支座钻床钻孔专用夹具设计.docx

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支座钻床钻孔专用夹具设计

课程设计说明书

设计课题支座钻床钻孔专用夹具设计

目录

序言5

1.设计准备工作6

1.1熟悉加工零件图6

1.1.1.明确工件的年生产纲领6

1.1.2.熟悉工件零件图和工序图6

1.2加工零件图分析7

2.结构方案设计8

2.1.定位方案设计8

2.1.1确定定位方案8

2.1.2选择定位元件，设计定位装置9

2.2.1夹紧装置设计9

2.3对刀导向装置设计10

2.3.1.套的设计11

2.3.2.模板设计12

2.4夹具体设计13

3.夹具装配图的绘制14

3.1夹具总装图上应标注的尺寸及公差14

3.2夹具总装图应标注的技术条件14

4.夹具零件图的绘制16

4.1夹具零件图上应标注的尺寸及公差16

4.2夹具零件图应标注的技术要求16

谢辞17

总结18

参考文献19

序言

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）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。

2）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。

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。

他们是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。

机床夹具的好坏将直接影响工件加工的精度。

通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夹紧固定。

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。

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。

从我个人角度出发，我希望能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，为今后参加工作能够较快、较好的适应实际生产。

1.设计准备工作

1.1熟悉加工零件图

1.1.1.明确工件的年生产纲领

机床夹具是在机床上装加工件的一种装置，其作用是使工件相对机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持不变。

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、多工件同时加工，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。

1.1.2.熟悉工件零件图和工序图

零件图应该无遗漏的给出加工零件的全部信息，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、其它特殊技术要求等。

该加工零件如下图：

图1-1

已知该零件的材料为HT200,加工2-Φ6孔（其它工序已经加工完成）。

要求为该零件设计专用钻床夹具，所用机床为摇臂钻床。

1.2加工零件图分析

该工序为加工2-Ф6孔，该孔的公差等级为7级，精度要求较高。

因此夹具的主要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。

使用机床夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不在依赖与工人的技术水平。

所设计的夹具应有以下基本要求：

1）保证工件精度要求这是夹具设计的最基本要求，其关键是正确地定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理确定夹具刀具技术要求。

必要时应进行误差分析与计算。

2）夹具结构方案应与生产纲领相适应，在大批量生产时应尽量采用快速、高效夹具结构，如多件夹紧、联动结构等，以缩短辅助时间；对于中、小批量生产，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单、制造方便，以降低夹具制造成本。

3）操作方便、安全、省力如采用气动、液压等夹紧装置，以降低工人强度，并可好地控制夹紧力。

夹具操作位置应符合工人操作习惯，必要时应有安全防护装置，以确保使用安全。

4）便于排屑切屑积集在夹具中，会破坏工件的正确定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形；切屑的清理又会增加辅助时间。

切屑积集严重时，还会损伤刀具甚至引发工伤事故。

故排屑问题在夹具设计中必须给以充分注意，在设计高效机床和自动线夹具是尤为重要。

5）有良好的结构工艺性设计的夹具要便于制造、检验、装配、调整、维修等。

2.结构方案设计

2.1.定位方案设计

2.1.1确定定位方案

定位是指确定工件在机床（工作台）上或夹具占有正确的位置的过程，通常可以理解为工件相对于切削刀具或磨具的一定位置，以保证加工尺寸和形位精度的要求。

确定定位方案应注意以下问题：

1）按照工件要求确定工件必须限制的自由度，决不允许欠定位。

2）当发生重复定位时应根据其对加工是否产生有害影响，判断其属于可用重复定位还是属于不可用重复定位。

不可用重复定位也是不允许的。

3）大型、重型零件等不易搬运的工件采用孔销配合等定位方式时，可采用预定位来降低人的劳动强度，提高生产效率。

在考虑到以上问题的基础上，根据零件的具体情况提出以下定位方案：

工件以槽46±0.05槽8±0.02为定位基准。

槽46内定位元件是支撑板，槽8定位元件是菱形销。

支撑板限制五个自由度，菱形销限制一个自由度。

显然此方案满足“六点定位原理”的要求。

没有出现过定位，欠定位现象。

因此此定位方案合适。

下图为定位方案图：

图2-1

2.1.2选择定位元件，设计定位装置

定位方案一旦确定，接着就应该选择或设计相应的定位元件来体现定位方案。

工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准表面与夹具的定位元件的工作表面接触或配合来实现的，因此设计中选用的定位方法与定位元件的具体结构应与工件的定位基准表面相适应。

工件上被选作定位基准表面的常有平面、圆柱面、圆锥面和其他成形表面及它们的组合。

当工件以平面定位时，常用支撑钉或支撑板作为定位元件；当工件以圆柱孔定位时，常用定位销（圆柱销）、定位心轴以及圆锥销等作为定位元件；当工件以外圆柱定位时，常用的定位元件有V型块、定位套以及半圆套等。

为了更好的选择定位元件应注意以下问题：

1）定位元件（机构）设计和布置应保证工件定位稳定，并有足够的刚度。

2）定位元件的材料和技术条件应确保定位精度的稳定性和使用的持久性。

3）多数定位元件已标准化，选择标准件或标准结构可简化夹具的设计制造成本。

根据加工零件的具体情况和定位方案分析：

设计出槽8支撑定位元件菱形销如下图

图2-2

2.2.1夹紧装置设计

夹紧装置除要求能将工件夹紧压牢之外，还对工件的加工质量、生产率、生产成本及操作工人的劳动强度等均有较大影响。

因此，在设计夹紧装置时应满足以下要求。

1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。

2）夹紧力大小适当。

夹紧机构应能保证在加工过程中工件不产生松动或振动，同时又要避免工件产生不适当的变形和表面损伤。

3）夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证在源动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。

4）夹紧装置的操作应当方便、安全、省力、迅速，符合操作习惯。

5）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。

结构设计应力求简单、紧凑，并尽量采用标准化元件。

在考虑到以上要求的基础上，根据加工零件的具体情况和夹紧方案分析设计出夹紧装置如下图：

图2-3夹紧结构示意图

2.3对刀导向装置设计

此次设计是钻床夹具设计，主要用于孔加工。

为了便于确定刀具位置和运动方向，应在夹具上设计对应的对刀导向元件。

2.3.1.套的设计

钻套是引导刀具的元件，用以保证被加工孔的位置精度，并防止加工过程中刀具的偏斜。

钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。

如下图2-7所示，其中

（a）所示为固定钻套，是直接压入钻模板或者夹具体的孔中，属于过盈配合，这种钻套位置精度高，但是磨损后不易更换，故适用于中、小生产中只能钻一次的孔。

（b）所示为可换钻套，是先把衬套用过盈配合H7/n6或者H7/r6固定在钻模板或夹具体孔上，再采用间隙配合H6/g5或H7/g6将可换钻套装入衬套中，并用螺钉压住钻套，这种钻套更换方便，适用于中批以上生产。

（c）所示为快换钻套，与可换钻套结构上基本相似，只是在钻套头部多开一个圆弧状或直线状缺口。

换钻套时只需要将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。

对于在一道工序内需要连续加工的孔，应采用快换钻套。

（a）固定钻套（b）可换钻套（c）快换钻套

图2-4

通过对加工零件图分析可知，所加工的是2-Ф6的孔，对于要进行连续加工的孔，可采用快换钻套，方便磨损后进行更换。

因此根据零件图的情况和具体加工条件设计出如下图所示的快换钻套：

图2-5此次加工零件所用的快换钻套

2.3.2.模板设计

钻模板用于安装钻套在钻模上的位置。

要求具有一定的强度和刚度，以防止由于刀具变形而影响钻套的位置精度和导向精度。

所加工的是2-Ф6的孔，相对于底面有垂直度位置要求，位置精度要求较高，因此考虑到零件的具体要求和夹具的具体情况，所设计的钻模板如下图所示：

图2-6加工零件所用的钻模板

2.4夹具体设计

夹具体是整个夹具的基体和骨架，组成夹具的各个零件、机构等都要安装在上面。

夹具体的类型分为铸造夹具体（a）、焊接夹具体（b）、锻造夹具体（c）和装配夹具体（d）。

如下图所示：

（a）（b）（c）（d）

图2-7夹具体类型

通过对夹具上各组成件的分布情况、零件的形状、尺寸以及加工性质的考虑，我选择铸造夹具体，铸造夹具体优点是可铸造出各种复杂形状，工艺性好，并且具有较好的抗压强度、刚度和抗振型。

基于以上分析，设计出本夹具的夹具体如下图所示：

图2-8夹具体

3.夹具装配图的绘制

夹具装配图的绘制，是在夹具结构方案草图经过老师审定之后进行的。

夹具的总装配图应按国家制图标准绘制，绘图比例尽量采用1：

1。

主视图应按操作者的视线方向绘制，总装配图应将夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。

在完整地表达出夹具工作原理和构造的基础上，视图的数量尽可能少。

应先用细双点画线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适的位置上,然后依次绘出定位装置、夹紧装置、其它装置和夹具体。

在夹具总装配图上工件可以看作透明体，不遮挡后面的线条。

3.1夹具总装图上应标注的尺寸及公差

1）夹具的最大轮廓尺寸为130mm×64mm×120mm。

2）特殊钻套与钻模板的配合尺寸为Ф12H7/n6。

3）特殊钻套与刀具的配合尺寸为Ф10H8/h6。

4）菱形销与定位衬套的配合尺寸为Ф6H7/f6,定位衬套与夹具体的配合尺寸为34+0.05。

3.2夹具总装图应标注的技术条件

1）以底座底面A为基准，保证零件定位面和底面A的垂直度为0.02—0.03mm。

2）孔和定位销的轴线与基准垂直。

3）衬套和衬套孔配合，公差保证在-0.05—+0.05之间。

4）定位销与底座过渡配合。

5）清洗干净，检查零件是否有伤痕。

基于以上分析绘制出夹具总装配图如下图所示：

图3-1

4.夹具零件图的绘制

零件图上应标注必要的尺寸和技术要求，标注的主要目的是保证夹具体各个零件之间的尺寸要求和安装配合后的精度要求，也是为了各个夹具零件加工后进行安装配合能满足制造工件的要求。

4.1夹具零件图上应标注的尺寸及公差

1）夹具体底座的最大轮廓尺寸为130mm×64mm×20mm。

2）零件凸起面与底面之间的平行度误差不大于0.01mm。

3）零件底面和凸起面的粗糙度要求。

4.2夹具零件图应标注的技术要求

1）铸件应经时效处理，消除内应力。

2）未注铸造圆角R3。

基于以上分析绘制出夹具零件图，按1:

1的比例进行绘制

如下图5-1所示：

图4-1

谢辞

总结

参考文献

赵雪松《机械制造装备设计》武汉：

华中科技大学出版社，2011.1

1.陈明《机械制造工艺学》北京：

机械工业出版社，2011.6

2.李名望《机床夹具设计实例教程》北京：

化学工业出版社，2009.9

3.陈立德《机械制造装备设计课程设计》北京：

高等教育出版社，2010.8

4.何铭新《机械制图》北京：

高等教育出版社，2011.5

5.成大先《机械设计手册》北京：

化学工业出版社，1999.8

6.高小康《互换性与测量技术》北京：

高等教育出版社，2002.3

7.肖继德《机床夹具设计》北京：

机械工业出版社，2004.6

9.陈立德《机械制造装备设计》北京：

高等教育出版社，2006

10.郭继林《机械制图大连》大连理工大学出版社，2005,8

11.齐乐华《工程材料与机械制造基础》北京：

高等教育出版社，2006,4

12.王先逵《机械制造工艺学》北京：

机械工业出版设，1955

13.徐弘本《机床夹具设计手册》辽宁：

辽宁科学技术出版社，

14.王昆，何小柏《机械设计基础课程设计》北京：

高等教育出版社，1996

15.何永熹，武充沛《几何精度学》北京：

北京理工大学出版社，2006.8