机械工装设计Word下载.docx

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选这个课题是想要通过KS10摩托车发动机齿轮箱盖（鼓）工位1气动工装设计来熟悉工装的具体功能，以及怎样来合理的设计所需要的夹具的安装。

通过设计熟悉会用Pro/E等软件的使用，多掌握一点知识，为以后奠定一定的基础。

选题的意义：

对于工件进行机械加工的时候，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动，为此，在进行机械加工前，先要将工件夹好。

工件的装夹方法有两种：

一种是工件直接装夹再机床的工作台或花盘上；

另一种是工件装夹在夹具上。

用夹具装加工件有下列的优点：

●能稳定的保证工件的加工精度

●能提高劳动生产率

●能扩大机床的使用范围

1.2设计内容、现有条件

设计内容：

首先，根据待加工零件的二维图纸，运用三维造型软件Pro/E，构造出KS10摩托车发动机齿轮箱盖三维实体模型，为工装夹具设计做好准备。

其次，在以构造的三维实体模型的基础上，确定工装夹具的定位位置以及需要支撑加紧的位置；

当定位尺寸和支撑夹紧尺寸都计算好以后，就开始设计工装夹具中各个零件的尺寸大小。

最后，当把所有的零件组装成形后，根据在大平板上已加工好的位置，把组件依次放在大平板上；

可以把待加工毛坯根据定位位置放在大平板上，以检验是否符合对待加工毛坯的支撑夹紧以及定位的要求。

现有条件：

设计参数要求，计算机，绘图机，绘图软件，设计手册。

第二章总体方案及其主要零部件的设计

2.1绘制KS10摩托车齿轮箱盖

首先，根据图纸分析尺寸，按照比例大小，用三维造型软件Pro/E来做此设计，设计完成后的零件图如下图所示，

为了看清设计的零件图，下图为侧面图，

以上就是根据图纸设计的摩托车发动机右箱缸盖，通过上下对比就可以大体了解其形状。

2.2夹具零件图的设计

根据从实习工厂拍回来的照片开始进行夹具零件图的尺寸分配，首先进行的是转动压臂的设计尺寸。

部分尺寸如图所示，

经过周密的计算思考以后，画出了如上图的草绘尺寸，通过三维造型软件Pro/E的拉伸功能将其拉伸为25mm的厚度。

上面的孔尺寸为ø

6mm，下面的两孔的孔径都为ø

6mm，中间被剖去一部分的两侧壁厚度为14mm。

首先加工完成左下角俩个的孔，根据两孔之间的间距（水平距离为43.98mm，垂直距离为28mm）再完成第二个孔的加工。

运用三维造型软件Pro/E的拉伸去除材料功能就可以完成这两个孔的绘制。

第一套支撑夹紧的转动压臂如下图所示，

从上面的实体图中就会看到左下角被剖出的的两侧壁以及两孔。

被剖去的位置以及两孔通过轴与气缸连接件相连接的。

在此连接处至少要留出5mm的间隙，才能让转动压臂转动起来，从而起到压紧的作用。

进行第二步的操作，设计中间件与支撑底座。

在转动压臂，中间件和支撑底座的设计中，整体考虑分配尺寸，为了更加简洁的计算设计，从而设计了公共区域，使分配尺寸这一复杂过程更加简洁。

为这三个零件的设计分配好尺寸后，通过三维造型软件Pro/E进行绘制三维实体。

设计的夹臂耳的草绘尺寸如下，

设计的中间件的厚度为40mm，总长为63mm，两孔中心间距为51mm，设计的两孔的尺寸为ø

6mm，为通孔，是需要穿轴的。

画好草绘尺寸以后，可以运用三维造型软件Pro/E的拉伸功能来绘出中间件的三维实体零件图。

第一套支撑夹紧的夹具中间件三维实体图如下图所示，

在设计支撑底座时也要考虑公共区域问题，两次考虑的公共区域是24×

24mm，先进行尺寸的初步设计，再作修改。

设计的支撑底座草绘尺寸如下图所示，

运用三维造型软件Pro/E的拉伸功能来塑造支撑底座的三维实体，运用此软件的拉伸去除材料功能把距离底面为59.5mm的孔径尺寸为ø

6mm的通孔加工出来。

阶梯孔可以运用三维造型软件Pro/E的孔功能来实现。

此支撑底座总高为66mm，总长为56mm，厚度为15mm，其中两孔之间的中心距为42mm，孔ø

9mm的深度为5mm（比螺栓的头部厚度多出1mm），孔ø

6mm（因为此孔为过孔，所以要比螺栓孔径多1mm，便于安装）的深度为8mm。

第一套支撑夹紧的支撑底座的三维实体图如下图所示，

气缸连接件的设计是要考虑与气缸相连接的，并且是要与上面的转动压臂相连接的，因此气缸连接件的设计需要考虑的因素是比较多的。

与上面的转动压臂连接时要留出足够的余量，以使转动压臂产生转动。

与下面的气压缸杆连接时要考虑到连接时的防松结构，通常会使用一个螺丝帽来实现，使之与转动压臂连接时能够上紧，不至于产生松动。

气缸连接件的草绘尺寸图如下所示，

运用三维造型软件Pro/E的拉伸和拉伸去除材料功能实现气缸连接件的最初造型，在此基础上运用此软件的孔功能的创建标准孔加工出M15mm的内螺纹，内螺纹深度为18mm。

在距离已加工上表面53mm的位置处加工出直径为ø

6mm的通孔。

气缸连接件的圆柱尺寸为ø

20mm，长度为27mm，气缸连接件的总长为59mm。

第一套支撑夹紧的气缸连接件的三维实体图如下图所示，

以上四个零件的设计已经完成。

经过观察以后，就会察觉到各个零件之间缺少连接的零件，所以经过考虑后设计了连接轴和开口销，连接轴用于连接相邻的两个零件，开口销用于固定装配好的组件，防止产生松动，已达到设计的要求。

下面就是设计的连接轴与开口销的零件尺寸图与零件实体图。

连接轴的零件草绘尺寸图如下，

连接轴的总长为45mm，连接轴的头部圆柱直径尺寸为ø

10mm，厚5mm；

左边长轴的直径尺寸为ø

6mm，长度为40mm，距离圆柱左端面为35mm的孔的直径尺寸为ø

4mm，孔的表面粗糙度为1.6，长轴的外表面粗糙度为3.2.

第一套支撑夹紧的连接轴的三维实体图如下图所示，

因为开口销采用的是标准件的形式，所以只展示开口销的零件实体图。

开口销的零件实体图如下，

开口销装夹完成以后的图，是另一个图，是两个开口分开以后的图。

除了再加上黄铜（作为压紧的小零件，因为黄铜比较软，不会对零件造成损坏）以后，这一整套夹具就已经设计完成了。

由于在装配的过程中，有些零件与已经装配好的组件之间没有足够的约束，所以在装配的过程中就没有装配上，只装配了四个零件，其他的零件是在最后的时候才装配上的，也是为了节省时间。

至于开口销就是在最后的装配过程中才装配上的。

在总体考虑了对毛坯加工的工装夹具布置后，采用四套夹具对其进行夹紧固定，基于支撑即夹紧的原则，选取了四处位置来作为支撑夹紧。

支撑夹紧的位置为如下，

左上角的尺寸为：

黄铜的中心点为：

（-99,61）；

加紧底座两孔的中心点分别为：

（-133,91），（-133,31）；

气缸的五个孔的中心点分别为：

（-197，61），（-180,78），（-214,78），（-180，44），（-214,44）。

左下角的尺寸为：

（-90，-320）；

毛坯支撑的两孔的中心点分别为：

（-90，-290），（-90，-350）；

（-127，-298），（-127，-342）；

（-191，-320），（-174，-303），（-174，-337），（-208，-303），（-208，-337）。

右下角的尺寸为：

（31，-390）；

（1，-390），（61，-390）；

（11，-429），（51，-429）；

（31，-493），（14，-476），（14，-510），

（48，-476），（48，-510）。

右上角的尺寸为：

（78，-87）；

（78，-117），（78，-57）；

（117，-107），（117，-67）；

（171，-87），（154，-70），（154，-104），（188，-70），（188,-104）。

第一套工装夹具实体图如下，

第二套工装夹具实体图如下，

第三套工装夹具实体图如下，

第四套工装夹具实体图如下，

2.3气缸零件图的设计

设计的气缸是标准件，但在最初设计的过程中，免不了出一些错误，所以在最初设计的过程中也把气缸作为了非标准件来进行了设计。

上缸盖的零件尺寸草绘图如图所示

上缸盖总高度为26mm，上圆筒的外圆直径尺寸为ø

21mm，内圆直径尺寸为ø

17mm，上缸盖的四个通孔的直径尺寸ø

3mm，内部挡头内圆直径尺寸为ø

13mm，边上的两相邻孔之间的距离为34mm。

四个通孔尺寸是为了把气缸固定在底板下面而设计的，

气缸上缸盖的零件实体图如下所示，

气缸下缸盖的零件实体图如下所示，

气压缸杆起到传动作用，作用在气缸中，与转动压臂下面的气缸连接件是相连接的。

气压杠杆的零件尺寸图如图所示，

在气压缸杆的设计中外螺纹是全螺纹，之所以要留出1mm的空隙是防止攻丝时损坏直径尺寸为ø

18mm的左端面，影响零件的可靠性。

为了达到高精度的配合要求，要求气压缸杆的ø

18mm的轴段表面粗糙度为1.6，ø

24mm的轴段的表面粗糙度为3.2，ø

30mm的轴段的表面粗糙度为1.6。

气压缸杆的零件实体图如图所示，

气压缸管的内孔直径为ø

21mm，边缘的八个螺纹孔直径为M4，内孔螺纹深度为7mm，两孔之间的距离为34mm，气压缸管的总高度为44mm。

气压缸管的零件实体图如图所示，

当把气缸零件组装起来以后，就是气缸了。

汽缸组件如下图所示，

为了防松所以在气压缸杆上面放上了一个螺丝帽，防止上面气缸连接件的松动。

2.4底座肋板零件图的设计

支撑底座是由三个零件焊接而成的。

根据大平板的尺寸来设计的半工字型底座肋板。

肋板的实体零件图如下图所示，

经过焊接完成以后的实体零件图如下所示，

上面剖的孔是与大平板相连接的，由于要加工的毛坯形状比较大，所以底座支撑也是比较大的，为了安全，要紧固四处位置。

2.5两定位销零件图的设计

圆柱定位销1的零件尺寸图如下，

上面设计的是圆柱定位销的左端是长为9mm的M8mm的外螺纹，其定位作用的一端是直径尺寸为ø

8的圆柱，进入沉孔的部分是直径尺寸为ø

14mm，深度为4mm的圆柱。

为了达到高精度的配合要求，要求圆柱销的ø

8mm的左端轴段表面粗糙度为1.6，ø

14mm的轴段的表面粗糙度为3.2，ø

8mm的右端轴段的表面粗糙度为1.6。

圆柱定位销1的零件实体图如图所示，

圆柱定位销2的零件尺寸图如下，

上面设计的是菱形定位销，起到定位的图形如图右边的形状。

之所以设计一个圆柱定位销和一个菱形定位销，是为了防止产生过定位。

通过攻丝产生的外螺纹直径尺寸为M8mm，长度为9mm。

总长为35mm，起到定位作用的一段长度为7mm，落入沉孔的圆柱体直径尺寸为ø

14mm，长度为4mm。

为了达到高精度的配合要求，要求菱形销的ø

圆柱定位销2的零件实体图如图所示，

3.6大平板零件图的设计

在出大平板的时候，为了保证尺寸的准确性，把一个长方体型的大平板划分为了四部分。

第一部分的尺寸草绘图如图所示，

第一块平板的长度为441mm，宽度为180mm，厚度为20mm。

第一部分的三维实体零件图如图所示，

第二部分的尺寸草绘图如图所示，

第二块平板的长度为441mm，宽度为576mm，厚度为20mm。

第二部分的三维实体零件图如图所示，

第三部分的尺寸草绘图如图所示，

第二块平板的长度为411mm，宽度为576mm，厚度为20mm。

第三部分的三维实体零件图如图所示，

有上述的绘制过程可以看出（0,0）点并不在边缘而是在绘制的实体平板的内部，这样做的目的是为了更好的分配尺寸，从而为夹具设计好足够的空间以安装夹具、气缸以及底座支撑。

第四部分的尺寸草绘图如图所示，

第四块平板的长度为411mm，宽度为180mm，厚度为20mm。

第四部分的三维实体零件图如图所示，

事先剖好两处定位孔的位置、支撑夹紧的位置、以及支撑底座的位置。

准备好以后就可以放组件啦。

这是最后绘制好的大平板的实体图。

上面的图上的孔就是根据定好的尺寸剖出来的孔，有的是过孔，有的是阶梯孔。

分配的支撑夹紧的尺寸如下所示，大平板上两处定位的中心点分别为：

定位销1的中心点为：

（49±

0.03,59±

0.03）；

（-109.5,-82）；

大平板的总体尺寸为：

852*756.

2.7待加工毛坯支撑的零件图的设计

此零件是通过铸造而成的，通过形状就可以看清楚了，直接通过铣加工是比较复杂的，而且浪费材料。

毛坯支撑的零件尺寸图如下所示，

总宽度为80mm，总高度为67mm，起支撑做的圆柱直径尺寸为ø

18mm，长度为20mm；

中间的圆柱直径尺寸为ø

26mm，长度为27mm；

运用孔功能，使ø

16mm的深度为11mm，ø

11mm的深度为9mm；

两孔之间的位置为56mm。

把已完成的阶梯孔运用三维造型软件Pro/E的对称功能完成另一侧的阶梯孔操作。

毛坯支撑的实体零件图如下所示，

这样的支撑件一共需要三套，也就是说一共有三处是需要从下面来作一下支撑的，还有一处是不需要作支撑的。

这样就保证了这四处位置的支撑夹紧的实现。

2.8组装件的设计

在完成了上述的准备工作以后，就可以进行组装啦。

第一次的组装图如下，

首先把支撑件和定位件根据事先剖好的孔放在大平板上，还有根据事先定好的位置把两处定位销给放好，组装到大平板上并把底座于大平板组装到一起。

如上图所示。

第二次的组装图如下，

第二次组装是把气缸和夹具也组装在一起，因为约束是足够的，是可以达到完全约束的，所以可以把气缸和夹具都安装上。

在组装的过程中，用得最多的约束是对齐和匹配。

对齐：

装配零件方向与元件中的参照对象的正法线方向相同（与匹配相反）；

匹配：

装配零件方向与元件中以参照对象的正法线相反（面对面）。

第三次的组装图如下，

最后的组装实际就是验证之前的夹具安装位置是否正确，结果是符合要求的，是能达到预期的效果的。

表明之前所做的设计是正确的。

第三章设计小结

在将近两个月的设计过程中，收获颇多，感觉自己学到了许多的东西，在曲云山副教授的指导下学到了许多在课本中学不到的经验之谈，同时在设计的过程中用到了已经快要忘却的知识点，在设计的过程中一边回顾旧知识点，一边进行设计改进。

在最初的设计过程中由于没有太多的资料只能通过自己手机拍到的图片进行粗略的绘制，一些尺寸都是自己定的。

没有什么通用性可言，但是根据要加工的毛坯进行了合理的分配尺寸来设计工装夹具。

设计的合理性实在不怎么可靠。

也许是时间的原因，至于像选取材料，测试受力等等，都没有进行合理的安排，只是粗略进行的绘制。

虽然没有取得什么实质性的结果，通过这个过程我又重新熟悉了多种绘图软件（AutoCAD,Pro/E,CAE）前两者可以说是通过这近两个月的练习得到了一定的锻炼。

熟悉了这两种软件我感觉在工作中会提高不少的，起码缩短与别人的差距。

设计一个好的工装夹具是要用心的，世上无难事，只怕有心人，只要用心任何困难都不是困难。

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。

此次毕业设计，从课题的确定一直到设计任务的最终完成，花费了我大约两个月的时间。

在这个两个月左右的时间里，我想出了几套方案，但都被我否定了，在此期间我失落过，也曾一度热情高涨。

从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

经常会遇到这样那样的情况，就是心里想着可以行得通，但实际中，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。

我觉得做设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个零件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们深入了解了很多零件的功能，并对使用有了更多的认识。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。

而且还可以记住很多东西。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

所以这个毕业之后的课程设计对我们的作用是非常大的。

在毕业设计的过程中，每一种方案的确定、每一个零件的选择都牵涉到许多专业知识和设计常识。

在这一过程中，每当遇到记不清的知识点，我就翻开专业课教材查询；

每当遇到不理解的知识点，我就请教老师、同学直至弄懂；

每当遇到课外的知识点，我就在互联网上、或去图书馆查找；

通过这一系列的过程，我不但巩固了自己所学的专业知识、加深了对某些难点的理解，还增长了不少课外知识。

我相信只要我努力，我一定会成为一名优秀的机械工程师。

参考文献

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选型设计指南[M].北京：

机械工业出版社，1996

[9]徐灏.机械设计手册[M].北京：

机械工业出版社，2003

致谢

即将毕业我要感谢四年来所有给予我帮助的山东轻工业学院的老师，是你们传授了我知识，教会我为人处事的道理。

可以说，平时没有你们的言传身教，就没有今天我的这次毕业设计的完成。

我内心中特别感谢的曲云山副教授，他给予了我太多的帮助。

其实在大学中学习的东西挺有用的，比如一些实用手册（机械设计课程设计手册），机械设计教程等资料。

这些资料在设计标注尺寸的时候都起到了较大的帮助，曲云山老师的帮助更是不可缺少的

感谢机械工程学院各位领导、老师为我们毕业设计与实习期间所做的大量工作！

此外，在毕业设计的过程中我也得到了宿舍各位同学及其他同学的大力帮助。

在此，我一并对他们表示感谢！

最后，感谢所有曾关心、支持和帮助过我的各位老师、同学！