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1、课程设计说明书课程名称机制工艺与夹具设计设计课程工艺及夹具设计专业机械设计与制造班级学号姓名2018年12月6日目录绪论1L机械设计制造的概述12.设计目的11 .零件的分析21.1 零件的分析21.2 确定零件的生产类型32 .确定毛坯32. 1毛坯的选择33 .基准的选择及方案的确定33.1 基准的选择33.1.1 精基准的选择33.1.2 定位方案的比较分析与确定43.2 选择加工方法44 .夹紧机构的设计44.1 夹紧力的方向、作用点44.2 选择夹紧机构，确定夹紧方案44.3 计算夹紧力54.4 选择导向装置64.5 夹具体95 .误差分析106 .绘制夹具装配图106.1 制图比例
2、1：1106.2 夹紧、导向，夹具体106.3 3夹具装配图上标注的尺寸126.4 夹具装配图上应标注的技术要求127 .方案设计论证138 谢139 考书籍14绪论1 .机械设计制造的概述机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础
3、。本设计的内容为机床专用夹具设计。首先，通过对铳床的分析，了解小轴在铳床加工中的作用。运用机械制造设计技术及相关课程的知识，解决小轴在加工中的定位、加紧等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件加工质量。其次，依据小轴毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定切实可行的小轴加工的定位方案。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及有关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计的方案，设计出省力、高效、经济合理并且能保证加工质量的夹具。由于是初学者能力所限，经验不足，设计中有许多不足之处，希望老师多加指导。2 .设计目的（1） .培养学生运用
4、机械制造工艺学及有关课程的知识，分析和解决工艺问题的能力，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。（2） .能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。（3） .培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。（4） .进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。1 .零件的分析1.1 零件的分析零件图如下：加工要求：加工12的端面，一次加工1件，装夹1件，设计铳的夹具设计。图17工件零件图由零件图可知，其材料为45,该材料为45钢，其具有优良
5、的锻造性能、耐磨性、消振性，较低的缺口敏感性和良好的切削加工性能，并能承受较大载荷。对零件进行初步的工艺分析：1 .先加工左右端面。2 .再加工外圆。3 .然后铳槽。1.2 确定零件的生产类型企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。零件的年生产纲领公式如下：N=Qn（I+%）（l+%）式中N一零件的年生产纲领（件/年）Q一产品的年产量（台/年）n每台产品中，该零件的数量（件/台）。用一备品率%一废品率该零件为中批或大批量生产.2 .确定毛坯2.1 毛坯的选择该零件是一个结构较相对简单的零件，要求材料易成型，切削性能好，同时要求强度要高
6、，重要表面的表面硬度也要高，故选用锻铁材料45,锻铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理。鉴于零件的结构，需要先根据零件图，进行锻造，结合零件和经济的考虑，最好用模锻锻造的方法。3 .基准的选择及方案的确定3.1 基准的选择3.1.1 精基准的选择在选择精基准时应考虑如何时“基准重合”，这样可以避免基准不重合而引起的基准不重合误差。为了实现基准统一，先选择以下两种方式。3.1.2 定位方案的比较分析与确定上图给出了定位原理方案，仔细分析本工序
7、的工序内容及加工要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和元件，要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。方案一：以底平面限制3个自由度，外圆限制3个自由度，属于完全定位。3 .2选择加工方法由于生产类型为大批生产，故加工设备以立式铳床机床为主，其生产方式为专用夹具为，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、
8、工步安排、工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的，根据所给零件图可知，本道工序的内容是铳槽。4.夹紧机构的设计4 .1夹紧力的方向、作用点夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形，导致工件报废。夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置，确保工件定位准确、不变形。5 .2选择夹紧机构，确定夹紧方案在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构，确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，确保工件夹紧牢固。手动夹
9、具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。根据所给工件的形状、尺寸，选用螺旋杠杆式加紧机构来夹紧工件。确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，并最终确定最佳设计方案。由于工件大批量生产，宜用简单的手动装置。前侧面采用夹紧螺钉与后侧面的定位螺钉保证前后方向的定位稳定，然后在工件的筋板侧面上采用手柄夹紧工件，属于单个螺旋夹紧机构。6 .3计算夹紧力（1）刀具：采用端铳刀50mmz=24机床：x51立式铳床由3所列公式得-CJZ43查表9.4-8得其中：修正系数1=1.0
10、CF=30Qf0.83Xf1.0yF=0.65uf=0.83ap=Sz=24wf=O代入上式，可得F=889.4N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K=K,K2K3K4其中：用为基本安全系数1.5K2为加工性质系数1.1号为刀具钝化系数L1K4为断续切削系数Ll所以F=KF=V115.7N（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由N（+2）=K尸其中f为夹紧面上的摩擦系数，取，=八=。25F=Pz+GG为工件自重F:.N=3551.4N6+:夹紧螺钉：公称直径d=12mm,材料45钢性能级数为6.8级=6x100MPa区=8x%=480PBs10螺钉疲劳极限：CT1=0.32cr=0
11、.326(X)=192k极限应力幅：小m=产b=51.76MPk许用应力幅：口=替，=17.3Rz螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为E=Rs=3.54取s=4得E=I20MR7=2.8r满足要求2nd；比等=15何44廿皿经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.4 选择导向装置对刀原件是用来确定刀具与夹具的相对位置的元件，对刀件已经标准化了，常见的对刀原件有圆形对刀块用于加工单一的平面，方形对刀块,用于调整组合铳刀位置时候对刀直角对刀块，用于加工相互垂直面或铳槽时候对刀，侧装对刀块，用他安装在夹具体侧面用于加工2相互垂
12、直面或铳槽时对刀，具体结构如下图圆形对刀块高度对刀装置，主要用于加工平面，选用圆形对刀块(JB/T8031.1-1999)JB/T圆形对刀块方形对刀块用于调整组合铳刀位置时候对刀直角对刀块，用于加工相互垂直面或铳槽时候对刀方形对刀块直角对刀块主要供盘状铳刀及圆柱立铳刀铳槽时对刀用。可选用直角对刀块(JB/T8031.3-1999)或侧装对刀块(JB/T8031.4-1999)直角对刀块侧重对刀块用他安装在夹具体侧面用于加工2相互垂直面或铳槽时对刀阴装对刀块塞尺的设计对刀时，铳刀不能与对刀块的工件表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，而应通过塞尺来校准他们之间的相对位置，即将塞尺放在
13、刀具与对刀块工作表面之间，凭借抽动塞尺的松紧感觉来判断铳刀位置，常用的塞尺有2种标准，一是对刀平塞尺，S=l-5mm公差取h8另外是对刀圆柱塞尺，d=3-5mm公差取h8,具体结构尺寸参阅夹具手册，平塞尺结构对刀平塞尺圆柱塞尺结构其余字4.5 夹具体用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，所以形位公差有较严格的要求。5.误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准与设计基准不重合而造成。二
14、是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=O.28mm,Td=O.25mm,a=96)DW=(1)=0.042.asin-2已知孔的形状公差为0.28,根据经验公式，ADW=T-易35知此结果符合。6.绘制夹具装配图6.1 制图比例1：1把工件视为透明体，用双点划线画出零件轮廓，作出定位面、夹紧面和加工的孔，无关的定位表面可以省略。6.2 夹紧、导向，夹具体画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或夹紧机构，画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配合和技术条件。对零件编号，填写标题栏和零部件明细表。其中还要在定位，导向完成后
15、进行定位精度的定性分析。（1）总装配图应按国家标准尽可能按比例1：1绘制，这样图样有良好的直观性。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构；（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位以及夹紧面和加工孔）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置和各支撑的位置；（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构；（4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉、螺母等），将夹具各组成元件组合成一体；（5）标注必要的尺寸、配合、公差等。夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸；夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头的引导所需要的配合尺寸要求。夹具中所有有配合关系的
