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第一篇：车床夹具设计说明书
车床夹具设计说明书
湖南工业职业技术学院
《机械制造工艺规程编制与实施》
课程设计任务书
系 名 称 专业及班级 博世10-1
学生姓名
学 号
课程设计题目
指 导 教 师
2012年 月 日
序言
课程设计在我们学完大学的全部基础课、技术基础课之后进行的，这是我们在进行课程设计对所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次在课程工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼：
（1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
（2）提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。
（3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力
1 1
摘 要
本论文是结合目前实际生产中，常常发现仅用通用夹具不能满足生产要求，用通用夹具装夹工件生产效率低劳动强大，加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而专门设计夹具：车床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。
本设计车床夹具有良好的加工精度，针对性强，主要用于拨叉零件孔工序的加工。其具有夹紧力装置，具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力，从而可以有效地减轻工人的劳动强度和增加劳动效率。因此，对夹具知识的认识和学习以及设计新式的适合实际生产的夹具在今天显得尤为重要起来。
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。
支座加工工艺规程及其夹具的设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位是产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。
关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差
目 录
序 言???????????????????????? 1
摘 要 ................................................ 2
1 绪论 .................................................. 4
1.1 夹具概念 ................................................... 4
1.2 夹具的主要功能 ............................................. 4
1.3 夹具的分类 ................................................. 4
1.3.1按夹具的通用特性分类 ................................... 4
1.3.2按夹具的动力源分类 ..................................... 5
1.4 夹具的组成 ................................................. 5
1.5 常用定位元件及选用 ......................................... 6
1.5.1工件以平面定位 ......................................... 6
1.5.2工件以外圆柱定位 ....................................... 6
1.5.3工件以内孔定位 ......................................... 6
1.5.4对定位元件的基本要求 ................................... 7
1.5.5常用定位元件所能限制的自由度 ........................... 7
1.6 工件的夹紧 ................................................. 7
1.6.1夹紧装置的组成 ......................................... 7
1.6.2夹紧装置的设计原则 ..................................... 8
1.6.3定位夹紧力的基本原则 ................................... 8
1.6.4减小夹紧变形的措施 ..................................... 9
1.7 机床夹具的现状及发展方向 .................................. 11
1.7.1机床夹具的现状 ........................................ 11
1.7.2现代机床夹具的发展方向 ................................ 12
2 车床夹具设计 ......................................... 13
2.1 工件预加工内容 ............................................ 14
2.2 初定夹具结构方案 .......................................... 14
2.2.1工件定位方案及定位装置 ................................ 15
2.2.3工件夹紧装置 .......................................... 19
2.3 绘图 ...................................................... 19
结 论 ............................................... 22
心得体会 ............................................. 23
致 谢 ............................................... 24
参考文献 ............................................... 25 3
1 绪论
1.1 夹具概念
夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
1.2 夹具的主要功能
在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。
1.3 夹具的分类
夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。
1.3.1按夹具的通用特性分类
目前中国常用夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。
1．通用夹具
通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具。其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而减低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产力较低且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。
2．专用夹具
专用夹具是针对某一工件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。特点是针对性强。适用与产品相对稳定、批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度。
3．可调夹具
夹具的某些元件可调整或可更换，已适应多中工件的夹具，称为可调夹具。它还分通用可调夹具和成组夹具两类。
4．组合夹具
组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件（或专用零部件）组装成易于连接和拆卸的夹具。根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用完毕，可以方便地拆开。夹具主要应用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。
5．自动线夹具
自动线夹具一般分为两种，一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。
1.3.2按夹具的动力源分类
按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。
上述各分类中：最常用的分类方法是，按通用，专用和组合进行分类。
1.4 夹具的组成
虽然夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。
1．定位支承元件
定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。
2．夹紧装置
夹紧元件的'作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。
3．连接定向元件
这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。
4．对刀元件或导向元件
这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。
5．其它装置或元件
根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机
构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。
6．夹具体
夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。 上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。
1.5 常用定位元件及选用
工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。
1.5.1工件以平面定位
1.以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。
2.以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。
3.以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。
4.以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。
5.当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。
1.5.2工件以外圆柱定位
1.当工件的对称度要求较高时，可选用V形块定位。V形块工作面间的夹角α常取60°、90°、120°三种，其中应用最多的是90°V形块。90°V形块的典型结构和尺寸已标准化，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。V形块结构有多种形式，有的V形块适用于较长的加工过的圆柱面定位；有的V形块适于较长的粗糙的圆柱面定位；有的V形块适用于尺寸较大的圆柱面定位，这种V形块底座采用铸件，V形面采用淬火钢件，V块是由两者镶合而成。
2.当工件定位圆柱面精度较高时（一般不低于IT8），可选用定位套或半圆形定位座定位。大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座。
1.5.3工件以内孔定位
1.工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。
2.在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位。
综上：正确定位，必须选对定位基准。
1.5.4对定位元件的基本要求
1.限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。
2.限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。
3.支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。
4.定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。
5.定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。
1.5.5常用定位元件所能限制的自由度
定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类：
1.用于平面定位的定位元件：括固定支承（钉支承和板支承），自位支承，可调支承和辅支承。
2.用于外圆柱面定位的定位元件：括V形架，定位套和半圆定位座等。
3.用于孔定位的定位元件：括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。
1.6 工件的夹紧
在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振
动和位移，在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置将工件可靠地夹牢。工件定位后，将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。
1.6.1夹紧装置的组成
夹紧装置的组成由以下三部分组成。
第一部分：动力源装置
它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种。手动夹紧的力源来自人力，用时比较费时费力。为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。
第二部分：传力机构
它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。传力机构的作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重要。
第三部分：夹紧元件
它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。
1.6.2夹紧装置的设计原则
在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：
1.工件不移动原则
夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。
2.工件不变形原则
夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。
3.工件不振动原则
对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。
4.安全可靠原则
夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。
5.经济实用原则
夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。
1.6.3定位夹紧力的基本原则
设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。
1.6.3.1夹紧力的方向
夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则：
1.力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。
2.紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。
3.力的方向应是工件刚性较好的方向。由于工件在不同方向上刚度是不等的。不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。
1.6.3.2夹紧力的作用点
夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积。选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则：
1.力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。如夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位。
2.力的作用点应选在工件刚性较好的部位。这对刚度较差的工件尤其重要，如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧更加可靠。
3.力可的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和靠性。
1.6.3.3夹紧力的大小
夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。
理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。
当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，
找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即
Fwk=KFw （1-11） 式中 Fwk――实际所需夹紧力，单位为N；
Fw――在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，单位为N； K――安全系数，粗略计算时，粗加工取K＝2.5～3，精加工取K＝1.5～2。
夹紧力三要素的确定，实际是一个综合性问题。必须全面考虑工件结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素，才能最后确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。
1.6.4减小夹紧变形的措施
有时，一个工件很难找出合适的夹紧点。如较长的套筒在车床上镗内孔和高支座在镗床上镗孔，以及一些薄壁零件的夹持等，均不易找到合适的夹紧点。这时可以采取以下措施减少夹紧变形。
1.均匀的对称变形，以便获得变形量的统计平均值，通过调整刀具适当消除部分变形量，也可以达到所要求的加工精度。）增加辅助支承和辅助夹紧点 。 若高支座可采用增加一个辅助支承点及辅助夹紧力，就可以使工件获得满意的夹紧状态。
2.分散着力点 ，用一块活动压板将夹紧力的着力点分散成两个或四个，从而改变着力点的位置，减少着力点的压力，获得减少夹紧变形的效果。
3.增加压紧件接触面积，在压板下增加垫环，使夹紧力通过刚性好的垫环均匀地作用在薄壁工件上，避免工件局部压陷。
4.利用对称变夹具的夹紧设计，应保证形状在加工薄壁套筒时，采用加宽卡爪，如果夹紧力较大，仍有可能发生较大的变形。因此，在精加工时，除减小夹紧力外，工件能产生。
5.其它措施 对于一些极薄的特形工件，靠精密冲压加工仍达不到所要求的精度而需要进行机械加工时，上述各种措施通常难以满足需要，可以采用一种冻结式夹具。这类夹具是将极薄的特形工件定位于一个随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后一起加工，加工完成后，再加热熔解取出工件。低熔点金属的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的。
1.7 机床夹具的现状及发展方向
夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具
发展成为门类齐全的工艺装备。 1.7.1机床夹具的现状
有关统计表明，目前的中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3～4年就要更新50～80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10～20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
1．能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2．能装夹一组具有相似性特征的工件； 3．能适用于精密加工的高精度机床夹具；
4．能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；
5．采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
6.提高机床夹具的标准化程度。 1.7.2现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 1.标准化
机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148～T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
2.精密化
随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1
3.高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工
件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。
4.柔性化
机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式以适应可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。
2 车床夹具设计
1. 零件的工艺分析
该共有三组加工表面，表面间无位置度要求
一个是φ40H7的内孔表面：由于零件是模锻件，已有φ30的毛坯孔且精度要求不是很高，故采用粗镗及半精镗即可
一个是图示A表面及B表面：由两φ30h7的圆柱凸台端面面组成。有较高的精度要求，故采用粗铣加半精铣。
还有图示C表面及D表面：及圆柱间的连接槽面，由于表面质量要求不高，采用粗铣即可。
其中主要加工表面及其加工方法如表1-1所示：
表1-1 各加工表面加工要求表
2. 毛坯的确定
2.1确定毛坯的制造形式及热处理 2.1.1 制造形式
零件材料为:HT200在工作过程中起支撑作用,所受的动载荷和交变载荷较小，由于零件的生产类型是中批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,故可以采取金属模机械砂型铸造成型，这样有助于提高生产率,保证加工质量。 2.1.2 毛坯的热处理
灰铸铁（HT200）中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中，由于片状石墨对基体的割裂作用大，引起应力集中也大，因此，使石墨片得到细化，并改善石墨片的分布，可提高铸铁的性能。可采用石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工。 2.2毛坯结构的确定
根据零件材料确定毛坯为铸件。由参考文献可知，其生产类型为中批生产。毛坯的铸造方法选用金属模机械砂型铸造成型。又由于支座零件?40孔需铸出，故还应安放型芯，此外，为清除残余应力，铸造后应安排人工时效。 由参考文献可知，该种铸件的尺寸公差等级CT为8～10级，加工余量等级MA为G级，故选取尺寸公差等级CT为10级，加工余量等级MA为G级。 铸件的分型面选择通过从基准孔轴线，且与侧面平行的面。浇冒口位置分别位于?40孔的上顶面。
由参考文献用查表法确定参考面的总余量如表1-2所示：
表1-2 各加工表面总余量（mm）
2.3 毛坯尺寸的确定
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1．厚度60mm 考虑到φ40H7孔端面的加工方便性，故将φ40H7孔端面铸造高度跟两φ30h7圆柱凸台端面平齐，这样便于装夹和加工， 厚度方向的余量查《工艺手册》表2.2~2.5，其余量值为2.0~2.5mm，现取2mm。又因A、B面都要经过粗铣、精铣， 故
厚度毛坯值为60mm。
2．长度210mm 按照《工艺手册》表2.2~2.5，加工面其余量值为2.0~2.5mm，取加工量为2.5mm。
3．φ40H7孔 考虑到φ40H7的孔比较大，若铸成实心将既不便于加工也浪费材料；因此采用将φ40H7的孔铸成φ30的通孔，留余量10mm。 4.基面的选择
4.1 工序顺序的安排的原则
1.对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准。
2.按“先基准后其他”的顺序，首先加工精基准面。 3.在重要表面加工前应对精基准进行修正。 4.按“先主后次，先粗后精”的顺序。
5.对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工。 4.2 基面的选择
1.粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的的两个?30h7的圆柱凸台的一边端面（B面）作为粗基准，采用V形块夹两?30h7的圆柱凸台侧面定位用虎钳加紧铣削A面；
2.精基准的选择 用经(1)中已加工好的A面作为精基准，用于加工B毛坯面；然后用加工好的B面再做精基准，用于加工?40H7内孔表面。
5. 制定工艺路线
制定加工工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。 5.1 工艺路线
工序1 以毛坯B面为粗基准，铣D面。 工序2 铣A面
工序3 调头以加工后的A面为精基准，铣C面。 工序4 铣B面
工序5 调头以加工好的B面为精基准，镗?40H7的孔。
5.2 工艺过程卡片
2.1 工件预加工内容
1.该工件其他部位都已经加工完毕，工件所待加工的部位为钻Φ40的孔 ；零件的形状、尺寸及其位置如零件图2-1所示。
2.零件生产批量10000件，属中小批量生产。
图2-1 设计
图2-1 设计
2.2 初定夹具结构方案 2.2.1工件定位方案及定位装置 2.2.1.1定位方案
根据加工工序的尺寸，形状和位置精度要求，工件定位时需要限制四个方向的自由度：沿X,Y方向的水平运动以及轴向转动。
固定V形块：限制X方向的移动，Y方向的移动和转动。 活动V形块：限制X方向的转动。 如图2-2。
（V型块定位） 图2-2 定位
2.2.3工件夹紧装置
工件夹紧装置如图2-5。 夹紧方案及装置：
1根据零件的定位方案，采用移动压板式螺旋夹紧机构。因为工件是在卧式车床上进行加工，加工力及震动较大，要求夹紧装置具有足够的强度，因此，需在工件两边同时用螺母进行夹紧以防工件旋转松动。
2.当需要夹紧工件进行加工时只要旋紧螺杆就可以实现工件的夹紧了。加工完后旋开螺母在旋开压板和V型块，再把另一边的的螺母拧开就可以卸下工件。
图2-5 工件夹紧装置
2.3 绘图
完善夹具总草图上应标注主要尺寸、公差配合等，如图2-7。
图2-7 装配图
结 论
本夹具设计课程实践环节即将结束，课题是根据零件的加工内容所设计的车床专用夹具。从零件的结构特点及加工内容初步拟定定位方案，夹紧方案，绘制草图，修改方案，最终确定方案。这期间巩固复习了以前学习过的内容并进行了综合运用，提高了我们综合运用所学知识以及理论结合实际的能力。
通过此次的学习不仅使我对课本内容有了更深入的认识，培养了我分析问题的能力。对灵活运用工具手册解决问题的能力有了明显地提高。我基本掌握了专用夹具设计的方法和步骤。
由于自己的能力所限，设计中还有许多不足之处，以后还要继续不断的学习改进。
课程设计的心得体会
时至今日，课程设计终于可以画上一个句号了，但是现在回想起来做课程设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过乐趣尽在其中呀！没有接受任务以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结（这是我以前的一种想法），但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面、太偏激了。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个课程设计的过程做一下简单的总结。
第一，接到任务以后进行选题。选题是课程设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个课程设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路，这开始的第一步是具有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至南辕北辙，难以到达目的地。而学校发布了指导老师所指导的学生名单，题目以在指导老师手中，现在的任务就是去找指导老师那里要课程设计的题目。
第二，题目确定后就是找资料了。查资料是做课程设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到院图书馆、书店、去虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的，还有就是在网上寻找资料。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。
第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。
我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个课程设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。
致 谢
本论文是在李楷模老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。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，李老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向李楷模老师致以诚挚的感谢和崇高的敬意。搞毕业设计也是一个新学习和检验学习知识的过程，充分将学习的知识应用于实际的设计中，温故而知新，有助于我们更好的掌握所学的内容。
在此次论文写作中，我去图书馆查资料，在网上搜集资料，经过数天的精心准备，在李楷模老师的指导下我终于把论文底稿给定了下来，在此要感谢所有曾在论文写作期间对我提供一臂之力的同学和朋友。最后再次感谢我的指导李楷模老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。在这里请接受我诚挚的谢意。在设计中我深刻的体会到：无论做什么，都要做一个自始自终的人，尽力把每一个章节都做好，一切按照要求做，充分发挥自己的想象空间和创造能力。
虽然自己将要告别学生生活，但自己在以后工作中还要需要更加的努力学习，我坚信大学搞毕业论文设计工作的过程中，我增长了知识的同时也深刻的发现自己知识的欠缺，自己在学校的书本上学的知识，还远远不能满足以后的需生活，将成为我人生中的一笔宝贵的财富。最后，感谢湖南工业职业技术学院的各位老师三年来对我们的教育，感谢学院能给我们提供这次非常好的学习实践机会！
参考文献
[1] 王光斗.机床夹具设计手册【M】科学技术出版社，1988
[2] 戴陆武.机床夹具设计【M】国防.工业出版社，1994
[3] 韩洪涛.机械制造技术【M】上海.化学出版社，2002
[4] 李清旭.机械加工工艺【M】北京.机械工业出版社，2001
[5]. 王昆. 机械设计手册【M】 化学工业出版社,2004
[6]. 詹启贤. 自动机械设计【M】 机械工业出版社，1996
[7]. 周开勤 机械零件手册【M】 高等教育出版社,1998
[8]. 杨君兴 国家标准机械制图应用示例图册【M】中国标准出版社,1994
[9]. 孙恒 机械原理【M】 西北工业大学机械原理及机械零件教研室,2006
[10]. 陈于萍 互换性于测量技术【M】 机械工业出版社,2005
[11]. 何明新 机械制图（第五版）【M】 高等教育出版社,2004
[12]. 孔午光 高速凸轮【M】 高等教育出版社,1998
[13]. 孟原先 现代机构手册【M】 机械工业出版社,1994
[14]. 詹启军 机器和结构综合分析【M】 中国轻工业出版社,1994
[15]. 邹慧贤 机械运动方案设计手册【M】 上海交通大学出版社,1994
[16]. 王成涛 现代机械设计―思想和方法【M】 上海科学技术文献出版社,1999
[17]. 谢黎明 机械工程与技术创新【M】 化学工业出版社,2005
[18]. 吕忠文 机械创新设计【M】 机械工业出版社，2004
第二篇：拨叉夹具设计说明书
目 录
青海大学机械系课程设计任务书 ............................. 2
1.加工零件的介绍 ......................................... 5
1.1被加工零件 ........................................ 5
1.2加工零件的介绍 ..................................... 5
2.定位方案的选择 ......................................... 6
2.1工艺过程分析....................................... 6
2.2确定夹具类型....................................... 7
2.3拟定定位方案和选择定位元件 ......................... 7
2.3.1拟定定位方案 .................................. 7
2.3.2选择定位元件 .................................. 7
2.3.3定位误差的计算 ................................ 8
3.夹紧方案的选择 ......................................... 9
3.1确定夹紧方案....................................... 9
3.2夹紧力的估算....................................... 9
4.夹具的结构设计 ........................................ 12
5.夹具的使用说明 ........................................ 12
6.设计小结 .............................................. 13
参考文献 ................................................ 14
青海大学机械系课程设计
任 务 书
课程名称：机械制造装备设计
设计题目：拨叉零件夹具设计
——在铣床上铣削长端反端面卡具 教研室：机制教研室
指导教师：郭崇善
指导班级：机制2007
指导人数：35
设计时间：2010年7月5日
—2010年7月16日
青海大学机械系 印
青海大学机械系机制2007级
《机械制造装备设计》课程设计任务书
1．课程设计题目：拨叉零件夹具设计
2．指导教师：郭崇善
3．课程设计目的：
（1）培养学生对所学知识进行综合、比较、归纳、运用的能力。
（2）培养学生查阅和搜集资料、独立思考、独立工作的能力。
（3）通过对拨叉零件夹具设计，使学生将书本的理论知识与生产实
际相结合。培养学生解决实际工程问题的能力。
（4）掌握编制技术文件的方法与步骤。
4．给定条件和基本数据
4.1给定条件：
（1）详见拨叉1、拨叉2零件图。
（2）拨叉零件材料QT40-17,毛坯为精铸件，生产批量为2000件／年
4.2基本数据：详见拨叉1、拨叉2零件图。
5．具体设计要求
拨叉1工艺过程为：
（1）在铣床上铣削Φ24H7孔长端端面
（2）在铣床上铣削Φ24H7孔短端端面
（3）在钻床上钻削Φ24H7孔
（4）在铣床上铣削小台阶面
（5）在铣床上铣削大台阶面
（6）在铣床上铣削R25弧形面
（7）在铣床上铣削R25弧形端面
（8）在钻床上钻削M8-6H螺纹底孔并攻螺纹
拨叉2工艺过程为：
（1）在铣床上铣削长端端面
（2）在铣床上铣削长端反端面
（3）在铣床上铣削短端端面
（4）在钻床上钻削Φ10H7孔
（5）在钻床上钻削Φ12H8、Φ25H8
针对以上工序，以2～3人为一小组，学生应该翻阅和查找相关
设计手册和资料,确定夹具设计方案,，每人设计一套完整的夹具工作图。
6．学生分工
第一组课题：拨叉1在铣床上铣削Φ24H7孔长端端面夹具 第二组课题：拨叉1在铣床上铣削Φ24H7孔短端端面夹具 第三组课题：拨叉1在钻床上钻削Φ24H7孔夹具
第四组课题: 拨叉1在铣床上铣削小台阶面夹具
第五组课题: 拨叉1在铣床上铣削大台阶面夹具
第六组课题: 拨叉1在铣床上铣削R25弧形面夹具
第七组课题: 拨叉1在铣床上铣削R25弧形端面夹具
第八组课题: 拨叉1在钻床上钻削M8-6H螺纹底孔并攻螺纹夹具 第九组课题：拨叉2在铣床上铣削长端端面夹具
第十组课题：拨叉2在铣床上铣削长端反端面夹具
第十一组课题：拨叉2在铣床上铣削短端端面夹具
第十二组课题: 拨叉2在钻床上钻削Φ10H8孔夹具
第十三组课题: 拨叉2在钻床上钻削Φ12H7、Φ25H7孔夹具
7．完成期限
2周，2010年7月5日--7月16日
1.加工零件的介绍
1.1被加工零件（拨叉2）零件图，如图1所示：
图1
1.2加工零件的介绍：
拨叉零件是机床变速箱里用于拨动齿轮的零件，要求对齿轮拨位准确，因此有一定的加工精度要求。又由于拨叉零件的形状不是很规范，因此在机床上使用通用夹具难于加工，故需设计专用夹具。拨叉类零件主要加工平面和孔。
该拨叉零件材料QT40-17,毛坯为精铸件，生产批量为2000件／年。
2.1工艺过程分析： 2.定位方案的选择
拨叉2零件的加工工艺过程为：
（1）在铣床上铣削长端端面
（2）在铣床上铣削长端反端面
（3）在铣床上铣削短端端面
（4）在钻床上钻削Φ10H7孔
（5）在钻床上钻削Φ12H8、Φ25H8孔
本次设计的夹具——铣削长端反端面夹具，属铣床夹具。长端反端面铣削夹具用于第二道工序，即铣削长端反端面，如图2所示：
图2
经分析可知，在本工序之前已加工好的表面为长端端面。
0A2，本工序需要保证的尺寸为A1280.3mm，加工之前的尺寸为
0加工余量为A。实际上除了保证A1280.3mm外，还隐含应保证长端
端面与反端面的平行度要求，只不过该平行度要求控制在A1尺寸范围
内。
本工序使用普通立式铣床铣削，刀具为盘状铣刀。
2.2确定夹具类型：
本工序为铣削长端反端面，除了保证尺寸公差外，为便于后续工序的加工，还应保证与底面即长端端面的平行度误差。因此采用普通铣床夹具即可。
2.3拟定定位方案和选择定位元件：
2.3.1拟定定位方案：
以右图所示坐标系为例，为铣削长端反
端面，在图2中，应限制工件的三个自由度，
分别是Z轴方向的线性自由度和绕X、Y轴的
旋转自由度，工件其余的自由度可限制，也
可不限制，但在限制时，形成过定位，要考虑这个过定位是否影响加工或装卡。考虑到前一个工序已加工完成，并保证他们的精度要求，选择以长端端面为第一基准面，即可限制工件的三个自由度。但是该定位基准面在X方向太小，定位不太稳定，所以再选择工件的侧面为定位基准，限制工件的三个自由度。实际限制了工件的五个自由度，即：X、Y、Z三个方向的线性自由度和绕X、Y的旋转自由度。
2.3.2选择定位元件：
以底面为第一定位基准面，在底面放置两个固定支撑钉来限制工Z轴方向的移动自由度以及绕X轴的旋转自由度；侧面为第二定位基准面，由于要限制工件绕Y轴的旋转自由度，并且考虑到工件为圆柱
型，选择一个V型块为定位元件，实际限制5个自由度即X、Y、Z轴方向的线性自由度和绕X，Y轴的旋转自由度；考虑到侧面还需加夹紧装置，将V型块改成活动的，由活动V型块的特性，相当于释放了Y轴方向的线性自由度；这样实际限制了工件X，Z轴方向的移动自由度、绕X，Y轴的转动自由度；定位方案能够保证加工尺寸精度和上下端面的平行度要求。
同样的方法，在长端小头部分也加一个V型块，这样有两个V型块分别在工件的两端，可以限制工件绕Z轴的旋转自由度，以利于减少工件在加工过程中的窜动，也有利于减小夹紧力。
2.3.3定位误差的计算：
本工序的定位误差主要以两支撑钉的定位误差为主，V型块主要起辅助作用，具体分析过程如下：
（1）基准不重合误差为0；
（2）两支撑钉引起的误差：
两支撑钉可以认为是一个平面，所以两支撑钉引起的误差就是平面产生的位移误差，该误差由加工平面时的精度决定，一般很小，可以忽略不计，所以总误差也很小，定位误差显然在工件允许误差的范围内，所以加工精度足以保证。
13
3.夹紧方案的选择
3.1确定夹紧方案（如图3所示）：
图3
在上图中，丝杠左端为左旋，右端为右旋，通过转动丝杠，可以使丝杠上的两个滑块产生相对运动，从而滑块上的斜面对压紧杠杆施加作用力，使工件达到夹紧的作用。当丝杠反向转动时可以将工件松开。
3.2夹紧力的估算：
通常，由于切削力本身是估算的，工件与支承件间的摩擦因数也是近似的，因此夹紧力也是粗略估算的。在计算夹紧力时，将夹具和工件看作一个刚性系统，以切削力的作用点，方向和大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力状况，根据切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动速度较大时应考虑惯性力），以及夹紧机构具体尺寸，
列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需夹紧力。
安全系数一般可取S23，或按下式计算：
SS1S2S3S4
式中
S1— 一般安全系数，考虑工件材料性质及余量不均匀等引起切
削力
变化，S11.52；
S2— 加工性质系数，粗加工S2=1.2，精加工 S21；
S3— 刀具钝化系数，S31.11.3；
S4— 断续切削系数，继续切削时S41.2，连续切削时S41。 工件与支承元件之间的摩擦因数，以及工件与夹紧元件间的摩擦因数，可由支承表面特点决定。该夹具支承表面为光滑表面，摩擦因数取0.15～
0.25。
该夹具设计时依次取S12、S21、S31.2、S41，则
SS1S2S3S4211.212.4
取最不利于切削时的压紧力为F，切削力为FA，又，0.25，此时压紧力在工件上产生的摩擦力刚好克服切削力，即
FFA，得FFFA
图4
由上图4可根据杠杆原理得：
80F140F ，即 F1111FA1FAFF
2FA 22220.25
图5
又F1是由丝杠的旋转，并带动滑块作用在压紧杠杆上的一个力，并
知丝杠的直径为D20mm ，螺距为5mm ，单头，导程角为。 由上图5可得：tan550.08 D3.1420
并得：F2F1tan2FAtan0.16FA
所以，为使工件夹紧，必须要施加一个转矩T以产生F2，但是考虑到
安全，则再乘以安全系数即可，设切削力为FA40N，得： 夹紧力矩 T0.020.16SFA0.020.162.46004.6N/m
4.夹具的结构设计
考虑到工件要在立式铣床上加工，所设计的夹具最后要在铣床上一起夹紧，因此在保证加工要求的基础上，夹具必须尽可能简单，结构紧凑，装拆工件容易，操作方便。底面通过支撑钉将工件定位在夹具体上，并在工件下面的肋板上用四个压紧杠杆将工件固定在夹具体上；调节左边的辅助压紧装置，消除工件与夹具的间隙，再通过转动丝杠由压紧杠杆将工件夹紧，并一起固定在支撑板上，并在工件的加工面要留退刀间隙。由于工件的生产批量不大，可以不设置对刀装置。
5.夹具的使用说明
本工序是要加工长端反端面，因此在装载工件时，应将工件短端端面朝上放置，然后通过活动V型块来调节定位，消除间隙，旋转丝杠将工件压紧；再进一步旋紧活动V型块，推动V型块直至无间隙为止；在夹紧时应当注意，夹紧力不要太大，以免工件产生变形，工件不能移动为准。
6.设计小结
这次课程设计为期两周，在郭老师的精心指导下和自己查阅相关设计手册的情况下，我按照计划完成了设计任务。通过这次课程设计锻炼了我参与实际生产的能力，为以后走向工作岗位打下了坚实的基础。做完这个课程设计使我深刻的体会到了理论联系实际的重要性。
参考文献
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[2] 冯辛安. 机械制造装备设计 [M]. 机械工业出版社2009年7月。
[3] 机床夹具设计手册[M]. 上海科技出版社,1979年7月。
[4]崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.化学工业出版社，2007年2月。
推荐专题： 钻孔夹具设计说明书