毕业设计说明书

    轴套铣夹具设计及工艺

系 别        机  械  工  程  系        

专 业   机  械  设  计  与  制  造 

班 级        机  制  3 1 3 3  班     

姓 名         姜  皖  肖            

学 号             2 0                

指导老师         丁  老  师             

2015～ 2016学年 第 一 学期

摘 要

   机械制造行业是一个国家的基础行业，同时也是最重要的核心竞争力行业。机械制造行业的发展带动了一个国家经济的快速发展，机械制造行业是否发达取决于多方面原因，而机械夹具的发展就是制约机械行业发展的一个重要因素之一。

随着机械制造业的不断发展，社会对生产率的要求也越来越高，因此，大批量生产成为时代的需求，而机械夹具就可以满足这一需求，我们有必要来研究它。机械夹具的设计涉及多方面的知识，有的夹具甚至是多个学科知识的相互结合的成果，所以这就需要我们对夹具设计有一个更深入的认识与了解，同时对于各方面的知识都有了解的复合型人才，可以看出机械夹具的设计过程其实质就是对于各方面知识的一种运用与实践的过程。

对于这一次的毕业设计，说实话对于我这样一个对于机械行业还没有真正接触过的在校大学生来说恐怕更多的只是扮演这一个路人的角色，虽然自己是一名工科大学生，学的是机械设计与制造，在学校也曾经开过机床，做过机械夹具的设计，但在学校学的知识只是这个行业知识的冰山一角，我们就像是井底之蛙，只是看到了机械行业那一小片天空，但我们不能甘愿做一只井底之蛙，我们要更多的去学习，去实践，去锻炼自己，争取在机械这个行业干出属于自己的一片天地。 

 机械制造毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课、技术基础课以及专业课的综合，是学完机械制造技术基础（含机床夹具设计）和全部专业课，并进行了实训的基础上进行的，是我们对所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年大学生活中占有重要的地位

 本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论，并结合生产实践中学到的技能知识，地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。

 关键字：机械制造；毕业设计；夹具的意义；夹具的设计。

  序言 ………………………………………………………………3

  一、套筒零件图 …………………………………………………4

二、零件的分析 …………………………………………………6

   （一）零件的作用………………………………………………6

   （二）零件的工艺分析…………………………………………6

  三、工艺规程设计 ………………………………………………7

    (一)确定毛坯的制造形式 ……………………………………7

   （二）基面的选择………………………………………………7

   （三）制定工艺路线……………………………………………8

    (四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………10

  四、专用夹具设计………………………………………………11

    (一)机床夹具的概述…………………………………………11

    (二)夹具组成…………………………………………………12

    (三)定位方案…………………………………………………13

    (四)夹紧装置…………………………………………………13

           (五)对刀、导向装置…………………………………………14

    (六)其他装置…………………………………………………15

  五、夹具设计及操作的简要说明  ……………………………15

  六、钻床夹具的装配图及夹具体零件图………………………15

设计总结  …………………………………………………………29

参考文献  …………………………………………………………31

                       序  言

机械制造技术基础课程设计是我们完成本专业教学计划的一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。 

 我们在完成课程设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！

其主要目的是： 

1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的能力，拓宽和深化所学的知识。

2. 培养学生树立正确的设计思想，设计思维，掌握工程设计的一般程序，规范和方法。

3.培养学生正确的使用技术知识，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力和技巧。

4. 培养学生进行调整研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学基本工作态度，工作作风和工作方法。

    机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学三年生活中占有重要的地位。 

就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。  

由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。

一．套筒零件图

    毛坯图

零件图

二、零件的分析

（一）零件的作用

套筒在实际工作中起到的作用和它的应用环境与目的有很大关系。在阀门应用领域，套筒被装置在阀盖内套住阀杆，以此来减少阀门的泄露，达到密封的作用。在轴承应用领域，套筒的使用能减少轴承和轴座之间的摩损，避免轴和孔之间的间隙增大作用。套筒的使用灵活性比较高，它能起到的作用也很多，概括来说套筒是对设备进行保护的一类部件。套筒的使用能减少设备的磨损、震动和噪音，并有防腐蚀的效果。套筒的使用还能方便机械设备的维修、简化设备的结构和制造工艺。

（二）零件的工艺分析

  由零件图可知零件的材料为45#钢，45#钢是机械制造业使用最广泛的钢之一，调质处理后具备有良好的综合力学性能，有良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。

  由零件图可知φ45中心线是主要的设计基准和加工基准，该零件的主要加工表面为φ45外圆表面、φ30的内圆表面、表面φ45的两个端面。

  由以上分析可知，以上位置精度要求的参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的。

三、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式

零件材料为45钢。选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度高还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。

（二）基面的选择

定位基准的选择

定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。

1.粗基面的选择

    如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准，如在工件上有很多不加工表面。则应有与其中的加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。

    如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。 选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可靠。粗基准只能用一次，以免产生较大的的位置误差。

    对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，以毛坯的外圆作为粗基准。

2.精基面的选择

    用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合”原则。尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一”。当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即“自为基准”原则。

    为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原则。 精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定为基准可靠。同时还应使夹紧机构简单，操作方便。即“便于装夹”原则。

    精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，应该选择Φ30的孔作为精基准。 

（三）拟定工艺路线

拟定工艺路线的出发点：应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领和生产类型已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还考虑经济效果，以使降低成本。

1.工艺路线

毛坯-车端面-钻中心空-车外圆-铰孔-钻Φ6的孔-去毛刺-检验 方案一：

工序1：粗车端面，粗车外圆Φ45,保留余量0.5mm。

工序2：半精车外圆Φ45，保留余量0.2mm。

工序3：精车外圆，保证粗糙度。

工序4：划线切断保证长度60mm

工序5：调头装夹钻Φ30的通孔。

工序6：粗车Φ30的内孔，保留加工余量0.2mm。

工序7：精车Φ30的内孔，保留加工余量0.1mm。

工序8：专用夹具钻Φ6的孔

工序9：热处理保证硬度。

工序10：磨内圆保证粗糙度。

工序11：去毛刺

工序12：检验

方案二：

工序1：车一端面保留长度65

工序2：钻中心孔用双顶尖固定

工序3：车外圆Φ45

工序4：钻Φ23的通孔

工序5：掉头车端面车外圆Φ45

工序6：扩孔至Φ24.9

工序7：铰孔至尺寸要求

工序8：倒角45度

工序9：专用夹具钻Φ6的孔

工序10：去毛刺

工序11：检验 

（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“轴套”零件材料为45钢，硬度为207-241HBW，毛坯重量约为1kg，生产类型为大批生产。可采用在锤锻上合模模锻毛坯。

根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸：

1.外圆表面（Φ45）

考虑其加工长度为60mm，为简化模锻毛坯的外形，先直接取其外面表面直径为Φ46mm，Φ45mm表面为自由公差，表面粗糙值要求Ra=12.5mm，只要求粗加工，此时直径余量为2Z=3mm，已能满足加工要求。

2.内孔表面（Φ30mm）

考虑其内孔为通孔，内孔表面直接Φ30mm，表面粗糙度未要求。现要求粗车-精镗，以满足加工要求。

3. Φ45mm两端面

    考虑Φ45mm两端面为加工下一步重要基准面，故而选择精加工，以满足要求。

四、专用夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具，这类夹具是专用零件的某一道工序的加工而设计和制造的。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期长、投资较大。

（一） 机床夹具概述   

在机床上加工工件时，为了使工件在该工序中的加工表面能达到规定的尺寸和位置公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先使工件占有一正确位置。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为定位。当工件定位后，为避免在加工中收到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。 

机床夹具的作用可归纳为以下三个方面： 

1.保证加工精度  用夹具装夹工件，减少对其他生产设备和操作者技术的依赖性，能稳定地保证加工精度。 

2.提高劳动生产率  用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，缩短了工件安装时间，提高了劳动生产率。 

3.减轻劳动强度  用夹具装夹工件，方便，选用手动加紧等夹紧装置时，可以减轻工人的劳动强度。 

（二） 夹具的组成

 一般而言，机床夹具由以下几部分组成：  

 1.定位装置 用以确定工件在夹具中的正确位置。定位装置由一系列定位元件组成，定位元件是一系列标准化元件（也可以根据需要设计非标准定位元件），如定位块、定位心轴、v形块、支承钉等。  

 2.夹紧装置  工件定位后，要在加工过程中保持其既定的正确位置不变，需要对工件进行夹紧。承担这一任务的装置就叫夹紧装置。 

  3.对刀、导向装置  用以确定刀具与工件加工表面的正确位置。对刀装置可以用于调整刀具的正确位置，如铣床夹具的对刀块；也可以用于对刀具的引导，如钻镗夹具的钻套和镗套。对刀装置由对刀元件组成，其中大部分已经标准化，有时也需要设计一些非标准元件。  

 4.夹具联接元件  夹具联接元件是指用于保证夹具在机床上定位和夹紧用的元件。如铣床夹具底面上安装的定位键等。

 5.其他装置  如分度装置、靠模装置、护油装置、辅助装置等。（三） 定位方案设计

   1.定位方案的确定任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度,即沿三个坐标轴的移动自由度和绕三个坐标轴的转动自由度。对于套筒类零件而言,一般常采用心轴定位、三爪卡盘定位、一面一短圆柱销配合定位。我们采用一面一短圆柱销配合定位。

     定位元件：1个短圆柱销、、一个大平面。

2.定位误差分析用调整法加工一批零件时，工件在定位过程中，会遇到由于工件的定位基准与工序基准不重合，以及工件的定位基准（基面）与定位元件工作表面存在制造误差，这些都能引起工件的工序基准偏离理想位置，由此引起工序尺寸产生加工误差，即定位误差（△D），其数值大小为工件的工序基准沿工序尺寸方向上发生的最大偏移量。只有定位误差小于工件相应加工要求的公差的，定位方案才认为是合理的，因此在夹具设计时必须对定位误差进行分析和计算。定位误差由基准不重合误差△B和定位副制造不准误差两部分组成，定位误差的大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即经计算，这种定位方案是合理的。 

（四)、夹紧装置设计

  该夹具夹紧方案，夹紧力的作用点落在毛坯的加工表面附近，可以保证确定定位的工件位置不被破坏。夹紧力的作用方向垂直于工件的主要定位基准，可以保证加工精度且夹紧力的作用方向应有利于减少所需的夹紧力的大小。 

 夹紧装置设计采用钩型压板手动夹紧，材料用45钢调质，由于是手动夹紧，且是螺旋加紧机构。夹紧稳定可靠，工件和夹具的变形小。夹紧装置比较结构简单，在实际生产中便于制造与维修。

1.设计主旨本夹具主要用来铣Φ45mm端面的槽。因此，在本道工序中主要考虑的是如何便于加工，提高劳动生产效率、降低劳动强度，而精度则不是主要的问题。

2.夹具设计由零件图可知，槽在套筒端面，要铣出8mmX6mm的加工要求，设计基准为轴套中心线，为了减小误差，采用平面为定位基准，配合短圆柱销。该配合简单易构，采用钩型压板，可以很好锁紧。

（五）、对刀、导向装置设计

 1. 对刀块类型的选择  

 根据工件的总体尺寸、重量及钻孔的位置，综合分析，应选用直角对刀块（JB/ 8031.3-1999）。

2.定位键的选择

     根据夹具的总体尺寸、重量及开槽的位置，综合分析，应选用A型定位键（JB/T 8016.1、2-1999）。

(六）、其他装置设计

1.夹具体

夹具体的设计夹具为铣床夹具，要固定在工作台上，可采用铸件（HT200）,结构自行设计。

2.定位原件设计  

  定位原件设计采用大平面定位，与夹具体一体铸成，具体形状自行设计，铸造后加工。

   五、夹具设计及操作的简要说明  

   如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，但根据本夹具的实际情况，我们选用手动螺纹夹紧装置。用螺母将工件夹紧，在制造和装配过程中，只要保证对刀块与夹具体的相对位置，即可保证工件的加工精度。   

  六、钻床夹具的装配图及夹具体零件图，见下图： 

1.钩形压板

2.定位销

3.夹具体

《改进前》

《改进后》

4.装配图

《改进前》

《改进后》

5.其他零件UG图

定位键

对刀块

《改进前》

《改进后》

 设计总结

随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋斗我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计之前觉得毕业设计只是对这几年所学知识的单纯总结，但是通过了这次毕业设计发现自己的看法有些片面，毕业设计不仅是对前面所学知识的总结，也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己的知识还比较欠缺，要学习的东西还有很多很多，有时候会眼高手低。我也明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。

机械制造毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课、技术基础课以及专业课的综合，是学完机械制造技术基础（含机床夹具设计）和全部专业课，并进行了实训的基础上进行的，是对我们所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年大学生活中占有重要的地位。

本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论，并结合生产实践中学到的技能知识，地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。

                            致谢

    本设计在丁老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着丁老师的心血和汗水，在三年的大学学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向丁老师表示深深的感谢和崇高的敬意。   

 本次设计应该是我们大学三年来的最艰巨、最繁琐的一次的课程设计，为以后的毕业设计打下了牢固的基础。老师曾提及到，本课程设计所要求的综合性，对专业知识的灵活性以及全面性掌握，是设计中的重点与难点，是我们必需所应该更加重视的。虽然我们有心理准备，但在设计过程中，还是遇到了不少意料之外的困难，这就更加要求我们要以一个坚强的意志来对待这些困难，对自己竖起信心，相信自己。通过查阅大量的相关的专业书籍与资料，以及在老师的细心指导下，使我们才恍然大悟，搞清了许多自己以前不是很懂的东西，同时也使我们对一个又一个知识点加深了学习 更加进一步的理解。尽管我们做出来的夹具还存在缺陷，但我们在这个设计的过程中对夹具设计有了更深层次的了解，使我们从对单一的课堂学习 到进一步的实践。从中也深刻体会到了工程设计人员的艰辛，这种感觉也只有亲身体验才能深有体会的;从中也深刻体会到了工程设计人员要有更加丰富的知识 要有对待科学的严谨的态度。我们进行这样的一次课程设计结果不是最重要的重在体会其中的过程，从中学会的从发现问题到解决问题，处理过程以及从改正错误中学会的经验，这些都是我们整个大学乃至以后整个人生一笔重要的财富。理论联系实践 实践反过来影响理论。作为学习机械专业的人来说我们更要培养一种严谨务实的态度 以更加扎扎实实的态度对待以后的学习和工作。 

这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。不积跬步无以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向安徽机电职业技术学院，机械工程系的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们三年来的辛勤栽培。

参考文献

[1]. 田金和主编，《机床夹具设计原理》，哈尔滨工业大学出版社，1997.9。 

[2]. 肖继生主编，《机床夹具设计》，机械工业出版社，1999.10。 

[3]. 刘力主编，《机械制图》第二版，高等教育出版社，2004.7。 

[4]. 薛源顺主编，《机床夹具设计》，机械工业出版社，1998.6。  

[5]. 胡家秀主编，《简明机械零件设计实用手册》，机械工业出版社， 1999.10。  [6]. 屠国栋主编，《机床夹具设计》，中国劳动社会保障出版社，2002.6。 

[7]. 徐鸿本主编，《机床夹具设计手册》，辽宁科技出版社，2004.8。

[8]. 李昌年主编，《机床夹具设计与制造》，机械工业出版社，2000.1。 

[9]. 艾兴主编，《切削用量简明手册》，机械工业出版社，1996.8。 

[10].秦国华主编，《机床夹具现代设计方案》，哈尔滨工业大学出版社, 2005.7。下载本文