輸出軸夾具課程設計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言4</b></p><p>　　一、 機床夾具設計基礎知識5</p><p><b>　　二、零件分析8</b></p><p>　　三、定位方案分析9</p><p

2、>　　四、定位誤差分析9</p><p>　　五、夾緊方案的確定10</p><p>　　六、夾緊結(jié)構設計10</p><p>　　七、機床的選擇11</p><p><b>　　八、小結(jié)12</b></p><p><b>　　九、參考資料13</b>&l

3、t;/p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　機械制造工藝學課程設計是我們對機械制造工藝學這門課程的充分運用，通過這次的課程設計，我們可以將所學知識在實踐中得到體現(xiàn)。如在對機械加工夾具設計過程中，對于夾具定位方案的分析、夾緊方案的分析，以及對夾具結(jié)構的設計都使我們得到了實踐的鍛煉。</p><p>　　在實際的設計過程中，對加

4、工要求進行分析，設計了幾種方案，其中也遇到了很多的問題，如是否符合基本的定位要求，夾具的結(jié)構是否合理，所設計的夾具是否經(jīng)濟等等，帶這些問題篩選方案，最終設計了本次的方案，解決問題的過程也是我們學習的過程?？傊@是一次我們運用所學知識的解決實際問題的一次練習。</p><p>　　在設計過程中或許也還存在著許多缺陷，可能會有考慮不周甚至錯誤之處，希望老師指正，以便我們得到更好的進步。</p><

5、p>　　一、 機床夾具設計基礎知識 </p><p>　　在機械制造的各個加工工藝工程中，必須使工件在工藝系統(tǒng)中處于正確的位</p><p>　　置，以保證加工質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。把為了使工件處于正確位置上所使用的各種工藝裝備稱為夾具，如檢驗夾具、焊接夾具、裝配夾具等。在機床上對工件進行切削加工時，為了保證加工精度，必須正確地安放工件，使工件相對于刀具和機床占有正確的位置，這一過程

6、稱為“定位”。為了保證這個正確位置在加工過程中穩(wěn)定不變，應該對工件施加一定的夾緊力，這個過程稱為“夾緊”。這兩個過程總稱為“安裝”。在機床上實現(xiàn)安裝過程的工藝裝備，就是“機床夾具”。 </p><p>　　機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣泛的是通用夾具，如車床上用的三</p><p>　　爪自定心卡盤和銑床上用的平口虎鉗等。這類夾具的規(guī)格尺寸已經(jīng)標準化，由專業(yè)廠家進行生產(chǎn)。而用于批量

7、生產(chǎn)，專門為工件某加工工序服務的專用夾具，則必須由各個制造廠自行設計制造。 由于專用夾具的設計制造在很大程度上影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動條件和生產(chǎn)成本，因此，它是各機械制造廠新產(chǎn)品投資、老產(chǎn)品改進和工藝更新中的一項重要生產(chǎn)技術準備工作，也是每一個從事機械加工工藝的技術人員必須掌握的基礎知識。</p><p>　?。?）機床夾具在機械加工中起著重要的作用，所以應用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用： </

8、p><p>　?、俦ＷC工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量 </p><p>　　夾具在機械加工中的基本作用就是保證工件的相對位置精度。由于采用了能直接定位的夾具，因此，可以準確地確定工件相對于道具和機床切削成形運動中的相互位置關系，不受或者少受各種主觀因素的影響，可以穩(wěn)定可靠地保證加工質(zhì)量。 </p><p>　?、谔岣邉趧由a(chǎn)率和降低加工成本 </p><

9、;p>　　提高勞動生產(chǎn)率，降低單件時間定額的主要技術措施是增大切削用量和壓縮輔助時間。采用機床夾具，既可以提高工件加工時的剛度，有利于采用較大的切削用量，又可以省去劃線找正等工作，使安裝工作的輔助工時大大減小，因此能顯著地提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。 </p><p><b>　?、鄹纳乒と藙趧訔l件</b></p><p>　　采用夾具后，工件的裝卸顯然比不用夾具

10、方便、省力、安全。使用專用夾具安裝工件，定位方便、迅速，夾緊可采用增力、機動等裝置，因此可以減輕工人的勞動強度。還可設計保護裝置，確保操作者安全。 </p><p>　?、茉诹魉€生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍 </p><p>　　工藝工程中，當某些工件所需要工序時間特別長時，可以采用多工位或高效夾具等，以提高生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)節(jié)拍能夠比較平衡。</p><p>　?。?

11、）機床夾具分類 </p><p>　?、賹Ｓ脢A具 專用夾具是針對某一種工件的一定工序而專門設計的。因為不需要考慮通用性，所以夾具可以設計得結(jié)構緊湊、操作方便。還可以按需要采用各種省力機構、動力裝置、分度裝置等。因此，此類夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產(chǎn)率。但是，由于這類夾具的專用性很強，并且設計和制造周期較長，制造費用也較高，當產(chǎn)品變更時，往往因無法再使用而報廢。因此，這類夾具主要在產(chǎn)品固定和工藝穩(wěn)定的較大

12、批量生產(chǎn)中應用。 </p><p>　　②可調(diào)式夾具 可調(diào)式夾具的特點是：加工完一種零件后，通過調(diào)整或更換夾具中的個別元件，即可加工形狀相似、尺寸和加工工件相近的多種零件。 </p><p>　　可調(diào)式夾具又可以分為通用可調(diào)夾具和專用可調(diào)夾具。通用可調(diào)夾具如滑柱式</p><p>　　鉆模等，使用范圍較大。專門化可調(diào)夾具常稱為成組夾具，通常配合成組技術，用于裝夾

13、和加工一組結(jié)構與工藝相似的工件。</p><p>　　因為這類夾具是在專門夾具基礎上少量更換或調(diào)整夾具元件，所以只能到達有限目標的通用化。即使這樣，也極大提高了專用夾具在多品種、中小批量生產(chǎn)中使用的經(jīng)濟性。 </p><p>　?、蹖ｉT化拼裝夾具 專門化拼裝夾具是針對其工件的特定工序加工要求，由實現(xiàn)制造好的通用性較強的標準化元件和部件拼裝組成。從這個特點來看，這類夾具具有很大的通用性，但

14、同時又是為某一種特定工序而專門拼裝的夾具。因此，這類夾具又具有專門夾具的優(yōu)點。</p><p>　?、茏詣踊a(chǎn)用夾具 自動化生產(chǎn)用夾具主要是自動線上所使用的夾具?；旧戏譃閮深悾阂活愂枪潭ㄊ綂A具，它與一般專用夾具相似；一類是隨行夾具，它除了具有一般夾具所擔負的安裝工件任務外，還擔負著沿自動線輸送工件的任務，即隨著工件從一個工位移動到下一個工位。故稱為“隨行夾具”。屬于自動化生產(chǎn)夾具的還有數(shù)控機床夾具。<

15、/p><p>　?。?）夾具設計的特點和基本要求 </p><p>　?、賷A具設計的特點 </p><p>　　針對性強。設計人員必須全面掌握工藝和生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況。專用夾具是為某零件的某道工序設計的，設計人員必須全面了解和掌握產(chǎn)品零件的要求，工藝工程的安排以及所使用的機床、刀具，輔具的具體情況才可能提出合理可行的最佳方案，確定最合理的定位、夾緊裝置。</p&

16、gt;<p>　　保證加工質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率是夾具設計的兩項主要任務，而保證加工質(zhì)量又是第一位的。因此，設計時應重點把住定位方案的確定和精度分析這兩道關。對于制造精度要求不高的零件，其夾具設計應該重點保證提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件。 </p><p>　　夾緊機構對整個夾具結(jié)構起決定性作用。夾緊裝置的結(jié)構形式和種類很多，選用的靈活性很大，特別是夾緊裝置中力源及傳動機構的設計對夾具結(jié)構影響最大。因此，

17、在同樣能保證工序要求的情況下，每個人設計的結(jié)構可能大不相同。而不同復雜程度的夾具在不同的生產(chǎn)規(guī)模條件下其經(jīng)濟效果也不一樣，設計人員必須使自己的設計和生產(chǎn)規(guī)模相適應，不可片面追求高精度而忽視了經(jīng)濟性。</p><p>　　夾具的制造多屬于單件生產(chǎn)。因此，設計時應考慮采用組合加工，修配和調(diào)整等措施來保證夾具的制造精度，盡可能地考慮設置修配和調(diào)整環(huán)節(jié)，而不能完全依靠用完全互換的辦法保證制造精度。 </p>

18、<p>　　設計周期短，一般不進行強度剛度計算。夾具設計是直接為產(chǎn)品生產(chǎn)服務的生產(chǎn)技術準備工作，其設計周期要求短，因此設計時多采用參照法或是憑經(jīng)驗確定的辦法來保證受力件的強度和剛度，通常不進行詳細計算，有時采用簡便公式或用圖表作為設計參考。要注意的是在設計一些具有較高精度的夾具時，應該對定位精度、夾緊力等進行必要的計算和分析。</p><p><b>　?、谠O計的基本要求 </b>

19、;</p><p>　　夾具設計的原則是經(jīng)濟和實用，它可以概括為“好用、好造、好修”這六個字，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場的實際制造和維修水平為前提。具體要求為： </p><p>　　(a)夾具的結(jié)構應與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應，正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟性四者的關系。 </p><p>　　(b)保證工件精度。 </p>&

20、lt;p>　　(c)保證使用方便，要便于裝卸、便于夾緊、便于測量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運輸，保證安全第一。 </p><p>　　(d)注意結(jié)構工藝性，對加工、裝配、檢驗和維修等問題應全面考慮，以降低制造成本。</p><p><b>　　二、零件分析</b></p><p>　　輸出軸主要應用在動力輸出裝置中，是輸出動力的主

21、要零件之一。其主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩，使主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動力，其工作中要承受較大的沖擊載荷和扭矩。因此，該零件需具有足夠的耐磨性和抗扭強度。</p><p>　　本課程設計的課題是設計鉆法蘭面10-20孔的鉆孔夾具。</p><p>　　該孔的加工工序需要的定位表面均已經(jīng)加工完成，本工序需要保證尺寸包括孔距75外圓中心軸的尺寸為140和孔中心線對中心軸位置度為0.03，且孔軸線需垂直于端面。需限

22、制的自由度包括X直線方向與轉(zhuǎn)動方向自由度，以及Y軸直線方向以及轉(zhuǎn)動方向自由度。</p><p><b>　　三、定位方案分析</b></p><p>　　1、定位方案一： 176端面和80內(nèi)孔圓柱銷定位。</p><p>　　端面限制自由度有Z軸直線方向自由度，內(nèi)孔圓柱銷限制X軸直線方向與轉(zhuǎn)動方向以及Y軸直線方向與轉(zhuǎn)動方向自由度。</p&

23、gt;<p>　　2、定位方案二： 176端面和 75外圓柱面定位， 80內(nèi)孔圓柱銷導向。</p><p>　　端面限制自由度有Z軸直線方向自由度，外圓柱面限制X軸直線方向與轉(zhuǎn)動方向以及Y軸直線方向與轉(zhuǎn)動方向自由度。</p><p>　　其中定位方案一的基準軸線為80內(nèi)孔中心軸，與工藝要求不一致，而方案二的的定位方案與要求符合，故選用方案二定位。</p><

24、;p><b>　　四、定位誤差分析</b></p><p>　　尺寸140的定位誤差分析：工序基準為75外圓柱中心軸，與定位基準一致，不存在基準不重合誤差，下面計算基礎位置誤差。</p><p>　　該工序的定位誤差要求為孔中心軸與75軸中心軸的位置度為0.05。當工件75圓柱的直徑最小且夾具孔徑最大時，中心軸會出現(xiàn)最大偏差，此時的偏移量為</p>

25、<p>　　經(jīng)過計算，方案二中的尺寸和精度滿足加工要求。</p><p><b>　　五、夾緊方案的確定</b></p><p>　　對工件夾緊裝置要滿足以下要求：</p><p>　　在夾緊過程中應能保持工件定位時所獲得的正確位置</p><p><b>　　夾緊力大小適當</b>&l

26、t;/p><p>　　夾緊裝置應操作簡便、省力、安全。</p><p>　　夾緊裝置的復雜程度和自動化程度應與批量生產(chǎn)和生產(chǎn)方式相適應。</p><p>　　在夾緊方案中夾緊力的作用方向應該有利于工件的準確定位、盡量與工件剛度大的方向一致、盡量與切削力、重力方向一致。</p><p>　　夾緊力作用點應正對支承原件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，

27、以保證工件已獲得的定位不變；夾緊力左右點應處于工件鋼性較好的部位，以減小工件夾緊變形；夾緊力作用點應盡量靠近加工表面，以減小切削力對于工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。</p><p><b>　　六、夾緊結(jié)構設計</b></p><p>　　圖1 圖2</p><p>　　圖3 夾具三維

28、效果（緊固件未畫出）</p><p>　　圖1、圖2分別為夾具裝配后的前視圖與俯視圖，圖3為夾具三維效果圖（緊固件未畫出）。該夾具的底座通過T型螺栓與機床的工作臺連接固定，在底座下加墊兩個等高塊便于排屑。加工時將工件大端面朝下，通過輔助導向定位塊定位，再將鉆模板套在工件的軸頸，用定位銷確定鉆模板的方向，放平后鎖緊螺栓，通過U型壓塊將鉆模板、工件、底座固定在一起（U型壓塊盡量向中心靠近）</p>&l

29、t;p><b>　　七、機床的選擇</b></p><p>　　根據(jù)工件裝夾后的總體尺寸以及加工工序要求，可選擇Z3050搖臂鉆床作為加工機床，其具體參數(shù)如下：</p><p>　　最大鉆孔直徑    50mm</p><p>　　主軸中心至立柱母線距離 360-1860mm</p&

30、gt;<p>　　主軸端面至底座工作面距離 260-1050mm</p><p>　　主軸行程 350mm</p><p>　　主軸圓錐孔 莫氏5號</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速12級r/min</p><p>　　28，47，66，90，130，18

31、0，240，340，470，650，930，1300</p><p>　　主軸進給量6級r/min 0.06，0.16，0.22，0.25，0.35，0.56</p><p>　　主軸允許最大進給抗力 16000N</p><p>　　主電機功率 4.0kw</p><p>　　搖

32、臂升降電機功率 1.5kw</p><p>　　由于工件結(jié)構特性，若直接采用鉆床加工，機床主軸將會與工件發(fā)生干涉，因此需要采用鉆頭接桿圖3與變徑套將錐柄鉆刀與機床主軸連接，可避免干涉現(xiàn)</p><p><b>　　象，保證加工安全。</b></p><p><b>　　圖3 鉆頭接桿</b><

33、/p><p><b>　　八、小結(jié)</b></p><p>　　在這次課程設計的過程中，經(jīng)過了幾周的努力，遇到了許多困難，參考了實際生產(chǎn)中相似工件加工采用的夾具，設計了幾套的方案，最終基于實用與經(jīng)濟簡單的考慮，采用了當前的這套夾具方案。在設計過程中，遇到了許多的困難，比如這一次又一次設計方案的修改，都暴露了前期我在這方面的不足，知識的欠缺以及經(jīng)驗的短板都讓我有深刻的體會。

34、</p><p>　　在機械加工的過程中，夾具的使用相關廣泛，夾具對于提高效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量起到了非常重的作用。如果定位元件或者夾具方案沒有選好，就會導致加工出的工件零件報廢。這就要求我們在設計的過程要細心，這也是我們將來從事工作所最基本的要求。</p><p>　　總體來說，我覺得做這種類型的課程設計對我們有很大的幫助，它需要我們將學過的相關知識系統(tǒng)都聯(lián)系起來，從中暴露出自身的不足，以待

35、改進。</p><p><b>　　九、參考資料</b></p><p>　　1、王先逵 機械制造工藝學 機械工業(yè)出版社 2006.1</p><p>　　2、李軍 互換性與測量技術基礎 華中科技大學出版社 2009.6</p><p>　　3、張耀宸 機械加工工藝設計手冊 航空工業(yè)出版社 1978.1