夹具设计报告要求.docx
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夹具设计报告要求
中国地质大学江城学院
生产实习报告书
实习类别
生产实习
实习地点
洛阳市
学部
机电学部
专业
机械设计制造及其自动化
班级
姓名
学号
指导教师
（指导教师：
1班祁锋
2班王杰
3班赵丽娟
4班闫航瑞）
2011
年
7
月
目录
第1章设计总体思路与基本原理…………………………………………1
1.1零件的工艺分析…………………………………………………………1
1.1.1确定生产类型……………………………………………………1
1.1.2拔叉的作用………………………………………………………1
1.1.3技术条件分析………………………………………………………1
1.2设计基本原理……………………………………………………………1
1.2.1生产过程与机械加工工艺过程……………………………………1
1.2.2机械加工余量与工序尺寸…………………………………………2
1.3选择毛坯………………………………………………………………2
第2章设计过程…………………………………………………………4
2.1机械加工工艺设计……………………………………………………4
2.1.1基准面的选择………………………………………………………4
2.1.2粗基准面的选择……………………………………………………4
2.2确定工艺过程方案…………………………………………………5
2.3选择加工设备及刀工艺设备具、夹具、量具……………………………5
2.4夹具设计………………………………………………………………6
心得与体会…………………………………………………………………………7
参考文献…………………………………………………………………………8
第1章设计总体思路与基本原理
1.1零件的工艺分析
1.1.1确定生产类型
零件材料为HT200，硬度为170-241HB。
考虑到零件的形状，通过查询资料可知生产类型为中批量生产，故可以采用砂型铸造。
这对提高生产率，保证产品质量有帮助。
此外为消除残余应力还应安排退火处理。
1.1.2拔叉的作用
据资料所示，可知该零件是机床尾座体，Φ17H6的孔与顶尖研配，底面和75°斜面与磨床工作台相连，通过Φ14mm孔用螺栓将“尾座体”紧固在工作台上。
主要作用是固定顶尖。
圆柱体形的部分有一个Φ17H6孔，并且有一个M6的螺纹孔，顶尖穿过Φ17H6孔，将螺钉拧紧，这样就将顶尖固定。
1.1.3技术条件分析
由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
由零件图可知，需加工5mm横槽时。
加工时需以A面为基准面，粗铣5mm横槽。
1.2设计基本原理
1.2.1生产过程与机械加工工艺过程
生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。
它包括原材料的运输、保管和准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、检验调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等。
机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。
机械加工工艺过程的基本单元是工序。
工序又由安装、工位、工步及走刀组成。
规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。
机械加工工艺规程的主要作用如下：
1.机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。
根据它来组织原料和毛坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。
2.机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。
有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。
3.机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。
根据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排。
1.2.2机械加工余量、工序尺寸：
“拔叉”零件材料为HT200，生产类型为中批量生产，采用砂模铸造。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸：
加工5mm横槽。
据《金属机械加工工艺人员手册》（以下简称《人员手册》）表5-6，铸件偏差±1.0mm。
表面粗糙度没有要求,只需粗加工即可。
参照《实用金属切削加工工艺手册》（以下简称《切削手册》）第414页可知，加工余量为：
粗铣：
Z=2.5mm。
1.3选择毛坯
根据零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为0.72kg。
生产类型为成批生产，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。
由参考文献【1】表2.2-3可知，查得该铸件的尺寸公差等级CT8～10级，查文献【1】表2.2-5加工余量等级MA为G级，故取CT=8级，MA为G级。
查阅文献【1】表2.2-4。
根据各表面的基本尺寸确定各加工表面的毛坯余量，其值如表一所示。
表一用查表法确定各加工表面的总余量
加工表面
基本尺（mm）
加工余量等级（MA）
加工余量（mm）
备注
基准面A
120
G
3.0
单侧加工
基准面B
120
G
3.0
单侧加工
Φ40孔
Φ40H8
H
2.5
双侧加工
Φ20孔
Φ20H7
H
2.5
双侧加工
Φ18孔
Φ18
H
2.5
双侧加工
M12孔
Φ12H7
H
2.5
双侧加工
参考文献【1】表2.2-1查得铸件的主要尺寸公差，然后计算毛坯尺寸及公差列表如表二所示。
表二铸件主要尺寸的公差
主要加工表面
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
基准面A
120
3.0
125
1.8
基准面B
120
3.0
125
1.8
Φ40孔
Φ40H8
5.0
Φ35
1.3
Φ18孔
Φ18
5.0
Φ13
1.2
M12孔
12H7
5.0
Φ7
1.1
Φ20孔
Φ20H7
5.0
Φ15
1.2
第2章设计过程
2.1机械加工工艺设计
2.1.1基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择是否合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。
否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
在加工过程中一定要合理选择基面。
2.1.2粗基面的选择
以A面为基面保证加工5mm槽的精度要求。
2.2确定工艺过程方案
表三拟定工艺过程
工序号
工序内容
简要说明
10
铸造毛坯
20
退火处理
消除内应力
30
粗铣A面
40
粗铣B面
50
钻扩绞Φ40孔，锪出倒角
60
以B面为基准，同时粗铣C，D面
70
以B面为基准，同时半精铣C，D面
80
钻扩绞Φ20孔，锪出倒角
90
钻Φ18孔，锪出2-Φ35沉孔
100
铣5mm竖槽
110
铣5mm横槽
120
钻2-M12-H7孔，锪平E面，攻丝2-M12-H7孔
130
插8mm槽
140
去毛刺
2.3选择加工设备及刀具、夹具、量具
由于生产类型为成批生产，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成.
选择加工设备和工艺设备：
（1）选择机床
根据不同的工序选择机床，工序110粗铣5mm横槽，选用X53K立式铣床。
（2）选择夹具
工序110因通用夹具无法保证其定位和要求，故选用专用夹具，设计过程见夹具设计和夹具装配图。
3）选择刀具
刀具选用φD=80，z=20的高速钢圆柱铣刀。
（1）刀具寿命查文献【5】表3.8，铣刀寿命为180min。
查文献【5】表3.16,Vc=86m/min,n=275r/min,Vf=432mm/min。
查修正系数Kv=1.13,Kf=0.45,所以修正后的切削速度和每分钟的进给量为：
Vc=97.18mm/min,Vf=195mm/min,则转速n=386r/min。
参阅文献【3】表4.2-36按X53K立式铣床的技术参数，取n=400r/min,Vf=190mm/min,则实际的切削速度和进给量为：
Vf=125.6mm/min,fz=0.03mm/z
（3）选择量具
本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。
根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，工序110量具选择，可选用读数值0.02mm游标卡尺。
2.4夹具设计
经过与老师协商，决定设计第110道工序的工装卡具。
工序110的夹具为粗铣5mm横槽的夹具。
1.问题的提出
在给定的零件中，对本序加工的主要考虑尺寸120，由于公差要求较低，因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。
2.卡具设计
（1）定位基准的选择
出于定位简单和快速的考虑，选择直径为20的孔为基准定位，做2个定位销，螺母拧紧通过压板把工件夹紧，这时工件就可以很好的定位和夹紧了。
（2）定位误差分析
本工序采用直径为20的孔为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。
（3）卡具设计及操作的简要说明
卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。
为了提高生产力，使用开口垫和螺纹卡紧机构。
心得体会
连续两周的工艺工装课程设计中，通过自己开始看懂图到最后把所有资料整理出来的过程中，学到了很多知识，特别是关于机械设计方面的知识，很多都是书本上学不到的东西。
这次课程设计为以后的毕业设计和以后的工作打下了很好的基础，在以后的设计当中能够更快的设计出所需要的东西来。
虽然时间有点紧，也累。
但是学起知识来却是很踏实，很实在。
在设计夹具的时候和老师一起讨论工件的夹紧装置，能够更好的达到提高产品的生产效率，把夹具设计得更合理。
我当时在设计夹具的时候忘记了夹具和机床的定位，是老师帮我指出来的。
这有助于在以后的设计中能更多的注意整体，不能遗漏每一部。
还有对刀快，也是老师帮我指出的，就这样在老师的指导下把夹具设计的更加完善。
”，短短的两周过去了，我们只在十数个厂参观实习，却几乎见到了机械生产专业的全部设备和生产流程，也见证了一些书本上的东西，大概地了解到了工业生产的全貌。
当然，最让我感慨的还是自身的渺小和工业科技的庞大。
在这个科技时代中，高科技设备和产品种类繁多，样式新颖，而且每天都在更新。
我们在掌握和遵循生产规则的同时，还得学会创新，才能屹立不倒。
“路漫漫其修远兮”，以我们微薄的大学技能，想要跻身紧密的工业世界，还需付出加倍的辛酸和努力！
在此我也勉励自己放手一搏，以锐利的眼光观察世界，找准人生的支点，找到通往高出的捷径，编织出人生的精美世界！
参考文献
[1]李洪.机械加工工艺手册.机械工业出版社，1991
[2]杨黎明.机床夹具设计.机械工业出版社，1993
[3]王绍俊.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，1987
[4]倪小丹.机械制造技术基础.机械工业出版社，1987
[5]艾兴.肖诗纲主编.切削手册.机械工业出版社，2002
[6]李洪.机械加工技术手册.北京出版社，1989.6.
[7]李天元.简明机械工程师手册.云南科技出版社.1988.5
[8]李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社.1994.7
目录
前言…………………………………………………………………………………………………1
设计思想……………………………………………………………………………………………3
1、钻床夹具设计过程……………………………………………………………………………4
1.1工件本工序的加工要求分析……………………………………………………………4
1.2确定夹具的类型…………………………………………………………………………4
1.3拟定夹具的定位方案和选择定位元件…………………………………………………5
1.4确定夹具的夹紧方案……………………………………………………………………5
1.5确定夹具引导元件………………………………………………………………………5
1.6夹具的精度分析与计算…………………………………………………………………5
1.7夹紧机构设计与夹紧计算………………………………………………………………7
1.7.1夹紧机构设计………………………………………………………………………7
2、绘制夹具总图…………………………………………………………………………………7
3、绘制夹具零件图………………………………………………………………………………7
4、小结……………………………………………………………………………………………7
5、设计心得体会…………………………………………………………………………………8
6、参考文献………………………………………………………………………………………10
设计说明书
前言
1、主要技术指标
1）保证工件的加工精度
专用夹具应有合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
2）提高生产效率
专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。
应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。
3）工艺性好
专用夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。
专用夹具的生产属于中批量生产。
4）使用性好
专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。
5）经济性好
除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
2、设计方案、设计方法、设计手段
（一）研究原始资料
在明确夹具设计任务后，应对以下几方面的原始资料进行研究。
1、研究加工工件图样
了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处理要求，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技术要求。
2、熟悉工艺文件，明确以下内容
（1）毛坯的种类、形状、加工余量及其精度。
（2）工件的加工工艺过程、工序图、本工序所处的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。
（3）本工序所使用的机床、刀具及其它辅具的规格。
（4）本工序所采用的切削量。
（二）拟订夹具的结构方案
1拟订夹具的结构方案包括以下几个内容
1）确定夹具的类型
各类机床夹具均有多种不同的类型、钻床夹具有固定式、翻转式、盖板式和滑板式等，应根据工件的型状、尺寸、加工要求及重量确定为回转式。
2）确定工件的定位方案，设计定位装置
根据六点定位原则，通过分析工序图确定工件以椎孔定位，定位元件为心轴。
3）确定工件的夹紧方式，设计夹紧装置
常用的夹紧机构有斜楔夹紧、螺旋夹紧、偏心夹紧、铰链夹紧等。
根据工件的结构，加工方法其因素确定为螺旋夹紧。
4）确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）
钻套的类型有固定式钻套、可换式钻套、快换式钻套、特殊式钻套，根据工件加工量确定为可换式钻套。
5）绘制夹具总图
2、主要工作程序
1）零件本工序的加工要求分析
2）确定夹具类型
3）拟定定位方案和选择定位元件
4）确定夹紧方案
5）确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）
6）夹具精度分析与计算
7）绘制夹具总图
8）绘制夹具零件图样
9）编写设计说明书
设计思想
本工序是为一挡环零件加工1个φ10H8的小孔,所设计的一套钻床专用夹具。
主要技术指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和使用性好。
我们在设计专用夹具时为了能满足工件的加工精度要求，考虑了合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行了必要的精度分析。
由于是中批量生产，采用了固定式钻床夹具，提高了生产效率。
在工艺性方面使这种夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。
在使用性方面这种夹具的操作简便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要时可设置排屑结构。
通过对钻床夹具设计的制作，进一步巩固和所学基本知识并使所学知识得到综合运用。
学会查阅和收集技术资料，提高运用计算机辅助设计的能力，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。
设计思想：
以定位轴为主定位，以菱形定位销为辅助定位。
此次需要完成的题目如下：
如下图所示，设计加工轴套上φ10H7小孔的钻床夹具。
图中其他各表面均已加工完毕。
1、钻床夹具设计过程
1.1零件本工序的加工要求分析
钻φ10H7孔
本工序前已加工的表面有：
（1）φ28H7孔及其端面；
（2）外径φ100、φ80两端面。
本工序使用机床为Z5125立钻。
刀具为通用标准工具。
1.2确定夹具类型
本工序所加工一个孔（φ10H8），位于工件外径φ48的圆周上，孔径较小Φ，工件重量轻、轮廓尺寸以及生产量为大批量生产
等原因，采用固定式钻模。
1.3拟定定位方案和选择定位元件
（1）定位方案
以φ28H7孔及其右端面为定位面，以φ100左端面为定位面，限制5个自由度。
这一定为方案设计基准与定位基准重合，所以ΔB=0。
（2）选择定位元件
选择带台阶面的定位心轴，作为以φ10H8孔及其端面的定位元件。
定位副配合取φ10H8/f9。
1.4确定夹紧方案
参考夹具资料，以定位轴为主定位，以可菱形定位销为辅助定位，采用M16螺母、垫圈和定位轴在φ28H7孔右端面夹紧工件。
1.5确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）
由于生产量为大批量生产故选用可换钻套。
主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准GB/T2263—80、GB/T2265—80选取。
钻孔时钻套内径为φ10mm。
外径为φ15mm。
中间衬套内径为φ15mm。
中间衬套外径为φ22mm。
钻套端面至加工面的距离取41mm。
麻花钻选用φ10mm。
引导元件至定位元件间的位置尺寸为65±0.03mm。
钻套轴线对基面的垂直度允差为0.02mm。
1.6夹具精度分析与计算
所设计夹具需保证的加工要求有：
尺寸55±0.1mm；孔φ10轴线对φ28轴线间垂直度公差0.1mm等二项，精度分别验算如下：
（1）尺寸55±0.1mm的精度校核
A、定位误差ΔD，有前计算，已知ΔD=0；
B、钻套与中间衬套间的最大配合间隙ΔT1=0.027mm；
C、定位轴的定位端面至衬套中心距离（55mm）其尺寸公差按工件相应尺寸公差的三分之一取为ΔJ1=0.03mm；
D、麻花钻与钻套内孔的间隙X2=0.04mm；
E、钻套外径与中间衬套内径间的最大配合间隙ΔI=0.027mm；
F、钻头在钻套孔中的倾斜误差：
X1=（B+S+H/2）×X2÷H
由于B=5mm，S=8mm，H=15mm。
所以X1=（5+8+9）×0.04÷18=0.059
G、钻套中间衬套内外表面轴度公差e1=e2=0.02mm；
按概率法相加
ΔT=［（2ΔJ1）2+e12+e22+Δ12+X12］
=0.124mm
ΔD+ΔT=0.124mm＜0.2mm
因而该夹具能保证尺寸55±0.1mm的加工要求。
（2）孔φ10轴线对φ28轴线间垂直度公差0.1mm精度校核
钻套孔轴线对夹具底座间垂直度误差ΔT=0.02mm
因此此夹具能保证两孔轴线的垂直度要求。
1.7操作过程
扭松螺母将工件装到定位轴上，装上垫圈扭紧螺母，则工件被固定。
扭松螺母，拆下垫圈，则可取下工件。
2.绘制夹具总图
根据已完成的夹具结构草图，进一步修改结构，完善视图后，绘制正式夹具总装图。
如下所示;
3.绘制夹具零件图
定位轴零件图
（1）
钻模板零件图
（2）
4.小结
1）目标完成情况：
经过两周的努力，设计达到了预想的成功，由于条件的限制没能加工出成品，但对于我自己来说已经学到了不少东西。
2）存在不足：
一是对钻床的不熟悉，二是在公差与配合方面的知识所学较少。
3）程序设计中遇到的问题及解决方法：
主要困难：
学院图书馆相关资料有限，设计此项目任务重工作量大物力条件有限以及经济上的原因造成难以落实原材料加工出成品
5、课程设计心得体会
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。
为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造装备及其设备》、《机械制造技术基础》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对夹具精度分析与计算和运用手工画出夹具零件图到最后夹具总图的成型。
都对我所学的知识进行了检验。
可以说，本次课程设计有苦也有甜。
设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。
因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。
制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要心平气合的一步一步来。
总体来说，通过这次设计我受益匪浅。
在摸索该如何画出夹具零件图时的过程中，也特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。
在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。
本次课程设计主要为专用夹具设计。
我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。
学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！
最后，我要衷心地感谢老师。
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