制造工艺课程设计指导书

制造工艺课程设计指导书一、夹具设计方法步骤：夹具设计一般是在零件的机械加工工艺规程制定之后按照某一工序的具体加工要求进行的。一般情况下，夹具设计大致可分为四个步骤，即收集和研究有关资料，确定夹具的定位夹紧方案，绘制夹具总装配图和标注有关尺寸、公差、配合及家具技术条件等。1.收集和研究有关资料为使所设计的夹具能够满足工序加工要求，设计前应认真收集和研究如下有关资料：（1）零件图及本工序的工序图零件图是夹具设计的主要资料之一，它给出了工件在尺寸、位置等方面精度的总要求。而工序图则给出了所用夹具加工工件的工序尺寸、工序基准、已加工表面、待加工表面、工序加工精度要求等，他们是设计夹具的主要依据。（2）生产批量被加工零件的生产批量对工艺过程的制订和夹具设计都有着十分重要的影响。夹具结构的合理性及经济性与生产批量有着密切的关系。大批大量生产多采用气动、液动或其他机动夹具，其自动化程度高，其结构也较复杂。中、小批量生产，易采用结构简单、成本低廉的手动夹具以及万能通用夹具或组合夹具。（3）零件工艺规程零件的工艺规程指明了该工序所使用的机床、刀具、加工余量、切削用量、工步安排、工时定额及同时加工的工件数目等有关内容，这些都是确定夹具的结构尺寸、型式、夹紧装置以及夹具与机床连接部分的结构尺寸的主要依据。（4）典型夹具结构图册、夹具零部件标准及有关资料手册收集夹具结构图册、零部件标准及有关资料可以使夹具设计过程中有所借鉴，吸收先进经验，缩短设计周期，提高设计质量。2.确定夹具的定位夹紧方案在广泛收集和研究分析有关资料的基础上，可以开始拟定夹具的结构方案，主要包括以下内容：（1）根据工件定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。（2）确定工件的夹紧方式，选择适宜的夹紧装置。（3）确定刀具的对准及引导方式，选取刀具的对准及引导元件。（4）确定其它元件或装置的结构形式，如定向元件，分度装置等。（5）确定夹具的总体结构，协调各元件、装置的布局。在确定夹具结构方案的过程中，工件的定位、夹紧、对刀和夹具在机床上的定位等各部分的结构以及总体布局都可能会有几种不同的方案可供选择，因而，应通过必要的分析、计算和比较，从中选取较为优秀的设计方案作为最终的设计方案。3.绘制夹具总装配图绘制夹具总装配图应遵循国家制图标准，清楚的表达夹具的内部结构，各元件、装置间的位置关系。主视图应取操作者实际工作时的位置。用双点划线绘出工件的轮廓外形。被加工工件在夹具中被看作为“透明体”，所画的工件轮廓线与夹具上的任何彼此独立，互不干涉。绘制夹具总图的顺序如下：（１）先用双点划线绘出工件轮廓外形和主要表面的三面视图，用网纹线表示出工件的加工余量。（２）围绕工件的几个视图依次绘出定位元件、夹紧机构、对刀装置及夹具定位元件。（３）最后绘制夹具体及连接元件，把夹具的各组成元件和装置连成一体。夹具总图上还应标注零件明细表。4.确定并标注有关尺寸、公差、配合、及夹具技术要求在夹具总图上应标注的尺寸、公差、及配合有下列五类：（1）夹具的外廓尺寸一般指夹具最大外形轮廓尺寸，若夹具上有可动部分，应包括可动部分处于极限位置所占的空间尺寸。（2）工件与定位元件的联系尺寸指工件以孔在心轴或定位销上定位时（或工件以外圆在内孔中定位时），工件定位表面与夹具上定位元件间的配合代号及公差等级。（3）夹具与机床的联系尺寸用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸。对于车、磨床夹具，主要指夹具与机床主轴端的连接尺寸；对于铣、刨床夹具则是指夹具上的定向键与机床上的T型槽的配合尺寸。（4）夹具与刀具的联系尺寸用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。对铣、刨床夹具是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗床夹具则是指钻、镗套与定位元件间的位置尺寸，以及钻、镗套与刀具导向部分的配合尺寸等。（5）夹具内部的配合尺寸主要是为了保证夹具装配后能满足规定的使用要求。他们与工件、机床、刀具无关。上述各尺寸公差的确定可分为两种情况处理：一是夹具上定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因此可根据工件的加工尺寸公差确定，取工件加工尺寸公差的1/3~~1/5。二是定位元件与夹具体的配合尺寸公差，加紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。在夹具总图上应标注的技术要求（指平行度要求、垂直度要求等）有如下几个方面：（1）定位元件之间，或定位元件与夹具体底面间的相对位置要求，其作用是保证工件加工面与工件定位基准面间的位置精度。（2）定位元件与连接元件之间的相对位置要求。（3）对刀元件与连接元件之间的相对位置要求。（4）定位元件与导引元件之间的相对位置要求。上述技术要求是保证工件相应的加工要求所必需的。其数值应取工件相应形位公差值的１／３～～１／５二、本次设计具体题目及要求：（附图）题目一：为附图所示的零件—闸瓦的R30孔的钻削加工工序设计一套专用夹具。（注意：我们在打孔时，并非直接以零件图所示的外形状态进行打孔工序，而是以零件图的前道工序，如下图，即在五片轴瓦还连接在一起组成环形的状态下进行加工。我们在设计夹具时应当以零件此时的状态为依据。）几点说明：※图示制动器闸瓦半成品，厚度70及直径φ350H7、已由前工序车削加工完成，并保证符合图纸精度、表面粗糙度要求。※本工序需通过专门设计的《闸瓦钻孔工序夹具》完成5—φ30G6.孔的钻、扩、铰加工。※考虑5—φ30G6均布孔两两之间夹角为72°，本《闸瓦钻孔工序夹具》在结构设计时作了相应的分度定位结构设计。1.零件的加工工艺分析此制动器闸瓦半成品工件所需加工的5—φ30G6孔的尺寸精度、位置精度及分度角度误差要求均较高，故本工序需分为钻孔、扩孔、粗铰孔、精铰孔四个工步进行，且尺寸精度是依靠铰刀的精度直接保证、而位置精度及分度角度误差要求则须通过“定位夹具”保证。2.工件定位方案与定位元件设计制动器闸瓦半成品工件的定位是以工件的φ350H7孔及大端面A作为定位基准联合定位。实现了定位基准与设计基准的重合统一，减小了工件定位的原始误差且定位可靠稳定。1）以车削加工后的φ350H7孔作为中心定位基准，以止口为定位元件限制了工件装夹后的XYXY四个自由度，保证了中心定位的基准的重合统一。2）大端面A作为平面定位基准，限制了工件装夹后的Z自由度，装夹稳定、可靠。3）以定位销、定位孔作为均布孔分度定位，限制了工件装夹后的Z自由度，减小了分度定位误差。3.刀具定位方案与定位元件设计刀具的定位采用定位导套，本工序分为钻孔、扩孔、粗铰孔、精铰孔四个工步，因此采用了快换导套结构，既有利钻、扩、铰定位导套的快速更换，又保证了加工的精度要求。4.夹紧装置设计1）工件夹紧装置设计由于工件均布孔较多，一次装夹后，每一个孔均需经钻、扩、铰加工，工件的加工过程时间较长，工件的夹紧直接采用螺栓固定压紧方式，夹紧力方向垂直定位装夹面且为中心压紧，夹紧方式合理，夹紧变形量小，而且有利于工件在装夹夹紧时，φ350H7/g6的孔、轴配合间隙沿圆周的均布分配，有利于减小工件装夹定位误差。2）分度装置设计均布孔采用第一孔划线找正，其余孔依次利用定位销与已加工孔配合来实现均布定位。5.相关设计要求1）为降低制造工艺难度，提高“定位夹具”的生产工艺性能，“定位夹具”采用零部件组拼方式，可分为底座、立柱、工作台、模板、锁紧机构、定位销组件等零、部件，由其拼装为“定位夹具”（供参靠）2）为保证“定位夹具”的刚度和强度，底座、工作台等机件应采用（铸铁类）铸件，并尽量采用框架型式以减轻重量，其筋板、肋条、凸台等应力争遵守等壁厚原则；。3）设计时，应根据工件加工要求（绘出加工件图）确定装夹定位方案，并绘制出“定位夹具”总装图，图中应表达出工件、夹具、刀具的相互关系。4）总装图还应标注出主要尺寸、公差、技术要求、配合关系、基准等。5）总装图应编写出各零、部件明细表。6）根据总装图设计、绘制各零部件图。（标准件省略）题目二：偏心轮夹具设计设计要求：1.夹具夹紧状态时，压板呈水平状态，根据被装夹工件厚度及相应尺寸误差还有已知偏心轮的设计参数，运用尺寸链的相关计算知识，求解设计与偏心轮配合的凸台的高度及尺寸偏差。2.完善夹具设计，绘制夹具装配图三视图，并绘制夹具主要零件的零件图3.编写设计说明说。题目三：“连接法兰用均布孔钻、扩、铰加工定位夹具”的结构设计※图示法兰联轴器工件，总长90±0.5、60、30及直径φ220、φ200、φ70、φ35H7已由前工序车削加工完成，并保证符合图纸精度、表面粗糙度要求。※本工序需通过专门设计的“连接法兰用均布孔钻、扩、铰加工定位夹具”完成8—φ30H8.孔的钻、扩、铰加工。※考虑到法兰联轴器是应用较多的一类零件，且其均布孔常有4.6.8.12孔等，本“连接法兰用均布孔钻、扩、铰加工定位夹具”在结构设计时作了相应的分度定位结构设计。1.零件的加工工艺分析法兰联轴器工件所需加工的8—φ35H8孔的尺寸精度、位置精度及分度角度误差要求均较高，故本工序需分为钻孔、扩孔、粗铰孔、精铰孔四个工步进行，且尺寸精度是依靠铰刀的精度直接保证、而位置精度及分度角度误差要求则须通过“定位夹具”保证。2.工件定位方案与定位元件设计法兰联轴器工件的定位是以工件的φ35H7孔及90±0.5的右侧大端面作为定位基准联合定位。实现了定位基准与设计基准的重合统一，减小了工件定位的原始误差且定位可靠稳定。1）以车削加工后的φ35H7孔作为中心定位基准，限制了工件装夹后的XYXY四个自由度，保证了中心定位的基准的重合统一。2）以车削加工后的90±0.5的右侧大端面作为平面定位基准，限制了工件装夹后的Z自由度，装夹稳定、可靠。3）以定位夹具底座上的φ20g6定位销与旋转工作台上相应均布的φ20H7定位孔作为均布孔分度定位，限制了工件装夹后的Z自由度，减小了分度定位误差。3.刀具定位方案与定位元件设计刀具的定位采用定位导套，本工序分为钻孔、扩孔、粗铰孔、精铰孔四个工步，因此采用了快换导套结构，既有利钻、扩、铰定位导套的快速更换，又保证了加工的精度要求。4.夹紧装置设计1）工件夹紧装置设计由于工件均布孔较多，一次装夹后，每一个孔均需经钻、扩、铰加工，工件的加工过程时间较长，工件的夹紧直接采用螺栓固定压紧方式，夹紧力方向垂直定位装夹面且为中心压紧，夹紧方式合理，夹紧变形量小，而且有利于工件在装夹夹紧时，φ35H7/g6的孔、轴配合间隙沿圆周的均布分配，有利于减小工件装夹定位误差。2）旋转工作台夹紧装置设计旋转工作台采用平面凸轮夹紧机构，锁紧力大，操作简便，由于旋转工作台夹紧力的作用线与工件夹紧力轴线重合，消除了“定位夹具”的原始误差，提高了工件装夹定位精度。5.相关设计要求1）为降低制造工艺难度，提高“定位夹具”的生产工艺性能，“定位夹具”采用零部件组拼方式，可分为底座、立柱、工作台、模板、锁紧机构、定位销组件等零、部件，由其拼装为“定位夹具”。2）为保证“定位夹具”的刚度和强度，底座、工作台等机件应采用（铸铁类）铸件，并尽量采用框架型式以减轻重量，其筋板、肋条、凸台等应力争遵守等壁厚原则；。3）设计时，应根据工件加工要求（绘出加工件图）确定装夹定位方案，并绘制出“定位夹具”总装图，图中应表达出工件、夹具、刀具的相互关系。4）总装图还应标注出主要尺寸、公差、技术要求、配合关系、基准等。5）总装图应编写出各零、部件明细表。6）根据总装图设计、绘制各零部件图。（标准件省略）