课程设计说明书(4)

K0~K6为各种因素的安全系数，见《机床夹具设计手册》表1?2?1可得：

K?1.2?1.2?1.0?1.2?1.3?1.0?1.0?2.25

所以 WK?K?FC?640.69?2.25?1441.55(N) 式（2.6） WK?K?FCN?576.72?2.25?1297.62(N) 式（2.7） WK?K?FP?352.38?2.25?792.86(N) 式（2.8）

式中：

由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。

单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：

式（2.9） W0?QL??tg?1??ztg(???2)式中参数由《机床夹具设计手册》可查得：

????0 ??2?19? ?2?9?50?

其中：L?60(mm) Q?25(N)

螺旋夹紧力：W0?1923.08(N)

易得：W0?WK

经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 3.1.5 误差分析与计算

该夹具以平面定位心轴定心，心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直度偏差0.08mm，槽的公差为0

?0.11

mm。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

?j??w??g

与机床夹具有关的加工误差?j，一般可用下式表示：

?j??W?Z??D?A??D?W??j?j??j?M 式（2.10）

由《机床夹具设计手册》可得：

⑴、平面定位心轴定心的定位误差 ：?D?W⑵、夹紧误差 ：?j?j其中接触变形位移值：

?0

?(ymax?ymin)cos? 式（2.11）

?y?(kRaZRaZ??j?jkHBN?c1)(Z)n?0.004mm 式（2.12） HB19.62l??ycos??0.0036mm

⑶、磨损造成的加工误差：?j?M通常不超过0.005mm ⑷、夹具相对刀具位置误差：?D?A取0.01mm 误差总和：?j??w?0.0522mm?0.11mm

从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.1.6 夹具设计及操作的简要说明

如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费

时费力。由于该工件体积小，工件材料易切削，切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。

此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，心轴采用可换的。以便随时根据情况进行调整。

16

3.2 钻、攻2—M8螺纹孔夹具设计

3.2.1 研究原始质料

利用本夹具主要用来钻两个?6.7mm孔并攻M8螺纹。加工时应保证螺纹孔与侧面的位置距离及螺纹孔中心线与锥孔中心线距离。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 3.2.2 定位基准的选择

由零件图可知：两螺纹孔与侧面有位置要求，在对螺纹孔进行加工前，花键孔已进行了拉削加工。因此，选底侧面定位，花键内圆孔定心限制了除在X轴的旋转自由度以外的所有自由度，从而来满足螺纹孔与端面的位置要求。 3.2.3 切削力及夹紧力的计算

镗刀材料：YT5（硬质合金镗刀） 刀具的几何参数：K?粗?60? K?精?90? ???10? ?s?0? ???80?

f0.75KP 式（2.13）

由参考文献[16]《机床夹具设计手册》查表1?2?3可得： 圆周切削分力公式：FC?902ap式中 ap?1.8mm f?0.4mm/r

Kp?KmpKk?pK?opK?spKrp 式（2.14）

HBn) 取HB?175 n?0.4 150由表1?2?6可得参数：Kk?p?0.94 K?op?1.0 K?sp?1.0 Krp?1.0

查表1?2?4得：Kmp?(即：FC?766.15(N)

同理：径向切削分力公式 ： FP式中参数： Kk?p即：FP?530ap0.9f0.75KP 式（2.15）

?0.77 K?op?1.0 K?sp?1.0 Krp?1.0

?347.71(N)

轴向切削分力公式 ： Ff式中参数： Kk?p即：Ff?451apf0.4KP 式（2.16）

?1.11 K?op?1.0 K?sp?1.0 Krp?1.0

?624.59(N)

根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平

衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：

WK?K?F

安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：：

K?K0K1K2K3K4K5K6

式中：K0~K6为各种因素的安全系数，见《机床夹具设计手册》表1?2?1可得： KC?1.2?1.2?1.0?1.2?1.3?1.0?1.0?2.25

KP?1.2?1.2?1.2?1.2?1.3?1.0?1.0?2.7 Kf?1.2?1.2?1.25?1.2?1.3?1.0?1.0?2.81

所以，由式（2.6）有：WK?KC?FC?1743.54(N)

由式（2.7）有：WK?KP?FP?937.31(N) 由式（2.8）有：WK?Kf?Ff?1753.85(N)

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螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算，由式（2.9）有： W0?QL??tg?1??ztg(???2)式中参数由参考文献[16]《机床夹具设计手册》可查得：

???9.33 rz?5.675 ?1?90? ?2?9?50? ??1?36?

其中：L?140(mm) Q?80(N)

螺旋夹紧力：W0?5830(N)

该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件。受力简图如下：

116229图2.1 弧形压块受力简图

由表1?2?26得：原动力计算公式 W0即：WK

?WK?l1?L?0

??W0L?0l??5830?229?0.98?11279.04(N) 式（2.15）

116??WK

由上述计算易得： WK由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 3.2.4 误差分析与计算

该夹具以两个平面定位，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

孔?40轴线与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由参考文献[15]《互换性与技术测量》表1?25可知：

取m（中等级）即 ：尺寸偏差为37?0.3 由[16]《机床夹具设计手册》可得： ⑴ 、定位误差（两个垂直平面定位）：当?度为H；且满足h ?D?W??90?时；侧面定位支承钉离底平面距离为h，侧面高

?H2；则：

?2(H?h)tg??g?0.0068mm

?(ymax?ymin)cos?

n⑵ 、夹紧误差 ，由式（2.11）有：：?j?j其中接触变形位移值：

NZ?y?[(kRaZRaZ?KHB?HB)?c1]?0.014mm 式（2.16）

9.81Sm?j?j??ycos??0.0128mm

⑶、磨损造成的加工误差：?j?M通常不超过0.005mm ⑷、夹具相对刀具位置误差：?D?A取0.01mm

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误差总和：?j??w?0.0586mm?0.35mm

从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。

3.3钻顶面四孔夹具设计

3.3.1 研究原始质料

利用本夹具主要用来钻、铰加工顶面的四孔，其中包括钻顶面四孔（其中包括钻孔4??10mm和扩孔2??13mm，铰孔2??10mm，以及锪孔2??20，?13mm）。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足孔轴线对底平面的平行度公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑

如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 3.3.2 定位基准的选择

由零件图可知：顶面四孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求，在对孔进行加工前，底平面进行了铣加工，后侧面也是一直都不加工的侧面，因此，选后侧面和做侧面面为定位精基准（设计基准）来满足拨叉C顶面四孔加工的尺寸要求。

由零件图可以知道，图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择左侧面和后侧面为定位基准来设计钻模，从而满足孔轴线和两个侧面的尺寸要求。工件定位用底面和两个侧面来限制5个自由度。 3.3.3 切削力及夹紧力的计算

由资料《机床夹具设计手册》查表1?2?7可得：

?412D1.2f0.75KP 式（2.17）

式中 D?6.7mm f?0.33mm/r

HB0.6)?0.95 查表1?2?8得：Kp?(190即：Ff?1980.69(N)

切削力公式：Ff实际所需夹紧力：由《机床夹具设计手册》表1?2?11得：

WK?Ff?K

安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：

K?K0K1K2K3K4K5K6

式中：K0~K6为各种因素的安全系数，见《机床夹具设计手册》表1?2?1 可得： K?1.2?1.2?1.0?1.2?1.3?1.0?1.0?2.25 所以 WK?K?Ff?1980.69?2.25?4456.55(N)

由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。

取K?2.25，?1?0.16，?2?0.2

螺旋夹紧时产生的夹紧力，由式（2.9）有：：

W0?QL?(N)

?tg?1??ztg(???2)?5830式中参数由《机床夹具设计手册》可查得：

???9.33 rz?5.675 ?1?90? ?2?9?50? ??1?36?

Q?80(N)

由《机床夹具设计手册》表1?2?26得：原动力计算公式： 由上述计算易得： W0??WK

因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 其中：L?80(mm)

19

3.3.4 误差分析与计算

该夹具以底面、侧面和顶面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由参考文献《互换性与技术测量》表1?25可知：

取m（中等级）即 ：尺寸偏差为15?0.2、107由《机床夹具设计手册》可得： ⑴、定位误差：定位尺寸公差?即：故?D.W?0.3

?0.2mm，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。

?0.2mm

⑵、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： ?j?j?0

⑶、磨损造成的加工误差：?j?M通常不超过0.005mm

⑷、夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即

?D?A?0.06mm

误差总和：?j??w?0.265mm?0.5mm

从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.3.5 夹具设计及操作的简要说明

本夹具用于在钻床上加工后托架的底孔、锥孔。工件以底平面、侧面和顶端为定位基准，在支承钉和支承板上实现完全定位。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。

课程设计心得体会

通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、铣镗钻夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。

参考文献

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[3] 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册[M]，贵阳：贵州任命出版社，1983：42-50。 [4] 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1979。 [5] 孟少龙，机械加工工艺手册第1卷[M]，北京：机械工业出版社，1991。

[6] 《金属机械加工工艺人员手册》修订组，金属机械加工工艺人员手册[M]，上海：上海科学技术出

版社，1979。

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[8] 马贤智，机械加工余量与公差手册[M]，北京：中国标准出版社，1994。

[9] 上海金属切削技术协会，金属切削手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1984。 [10] 周永强，高等学校毕业设计指导[M]，北京：中国建材工业出版社，2002。

[11] 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册[M]，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。 [12] 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计[M]，重庆：重庆大学出版社，1995。

[13] 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册[M]，上海：

上海科学技术出版社，1980。

[14] 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册[M]，银州：宁夏人民出版社，1991。 [15] 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量[M]，中国计量出版社，2000：9-19。 [16] 王光斗，王春福，机床夹具设计手册[M]，上海科学技术出版社，2000。 [17] 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2005：4-17。 [18] Machine Tools N.chernor 1984.

[19] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973. [20] Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984 .

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