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1、课程设计说明书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分，是决定机械性能的最主要因素。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。镗孔夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 镗孔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 镗孔夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。3.减少劳
2、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 利用镗孔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
3、、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。1.产前准备1.1年生产纲领工件的年生产量是确定镗孔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
4、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。1.2生产条件 卧式铣床质量稳定，操作方便，性能可靠。卧式铣床可用各种圆柱铣刀、圆片铣刀、角度铣刀、成型铣刀和端面铣刀加工各种平面、斜面、沟槽等。如果使用适当铣床附件，可加工齿轮、凸轮、弧形槽及螺旋面等特殊形状的零件，配置万能铣头、圆工作台、分度头等铣床附件，采用镗刀杆后亦可对中、小零件进行孔加工。加装立铣头，可用立铣刀进行切削加工，（立铣头为特殊附件) 可进一步扩大机床使用范围。本机床适用于各种机械加工工业。 1.3零件工艺分析 本次课设是要为此图1-3-1中用于立式铣床上加工镗孔夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方
5、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，又能保证工件所需要求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
6、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.夹具结构设计2.1定位机构 图2-1-1定位心轴 图2-1-2大平面在夹具设计中，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。工件用38f9外圆及端面作定位基准，定位于定位衬套6的孔中和
7、端面上，限制其五个自由度；并用双头左右螺栓10带动左右夹紧螺母9上的圆柱花纹压块8等速移动，实现定心夹紧，从而保证槽280.1mm对中心的对称度要求。由于切削用度较大，为了夹紧可靠保证加工刚性，使工件在加工过程中不致产生振动，不仅在38f9的上端用压板5夹牢;而且在槽底附近的斜面上设置辅助支撑，以扳手螺钉2通过钢球顶起滑柱4，使其与工件接触。本次设计的定位选用的是短销与平面相结合，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。2.2夹紧机构图2-2-1工件放置方式1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保
8、持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。2 .夹紧力的方向的确定： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 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，或在支承点确定的区域内，以避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）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响
9、加工精度的变形。4. 选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。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：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁性能好操；扩力比80以上，行程S不受限制；加紧工作慢，效力低。2.3
10、夹具体的设计本夹具体采用铸造结构；优点：1）可以铸出复杂的结构形状； 2）铸铁件的抗压强度的、耐振性好，因此特别适用于加工时振动大， 切削负荷大的场合； 3）铸铁件易于加工，价格低廉，可降低夹具成本。铸造的生产周期长，而且因铸造时的内应力缘故，易引起变形，从而影响夹具体精度的持久性。因此铸造夹具体必须进行时效处理。与焊接结构相比，铸造可以铸出形状复杂的结构。因此，本夹具采用铸造结构比较合适。2.4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。夹具的组成归纳为：1）定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。2）夹紧元件及夹紧装置 用于
11、固定元件已获得的正确位置的元件或装置。3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。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，常采用气动、液动等动力装置。5） 夹具体用于将各种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 根据加工需要来设置的元件或装置。2.4.1确定夹具体：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。2
12、.4.2确定联接体：联接体是将导向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。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，同样用内六角螺栓定位。2.4.3夹具体的总体设计图:图2-4-1总体图2.5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
13、度等应标注完整。4.零件图名称：零件图1定位轴 零件图2支柱 零件图3夹具体零件图4钻模板2.6(1) 绘制夹具装配图 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主要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。 (2)夹紧装置的组成1 动力装置 夹紧力的来源，一是人力；二是某种装置所产生的力。能产生力的装置称为夹具的动力装置。常用的动力装置有：气动装置、液压装置
14、、电动装置、电磁装置、气液联动装置和真空装置等。由于手动夹具的夹紧力来自人力，所以它没有动力装置。2 夹紧部分 接受和传递原始作用力使之变为夹紧力并执行夹紧任务的部分，一般由下列机构组成：1）接受原始作用力的机构。如手柄、螺母及用来连接气缸活塞杆的机构等。2）中间递力机构。如铰链、杠杆等。3）夹紧元件。如各种螺钉压板等。 其中中间递力机构在传递原始作用力至夹紧元件的过程中可以起到诸如改变作用力的方向、改变作用力的大小以及自锁等作用。3 夹紧装置的基本要求在不破坏工件定位精度，并保证加工质量的前提下，应尽量使夹紧装置做到：1) 夹紧作用准确、安全、可靠。2) 夹紧动作迅速，操作方便省力。3) 夹紧变形小。4) 结构简单，制造容易。(3)夹紧机构的选择本夹具采用斜楔夹紧机构，特点：1）斜楔具有良好的自锁性能； 2）斜楔可以改变夹紧作用力的方向； 3）斜楔具有增力作用； 4）斜楔的夹紧行程很小。综合以上特点，本夹具设计可以优先选用斜楔夹紧机构。此机床夹具要用到的零件如下：（1） 夹具体 （2） 扳手螺钉 （3） 对刀块（4） 滑柱 （5） 压板 （6） 定位衬套 （7） 限位卡箍（8） 圆柱花纹压块（9） 左右夹紧螺母（10）双头左右螺栓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
