工装夹具设计课程说明书

夹具课程设计说明书班级姓名学号导师目录目录 (2)一、零件加工工艺分析 (3)二、工序的加工技术要求 (3)三、定位方案设计 (4)四、定位误差 (4)五、对刀——引导方案 (5)六、夹紧方案 (5)七、夹紧力计算 (6)八、夹具体设计 (7)九、其它装置设计 (7)十、技术条件制定 (7)十一、加工精度分析 (7)十二、夹具的经济性分析 (8)十三、夹具工作原理（操作） (9)十四、总结 (9)十五、参考文献 (10)夹具设计说明书1.零件加工工艺分析：该零件简图尺寸标注完整，加工部位也非常清楚明确。

由于图纸要求，材料是45号钢，大批量生产，采用加工设备为X62W卧式铣床。

工件其他表面都已经加工，其中两孔的孔轴线到待铣键的平面距离为23mm；两孔的大小分别为Φ14mm 和Φ6㎜，两孔中心距为34±0.08mm，工件厚度为10mm。

该零件采用的材料是45钢，工艺性比较好。

2.工序的加工技术要求：在铣键时，键的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，可以采用铣削直接加工，其中键的宽度由刀具的尺寸保证，键的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。

键的位置包括如下两方面要求：1)加工键的宽度为8mm，其中上偏差为-0.030㎜，下偏差为-0.060㎜，且两个侧面相对于中心面A对称度为0.2mm；2)加工槽的深度为10mm。

加工槽的端面到孔的中心线的距离为23mm，其中上偏差为+0.2㎜，下偏差为0㎜。

3)加工键的表面粗糙度为R3.2um。

要求不是很高。

4)工件的中心线和两孔圆心的连线相交保证角度为90°±30′。

3、定位方案设计：该零件可以采用一面两销的定位方案，分别用圆柱销和菱形销作为定位基准。

由于该零件可以实现多个工件同时加工，因此在第一个待加工工件的一面采用一个与待加工工件形状相似的固定板实现定位（待加工工件的键宽度为7mm）。

由于我们同时加工20个零件，圆柱销和菱形销的直径比较小而导致销刚性不好，加工过程中容易产生变形，因此我们通过两边加支撑板来加强刚性，同时为了能够实现快速装夹的需要，在工件下加个导向键。

这样的定位会使工件重复定位，但是由于键的两侧平行度很好，对加工没有影响，可以忽略不计。

要实现加工槽两侧对称度的要求，按基准重合的原则应选A面作为定位基准，该工件厚度没有公差要求，且两孔直径并不是很大，夹紧力比较大，加工精度好，对两孔采用固定式圆柱销及菱形销定位，此方案实现了工件的完全定位，也满足大批量生产，方案可取。

4、定位误差：(1).在加工时，由于对称度的工序基准是加工槽的端面到孔的中心线的距离23mm，定位基准也是此距离，故△B=0而限位基准为Φ14mm和Φ6两孔中心距34±0.08mm，所以定位基准与限位基准不重合，定位基准O₁、O₂可做任意方向移动：tgΔβ=(X₁max+X₂max)/2L=（0.036+0.066）/2×30=0.0017㎜ΔY₁=X₁max +2L₁tgΔβ=0.036+2×20×0.0017=0.104㎜ΔY ₂ = X ₂max +2L ₂ tg Δβ=0.066+2×20×0.0017=0.134mm定位误差应取大值，因此ΔD=ΔY ₂=0.134mm(2).加工对称度0.2的定位误差：1）对称度的定位基准是孔的轴线，工序基准也是孔的轴线，所以△B=02）定位基准相对于限位基准可任意方向移动，所以△Y=δ＝δD ＋δd0＋Xmax=0.018+0.008+0.04=0.066mm 工件在夹具中定位产生的定位误差，其值应控制在工件相对尺寸或位置公差的31～51，为此需对每一项 5、对刀——引导方案：对此方案，我们采用每加工一批工件，只安装调整一次夹具，为了能迅速、准确的使工件装夹，我们采用每次加工20个工件，每加工完利用铣床上安装的键槽快速取出工件，只需安装调整一次夹具，通过试切对刀原件工件来对刀，此种方案对导引方案的要求很高，夹具的夹紧元件采用带光面的压块的压紧螺母。

我们要保证的第一个精度是键的宽度8 mm （上偏差为-0.030㎜，下偏差为-0.060㎜），关于工件厚度方向上的对称度为0.2㎜。

6、夹紧方案：对此工件的铣削加工，我们所采用的是一面（与待加工工件形状相似的固定板，待加工工件的键宽度为7mm ）和两个定位销定位的原理，由于待加工工件的两个孔径都很小，一次性又加工20个工件，会导致圆柱销和菱形销因为刚度不够而产生变形，我们在外侧多加了一个类似工件的挡板，挡板上也像工件那样打两个孔，和两个定位销配合，这样既可以防止加工时对工件已加工表面造成伤害，同时也可以做辅助支撑的作用，保护圆柱销和菱形销的刚性。

而且我们拟定采用的是手动夹紧，为了节约成本，我们采用两个夹板，两对螺母对其压紧。

采用带同时挡板两侧采用的是开口垫圈的螺旋夹紧机构，使工件装卸迅速、方便。

7.夹紧力计算：根据工件上大孔的尺寸、菱形销、螺杆的尺寸大小，我们选用M20的压紧螺母，对压块的尺寸我们拟定为厚度20mm ，高度为30mm 。

对夹紧装置的要求有：夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧安装可靠。

用开口垫圈和心轴的一端 用螺纹来固定工件水平方向上的位移，其中用于夹紧的心轴一端的螺纹直径由《机械设计零件手册》选取，预紧系数Co=2，刚度系数Ce=0.2安全系数Sp=360Mpa ，由公式Qz=（Co+Ce ）Q.≥1.66Qz,=/Sp可得Qz=（2+0.2）×3000 =6600N,=360/3=120Mpa计算切削力刀具：高速钢直齿三面刃铣刀 根据公式：2012/)(ϕϕαtg r d tg LQ W '+''+∙=可知直径为M20的螺杆和M20的螺母能满足夹紧力：由于工作状态原因，切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。

螺母提供的夹紧力足以夹紧，故无须验算。

8、夹具体设计：由于加工要求是生产大批量的零件，铣削时的切削力和振动都较大，夹具体通过安装在夹具体上的定向键与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定，两边采用螺杆锁紧装置。

在设计夹具体时要尽量降低夹具体的高度。

我们选用刚性好、强度高的夹具体，其高度与宽度之比也应恰当，用H/B=1~1.25以降低夹具的重心，提高加工时的稳定性。

9、其它装置设计左侧的挡板为固定的板，由4个固定钉锁在机床上，右侧的为活动的压紧板由两个活动的固定钉锁紧。

又由于Φ14mm和Φ6mm的定位销刚性差，要在左右两侧加螺栓夹紧，螺栓的大小为M20方便装夹在支撑板的中间开一个槽，放入一个长键。

因此工件的正下方放一个键，方便了装夹，也提高了工件的加工精度。

10、技术条件制定保证轴线和孔的中心线的角度为90°±30′，工件上铣键的尺寸为8mm（上偏差为-0.030㎜，下偏差为-0.060㎜），但要求相对于轴线A的对称度为0.2mm 要求比较高。

在装夹时要注意轴的刚度，和工件之间的间隙是否过大，夹紧力是否过大，加工出来的工件有些有毛刺需要修补。

11、加工精度分析本工序的主要加工要求是8mm（上偏差为-0.030㎜，下偏差为-0.060㎜），夹具采用的是圆柱销和菱形销定位，由于Φ14mm（上偏差为+0.027㎜，下偏差为0㎜）的孔和圆柱销存在最大间隙配合X₁max，Φ6（上偏差为+0.018㎜,下偏差为0㎜）的孔和菱形销存在最大的间隙配合X₂max，我们采用的圆柱销为Φ14f5，菱形销为Φ6f5, 因刀具相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。

由于定位元件是两个配合的定位销，有配合误差，所以ΔT=0.043+0.132=0.175mm。

单个螺母压紧可能损伤工件或带动工件旋转，压块和工件间的摩擦力矩大于螺母和压板间的摩擦力矩。

1）定位误差由3知：①φ14与φ6之间孔轴线的定位误差为0.134㎜②对称度0.2㎜的定位误差为0.066㎜2）两定位销中心距两定位销中心距基本尺寸应等于两定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般为δLd=﹙⅓～1/5）δLD∵孔间距LD=34±0.08㎜∴取销间距Ld=34±0.02㎜3)圆柱销直径的基本尺寸应等于与之配合工件的最小极限尺寸，其公差带一般取g6或h7∵定位孔直径为Φ14mm（上偏差为+0.027㎜，下偏差为0㎜）∴圆柱销的直径d₁=φ14（上偏差为-0.06㎜，下偏差为-0.17㎜﹚4)确定菱形销的尺寸：由表得，B=3mm5）确定菱形销的直径X₂min=2ab/D₂min ①a=﹙δLD＋δld﹚／2 ②b=3 ③D₂=φ6±0.018 ④由①-④得X₂min=0.04㎜6)确定菱形销的公差等级为IT6=0.08㎜，所以d₂=φ6﹙上偏差为-0.04㎜，下偏差为-0.048㎜）7）夹紧力的计算：确定夹紧力的方向，作用力和大小很重要，采用的是螺旋压板机构。

螺母压紧的行程可以按照S=πdφ/360 h=s/tgβ=πdφ/360tg β，H=Kd. K=πφ/360tgβ FqL=F₂R+Frxd/2 α=11.5, φ1=1 , d=27.03 ,k=6000, l=23.03, h=11.32，Fj=FqL/dtg(a+φ1)+rtgφ2经过计算Fj=1654N12、夹具经济性分析夹具的经济分析是研究夹具的复杂程度与工序成本的关系，以便分析比较和选定经济效益比较好的夹具方案。

专用夹具的制造费用为Cz=pm+tfe，式中p为夹具的平均价格；m为夹具毛坯的重量；t为夹具制造工时;fe为制造夹具的每小时平均生产费用。

45钢材料成本不会很贵，由于我们制造的夹具是属于简单夹具，通常使用的年限T=1a。

夹具的年成本Cj=[（1+K₁﹚／T+K₂]Cz，K₁为专用夹具设计系数，常取0.5；K₂为专用夹具使用系数，常取0.2～0.3。

由于我们的生产属于大批量的，制造的夹具简单，经济性好。

13、夹具工作原理(操作)此夹具的工件原理：我们采用两根M20的螺杆和螺母相配合支撑起20个工件，在铣床的工作台上安装一个导向键，便于加工人员快速装夹。

工作台底下采用螺杆锁紧，由于刀具的切削力和工件的夹紧力相互垂直，不会产生其他方向的位移误差。

定位元件圆柱销、菱形销通过夹具体上的孔、本身的螺栓、螺母与夹具体连接，在装卸工件时只需要将右边的螺母松开就可以卸下工件。

而在装满20 个工件的末端加开口垫片，拆工件时只需取出开口的垫片便可把工件取出，螺母的行程也会因此缩短。

夹具体的底座要用螺栓固定，由于刀具是从右往左加工，在水平方向上的切削力比较大，采用M8的螺栓固定。

在夹具体的左边用螺母固定长的圆柱销，在垂直方向采用沉空的螺栓固定菱形销。

14.总结通过这两周的实训，我对夹具这一们课程有了更近一步的理解。