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1、设计概述2L任务分析及设计思路31. 1 任务分析3.摇臂杆连接套零件结构工艺分析42.2制定工艺路线5.专用夹具设计62.1 夹具的种类62.2 夹具的组成72.3 定位方案及定位元件的确定7定位元件的确定92.4 夹紧方案的确定12341夹紧装置的确定122.4.1 开口垫片：16夹紧力的分析193 .夹具体装置203.1 夹具体毛坯的选用如下图203.2 夹具体零件图215辅助装置216 .夹具三维CAD效果图25.作品特点287 .设计总结及致谢29参考文献30限制转向自由度外圆定位包括定位套、V形块、定位套。特点：对中性好，安装方便， 成本便宜，可用于粗精基准一面两孔定位包括定位销、
2、菱销。特点：适用于粗精准定位，限制移动的自 由度表3-4根据上述定位设计的方案的确定，选择其加工工件圆柱内孔定位为短销与V 形块定位：适应于粗精准定位，限制五个自由度，其中短销限制两个自由度，支 撑板限制三个自由度。M20LO 9co co.015h6“015h602Oh63.4夹紧方案的确定夹紧装置的确定 常用的夹紧机构:斜楔机构是利用其斜面移动产生的压力来夹紧工件，但由于操作不便， 仅在一些小型钻床和铳床上应用螺旋夹紧机构采用单个螺旋夹紧或其他兀件组合实现工件夹紧的机构，具 有增力比大，自锁性能好两大特点偏心轮机构为了减少辅助时间，可以使用各种快速接近或快速撤离 工件的夹紧机构，其特点省力
3、、安全、更换元件方便，对工 人技术要求低，制造成本低。表3-5根据上述米用其倾斜机构米用V型块与短销螺母组合。在夹具的各种夹紧机构中，以V型块可以用作定位装置及由它组成的夹紧装置应 用最为普遍，但是根据该零件架构该零件利用V形块与螺母夹紧，V型块夹紧的 主要优点是压板夹紧操作简单，比较容易保证加工精度要求，批量生产时，比较 稳定。250. 0151008。9SO+O 寸040-0.0140 0. 0220.01S08 0 1001118 。图3-445R5342开口垫片：1为了螺母夹紧与加工工件接触，在加工过程中容易损坏加工工件，所以采 用垫片来减少工件的损坏。2该夹紧装置中采用开口垫圈更容易
4、拆卸工件，节省辅助时间，提高了生产 效率。图3-8图 3-10夹紧力的分析对于V形块定位的夹紧方案，为防止工件移动而需要的切削力为: M。=CMdfyMKr = 0.206x 720 x 0.368 x 0.94 = 4.192V - mm夹紧力为:np1x1 75由机械设计杳得，螺纹升角a = arctan = arclan = 2.94。；血、 4螺纹摩擦角(P = arctan = arctan ？ = 7.89cos Pcos30则夹紧力巳=2M3ndjtan(a + 0)2x4,19x55x0.9610.863 x 40 x tan(2.94 + 7.89)= 6.22N经计算夹紧力
5、大于切削力，夹紧方案可行。设计概述21世纪，世界机械工业的发展进入了前所未有的高速阶段，与其他行业 相比较，机械工业的发展具有全球化，规模化，地位化和高技术化的特点。21 世纪初机械制造业的重要特征表现在它全球化，网络化，虚拟化，智能化以及 环保，协调的绿色制造等，柔性化，灵捷化，智能化，信息化便成为21世纪初 机械制造业发展的总趋势。然而任何一个国家，一个社会都不可能通过复制和 模仿来获得巨大的成功，这样我们毕业设计就必须学以致用，争取有所突破， 有所创新。夹具设计是机械工程不可或缺的重要组成部分，决定着机械功能的各方面因 素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的夹具设计。在产品的
6、生 产过程中，用来安装工件固定在正确位置上，完成其切削加工、检验、装配、焊接 等工作，所使用的工艺装备统称为夹具。这次毕业设计使我们能综合运用机械制造工艺问题，初步具备了设计一个中等 复杂程度零件的夹具设计基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计 的能力也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的 一次实践机会。4.夹具体装置夹具体毛坯的选用如下图结构类型特点、材料应用场合铸造结构可铸出各种复杂形状。易于 加工，抗压强度和抗振性好， 但生产周期长，需进行时效 处理，以消除内应力灰铸铁HT150、HT200：要求 强度高时用铸钢ZG35 U,切削力小时可用铸铝ZL1
7、10适用于成批生产、切削负何 大、断续切削等场合。应用 最广锻造结构用于尺寸较小、结构形状简 单的夹具体碳钢应用很少焊接结构由钢板、型材焊接而成,易 于制造，生产周期矩,成本 低,重量轻。热变形大，焊 后须退火处理低碳钢Al、A2、A3,20钢和16Mn 等新产品试制和单件小批生产装配结构由标准的毛坯件、零件及个 别非标准件通过螺钉、销钉 连接组装而成。制造成本低、 周期短、精度稳定较少仅得推广表4-1根据表格的数据和零件，可按标准选择铸造结构。4.1 夹具体零件图300%0300%0图4-25辅助装置对刀、引导装置的作用是确定刀具相对于夹具的位置，或引导刀具进行加工。 用于确定刀具在加工前正
8、确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定 刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为引导元件。常用的对刀、引导元件 有对刀块、钻套等，本夹具设计选用钻套和钻模板。图5-120图5-2图5-46.夹具三维CAD效果图4.图6-31钻套2短销3加工零件4夹具体5螺母6V型块7手柄8钻模板9开口垫片表6-1作品使用方法：将零件放入短销中，使用短定位销将工件固定在底面，再使用螺 母和转动手柄使V形块将工件夹紧，保证工件夹紧后，然后启动机床让钻在钻套 对好钻孔，移动到工件上在工件上钻孔，钻孔完成后退刀，取下工件，重复换新 工件如以上操作即可。7 .作品特点工艺设备通常指制造工具刀具、夹本任务专用夹具设
9、计是属于工艺装备的设计范 围具、模具、测量量具与辅具。本夹具采用手动夹紧，操作方便简单，采用v型 块夹紧可以方便选取标准件，不用额外设计制造，通用性好，设计的夹具能一次 钻直径15的孔，生产效率很高，能很快实现快捷高效，能大大节省加工时间。8 .设计总结及致谢本次毕业设计意味着自己即将要毕业，离开学校，步入社会。下面是我对于此次 毕业设计的总结。光阴似箭，时光飞逝，美好的大学生活匆匆过去，经过两个月的探讨与思考，毕 业设计也差不多落下木笔，因为在这门课上主修的还不够完善，在设计中会遇到 许多难题，在这段过程中，多亏了有我们的指导老师李老师，在百忙之中抽出宝 贵的时间来辅导我们学习，让我们在无头
10、绪的思索中找到了正确的方向，让我们 顺利的完成了毕业设计，所以我非常的感谢老的帮助。夹具设计是我们专业课程知识，它包含了机械制技术的基本知识，基本理论，和 基本技能，是我们参加工作的一个必不可少的知识。乘风破浪会有时“直挂云帆济沧海我今天认真的进行课程设计，就是为明天能在社会浪潮的大海 中悬起高高的远帆，本次的毕业设计让我在原有的专业技能知识上更上一层楼, 以前有不懂的地方，通过这次的毕业设计不但将之前不懂的弄明白了，而且还对 以前的学习内容理解的更透彻，更加的有了自己的心得，明白了温故而知新这个 道理，在以后的生活工作中也能更加以专业的知识态度来面对问题。在本次的设计过程中虽然还有很多不足之
11、处，但是通过老师的悉心指导，同学们 的尽心尽力的帮助逐步完善下渐渐成型，在此感谢我的毕业设计指导老师和同学 们不厌其烦的帮我发现问题，帮助我解决问题，从最开始的无从下手到最终完成 终稿，使我能将学会的知识融会贯通才能完成这次的毕业设计，老师的悉心教导 我一定会牢记于心，同学的帮助也一定会懂得感谢，光阴似箭马上要步入社会生 活，在以后的生活工作中我会跟老师一样持着认真钻研，动手实践，报以极大的 热情投入工作中去。跟同学一样伸出援手，尽自己的那一份努力去帮助他人。对 李老师和同学们再次表示深深的敬意和由衷的感谢！1.任务分析及设计思路1任务分析1、明确夹具的功用，选择夹具的类型2、定位方案的选择、
12、分析、比较和确定3、夹紧方案的选择、分析、比较和确定4、对定方案的选择、分析、比较和确定5、夹具各部分元件的选择6、夹具的精度分析7、夹具的特点表1-11.2设计思路确定夹具的功能以及夹具的类型，选择和确定定位及夹紧方案，对定位方案 的选择，夹具的使用方法的特点。理论联系实际，查阅相关资料，深入相关工厂，调研绘制出该零件生产车间、使 用现场，了解现行工艺的优缺点，制定改进措施。从经济性、技术各个角度，综 合比较该设计的优势、弊端，形成完整的设计方案。绘制相应的的CAD图和UG3D 建模图。设计过程中，严格遵循国家相关标准、行业规范，尽可能使该设计具有 实用性、先进性。然后就以下几个方面开始设计
13、：1 .对零件进行工艺分析2 .绘制零件CAD图并且构思夹具设计框架。3 .确定定位方案及定位元件参考文献【1】张国峰主编，铳工技术【M】，国防科技大学出版社，2010年【2】樊永泉主编，车工技术Ml机械工业出版社，2009年小【3】朱正伟主编，数控机床机械系统【XI】，中国劳动社会保障出版社，2004年e 【4】蒋增福、全国中等职业学校机械专业教材编写组编，车工工艺与技能训练 ML高等教育出版社，1998年【5】李宗义主编，数控铳削编程与操作Ml机械工业出版，2017年小6郭宗连、秦宝荣主编，机械制造工艺学【M】，中国建材工业出版社，1997 年.【7】吴茂缴，现代机床夹具设计及实例【M】，
14、北京化学工业出版社，2015年10 月【8】孙学强、王新荣主编，现代制造工艺学ML电子工业出版社，2012年5 月小或主编，机械制造装备设计【M】，机械工业出版社，2014年12月小（吸、卢桂萍、蒋亚南主编，互换性与技术测量【M】，华中科技大学出 版社，2016年9月。小4 .对定位方案进行定位误差分析。5 .确定夹具装置。6 .确定引导元件及装置。7 .设计夹具体并绘制其CAD图。8 .绘制装配图及其CAD三维图。2 .摇臂杆连接套零件结构工艺分析零件结构工艺分析015H6_L0. 04AI0+Z00Rai 弋073,502OH6390. 10图2-1如上图示摇臂连接套，材料为铸铁，生产类型
15、为中批量生产。该零件通过停 床摇臂配合对应的链接，最后在摇臂钻床配合起链接作用，零件外形结构相对简 单，主要由内外圆柱面、圆柱孔及u形片组成。该零件主要精度要求有外圆柱面390.01mm,次要精度要求有u形片孔中心轴 到圆柱中心轴480.01mm,内圆直径28,工件外端面圆表面粗糙度为Ral.6,其余为 Ral2. 5o2.1 制定工艺路线根据工件的结构分析，下表列出了摇臂杆连接套的工艺路线工序编号工序名称工序加工内容1铸 造按图样铸造零件毛坯2热处理退火处理3铳精粗铳长度8mm和5mm的平面达图样要求4铳如上图所示以圆柱右端面直径28mm为基准划线精粗铳外圆 柱的左端面以及48mm和半径10
16、mm的平面，达图样要求.5铳掉头在以加工完成的左端面为基准精粗铳圆柱右端面直径 20mm的平面以及保留圆柱高度39mm如图样要求.6铳因为半径10mm直径15mm和长3.5mm所组成的一个面与 圆柱加工好了的一个面平行所以平移过来进行精粗铳即可， 如图样要求.7钻 20孔为通用夹具钻孔，图样要求.8钻6 7孔为通用夹具钻孔，如图样要求.9钻015为通用夹具钻孔,如图样要求.10去去毛刺。11检验检验合格12入库入库封存表2-1本次夹具主要围绕第9道工序来设计钻孔夹具设计。3 .专用夹具设计3.1 夹具的种类表3-1通用夹具通用夹具是指结构己经标准化，普通机床上一般都附有较大适用 范围的夹具，如
17、车床用的三爪卡盘、四爪卡盘，铳床上用的平口 钳、顶尖座等。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。但生产效率低，只适用于单件、 小批量的生产和加工精度要求不太高的工件。专用夹具是针对某一工件的某道工序而专门设计制造的夹具。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。只适用于在产品稳定、批量较大 的场合。成组夹具成组夹具是一种用于成组加工零件的夹具。其加工对象比可调夹 具更明确，适用范围更广。拆装夹具是将标准件和可互换件安装 在基础件上或直接安装在机
18、床工作台上，并利用调整件装配而成组合夹具（4）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。其特点夹具用完后，元件可以拆 卸重复使用，适用于新产品的试制和单件，同时具有缩短生产准 备周期，减小专用夹具的品种、数量和存放面积等优点3.2 夹具的组成（1）定位元件它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加 工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。常用的定位元件有支 承钉、定位销、v型块等。（2）夹紧装置用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置（3）夹具体用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床
19、 有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。（4）对刀、引导装置对刀、引导装置的作用是确定刀具相对于夹具的位置，或引导刀具进行加工。用 于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀 具位置并导引刀具进行加工的元件，称为引导元件。常用的对刀、引导元件有 对刀块、钻套等。表3-23.3 定位方案及定位元件的确定定位零件的定位含义就是确定工件在夹具中占有准确的加工位置定位的作用一些形状特殊的零件在夹具中定位可有效地控制工件的自由度，使它的基准统一, 使其在加工的过程中稳固，尺寸达标，同时还提高了工作效率。定位的方式过定位定位元件所相当于的支撑点数多了所能限制的门由
20、度，即所相当于完全 定位定位元件所能限制的自由度数1L等于所需要限制和可能有的全部的 情况不完全 定位定位元件所能限制的自由度数目，不少于所需要限制的自由度数； 但少于6个自由度的定位情况。欠定位定位元件所能限制的自由度少f所需要限制的自由度数的定位情况的额外多个支撑点重复限制同一个自由度的定位情况表3-3（4）工件定位方案的确定摇臂连接套外圆柱长为39nlm内孔直径为28nli11,因此初步设计方案如下，设计 定位方案。方案L因为钻孔这道工序在整个零件加工过程中比较靠前，所以可以利用已加工好的 面部位进行定位，限制3个自由度。由于外圆柱长为39mm内孔直径为28mm已经 加工完成，u形片两面
21、也加工完成，所以可以采用螺栓与螺母夹紧定位，限制4 个自由度（限制Z轴的上下移动和前后移动），然后后再是采用V型块夹紧，限 制1个自由度（限制X,丫移动与旋转）。该方案定位限制自由度在六个以上，该 方案是过定位方案。方案2：还可以利用已加工好的面部位进行定位，限制3个自由度。由于外圆柱长为 39mm内孔直径为28mm已经加工完成，u形片两面也加工完成，所以可以采用长 销定位，限制4个自由度（限制上下移动和前后移动），然后后再是采用V型块 夹紧，限制1个自由度（限制X, 丫移动与旋转）。该方案定位限制自由度在六个 以上,本方案属于过定位。方案3:还可以利用已加工好的面部位进行定位，限制3个自由度
22、。由于外圆柱长为39nlm内孔直径为28mm已经加工完成，u形片两面也加工完成，所以可以采用短 销定位，限制2个自由度（限制上下移动和前后移动），然后后再是采用V型块 夹紧，限制1个自由度（限制X,Y移动与旋转）。本方案定位属于不完全定位.总结：由于是批量生产，每个零件的尺寸不可能完全统一，而且允许使用过定位, 一般情况下，必须定位元件和零件的定位基面有一定的制造精度要求，需要为了 保证零件加工精度要求不采用过定位方案，三种方案中第三种合适。（5）定位的误差和分析选取工件上的一空与一定位销的配合均为H7/g6,则圆柱销的直径尺寸为20mm 长为：50mmo工件孔与定位心轴采用间隙配合的定位误差
23、计算：工件以内孔在圆柱心轴，圆柱销上定位。由于孔与轴有间隙配合有基准位移误差:Tana= （Xlmax+X2max） /2L=（0.044+0,118）/2*59=0,00138mmA:心轴垂直放置按最大孔和最销轴求的孔中心线位置的变动量为：基二&D+&d+min=max二孔 Dmax-轴 dmin （最大间隙）定位元件的确定定位元件用干确定加工工件在夹具中能够正确的放置到精准的位置上，从而保证 加工工件相对于刀具和机床加工运动间的相对精准正确的位置。常用的定位元件 如下表：平面定位包括支撑钉、支撑板、可调支撑、自位支撑、辅助支撑。特点： 适用于精基准，工件重量、切削负荷较大的场合。内孔定位包括定位销、圆柱销、定位心轴。特点：适用于粗精准定位，