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1、洛阳理工学院1前言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，也是机械设计制造及其自动化专业学生应该学习的一门主要专业课。其目的在于： (1) 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。(2) 为了开阔视野，掌握制造技术最新发展，开阔专业视野，培养复合型人才，促进先进制造技术在我国的研究和应用，“先进制造技术”以作为许多学校的必修课程。为了提高学生综合运用机械设计基础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，通过课程设计训练可以巩固、加深有关机械设计方面的理论知识。(3) 使学生具有
2、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。它们是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、重力等的作用而使工件的既有位置遭到破坏，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
3、、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。洛阳理工学院2第 1 章 夹具的发展概况第 2 章 夹具设计2.1 夹具的功用机床夹具是零件在机床上加工时，用于装夹工件（和引导刀具）的一种工艺装备。其作用是正确确定工件与刀具之间的相对位置。并将工件牢固地加紧，使用夹具可以有效地保证工件加工质量。提高劳动生产率，扩大机床的工艺范围和减轻劳动强度，因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。2.2 夹具的设计本夹具主要用来钻直径为 6 的通孔，这个孔的技术要求一般，考虑提高生产率，降低生产成本及劳动强度，需设计专用夹具。而精度则不是本道
4、工序主要考虑的重点问题。2.2.1. 设计前的准备工作本次设计主要考虑工件的定位和夹紧，保证工件加工时的尺寸和形位公差，再设计前应该查阅夹具相关的资料和书籍，明确零件的加工精度和尺寸要求，选择合适的定位及夹紧机构，满足夹具设计要求。要参考各种先进的夹具机构，能够正确使用各种夹具。2.3. 总体方案的确定（1） 定位基准的选择由零件图可知：直径为 6 的孔对底面的技术一般，其设计基准为底面，所以为了使定位基准为零，应选择以与孔垂直的基准面 A 定位。（2） 选择定位元件甲面洛阳理工学院3选择 8 定位螺钉作为侧面定位零件。（3） 定位误差的计算钻 6 的孔与底面的定位误差的计算。由于基准重合，所
5、以 B 0（4） 确定夹紧方案参考夹具资料，采用螺纹压紧在工件表面上，另一端采用短销限制零件的移动，侧面用一挡销限制零件转动，螺纹调节压紧力的大小，保证零件能够和定位元件紧密结合。（5） 确定引导元件对于直径为的 6 孔，主要尺寸由机床夹具手册国家标准 GB/T2263-80,GB/T2265-80 选取，钻孔时钻套内径为 67mm，外径为 15n6mm.钻套与加工表面的距离取 20mm.（6） 夹具精度分析与计算由图可知，所设计的夹具需要保证的要求有：与基准面 A 垂直，但因精度要求较低不必进行验算。（7） 绘制夹具总图钻夹具的装配图及夹具部分的零件图见附件。洛阳理工学院4图 2-1 工件视
6、图图 2-2 方案一：一面两销定位2.3.2. 定位精度的分析与计算夹具的主要功能是用来保证工件加工表面的位置精度。影响位置精度的主要因素有三个方面：1）工件在夹具中的安装误差，它包括定位误差和夹紧误差。2）夹具在机床上对定误差，指夹具相对于刀具或相对于机床成形运动的位置误差。洛阳理工学院53）加工过程中出现的误差，包括机床的几何精度、运动精度，机床、刀具、工件和夹具组成的工艺系统加工时的受力变形，受热变形，磨损，调整、测量中的误差，以及加工成形原理上的误差等。第三项一般不易估算，夹具精度验算是指前两项，其和不大于工件允差的 2/3 为算合格。2.3.3 夹紧方案的设计和压紧元件的选择(1)夹
7、紧力的方向：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。(2)夹紧力的作用点：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。(3)选择夹紧机构：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夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。手动夹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。手动夹紧机构应操作灵活、方便。选用 M10 的镙柱、开口垫圈
8、和 M14 的外六方螺母来夹紧工件。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，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。方案一 使用快速螺旋夹紧机构方案二 使用偏心轮夹紧机构因定位方案选择的是两面两螺钉定位，偏心轮夹紧机构更合适于本方案，所以采用方案二洛阳理工学院6根据以上对夹紧机构的要求和钻床夹具的主要技术要求，本设计采用的夹紧机构如图 2-3 所示。图 2-3 夹紧机构2.3.4 导正装置的选择刀具的导向是为了保证孔的位置精度，增加钻头的支撑以提高其刚度，减少刀具的变形，保证孔加工的位置精度，常用的几种钻套如下图所
9、示。图 2-4 可换钻套 图 2-5 快换钻套 图 2-6 固定钻套（A、B 型）图示钻套均已标准化，设计时可以查夹具设计手册。本次设计由于加工零件批量大，钻套易磨损，故选用可换钻套，如下图所示洛阳理工学院7图 2-7 快换钻套2.3.5. 夹具体的设计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，水平，所以形位公差会有较严格的要求。2.4. 绘制夹具装配图2.4.1. 制图比例的选择1）总装配图应按国家标准尽可能 1：1 地绘制，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
10、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
11、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。洛阳理工学院8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。图 2-8 夹具装配图洛阳理工学院9第 3 章 夹具装配图上的
12、尺寸和技术条件3.1. 夹具装配图上标注的尺寸1、夹具总体外形轮廓尺寸，总长 235mm，总宽 280mm，总高 145mm。2、各定位元件之间，定位元件与工件之间，与夹具体之间装配后的位置尺寸及公差，如圆柱销与孔配合为 8H7/g6，定位平面与夹具体基准平面间的角度偏差为 0.05 度；上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差的1/31/5,最常用的是 1/3。3.2. 夹具装配图上应标注的技术要求应标注的技术要求包括：相关元件表面间的位置精度，主要表面 形状精度，保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。通常有以下几方面：1）定位元件的定位表面间相互位置精度。2）
13、定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。3）定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。4）各导向元件的工作面间的相互位置精度。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。对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出该夹具的具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类夹具的图样资料。洛阳理工学院10第 4 章 夹具零件图上的尺寸和技术条件零件图上应标注必要的尺寸和技术要求，标注的主要目的是保证夹具体各个零件之间的尺寸要求和安装配合后的精度要求，也是为了各夹具零件加工后进行安装配合能满足制造工件的要求，本设
14、计所画夹具零件图为夹具体。4.1 夹具零件图上标注的尺寸(1) 夹具体的外形尺寸，总长为 235，总宽 280mm，总高 145mm。洛阳理工学院11(2) 夹具体上各螺纹孔之间的位置尺寸要求，定位销的配做精度要求。4.2 夹具零件图上应标注的技术要求(1) 零件图中必须用规定的代号、数字和文字简明地表示出在制造和检验时所应达到的技术要求。(2) 夹具体零件图需要标注必要的表面粗糙度、形位公差、极限配合等技术要求，以满足加工精度。夹具体零件示意图如图 4 -1 所示图 4-1 夹具体零件示意图第 5 章 设计论证5.1 设计方案论证( 1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用摇臂钻床加
15、工比较合理。（2）然后工件主要定位部分基准面 A,这样我设想用一面两销，正好满足六点定位原理，所以这里就是选择一面两销的优点。（3）最后将两销钉先固定在一块底板上，利用平面和螺钉定位和夹紧，一面两销把工件定位后，可利用螺旋机构来对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该与工件重心线平行，保证夹紧时点的稳定可靠。洛阳理工学院125.2 设计方法与结果（1）首先对工件的加工要进行分析，已知工件为转速器盘，在平面上钻直径的 6 的孔，根据工件的形状和加工要求，我认为采用钻床比较合理。（2）然后，根据六点定位原理，选用一面两销定位，大面限制 3 个自由度，短销限制 2 个自由度，挡销限制 1 个，正好满足
16、六点定位原理，由于限制了六方自由度，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，可以利用螺栓进行夹紧，因为移动螺栓使用简单，而且不影响加工过程，所以最终选择螺栓进行夹紧。（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，定位约合六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。 课程设计心得两周的夹具课程设计过去了，学到了很多知识。通过这次课程设计实训，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。装备在现在工业中有着重要的作用，当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这两周短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。通过这次实训，我能够熟练运用 CAD 电子图版绘图软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还
