機械制造裝備課程設計

1、機械制造裝備課程設計班 級 機自113（ ） 姓 名 學 號 指導教師 程 偉 汪通悅 日 期 2016.6.6-2013.6.17 淮陰工學院機械與材料工程學院機械制造裝備課程設計指導書1、課程設計的目的機械制造裝備課程設計的目的是讓學生在學習了機械制造裝備和進行了校內(nèi)外的生產(chǎn)實習之后讓學生獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行機械制造裝備設計的基本能力。同時，課程設計也是為了畢業(yè)設計進行一次綜合訓練和準備。機械制造裝備的課程設計可以使學生在下述三方面得到鍛煉：（1）能把機械制造裝備課程中的基本理論和在校內(nèi)外生產(chǎn)實習中學到的實踐知識有機的相結(jié)合，從而解決零件在加工中的定位、夾緊等問題，從而確保

2、零件的加工質(zhì)量。（2）提高學生的機械結(jié)構(gòu)設計能力。通過針對某一典型零件的夾具的設計，從而使學生能夠通過所給出的被加工零件的加工要求，設計出高效率、低成本、裝夾簡單、省力、省時而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。（3）鍛煉學生使用手冊及圖表資料的能力。能夠熟練地依據(jù)給定的任務而查找相關(guān)的資料、手冊及圖表并掌握其中的設計信息用于設計參數(shù)的確定。2.工藝裝備設計要求學生設計為加工給定零件所必需的夾具1套。具體的設計項目可根據(jù)加工需要由學生本人提出并經(jīng)指導教師同意后確定。所設計的夾具其零件數(shù)以20件為宜，即應具有中等以上的復雜程度。結(jié)構(gòu)設計的具體步驟如下：（1）確定設計方案，繪制結(jié)構(gòu)原理示意圖。設計方案的確

3、定是一項十分重要的設計程序，方案的優(yōu)劣往往決定了夾具設計的成功與失敗，因此必須充分地進行研究和討論，以確定最佳方案，而不應急于繪圖，草率從事。學生在確定夾具設計方案時應當遵循的原則是：確保加工質(zhì)量，結(jié)構(gòu)盡量簡單，操作省力高效，制造成本低廉。這四條原則如果單獨拿出來分析，有些是互相矛盾的。而設計者的任務，就是要在設計實踐中，綜合上述四條，通盤考慮，靈活運用所學知識，結(jié)合實際情況，注意分析研究，考慮互相制約的各種因素，確定最合理的設計方案。（2）選擇定位元件，計算定位誤差。在確定設計方案的基礎(chǔ)上，應按照加工精度的高低，需要消除自由度的數(shù)目以及粗、精加工的需要，按有關(guān)標準正確地選擇元件。選擇好定位元

4、件之后，還應對定位誤差進行計算。計算如果超差時，需要改變定位方法或提高定位元件、定位表面的制造精度 ，以減少定位誤差，提高加工精度。有時甚至要從根本上那個改變工藝路線的安排，以保證零件的加工順利進行。（3）計算所需的夾緊力，設計夾緊機構(gòu)。設計時所進行的夾緊力計算，實際上是經(jīng)過簡化了的計算。因此此時計算所得，僅為零件在切削力、夾緊力的作用下按照靜力平衡條件而求得的理論夾緊力。為了保證零件裝夾的安全可靠，實際所需的夾緊力應比夾緊力大，即應對理論夾緊力乘以安全系數(shù)K。K的大小可由有關(guān)手冊中查得，一般K=1.52.5。應該指出，由于加工方法、切削刀具以及裝夾方式千差萬別，夾緊力的計算在有些情

5、況下是沒有現(xiàn)成公式可以套用的，所以需要同學們根據(jù)過去所學的理論進行分析研究，以決定合理的計算方法。夾緊機構(gòu)的功用就是將動力源的力正確、有效地施加到工件上去。同學可以根據(jù)具體情況，選擇并設計杠桿、螺旋、偏心、鉸鏈等不同的夾緊機構(gòu)，并配合以手動、氣動或液動的動力源，將夾具的設計工作逐步完善起來。（4）畫夾具裝配圖。畫夾具裝配圖是夾具設計工作中重要的一環(huán)。畫夾具圖時，應當注意和遵循以下各點：1)本設計中，要求按1:1的比例畫夾具總裝圖。被加工零件載夾具上的位置，要用雙點畫線表示，夾緊機構(gòu)應處于“夾緊”的位置上。2)注意投影的選擇。應當用最少的投影將夾具的結(jié)構(gòu)完全清楚地表達出來。因此，在畫圖之前，應當

6、仔細考慮各視圖的配置與安排。3)所設計的夾具，不但機構(gòu)要合理，結(jié)構(gòu)也應當合理，否則都不能正常工作。4)要保證夾具與機床的相對位置及刀具與夾具的相對位置的正確性，即夾具上應具備定位鍵及對刀裝置。5)運動部件的運動要靈活，不能出現(xiàn)干涉和卡死的現(xiàn)象。回轉(zhuǎn)工作臺或回轉(zhuǎn)定位部件應有鎖緊裝置，不能在工作中松動。6)夾具的裝配工藝性和夾具零件（尤其是夾具體）的可加工性要好。7)夾具體中的運動零部件要有潤滑措施，夾具的排屑要方便。8)零件的選材、尺寸公差的標注以及總裝技術(shù)要求要合理。為便于審查零件的加工工藝性及夾具的裝配工藝性，從教學要求出發(fā)，各零部件盡量不采用簡化法繪制。裝配圖的明細欄規(guī)格、形式按照國家標準

7、繪制。    9)對夾具裝配圖上尺寸標注要求。在夾具裝配圖上，一般只要求標注四種尺寸，即輪廓尺寸、配合尺寸、與加工有關(guān)聯(lián)的尺寸與機床有關(guān)聯(lián)的尺寸。    輪廓尺寸。即夾具的長、寬、高尺寸。如果夾具有活動部件，則應將活動部件的移動極限用雙點劃線劃出，并標出尺寸。    配合尺寸。夾具總裝圖上的所有配合表面均應標出其尺寸與配合。    與加工有關(guān)聯(lián)的尺寸。例如，對刀塊到被加工零件定位基面的尺寸、鉆套中心線到被加工零件定為基面的距離等。

8、60;   與機床有關(guān)的尺寸。例如，銑床夾具上定位鍵的寬度尺寸要專門標出，夾具與機床聯(lián)結(jié)時放置螺栓的槽寬與槽距也要標出，車床卡盤與主軸的定位錐面的錐度與直徑或定位圓柱面的尺寸、配合及聯(lián)結(jié)螺紋的尺寸、規(guī)格等。    此外，夾具裝配圖上還應標出形位公差要求。如刀具的導向件到被加工零件定位基面的平行度或垂直度，被加工零件定位基面到夾具安裝基面的平行度或垂直度要求等。5.編寫設計說明書學生在完成上述全部工作之后，應將前述工作依先后順序編寫設計說明書一份。要求字跡工整，語言簡煉，文字通順。姓 名班 級學號設計題目操縱桿支架通槽銑削夾具

9、設計指導老師程 偉 汪通悅零件名稱操縱桿支架材料HT200生產(chǎn)類型中批量生產(chǎn)毛坯鑄件生產(chǎn)綱領(lǐng)年生產(chǎn)量 5000 件設計任務零件圖如下，本工序為銑削加工尺寸為A的通槽，底面和C均已加工完成，設計銑床夾具（可以是組合夾具或?qū)Ｓ脢A具）。完成夾具設計，繪制出夾具裝配圖和主要零件圖。要求提交的材料中，必須包括三維零件設計和二維圖紙（用AUTO CAD完成）。學號尾號學號尾號不同的學生所選用的尺寸AC028±0.210129±0.211230±0.212331±0.213 432±0.214533±0.210 634±0.311735&

10、#177;0.312836±0.313 937±0.314機床夾具課程設計任務書圖1 操縱桿支架零件圖附錄 機床夾具設計示例機床夾具設計一、機床夾具課程設計任務書姓 名班 級學號計題目銑槽 11專用夾具指導老師零件名稱傳力桿材料ZG生產(chǎn)類型中批量生產(chǎn)毛坯鑄件生產(chǎn)綱領(lǐng)年生產(chǎn)量 5000 件設計任務零件簡圖如下，本工序銑削加工12 mm 的直通槽，設計手動銑床專用夾具。 二、機床夾具課程設計說明書1、對加工件進行工藝分析：工件已加工過的大小孔徑分別為11mm和24mm，兩孔中心距為 42±0.02 mm,厚度為26mm。 在加工槽時，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很

11、高，由銑削直接加工就可以達到要求，其中槽的寬度由刀具的尺寸保證，槽的深度尺寸和位置精度由設計的夾具來保證。槽的位置包括如下兩方面要求： 1.1、加工槽的寬度為11mm，且兩個側(cè)面相對于中心面A對稱度為0.1mm； 1.2、加工槽的深度為32±0.2mm。2、定位方案設計： 根據(jù)加工槽兩側(cè)面相對于中心面對稱要求，需要限制工件X方向轉(zhuǎn)動自由度、Y方向轉(zhuǎn)動自由度和Z方向轉(zhuǎn)動自由度；根據(jù)加工槽寬度和深度要求，需要限制工件X方向移動自由度和Z方向移動自由度。但考慮到加工時工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個不定度全部限制。 工件相對中心面對稱，要實現(xiàn)加工槽兩側(cè)面相對中心面對稱的要求，且根據(jù)基準重合的原

12、則應選A面作為定位基準，但A面實際不存在，故可選工件的兩側(cè)面M或N的任一面作為定位基準，限制三個不定自由度，此為第一定位基準。由加工槽深度要求，方案一：如右圖所示孔O2及O1為第二和第三定位基準，通過固定圓柱銷及V形塊實現(xiàn)定位；方案二：如下圖所示可以選擇孔O1及O2為第二和第三定位基準，通過圖中所示的固定式圓柱銷及菱形銷實現(xiàn)定位。經(jīng)分析，第一種方案以圓柱和V形塊組合定位時，要受到外圓加工精度的影響，由于外圓表面系毛坯鑄件不能保證工件的加工要求，加上V形塊比較薄且夾住工件一邊，不易夾緊。所以采用第二種方案，即以孔O1及O2為第二和第三定位基準，對兩孔采用固定式圓柱銷及菱形銷定位，此方案實現(xiàn)了工件

13、的完全定位，無重復定位，方案可取。2.1、計算定位誤差：現(xiàn)選取工件上兩孔與兩定位銷的配合均為H7/g6，則圓柱銷的直徑尺寸為11mm,菱形銷的圓弧部分直徑尺寸為24mm，b=5mm,B=d-3=24mm。圓柱銷與菱形銷之間的中心距為42±0.02 mm。工件在夾具中定位產(chǎn)生的定位誤差，其值應控制在工件相對尺寸或位置公差的，為此需對每一項工序加工要求逐一進行分析。2.1.1、對加工槽深尺寸A進行分析 加工槽的深度尺寸的工序基準為工件小孔外圓面的上母線，定位基準為圓柱銷中心線，則定位（A）=位置+不重 =0.035+0.04=0.075mm 因定位（A）值小于工序尺寸公差值（0.6mm）

14、的，故能滿足工序加工要求。2.1.2、對加工槽兩側(cè)面對中心面A對稱度進行分析 加工槽的位置精度對稱度的工序基準是中心面A，而定位基準為第一基準平面，這里忽略基準的位移誤差，則 定位（對稱度）=位置+不重=0+0.03=0.03mm 因定位（對稱度）值小于工序位置精度要求的公差值（0.1mm）的，故能滿足工序加工要求。3、導引方案設計：對此方案，采用每加工一批工件，只安裝調(diào)整一次夾具，通過試切數(shù)個工件來對刀的，此種方案對導引方案的要求很高，如右圖所示：我們要保證的第一個精度是槽的寬度11mm關(guān)于工件厚度方向上的對稱中心的對稱性如，第二個精度為槽的深度即尺寸A。所以對導引元件初步設計方案為一個方形

15、的塊如右圖所示，用于安裝在夾具體上。正確的安裝方法見夾具裝配圖。4、夾緊方案設計：對此工件的銑削加工，我們所采用的是一面和兩個定位銷的原理，而且我們擬定采用的是手動夾緊，為了節(jié)約成本，我們采用一個壓塊，一個螺母對其壓緊，夾緊方案的初步確定如右圖所示（局部圖）：根據(jù)工件上大孔的尺寸、菱形銷、螺桿的尺寸大小，我們選用m10的壓緊螺母，對壓塊的尺寸我們擬定為厚度5mm，直徑為35mm。具體見附錄中的零件圖。計算切削力 刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀。 D=80mm. Z=18 =2448N校核定位銷： 根據(jù)公式：可知直徑為10mm的螺桿和m10的螺母能滿足夾緊力的要求。夾緊力：由于工作狀態(tài)原因，切削力與

16、夾緊力在空間上是相互垂直的。螺母提供的夾緊力足以夾緊，故無須驗算。5、其它裝置設計：銑床夾具依靠夾具體底面和定向鍵側(cè)面與機床工作臺上平面及T型槽相連接，以保證定位元件對工作臺和導軌具有正確的相對位置。為了減小安裝時的偏斜角的誤差，安裝定向鍵時應當使它們靠向T型槽的同一側(cè)。對定向鍵的設計方案如右圖所示（局部圖）：對定向鍵的直角部分都倒2*45°的倒角，在夾具體與定向鍵的連接部分中的直角開出凹槽，如圖中的小凹槽。定向鍵與夾具體采用螺釘連接，至于定向鍵的大小要根據(jù)銑床工作臺是具體情況而定，在此我們就不對定向鍵的尺寸大小進行說明。6、夾具體設計：在夾具體設計方面，采用了一個直角塊，來進行大體

17、上的定位，而且要設置導引裝置的安裝位置，對各個面的要求見零件圖，（右圖為夾具體的立體圖）夾具體通過安裝在夾具體上的定向鍵進而與銑床的工作臺連接，從而實現(xiàn)對夾具的固定。此夾具在有加強筋的情況下，具有足夠的剛度與強度，安放穩(wěn)定，工藝性好，實用安全。7、技術(shù)條件制定：1、定位元件15和20相對于夾具底平面的平行度公差在100mm上為0.03mm。2、夾具上與短銷凸肩接觸的垂直面相對于夾具底平面的垂直度公差在全長上為0.03mm。8、夾具工作原理(操作)簡介：對此夾具各個零件的裝配關(guān)系見右圖，分析與說明它的工件原理：短銷通過夾具體上的孔、本身的螺栓、螺母與夾具體緊緊連接。菱形銷也是能過同樣的方法與夾。具體連接而得到固定，菱形銷上設置一長螺紋用于壓緊螺母對工件的夾緊。在夾具體的底平面上安裝定向鍵用于與銑床工件臺面的連接與定位。工件時，只要把壓緊螺母、壓塊卸下，即可把工件套上去。利用一面二孔進行定位，當工件套上去后，先裝入壓塊，再用壓緊螺母進行夾緊。這時銑刀在導引裝置的引導下對待加工工件進行加工，并且在導引裝置的作用下完成銑床對工件的銑槽工序。本夾具