说明书2

4.1 夹具设计任务

在机床上加工工件时,为了使工件在该工序所加工的表面能达到规定的尺寸和位置公差要求,在开动机床进行加工之前,必须使工件占有一正确的位置,并保证在加工过程中能够保持定位位置不变.为此,必须对工件进行定位和夹紧。 对夹具体的要求：

(1)有适当的精度和尺寸稳定性

专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具体加工后尺寸稳定，并且对铸造夹具体要进行时效处理； (2)提高生产效率

根据任务书要求本工件为中批量生产，需采用简单的高效快速夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。 (3)工艺性好，使用性好

专用夹具的结构设计应简单、合理便于加工、装配、检验和维修。使零件在夹具中装卸方便，夹具在机床上装夹、找正方便。 (4)有足够的强度和刚度。

在加工过程中，夹具体在切削力紧力的作用下，应不会产生不允许的变形和振动。

(5)结构工艺性好。

在保证强度和刚度的前提下，夹具体应力求结构简单便于制造、装配和体验；体积小、重量轻，便于操作。该夹具结构简单，操作方便，即可用于下一道工序，可达到很高的生产效率，成为在立式钻床上钻孔的专用夹具。 (6)排屑方便，必要时设置排屑装置。 (7)在机床上安装稳定可靠。 (8)经济性好

除考虑专用夹具本身结构简单、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。 本产品为中批生产，考虑到夹具的刚度、强度和工艺性要求，采用铸造夹具体结构，优点是工艺性好，可铸出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚性和抗振性。但生产周期长，需进行时效处理，以消除内应力。材料采用HT200，用于切削负荷大、振动大的场合。

本夹具要用于精铣槽16H11，对槽16H11的要求有：槽宽16H11 精度等级为IT12级，槽深8H12 精度等级为IT12级，槽两侧面粗糙度为3.2，槽底面粗糙度为6.3，槽两侧面关于基准A的垂直度要求为：0.08。因此，在本道工序加工

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时，我们应首先考虑保证槽的各加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。

4.2 拟定夹具结构方案与绘制夹具草图

1.确定工件定位方案，设计定位装置

拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。Φ25的孔和其两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的φ25孔和其端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以两个销和两个已加工好的φ25孔的端面作为定位夹具。

定位元件为一个平面和两个定位销，定位板用两个M6的螺栓和两个直径为5mm的圆柱销固定在夹具体上，限制3个自由度。两销选择一个圆柱销和一个菱形销，圆柱销限制2个自由度，菱形销限制1个自由度，选取圆柱定位销为孔与销间隙配合。综上所述知,工件的的六个自由度被完全限制,工件已实现完全定位。

本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对菱形销（如图4-1）和圆柱销（如图4-2）进行设计。

图4-1 菱形销

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图4-2 圆柱销

由加工工艺孔工序简图可知两工艺孔中心距Lg:

Lg126.11mm

由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为1Lg30.10.03mm所以两工艺孔的中心距为 126.110.03mm，取两定位销中心距尺寸为

0.010，而两工艺孔尺寸为φ25H7mm，φ60H12mm。

菱形销与圆柱销的设计计算过程如下： （1）确定两定位销中心距尺寸Lx及其偏差Lx

Lx=Lg=126.11mm

(15~13)1LxLg30.030.01mm

（2）确定圆柱销直径d1及其公差d1

d1=D1=25mm （D1—基准孔最小直径）

d1取h6，所以圆柱销尺寸为φ25

00.013

（3）菱形销的宽度b和B

b4mm B=22-2=20mm ）菱形销与基准孔的最小配合间隙

XLxLg)2minb(D 式（4-1）

2min代入数据由公式（4-1）得

X4(0.010.03)2min600.30.0027mm

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126.11 (4

（5）菱形销直径d2及其公差

菱形销的最大直径为d2minD2minX2min=60.3-0.0027=60.2973mm 按菱形销一般经济制造精度，其直径公差带为h6，则菱形销直径为 d2=φ60.297h6=φ60.297

00.019=φ60

0.2970.278mm

（6）转角误差计算

XX2max(0.0210.013)(0.30.278) tan1max==0.00022mm

2L2126.11由引起的定位误差126.11tan=0.028mm。 所以，该方案可行。 2.定位误差的计算

要保证工件加工精度，定位误差必须控制在一定的范围之内。一般精度加

工中，取定位误差为零件公差的（

1111～） 即D(～)K。 2525由于基准重合，故基准不重合误差为B=0。

由于两定位销，定位孔之间存在间隙二引起的转角误差在整个加工面上的最大偏移量为基准位移误差。故基准位移误差y=0.014mm。

111 DBy=（0+0.014）mm=0.014<k<(0.11；0）

333由此可知，此定位方案满足零件加工定位要求。

3.确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置

为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。 在机械加工过程中工件受到切削力，工件的重力，离心力等外力的作用和影响，为了保证工件在这些外力的作用下能在夹具中保持正确的定位，使工件不发生位移或产生震动，一般在夹具中都需要夹紧装置。 (1)切削力的计算 由公式

FCFapXFqyufzzaeFzd0VnwF

其中： 修正系数kv1.0 CF30 qF0.83 XF1.0 yF0.65

uF0.83 aP8 z=24 wF0 得 F=889.4N

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因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K=K1K2K3K4

其中：K1为基本安全系数1.5 K2为加工性质系数1.1 K3为刀具钝化系数1.1 K4 为断续切削系数1.1

所以 FKF1775.7N (2)夹紧力的计算

选用夹紧螺钉夹紧 由Nf1f2KF

其中f为夹紧面上的摩擦系数，取f1f20.25 F=Pz+G G为工件自重

NFff3551.4N

12夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 B6100MPa s8B10480MPa

螺钉疲劳极限：10.32B0.32600192MPa 极限应力幅：kmkalimk151.76MPa

许用应力幅：aalimSa17.3MPa

螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss

[s]=3.5~4 取[s]=4

得 120MPa

4FH2d22.8 满足要求

c 29

1.34Ndc215MPa

经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。夹紧装置如图4-3所示。

图4-3 夹紧装置

3.确定导向方案，设计导向装置

为了保证铣刀与定位元件的位置，在铣床夹具上常设有对刀装置。对刀装置由对刀块和垫板组成。垫板由两个M6的螺钉和两个直径为5的圆柱销固定在夹具体上。对刀块由两个M6的螺钉和两个小端直径为3的圆锥销固定在垫板上。对槽16H11的加工采用对刀块确定刀具位置，对刀块根据JB/T8031.2--1999选取。且在此设计选用直角对刀块。如图4.4所示。

图4-4直角对刀块

4.确定夹具体结构型式及夹具在机床上的安装方式

考虑夹具的刚度、强度和工艺性要求，采用铸造夹具体结构。如图4.5所示。

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图4-5 夹具体

4.3 绘制夹具装配总图

当夹具的结构方案确定之后，就可以绘制夹具总装配图。夹具装配图如附录所示。一般先绘制总装配草图，经审核后在绘制总装配图。

（1)绘制总装配图时应注意的问题：绘制总装配图时，除应遵循国家机械制图标准的规定外，还应注意夹具设计中的一些习惯与规定。如：

1)尽可能采用比例为1：1，以求直观不产生错觉。

2)被加工工件应用双点划线表示。在图中做假想的透明体处理，不会遮挡夹具上的任何线条。在图中只需表示工件外形轮廓及其主要表面。

3)按定位元件，对刀元件，夹紧装置，其他机构和辅助元件及夹具体的顺序绘制整个夹具结构图。

4)视图的数量尽量少，以能完整，清晰的表示出 整个结构为原则 。 5)工件在夹具中应处于夹紧状态 （2）绘制总装配图的顺序

先用双点化线绘出工件的轮廓外形，示意出定位基准面和加工面的位置然后把工件视为透明体，按照工件的形状和位置依次绘出定位，夹紧，导向及其他元件和装置的具体结构，最后绘制夹具体，形成一个夹具整体。装配图如图4-6所示。

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图4-6 装配图

4.4 夹装配图具上标注尺寸、配合及技术要求

1.最大轮廓尺寸

夹具体最大轮廓尺寸为443mm,180mm,125mm。 2.确定定位元件之间的尺寸与公差

菱形销与圆柱销之间的尺寸为126.11，菱形销与定位板，圆柱销与定位板的配合尺寸为：H7/h6

3两耳板之间的距离为407

4确定定位元件与夹具体的尺寸与公差

定位销中心线与夹具底面的平行度公差为为0.005。 5铸造夹具体的技术要求

(1)进入装配的零件及部件（包括外购件、外协件），均必须具有检验部门的合格证方能进行装配。

(2)零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有毛刺，飞边，氧化皮，锈蚀，切屑，油污，着色剂和灰尘等。

(3)装配前应对零、部件的主要配合尺寸，特别是过盈配合尺寸及相关精度进行复查。

(4)装配过程中零件不允许磕、碰、划伤和锈蚀。

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总结与致谢

在课程设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，课程设计就会做得很困难。在此之前我总是莫名其妙感到茫然，不知道从何下手。或者是产生了干脆抄袭别人的想法，但是这一次田老师制定的计划，经常询问我们的进度，这样子我感觉从一定程度上避免了同学不自己动脑的坏习惯，虽然杜绝不掉，但是我相信经过这次的课程设计后会有更多的同学愿意自主的完成自己的作业和老师分给他们的任务。而不再愿意抄袭别人的，至少我不会了。通过这次的课程设计使我明白了一个良好的设计思路往往可以省掉一大半的时间，所以我感觉今后不论设计什么，一定要在设计思路上下工夫，哪怕前期很慢很慢，但是一旦有了思路那么后期的制作就会势如破竹，会节省很大一部分的时间的。还有在绘制各种零件图或毛坯图的时候，一定要细心不能马虎一点，因为这些图都比较烦琐，所以必须一步一步来，不可贪图方便。 本次的课程设计，老师要求得很严格，但是老师为了辅导我们不懂的问题不厌其烦的把我们不懂的问题讲了一遍又一遍，真的很感谢老师为我们这么的尽心和尽责。我们一定不会辜负老师的期望，一定会努力的学好每一门知识，不能有骄傲和自满的情绪。更加努力的完善和充实自己，为自己的美好明天努力奋斗。 最后，在即将完成课程设计之时，我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、同学，谢谢了！

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参考文献

[1]尹成湖.机械制造技术基础课程设计.高等教育出版社，2009 [2]侯书林，张建国.机械制造技术基础.北京大学出版社，2012 [3]机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983

[4]机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990

[5]金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981

[6]机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 [7] 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 [8]机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994

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附 录

1. 零件图2张（手绘和CAD绘制各一份）； 2. 毛坯图1张；

3. 铣床夹具装配图1张； 4. 机械加工工艺过程卡片1张； 5. 机械加工工序卡片2张。

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