铣端面夹具设计

端面夹具设计

铣40

姓名：罗纳德

班级：11机械1班学号：0802110130 指导教师：何斌锋

成绩评定表

目录

1.序言 (1)

2.产前准备 (2)

2.1年生产纲领 (2)

2.2生产条件 (2)

3.确定毛坯 (3)

3.1 确定毛坯种类 (3)

3.2 确定铸件加工余量及形状 (3)

4.零件分析 (4)

4.1零件的作用 (4)

4.2零件的分析 (4)

5.夹具设计 (6)

5.1定位方案及定位装置的设计 (6)

5.2夹紧方案及装置的设计计算 (7)

5.3确定夹具体并绘制夹具体设计图 (8)

5.4夹具的装配图 (9)

5.4夹具设计及操作的简要说明 (9)

6.定位误差设计 (10)

7.设计体会 (11)

8.参考文献 (12)

1.序言

机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、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定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。

2.提高生产效率机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。

3.减少劳动强度采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以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.培养学生综合运用机械设计基础以及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，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。

2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。

3.使学生具有运用标准、规范手册、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一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，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。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

2.产前准备

2.1年生产纲领

工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，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成本。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。

2.2生产条件

1、卧式铣床：X60W(6H80)、X60

2、X6030、X6130、X6

3、X63W、6H83Y、4FWA、FA5H、FA5U、IAE、X3810等。

2、立式铣床：X50、X51(6H11)、X52、X52K(6H12)、X5

3、X53K(6H13)、X5430A、X50T X5350、 XS5040、X518等。

3、数控立式铣床：XsK5040Ⅲ。

4、键槽铣床：x920（292A）、4250、XZ9006。

5、王能工具铣：x8119、（678M）、x8126（679）、x8140、680。

认真执行《金属切削机床通用操作规程》有关规定：

①台式铣床：小型的用于洗削仪器、仪表灯小型零件的铣床。

②悬臂式铣床：铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂同常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。

③滑枕式铣床：主轴装在滑枕上的铣床，床身水平布置，滑枕可眼滑鞍导轨作横向移动，滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。

④龙门是铣床：床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。通常横梁可沿立柱导轨垂直移动，工作台可沿床身导轨纵向移动。用于大件加工。

⑤平面铣床：用于洗削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。它的结构简单，生产效率高。

⑥仿形铣床：对工件进行仿形加工的铣床。一般用于加工复杂形状的工件。

⑦升降台铣床：具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装的升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向，横向移动。

⑧摇臂铣床：摇臂装的床身顶部，铣头装在摇臂一端，摇臂可在水平面内回转和移动，铣头能再摇臂的端面上回转一定角度的铣床。

⑨床身式铣床：工作台不能升降，可沿床身导轨作纵向移动，铣头或立柱可作垂直移动的铣床。

3.确定毛坯

3.1 确定毛坯种类

零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。

3.2 确定铸件加工余量及形状

《机械制造工艺及设备设计指导手册》325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量。

4.零件分析

4.1零件的作用

题目所给的零件是车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的φ22孔与操纵机构相连，二下方的φ55mm半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。

4.2零件的分析

本次课设是要为此图4.2中的上端面设计一个铣Φ40mm孔端面的夹具，最终实现将工件定位，更加精确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4.2 零件图）

零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,本工件放置方法应如图1-3-1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，以及本工序的定位、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、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。

5.夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

问题的提出：

本夹具是用来粗铣Ф40mm孔的端面,包括后面工序的精铣，该工序完成后此端面主要作为后道工序的基准，所以主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度和表面粗糙度要求。

5.1定位方案及定位装置的设计

（图5.1 大平面）

（图5.1.1 V行块）

根据零件的结构特性，结合工件加工精度要求和便于装夹的原则等因素，工件采用1个大平面2个V 型块组合定位。1个平面限制3个自由度，固定的V 型块限制2个自由度活动的V 型块限制一个自由度。

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。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。

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。

设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。由于该零件的加工是铣φ40端面并以下底面作为定位面，属面定位类型，因此本次设计采用的定位机构为大平面与支撑钉相结合。定位的形式很多，大平面限制X ，Y 方向的转动及Z 方向的移动。小平面限制Y 方向的移动；再用另一个小平面限制X 、Y 方向的转动及Z 方向的移动，来实现完全定位。装夹工件时，通过夹紧机构压板将工件加紧。本次设计的定位选用的是定位平面与平面相结合，分别限制工件的X 、Y 方向的移动及转动自由度以及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、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。

5.2夹紧方案及装置的设计计算

1.夹紧方案的确定

由于是大批量生产，为提高生产效率及产量，本夹具采用手动夹紧，方便拆卸工

件。

2.夹紧力大小的分析计算：

采用V 型块夹紧防止转动

W

k

=

μα

1

22sin

????R M K

5.2=K

16.01=μ

18=R

得出

2.11=W

k

防止移动

W

f

=

μα

2

22sin

???F f K

5.2=K

2.02

=μ

得出

1.8686=W

f

由于工件所受夹紧力大于工件所受的切削力，而且实际夹紧力大于所需夹紧力。故本夹具安全可靠。

5.3确定夹具体并绘制夹具体设计图

夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般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。夹具体一般是设计成平板式（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，并于机床可靠联接。

（图5.3 夹具体）

5.4夹具的装配图

（图5.4 装配图）

5.4夹具设计及操作的简要说明

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具

结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。铣床床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。

6.定位误差设计

6.1误差分析

1.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，它是由三部分因素产生的：

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）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。

其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。

2.产生定位误差的原因

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。

2) 间隙引起的定位误差

在使用心轴、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。

3) 与夹具有关的因素产生的定位误差

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，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。

③夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致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，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。

由于本夹具的设计基准和定位基准重合，所以定位误差为零。

7.设计体会

在这次历时两个礼拜的课程设计中，发现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，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。让我认识到了仔细认真的重要性。

这次课程设计让我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理解，特别使其中的技术要求。同时感觉到了细节的重要性。有时候我们我们错的并不是理论，而是我们很容易忽略的线型和该删掉的线我们没有删掉。作为一个设计者不仅应掌握良好的专业知识，有一个认真仔细的心态，还有有一个冷静的心态，遇到问题不能慌乱，不知所措

首先根据工件的加工要求，我选择了钻床，因此加工方向式垂直与水平面的。然后工件主要定位部分为一个圆柱销和一个削边销，以及零件上表面，共限制六个自由度，属完全定位。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。这样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，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施。通过精度验算可知，此项机床夹具可施行。工件的定位、夹紧符合要求。

在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西。在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。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能的具体实践过程。通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实践得到了充分的结合，有利于培养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认识

我们在这次的学习实践中看到了自己的不足，同时发现到自己的一个不足，意味着我们成长了一点，如果我们每天成长一点点，那么我们会稳扎稳打的走向成功。

8.参考文献

1.黄如林.切屑加工简明实用手册. 北京：化学工业出版社,2004.

2.王绍俊.机械制造工艺手册. 北京:机械工业出版社,1985.

3.孟少农.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,1991.

4.杨叔子.机械加工工艺师手册.北京:机械工业出版社，2001.

5.王光斗、王春福．机床夹具设计手册．上海：上海科学技术出版社，2001.

6.吴宗泽、罗圣国.机械设计课程设计手册. 北京:高等教育出版社2006.

盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。