0.066）/2×30=0.0017㎜

ΔY₁=X₁max+2L₁tgΔβ=0.036+2×20×0.0017=0.104㎜

ΔY₂=X₂max+2L₂tgΔβ=0.066+2×20×0.0017=0.134mm

定位误差应取大值，因此ΔD=ΔY₂=0.134mm

（2）.加工对称度0.2的定位误差：

1）对称度的定位基准是孔的轴线，工序基准也是孔的轴线，所以△B=0

2）定位基准相对于限位基准可任意方向移动，所以△Y=δ＝δD＋δd0＋Xmax=0.018+0.008+0.04=0.066mm

工件在夹具中定位产生的定位误差，其值应控制在工件相对尺寸或位置公差的

～

，为此需对每一项

5、对刀——引导方案：

对此方案，我们采用每加工一批工件，只安装调整一次夹具，为了能迅速、准确的使工件装夹，我们采用每次加工20个工件，每加工完利用铣床上安装的键槽快速取出工件，只需安装调整一次夹具，通过试切对刀原件工件来对刀，此种方案对导引方案的要求很高，夹具的夹紧元件采用带光面的压块的压紧螺母。

我们要保证的第一个精度是键的宽度8mm（上偏差为-0.030㎜，下偏差为-0.060㎜），关于工件厚度方向上的对称度为0.2㎜。

6、夹紧方案：

对此工件的铣削加工，我们所采用的是一面（与待加工工件形状相似的固定板，待加工工件的键宽度为7mm）和两个定位销定位的原理，由于待加工工件的两个孔径都很小，一次性又加工20个工件，会导致圆柱销和菱形销因为刚度不够而产生变形，我们在外侧多加了一个类似工件的挡板，挡板上也像工件那样打两个孔，和两个定位销配合，这样既可以防止加工时对工件已加工表面造成伤害，同时也可以做辅助支撑的作用，保护圆柱销和菱形销的刚性。

而且我们拟定采用的是手动夹紧，为了节约成本，我们采用两个夹板，两对螺母对其压紧。

采用带同时挡板两侧采用的是开口垫圈的螺旋夹紧机构，使工件装卸迅速、方便。

7.夹紧力计算：

根据工件上大孔的尺寸、菱形销、螺杆的尺寸大小，我们选用M20的压紧螺母，对压块的尺寸我们拟定为厚度20mm，高度为30mm。

对夹紧装置的要求有：

夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧安装可靠。

用开口垫圈和心轴的一端用螺纹来固定工件水平方向上的位移，其中用于夹紧的心轴一端的螺纹直径由《机械设计零件手册》选取，预紧系数Co=2，刚度系数Ce=0.2安全系数Sp=360Mpa，由公式Qz=（Co+Ce）Q.≥1.66Qz,=/Sp

可得Qz=（2+0.2）×3000=6600N,=360/3=120Mpa

计算切削力

刀具：

高速钢直齿三面刃铣刀

根据公式：

可知直径为M20的螺杆和M20的螺母能满足夹紧力：

由于工作状态原因，切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。

螺母提供的夹紧力足以夹紧，故无须验算。

8、夹具体设计：

由于加工要求是生产大批量的零件，铣削时的切削力和振动都较大，夹具体通过安装在夹具体上的定向键与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定，两边采用螺杆锁紧装置。

在设计夹具体时要尽量降低夹具体的高度。

我们选用刚性好、强度高的夹具体，其高度与宽度之比也应恰当，用H/B=1~1.25以降低夹具的重心，提高加工时的稳定性。

9、其它装置设计

左侧的挡板为固定的板，由4个固定钉锁在机床上，右侧的为活动的压紧板由两个活动的固定钉锁紧。

又由于Φ14mm和Φ6mm的定位销刚性差，要在左右两侧加螺栓夹紧，螺栓的大小为M20方便装夹在支撑板的中间开一个槽，放入一个长键。

因此工件的正下方放一个键，方便了装夹，也提高了工件的加工精度。

10、技术条件制定

保证轴线和孔的中心线的角度为90°±30′，工件上铣键的尺寸为8mm（上偏差为-0.030㎜，下偏差为-0.060㎜），但要求相对于轴线A的对称度为0.2mm要求比较高。

在装夹时要注意轴的刚度，和工件之间的间隙是否过大，夹紧力是否过大，加工出来的工件有些有毛刺需要修补。

11、加工精度分析

本工序的主要加工要求是8mm（上偏差为-0.030㎜，下偏差为-0.060㎜），夹具采用的是圆柱销和菱形销定位，由于Φ14mm（上偏差为+0.027㎜，下偏差为0㎜）的孔和圆柱销存在最大间隙配合X₁max，Φ6（上偏差为+0.018㎜,下偏差为0㎜）的孔和菱形销存在最大的间隙配合X₂max，我们采用的圆柱销为Φ14f5，菱形销为Φ6f5,因刀具相对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。

由于定位元件是两个配合的定位销，有配合误差，所以ΔT=0.043+0.132=0.175mm。

单个螺母压紧可能损伤工件或带动工件旋转，压块和工件间的摩擦力矩大于螺母和压板间的摩擦力矩。

1）定位误差

由3知：

①φ14与φ6之间孔轴线的定位误差为0.134㎜

②对称度0.2㎜的定位误差为0.066㎜

2）两定位销中心距

两定位销中心距基本尺寸应等于两定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般为δLd=﹙⅓～1/5）δLD

∵孔间距LD=34±0.08㎜∴取销间距Ld=34±0.02㎜

3）圆柱销直径的基本尺寸应等于与之配合工件的最小极限尺寸，其公差带一般取g6或h7

∵定位孔直径为Φ14mm（上偏差为+0.027㎜，下偏差为0㎜）

∴圆柱销的直径d₁=φ14（上偏差为-0.06㎜，下偏差为-0.17㎜﹚

4）确定菱形销的尺寸：

由表得，B=3mm

5）确定菱形销的直径

X₂min=2ab/D₂min①

a=﹙δLD＋δld﹚／2②

b=3③

D₂=φ6±0.018④

由①-④得X₂min=0.04㎜

6）确定菱形销的公差等级为IT6=0.08㎜，所以d₂=φ6﹙上偏差为-0.04㎜，下偏差为-0.048㎜）

7）夹紧力的计算：

确定夹紧力的方向，作用力和大小很重要，采用的是螺旋压板机构。

螺母压紧的行程可以按照S=πdφ/360h=s/tgβ=πdφ/360tgβ，H=Kd.K=πφ/360tgβFqL=F₂R+Frxd/2α=11.5,φ1=1,d=27.03,k=6000,l=23.03,h=11.32，Fj=FqL/dtg（a+φ1）+rtgφ2

经过计算Fj=1654N

12、夹具经济性分析

夹具的经济分析是研究夹具的复杂程度与工序成本的关系，以便分析比较和选定经济效益比较好的夹具方案。

专用夹具的制造费用为Cz=pm+tfe，式中p为夹具的平均价格；m为夹具毛坯的重量；t为夹具制造工时;fe为制造夹具的每小时平均生产费用。

45钢材料成本不会很贵，由于我们制造的夹具是属于简单夹具，通常使用的年限T=1a。

夹具的年成本Cj=[（1+K₁﹚／T+K₂]Cz，K₁为专用夹具设计系数，常取0.5；K₂为专用夹具使用系数，常取0.2～0.3。

由于我们的生产属于大批量的，制造的夹具简单，经济性好。

13、夹具工作原理（操作）

此夹具的工件原理：

我们采用两根M20的螺杆和螺母相配合支撑起20个工件，在铣床的工作台上安装一个导向键，便于加工人员快速装夹。

工作台底下采用螺杆锁紧，由于刀具的切削力和工件的夹紧力相互垂直，不会产生其他方向的位移误差。

定位元件圆柱销、菱形销通过夹具体上的孔、本身的螺栓、螺母与夹具体连接，在装卸工件时只需要将右边的螺母松开就可以卸下工件。

而在装满20个工件的末端加开口垫片，拆工件时只需取出开口的垫片便可把工件取出，螺母的行程也会因此缩短。

夹具体的底座要用螺栓固定，由于刀具是从右往左加工，在水平方向上的切削力比较大，采用M8的螺栓固定。

在夹具体的左边用螺母固定长的圆柱销，在垂直方向采用沉空的螺栓固定菱形销。

14.总结

通过这两周的实训，我对夹具这一们课程有了更近一步的理解。

这学期，我们开了《机床夹具设计》这门课，说真的，这门课里除了文字就是图，而且图还是装配图，总的都显得很抽象，但是这次的夹具课程设计，让我更加深入的学习了这门课，同时也改变了我对夹具设计的看法！

夹具设计的实训的目的是要我们用我们在《机床夹具设计》上所学的知识为基础，综合运用有关的专业知识来分析解决零件夹具设计问题，理解掌握夹具定位方案、夹紧方案的论证方法及经济性分析，学会使用图册，在课程设计时，我们以设计目的，设计要求等来要求自己，尽量做好。

在夹具设计过程中，我们的思维不仅仅局限在课本内，我们要以工厂的标准来要求自己，如我们设计的夹具是否满足零件加工要求？

与生产纲领是否一致？

与资源相符？

性能可靠？

使用安全等……同时也考虑我们夹具的经济分析等。

让我们设计的时候仿佛自己是在工厂，而不是单纯的课程设计，让我们有种外出实践的感觉，也让我们更珍惜这次的课程设计。

这两周我们每天把本组画好的图交给老师，让老师评论，指导。

虽然每次都会有不同的、大小不同的误出现，但是老师严格要求我们，以绘图标准来要求我们，让我们能始终按照我们实训的目的来完成实训的要求。

同时这次的实训让感触颇深，这次的课程设计让我明白理论与实际结合的重要性。

不管是在学习上，还是在工作生活中，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能当之无愧的说我学会了，我理解了这门功课，才能真正的提高自己的实际动手操作能力和独立思考能力。

从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力和方法，为以后专业课程的学习打下基础。

虽然这次的设计我们是通过分组，组员一起讨论完成的，但是，这也让我深刻的体会到了组员之间团结合作的重要性，只有大家团结一致，也才能顺利完成，毕竟每个人的思维都是不一样的，通过大家讨论、比较、分析也才能交出最好的方案，最好的设计。

这次设计让我收获很多，同时也锻炼了我们的学习能力，知道了作为一个设计人员应该具有的能力，为我们以后的工作做好基础。

也让我们明白了我们在学习上的局限，让我们深深感触到了学习的重要性！

15.参考文献

1、《机床夹具设计》肖继德、陈宁平主编机械工业出版社2010年

2、《机械制图》刘力王冰主编高等教育出版社2008年

3.《机床夹具设计手册》王光斗主编上海科学技术出版社1990年

4.《机械工程基础》王艳华主编北京理工大学出版社2009年

5.《机床夹具结构图册》王小华主编机械工业出版社1991年