支承辊轮心轴 - 2夹具设计说明书

制造基础夹具课程设计

《支承辊轮心轴——2夹具设计说明书》

姓 名：

学 号：0811111003 班 级：08机制二班 指导老师：

设计时间：2011年12月

目 录

一、设计题目…………………………………………………2 二、零件图及加工工序分析……………………………………2 三、设计方案………………………………………………………3

1、定位分析

2、定位原理 3、定位元件的分析

4、夹紧元件的选择与夹紧力的计算

4.1夹紧力的计算

5、确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合 6、绘制夹具结构图

四、夹具零部件的结构…………………………………………7 五、定位误差的计算……………………………………………10 六、致谢…………………………………………………………11 七、参考文献……………………………………………………11

一、设计题目

支承辊轮心轴——2专用夹具设计 二、零件图及加工工序分析

零件图如下图所示：

钻孔、扩孔、铰孔Φ50（通孔）以及钻孔、铰孔Φ9（通孔）Φ15（深8）的忽孔如下图所示：

三、夹具的设计方案

在本次夹具设计中，指导老师指定设计钻孔夹具，在工件夹紧方面要求手动动

夹紧，这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高。 3.1定位分析

在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一圆孔定位，工件以外圆定位，工件以锥孔定位等。

根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆定位。在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。所以在这道设计中采用以?215的外圆表面以及端面为定位基准。 3.2 定位原理

在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点： ①. 使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置； ②. 使夹具在机床上占有正确的位置； ③. 使刀具相对于夹具占有正确的位置。

工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用X、Y、Z来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用X、Y、Z来表示。由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。

工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。 3.3定位元件的分析

在心轴的加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中设计定位衬套来限制零件的自由度，定位衬套限制了零件的X 、Y的移动方向和旋转方向，一共限制了零件的五个自由度，达到不完全定位状态。 不完全定位可分为下列两种情况： ①. 由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度；

②. 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。 3.4 夹紧元件的选择与夹紧力的计算

工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在夹紧上经常会出现点接触的情况。使钻模板形成自位平衡。本次设计中钻模板材料为45钢。 ①.选择钻套

钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套，固定钻套直接压入钻模板采用H7n6或H7r6配合，磨损后不容易更换，适用于中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。

可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用H7n6或H7r6配合，钻套磨损后，可以迅速更换。适于大批量生产。

快换钻套：当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边上面，即可取出钻套。

在这次设计中我选择可换钻套，因为是批量生产。但是本道工序里要用自制钻套和衬套，必须把钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。快换钻套如图所示：

图4-1 快换钻套

②.夹具底座与工作台的连接

由于孔的加工过程中选用的机床为钻床，《机械加工工艺手册》 孟少农 主编第二卷，表10.1-5立式钻床联系尺寸可得，底座T型槽数为5个，工作台侧面

1200槽数为3个，A?B?245?0，t?276，a?28，b?46，c?20，h?48，

L?K?H?800?1000?560，t1?150，h1?36，e1?175，c2?115，a1?22，b1?36。

① 根据《金属切削机床夹具设计手册》 浦林祥，当进给量为f?0.25mmr时，加工?50mm的孔所需要的切削力F?1820N, 转矩为M?8.39N.m。计算按钻?50mm的通孔轴向力计算。

② 根据《金属切削机床夹具设计手册》 浦林祥p480页，常见典型加紧形式所需要的加紧力的计算公式： 3.4.1夹紧力的计算

⑴为了防止工件在切削力p作用下平移所需要的加紧力为：

Q?（4-2）

?1为加紧元件与工件之间的摩擦系数，?2为工件与夹具支承面的摩擦系数。对

kp?p0?1??2??

于精加工机床，K为安全系数；则K的值：

K?K1K2K3K4K5K6?1.5?1.2?1.0?1.0?1.0?1.0?1.8

则Q1?KP1.8?1488 ??5360N （4-3）

?1??20.25?0.25⑵为防止工件在颠覆力矩PL的作用下绕支点倾斜，使工件离开基面所需要的加紧力：

Q2?（4-4）

Q2?1.8?1488?28?347N0.3?45?16kpl?Hl

⑶为防止工件在切削力p的作用下绕中心轴线转动所需要的加紧力为：

'kpl?p0l1 Q3?

D??1??2???（4-5）

Q3?1.8?1488?5356N

1.0?0.5 所以Q1?Q2?Q3，则加紧力去最大的力： Q1?5360N 3.5、确定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合

夹具技术要求和有关尺寸，公差配偶和是根据教材和、有关

资料，手册规定的原则和方法确定的，本例的技术要求和公差配合如下：

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