1、前 言 毕业设计是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，为以后续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、图册和查询有关设计资料的能力。零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们时机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置
2、。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而3破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。II 目 录 序 言11 绪论21.1本课题的设计内容、方法、手段及结构方案21.2本课题的研究目标21.3零件分析41.
3、4本课题的研究内容42 夹具设计及其概论72.1概论72.2夹具发展简史及其分类82.3工件的装夹方式82.4夹具的组成及夹具体的设计92.5夹具的组成92.6夹具体的设计102.7夹具设计中的定位102.8定位基准选取112.9夹具中夹紧方式的设计122.10小结133 夹具中对刀的设计143.1对刀概述143.2对刀143.3对刀误差的确定144 夹具的装配154.1概述154.2机器装配的基本概念154.3装配精度164.4 装配工艺规程的制定164.5制定装配工艺规程的基本原则及原始资料16致谢参考文献序 言随着科技的迅速发展，车床发展的水平之高主要表现在产品设计理念的不断更新，体现了
4、产品设计将装饰艺术与精细加工的完美结合；产品结构的不断创新，显示了车床在向高速、高精、高效发展的同时，还向人性化、精细化制造的方向发展。车床技术发展的同时，车床夹具也在迅速的直追而上，因为他们是相辅相成的。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。一、高精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。精密平口钳的平行度和垂直度在6m
5、以内；夹具重复安装的定位精度高达6m；机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。二、高效 为了提高机床的生产效率，夹具产品越来越多，有些更是为一个零件做一个专用夹具。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行快速加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，我们必须为夹具安装快速安装系统与校正系统。美国Jergens（杰
6、金斯）公司的球锁装夹系统1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。三、通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现经济性。德国demmeler公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。1 绪论1.1本课题的设计内容、方法、手段及结构方案一、
7、设计内容1、回水盖零件图一张2、 车床夹具装配图一张3、 车床夹具零件图三张4、车床夹具三维图三张主要技术指标：保证工件的加精度专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸，工差技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具满足工件的加工精度要求。二、设计方案，设计方法，设计手段1、研究原材料2、在明确设计任务之后，应该对以下几个方面的原材料进行研究3、研究加工工件图样了解该工件的加工形状，尺寸，材料热处理要求，主要表面的加工精度，表面粗糙度及其他要求。4、熟悉工艺文件明确以下内容5、毛坯的种类，形状，加工余量及精度6、工件的加工工艺过程，工序图，本工序所处的地位，本工序前以加工表面的精度及粗糙度，基准面
8、的状况。7、本工序所使用的机床，刀具及其他辅助的规格8、本工序所采用的切削量三、拟定夹具的结构方案包括以下几个内容（1） 确定夹具的类型（2） 各种机床夹具都有多种不同的类型，钻床夹具固定式翻转式，盖板式等等，应根据工件的形状，大小，尺寸，几个要求以及重量为固定式。（3） 确定工件的定位方案，设计定位装置（4） 根据六点定位原则，通过分析工序图，确定工件15.8f8的孔51+0.1 0mm的叉口及14.2+0.1 0mm槽分别在定位心轴削边屑，及偏公轮上定位（5） 确定工件的夹紧方式，设计夹紧装置紧1.2本课题的研究目标结合国内车床夹具的各方面的现状和不足，由于加工精度和加工效率的提高，目前的
9、普通车床的夹具在装夹工件和夹紧工件十分麻烦，尤其在工件的定位，对刀方面，如果遇到体积大、吨位重的大型工件时，定位，夹紧，对刀是十分困难的。这样不但装夹、对刀时间长，而且加工精度不能够保证。为了解决这个问题，我们设计了主要针对于加工大型或超大型工件的重型车床和普通卧式车床的夹具装置，主要为了缩短定位，夹紧，对刀时间，提高加工精度和大型车床的加工效率，减少加工成本，最终使达到资源的优化利用。1.3零件分析为回水盖结构图,回水盖材料为HT200,年产量5000件,属大批量生产,形状复杂,但上下底平面、4-9H9已经加工过,其它多为不加工表面,2个螺纹孔2-G1精度不高,定位尺寸780.5mm。为提高
10、生产率,保证加工精度,需设计一套加工2-G1英制管螺纹的专用夹具。这套夹具要能保证加工精度,使产品质量稳定可靠,生产率高,减少二次装夹等辅助时间。回水盖结构夹具结构分析回水盖为典型的盘盖类零件,选用“一面两销”作为定位元件比较合适,并按6点定位原理满足工件加工的定位要求。以分度盘端面为主要定位面,限制X、Y、Z3个自由度;1、圆柱销限制Y、Z2个自由度;菱形销限制X自由度。属于完全定位,能保螺纹孔2-G1的加工精度,2螺纹孔的相对位置靠准确分度来解决。图2为夹紧装置结构图,采用两组螺旋压板压紧。安装时,把回水盖装到2个销上靠住分度盘端面,拧紧2个螺母,压板压紧工件即可车第一个
11、孔,车完第一个螺纹孔,松开紧固分与夹具体的3个螺母,拔出对定销,分度盘回转180o,当对定销与另一个分度孔对准时2、在弹簧的作用下插入孔中,实现分度。拧紧3个螺母,使分度盘锁紧,即可加工另一个螺纹孔。3、分度盘与夹具体靠128H7/h6间隙配合定位,用3组螺栓螺母紧固,夹具体与车床主轴靠170H7孔与主轴止口定位,螺钉紧固。该夹具中尽量采用标准件和常用件,以提高零件的互换性,缩短制造周期。在夹具设计过程中,注意该夹具是随机床主轴旋转的,受惯性力、离心力的影响较大,很可能给生产带来不利影响,因此在该夹具和第一个工件安装到车床上时就要进行平衡试验。比较简单的办法是在不开车的情况下,用手旋转该装置,
12、待它自然停止时,在其正上方位置作记号,反复几次,找到不平衡点,配重,直至达到随遇平衡(在任何位置都能停住为止);也可用计算法,但计算很复杂,也未必绝对准确。夹具可夹零件较多,正确地发挥其各部分功能尤为重要。下面从定位、夹紧、分度3方面进行分析。3.1定位定位精度的高低直接关系到加工质量的好坏因此对定位误差分析是必要的。一般零件的加工误差由夹具制造精度、夹具安装误差和夹具的定位误差3部分决定,它们对加工误差的影响均等,因此只要定位误差不超过零件制造公差的1/3,就说明夹具的定位精度能满足加工精度的要求。定位误差D主要由以下两方面决定:定位基准是否与设计基准重合,即基准不重合误差B,若重合则B为零
13、,否则存在基准不重合误差; 来自于工件定位面相对定位基准面的位移误差,即基准位移误差Y。定位误差D=B+Y。本夹具定位基准为工件2-9H9两孔的轴线,和设计基准一致,基准重合,因此基准不重合误差B=0。转角误差可以帮助求出基准位移误差,转角误差的计算公式为: =tan-X1max+X2max2L。其中:X1max和X2max分别为两对定销的孔轴配合最大间隙量;L为两定位孔的孔心距。代入相关数据,那么本夹具=tan-10.064+0.085284=tan-10.0005246。基准位移误差的计算公式为: Y=2l1tan。其中:l1为圆柱定位销圆心距离转角偏差连线交点的距离。代
14、入数值,计算得到本夹具的Y=780.0005246=0.04mm。所D=0.04mm13!k=0.333mm(其中!k为工序尺寸公差),满足定位要求。图2夹紧装置结构图3.2夹紧夹紧是为了保证定位稳定,使切削过程顺利完成。夹紧力作用点应靠近加工位置,夹紧力方向与切削力方向尽量一致,这样才能使夹紧力最小、最合理。回水盖材料为灰铸铁HT200,硬度170HBS241HBS。加工时选用内孔螺纹刀,进给量f=2.309mm/r,背吃刀量ap=1.5mm,切削速度vc=6m/min8m/min。考虑到螺纹切削时的受力情况为双边受力,则切削力FC为:FC=29.81CF
15、CaxFCpfyFCvnFCcKFC。式中:CFC系数,查表取103;xFC背吃刀量的指数,查表取1;yFC进给量f的指数,查表取1.8;nFC切削速度vc的指数,查表取-0.2;KFC修正系数,KFC=(241190)0.4=1.1。代入数值,计算得:FC=29.811031.52.3091.88-0.821.1=2733.6N。在计算切削力时应考虑安全系数K,其计算公式为:K=K0K1K2K3。式中:K0基本安全系数,粗加工取1.5;K1加工性质系数,粗加工取1.2;K2刀具钝化系数,取1.2;K3切削特点系数,连续切削取1.0。本设计的安全系数K=1.51.21.21=2.16。则安全夹紧力FC=KFC904.6N。螺旋压板可提供的夹紧力为Fw,按下式计算:Fw=FQ11+3lfH。式中:FQ1单个
