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制造工藝學夾具課程設計
《閥體專用夾具說明書》
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20
目 錄
設計任務書 ………………………………………………………2
一． 設計題目 ……………………………………………………2
二． 零件圖及加工工序分析………………………………………2
三． 設計方案 …………………………………………………4
（1）夾具設計方案的討論………………………………………4
（2）夾具設計方案的比較………………………………………4
四．夾具零部件的結構選擇………………………………………6
（1）定位元件選擇 …………………………………………………6
1、 孔定位元件選擇 ……………………………………………… …6
2、面定位元件選擇 ……………………………………………………6
（2）夾具其他元件的結構 ………………………………………7
五．定位誤差的計算………………………………………………11
六．夾緊力和力矩的計算及其校核……………………………12
七.致謝 ……………………………………………………………15
八.參考文獻 ………………………………………………………16
九.附錄 ……………………………………………………………17
設計任務書
一、 設計題目
閥體專用夾具設計。
二、 零件圖及加工工序分析
閥體零件圖如圖1所示：
圖1 閥體零件圖
鉆直徑為17毫米的孔的加工工序圖如圖2所示。
圖2 工序圖
三．設計方案
由圖2工序圖可知，閥體直徑為17毫米的孔加工的方法為選用立式鉆床Z525進行加工，為保證設計要求，并根據閥體的加工批量要求而知，應選用專用夾具。
（1）夾具設計方案的討論
夾具結構方案(一)
1）工件定位方案及定位裝置
定位方案：兩面一孔定位，利用圖2所示中零件的A面和D面及C孔定位，A面用大的平面限制3個自由度，D面用固定銷限制1個自由度，C孔用短圓柱心軸限制2個自由度，共限制6個自由度為全定位。
2）工件夾緊方案及夾緊裝置
夾緊方案及裝置：在夾具體上安裝一根長軸，長軸兩端分別車制螺紋，軸的一端用螺母鎖緊在夾具體上，另一端穿過零件已加工好的水平內孔，也用螺母鎖緊，因為在立式鉆床上進行加工，軸所受的力以軸線垂直，所以要求軸具有足夠的強度和剛度，防止因軸的剛度不夠而影響孔的加工精度。
夾具結構方案（二）
1）工件定位方案及定位裝置
定位方案：三面定位，即用圖2所示A面，B面，D面定位。A面用大的平面限制3個自由度，B面用一條形支承板限制2個自由度，D面用固定銷限制1個自由度，共限制6個自由度，為完全定位。
2）工件夾緊方案及夾緊裝置
夾緊方案及裝置：由零件圖可以看出A面是一個正方形的板，所以在夾具體上安裝兩個螺釘壓板夾緊機構，將零件通過夾緊機構夾緊在夾具體上。要求夾緊裝置具有足夠的強度，因此，夾緊裝置應該用六角頭壓緊螺釘直接安裝在夾具體上。
（2）方案比較：
方案（一）為完全定位，利用兩面一孔定位，夾緊裝置采用螺旋夾緊機構。從該工序的技術要求上，加工該孔的要求是保證該孔的軸線和水平孔軸線的垂直度要求，利用心軸定位能夠很好的滿足該技術要求，因為工件的定位孔與心軸為間隙配合，這在裝夾工件時很方便，能夠起到將工件快速裝夾到正確的加工位置。從總體上看，該夾具的設計方案結構簡單，也符合實際的操作。
方案（二）也為完全定位，利用三個面定位從而限制六個自由度。從夾具的總體剛度上看，該方案的要好于第一方案。但是從定位的角度看，該方案較第一方案的差，因為該方案是采用B面限制兩個自由度來代替C孔定位兩個自由度，該工序的孔加工的基準是水平軸的軸線，這樣該方案就會造成定位基準不重合誤差，而第一方案就沒有該問題；該方案采用兩個螺釘壓板夾緊結構將工件夾緊在夾具體上，這樣不僅在裝夾過程中會有不能快速的將工件裝夾到正確的加工位置，而且在拆卸工件時也較第一方案來的不方便，因為要一次拆卸兩個螺釘壓板。
綜上所述，該工序的夾具方案選用第一方案
四．夾具零部件的結構選擇
（1）定位元件選擇
本工序加工的定位為典型的“一孔兩面”定位方式。
1. 孔定位元件選擇
本工序加工須完全限制工件的六個自由度，并且不能形成欠定位和過定位，欠定位和過定位都會影響甚至破壞加工的進行，采用了“一孔”定位，限制工件的2個自由度時，為防止出現(xiàn)過定位的情況，采用一個非標準型定位心軸——短圓柱盤進行定位。由零件圖可知，零件水平孔軸線為設計基準，為了滿足定位要求，該圓柱盤與水平方向的孔應有同軸度要求。該短圓柱盤為自行設計的零件，見下圖（3）
技術要求
1：銳邊倒鈍；
2：表面發(fā)藍或其他防銹處理；
3：熱處理，淬火HRC38~42；
4：材料：45鋼
圖（3）
2. 面定位元件選擇
A面定位限制3個自由度，利用夾具體上與工件A面相接觸的面
定位，其大小為直徑75毫米的圓，為了減少夾具體的加工面積，將該面做成一個厚度為2毫米的凸臺，其形狀具體見夾具體零件設計圖。
D面限制1個自由度，采用A型固定定位銷，為標準件，其詳細情況見下圖
技術要求
1：銳邊倒鈍；
2：熱處理：淬火HRC53~58；
3：材料：T7A
4：與工件接觸的表面粗糙度
（2）夾具其他元件的結構
1.夾具體零件結構設計：（如下圖所示）
2.心軸零件結構設計：（如下圖所示）
3.鉆模板零件結構設計：（如下圖）
4.固定襯套（標準件）（如右圖所示）
技術要求
1：熱處理：淬火HRC60~64
2：材料：T10A
3：未注倒角：1*45度
5.可換鉆套（標準件）（如下圖所示）
6.心軸鎖緊螺母（M16六角螺母）（標準件）
其具體的尺寸見GB/T 6170-2000
鉆模板與夾具體的連接處的鎖緊螺母（M10六角螺母）（標準件）
其具體的尺寸見GB/T 6170-2000
以上螺母材料均為45鋼
7. 鉆模板與夾具體的連接處的螺柱（雙頭螺柱）（標準件）
8.開槽圓柱頭螺釘M8*10（標準件）（見下圖）
9.墊圈（標準件）（見下圖）
墊圈1 墊圈2
五.定位誤差的計算
基準不重合誤差：該工序所要加工的孔的設計基準是A面，而A面也為該工序的定位基準，所以基準不重合誤差為0；
基準位置誤差：孔深的設計基準為水平軸線，該基準會受到定位元件心軸或定位孔表面的影響，屬于基準位置誤差，但由于該孔是通孔，所以該基準位置誤差不影響孔深度，所以該誤差可忽略；
綜上所述，該定位方案滿足加工要求。
六．夾緊力和力矩的計算
1.加工條件
加工要求：粗鉆孔
機床：立式鉆床Z525
刀具：高速鋼麻花鉆
鉆頭直徑：17毫米；使用鋒角2Φ=118°；外緣后角αd=15°；
螺旋角β=24°
2.切削用量f、v、
1)高速鋼鉆頭直徑d=17. 工件材料：ZG230-450,σb =0.450GPa ，HB=200~241,鑄造。
當孔徑d=16~20mm，所鉆鋼材抗拉強度σb小于0.8GPa時f=0.35~0.43mm/r,取f=0.35 mm/r；
2)鉆鑄鋼時的切削速度.
(2)鉆孔軸向力F及力矩的計算：
根據公式
（N）
(N·m)
表13－2 高速鋼麻花鉆鉆孔時軸向力、扭矩公式中的系數(shù)及指數(shù)
加工材料
扭矩M
軸向力F
CM
XM
YM
CF
XF
YF
鋼σb=0.735GPa
333.54
1.9
0.8
833.85
1
0.7
表13－3切削條件變化后的修正系數(shù)
工件材料
鋼
灰鑄鐵
可鍛鑄鐵
計算得：
（N）=833.85×（17＾1）×（0.35＾0.7）×［（0.45÷0.735）＾0.75］=4705.2N
(N·m)= 333.54×（17＾1.9）×（0.35＾0.8）×［（0.45÷0.735）＾0.75］÷1000=21.70Nm
(3)夾緊力：
作用：防止由于切削力F總用使工件翻轉;
防止由于切削力矩使工件轉動。
夾緊力求法：.
使工件不翻到，安全系數(shù)為1.5～2.5.
查P276表6-2知. 取.
L為A面定位板與工件接觸的平均直徑L=62.5mm.
取安全系數(shù)為2.
則=2×÷f÷L=2×2×21.70×1000÷0.2÷62.5=6944N
選用M16的螺栓，其最大夾緊力為28300N>.故此方案可行。
（4）心軸的強度校核：
計算如下：
七．致謝
這次的課程設計讓我學到很多，并且鞏固了所學的知識。在做設計的時候，我要感謝我的指導老師和我的同學。我的夾具設計題目是閥體夾具的設計，目的是為了保證這道鉆孔工序的精度和加工效率。
在設計開始時，在老師的幫助下我逐漸明確了設計思路，這使我的工作能夠漸漸的展開；在和老師的討論中我明確了夾具設計方案，并了解了定位夾緊的方式。在隨后的設計中，我按照夾具設計的思路一步一步的設計。在這過程中，我也遇到了一些問題，比如該如何選取夾具體材料等，這些問題都是在老師和同學的幫助和探討中得到很好的解決。
在和老師同學的討論中，使我學到了很多東西，也認識了一些自己的不足，總之，非常感謝老師和同學在這次課程設計給我的幫助！
八．參考文獻
[1]楊黎明主編.機床夾具設計手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社.1996.
[2]吳拓編著.現(xiàn)代機床夾具設計[M].北京：化學工業(yè)出版社.2009.
[3]王先逵主編.機械制造工藝學（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社.2006.
[4]李軍編著.互換性與測量技術基礎[M].武漢：華中科技大學出版社.2008.
[5] 大連大學工程畫教研室.機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2003.
[6] 王光斗，王春福.機床夾具設計手冊[M].上海：上海科學技術出版社，2000.
九．附錄
附錄（一）：工件的零件圖
附錄（二）：夾具的裝配圖
附錄（三）：鉆模板的零件圖