开关座板夹具设计

目录1夹具设计简介11.1机床夹具的功能11.2已知工件12夹具的结构设计22.1设计机床夹具前的准备工作2明确工件的生产要求2充分理解工件的零件图和工序图22.2确定机床夹具的结构方案3选择定位原件3选择夹紧机构4机床夹具的总体形式42.3绘制夹具装配图52.4绘制夹具零件图63夹具精度的验算6定位误差6产生定位误差的原因64课设说明74.1设计方案的论证74.2设计方法手段与结果74.3形成的论点74.4仪器设备74.5结论105致谢与感想115.1致谢115.2感想116参考文献126.1参考图书121夹具设计简介1.1零件在工艺规程规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工，加工中除了需要机床，刀具，量具外，成批生产是还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的联系装置，使工件相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。1.2机床夹具的功能保证加工精度，工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位;二是通过家骏技工是工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧、这样，就可以保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。提高生产率，使用夹具来安装工件，可以减少划线，找正，对刀等辅助时间，采用多件，多工位夹具，以及气动，液压动力基金装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。扩大加床的使用范围，有些机床夹具是指上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上暗访镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。减轻工人的劳动强度，保证生产安全。1.3机床夹具应满足的要求。保证加工精度，这是必须做到的最基本要求，其关键是正确的定位，夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。夹具的总体方案应与年生产纲领相适应，在大批量生产时，尽量采用快速，高效的定位，夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求，在中，小批量生产时，夹具应有一定的可调性，一适应多品种工件的加工。安全，方便，减轻劳动强度，机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置、要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，时工人操作方便、大批量生产和加工笨重时，更需要减轻工人的劳动强度、排屑顺畅，机床夹具中积累切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量时工件和夹具产生热变形，影响加工精度，清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。机床夹具应有良好的强度，刚度和结构工艺性，加床夹具设计时，要方便制造，检查测，调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。1.4设计已知条件图1.1 开关座板工件简图本次课设是要为此图中的开关座板设计一个铣13×46的槽的夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成钻孔工作。2夹具的结构设计2.1设计机床夹具前的准备工作明确工件的生产要求 工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。充分理解工件的零件图和工序图零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，他决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据。工序图给出了零件本工序的工序基准、以加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面、决定了机床夹具的定位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要顶六个自由度，但是要完全定位。工件的代待加工表面是选择机床，刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外形尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。2.2确定机床夹具的结构方案选择定位原件根据工序图给出的定位原理方案，按有关标准正确选择定位元件或定位元件的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。此次，根据工件的要求，所选择的支撑钉： D为12，如下图：图2_2 D=12支撑钉选用支撑板及螺钉:H=10,L=60,B=16的支撑板较为适合.螺钉与其配套,可选用M10的螺钉。(参看表表2_1 螺母标准)图2_3 支撑板及螺钉选择夹紧机构（1） 夹紧力的方向： 夹紧力的要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能是工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。（2） 夹紧力的作用点： 夹紧力的作用点应该选择在定位元件支撑点的作用范围内，以及工件刚度高的位置。确保工件的定位准确、不变形。 （3） 选择夹紧机构： 在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题： 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和加紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。 手动夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。 夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 手动夹紧机构应操作灵活、方便。（4） 夹紧力的大小： 夹紧力的大小一般按静力平衡条件计算，计算出夹紧力为理论夹紧力。为保证工件装夹安全可靠，实际夹紧力应等于理论夹紧力乘以系数K，一般K=1.52.5。各种典型夹紧机构的计算方法可参阅机床夹具手册。机床夹具的总体形式： 机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。（1） 选择导向装置： 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。（2） 确定联接体： 联接体是将装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、加紧机构留出空间。（3） 确定夹具体：夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。2.3绘制夹具装配图（1）装配图应按照国家标准尽可能1：1地绘制，三视图要完整清晰的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。 （2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位面夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置 （3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。 （4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。 （5）标注必要的尺寸、配合、公差等夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、国定尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块对刀时塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸即公差。夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。 （6）标注技术条件。定位元件的定位面间相互位置精度。定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。 定位表面与导向元件间的位置精度。 导向元件工作面间的位置精度。 （7）对零件编号，填写标题栏和零件明细表。 每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。2.4绘制夹具零件图：对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。（1） 零件图尽可能按1：1绘制。（2） 零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。（3）零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整3夹具精度的验算3.1定位误差的分析与计算定位误差（1）工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的；（2）夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。（3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力，受热变形，切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。产生定位误差的原因（1）平面定位情形，夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反应到被加工表面的位置上去，所产生的定位误差称之为基准转换误差。（2）定位基准面与定位元件表面的形状误差。（3）导向元件，对刀元件与定位元件间的位置误差。（4）夹紧力使工件或夹具产生变形，产生位置误差。（5）夹具在机床上的安装误差。（6）定位元件与定位元件间的位置误差。4课设说明4.1设计方案论证开关座板工件如图所示(参看图1.1开关座板工件简图)，该零件的主要工作表面为平面，配合卡紧与固定的表面主要为侧面、上下面。由于加工开关座板需要在高起的平面上工作，因此要有足够的空间和承受力的强度。4.2设计方法手段与结果（1）首先对工件的加工要进行分析，已知工件为阶梯状，在高的端面上铣13×46槽，根据工件的形状和加工要求，我认为采用立式铣床比较合理。（2）然后，根据六点定位原理，选用支撑钉来支撑矮端面和高端面的侧面，这样配合使用来完成限制了三个自由度，加上移动压板和支撑板，这样就共限制了六个自由度，正好满足六点定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，可以利用移动压板，进行夹紧，因为移动压板简单使用，而且不影响加工过程，所以最总选择移动压板进行夹紧。（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，定位约合六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。这样就可使工件稳固的夹紧在机床上，能更加方便，准确的进行铣槽加工。4.3形成的论点该零件的主要工作表面为平面，配合卡紧与固定的表面主要为侧面、上下面。由于加工开关座板需要在高起的平面上工作，因此要有足够的空间和承受力的强度。我采用了两个支撑板和三个支撑钉进行定位，采用了一个移动压板进行夹紧，最终完成了工件的定位与夹紧。4.4仪器设备（1）移动压板 1个 材料：45钢 (标准如下表)（2）支撑板 2个 材料：20钢或45钢（3）支撑钉 3个 材料：45钢 (标准如下表)（4）双头螺柱 1个 材料：钢件（6）六角螺母 1个 材料：钢件 (标准如下表)（7）开口垫圈 1个 材料：45钢：表2_1 螺母标准螺纹规格DM3M4M5M6M8M10M12(M14)M16(M18)M20(M22)M24(M27)M30M36damax356791113151720222426293239dwmin5679121517202325283132384351emin68911141820232730333740455161smax67810131618212427303436414655cmax0011111111111111m(max)六角螺母23557811131516181922242631薄螺母2233456789101112141518技术要求材料机械性能等级螺纹公差表面处理公差产品等级钢6H不经处理或镀锌钝化D大于M16用B，小于等于用A移动压板的选择参考表格(表2_2移动压板标准)表2_2移动压板标准公称直径（螺纹直径）LBHll1bb1dhh1KmA型B型C型640401861796.67M62.515445208191165022122214884520818899M836450221022126606025142717101010141110M1041.586702812301788030163623121270321430151412M125106801635201010036184530151202255432516801835151816M16621261004022442412120452554361816030745435201002242182220M20715101205025523015160307248252005535926840NDLBHAA1A2bldd1d2hh1r基本尺寸极限偏差H795103216102057264059451141015382012266947610571181520462516329126857126924202555204081132253570322550121512106915814242354585403264161916128011181018554560#35762022706080#50429620253015101122122538580100#50#40304.5结论利用两个支撑板可以限制工件的三个自由度，加上三个支撑钉限制工件的三个自由度，这样刚好可以限制六个自由度，符合六点定位的原理。再对工件进行夹紧设计，应用一个移动压板在垂直于轴线方向上进行夹紧，这样就可使工件稳固的夹紧在机床上，能更加方便，准确的进行铣槽加工。5致谢与感想5.1致谢在这里，我要特别提出致谢：对我的指导教师的辛勤指导致以最诚意的谢意，对其他老师的帮助和各位任课老师的谆谆教导致以最深的谢意，同时，也要对我的设计提出宝贵建议的同学致以谢意。5.2感想本次课程设计即将进入尾声了，通过这段时间的设计，使我综合的运用了几年所学的专业知识，在指导教师的教导下，使我完成了本次的课程设计。对我来说，可谓受益匪浅，对我以后的学习，甚至是工作生涯打下良好的基础。本次课程设计我的题目是设计铣槽卡具，由于我的专业基础比较差，以前涉及的很少，对于设计中涉及的定位和夹紧，基准等相关问题我都不是很理解，所以这次毕业设计对我有很大的难度，因此在这次设计的过程中，遇到很多的困难，对有些知识没完全理解，其中定位设计部分遇到的困难，我的就会不厌其烦的为解答，耐心的指导，使我度过一道道难关，如果没有他们的热心指导，我也不可能顺利完成本次毕业设计，非常感谢指导老师。6参考文献6.1参考图书1 冯辛安主编. 机械制造装备设计. 机械工业出版社, 2007，2版引用部分起止页：270315页。2 吴宗泽主编. 机械设计课程设计手册. 高等教育出版社, 1999引用部分起止页：3750页。3 张海华主编. 机械制造装备设计指导书. 机械工程系, 2007引用部分起止页：4446页。