哈工大夹具课程设计

题目： 

    专    业 ： 机械设计与制造

班    级 ：    

姓    名 ：     

指导老师 ：                

                                      2011年10月23日

序        言

机械制造工装夹具设计是一个非常重要的学习环节，它一方面要求我们通过设计能获得综合应用过去所学过的全部课程进行工装夹具设计的基本能力，另外，这也是以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。

通过本次设计可以把自己在平时课堂学习的知识都实践，提高夹具设计的能力。培养自己的思考能力，在以后的工作中能不断思考工作方法，提高生产效率，减少不必要的动作，提高安全系数。

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动法强度，需做一种专用夹具，省去加工中繁琐的工序。我们已经学习了机械制造工艺和夹具，对夹具设计有了初步的了解。对于一种批量较大的产品可设计制造一种专业夹具，操作迅速方便，减少了工人的劳动量，可获得较高的加工精度和生产率，对工人的技术水平要求也相对较低。但专用夹具设计制造周期长、夹具制造费用较高。专用夹具的针对性极强、没有通用性，很明显只能适用于产品相对稳定的大批量生产中。

由于本人所学知识有限，设计能力有限在设计中难免会有许多错误和不足，恳请各位老师批评指正。

序言----------------------------------------------

一、夹具设计任务书-------------------------

1、产品要求与产品零件图 

二、专用夹具设计方案

1、定位方案

2、导向方案

3、夹紧方案

4、夹具体的设计

5、绘制夹具装配总图 

三、工件在夹具上加工厂的精度分析

1、影响加工精度的因素

    1、定位误差△D

    2、对刀误差盘

3、夹具的安装误差

4、夹具误差

5．加工方法误差

2、保证加工精度的条件

3、在钢套上钻mm孔的加工精度计算

四、设计感想

五、参考文献

一、夹具设计任务书

1、产品要求与产品零件图  

如图2—6所示，本工序需在钢套上钻φ5mm孔，应满足如下加工要求：

1、φ5mm孔轴线到端面B的距离20士0．1mm；

2、φ5mm孔对φ20H7孔的对称度为0．1 mm。

3、已知  工件材料为Q235A钢，批量N=500件。

图2—6

二、专用夹具设计方案

    1、定位方案

按基准重合原则定位基准确定为：           

B面及φ20H7孔轴线。采用一凸面和一心轴组合定位。

    2、导向方案

为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设置引导刀具的元件——钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间，如下图所示。

图2—7

    3、夹紧方案

由于工件批量小，宜用简单的手动夹紧装置。钢套的轴向刚度比径向刚度好，因此夹紧力应指向限位台阶面。如下图所示，采用带开口垫圈的螺旋夹紧机构。  

    4、夹具体的设计

    如下图所示采用铸造夹具体的钢套钻孔钻模。

 图2—8铸造夹具体钻模

1—铸造夹具体  2—定位心轴  3—钻模板  4—固定钻套

5—开口垫圈  6—具紧螺母  7—防转销钉  8—锁紧螺母

5、绘制夹具装配总图 

下图为采用型材夹具体的钻模。夹具体由盘l及套2组成，定位心轴3安装在盘l上，套2下部为安装基面8，上部兼作钻模板。此方案的夹具体为框架式结构。采用此方案的钻模刚度好、重量轻、取材容易、制造方便、制造周期短、成本较低。 

         图2—9型材夹具体钻模

1一盘  2一套  3一定位心轴  4一开口垫圈  5一夹紧螺母                     6一固定钻套  7一螺钉  8一垫圈  9一锁紧螺母  10一防转销钉  

11一调整垫圈

三、工件在夹具上加工厂的精度分析

   1、影响加工精度的因素

用夹具装夹工件进行机械加工时,其工艺系统中用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。与夹具有关的因素如图2—11所示，有定位误差△D对刀误△T、夹具在机床上的安装误差△A和夹具误差△DJ。在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差△G。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，从而形成总的加工误差∑△。

以图2-9钢套钻Φ5mm孔的钻模为例计算。  

1、定位误差△D 

      加工尺寸20±0.1mm的定位误差，△D=0。

对称度0.1mm误差为工件定位孔与定位心轴配合的最大间隙。工件定位孔的尺寸为Φ20H7(mm)，定位心轴的尺寸            Φ20f6(mm)

mm=0.54mm    

2、对刀误差盘

    因刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。如图2-9中钻头与钻套间的间隙，会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。由于钢套壁厚较薄，可只计算钻头位移引起的误差。钻套导向孔尺寸为声5F7(mm)，钻头尺寸为声5h9(mm)。尺寸20mm及对称度0.1mm的对刀误差均为钻头与导向孔的最大间隙  mm=0.052mm    

3、夹具的安装误差

    因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。

    图2—9中夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差,。

图2—10中车床夹具的安装基面与车床过渡盘配合的最大间隙为安装误差,， 或者把找正孔相对车床主轴的同轴度作为安装误差。

4、夹具误差

因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。如图2—11所示，夹具误差主要由以下几项组成。

1）定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；

2）定位元件相对于对刀或导向元件(包含导向元件之间)的尺寸或位置 误差；

                    图2-11工件在夹具上加工时影响加工精度的主要因素

3）导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；   

若有分度装置时，还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。

    图2—9中，影响尺寸mm的夹具误差的定位面到导向孔轴线的尺寸公差=0.06mm，及导向孔对安装基面B的垂直度=0.03mm。

    影响对称度0.1mm的夹具误差为导向孔对定位心轴的对称度=0.03mm(导向孔对安装基面B的垂直度误差=0.03mm与在公差上兼容，只需计算其中较大的一项即可)。

  5．加工方法误差

因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的。计算时可设

                                               2、保证加工精度的条件    

  工件在夹具中加工时，总加工误差∑△为上述各项误差之和。由于上述误差均为随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是

即工件的总加工误差∑△应不大于工件的加工尺寸公差。

    为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为        或             

当时，夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。

3、在钢套上钻mm孔的加工精度计算

在图2—9所示钻模上钻钢套的mm孔时，加工精度的计算列于表2—1中。

由表2—1可知，该钻模能满足工件的各项精度要求，且有一定的精度储备。

表2-1用钻模在钢套上钻mm孔的加工精度计算

           误差计算

   加工要求

通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行依次适应性的训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力和方法，为后续专业课程的学习打下基础，为以后社会的工作作好准备。设计过程中遇到好多的困难，但我认为正是这些困难使我们慢慢积累设计经验，而这正是我们非常需要的，通过这次课程是课程设计，我学到好多的知识，特别是一些设计方法。

而在这第三周的课程设计中，我们经过老师指导，小组讨论，个人分析思考将实习的所见所闻充分利用，将理论知识、实际生产都糅合起来作出了自己认为较为满意的成果。巩固了机械设计知识，训练了考虑周全的思维方式，懂得了团队合作的重要性。最令我深刻的是，学会了如何好好利用手册来查资料，学会了如何使用软件，并且我们把平时学到的理论与在长春的实践观察相结合，理论联系实际。在运用知识的同时，也加深了对知识的理解。学会的分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和提高自我动手的能力。

六、参考文献

1、机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书．倪森寿．化学工业出版社，2007年8月；

2、机械加工工艺与装备．俞逢英．机械工业出版社，2002年1月；

3、 机械加工工艺设计实用守则．张耀宸．航空工业出版社，1993年12月；

4、 机械加工工艺师手册． 杨叔子．机械工业出版社，2002年1月；

5、典型零件机械加工工艺． 冯冠大．机械工业出版社，1986年3月；

6、机械加工余量手册． 孙本绪，熊万武．国防工业出版社，1999年11月．

7、 卡具工程师手册   中国农业大学工学院机械设计制造系