张紧轮支架说明书

机械制造夹具课程设计
设计计算说明书
设计题目：张紧轮支架夹具设计
学生姓名：小磊
学号： 0908********
专业：机械设计制造及自动化
指导老师: 王斌
学校：煤炭工程学院
2012年9月13日
目录
夹具设计 (1)
1 概述 (3)
1.1 机床夹具的概念 (3)
1.2 机床夹具的组成 (3)
2 问题的提出 (4)
3 定位基准的选择 (4)
4 切削力及夹紧力计算 (5)
5.定位元件的设计 (6)
6.钻模板类型的选择 (8)
7.导向装置的设计 (11)
8 定位误差分析 (17)
9 夹具设计及操作简要说明 (17)
总结 (18)
致谢 (19)
参考文献 (17)
夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

由指导老师的分配，决定设计的工序钻2-Φ13孔的夹具。

1 概述
在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。

它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。

1.1 机床夹具的概念
在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。

定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。

工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。

用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。

1.2 机床夹具的组成
1. 机床夹具的基本组成部分
（1）定位装置
该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。

（2）夹具装置
该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。

（3）夹具体
夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。

2. 机床夹具的其他特殊元件或装置
（1）连接元件
根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。

一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。

连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。

如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。

（2）对刀元件
常用在普通铣床夹具中，用对刀快调整铣刀加工前的位置。

对刀时，铣刀不
与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。

（3）导向元件
常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。

（4）其他元件或装置
根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等。

这些元件或装置需要专门设计。

2 问题的提出
本夹具主要用于钻2-Φ13孔，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。

3 定位基准的选择
拟定加工路线的第一步是选择定位基准。

定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。

基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。

因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。

此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。

我们采用下端面，侧面和顶面为定位基准，采用支承钉和挡销定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用开口压板作为夹紧机构。

4 切削力及夹紧力计算
由夹具装配图可以看出,由于水平方向上有两个定位销,所以水平方向上不需要考虑夹紧力是否合适,只用考虑Z 轴上的夹紧力就可以了.
查《机床夹具设计手册》表1-2-3得:
p p C K f a F 75.0902=
式中:
mm a p 6.5=r
mm f /05.0=
rp p p r p k mp p k k k k k k s r λ=0=4.0)150190(×1.0×1.0×1.0×1.0=1.10
所以,
10
.105.06.590275.0⨯⨯⨯=c F =587.5N
在计算切削力时,必须把安全系数也考虑在内.
6
543210k k k k k k k k =安全系数
查《机床夹具设计手册》,表1-2-1可知:
5.10.13.10.10.12.15.16543210为接触系数为操作系数为手动夹紧系数为连续切削系数为刀具钝化系数为加工性质系数为基本安全系数k k k k k k k
所以, 切削力
c
KF F ==1.5×1.2×1.0×1.0×1.3×1.0×1.5×587.5=2062.13N
因本夹具主要夹紧力是螺母夹紧, 查《机械加工工艺师手册》表17-30得: 夹紧力N=7950N
此时,实际夹紧力已大于所需2062.13N 的加紧力了,所以本夹具可安全工作.
5.定位元件的设计
因为我们加工的是2-13孔，在加工这个孔的时候，我们只加工了底面，因此我们采用底面和侧面定位。

查机床夹具设计标准件可以知道，平面常见的定位原件有 支撑定，和支撑板
支撑定用的特点及其使用说明如下
A型用于精基准，B型用于粗基准，C型用于侧面定位。

支承钉与夹具孔的配合为H7/r6或H7/n6。

若支承钉需经常更换时可加衬套，其外径与夹具体孔的配合亦为H7/r6或H7/n6，内径与支承钉的配合为H7/js6。

使用几个A型支承钉时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性
因为我们的底面面积比较大，而支撑定的大小一般相对来说比较小，因此我们选择支撑定的话就需要选择3个以上的支撑定支撑底面，这样就对夹具体的要求就比较高，因此不是特别合适。

支撑板定位的类型，特点及其使用场合如下
定位分为A型和B型支撑板
他们的结构如下
适用于精基准。

A型用于侧面和顶面定位，B型用于底面定位。

支承板用螺钉紧固在夹具体上。

若受力较大或支承板有移动趋势时，应增加圆锥销或将支承板嵌入夹具体槽内。

采用两个以上支承板定位时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性。

经过上述分析可以知道，我们选B型支撑板在底面。

A型支撑板在侧面比较合适，因此我们选用B型支撑2件，A型支撑板1件分别进行底面和侧面的定位。

6.钻模板类型的选择
钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。

它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。

其主要类型有以下几种。

（1）固定式钻模在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。

固定钻模的结构如下
（2）回转式钻模这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。

回转钻模也就是带分度机构的钻模，经典的机构如下
翻转式钻模主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于f8~f10mm。

它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。

其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10 kg为宜。

翻转钻模板的经典结构如下
盖板式钻模这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。

钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。

夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10 kg。

盖板钻模板的借构如下
滑柱式钻模滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。

这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。

滑柱钻模板的结构如下
铰链式钻模铰链钻模板是用铰链把钻模板和夹具体连接起来，如图，使模板可以绕铰销旋转提高工件安装的敞开性，以利于工件在本工位上孔的多工序加工如钻孔，攻丝，锪平面。

铰链钻模板的经典借构如下
综上所述我们选择固定钻模板比较合适，
因为我们采用侧面和底面定位，使用固定钻模板就可以满足要求，因此我们采用固定钻模板。

详情请见下图
固定钻模板靠2个圆柱销定位在夹具体上，2个内六角螺钉压紧在夹具体上，实现对固定钻模板的定位。

7.导向装置的设计
钻床的导向部分就是钻套
钻套根据加工的孔的情况不同，又分为以下几种钻套
固定钻套(JB/T 8045.1-1999)
可换钻套(JB/T 8045.2-1999)
快换钻套(JB/T 8045.3-1999)
特殊钻套
特殊钻套又分为好几个类型根据孔的距离不同，因为我们加工的孔不够特殊，因此特殊钻套就不在介绍
下面一一介绍下上面3种的标准的钻套及其使用地方
固定钻套(JB/T 8045.1-1999)
固定钻套分为带肩钻套和不带肩的
具体结构如下图
固定钻套的特点如下
钻套直接压入钻模板或夹具体上，其外圆与钻模板采用H7/n6或H7/r6配合。

磨损后不易更换。

适用于中、小批生产的钻模上或用来加工孔距甚小以及孔距精度要求较高的孔。

为了防止切屑进入钻套孔内，钻套的上、下端应稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。

因为我们是批量生产，因此在此场合固定钻套不使用
可换钻套(JB/T 8045.2-1999)
可换钻套的结构如下图
可换钻套的使用特点如下
钻套1装在衬套2中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板3中。

钻套由螺钉4固定。

以防止它转动。

钻套与衬套间采用F7/m6或F7/k6配合，以便于钻套磨损后迅速更换。

适于大批量生产
快换钻套(JB/T 8045.3-1999)
快换钻套的结构如下图
当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时针方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边平面，即可取出钻套。

适用于同一个孔需经多种工步加工的工序
综上所述我们采用可换钻套，选择直径为13mm的可换钻套
可换钻套的大小为如下
8 定位误差分析
工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。

本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。

此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。

工件的定位基准为孔心。

工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin =0.046-0.028=0.018
本工序采用支承钉和挡销定位，工件始终靠近挡块的一面。

本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。

9 夹具设计及操作简要说明
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。

应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。

提高夹具性价比。

本道工序为铣床夹具选择了开口压板夹紧方式。

本工序为钻切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。

本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。

夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。

为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。

总结
这次设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。

这次设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。

因此同学们非常感谢王老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。

致谢
这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。

但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师王老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。

这次设计成绩的取得，与王老师的细心指导是分不开的。

在此，我衷心感谢王老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。

多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩王老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

在此谨向王老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献
1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年
2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年
3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年
4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年
5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月
6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年。