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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备设计

设计课题轴支架的钻床夹具设计

专业机械设计制造及其自动化

班级

姓名

学号

2014年01月03日

课程设计任务书

机械工程系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名班级学号

课程名称：

机械制造装备设计

设计题目：

轴支架的钻床夹具设计

课程设计内容与要求：

内容：

见A4图为所示加工轴支架，设计一套钻模夹具，便于钻床的加工。

设计要求：

1.在钻床上加工Φ26H8的孔。

2.要求绘制A1夹具装配图一张，A3夹具中零件图一张，A4加工零件图一张，设计说明书一份。

3.夹具设计要求合理，有利提高加工精度，保证加工质量，降低加工成本，提高劳动生产率和减轻工人的劳动强度，便于批量生产。

设计（论文）开始日期2013年12月23日

设计（论文）完成日期2014年01月03日

指导老师：

课程设计评语

机械工程系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名班级学号

课程名称：

机械制造装备设计

设计题目：

轴支架的钻床夹具设计

课程设计篇幅：

图纸共2张

说明书共19页

指导老师评语：

年月日指导老师：

目目录

前言································································································································5

第1章专用夹具设计··························································································6

1.1设计前的准备工作··························································································6

1.1.1明确工件的年生产纲领···········································································6

1.1.2熟悉工件零件图与工序图····································································6

1.1.3加工方法·······································································································7

1.2零件的工艺分析·································································································7

1.2.1定位方案······································································································7

1.2.2选择夹紧机构·····························································································8

1.2.3选择导向装置···························································································10

1.2.4夹具体·······································································································12

1.3绘制夹具装备图·································································································13

1.3.1制图比例····································································································13

1.3.2定位、夹紧、导向、夹具体································································13

第2章工艺规程设计··························································································16

2.1夹具装备图上标注的尺寸····································································16

2.2夹具装备图上应标注的技术要求························································16

2.3零件编号、填写标题栏和零件明细表···············································17

总结·····························································································································17

致谢·····························································································································18

参考文献················································································································19

前言

机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业的一门主要专业课，其任务是通过该课程的学习，掌握主要机械制造装备的工作原理及其正确使用与选用方法、原则，并具有一定的机械制造装备的总体设计、传动设计、结构设计等基本知识和主要工艺装备的设计能力。

机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。

其目的在于：

（1）学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。

培养独立设计能力，为以后续的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。

（2）培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。

（3）使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。

零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。

在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。

他们时机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。

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，为了避免在加工中受到切削力、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。

使工件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。

机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。

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。

夹具装夹是根据被加工工件的某一工序的具体加工要求设计一套夹具，其上备有专用的定位和夹紧装置，可实现工件迅速准确的定位和夹紧全过程；夹具装夹的方法无需划线和找正，定位精度较高、操作简单、生产率高，广泛应用于成批生产和大量生产中。

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行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，掌握机械制造装备设计的基本技能；更加快速地适应当今世界机械类行业的发展。

第1章专用夹具设计

1.1设计前的工作准备

（1）熟悉任务书，明确设计的内容与要求。

（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等。

（3）观看实物，了解夹具的工作过程。

1.1.1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。

如大批量生产时，一般选择机动、多工件，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。

经分析所加工工件属于轻型零件。

结合实际生产类型属于大批生产。

根据所加工工件可知，属于中批生产，经过经济性和实用性考虑,夹具设计成手动，即可满足要求。

1.1.2熟悉工件零件图和工序图

零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。

图1-1轴支架零件图

已知待加工工件如上图1-1所示，零件材料HT200，加工Φ26H8孔（外轴表面Φ42和直角板面的孔尺寸已加工）。

1.1.3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。

根据零件图可知，本道工序的内容是钻一个Φ26的孔，所选用的是钻床，在手动的专用夹具中加工完成。

1.2零件的工艺分析

1.2.1定位方案

工序图只是给出了原理方案，此时应仔细分析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，确定具体的定位方案和定位元件。

要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。

根据工序图给出的定位元件方案，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。

选用短圆柱销大平面加上一个菱形定位销定位在夹具体上，从而使工件被完全定位。

因此根据本次夹具设计的零件，我设计的定位方案为短圆柱销加大平面限制5个自由度，再加一个菱形销限制一个转动自由度，于是6个自由度都被限制。

所选用定位销类型及对比分析：

图1-2短形定位销图1-3菱形定位销图1-4长形定位销

如图1-2短形圆柱销能够使所设计的夹具体占用的空间小且能够满足夹紧要求。

如图1-3菱形定位销，本夹具定位方式为两短圆柱销和菱形销组合定位，选用一个菱形销，这样可以避免过定位，有利于很好的定位，所以选用菱形定位销。

如图1-4长型定位销，不能够满足定位方式同时其所占用的空间太大，不利于节省材料，不经济，也不利于夹具的设计，所以不选用长型的定位销。

图2-6

图1-5大平面短圆柱销

综上所述所选用的定位方式为如图1-5大平面短圆柱销和短菱形销组合定位。

1.2.2选择夹紧机构

（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。

（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。

选用M10的螺栓、斜锲夹紧机构组合来夹紧工件。

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。

方案一使用螺栓夹紧机构

方案二使用螺栓手动斜锲夹紧机构

方案三使用偏心夹紧机构

方案二使用偏心夹紧机构

由于工件批量生产，拆装工件时必须省力省时。

方案一螺旋夹紧机构虽然夹紧效果很好，但由于定位孔和所要加工的孔相距很近，钻模版必须做成翻转的，才能拆装工件。

而且使用螺旋夹紧机构耗时耗力。

而方案二的偏心夹紧机构却很好的避免了这些问题。

它具有快速夹紧和松开作用，工件的拆装和夹紧的过程都很方便，适合批量生产。

因此选择方案一和方案二组合夹紧机构作为夹紧方式。

1.2.3选择导向装置

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，常用的几种钻套如下图所示

图1-6可换钻套图1-7快换钻套图1-8固定钻套（A、B型）

根据本设计夹具类型，工件批量生产，为提高加工效率，所选快换钻套，如下图1-9所示：

图1-9快换钻套

1.2.4夹具体

用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。

具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。

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；

根据要求夹具体选用铸件，这样既满足要求而且工艺性较锻造好，然后对夹具体毛皮加工成如下图1-10所示：

图1-10夹具体

1.3绘制夹具装配图

1.3.1制图比例1：

1

把工件视为透明体，用粗线划线画出轮廓，画出定位面、夹紧面和加工的孔，无关表面可以省略。

1.3.2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。

对零件编号，填写标题栏和零件明细表。

其中还要在定位，导向完成后进行定位精度验算，在夹紧机构完成后进行夹紧力的验算，以及重要的受力元件或机构的强度、刚度验算。

如下图1-11所示：

（1）装配图应按国家标准尽可能1：

1地绘制，这样图样有良好的直观性。

主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构。

（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位面‘夹紧面和加工表面）。

画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。

（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。

（4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。

（5）标注必要的尺寸、配合、公差等。

①夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。

如本次设计中的长335mm，宽240mm，高215mm。

②夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、国定尺寸。

如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。

③夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块对刀时塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸即公差。

如快换钻套与衬套之间采用间隙配合，其尺寸公差为φ46H7/p6，衬套与钻模板之间采用过盈配合，其尺寸公差为φ54H7/g6。

④夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类,如短圆柱销22和底孔的配合为φ10H7/n6。

1-11夹具装配图

第2章工艺规程设计

2.1夹具装备图上标注的尺寸

装备图不是制造零件的直接依据。

因此，装备图中不需注出零件的全部尺寸，只需标注出一些必要的尺寸，这些尺寸按其作用的不同，大致可以分为以下几类：

（1）性能（规格）尺寸

表示机器或部件性能（规格）的尺寸，在设计时就已确定，也是设计、了解和选用该机器或部件的依据。

（2）装备尺寸

包括保证有关零件间配合性质的尺寸、保证零件间相对位置的尺寸、装备时进行加工的有关尺寸等。

（3）安装尺寸

机器或部件安装时所需的尺寸。

（4）外形尺寸

表示机器或部件外形轮廓的大小，即总长、总宽和总高。

它为包装、运输和安装过程所占的空间大小提供了数据。

（5）其它重要尺寸

它们是在设计中确定，又不属于上述几类尺寸的一些重要尺寸。

如运动零件的极限尺寸、主体零件的重要尺寸等。

上述五类尺寸之间并不是孤立无关的。

实际上有的尺寸往往同时具有多种作用。

2.2夹具装备图上应标注的技术要求

（1）定位元件的定位面间相互位置精度。

（2）定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。

如大平面短圆柱销22与夹具体底面的垂直度不得大于0.06，菱形定位销和加工工件φ10孔配做，定位销与钻模板和夹具体上的孔配做，短圆柱销孔配做。

（3）定位表面与导向元件间的位置精度，快换钻套孔中心线对于夹具体18底面的垂直度误差不得大于0.05。

（4）夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。

夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求，主要目的是为了检验本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。

2.3零件编号、填写标题栏和零件明细表

每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。

在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。

完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。

完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。

注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。

总结

通过这次课程设计，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。

装备在现在工业中有着重要的作用。

当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这几周短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。

在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识。

在这段时间的不懈努力下，我了解了在课程设计中应注意的问题：

（1）注意与工艺规程的衔接，夹具设计应和工序设计统一

所需设计的夹具绝大多数用于零件加工的某一特定工序。

在工艺设计环节中，对该工序的设计已要求设计其定位与夹紧方案；因此夹具设计的具体内容应与工序设计保持一致，不能相互冲突。

（2）设计时要有整体观念

夹具设计有其自身的特点：

定位、夹紧等各种装置在设计前是分开考虑的，设计后期通过夹具体的设计将各种元件联系为一个整体。

（3）设计中应学习正确运用标准与规范

对于国家标准的规范要严格要求和执行。

夹具设计过程中选择各种功能元件时应注意尽可能选用标准件，减少非标准件的设计制造工作量，降低夹具成本。

致谢

漫长的夹具课程设计就要结束了，在这次设计中，我感受颇深。

首先，明确设计目的，要求。

综合应用了所学专业知识,培养了自主动手与团结合作的能力.将理论与实际结合起来。

在设计过程中,我遇到了很多的困难,出现过很多的错误,但是这并不影响我的斗志；不经历风雨，怎能见彩虹，错误是难免的，挫折时暂时的；只要认真努力，一切都会好的。

我懂得设计人员的艰辛,也对他们的付出表示敬意。

经过这次课程设计,我有了更充分的自信，我相信一切困难都会有解决的办法，同时通过这次设计为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

综上所述，本次课程设计的基本目的已经达到，较好的反映了零件加工过程中的定位需要。

同时，在专用夹具设计过程中，通过查阅大量资料，所设计的夹具在使用上十分方便、定位准确。

绘制夹具体装配图时，很好运用了机械制图的知识、图幅表达合理、线条准确。

整理了以前学到过的知识，加强了实际操控与运算的能力。

在此真心地感谢指导王老师一直以来的关心和帮助，同时我要感谢两位队友的帮忙。

没有彼此的智慧、知识、团结和友善，不可能那么顺利地完成它。

再次感谢各位帮助我的朋友们，谢了，辛苦了。

参考文献

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高等教育出版社,2006.

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