1、專業課程綜合設計題 目連接殼體夾具設計院(系)別機電及自動化學院專 業機械工程及自動化級 別2011級學 號1111111002姓 名指導老師2015年01月目 錄第一章 夾具設計任務11.1零件結構分析及零件圖11.1.1 零件的作用21.1.2 零件的工藝分析21.2 鉆孔工序的重點技術要求分析2工序分析21.2.2 基本要求3第二章 孔夾具設計方案的確定42.1 設計方案42.2 定位面及定位元件的選擇52.3 夾緊面及夾緊元件的選擇52.4 鉆套的選擇52.5 鉆模板的確定62.6 夾具體的確定62.7 其他零件的選擇7第三章 主要計算說明93.1 鉆削力的計算93.2 夾緊力的計算9

2、第四章 夾具定位誤差計算124.1 定位誤差P124.2 對刀誤差T124.3 夾具在機床上的安裝誤差A124.4夾具誤差E134.5加工方法誤差G13小結參考文獻附錄第一章 夾具設計任務1.1 零件結構分析及零件圖連接殼體的零件圖如圖1.1所示圖1.1 連接殼體零件圖連接殼體的三維效果圖如圖1.2所示圖1.2 連接殼體三維圖1.1.1 零件的作用 零件為連接殼體，在機器中起連接作用，保護軸類零件；零件通過70圓盤上的三個12的孔和連桿上6的孔來連接兩個不同零件，而其殼體起到保護在內的軸不受損傷的作用，以及減少其振動，使工作時機器運轉平穩。1.1.2 零件的工藝分析生產批量為大批量生產，由生產

3、批量可得到相關信息為：毛坯精度中等，加工余量中等；加工機床部分采用通用機床，部分采用專用機床，按零件分類，部分布置成流水線，部分布置成機群式；廣泛采用專用夾具，可調夾具；按零件產量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用專用刀具和量具；部分采用劃線找正裝夾，廣泛采用通用或專用夾具裝夾；有較詳細的工藝規程，用工藝卡管理生產。由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度、耐磨性、耐熱性及減震性，適用于承受較大應力和要求耐磨的零件。1.2 鉆孔工序的重點技術要求分析工序分析本次夾具設計所對應的工序為加工孔，要求先用的鉆頭鉆通孔，在用的鉆頭加工出孔。該孔的加工工序處于工件處于工件加工

4、工藝過程的后期階段，其它可以選作定位基準的表面基本上均已加工完成。本工序需保證的尺寸為孔軸線到內孔軸線的尺寸。1.2.2 基本要求（1）選擇合適的定位元件、夾緊元件、導向元件以及對刀元件；（2）掌握夾具設計的基本方法和步驟；（3）根據工序卡對夾具體進行設計，并將各部件進行裝配以獲得專用夾具的裝配圖；（4）掌握各部件的設計原則，盡量采用標準件，提高夾具的通用性和經濟性；（5）掌握尺寸鏈、夾緊力和切削力的計算。第二章 孔夾具設計方案的確定連接殼體、孔選用立式鉆床加工，由于加工要求主軸轉速為545r/min，所以選用Z525鉆床進行加工，為保證設計要求，并根據連接殼體的加工批量要求而知應選用專用夾具

5、。2.1 設計方案定位方法如圖2.1所示。通過心軸與連接殼體內孔的過盈配合可以限制4個自由度，分別為Y和Z的移動和轉動,通過平面對端面的定位可以限制X的移動，由于端面為已加工表面，形位精度可以達到要求，再通過削邊銷對孔的定位來限制繞X的轉動。圖2.1 定位方法2.2 定位面及定位元件的選擇圖2.2 心軸由于所要加工的孔對連接殼體主軸線有尺寸要求，所以選擇孔作為定位面，選擇心軸作為定位元件。另外，為保證鉆孔的位置，在繞X軸的轉動方向上加定位銷輔助定位。心軸如圖2.2所示。2.3 夾緊面及夾緊元件的選擇由于加工過程中工件要限制六個自由度，所以選擇孔和孔兩端面作為夾緊面，心軸一端與夾具體以過盈配合形

6、式連接，另一端用帶肩螺母鎖緊。2.4 鉆套的選擇鉆套的作用是確定鉆頭、鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過程中發生偏斜。根據使用的不同，鉆套可以分為固定式、可換式、快換式等多種結構形式。由于加工過程中需要使用不同直徑的刀具，故選擇可換鉆套。2.5 鉆模板的確定根據加工需要，選擇固定式鉆模板，如圖2.3所示。圖2.3 鉆模板2.6 夾具體的確定夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削過程中產生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件可靠的定位

7、和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮其結構應便于排屑。由于鑄造夾具體能夠鑄出各種復雜形狀，工藝性好，并且具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性，所以夾具體的材料一般采用 鑄鐵，這里選擇HT200，夾具體如圖2.4所示。圖2.4 夾具體2.7 其他零件的選擇為了節省零件的加工時間，減少夾具的成本，在同樣的情況下采用國標零件，減少因為專用零件的開發要花費很多時間以及成本：螺母、墊圈、螺釘、螺栓、定位銷等零件采用國標零件。綜上所訴，設計夾具總裝配圖如圖2.5所示。其中：定位銷與夾具體連接部分之間的配合為過盈配合；套筒與夾具體連接部分之間的配合為過盈配合；心軸與工件之間的配合為間隙配合。綜上所述，夾具裝配圖可

8、設計成如下圖2.5所示。圖2.5 夾具裝配圖第三章 主要計算說明3.1 鉆削力的計算刀具：選用不易磨損的硬質合金麻花鉆YG8。根據金屬切削機床夾具設計手冊可知以及式中，C切削系數 K修正系數 d孔徑 f進給量鉆孔：鉆削進給力為 轉矩為 鉆孔：鉆削進給力為 轉矩為 則鉆削力對零件的力矩為FfL=641.260.06=38.48Nm，而HT200的抗彎剛度為1-3，經計算可知該鉆削力不會使零件產生變形。3.2 夾緊力的計算計算夾緊力是一個很復雜的問題，一般只能粗略地估算。因為在加工過程中，工件受到切削力、重力、沖擊力、離心力和慣性力等的作用，從理論上講，夾緊力的作用效果必須與上述作用力（矩）相平衡

9、。但是在不同條件下，上述作用力在平衡系中對工件所起的作用是各不相同的。為了簡化夾緊力的計算，通常假設工藝系統是剛性的，切削過程是穩定的。在這些假設條件下根據切削力實驗計算公式求出切削力，然后找出加工過程中最不利的瞬時狀態，按靜力學原理求出夾緊力的大小。夾緊力計算公式為 式中 在最不利條件下由靜力平衡計算出的夾緊力 實際需要的夾緊力 K安全系數，一般取K=1.5-3所以鉆削過程中，在最不利條件下由靜力平衡計算出的夾緊力=2641.26N=1282.52N在許多情況下，并不是由夾具的定位支承機構或夾緊機構本身直接承受工件所受切削力，而是由工件在緊急狀態下，工件與定位支承機構及夾緊機構之間所產生的摩

10、擦力來防止工件產生平移或轉動，因此在確定夾緊力時，需要考慮各種接觸表面之間的摩擦系數。摩擦系數主要取決于工件和支承件，壓板之間的接觸形式：工件和支承件之間的摩擦系數；工件和壓板之間的摩擦系數；查表得 =0.2，=0.7在加工過程中，由于工藝的不同，工件材質和加工余量的不同以及刀具鈍化等因素的影響，欲準確地確定所需夾緊力是很困難的。因此，為了夾緊可靠，必須將計算所得的切削力乘以安全系數作為實際所需的夾緊力。安全系數：K= 式中， 基本安全系數 加工狀態系數 刀具鈍化系數 切削特點系數查得=1.2，=1.2，=1.2，=1K=1.21.21.21=1.728夾緊機構所能提供的夾緊力為= 1282.

11、52N切削力小于夾緊力，所以該夾緊裝置可用。第四章 夾具定位誤差計算一批工件依次在夾具中進行定位時，由于工序基準的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產生定位誤差的原因是工序基準與定位基準不相重合或工序基準自身在位置上發生偏移或位移所引起的。用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關的因素有：定位誤差P、對刀誤差T、夾具在機床上的安裝誤差A和夾具誤差E，在機械加工工藝系統中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差G。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差。4.1 定位誤差P本設計中，由于定位基準和工序基準是重合的，所

12、以基準不重合誤差為0，且定位心軸和工件內孔都有制造誤差，而且為了便于工件套在心軸上，還應留有配合間隙，故安裝后孔和軸的中心必然不重合，會產生基準位移誤差。由于心軸垂直放置，則工件孔與心軸可能在任意邊接觸，此時P=jw=D+d+=0.015+0.013=0.028mm式中，D孔的尺寸公差 d軸的尺寸公差 最小間隙4.2 對刀誤差T因為刀具相對于對刀或導向裝置不精確造成的加工誤差，稱為對刀誤差。本工序中麻花鉆是采用模板進行導向，鉆孔時導向誤差計算公式為： 即得導向誤差mm 4.3 夾具在機床上的安裝誤差A因為夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。一般取：水A=0.02mm

13、垂A=0mm 4.4夾具誤差E因夾具上定位元件，對刀或導向元件及安裝基面三者之間（包括導向元件與導向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差，夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度的夾具裝配時的調整和修配精度。一般取E=0.04mm。4.5加工方法誤差G因機床精度，刀具精度，刀具與機床的位置精度，工藝系統受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統稱為加工方法誤差，因該項誤差影響因素很多，又不便于計算，所以常根據經驗為它留出工件公差的1/3。計算時可設G=。工件位置公差取0.20G= =1/30.20=0.067mm因此工件總加工誤差=0.110由于該工序要求的加工精度不高，所以此套夾

14、具滿足精度要求。小結課程設計是我們專業課程知識綜合運用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業工作前一個必不可少的過程。“千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深地體會到這句千古名言的含義。通過整個完整的設計過程，我首先對已學過的專業知識進行了一個全面的復習，對于加工工藝的過程也有一個更深的了解。然后就是懂得了如何根據所給的零件去設計一個完整的夾具。夾具的設計是一次將各科目的知識進行綜合運用的實踐，通過本次設計，在專業知識方面有了一定的進步，在如何利用各種資源查詢各類標準，參考同類夾具的設計理念和設計方法，提高所設計專用夾具的可行性、經濟性等方面有了長足的進步；綜合考慮上次工藝課程設計，通過夾具設計對上次工藝進行了一定的修改，使得工件的加工工藝編排更加合理。本次夾具設計是一次難得的實踐機會，不僅鞏固了已學知識，并且在如何做好設計，如何利用資源，如何修改設計方案等方面有了一定的提高。感覺頗深的是機械加工工藝的嚴謹性，每一個數據都比較嚴格和有相應的規范與出處，以及每一個步驟都不是孤立的，要有全局意識才能做好設計。但是由于自己相關專業知識知貧乏，當中可能會出現一些問題，希望老師諒解，并多多批評和指正。參考文獻1機床夾具設計手冊M楊黎明主編 國防工業出版社.1996.2現代機床夾具設計M吳拓編著 化學工業出版社.2009.3機床夾具設計指導書 機