机床夹具课程设计说明书.doc

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1、机床夹具课程设计班 级 G09机 械 姓 名 于 朋 学 号 G095153032 导 师 赵敖生 宜沈平 三 江 学 院2 0 1 2 年 6 月前 言机械制造工艺与夹具技术被引入工业领域已经有一百多年的历史了，随着工业的迅猛发展机制工艺与夹具技术更加日新月异。伴随着数学、控制理论计算机、电子器件的发展，出现了机制工艺与夹具技术系统，并作为一门应用科学已发展成熟，形成了自己的体系和一套行之有效的分析和设计方法。这次课程设计是机械制造的一个十分重要的学习环节，是对入学以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次课程设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决机床夹具问题

2、的一次综合训练。通过本次设计使我巩固了已学的知识，加深了印象，使自己能够运用所学的机械制造知识解决一些具体的问题。此次课程设计涉及的知识面有夹具设计、零件安装、加工工艺、CAD制图等多方面的知识。通过这次课程设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的知识，提高自己设计制图等能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。由于本人水平

3、有限，设计还有许多不足之处，希望老师给予批评和指正！目 录前 言2目 录3第 一 章 机床夹具概述41.1 机床夹具的概念41.2 机床夹具的分类41.3 机床夹具的组成51.4 机床夹具的功用51.5 机床夹具的现状及发展61.6 本课题研究的目标81.7 完成本课题的可行性分析8第 二 章 工件的定位及定位元件92.1 工件在夹具中的定位92.2 夹紧方案112.3 定位元件的布置11第 三 章 夹具总图设计123.1 夹具装配图的分析123.2 夹具的基本结构分析133.3 夹具体的选择143.4 导向装置设计153.5 工艺设计16总 结18参考文献19第 一 章 机床夹具概述中文名称

4、：机床夹具 英文名称：machine tool fixture 定义：在机床上用于装夹工件或引导刀具的装置应用学科：机械工程（一级学科）；夹具（二级学科）1.1机床夹具的概念机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。1.2机床夹具的分类1、专门化分类1）通用夹具； 2）专用夹具；3）通用可调夹具和成组夹具；4）组合夹具；5）随行夹具2、按使用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、

5、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。3、按夹紧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。13机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置

6、。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。1.4 机床夹具的功用1、能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 2、能减少辅助工时，提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 3

7、、能扩大机床的使用范围，实现一机多能 根据加工机床的成形运动 ，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。4、减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。1.5机床夹具的现状及发展1、机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹

8、具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： （1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； （2）能装夹一组具有相似性特征的工件； （3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； （4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； （5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高机床夹具的标准化程度。2、机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主

9、要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。 （3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动

10、强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具

11、有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。1.6本课题研究的目标1、熟悉机床夹具的组成，了解相关的基础知识2、熟练的的分析机床夹具的工艺；3、学会对机床夹具工艺的制定；4、完成本次夹具设计，顺利结业。1.7完成本课题的可行性分析本次课程设计凭借多年所学的理论知识和实践知识可以完成本次设计的编写，并且设计的专题与自己所学专业相对应，具有充分的产考材料（如：机械制造基础、机械设计指导书、机械基础工艺学

12、、机械制造工程学、课程设计指导书、机床夹具课程设计说明书、CAD应用技术等参考材料），除此还有专门的辅导老师、教授作辅导；综合以上分析完成课题。第 二 章 工件的定位及定位元件21 工件在夹具中的定位1、六点定则用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。2、限制工件自由度与加工要求的关系工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，

13、工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。在工件定位时，以下情况允许不完全定位：（1）加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。（2）毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。（3）加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件

14、产生变形，甚至无法安装和加工。因此，不可用重复定位是不允许的。 当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用3、基准、对定位元件的基本要求（1）定位基准的选择定位基准的选择，应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准作为定位基准；遵守基准统一原则；应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。（2）对定位元件的基本要求足够的精度、足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。4、工件定位方式及其定位元件（1）工件以平面定位。工件以平面作为

15、定位基准时，所用定位元件一般可分为主要支承和辅助支承。主要支承用来限制工件的自由度，具有独立定位的作用。辅助支承用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。（2）工件以圆柱孔定位。工件以圆柱孔为定位基准，如套类、齿轮、拨叉等。此种定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。（3）工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有：V形块、定位套和半圆套。2.2夹紧方案本课题夹紧方案如图2-1图2-12.3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

16、、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。第 三 章 夹具总图设计31 夹具装配图的分析本课题夹具图见图3-1图3-13.2夹具的基本结构分析本此夹具设计为弯臂杠杆钻孔夹具，主要由钻模板、快换钻套、固定钻套、V形块（支块、顶杆）、顶杆手轮、底板、竖板、螺套、可调支撑、紧定螺钉、定位轴等元部件组成。1、零件的形状本课题夹具图见图3-2图3-22、尺寸分析（1）底板 220120mm；（1）定位轴 120.5mm；（1）快换钻套 26F7/m6；（1）钻套 35F7/n6；（1）螺套 44H7/r6;（1）弯臂中心距为118cm。3.3夹具体的选择夹具

17、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，夹具体毛坯可以分为以下四类。1）、铸造夹具体。铸造夹具体如图所示，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

18、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。 3.4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

19、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.所选钻套如图示：3.5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

20、计算。下面是对18H7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18H7钻孔0.21517.818H7扩孔0.05517.9518H7铰孔H718H7（注：这三部工序全都采用Z2125机床来进行加工的）总 结在这次设计中，我学习并掌握了科学研究的基本方法和思路，为今后的学习工作打下了扎实的基础，在以后，我将会继续努力，继续学习，认真运用所学的知识，同时我也发现了自己的许多不足。什么叫书到用是方恨少，经过这次的课程设计，我深深认识到这句话的含义。时间匆匆，不知不觉几个月的时间已经结束。在此期间经过各位指导老师和同学的帮助下终于顺利完成了本次课题，完成设

21、计的同时我的心情还是比较激动，也有一点小小的成就感，当然在这次做设计过程中遇到了不少的难点，但是虽说难点多，但只要认真翻阅资料，耐心查找什么都会容易解决。在此感谢各位老师，谢谢你们的细心教导，向我尊敬的老师表示衷心的感谢！“海阔凭鱼跃，天高任鸟飞”同学们让我们像雄鹰一样搏击长空，共同携手把成绩学的更好、把校园建的更美、把技能学的更强。成为21世纪有用之才！参考文献1 孙汉卿. 数控机床维修技术M. 北京：机械工业出版社，2001.2 赵家齐. 机械制造工艺学课程设计指导书M. 北京：机械工业出版社，2000.3 吴 拓. 机械制造工艺与机床夹具M. 北京：机械工业出版社，2010.4 肖继德. 机床夹具设计M. 北京：机械工业出版社,2003.5 张福润. 机械制造技术基础M. 武汉：华中科技大学出版社,1999.6 宜沈平. 计算机工程制图与机械设计M. 南京：东南大学出版社,2004.7 成大先. 机械设计手册M. 北京：高等教育出版社,2001.8 赵敖生. 机械制造工程学及机械设计教学指导书J. 南京：三江学院,2012.9 中国机械设计大典编委会. 中国机械设计大典. 南昌：江西科技出版社,2002.