钻孔夹具课程设计说明书.doc

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钻孔夹具课程设计说明书

学院班级：

08机械电子1班

学生姓名

学号0811112018

指导教师

夹具设计说明书

目录

一、设计要求

二、零件分析

三、定位分析

四、夹紧分析

五、钻模板、钻套设计

六、夹具体设计

七、小结

八、心得体会

九、参考文献

一、设计要求

设计思路：

（1）由于是钻孔我们可以参考钻孔夹具设计的流程：

1定位

2夹紧

（2）根据机械制造工艺学的知识可知钻孔夹具的设计要点是：

1钻套

2钻模板

3夹具体

（3）夹具设计的一般步骤：

1）明确设计任务与收集设计材料

2）确定夹具设计方案与绘制夹具草图

3）进行必要的分析计算

4）审查方案与改进设计

5）绘制夹具装配总图

6）绘制夹具零件图

（4）夹具设计中的几个重要问题

1）清根问题

在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处的清根问题。

2）让刀问题

在设计圆盘类刀具（如铣刀、砂轮等）加工的家具时，会存在让刀问题。

3）更换问题

4）防松问题

二、零件分析

1、零件的作用

轴承座一是为了固定轴承进行轴向定位，二是起密封保护作用，防止轴承进入尘土等进入轴承造成损坏，三是让轴承能够有好的润滑空间。

两个坐孔是用于固定轴承座的，单边固定是出于满足结构和安装位置的要求。

两个销孔用于定位。

2、零件的工艺分析

⑴φ30及φ8两孔都具有较高的精度要求，表面粗糙度Ra的值为1.6um，是加工的关键表面。

⑵轴承座上、下表面及前、后两端面的表面粗糙度Ra为3.2um，是加工的重要表面。

轴承座的上表面有位置精度要求0.008，而且与轴承孔中心线有平行度要求0.003。

轴承座的前、后端面与轴承孔中心线垂直度要求为0.003，是重要的加工表面。

⑶φ13沉孔加工表面粗糙度要求较低。

⑷其余表面要求不高。

轴承座各面的加工方案

加工表面

精度要求

表面粗糙度Ra/um

加工方案

底面

IT9

3.2

粗铣→精铣

两上表面

IT9

3.2

粗铣→精铣

四端面

IT9

3.2

粗铣→精铣

两槽

IT14

25

粗刨

φ30孔

IT7

1.6

粗车→半精车→精车

φ35孔

IT14

25

粗车

φ8、φ9、φ13孔

IT8

6.3

钻削

φ6、φ4孔

IT14

25

钻削

据加工方案表、设计图纸可知，φ9孔是加工工艺过程中后面加工的表面，所以其它可以选作定位基准的表面基本均已加工完成。

本工序需要保证的尺寸是两φ9孔的横向间距是60±0.3，纵向间距是20±0.3，孔的轴线与轴承座侧面的间距是9。

对于改孔的粗糙度要求6.3。

需要限制的自由度包括X,Y的移动和X,Y,Z的转动,实际定位时可以采用完全定位。

三、定位分析

1、定位方案的选择

定位方案1：

轴承座底面和两个φ8的销孔。

采用完全定位，轴承座底面限制了工件在x，y方向的转动和z方向的移动，采用一个圆柱销限制了工件x，y方向的移动和另外一个菱形销配合圆柱销限制z方向的转动。

该方案中设计基准与定位基准重合，定位精度高。

但销孔未加工不合适。

定位方案2：

φ30孔端面和φ30孔左或右侧面。

未采用完全定位，φ30孔端面限制了工件在y方向的移动和x，z方向的转动，φ30孔左或右侧面限制了工件在x方向的移动和y，z方向的转动。

该方案中存在过定位z方向转动，但是在改工序前底面已经加工完成，底面的精确度较高，所以过定位不会产生干涉，而且有助于提高定位的刚度和稳定性。

但是该方案中设计基准与定位基准不重合，存在基准不重合误差，故相比方案1较差。

定位方案3：

φ30孔的心轴小平面和轴承座底面的1块支撑板。

采用完全定位，φ30孔的心轴小平面限制了工件在x，y，z方向的移动和x，，z方向的转动。

轴承座底面的1块支撑板限制了z方向的移动和y方向的转动。

存在过定位z方向的移动，但是在改工序前底面已经加工完成，底面的精确度较高，所以过定位不会产生干涉，而且有助于提高定位的刚度和稳定性。

综上分析，选取定位方案3

2、定位元件选择

（1）支撑板

轴承座底面采用支撑板定位。

由于轴承座两侧面的间距是40，根据机械制造工艺学中关于工件以平面定位的定位元件的选择和机床夹具设计手册选用2块宽B=14的B型支撑板。

采用B型支撑板有利于清屑。

草图如下：

（2）定位销

采用圆柱销和菱形销。

由于销孔的基本尺寸是φ8，即D小于10毫米，根据机床夹具设计手册选择高度H=18,

的圆柱销和菱形销。

为了加工方便和便于装夹，定位销的工作部分直经d按f7制造。

定位销于夹具体的联接采用过盈配合φ8R7/h6，有利于定位销在夹具体上的准确定位。

草图如下：

3、定位误差

（1）加工φ9孔的横向间距的定位误差计算：

由于定位基准与设计基准重合，所以ΔJB=0。

孔销配合时的基准位置误差为工件定位孔的最大直径减去夹具定位销的最小直径即

ΔJW=D（max）-d（min）

=8+0.022-（8-0.028）

=0.05

ΔDW=ΔJW+ΔJB=0.05

小于所要求的间距0.03，因此满足φ9孔的横向间距

60±0.3的定位要求。

（2）加工φ9孔的纵向向间距的定位误差计算：

由于定位基准与设计基准重合，所以ΔB=0。

孔销配合时的基准位置误差为工件定位孔的最大直径减去夹具定位销的最小直径即

ΔJW=D（max）-d（min）

=8+0.022-（8-0.028）

=0.05

ΔDW=ΔJW+ΔJB=0.05

小于所要求的间距0.03，因此满足φ9孔的纵向间距

20±0.3的定位要求。

四、夹紧分析

1、夹具方案的选择

方案1：

斜楔夹紧机构

该类机构主要利用斜楔的作用直接或间接压紧工件。

由于轴承座的上表面是圆弧状难以起到斜楔的作用。

方案2：

铰链夹紧机构

该类机构虽然动作迅速，增力比大，但是自锁性能差并且结构较为复杂加工难度稍大。

方案3：

偏心夹紧机构

该类机构结构简单，操作方便，动作迅速，但是自锁性能也是较差，并且增力比小，在钻孔时切削力较大容易造成夹紧机构失效。

方案4：

螺旋夹紧机构

该类机构结构简单，易于制造，增力比大，自锁性能好。

因此是适用于本次钻孔的夹紧机构。

综上我选择螺旋夹紧机构

2、夹紧元件的设计

根据机床夹具设计手册，我选用压板式的螺旋夹紧机构。

设计的图纸如下：

（1）压板的设计

根据工件的大小和机床夹具设计手册，采用A型移动压板我设计压板的杠径φ6，压板的宽度B=18,压板的高度H=8。

（2）压板与夹具体联接的设计

压板和夹具体间采用双头螺柱进行联接，依靠右边的双头螺柱施加夹紧力。

压板和夹具体间采用压缩弹簧来调整夹紧力的稳定性，并且使夹紧更为可靠。

根据GB/T899-1988左边的双头螺柱我选择M6的螺纹，和bm=10的B型双头螺柱。

根据GB/T897-1988右边的双头螺柱我选择M6的螺纹，

和bm=6的B型双头螺柱。

根据GB/T2089-1994我选择A型的圆柱螺旋压缩弹簧，其线径是1.2，弹簧中经是8。

根据机床夹具设计手册，我选择十字垫圈用垫圈其内径d为6.5，外径D为14。

3、夹紧力计算

查表可得=42.7、zf=1.0、yf=0.7、.=.0.9

因此Fz=1.595N

查表可得=0.021、xM=2.0、yM=0.8、.=.0.87

因此扭矩M=1.6Nm

由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式

P=K×

其中：

其余系数K=K1×K2×K3×K4

K1——基本安全系数

K2——加工性质系数1.1

K3——刀具钝化系数1.15

K4——断续刀削系数1.2

所以K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98

考虑实际夹紧力较小，以及所加工零件的结构特征，选用的螺旋压板夹紧结构，所以不需要进行强度校核。

五、钻模板、钻套设计

1、钻套设计

钻套我采用固定钻套，因为其位置精度高。

由于是要钻φ9的孔，根据机床夹具设计手册：

d小于25，材料采用T10A

并且公称尺寸D为16。

钻套高度H也就是钻模板底面和工件表面的间隙，将直接影响刀钻套的导向性能，同时影响刀具与钻套之间的摩擦情况，通常H=（1-2.5）d，考虑到该孔的精度要求高，直径较小我取H=1.33d=1.33*9=12

2、钻模板设计

根据钻套的大小和工件的尺寸我设计钻模板的宽为20高为12长为60。

设计草图如下：

钻模板和夹具体间的联接采用螺栓联接和一个普通圆柱定位销进行定位。

考虑到夹具体的整体尺寸和钻模板的大小定位销和螺栓的公称直径选φ8。

钻模板与夹具体的联接方式我选择固定式的联接。

主要是因为这种联接方式结构简单，精度较高。

并且装卸工件也没有什么困难，所以无须铰链式的。

钻套和钻模板与工件间的排屑间隙不应过大，以致影响钻套的导向作用。

一般取h=（0.3-1.2）d，由于加工的材料是HT200，我取h=0.5d=4.5设计草图如下：

六、夹具体设计

根据前面的设计我可以容易的设计了夹具体的长为120，宽为104高为13。

由于夹具体是要安装在机床上的，所以设置了安装的槽，槽宽为12。

为了检查夹具的安放是否歪斜，我设计了4个支教，支教的长宽都为20。

设计草图如下：

七、小结

1）目标完成情况：

经过几个周的努力，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）课程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

八、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三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，终于完成了设计，课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》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CAD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。

九、参考文献

[1]李华.机械制造技术.高等教育出版社,2007

[2]薛彦成.公差配合与技术测量,1992

[3]莫章金.周跃生.AutoCAD2002工程绘图与训练,2007

[4]隋明阳.机械设计基础,2002

[5]王先逵.《机械制造工艺学》，2003

机械设计手册