专用夹具说明书

机械制造装备设计课程设计说明书题目后轮专用夹具设计系机械与运载学院专业机械设计制造及其自动化班级081412姓名顾育铭学号34指导教师赵元完成日期 2011 年 7 月 13 日沈阳理工大学应用技术学院《机械制造装备设计》课程设计计划书一、课程设计目的1、本课程设计是《机械制造装备设计》课程的延续，通过设计实践，进一步掌握机械制造装备设计的一般方法。

2、培养学生综合运用机械制图、机械设计基础、金属材料及热处理、机械制造结构工艺等相关知识，培养工程设计的能力。

3、培养学生使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。

4、提高学生技术总结及编制技术文件的能力。

5、为毕业设计打下良好的基础。

二、课程设计题目后轮专用夹具设计三、课程设计的内容与基本要求（一）内容1、完成后轮工件的镗孔专用夹具总装配图。

2、完成镗孔专用夹具部分零件工作图。

3、编写设计计算说明书。

4、总工作量要求：总图量为：0#图纸1张；设计计算说明书15页。

（二）基本要求1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成总工作量要求。

2、根据设计题目，完成规定的设计内容和工作量要求。

3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。

4、设计计算说明书力求用工程术语，简明扼要，计算合理、准确，表达清晰，文字通顺简练，字迹工整。

四、进度安排1、1-2天分析零件草图，初定零件工作图，拟定夹具设计方案。

2、3-5天完成夹具装配草图设计。

3、6-10画零件工作图、夹具装配图、夹具零件图及设计计算说明书。

课程设计指导教师：赵元 2011 年 7 月 4 日教研室主任：赵艳红2011 年 7 月 4 日摘要机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。

又称卡具。

从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。

例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。

其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。

在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。

夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。

夹具种类按使用特点可分为：1）通用夹：通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。

例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。

这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。

其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。

2）专用夹具：专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。

其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。

当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。

只适用于产品固定且批量较大的生产中。

3）通用可调夹具和成组夹具：其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。

用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。

通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。

4）组合夹具：组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。

由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。

现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。

然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。

特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用。

目录课程设计计划书 (1)摘要 (2)1.设计准备 (4)1.1年生产纲领 (4)1.2零件工艺分析 (4)2.方案设计 (5)3.定位元件及夹紧机构 (6)3.1工件以平面定位 (6)3.2工件以圆柱孔定位 (6)3.3工件以外圆柱面定位 (7)3.4工件以一面两孔定位 (7)3.5 夹紧力的方向的确定 (7)3.6夹紧力的作用点的选择 (7)3.7选择夹紧机构 (8)4.总体设计 (8)4.1后轮专用夹具的基本组成 (8)4.2总体夹具装配图 (8)5.零件设计 (9)5.1定位元件及定位装置零件的设计 (9)5.2加紧元件及夹紧装置 (10)5.3导向及对刀元件 (10)5.4对刀元件及定向元件 (11)6.定位误差设计 (11)6.1.定位误差 (11)6.2产生定位误差的原因 (11)6.3定位误差的计算 (12)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)1.设计准备1.1年生产纲领工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。

如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。

如大批量夹具复杂，用全自动化的设备，小批量生产用手动设备。

零件的年生产纲领可按下式计算：N++=Qn%)a%1(b式中： N ——零件的年生产纲领（件 / 年）；Q——产品的年生产纲领（台 / 年）；n——每台产品中该零件的数量（件 / 台）；a%——备品的百分率；b%——废品的百分率。

1.2零件工艺分析了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。

这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。

根据零件图1-1可知，本道工序的内容是镗Φ58孔，保证表面粗糙度值为1.6,并且保证相对于基准C的垂直度误差为0.04mm。

图1-1 零件草图2.方案设计方案一：卧镗采用一个V型块和一个浮动V型块用来定位，在零件后面加一个单板将其定位，把零件立起来用浮动V型块来夹紧，然后再前后两端加上支架，并在支架上安装镗套。

这种方法给加工带来很多的不变，有可能导致工件定位不准确，这样就不能保证垂直度误差，用浮动V型块夹紧容易使工件发生变形，所设计的专用夹具零件过多，提高了生产成本。

方案二：立镗把零件放在底板上限制3个自由度，一个移动，两个转动，再用一个V型块和一个浮动V型块来限制2个自由度，两个移动，总共是5个自由度。

然后用两个U型压板来夹紧零件，防止零件在加工的过程中产生Z向的转动。

最后在工件上方加一个支承板按上镗套。

如图2-1所示。

图2-1 方案设计图3.定位元件及夹紧机构3.1工件以平面定位工件以平面为定位基准定位时，常用支承钉和支承板作为定位元件。

1）主要支承主要支承是指能起限制工件自由度作用的支承1.固定支承：定位支承点位置固定不变的定位元件，包括支承钉和支承板。

2.可调支承：在夹具中定位支承点的位置可调节的定位元件。

可调支承的顶面位置可以在一定范围内调强，一旦凋定后，用螺母锁紧。

溉整后它曲作用相当于一个固定支承。

采用可凋支承，可以适应定位面的尺寸在一定范围内的变化。

3.自位支承：又称浮动支承，自位支承的位置可随定位基准面位置的变化而自动与之适应的；虽然它们与工件的定位基准面可能不止一点接触，但实质土只能起到一个定位支承点的作用。

图 9－8所示是一种常见的自位支承结构。

2）辅助支承辅助支承是在夹具中不起限制自由度作用的支承。

它主要是用于提高工件的支承刚度，防止工件因受力而产生变形。

3.2工件以圆柱孔定位1）定位心轴定位心轴主要用于车、铣、磨、齿轮加工等机床上加工套筒类和空心盘类工件的定位，它包括圆柱心轴和小锥度心轴。

二种圆柱刚牲心轴的典型结构。

图9－10a所示为过盈配合心轴。

心轴前端有导向部分。

过盈心轴限制了四个自由度。

该心轴定心精度高，并可由过盈传递切削力矩。

间隙配合心轴，当间隙较小时，它限制工件的四个自由度；当间隙较大时，只限制贯X、Y两个移动自由度，此时工件定位还应和较大的端面配合使用，用来限制X、Y、Z、Y、Z 五个自由度。

切削力矩靠端部螺旋夹紧产生的夹紧力传递。

此种心轴定心精度不高，但装卸工件方便。

2）圆柱销圆柱销有长、短两种。

短定位销一般限制 XY二个移动自由庋。

长定位销在配合较紧时，限制X移动、Y移动和X旋转、Y旋转四个自由度。

图9-16为常用的定位销。

定位销端部均有15°倒角以便引导工件套入。

图9－lld所示的可换式定位销。

3）圆锥销固定的圆锥销限制X移动、Y移动和Z移动三个自由度。

3.3工件以外圆柱面定位工件以外圆为定位基准时，可以在 v形块、圆定位套、半圆定位套、锥面定位套和支承扳上定位。

其中，用V形块定位最常见。

常用的v形块的结构型式，的型式适于小型零件定位，C适于中型以上零件的定位。

V形块上两斜面间的夹角一般选60°、90°和120°，其中90°应用最多。

3.4工件以一面两孔定位所谓一面两孔是指定位基谁采用一个大平面和该平面上与之垂直的两个孔来进行定位。

如果该平面上没有合适的孔，常把连接用的螺钉孔的精度提高或专门做出两个工艺孔以备定位用。

工件以一面两孔定位所采用的定位元件是“一面两销”，故亦称一面两销定位为了避免采用两短圆销所产生的过定位干涉，可以将一个圆销削边。

这样，可以既保证没有过定位，又不增大定位时工件的转角误差。

，夹具上的支承面限制 z移动、 x旋转和y旋转三个自由度，短圆销隈制两个移动自由度，削边销限制Z旋转自由度，属完全定位。

3.5 夹紧力的方向的确定1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。

2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。

3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。

3.6夹紧力的作用点的选择1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。

2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。

3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。

4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。

3.7选择夹紧机构设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。