支承辊轮心轴 - 2夹具设计说明书

制造基础夹具课程设计

《支承辊轮心轴——2夹具设计说明书》

姓 名：

学 号：0811111003 班 级：08机制二班 指导老师：

设计时间：2011年12月

目 录

一、设计题目…………………………………………………2 二、零件图及加工工序分析……………………………………2 三、设计方案………………………………………………………3

1、定位分析

2、定位原理 3、定位元件的分析

4、夹紧元件的选择与夹紧力的计算

4.1夹紧力的计算

5、确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合 6、绘制夹具结构图

四、夹具零部件的结构…………………………………………7 五、定位误差的计算……………………………………………10 六、致谢…………………………………………………………11 七、参考文献……………………………………………………11

一、设计题目

支承辊轮心轴——2专用夹具设计 二、零件图及加工工序分析

零件图如下图所示：

钻孔、扩孔、铰孔Φ50（通孔）以及钻孔、铰孔Φ9（通孔）Φ15（深8）的忽孔如下图所示：

三、夹具的设计方案

在本次夹具设计中，指导老师指定设计钻孔夹具，在工件夹紧方面要求手动动

夹紧，这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高。 3.1定位分析

在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一圆孔定位，工件以外圆定位，工件以锥孔定位等。

根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆定位。在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。所以在这道设计中采用以?215的外圆表面以及端面为定位基准。 3.2 定位原理

在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点： ①. 使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置； ②. 使夹具在机床上占有正确的位置； ③. 使刀具相对于夹具占有正确的位置。

工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用X、Y、Z来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用X、Y、Z来表示。由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。

工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。 3.3定位元件的分析

在心轴的加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中设计定位衬套来限制零件的自由度，定位衬套限制了零件的X 、Y的移动方向和旋转方向，一共限制了零件的五个自由度，达到不完全定位状态。 不完全定位可分为下列两种情况： ①. 由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度；

②. 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。 3.4 夹紧元件的选择与夹紧力的计算

工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在夹紧上经常会出现点接触的情况。使钻模板形成自位平衡。本次设计中钻模板材料为45钢。 ①.选择钻套

钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套，固定钻套直接压入钻模板采用H7n6或H7r6配合，磨损后不容易更换，适用于中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。

可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用H7n6或H7r6配合，钻套磨损后，可以迅速更换。适于大批量生产。

快换钻套：当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边上面，即可取出钻套。

在这次设计中我选择可换钻套，因为是批量生产。但是本道工序里要用自制钻套和衬套，必须把钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。快换钻套如图所示：

图4-1 快换钻套

②.夹具底座与工作台的连接

由于孔的加工过程中选用的机床为钻床，《机械加工工艺手册》 孟少农 主编第二卷，表10.1-5立式钻床联系尺寸可得，底座T型槽数为5个，工作台侧面

1200槽数为3个，A?B?245?0，t?276，a?28，b?46，c?20，h?48，

L?K?H?800?1000?560，t1?150，h1?36，e1?175，c2?115，a1?22，b1?36。

① 根据《金属切削机床夹具设计手册》 浦林祥，当进给量为f?0.25mmr时，加工?50mm的孔所需要的切削力F?1820N, 转矩为M?8.39N.m。计算按钻?50mm的通孔轴向力计算。

② 根据《金属切削机床夹具设计手册》 浦林祥p480页，常见典型加紧形式所需要的加紧力的计算公式： 3.4.1夹紧力的计算

⑴为了防止工件在切削力p作用下平移所需要的加紧力为：

Q?（4-2）

?1为加紧元件与工件之间的摩擦系数，?2为工件与夹具支承面的摩擦系数。对

kp?p0?1??2??

于精加工机床，K为安全系数；则K的值：

K?K1K2K3K4K5K6?1.5?1.2?1.0?1.0?1.0?1.0?1.8

则Q1?KP1.8?1488 ??5360N （4-3）

?1??20.25?0.25⑵为防止工件在颠覆力矩PL的作用下绕支点倾斜，使工件离开基面所需要的加紧力：

Q2?（4-4）

Q2?1.8?1488?28?347N0.3?45?16kpl?Hl

⑶为防止工件在切削力p的作用下绕中心轴线转动所需要的加紧力为：

'kpl?p0l1 Q3?

D??1??2???（4-5）

Q3?1.8?1488?5356N

1.0?0.5 所以Q1?Q2?Q3，则加紧力去最大的力： Q1?5360N 3.5、确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合

夹具技术要求和有关尺寸，公差配偶和是根据教材和、有关

资料，手册规定的原则和方法确定的，本例的技术要求和公差配合如下：

⑴定位元件与夹具底面的平行度误差允许值在全长上为0.03mm。 ⑵导向元件与夹具底面的垂直度误差允许值在全长上为0.03mm ⑶导向元件（件11）与夹具底面（F）的平行度误差允许值为0.03mm 由于夹具设计的各部分分析与计算已进行，结果符合要求，在结构草图的基础上，绘制正式的总装配图。

3.6 夹紧力的计算

四、夹具零部件的结构 1、衬套

2、定位套

3、夹具体

4、钻模版

五、定位误差的计算

定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。

在用夹具装夹工件时，当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相配合时，工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说，因各工件的有关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差，且夹具上的定位元件本身及相互间存在尺寸和位置公差，因此，虽然工件已经定位，但每个被定位的工件上的一些表面的位置仍然会产生变化，这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工误差。

．计算定位误差

加工尺寸的定位误差，由于定位基准与工序基准重合，故?B?0.

（4-1） ?D??Y??D1??d1?X1min =?0.016?0.013?0.006?=0.034mm

定位误差小于工件公差的1

?1?3??0.33??0.0366 ?3?

六、致谢

这次的课程设计让我学到很多，并且巩固了所学的知识。在做设计的时候，我要感谢我的指导老师和我的同学。我的夹具设计题目是阀体夹具的设计，目的是为了保证这道钻孔工序的精度和加工效率。

在设计开始时，在老师的帮助下我逐渐明确了设计思路，这使我的工作能够渐渐的展开；在和老师的讨论中我明确了夹具设计方案，并了解了定位夹紧的方式。在随后的设计中，我按照夹具设计的思路一步一步的设计。在这过程中，我也遇到了一些问题，比如该如何选取夹具体材料等，这些问题都是在老师和同学的帮助和探讨中得到很好的解决。

在和老师同学的讨论中，使我学到了很多东西，也认识了一些自己的不足，总之，非常感谢老师和同学在这次课程设计给我的帮助！

七、参考文献 [1]杨黎明主编.机床夹具设计手册[M].北京：国防工业出版社.1996. [2]吴拓编著.现代机床夹具设计[M].北京：化学工业出版社.2009.

[3]王先逵主编.机械制造工艺学（第二版）[M].北京：机械工业出版社.2006. [4]李军编著.互换性与测量技术基础[M].武汉：华中科技大学出版社.2008. [5] 大连大学工程画教研室.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2003. [6] 王光斗，王春福.机床夹具设计手册[M].上海：上海科学技术出版社，2000.

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