课程设计端盖专用夹具设计.docx

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课程设计端盖专用夹具设计

前言

机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。

机械设计是机械工程的重要组成部份，是决定机械性能的最要紧因素。

由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。

在机械制造厂的生产进程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工、查验、装配、焊接等工作,所利用的工艺装备统称为夹具。

如机床夹具、查验夹具、焊接夹具、装配夹具等。

机床夹具的作用可归纳为以下四个方面：

1.保证加工精度机床夹具可准确确信工件、刀具和机床之间的相对位置，能够保证加工精度。

2.提高生产效率机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时刻。

3.减少劳动强度采纳机械、气动、液动等夹紧机构，能够减轻工人的劳动强度。

4.扩大机床的工艺范围利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。

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.培育学生综合运用机械设计基础和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，通过课设训练能够巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。

2.学习和把握一样机械设计的大体方式和步骤。

培育独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好预备。

3.使学生具有运用标准、标准手册、图册和查询有关设计资料的能力。

我国的装备制造业尽管已有必然的基础，规模也不小，实力较其它进展中国家雄厚。

但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业进展的需要。

咱们要以高度的使命感和责任感，采取加倍有效的方法，克服进展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。

1.产前预备

年生产纲领

工件的年生产量是确信机床夹具整体方案的重要依据之一。

如工件的年生产量专门大，可采纳多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采纳此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造本钱较高；如工件的年生产量不大，可采纳单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作本钱。

如5万件以上夹具复杂用全自动化的设备，5000件小批量生产用手动设备。

生产条件

直径从1毫米以下至120毫米的所有规格钻头都能够利用钻床加工。

台式钻床的加工范围通常在15毫米以下。

立式钻床的最大加工范围通常在15~75毫米之间。

摇臂钻的最大加工范围在25~120毫米之间。

各类钻床主轴的锥孔型号和功率不同。

最小的高速台钻的功率只有200W，最大的摇臂钻的功率能够达到25KW。

台钳经常使用在立式钻床和台式钻床上，只能夹持小型零件，大中型零件通常在摇臂钻上加工，直接夹紧在工作台上。

Z5025型号立式钻床，最大钻孔直径25mm，主轴端至底面距离1000mm，主轴级数9级，主轴转速范围500-2000转每分钟，主轴行程200mm，外形尺寸1050×687×1980。

零件工艺分析

本次课设是要为此图中的端盖设计一个钻φ9孔的夹具，最终实现将工件定位，加倍精准和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。

图1-1

零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等整体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方式，是设计机床夹具整体结构的依据,本工件放置方式应如图1所示。

工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，和本工序的定位、夹紧原理方案。

工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位和外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采纳的机床加工方式，定位方案不必然要定六个自由度，但要完全定位。

工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。

确信夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择适合的定位点，确保夹紧力平安、靠得住同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。

2.夹具结构设计

定位机构

图2-1

在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。

工作定位方案的确信是夹具设计中第一要解决的问题。

依照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。

在机床夹具的利用进程中，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保护。

设计夹具是原那么上应选该工艺基准为定位基准。

不管是工艺基准仍是定为基准，均应符合六点定位原理。

由于该零件的加工是钻φ9孔并以φ26孔内表面作为定位面，属孔定位类型，因此本次设计采纳的定位机构为圆柱销与大平面相结合。

圆柱销定位的形式很多，短圆柱销定位限制Y，Z方向的移动，限制两个自由度；长圆柱销定位限制工件的Y，Z方向的转动和移动，限制四个自由度；两个短圆柱销与长圆柱销相同。

大平面限制X，Y方向的转动及Z方向的移动。

装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件。

本次设计的定位选用的是短销与平面相结合，别离限制工件的X、Y方向的移动及转动自由度和Z方向的旋转自由度。

心轴定位的特点为结构简单、制造容易、夹紧靠得住，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。

夹紧机构

图2-2

1.夹紧的目的：

使工件在加工进程中维持已取得的定位不被破坏，同时保证加工精度。

2.夹紧力的方向的确信：

1）夹紧力的方向应有利于工件的准确信位，而不能破坏定位，一样要求主夹紧力应垂直于第必然位基准面。

2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。

3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。

3.夹紧力的作用点的选择：

1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确信的区域内，以幸免破坏定位或造成较大的夹紧变形。

2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。

3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。

4）夹紧力的反作使劲不该使夹具产生阻碍加工精度的变形。

4.选择夹紧机构：

设计夹紧机构一样应遵循以下要紧原那么：

1）夹紧必需保证定位准确靠得住，而不能破坏定位。

2）工件和夹具的变形必需在许诺的范围内。

3）夹紧机构必需靠得住。

夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构

4）必需保证自锁，机动夹紧应有联锁爱惜装置，夹紧行程必需足够。

5）夹紧机构操作必需平安、省力、方便、迅速、符合工人操作适应。

6）夹紧机构的复杂程度、自动化程度必需与生产纲领和工厂的条件相适应。

图2-3

选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。

螺栓螺母夹紧机构的特点：

①结构简单，制造方便加紧靠得住施力范围大；②自锁性能好操；③扩力比80以上，行程S不受限制；④加紧工作慢，效劳低。

图2-4

2.3导向装置的选择

导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，钻床夹具中钻头的导向采纳钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。

这些装置均已标准化，可按标准选择。

综上分析，本次设计采纳固定导向套加工工件，来提高其工作的持续性和其工作效率。

选择导向装置：

导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。

图2-5

用于钻床零件加工的是可换钻套装置。

换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可掏出，换套方便迅速。

钻夹具中的钻套,除要求它引导钻头，钻出正确的孔外，还要求它能在装卸时快而准确。

一样在工厂中利用较多的是可换钻套，尽管这种钻套具有可换的优势，但在制造上较复杂；由于采纳螺钉来压紧,因此占面大，而又增加制造步骤。

钻模板与支柱之间用开口销连接。

机床夹具的整体形式

机床夹具的整体形式一样应依照工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确信。

夹具的组成归纳为：

1）定位元件及定位装置用于确信工件正确位置的元件或装置。

2）夹紧元件及夹紧装置用于固定元件已取得的正确位置的元件或装置。

3）导向及对刀元件用于确信工件与刀具彼此位置的元件。

4）动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采纳气动、液动等动力装置。

5）夹具体用于将各类元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。

6）其他元件及装置依照加工需要来设置的元件或装置。

确信夹具体：

夹具体上一样不设定位和定向装置，专门是台钻、立钻和摇臂钻上利历时，但夹具体底板上一样都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。

夹具体一样是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。

它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床靠得住联接。

2.4.2确信联接体：

联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时要紧考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。

此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，一样用内六角螺栓定位。

夹具体的整体设计图:

整体图

图2-6

绘制夹具零件图

对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。

视图尽可能与装配图上的位置一致。

1.零件图尽可能按1:

1绘制。

2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应依照装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。

3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。

4.零件图名称：

零件图1端盖

零件图2夹具体

绘制夹具装配图

图2-7

1.装配图按1:

1的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的要紧结构及夹具的工作原理。

2.视工件为透明体，用双点划线画出要紧部份（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。

画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。

3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。

4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。

此机床夹具要用到的零件如下：

（1）连接轴

（2）导向套

（3）套板

（4）内角圆柱头螺钉

（5）左侧板

（6）底板

（7）右边板

（8）内角圆柱头螺钉

（9）六角螺母-C级

（10）垫圈-C级

（11）压板

5.标注必要的尺寸、配合、公差等

（1）夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。

（2）夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。

如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。

（3）夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。

（4）夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。

（5）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。

6.夹具装备图上应标注的技术要求

（1）定位元件的定位面间彼此位置精度。

（2）定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的彼此位置精度。

（3）定位表面与导向元件工作面间的彼此位置精度。

（4）各导向元件的工作面间的彼此位置精度。

（5）夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。

关于不同的机床夹具，关于夹具的具体结构和利用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。

设计中能够参考机床夹具设计手册和同类的夹具图样资料。

7.对零件编号，填写题目栏和零件明细表：

每一个零件都必需有自己的编号，此编号是唯一的。

在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。

完整填写题目栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。

完整填写明细表，一样来讲，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。

注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。

8.机床夹具应知足的大体要求包括下面几方面：

1）保证加工精度这是必需做到的最大体要求。

其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。

2）夹具的整体方案应与年生产纲领相适应在大量量生产时，尽可能采纳快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。

在中、小批量生产时，夹具应有必然的可调性，以适应多品种工件的加工。

3）平安、方便、减轻劳动强度机床夹具要有工作平安性考虑，必要时加爱惜装置。

要符合工人的操作位置和适应，要有适合的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。

大量量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。

4）排屑顺畅机床夹具中积集切屑会阻碍到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，阻碍加工精度。

清理切屑将增加辅助时刻，降低生产率。

因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。

5）机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。

3.定位误差设计

误差分析

定位误差

工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部份因素产生的：

1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。

2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。

3）加工进程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等缘故引发的误差。

其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变更量所引发爱的加工误差。

产生定位误差的缘故

1.基准不重合来带的定位误差：

夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。

在利用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。

1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。

2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，和其形状误差致使产生的导向误差和对刀误差。

3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差致使工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。

4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，和定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。

定位误差的计算

1.定位误差，此项主若是定位孔∮4H7与定位销∮4r6的间隙产生，最大间隙为-mm。

2.钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为10.4±25mm，误差为5mm。

3.钻套与衬套的配合间隙，有∮14H7／h6可知最大间隙为mm。

4.钻套内孔与外圆得同轴度误差，关于标准钻套，精度较高，此项能够忽略。

5.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出：

e=（H/2+h+b）△max/H

e----刀具引偏量（mm）

H----钻套导向高度（mm）

h----钻套下断面与工件间的空间高度（mm）

△max----刀具与钻套的最大间隙

刀具与钻套的配合为∮4H7/r6，可知△max=0.028mm；将H=20mm,h=5mm,b=426mm。

由于上述各项都是按最大误差计算，事实上各项也不可能同时显现最大值，各误差方向也极可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和：

该项误差大于中心距允差0.1mm的2/3，可用。

结论

在这次历时两个礼拜的课程设计中，发觉自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践体会仍是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。

让我熟悉到了认真认真的重要性。

这次课程设计让咱们更能注意到细枝末节。

这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的明白得，专门使其中的技术要求。

同时感觉到了细节的重要性。

有时候咱们咱们错的并非是理论，而是咱们很容易忽略的线型和该删掉的线咱们没有删掉。

作为一个设计者不仅应把握良好的专业知识，有一个认真认真的心态，还有有一个平复的心态，碰到问题不能忙乱，惊惶失措

第一依照工件的加工要求，我选择了钻床，因此加工方向式垂直与水平面的。

然后工件要紧定位部份为直径为φ26mm的中心孔和一侧端面，用长销小平面定五个自由度。

尽管没有知足六个自由度的要求，可是不阻碍机床夹具的工作。

因为被加工件需要钻2个孔不限制Z向的旋转会增进效率。

最后是将定位销和支承板固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。

如此将工件稳固的夹紧在机床上，能更方便，准确的进行钻孔加工。

通过以上这些步骤，此机床夹具能够正常工作，此项设计方案可实施。

通过精度验算可知，此项机床夹具可实施。

工件的定位、夹紧符合要求。

在设计的进程中，尽管感觉到了我的不足的地方，可是我也学到了很多东西。

在必然程度上，使我对以前学习过的东西有了加深明白得和熟练操作。

课程设计是机械专业学习的一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技术的具体实践进程。

通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的明白得和熟悉。

课程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实践取得了充分的结合，有利于培育解决工程实际问题的能力。

上学期在沈飞进工厂实习或参观的时候对夹具也有所了解，而这次课程设计的经历，使我对夹具有了更深刻的熟悉

咱们在这次的学习实践中看到了自己的不足，同时发觉到自己的一个不足，意味着咱们成长了一点，若是咱们天天成长一点点，那么咱们会稳扎稳打的走向成功。

致谢

为期两周的课程设计转眼就过去了。

通过这两个礼拜的课程设计，使我综合的运用了几年所学的专业知识。

在课程设计中，发觉自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践体会仍是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。

第一，感激学校给咱们提供这次宝贵的实习机遇，这让我真切的体会到理论与实际相结合的意义，为我尔后的机械制造技术设计思路奠定了基础。

从次课程设计中能让咱们学习到一些讲义中不能引发咱们注意的细节东西，感激学校为咱们提供的宝贵学习机遇！

我超级感激我的指导教师张福教师。

两周来，我时刻体会着教师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，不论天气有何等的酷热，都会在咱们身旁细心指导。

在课外时刻，咱们不明白一些设计的问题和有关画图方面的问题时，每次去教师那里，教师都会在百忙当中给咱们足够的时刻去问问题，有时还会和我坐下来一路讨论设计的方案。

当我的提出的方案不是经济有效的时候教师会细心讲解给予更好的意见。

整个进程，教师都倾注了大量的心血。

正是在教师科学、严谨的指导下，我的课程设计才能顺利进行，这篇论文也才得以顺利完成。

教师不仅在学习上对我严格要求，在咱们的思想行为上都给予了教育与指导。

这次课程设计尽管我完成的不是很成熟，可是通过教师的帮忙和自己的尽力完成课程设计仍是让我有一种自豪感，这是我自己真的去试探，设计，查询资料得来的功效。

在这次课程设计终止的时候，我感到有一种轻松感，不是因为课程设计不用再做了，而是因为我从这次课程设计中取得了知识，有所学、有所用。

加倍明白咱们以后能做什么，会做什么，该做什么。

让咱们对行业有了了解，让咱们对自己的以后有了计划。

感激张福教师的细心指导！

参考文献

[1]吴宗泽，罗圣国，书名《机械设计课程设计手册》，出版者：

高等教育出版社，出版年：

1999，引用部份起止页：

37～46。

[2]李庆余，书名《机械制造装备设计》，出版者：

机械工业出版社，出版年：

2020年，版次：

2版

[3]张海华，书名《机械制造装备设计指导书》，出版者：

机械工程系，引用部份起止页：

44～46页。

[4]薛源顺，书名《机床夹具图册》，出版者：

机械工业出版社，出版年2003年，版次：

1版