机电及自动化学院
夹具设计说明书
设计题目：支架夹具设计
姓名：
学号： 0811116025
班级： 08制造2班
指导老师：
支架夹具设计说明书
目录
前言 (2)
一、零件工艺分析 (3)
二、夹具的设计 (3)
2.1、定位分析 (3)
2.2、定位原理 (3)
2.3、定位元件的分析 (4)
2.4、定位误差分析 (5)
2.5、夹紧力计算 (5)
2.6夹具装配图 (6)
2.7夹具优缺点 (8)
三、小结 (8)
四、参考文献 (8)
五、附件 (9)
１
前言
一、机械制造工艺课程设计是一个非常重要的教学环节，它一方面要求我们通过设计能获得综合应用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，这也是以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。
二、本说明书是根据支架两垂直侧面过程所需夹具的设计原理编写的。
内容主要包括任务介绍、定位方案、定位误差分析、夹紧方案确定、夹具结构设计等内容。
三、此次设计是在系统地学完了专业基础课、机械制造工艺学、机械设计、机械制造技术基础课程设计以及大部分专业课之后，结合金工实习、认知实习、生产实习进行的又一次实践性环节。
这次设计使我能综合运用所学的基本理论，学习和初步掌握设计普通夹具所具备的知识和能力，是一次深入的综合性的复习，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。
２
一、零件的工艺分析
图1 零件图
工序要求：
卧式铣床上铣削图1所示的支架零件，材料为HT20－40，加工第一道工序为后竖直面，第二道工序为底面。
根据工艺要求：两加工表面粗糙度为3.2um，可通过初铣——半精铣实现。
二、夹具的设计
2.1、定位分析
在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件一圆孔定位，工件以外圆定位，工件以锥孔定位等。
由于本零件属于铸造毛坯，我们选择以平面定位。
在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差，所以在第一道工序中选择毛坯地面以及前侧面有定位基准；在第二道工序中选择以半精铣后侧面以及顶面为定位基准。
2.2、定位原理
３
在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。
当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。
要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点：
①、使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置；
②、使夹具在机床上占有正确的位置；
③、使刀具相对于夹具占有正确的位置。
工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。
工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用X、Y、Z来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用X、Y、Z来表示。
由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。
因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。
工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。
也就是说。
工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。
工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。
2.3、定位元件的分析
在支架的加工过程中，以面为定位基准，因此在设计过程中设计两定位板和两支承钉（每道工序个两个）来限制零件的自由度，定位板限制了零件的X 、Y轴方向的旋转和Z轴方向的移动；设计两承钉限制Z轴方向的旋转和X 轴方向的移动。
达到定位要求。
图2 定位夹紧方案图
４
2.4、定位误差的分析
定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。
对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。
由于本工序尺寸是以毛坯面为基准，相关尺寸公差不要求，则可认为本夹具尺寸定位误差为零。
垂直度公差是以第一道工序的加工面为精基准，基准重合，误差为零。
2.5、夹紧力的计算
夹紧装置中产生源动力的部分叫做力源装置，常用的力源装置有气动、液压、电动等夹紧装置中直接与工件的被夹压面接触并完成压夹作用的元件称为夹紧元件，本设计采用了偏心轮夹紧。
夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有很大影响。
夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。
夹紧力过小则工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成安全事故。
由此可见夹紧力大小必须适当
据《机床夹具手册与三维图库》：
当铣削深度a p=4mm，每齿进给量f z=0.2，铣刀直径D=80mm，铣削宽度B=2.2mm，铣刀转数z=400r/min，修正系数K P=1.03时，加工F
面所需的切削力F=C p a p1.1f z0.72D-1.1B0.9zK p=71.5N。
安全系数：K=K0K1K2K3K4K5K6=1.5×1.2×1.4×1.0×1.3×1.0×
1.5=4.158
根据常见典型加紧形式所需要的加紧力的计算公式：
（1）为了防止工件在切削力p作用下平移所需要的加紧力为：
W K1=错误！未找到引用源。
=错误！未找到引用源。
=743.2N
μ1为加紧元件与工件之间的摩擦系数，μ2为工件与夹具支承面的摩擦系数。
(2)为防止工件在颠覆力矩FL的作用下绕支点转动，使工件离开基面所需要的加紧力：
５
W K2=错误！未找到引用源。
=错误！未找到引用源。
=2125.7N
所以，W K2 >W K1则加紧力取最大的力：2125.7N
2.6、夹具装配图
图3 夹具装配示意图
６
图4-1 夹具装配图
图4-2 夹具装配图
７
图4-3 夹具装配图
2.7、夹具优缺点
2.7.1、夹具的优点
①、该夹具通过偏心装置夹紧，夹紧方便。
②、该夹具与工件之间留有排屑间隙，可以及时排掉切削铁屑。
2.7.2、夹具的缺点
①、该夹具的功能较单一，只能加工两面。
②、零件要从侧面推进，安装有点不方便。
三、小结
经过这次专业课程综合设计，使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西，受益匪浅。
首先，能把以前所学的各种知识，综合地运用于这次设计中，巩固了以前所学的知识；其次学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册；最后，掌握分析问题，解决问题的方法。
在这次专业课程综合设计中，主要是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了
８
以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实
际。
通过夹具定位误差的分析计算、公差配合的分析计算以及公差
配合的选择，让我更扎实的掌握了机械专业的基本理论知识，对以
后我们的实际工作都有很现实的意义。
因为此次是首次进行有关专业课程综合设计，对中间所需要的知识
掌握不够牢固，同时缺少实际工作经验，因此设计中间难免会出现
不合理和错误的地方，但是这些不合理和错误的地方将是我们在以
后实际工作值得借鉴的地方，因此还请老师多多指教，多多指导。
四、参考文献
【1】大连理工大学工程图学教研室编.机械制图（第六版）.北京：
高等教育出版社，2007.
【2】王先逵主编.机械制造工艺学（第二版）.北京：机械工业出版社，2010.
【3】上海柴油机厂工艺设备研究所编.金属切削机床夹具设计手机.
北京：机械工业出版社，1984.
【4】陈磊等主编.机械制造工艺.北京：北京理工大学出版社，2010. 【5】吴宗泽主编.机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，2004. 【6】沈莲主编. 机械工程材料（第三版）.北京：机械工业出版社. 【7】曹岩主编.机床夹具设计手册与三维图库.北京：化学工业出版社，2010.
【8】孟少农主编.机械加工工艺手册（第一卷）.北京：机械工业出
版社，1991.
五、附件
附件1 夹具总图
附件2 夹具零件图1
附件3 夹具零件图2
９。