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機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院
專業(yè)課程綜合設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目：三軸連桿銑削端面夾具
專 業(yè)：
屆 別：
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
指導(dǎo)老師：
目錄
前言 2
課程設(shè)計(jì)要求 3
一、 工件分析 4
（一） 工件功能； 4
（二） 工件結(jié)構(gòu)； 4
二、 工序分析； 5
三、 可采用的定位及夾緊方案分析比較 5
四、 定位及夾緊方案確定 6
五、 定位方案定位誤差計(jì)算 6
1.用夾具裝夾加工時(shí)的工藝基準(zhǔn) 6
2.定位誤差的概念 7
3.定位誤差產(chǎn)生的原因及其計(jì)算 7
4.分析計(jì)算定位誤差時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 7
5、誤差分析 8
6、誤差計(jì)算 9
六、 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析 9
七、 主要定位元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
1. 銷柱 10
2. 定位銷 11
八、 設(shè)計(jì)心得體會(huì) 11
九、參考文獻(xiàn)書(shū)目 12
前言
機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生較為全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練。
其目的在于：
1． 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其他課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練可以鞏固和加深有關(guān)機(jī)械課程設(shè)計(jì)方面的理論知識(shí)；
2． 學(xué)習(xí)和掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，為后續(xù)的專業(yè)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)、做好準(zhǔn)備；
3． 使學(xué)生具有查詢規(guī)范手冊(cè)、圖冊(cè)和有關(guān)設(shè)計(jì)資料的能力。
在工藝規(guī)程中，零件就要按工藝規(guī)程順序進(jìn)行加工。在加工中，除了需要機(jī)床、刀具、量具之外，還要用機(jī)床夾具。機(jī)床夾具是機(jī)床和工件之間的連接裝置，使工件相對(duì)于機(jī)床獲得正確的位置。機(jī)床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。通常把確定工件在機(jī)床上或夾具中占有正確位置的過(guò)程，稱為定位。當(dāng)工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破壞定位，還應(yīng)該用一定的機(jī)構(gòu)或裝置將工件加以固定。使工件在加工過(guò)程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過(guò)程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造成本和操作安全等。機(jī)床夾具在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。
課程設(shè)計(jì)要求
1， 每人根據(jù)給定圖紙及要求設(shè)計(jì)加工夾具一套；
2， 設(shè)計(jì)需提交的資料包括：
a) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，主要內(nèi)容包括工件功能與結(jié)構(gòu)分析；工序分析；可采用的定位及夾緊方案分析比較；定位及夾緊方案確定；所選定的定位方案定位誤差計(jì)算；夾具主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析；主要定位元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等；
b) 夾具裝配圖，要求繪圖規(guī)范，總體尺寸、零件名稱、技術(shù)要求等標(biāo)注完整；
c) 夾具主要零件零件圖3張，鉆孔夾具可繪制夾具圖、鉆模板和主定位元件圖，銑削夾具可繪制夾具圖、主定位元件圖和對(duì)刀塊或其它次要定位元件圖；
d) 工序附圖，說(shuō)明所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)用于被加工表面的工序及工序尺寸等；
e) 以上材料需提交紙質(zhì)版和電子版各一份。
1、 工件分析
（1） 工件功能；
課題所給的工件是一個(gè)三軸連桿，三軸連桿的作用是改變運(yùn)動(dòng)傳遞方向、擴(kuò)大行程、實(shí)現(xiàn)增力和遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。
（2） 工件結(jié)構(gòu)；
連桿由大、小頭和桿身等部分組成。大頭為開(kāi)式結(jié)構(gòu)(系直剖式連桿)。連桿和連桿蓋用螺栓，螺母連接。為減少磨損和便于修理，大頭孔和小頭孔內(nèi)分別安裝軸瓦和銅套。連桿身的截面為工字形，可減少重量和減少慣性力又使連桿具有足夠的強(qiáng)度和剛度。連桿頭兩端面有落差且桿身對(duì)稱。大小頭側(cè)面設(shè)計(jì)有定位凸臺(tái)作為機(jī)械加工時(shí)的輔助定位基準(zhǔn)，便于定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一。
連桿總的工藝特點(diǎn)是:外形復(fù)雜，不易定位;大、小頭有細(xì)長(zhǎng)的桿身連接，所以彎曲剛性差，易變形;尺寸精度，形狀精度和位置精度及表面粗糙度要求很高。
2、 工序分析；
三軸連桿的Φ50和Φ112兩圓盤表面以及Φ90、Φ35孔都經(jīng)過(guò)了粗加工，在精加工Φ50圓盤表面時(shí)采用組合銑刀一次性加工圓盤的上下表面，比先加工上表面在加工下表面可以更好的保證兩表面的中心對(duì)稱度。同時(shí)加工效率高，大量的節(jié)省加工時(shí)間。
3、 可采用的定位及夾緊方案分析比較
方案一：三軸連桿精銑50圓盤兩端面，需要限制6個(gè)自由度，可以上下端面分開(kāi)銑削采用雙V型塊定位限制,一端為浮動(dòng)同時(shí)可以?shī)A緊,低面限制。該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度一般，裝夾方便，由于上下面分開(kāi)加工效率較低。
方案二：可以采用內(nèi)孔定位90定位銷限制兩個(gè)自由度，50圓盤端采用可浮動(dòng)V型塊定位限制一個(gè)自由度并可夾緊，底面限制三個(gè)自由度，同時(shí)采用螺母夾緊，該夾具可以有效的保證加工精度，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且裝夾較不方便，也是分上下面兩次銑削，加工效率不高。
方案三：采用圓柱銷定位限制兩個(gè)自由度，圓柱銷同時(shí)帶螺紋可以采用螺母加墊片夾緊，底面限制三個(gè)自由度，可以采用定位銷限制，在保證50圓盤端浮空的情況下可以同時(shí)銑削上下兩端面，提高生產(chǎn)效率。該夾具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，夾緊稍顯復(fù)雜，但加工效率高，且可以有效的保證加工精度。
4、 定位及夾緊方案確定
綜上；采用方案三，最為理想，在夾具體簡(jiǎn)單的同時(shí)加工精度得到保證，同時(shí)方案三的加工效率也是最高的，符合生產(chǎn)要求。
5、 定位方案定位誤差計(jì)算
在成批大量生產(chǎn)中，廣泛使用專用夾具對(duì)工件進(jìn)行裝夾加工。加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的工序圖則是設(shè)計(jì)專用夾具的主要依據(jù)。由于在夾具設(shè)計(jì)、制造、使用中都不可能做到完美精確，故當(dāng)使用夾具裝夾加工一批工件時(shí)，不可避免地會(huì)使工序的加工精度參數(shù)產(chǎn)生誤差，定位誤差就是這項(xiàng)誤差中的一部分。判斷夾具的定位方案是否合理可行，夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量是否滿足工序的加工要求，是計(jì)算定位誤差的目的所在。
1.用夾具裝夾加工時(shí)的工藝基準(zhǔn)
用夾具裝夾加工時(shí)涉及的基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是指在設(shè)計(jì)圖上確定幾何要素的位置所依據(jù)的基準(zhǔn)；工藝基準(zhǔn)是指在工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)。與夾具定位誤差計(jì)算有關(guān)的工藝基準(zhǔn)有以下三種：
（1）工序基準(zhǔn) 在工序圖上用來(lái)確定加工表面的位置所依據(jù)的基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)可簡(jiǎn)單地理解為工序圖上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。分析計(jì)算定位誤差時(shí)所提到的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，是指零件圖上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工序圖上的工序基準(zhǔn)。
（2）定位基準(zhǔn) 在加工過(guò)程中使工件占據(jù)正確加工位置所依據(jù)的基準(zhǔn)，即為工件與夾具定位元件定位工作面接觸或配合的表面。為提高工件的加工精度，應(yīng)盡量選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)。
（3）對(duì)刀基準(zhǔn)（即調(diào)刀基準(zhǔn)） 由夾具定位元件的定位工作面體現(xiàn)的，用于調(diào)整加工刀具位置所依據(jù)的基準(zhǔn)。必須指出，對(duì)刀基準(zhǔn)與上述兩工藝基準(zhǔn)的本質(zhì)是不同，它不是工件上的要素，它是夾具定位元件的定位工作面體現(xiàn)出來(lái)的要素（平面、軸線、對(duì)稱平面等）。如果夾具定位元件是支承板，對(duì)刀基準(zhǔn)就是該支承板的支承工作面。
2.定位誤差的概念
用夾具裝夾加工一批工件時(shí)，由于定位不準(zhǔn)確引起該批工件某加工精度參數(shù)（尺寸、位置）的加工誤差，稱為該加工精度參數(shù)的定位誤差（簡(jiǎn)稱定位誤差）。定位誤差以其最大誤差范圍來(lái)計(jì)算，其值為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在加工精度參數(shù)方向上的最大變動(dòng)量，用表示。
3.定位誤差產(chǎn)生的原因及其計(jì)算
1）基準(zhǔn)不重合誤差
定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差稱基準(zhǔn)不重合誤差，用表示。
2）基準(zhǔn)位置誤差
定位基準(zhǔn)相對(duì)對(duì)刀基準(zhǔn)的位置移動(dòng)產(chǎn)生的定位誤差稱為基準(zhǔn)位置誤差，用表示。
3）定位誤差的計(jì)算
由上述定位誤差產(chǎn)生的原因及兩類定位誤差的計(jì)算（基準(zhǔn)不重合誤差，基準(zhǔn)位置誤差），可以得出定位誤差的計(jì)算公式如下：
（3-3）
式中 —定位誤差；
—基準(zhǔn)不重合誤差；
—基準(zhǔn)位置誤差；
—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)的最大變動(dòng)量；
—定位基準(zhǔn)相對(duì)對(duì)刀基準(zhǔn)的最大位置移動(dòng)量；
、—求解、在加工精度參數(shù)方向上產(chǎn)生的定位誤差的函數(shù)，其具體形式根據(jù)具體的定位方案來(lái)分析確定。
在式3-3中，當(dāng)和由兩個(gè)互不相關(guān)的變量引起時(shí)，用“+”；當(dāng)和是同一變量引起時(shí)，要判斷兩者對(duì)的影響是否同向，方向相同時(shí)用“+”，方向相反時(shí)用“－”。
4.分析計(jì)算定位誤差時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
（1）定位誤差是指工件某工序中某加工精度參數(shù)的定位誤差。它是該加工精度參數(shù)（尺寸、位置）的加工誤差的一部分。
（2）某工序的定位方案對(duì)本工序的多個(gè)不同加工精度參數(shù)產(chǎn)生不同的定位誤差，應(yīng)分別逐一計(jì)算。
（3）分析計(jì)算定位誤差的前提是用夾具裝夾加工一批工件，用調(diào)整法保證加工要求。
（4）計(jì)算出的定位誤差數(shù)值是指加工一批工件時(shí)某加工精度參數(shù)可能產(chǎn)生的最大誤差范圍（加工精度參數(shù)最大值于最小值之間的變動(dòng)量）。它是個(gè)界限范圍，而不是某一個(gè)工件定位誤差的具體值。
（5）一批工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)、定為基準(zhǔn)相對(duì)對(duì)刀基準(zhǔn)產(chǎn)生最大位置變動(dòng)量、是產(chǎn)生定位誤差的原因，而不一定就是定位誤差的數(shù)值。
5、誤差分析
夾具的主要功能是用來(lái)保證工件加工表面的位置精度。影響位置精度的主要因素有以下三個(gè)方面：
1）工件在夾具中的安裝誤差，包括定位誤差和夾緊誤差。
2）夾具在機(jī)床上對(duì)定誤差，指夾具相對(duì)于刀具或相對(duì)于機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的位置誤差。
3）加工過(guò)程中出現(xiàn)的誤差，包括機(jī)床的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度，機(jī)床、刀具、工件和夾具組成的工藝系統(tǒng)加工時(shí)的受力變形、受熱變形、磨損，調(diào)整、測(cè)量中的誤差，以及加工成形原理上的誤差等。
第三項(xiàng)一般不易估算，夾具精度驗(yàn)算是指前兩項(xiàng)，其和不大于工件允許誤差的2/3為算合格。
6、誤差計(jì)算
因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)與尺寸基準(zhǔn)重合，故Δjb=0，工序尺寸350.2，定位基準(zhǔn)存在平行度誤差0.02，故Δjw=0.02。定位誤差Δdw=Δjb+Δjw=0+0.02=0.02，故滿足小于工序尺寸公差制造的0.2的（1/3~1/5）的條件。
6、 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析
根據(jù)工件加工工步和工件外形，在保證工件加工精度的前提下，盡量使夾具體簡(jiǎn)單，使夾具體便于加工，同時(shí)讓整個(gè)夾具在裝夾過(guò)程中簡(jiǎn)單，便于操作，同時(shí)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，有助于夾具日后的維護(hù)，夾具體的采用鑄造成型，經(jīng)過(guò)銑削加工保證表面粗糙度和形位公差。
夾具體的厚度30mm有利于鑄造成型和保證整個(gè)夾具的穩(wěn)定性，同時(shí)夾具需要裝在機(jī)床工作臺(tái)，夾具體的尺寸需要和工作臺(tái)相配合，有助于夾具體在機(jī)床上的裝配，同時(shí)也便于裝配。
7、 主要定位元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1. 銷柱
五個(gè)自由度的限制都和銷柱有關(guān)，只有保證銷柱的精度才能有效的保證零件的加工精度，銷柱下表面與夾具體的接觸需要保證夾具體和工件接觸的平行度，而作為定位銷柱必須有足夠的尺寸精度才能保證保證工件的加工要求。同時(shí)該銷柱需要裝配夾緊裝置，需要對(duì)銷柱的上端部位進(jìn)行螺紋加工。
2. 定位銷
定位銷限制工件，與連桿臂接觸。該定位銷采用標(biāo)注件可以達(dá)到目的。
8、 設(shè)計(jì)心得體會(huì)
緊張而又豐富的四周夾具課程設(shè)計(jì)過(guò)去了。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對(duì)機(jī)械裝備課程有了更進(jìn)一步的了解。
課程設(shè)計(jì)師我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們
邁向社會(huì)、從事職業(yè)工作前一個(gè)必不可少的過(guò)程?！安环e硅步，無(wú)以
至千里；不積小流，無(wú)以成江?！保ㄟ^(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)
到了這句千古名言的寓意。我今天認(rèn)真地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了腳踏
實(shí)地地邁開(kāi)這一步，就是為明天能穩(wěn)健的在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)
的基礎(chǔ)。
通過(guò)這次實(shí)訓(xùn)，我能夠熟練運(yùn)用CAD繪圖軟件，在這次課程設(shè)
計(jì)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)自己還有很多不足之處，在設(shè)計(jì)和計(jì)算過(guò)程中也出
現(xiàn)了各種各樣的錯(cuò)誤，在同學(xué)和老師的幫助下也都盡量改正了，雖然
還存在或多或少的問(wèn)題，這也是我今后努力的方向，我會(huì)繼續(xù)努力學(xué)
習(xí)，來(lái)豐富自己的知識(shí)。
說(shuō)實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真是有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我親手整理自己的設(shè)
計(jì)成果，仔細(xì)品味著一周的設(shè)計(jì)里程，一種少有的成就感趕走了我所
有的疲倦。雖然這是我邁向未來(lái)的第一步，卻令我感到自己成熟了許
多，令我有一種豁然開(kāi)朗的感悟。
通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使我深切的體會(huì)到，做任何事都必須耐心、專
注。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，查找數(shù)據(jù)的失誤，往往令我心煩意亂，數(shù)據(jù)的
誤差讓我不得不從頭查找繪圖中的錯(cuò)誤點(diǎn)，浪費(fèi)了很多時(shí)間。但這些
失誤也是我珍貴的經(jīng)驗(yàn)，讓我對(duì)往后的設(shè)計(jì)提供很多的幫助，使我的
設(shè)計(jì)更精準(zhǔn)，也養(yǎng)成了高度負(fù)責(zé)、一絲不茍的良好習(xí)慣。這次課程設(shè)
計(jì)使我在學(xué)習(xí)作風(fēng)_[得到了一次難得的磨練。
因?yàn)檫@是我第一次進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。雖然過(guò)程中了遇到困難，但是在老師的指點(diǎn)下，大家十分努力的解決問(wèn)題。我們這次終于把我們所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)中來(lái)了，雖然運(yùn)用的不嫻熟，但對(duì)同學(xué)們加深對(duì)課本知識(shí)的理解很有好處。同學(xué)學(xué)會(huì)了對(duì)于不同的待工件設(shè)計(jì)不同的夾具，對(duì)于夾具的各種標(biāo)準(zhǔn)件都學(xué)會(huì)了如何查標(biāo)準(zhǔn)件手冊(cè)、如何使用它們。
最后，我要衷心地感謝老師。是您的諄諄教導(dǎo)教會(huì)了我，是您
的敬業(yè)精神感動(dòng)了我。我感謝老師您今天又為我的未來(lái)奉獻(xiàn)一股強(qiáng)大
的力量。
九、參考文獻(xiàn)書(shū)目
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