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1、中国石油大学胜利学院本科专业综合设计1概述机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。在现代制造技术迅猛发展的今天，机床夹具无论在传统机床还是数控机床、加工中心上，仍是必不可少的重要工艺装备。通过机床夹具设计，不仅可以培养综合运用已学知识的能力，而且可以得到工程设计的初步训练。夹具的主要作用有以下几个方面：1、准确、可靠的定位和夹紧，减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。2、提高生产效率，降低生产成本 使用夹具后可减少划线、找正的辅助时间，且易实现多件、多工位加工。3、以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、夹
2、紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。4 可以扩大先进的工艺方法的使用范围，促进工件的生产机械化和自动化的综合发展。夹具设计的基本要求1、工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。2、夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。3、夹紧操作的灵活性。使用夹具生产应保证足够的装夹空间，使操作人员有良好的视野和操作环境，使生产的全过程处于稳定的工作状态。4、便于工件的装卸。操作时应考虑制品在装配定位加工前后能顺利的从夹具
3、中取出，还要制品在翻转或吊运使不受损害。5、良好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素，降低夹具制造成本。机床夹具通按照它的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。本文设计研究了翻转式夹具，对翻转式夹具的工作原理做了阐述，翻转式夹具的各零部件做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。中国石油大学胜利学院本科专业综合设计2第一章 夹具的总体方案设计1.1对工件进行分析轴承盖的作用：一是为了固定轴承进行轴向定位；二是起密封保护作用，防止轴承进入尘土等进入轴承造成损坏
4、。除它本身可以防尘和密封外，它常和密封件配合以达到密封的作用；三是保证润滑剂（润滑脂）仅对滚动体和滚道起作用而不溢出；四是一定程度上防止滚动体保持架等易损件受外力作用而损坏零件图 1-1 如下：图 1-1 轴承盖通过对零件图的分析，因零件的尺寸不大，且精度要求较高，所以选用翻转式夹具。1.2综合设计的内容及步骤1、专用夹具的基本要求2、具设计的一般步骤-专用夹具的一般步骤3、夹具设计中的几个重要问题中国石油大学胜利学院本科专业综合设计34 夹具的结构工艺性分析5、夹具精度分析第二章 专用夹具的基本要求2.1保证工件的加工精度专业夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精
5、度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2.2提高生产效率专业夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。2.3工艺性好专用夹具的结构应简单、合理、便于加工、制造、装配、检验和维修。2.4使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全、可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。2.5经济性好出考虑专用夹具本身疾结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。中国石油大学胜利学院本科专业综合设计42.6通用性好满足通用化、标准化、系列化的“三化”要求，便
6、于管理应用，减少库存量。第三章 专用夹具的一般步骤3.1明确设计任务与收集设计原始材料（1）了解加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，该工序的加工内容及工序图，了解该工序所使用的设备、刀具、量具等工艺装备，生产节拍等参数。（2）了解零件的生产类型，这是决定夹具采用简单疾结构或复杂结构的依据。（3）收集该夹具所使用的机床的资料，注要指与夹具连接部分的安装尺寸。（4）收集所使用的刀具的资料，如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件。（5）了解夹具制造厂房的能力和使用条件。（6）收集有关夹具零部件的标准（包括国际、部标、企标、厂标） ，典型夹具结构图册等。3.2拟定夹具结构方案，绘制夹具草图（1
7、）根据工件的加工要求和结构形状，确定工件的定位方式，选择或设计定位装置，必要时，计算定位误差。（2）确定工件夹紧方案，设计夹紧装置。（3）确定其它装置及元件的结构形式如：定向、导向、分度、对刀装置等。（4）确定夹具体的结构形式和夹具在机床上的安装方式。（5）绘制夹具草图，最好考虑几种方案经过分析比较，从中选出合理的方案。3.3进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计中国石油大学胜利学院本科专业综合设计5算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行技术经济分析，选用比较合理的方案。3.4审查方案和改进设计3.5绘制夹具草图按国家制图标准绘制，尽可能采用比例
8、1:1，主视图按夹具面对操作者的方向绘制。被加工零件用双点划线表示。3.6绘制夹具零件图中国石油大学胜利学院本科专业综合设计6第四章 夹具零部件的结构选择4.1钻模板1、夹具板类型的选择钻模板用于安装钻套。钻模板与夹具的连接方式有固定式、铰链式、分离式、悬挂式等几种。 固定式钻模板 铰链式钻模板 分离式钻模板 悬挂式钻模板 本设计的钻模板如图 4-1 示：中国石油大学胜利学院本科专业综合设计7图 4-1 钻模板2）夹具板的主要尺寸的确定夹具板的厚度，可根据经验公式：a=825（mm）进行确定。夹具板的外尺寸确定，可根据加工工序的要求及尺寸确定4.2钻套1）钻套类型的选择查标准可知，钻套有以下四
9、种。 固定钻套（GB226280）： 可换钻套（GB226480） 快换钻套（GB2265-80） 特殊钻套 经过分析，应选择可换钻套（GB226480） 。由于钻孔直径为 10 按 GB1298-77碳素工具钢技术条件 ；热处理：T10AHRC58-64;渗碳深度为 0.8-1.2mm，HRC58-64。其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。本设计的钻套如图 4-2 所示：中国石油大学胜利学院本科专业综合设计8图 4-2 钻套2) 钻套基本尺寸的确定在本设计项目中，钻套选用可换钻套（GB226480） ，因此钻套的基本尺寸可通过标准查取。其中 d=10，D=,15，
10、D1=26，h=10mm，H=28mm。4.3夹具支撑本设计夹具支撑如图 4-3 所示中国石油大学胜利学院本科专业综合设计9图 4-3 夹具支撑4.4销本设计销如图 4-4 所示：图 4-4 销4.5开口垫板本设计开口垫板如图 4-5 所示：中国石油大学胜利学院本科专业综合设计10图 4-5 开口垫板4.6螺栓从标准库中直接提取图符，采用 GB/T 5780-2000 六角螺栓-C 级。图如 4-6 所示：图 4-6 螺栓中国石油大学胜利学院本科专业综合设计114.7螺母 1从标准库中直接提取图符，采用 GB/T 41-2000 六角螺母-C 级。图如 4-7 所示：图 4-7 螺母 14.8
11、螺母 2从标准库中直接提取图符，采用 GB/T 41-2000 六角螺母-C 级。图如 4-8 所示：图 4-8 螺母 2中国石油大学胜利学院本科专业综合设计12第五章 夹具精度的分析计算及校核5.1机床夹具设计的过程及方案5.1.1 精度的分析夹具的主要功能是用来保证零件加工的位置精度。使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差因素主要有三个方面：1、定位误差 2、夹具制造与装夹误差 3、加工过程误差 在加工过程中由于工艺系统(除夹具外)的几何误差、受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差，用GC 表示。上述各项误差中，第一项与第二项与夹具有关，第三项与夹具无关。显然，为了保
12、证零件的加工精度，应使：TGCzDW式中, T 为零件有关的位置公差。上式即为确定和检验夹具精度的基本公式。通常要求给GC 留三分之一的零件公差，即应使夹具有关误差限制在零件公差 2/3 的范围内。当零件生产批零较大时，为了保证夹具的使用寿命，在制定夹具公差时，还应考虑留有一定的夹具磨损公差。5.1.2 确定夹具结构方案，选择定位元件 基准的方案设定 确定导向装置 确定夹紧机构 中国石油大学胜利学院本科专业综合设计135.1.3 主要零件、部件及总体尺寸的尺寸确定 主要零件及部件尺寸的确定1 钻套主要尺寸的确定1）钻套类型的选择 2) 钻套底面到加工面上面高度 H 根据经验公式： 铸铁： H=
13、（0.30.6）d 钻或 H=5+0.15d 钻；钢 ： H=（0.71.5）d 钻 或 H=5+0.6d 钻；因为在加工的过程中 H 在满足排屑的要求下，越小越好（防止钻头偏斜） ， 夹具板的主要尺寸的确定1）夹具板的厚度 可根据经验公式：a=8-25（mm） 2）夹具板的外尺寸确定 根据加工工序的要求及尺寸可确定夹具板的外形尺寸。5.2加工精度分析计算与审核5.2.1 加工精度分析1）钻套中心线与定位面距离偏差取工件上相应偏差的 15 左右，还应满足两个原则：偏差尽量小；机床能够加工出来。2）定位面与基准面（机床）的平行度应为 0.031000（平面磨床可达到） 。3）钻模板孔中心线与基面
14、垂直度应为 0.02500。对刀误差1）钻头中心与钻套中心不重合（钻头与钻套内孔配合间隙）2）钻头偏斜与钻头与钻套间隙、导套高度、工件位置及夹具制造垂直度，平行度等有关。工件定位误差 DW1） 基准不符 : =定位基准到设计基准的尺寸公差JB2） 基准位移 : 一般由夹具与工件配合间隙产生的。3） = + 此公式为向量和。加工过程误差：由于磨损，热变形，加工过程的振动等可能引起误差。中国石油大学胜利学院本科专业综合设计14判断依据：若以上各项误差之和小于等于工件上相应公差 则该夹具合格。一般取工件上的加工过程误差为工件上相应公差的三分之一，即只有其余几项的公差之和小于等于工件上相应公差的三分之
15、二时，夹具合格。5.2.2 加工精度计算及评审一、1.定位误差 DW该工件的设计基准与定位基准一致，都是内圆 115 的中心线，故 JB=0.夹具内圆为 115H7（ ）的最大配合间隙036.9X =+0.035-（-0.090）=0.125mm.maxJW=X =0.125mm则 DW= JB+ JW=0.125mm.2.制造误差 ZZ（1）钻套中心线对定位件中心线位置精度=0.030.05mm. 取 =0.04mm.22（2）钻套内外圆同轴度误差（查表 P297）=0.008mm.3(3) 钻头不倾斜时与钻套内孔中心线不重合位置精度误差为 X ，钻头选用max10h9( ),钻套孔 10
16、（查表 P297）036.028.13则最大间隙 X =0.023mm.max位置度误差 =0.023mm.4(4) 钻套中心线与定位面不垂直度为 0.01.则不垂直的角度误差为 。= .钻头钻孔斜 = H .tan2011tan1H 为钻套高度中点到钻孔底面距离 h =5+0.16d=6.61钻套总长 H= +6.6=20.6mm8中国石油大学胜利学院本科专业综合设计15= H .= x20.6=0.0094mm1斜 tan120.综上可得：=222341DW斜 22222 094.3.08.4.5.0=0.1338工件上小孔中心线与轴承盖中心线误差 =0.8mm因 0.1338 = 0.8=0.533332故此方案可行。假若钻头纯斜：
