支架夹具设计说明

题 目 支架钻孔加工

专用夹具设计

院(系)别 机电及自动化学院

专 业 机械制造及其自动化

级 别 2009级

学 号 0911116036

姓 名 沈华坤

指导老师 黄国钦 华侨大学机电及自动化学院

2012年10月

专业课程综合设计

目录

第一章夹具设计任务 (1)

1.1 零件(产品)结构分析及零件图 (1)

1.2 支架钻孔工序的重点技术要求分析 (2)

第二章拨叉夹具设计方案的确定 (3)

2.1 基准面的选择(夹具体方案的确定) (3)

2.2 定位方式及定位元件的选择 (3)

2.3 夹紧方案及夹紧元件选择 (3)

2.4夹具结构 (4)

第三章主要零件设计及计算说明 (6)

3.1夹紧力计算 (6)

3.2其他零件设计计算 (8)

第四章夹具定位误差计算 (14)

第五章夹具的装配要求及使用说明 (15)

参考文献

附录

第一章夹具设计任务1.1零件（产品）结构分析及零件图

1、零件的二维图如图1.1所示

图1.1 支架CAD图

2、零件的三维图如图1.2所示

图1.2 支架三维图

1.2 支架钻孔工序六的重点技术要求分析

1、支架钻孔工序图六如图1.3

所示

图1.3 工序图

2、工装及切削要素数据表如表1.1所示

表1.1工装及切削要素数据表如表 工步

号 工 步 内 容

工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 01 钻与φ18垂

直的孔

φ10至φ9.8

X525卧式铣床 545 17.1 0.4 4.9 1 0.18 02 粗铰与φ18垂

直的

孔φ10 锥柄麻花钻8.9φ 680 21 0.3 0.1 1 0.15

3、工序的重点技术要求分析

由工件的零件图和三维立体图可以看出，钻与18φ垂直的孔10φ至8.9φ的重点是保证两通孔的垂直度要求。故夹具体应围绕保证其垂直度的精度来设计，同时也要保证其表面粗糙度及位置精度。

第二章支架夹具设计方案的确定

2.1 基准面的选择(夹具体方案的确定)

因采用卧式钻床，故待加平面处于水平位置。若设φ18垂直的孔的凸台面分别为前面和后面，则使后面面为定位基准面。以基准面上的直径为φ20的两孔以及基准面定位。夹紧件由工件前面向定位基准面夹紧。采用快速螺旋夹紧机构。

2.2 定位方式及定位元件的选择

如图2.1为工件在夹具中的定位方式简图．

图2.1 定位方式简图

在夹具中，工件以圆孔表面定位时，需要限制6个自由度，所选钻孔的轴线要与18

孔轴线垂直，所以应该以该轴线为定位基准。使用短定位销加一个侧面限制了5个自由度，为确保与底面的平行度再在底面加一个可调节支承，限制住第六个自由度。在大批量生产中，由于定位销磨损较快，为保证工序加工精度需定期维修更换，此时常采用便于更换的可换式定位销。

总而言之，图中是通过一个短销加上一个侧面限制五个自由度，在通过可调节辅助支撑限制一个自由度，从而达到完全定位。

2.3 夹紧方案及夹紧元件选择

2.3.1夹紧方案

机械零件是由若干要素组成的，每个要素之间都有一定的尺寸和位置公差要求用来确定生产对象上几何要素间几何关系所依据的那些点，线，面称为基准。输出轴的轴线在设计中就是一个精基准。

通过零件图的分析得知，输出轴的定位基准有两端面及中心孔，而设计的夹具是用来钻端面10

φ的通孔的，因此采用一个套环和套筒，共限制5个自由度，定位面为30

φ轴颈外圆及阶梯轴端面，定位基准即为轴心线，夹紧元件为一个浮动压块，靠齿轮齿条机构及压紧弹簧产生夹紧力。

2.3.2夹紧元件选择

一般夹紧装置由下面两个基本部分组成。

1) 动力源

即产生原始作用力的部分。如果用人的体力对工件进行夹紧，称为手动夹紧；如果用气动、液压、气液联合、电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。

2) 夹紧机构

即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。它包括中间递力机构和夹紧元件。中间递力机构把来自人力或动力装置的力传递给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件接触，最终完成夹紧任务。

根据动力源的不同和工件夹紧的实际需要，一般中间递力机构在传递夹紧力的过程中，可以起到以下作用：

a 改变作用力的方向；

b 改变作用力的大小；

c 具有一定的自锁性能，以保证夹紧可靠，在手动夹紧时尤为重要。

本次设计采用手动夹紧方式。

2.4夹具结构

从前面提到的夹紧装置组成中可以看出，不论采用何种力源（手动或机动）形式，一切外加的作用力要转化为夹紧力均需通过夹紧机构。因此，夹紧机构是夹紧装置中的一个很重要的组成部分。

夹紧机构可分为斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、定心对中夹紧机构等。斜楔夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构及定心对中夹紧机构等都是斜楔夹紧机构的变型。

斜楔夹紧机构主要是利用其斜楔面移动时所产生的压力来夹紧工件的，亦即一般所谓的楔紧作用。斜楔的斜度一般为1:10，其斜度的大小主要是根据满足斜楔的自锁条件来确定。

一般对夹具的夹紧机构，都要求具有自锁性能。所谓自锁，也就是当外加的作用力Q一旦消失或撤除后，夹紧机构在纯摩擦力的作用下，仍应保持其处于夹紧状态而不松开。

螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把斜楔绕在圆柱体上因它的夹紧作用原理与斜楔时一样的。不过这里是通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化来夹紧工件的。本次工件夹紧便采用螺旋夹紧机构。