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機電及自動化學院
專業(yè)課程綜合設(shè)計
設(shè)計題目：三軸連桿銑削端面夾具
專 業(yè)：
屆 別：
學 號：
姓 名：
指導老師：
目錄
前言 2
課程設(shè)計要求 3
一、 工件分析 4
（一） 工件功能； 4
（二） 工件結(jié)構(gòu)； 4
二、 工序分析； 5
三、 可采用的定位及夾緊方案分析比較 5
四、 定位及夾緊方案確定 6
五、 定位方案定位誤差計算 6
1.用夾具裝夾加工時的工藝基準 6
2.定位誤差的概念 7
3.定位誤差產(chǎn)生的原因及其計算 7
4.分析計算定位誤差時應(yīng)注意的問題 7
5、誤差分析 8
6、誤差計算 9
六、 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析 9
七、 主要定位元件結(jié)構(gòu)設(shè)計 10
1. 銷柱 10
2. 定位銷 11
八、 設(shè)計心得體會 11
九、參考文獻書目 12
前言
機械制造裝備課程設(shè)計是機械設(shè)計中的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是機械類專業(yè)學生較為全面的機械設(shè)計訓練。
其目的在于：
1． 培養(yǎng)學生綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)及其他課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識去分析、解決工程實際問題的能力，通過課程設(shè)計訓練可以鞏固和加深有關(guān)機械課程設(shè)計方面的理論知識；
2． 學習和掌握一般機械設(shè)計的基本方法和步驟，培養(yǎng)獨立設(shè)計的能力，為后續(xù)的專業(yè)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)、做好準備；
3． 使學生具有查詢規(guī)范手冊、圖冊和有關(guān)設(shè)計資料的能力。
在工藝規(guī)程中，零件就要按工藝規(guī)程順序進行加工。在加工中，除了需要機床、刀具、量具之外，還要用機床夾具。機床夾具是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床獲得正確的位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。通常把確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程，稱為定位。當工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破壞定位，還應(yīng)該用一定的機構(gòu)或裝置將工件加以固定。使工件在加工過程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造成本和操作安全等。機床夾具在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。
課程設(shè)計要求
1， 每人根據(jù)給定圖紙及要求設(shè)計加工夾具一套；
2， 設(shè)計需提交的資料包括：
a) 設(shè)計說明書，主要內(nèi)容包括工件功能與結(jié)構(gòu)分析；工序分析；可采用的定位及夾緊方案分析比較；定位及夾緊方案確定；所選定的定位方案定位誤差計算；夾具主要結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析；主要定位元件結(jié)構(gòu)設(shè)計等；
b) 夾具裝配圖，要求繪圖規(guī)范，總體尺寸、零件名稱、技術(shù)要求等標注完整；
c) 夾具主要零件零件圖3張，鉆孔夾具可繪制夾具圖、鉆模板和主定位元件圖，銑削夾具可繪制夾具圖、主定位元件圖和對刀塊或其它次要定位元件圖；
d) 工序附圖，說明所設(shè)計的夾具應(yīng)用于被加工表面的工序及工序尺寸等；
e) 以上材料需提交紙質(zhì)版和電子版各一份。
1、 工件分析
（1） 工件功能；
課題所給的工件是一個三軸連桿，三軸連桿的作用是改變運動傳遞方向、擴大行程、實現(xiàn)增力和遠距離傳動。
（2） 工件結(jié)構(gòu)；
連桿由大、小頭和桿身等部分組成。大頭為開式結(jié)構(gòu)(系直剖式連桿)。連桿和連桿蓋用螺栓，螺母連接。為減少磨損和便于修理，大頭孔和小頭孔內(nèi)分別安裝軸瓦和銅套。連桿身的截面為工字形，可減少重量和減少慣性力又使連桿具有足夠的強度和剛度。連桿頭兩端面有落差且桿身對稱。大小頭側(cè)面設(shè)計有定位凸臺作為機械加工時的輔助定位基準，便于定位基準的統(tǒng)一。
連桿總的工藝特點是:外形復雜，不易定位;大、小頭有細長的桿身連接，所以彎曲剛性差，易變形;尺寸精度，形狀精度和位置精度及表面粗糙度要求很高。
2、 工序分析；
三軸連桿的Φ50和Φ112兩圓盤表面以及Φ90、Φ35孔都經(jīng)過了粗加工，在精加工Φ50圓盤表面時采用組合銑刀一次性加工圓盤的上下表面，比先加工上表面在加工下表面可以更好的保證兩表面的中心對稱度。同時加工效率高，大量的節(jié)省加工時間。
3、 可采用的定位及夾緊方案分析比較
方案一：三軸連桿精銑50圓盤兩端面，需要限制6個自由度，可以上下端面分開銑削采用雙V型塊定位限制,一端為浮動同時可以夾緊,低面限制。該夾具結(jié)構(gòu)簡單，精度一般，裝夾方便，由于上下面分開加工效率較低。
方案二：可以采用內(nèi)孔定位90定位銷限制兩個自由度，50圓盤端采用可浮動V型塊定位限制一個自由度并可夾緊，底面限制三個自由度，同時采用螺母夾緊，該夾具可以有效的保證加工精度，結(jié)構(gòu)較復雜，且裝夾較不方便，也是分上下面兩次銑削，加工效率不高。
方案三：采用圓柱銷定位限制兩個自由度，圓柱銷同時帶螺紋可以采用螺母加墊片夾緊，底面限制三個自由度，可以采用定位銷限制，在保證50圓盤端浮空的情況下可以同時銑削上下兩端面，提高生產(chǎn)效率。該夾具結(jié)構(gòu)較簡單，夾緊稍顯復雜，但加工效率高，且可以有效的保證加工精度。
4、 定位及夾緊方案確定
綜上；采用方案三，最為理想，在夾具體簡單的同時加工精度得到保證，同時方案三的加工效率也是最高的，符合生產(chǎn)要求。
5、 定位方案定位誤差計算
在成批大量生產(chǎn)中，廣泛使用專用夾具對工件進行裝夾加工。加工工藝規(guī)程設(shè)計的工序圖則是設(shè)計專用夾具的主要依據(jù)。由于在夾具設(shè)計、制造、使用中都不可能做到完美精確，故當使用夾具裝夾加工一批工件時，不可避免地會使工序的加工精度參數(shù)產(chǎn)生誤差，定位誤差就是這項誤差中的一部分。判斷夾具的定位方案是否合理可行，夾具設(shè)計質(zhì)量是否滿足工序的加工要求，是計算定位誤差的目的所在。
1.用夾具裝夾加工時的工藝基準
用夾具裝夾加工時涉及的基準可分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類。設(shè)計基準是指在設(shè)計圖上確定幾何要素的位置所依據(jù)的基準；工藝基準是指在工藝過程中所采用的基準。與夾具定位誤差計算有關(guān)的工藝基準有以下三種：
（1）工序基準 在工序圖上用來確定加工表面的位置所依據(jù)的基準。工序基準可簡單地理解為工序圖上的設(shè)計基準。分析計算定位誤差時所提到的設(shè)計基準，是指零件圖上的設(shè)計基準或工序圖上的工序基準。
（2）定位基準 在加工過程中使工件占據(jù)正確加工位置所依據(jù)的基準，即為工件與夾具定位元件定位工作面接觸或配合的表面。為提高工件的加工精度，應(yīng)盡量選設(shè)計基準作定位基準。
（3）對刀基準（即調(diào)刀基準） 由夾具定位元件的定位工作面體現(xiàn)的，用于調(diào)整加工刀具位置所依據(jù)的基準。必須指出，對刀基準與上述兩工藝基準的本質(zhì)是不同，它不是工件上的要素，它是夾具定位元件的定位工作面體現(xiàn)出來的要素（平面、軸線、對稱平面等）。如果夾具定位元件是支承板，對刀基準就是該支承板的支承工作面。
2.定位誤差的概念
用夾具裝夾加工一批工件時，由于定位不準確引起該批工件某加工精度參數(shù)（尺寸、位置）的加工誤差，稱為該加工精度參數(shù)的定位誤差（簡稱定位誤差）。定位誤差以其最大誤差范圍來計算，其值為設(shè)計基準在加工精度參數(shù)方向上的最大變動量，用表示。
3.定位誤差產(chǎn)生的原因及其計算
1）基準不重合誤差
定位基準與設(shè)計基準不重合產(chǎn)生的定位誤差稱基準不重合誤差，用表示。
2）基準位置誤差
定位基準相對對刀基準的位置移動產(chǎn)生的定位誤差稱為基準位置誤差，用表示。
3）定位誤差的計算
由上述定位誤差產(chǎn)生的原因及兩類定位誤差的計算（基準不重合誤差，基準位置誤差），可以得出定位誤差的計算公式如下：
（3-3）
式中 —定位誤差；
—基準不重合誤差；
—基準位置誤差；
—設(shè)計基準相對定位基準的最大變動量；
—定位基準相對對刀基準的最大位置移動量；
、—求解、在加工精度參數(shù)方向上產(chǎn)生的定位誤差的函數(shù)，其具體形式根據(jù)具體的定位方案來分析確定。
在式3-3中，當和由兩個互不相關(guān)的變量引起時，用“+”；當和是同一變量引起時，要判斷兩者對的影響是否同向，方向相同時用“+”，方向相反時用“－”。
4.分析計算定位誤差時應(yīng)注意的問題
（1）定位誤差是指工件某工序中某加工精度參數(shù)的定位誤差。它是該加工精度參數(shù)（尺寸、位置）的加工誤差的一部分。
（2）某工序的定位方案對本工序的多個不同加工精度參數(shù)產(chǎn)生不同的定位誤差，應(yīng)分別逐一計算。
（3）分析計算定位誤差的前提是用夾具裝夾加工一批工件，用調(diào)整法保證加工要求。
（4）計算出的定位誤差數(shù)值是指加工一批工件時某加工精度參數(shù)可能產(chǎn)生的最大誤差范圍（加工精度參數(shù)最大值于最小值之間的變動量）。它是個界限范圍，而不是某一個工件定位誤差的具體值。
（5）一批工件的設(shè)計基準相對定位基準、定為基準相對對刀基準產(chǎn)生最大位置變動量、是產(chǎn)生定位誤差的原因，而不一定就是定位誤差的數(shù)值。
5、誤差分析
夾具的主要功能是用來保證工件加工表面的位置精度。影響位置精度的主要因素有以下三個方面：
1）工件在夾具中的安裝誤差，包括定位誤差和夾緊誤差。
2）夾具在機床上對定誤差，指夾具相對于刀具或相對于機床成形運動的位置誤差。
3）加工過程中出現(xiàn)的誤差，包括機床的幾何精度、運動精度，機床、刀具、工件和夾具組成的工藝系統(tǒng)加工時的受力變形、受熱變形、磨損，調(diào)整、測量中的誤差，以及加工成形原理上的誤差等。
第三項一般不易估算，夾具精度驗算是指前兩項，其和不大于工件允許誤差的2/3為算合格。
6、誤差計算
因為定位基準與尺寸基準重合，故Δjb=0，工序尺寸350.2，定位基準存在平行度誤差0.02，故Δjw=0.02。定位誤差Δdw=Δjb+Δjw=0+0.02=0.02，故滿足小于工序尺寸公差制造的0.2的（1/3~1/5）的條件。
6、 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析
根據(jù)工件加工工步和工件外形，在保證工件加工精度的前提下，盡量使夾具體簡單，使夾具體便于加工，同時讓整個夾具在裝夾過程中簡單，便于操作，同時盡量使用標準件，有助于夾具日后的維護，夾具體的采用鑄造成型，經(jīng)過銑削加工保證表面粗糙度和形位公差。
夾具體的厚度30mm有利于鑄造成型和保證整個夾具的穩(wěn)定性，同時夾具需要裝在機床工作臺，夾具體的尺寸需要和工作臺相配合，有助于夾具體在機床上的裝配，同時也便于裝配。
7、 主要定位元件結(jié)構(gòu)設(shè)計
1. 銷柱
五個自由度的限制都和銷柱有關(guān)，只有保證銷柱的精度才能有效的保證零件的加工精度，銷柱下表面與夾具體的接觸需要保證夾具體和工件接觸的平行度，而作為定位銷柱必須有足夠的尺寸精度才能保證保證工件的加工要求。同時該銷柱需要裝配夾緊裝置，需要對銷柱的上端部位進行螺紋加工。
2. 定位銷
定位銷限制工件，與連桿臂接觸。該定位銷采用標注件可以達到目的。
8、 設(shè)計心得體會
緊張而又豐富的四周夾具課程設(shè)計過去了。通過這次課程設(shè)計實踐，使我對機械裝備課程有了更進一步的了解。
課程設(shè)計師我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓練，這是我們
邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！安环e硅步，無以
至千里；不積小流，無以成江?！保ㄟ^這次課程設(shè)計，我深深體會
到了這句千古名言的寓意。我今天認真地進行課程設(shè)計，學會了腳踏
實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健的在社會大潮中奔跑打下堅實
的基礎(chǔ)。
通過這次實訓，我能夠熟練運用CAD繪圖軟件，在這次課程設(shè)
計過程中，我發(fā)現(xiàn)自己還有很多不足之處，在設(shè)計和計算過程中也出
現(xiàn)了各種各樣的錯誤，在同學和老師的幫助下也都盡量改正了，雖然
還存在或多或少的問題，這也是我今后努力的方向，我會繼續(xù)努力學
習，來豐富自己的知識。
說實話，課程設(shè)計真是有點累。然而，當我親手整理自己的設(shè)
計成果，仔細品味著一周的設(shè)計里程，一種少有的成就感趕走了我所
有的疲倦。雖然這是我邁向未來的第一步，卻令我感到自己成熟了許
多，令我有一種豁然開朗的感悟。
通過課程設(shè)計，使我深切的體會到，做任何事都必須耐心、專
注。課程設(shè)計過程中，查找數(shù)據(jù)的失誤，往往令我心煩意亂，數(shù)據(jù)的
誤差讓我不得不從頭查找繪圖中的錯誤點，浪費了很多時間。但這些
失誤也是我珍貴的經(jīng)驗，讓我對往后的設(shè)計提供很多的幫助，使我的
設(shè)計更精準，也養(yǎng)成了高度負責、一絲不茍的良好習慣。這次課程設(shè)
計使我在學習作風_[得到了一次難得的磨練。
因為這是我第一次進行夾具設(shè)計。雖然過程中了遇到困難，但是在老師的指點下，大家十分努力的解決問題。我們這次終于把我們所學的知識運用到現(xiàn)實中來了，雖然運用的不嫻熟，但對同學們加深對課本知識的理解很有好處。同學學會了對于不同的待工件設(shè)計不同的夾具，對于夾具的各種標準件都學會了如何查標準件手冊、如何使用它們。
最后，我要衷心地感謝老師。是您的諄諄教導教會了我，是您
的敬業(yè)精神感動了我。我感謝老師您今天又為我的未來奉獻一股強大
的力量。
九、參考文獻書目
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3.隋秀凜.實用機床設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社，2010
4.薛源順機床夾具設(shè)計，機械工業(yè)出版社，2006
5.李旦.機床專用夾具圖冊，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005
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10.東北重型機械學院等.機床夾具設(shè)計手冊，上?？茖W技術(shù)出版社1988
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