课程设计说明书钻床夹具设计.docx

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课程设计说明书钻床夹具设计

洛阳理工学院

课程设计说明书

课程名称机械制造装配设计

设计课程钻床夹具设计

专业机械设计制造及其自动化

姓名李小明

年月日

课程设计任务书

机械械工程系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名李小明班级B120231学号B12023130

课程名称：

机械制造装配设计

设计题目：

钻床夹具设计

课程设计内容与要求：

设计内容：

1.钻床夹具装配图一张，

2.零件图一张。

3.设计说明书一份

要求：

1、设计（装配图按夹具要求设计，相关的配合尺寸要标明，在说明书中要有夹具定位计算，夹紧等方案的选择）。

2、零件图要符合工程图的根据要求，图纸的标题要有材料。

设计（论文）开始日期2012年月日指导老师XXX

设计（论文）完成日期2012年月日

年月日

课程设计评语第页

机械械工程系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名李小明班级B120231学号B12023130

课程名称：

机械制造装配设计

设计题目：

钻床夹具设计

课程设计片篇幅：

图纸共2张

说明书共16页

指导老师评语：

年月日指导老师

序言-------------------------------------------------------------------------------------------5

一、专用夹具设计-------------------------------------------------------------------------6

1、设计前的准备工作-----------------------------------------------------------------5

（1）、明确工件的年生产纲领-----------------------------------------------------5

（2）、熟悉工件零件图和工序图--------------------------------------------------5

（3）、加工方法-----------------------------------------------------------------------5

2、总体方案的确定--------------------------------------------------------------------6

（1）、定位方案的选择、比较、确定--------------------------------------------6

（2）、定位精度分析-----------------------------------------------------------------7

（3）、夹紧机构的选择--------------------------------------------------------------7

（4）、导向装置的确定--------------------------------------------------------------8

（5）、夹具体--------------------------------------------------------------------------9

3、绘制夹具装配图-----------------------------------------------------------------10

（1）、制图比例的选择-----------------------------------------------------------10

（2）、定位、夹紧、导向，夹具体绘制--------------------------------------10

二、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件--------------------------------------11

（1）、夹具装配图上标注的尺寸-------------------------------------------------11

（2）、夹具装配图上应标的公差配合-------------------------------------------11

（3）、夹具装配图上应标注的技术要求----------------------------------------11

三、夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件---------------------------------------11

（1）、夹具零件图上标注的尺寸-------------------------------------------------11

（2）、夹具零件图上应标注的技术要求----------------------------------------12

四、其它辅助及论证方案设计论------------------------------------------------------14

（1）、设计思路----------------------------------------------------------------------14

（2）、设计方法与结果-------------------------------------------------------------14

五、设计心得------------------------------------------------------------------------------15

六、致谢----------------------------------------------------------------------------------16

七、参考文献----------------------------------------------------------------------------17

序言

一、专用夹具设计

设计要求:

选择有R14的孔做为定位加工直径为10的孔

1、设计准备工作

（1）、明确工件的年生产纲领

它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。

由于本次设计为中或大批量生产，所以夹具设计自动化要求不高，因而采用摇臂钻床钻削加工。

（2）、加工方法

了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。

这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。

根据加工要求，本道工序的内容是钻C面上的直径为10的孔，采用立式钻床钻削加工。

（3）、熟悉工件零件图和工序图

工件图应该无遗漏地给出制造零件所需的全部信息，包括几何形状、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形状公差和表面粗糙度要求、材料和热处理要求、其他

图1-1零件图

已知该工件的材料为HT200，加工C面上的孔（其它工序已经加工完成）。

2、总体方案的确定

（1）、定位方案的选择、比较、确定

根据本工序的工序内容及加工精度要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，拟定几种具体的定位方案和定位元件，并选出最佳方案。

按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。

在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。

本次设计为大批量生产，但也需要考虑夹具零件的互换性。

所以暂定如下两种定位方案：

第一方案：

采用一面一半轴且取取底面为定位面，R14孔用长轴定位，在笛卡尔坐标系研究一个底面限制了X,Y的转动和Z轴的移动,长轴限制了Y,Z的转动和移动,很明显出现了Y的转动被重复限制故属于“过定位”，不符合定位要求。

第二方案：

定位方式仍为一面一短销和，底面用大平面，在笛卡尔坐标系研究一个底面限制了X,Y的转动和Z轴的移动,短销限制了Y和Z的移动，限制工件五个自由度度。

由于X轴的移动必须要被限制所以此种方案为”欠定位”。

第三方案：

定位采用一大底面，一侧窄板和一菱形销，在笛卡尔坐标系研究一个底面限制了X,Y的转动和Z轴的移动,一窄板限制了Y的移动和Z的转动，一菱形销限制了X的移动，符合六点定位原理因此这次设计采用第三种方案，限制工件六个自由度。

（2）、定位精度分析2

由于工件的中心距允许偏差较为严格为±0.05mm，而允许误差由三部分组成，其中定位误差为其中之一，另外有对刀误差，安装误差，根据机械设计相关要求，所以，首先分析能引起定位误差的因素：

1）、定位孔R14与菱形销Φ28之间的配合为过渡配合，它们之间产生的定位误差很小，可以忽略不计。

2）、由于底面和侧面都为平面可以通过精铣达到要求因此误差也可以忽略不计

综上所述，满足加工精度要求。

（3）、夹紧机构的选择、比较、确定，受力分析我们知道力的三要素力的（大小，方向和作用点）对此次夹紧机构有着至关重要。

1）、夹紧力的方向：

夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。

所以，本次夹紧力选择垂直于工件定位面。

2）、夹紧力的作用点：

夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。

确保工件定位准确、不变形。

3）、选择夹紧机构：

在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。

确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：

①安全性夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止以外伤及夹具操作人员。

②手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。

③夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。

④手动夹紧机构应操作灵活、方便。

确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。

夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。

图1-2夹紧机构

（4）、导向装置的确定由于零件对称所一次加工能加工两件

导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择，为提高加工效率，便于替换，选择快换导向套加工工件。

如下图所示

图1-3快换钻套

（5）、夹具体

夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。

它的结构形状及尺寸大小，取决于加工工件的特点、尺寸大小，各种元件的结构和布局，夹具于机床的连接方式，切削力、重力等大小的影响。

夹具体应满足以下几点计算要求：

1、应有足够的强度和刚度。

2、力求结构简单及装卸工件方便。

3、结构工艺形好。

4、排屑切屑要方便。

5、在机床上安装稳定可靠。

6、具有适当的精度和尺寸稳定性。

夹具体毛坯可以分为四类：

1、铸造夹具体。

铸造夹具体如图2-1（a）所示。

2、焊接夹具体。

焊接夹具体如图2-1（b）所示。

3、锻造夹具体。

锻造夹具体如图2-1（c）所示。

4、装配夹具体。

装配夹具体如图2-1（d）所示。

（a）（b）（c）（d）

图1-4夹具体毛坯的类型

所选夹具体零件示意图为第四种为了增加夹具体的刚度和精度在结构稍作改变具体请查看装配图：

3、绘制夹具装配图

（1）、制图比例的选择

根据夹具整体结构，考虑到夹具的总体尺寸，选择制图比例为2:

1，绘图时需要把工件视为透明体，用双点划线画出轮廓，同时画出定位面、夹紧面和加工表面，其他无关表面可以省略。

（2）、定位、夹紧、导向，夹具体

画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或机构，必要时可用双

点划线画出松开位置时的夹紧元件的轮廓，画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配合和技术条件。

如图1-7所示为示意图：

图1-6夹具体装配图

二、夹具装配图上应标注的尺寸，公差配合和技术条件

（1）、夹具装配图上标注的尺寸

1）夹具外形轮廓尺寸，长、宽、高分别是84mm、46mm、47mm。

2）夹具体的侧面到加工面的中心距离是84mm，144mm。

（2）、装配图上应标的公差配合

钻套与衬套之间的配合是过渡配合Φ10H7/k6，衬套与钻模板之间的配合是过盈配合Φ15H7/g6。

夹具体上的销与钻模板和底座销孔过盈配合H7/g6.

（3）、装配图上应标的技术要求

三、夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件

（1）、夹具体零件图上应标注的尺寸

1）、零件图中应正确、完整、清晰、合理地注出制造夹具体零件所需的全部尺寸，夹具体的长、宽、高分别是84mm、46mm、47mm

2）、标注的尺寸应满足设计和加工工艺的要求；

（2）、夹具体零件图上应标注的技术条件

1）、零件图中必须用规定的代号、数字和文字简明地表示出在制造和检验时所应达到的技术要求；

2）、此设计中：

夹具体上表面相对甲基准面的平行度是0.04mm，侧面与大平面接触的面相对甲基准面的垂直度是0.04mm。

夹具体零件示意图如下：

图3-1夹具体底座零件图

四．其它辅助装置

1辅助支撑

四、方案设计论证

1、设计思路

1）、根据待加工工件的需要，选择加工机床，应选用立式摇臂钻床钻削加工比较合理。

2）、因为工件主要定位部分为底平面和侧面和Φ28mm的圆孔，所以可以用两面一销定位，满足六点定位原理。

3）、将定位元件先固定夹具体上，然后利用一面两销把工件定位后，可利用螺旋机构来对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向垂直与工件的轴线方向。

2、设计方法与结果

1）、对工件的加工要进行分析，已知工件上钻C面上的孔，根据工件的形状和加工要求和零件的生产纲领，此处采用摇臂钻床比较合理。

2）、根据六点定位原理，选用、一个菱形销以及一个大平面，一个侧窄平面定位，正好满足六点定位原理，由于限制了六个自由度，所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，考虑到操作方便的问题，此次夹紧选用螺旋机构夹紧。

对整个定位、夹紧方案综合分析得出：

定位方案符合六点定位原理，夹紧方案夹紧稳定，所以此夹具设计可行。

设计心得

致谢

参考文献

1.赵雪松《机械制造装备设计》武汉：

华中科技大学出版社，2011.1

2.何明新《机械制图》北京：

机械工业出版社，2011.6

3.李江华《简明机床夹具设计手册》北京：

化学工业出版社，2010.4

4.史凤琴于华《机床夹具设计实例教程》北京：

化学工业出版社，2009.9

5.罗宗泽高志《机械设计课程设计手册》北京：

高等教育出版社，2010.8

6.孙恒《机械原理》北京：

高等教育出版社，2000.8

8.张玉《几何量公差与测量技术》沈阳：

东北大学出版社，1999.7

9.杨可贞《机械设计》北京：

高等教育出版社，1999.8

10.李威《互换性与测量技术》北京：

高等教育出版社，2002.3