机械制造装备设计课程设计斜压块镗孔夹具设计【全套图纸】

沈阳理工大学课设说明书 机械制造装备设计课程设计说明书题目斜压板镗孔夹具设计 系 装备工程分院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 091212姓名学号 07 指导教师完成日期 2010 年 12 月 24 日沈阳理工大学应用技术学院课程设计任务书课程名称: 机械制造装备设计 题 目：斜压块镗孔夹具设计专 业：机械设计制造及其自动化全套图纸，加153893706主要内容及要求：1、根据所给的零件草图，画出零件工作图。2、完成斜压板的镗孔的专用夹具总装配工作图。3、完成专用夹具部分零件工作图。4、编写设计计算说明书。5、总工作量要求：总图量为：0#图纸1张；设计计算说明书15页。主要参考资料：夹具设计手册、夹具设计图册、机械零件设计手册。进度安排： 1、1-2天完成工件工作图绘制及夹具设计方案。2、3-6天完成夹具总装配图设计。3、7-10天完成专用夹具部分零件图及设计计算说明书编写。课程设计指导教师： 2010 年 12 月 6 日教研室主任： 2010 年 12 月 6 日课程设计计划书一、课程设计目的1、本课程设计是机械制造装备设计课程的延续，通过设计实践，进一步掌握机械制造装备设计的一般方法。2、培养学生综合运用机械制图、机械设计基础、金属材料及热处理、机械制造结构工艺等相关知识，培养工程设计的能力。3、培养学生使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。4、提高学生技术总结及编制技术文件的能力。5、为毕业设计打下良好的基础。二、课程设计题目斜压块镗孔夹具设计三、课程设计的内容与基本要求（一）内容1、完成斜压板的镗孔专用夹具总装配图。2、完成斜压板的镗孔专用夹具部分零件工作图。3、编写设计计算说明书。4、总工作量要求：总图量为：0#图纸1张；设计计算说明书15页。（二）基本要求1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成总工作量要求。2、根据设计题目，完成规定的设计内容和工作量要求。3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。4、设计计算说明书力求用工程术语，简明扼要，计算合理、准确，表达清晰，文字通顺简练，字迹工整。四、进度安排 1、1-2天完成零件工作图绘制及夹具设计方案。2、3-6天完成夹具总装配图设计。3、7-10天完成专用夹具部分零件图及设计计算说明书。课程设计指导教师： 2010 年 12 月 6 日教研室主任： 2010 年 12 月 6 日目录 绪论 11夹具设计简介 2 1.1机床夹具的功能 2 1.2已知工件 22夹具的结构设计 3 2.1设计机床夹具前的准备工作 3 2.2确定机床夹具的结构方案3 2.3绘制夹具装配图 4 2.4绘制夹具零件图 53夹具精度的验算 6 3.1定位误差的分析与计算 64 课设说明 8 4.1设计方案论证 8 4.2设计方法手段与结果 8 4.3仪器设备 8结论 12致谢 13参考文献 14绪论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，为以后续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。 零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们时机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而3破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。 1 机床夹具设计简介1.1 机床夹具的功能（1）保证加工精度工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过加紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，陈为加紧。这样，就可以保证，工件加工表面的位置精度，且精度稳定。（2）提高生产率使用夹具来安装工件，可以减少划线，找正、对刀等辅助时间，采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力加紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。（3）扩大机床的使用范围有些机床夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。 （4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全1.2 已知工件 待加工工件如图1-1所示，工件总长115mm，总高110mm，总宽90mm，凸台宽50mm，大端高35mm；要求设计一套半精镗孔30H7的夹具。图1-1 原工件2 夹具结构设计2.1 设计机床夹具前的准备工作2.1.1 明确工件的生产要求 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。2.1.2 充分理解工件的零件图和工序图 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，他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。工序图给出了零件本工序的工序基准、以加工表面、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、决定了机床夹具的定位方案，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，定位方案不一定要顶六个自由度，但是要完全定位。工件的代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形尺寸，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。2.2 确定机床夹具的结构方案2.2.1 选择定位原件 根据工序图给出的定位原理方案，按有关标准正确选择定位元件或定位元件的组合。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。2.2.2 选择夹紧机构（1） 夹紧力的方向： 夹紧力的要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能是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。（2） 夹紧力的作用点： 夹紧力的作用点应该选择在定位元件支撑点的作用范围内，以及工件刚度高的位置。确保工件的定位准确、不变形。（3） 选择加紧机构： 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： 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和加紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。 手动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。 手动夹紧机构应操作灵活、方便。（4） 夹紧力的大小： 夹紧力的大小一般按静力平衡条件计算，计算出夹紧力为理论加紧力。为保证工件装夹安全可靠，实际夹紧力应等于理论加紧力乘以系数K，一般K=1.52.5。各种典型夹紧机构的计算方法可参阅机床夹具手册。2.2.3 机床夹具的总体形式 机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。（1） 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。（2） 确定联接体： 联接体是将装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。（3） 确定夹具体： 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、夹紧机构和联接体，并于机床可靠联接。2.3 绘制夹具装配图（1）装配图应按照国家标准尽可能1：1地绘制，三视图要完整清晰的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（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、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。（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。 夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、国定尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。 夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块对刀时塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸即公差。 夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 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）标注技术条件。 定位元件的定位面间相互位置精度。 定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。 定位表面与导向元件间的位置精度。 导向元件工作面间的位置精度。（7）对零件编号，填写标题栏和零件明细表。 每一个零件都必须有自己的编号，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。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般来说，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。2.4 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、技术要求应根据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。3 夹具精度的验算3.1 定位误差的分析与计算3.1.1 定位误差（1）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；（2）夹具带着工件安装在机床上，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。1. 定位误差，此项主要是定位孔20H7与定位销20g6的间隙产生，最大间隙为0.05mm。2. 固定镗套与镗模架的配合间隙，有30H6g5可知最大间隙为0.029mm。3. 镗套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。4. 镗杆与镗套的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出： e=( H/2 + h + b )max/He-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镗杆与镗套的配合为30H6/g5，可知max=0.025mm；将H=30mm, h=12, B=30mm代入，可求得e=0.05mm。由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，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。3.1.2 产生定位误差的原因（1）平位情面定形，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应到被加工表面的位置上去，所产生的定位误差称之为基准转换误差。（2）定位基准面与定位元件表面的形状误差。（3）导向元件，对刀元件与定位元件间的位置误差。（4）夹紧力使工件或夹具产生变形，产生位置误差。（5）夹具在机床上的安装误差。（6）定位元件与定位元件间的位置误差。4 课设说明4.1 设计方案论证（1）首先根据已知工件的需要，选用卧式镗床加工比较合理。（2）然后工件主要定位部分为底面和侧面，我认为可以用两条支撑板定位底面（限制一个移动自由度和两个旋转自由度），再用一条支撑板定位侧面（限制一个移动自由度和一个旋转自由度），最后用一个支承钉定位侧面（限制一个移动自由度），这样就能使工件完全定位。（3）先将两底面支撑板固定在一个大平面夹具底座上，然后将侧面支撑板和支承钉固定到各自的支座上，将两个支座固定到夹具底座上，最后用一个移动压板夹紧工件的上表面，将一个安装了固定镗套的镗模板固定到夹具底座上，使镗套对定要加工的30H7孔。4.2 设计方法手段与结果（1）首先，对工件的加工要进行分析，在工件上半精镗30H7的孔，根据工件的形状和加工要求，我认为采用镗床比较合理。（2）然后，选用两条支撑板定位底面，限制了一个移动自由度和两个旋转自由度；再用一条支撑板定位侧面，限制了一个移动自由度和一个旋转自由度；最后用一个支承钉定位侧面，限制了一个移动自由度。所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，可以利用移动压板，进行夹紧，因为移动压板简单使用，而且不影响加工过程，所以最终选择移动压板进行夹紧。（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，符合完全定位，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。4.3 仪器设备（1）内六角圆柱螺钉 12个 材料：35钢（2）双头螺柱 2个 材料：45钢（3）1型六角螺母 3个 材料：35钢（4）小垫圈 4个 材料：35钢（5）A型圆柱销 3个 材料：45钢（6）A型支承钉 1个 材料：45钢（7）支承钉支架 1个 材料：HT200（8）支承板 3个 材料：HT200（9）支承板支架 1个 材料：HT200（10）移动压板 1个 材料：HT200（11）圆柱螺旋压缩弹簧 1个 材料：65钢（12）A型固定镗套 1个 材料：HT200 （13）镗套螺钉 1个 材料：35钢（14）镗模架 1个 材料：HT200 图4-1 固定镗套图4-2 移动压板图4-3 镗模架结论利用3个支撑板和1个支承钉，刚好可以限制6个自由度，符合完全定位原理。再对工件进行夹紧设计，应用一个移动压板在工件上表面上进行夹紧，这样就可使工件稳固的夹紧在机床上，能更加方便、准确的进行镗孔加工。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。通过本次毕业设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。我的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。在设计过程中，通过把自己几年来所学到的专业知识和实践相结合，并运用到设计中，我顺利完成了课程设计的各项任务。但在设计过程中，我对一些理论问题掌握的不够充分，经过多次向指导老师请教才得以解决。在今后学习和工作中，我会更多的吸取相关方面的知识，不断提高自己的专业水平能力。通过本次课程设计，我了解和掌握了机械装备设计、CAXA电子图版和机械制图等方面的诸多知识，锻炼了自己分析问题和解决问题的能力，并积累了一定的实践经验，为今后的学习及以后的工作中打下了坚实的基础。但由于时间紧、任务重，再加上本人的知识水平和能力有限，以及经验不足，设计中难免存在一些缺点和错误，欢迎老师给予批评指正。致谢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，比如：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，夹具体一般设计成平板式，保证具有足有的刚性，还有设计的装配图应按照1：1的比例画出，视图要完整清楚的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理，并视所有工件为透明体，用双点划线画出主要部分，并画出定位元件，夹紧机构和导向装置的位置。首先我要感谢我的指导教师，在设计过程中给与我很大的帮助，使我在细节和思想上更加完善，而且也从中吸取了经验和思想。参考文献（1）书名：机械制造装备设计 作者：李庆余，孟广耀 出版者：机械工业出版社出版年：2007年 版次：2版 （2）书名：机械制造装备设计指导书 作者：张海华 出版者：机械工程系 出版年：2007年 版次：2版（3）书名：机械设计课程设计手册 作者：吴宗泽，罗圣国 出版者：高等教育出版社 出版年：1999年 版次：2版。16