夹具课程设计说明书完整版.docx

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夹具课程设计说明书完整版

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

班级B120234

姓名朱文换

学号B*******

2014年01月03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

学生姓名朱文换班级B*****4学号B*****402

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、夹具体零件图一张

3、产品零件图一张

4、课程设计说明书一份

设计要求：

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2013年12月23日

设计（论文）完成日期2014年01月03日

**********

课程设计评语

机械械工程系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名朱文换班级B*****4学号B*****402

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3张

说明书共17页

指导老师评语：

年月日指导老师：

序言------------------------------------------------------------------------------------------4

一、专用夹具设计-------------------------------------------------------------------------5

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-----------------------------------------------------------------------6

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-----------------------------------------------------------------11

（1）、制图比例的选择-----------------------------------------------------------11

（2）、定位、夹紧、导向，夹具体绘制--------------------------------------11

二、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件--------------------------------------12

1、夹具装配图上标注的尺寸-----------------------------------------------------12

2、夹具装配图上应标的公差配合------------------------------------------------12

3、夹具装配图上应标注的技术要求---------------------------------------------12

三、夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件-------------------------------------13

1、夹具零件图上标注的尺寸-----------------------------------------------------13

2、夹具零件图上应标注的技术条件和技术要求------------------------------13

四、方案设计论证----------------------------------------------------------------------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

机械制造工艺学课程设计是在我们学习了技术基础课和大部分专业课之后进行的。

这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。

因此，他在大学的学习中占有十分重要的地位。

本次课程设计以钻床夹具为设计题目，更是考虑到夹具在现代生产中的广泛应用。

钻床夹具（简称夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，他的主要功能是对别加工工件的定位和夹紧。

通过定位，使个加工工件在夹具中占有同一个正确的加工位置；通过夹紧克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置的到保障，从而使加工过程得意顺利进行。

因此，工艺人员的一项日常工作就是设计专用夹具。

夹具作为机械制造业举足轻重的工艺装备，主要表现在能够保证机械加工质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化和流水线生产。

夹具一般由定位装置、夹紧装置、夹具体及其它装置或元件所组成。

它在实际生产中的作用也仍旧是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。

在机床上加工工业零件时，必须用夹具装好固定所要加工工件。

将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。

将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已规定好的位置上可靠地固定，这一过程称为夹紧。

从定位到夹紧的全过程，称为装夹。

其主要功能就是完成工件的装夹固定工作。

工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。

所以，对于夹具的设计练习对于现代生产设计是十分必要的。

关键词：

装备夹紧设计制图

一、专用夹具设计

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。

由于本次设计为小批量生产，所以夹具设计自动化要求不高，因而采用立式钻床钻削加工。

（2）、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、其他特殊技术要求等。

该工件的工件图如图1-1所示：

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）。

（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。

根据加工要求，本道工序的内容是钻C面上的孔，采用立式钻床钻削加工。

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。

本次设计虽然为小批量生产，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：

采用一面两销且取甲面为定位面，Φ30H7孔用短圆柱销定位，Φ15孔用固定圆柱销定位，很明显出现了“过定位”，不符合定位要求。

第二方案：

定位方式仍为一面两销，甲面用大平面，但Φ30H7孔采用固定短圆柱销定位，侧面Φ15孔用浮动菱形销定位，限制工件六个自由度度。

综上所述，这次设计采用第二种方案，限制工件六个自由度。

（2）、定位精度分析

由于工件的中心距允许偏差为39±0.2mm，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，定位误差不能超过允许误差的1/3，所以，首先分析能引起定位误差的因素：

1）、工件定位孔Φ30H7与短圆柱销Φ30k6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）、定位销固定板上的定位孔Φ20H7与短定位销Φ20k6之间的配合为过盈配合，它们之间产生的定位误差很小，也可以忽略不计。

3）、菱形销Φ15H7与工件孔Φ15h6之间的间隙虽然会对工件造成转动方向的影响，但是转动轴心与加工孔轴心方向一致，所以即使有误差，也不会影响工件的钻削加工精度，所以此项也可忽略不计。

4）、夹紧固定板与夹具底座之间以螺钉销钉连接，两接触面均为3.2的粗糙度，故夹紧固定板与夹具底座之间的误差很小，亦可忽略不计。

5）、B面定位销固定板与夹具底座之间以螺钉销钉连接，两接触面均为3.2的粗糙度，故B面定位销固定板与夹具底座之间的误差很小，亦可忽略不计。

综上所述，满足加工精度要求。

（3）、夹紧机构的选择、比较、确定

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。

所以，本次加进了的作用点选择在工件上与定位面平行，切间距适中的面上，具体位置见如下图：

图1-2夹紧力的作用点位置

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。

夹紧方案选择了对称联动夹紧机构。

如下图所示：

图1-3对称联动夹紧机构

（4）、导向装置的确定

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1-4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1-5（a）所示。

2、焊接夹具体。

焊接夹具体如图1-5（b）所示。

3、锻造夹具体。

锻造夹具体如图1-5（c）所示。

4、装配夹具体。

装配夹具体如图1-5（d）所示。

（a）（b）（c）（d）

图1-5夹具体毛坯的类型

所选夹具体零件示意图如图1-6所示：

图1-6夹具体

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1:

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。

装配图示意图如图1-7所示：

图1-7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256mm、192mm、192mm。

2）夹具体的侧面到加工面的中心距离是98±0.2mm。

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Φ25H7/h6，衬套与钻模板之间的配合是过盈配合Φ35H7/r6，菱形销与套筒之间的配合是过渡配合Φ15H7/h6，短圆柱销与工件之间的配合是过渡配合Φ30H7/k6。

3、装配图上应标的技术要求

1）、压块相对于A面的平行公差在全长上不大于0.04mm；

2）、钻套的中心线相对A面的垂直度在全长上不大于0.04mm；

3）、菱形块轴向对于定位孔轴向的同轴度在全长上不大于0.04mm；

4）、零件2、零件5和零件19由钳工配做加工完成。

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256mm、192mm、192mm。

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和技术要求

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。

3）、夹具体零件图应标注的技术要求

（1）、铸件经时效处理，未标注圆角为R3~R5；

（2）、铸件不应有砂眼和气孔，孔和底面不应有疏松等铸造缺陷。

夹具体零件示意图如图3-1所示：

图3-1夹具体零件图

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，应选用立式钻床钻削加工比较合理。

2）、因为工件主要定位部分为Φ30mm和Φ15mm的圆孔，所以可以用一面两销定位，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，可利用对称联动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，此处采用立式钻床比较合理。

2）、根据六点定位原理，选用一个短圆柱销、一个菱形销以及一个大平面定位，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，此次夹紧选用对称联动机构夹紧。

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

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、从事职业工作前的一个必不可少的过程。

在老师和同学的共同努力下，使我在有限的时间内完成了夹具课程设计。

通过这次的课程设计，使我养成了认真、谨慎、遇到困难冷静的态度。

课程设计的过程中遇到同学们通过查资料也解决不了的东西，但是在老师的细心指点下，同学们都能迎刃而解。

通过这次课程设计把我们所学的理论知识运用到实际中来，使我对理论知识有了更深层次的了解，理论联系实际使我所学到的理论知识更加牢靠，同学们学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们以及怎样合理的选择方案。

通过这次的课程设计，让我学到了许多的知识，从工件图到产品的最终的应用的整个流程，从查资料到最终方案的确定，要经过夹具体的选择，定位的选择，和加紧装置的确定，以及误差的确定到精度的要求，每一步都要自己经过大量的查阅资料，遇到困难的时候，老师和同学认真细心的给我讲解，使我轻松了许多，也学会了团结友善的处世态度。

致谢

本课程设计是在老师的指导下完成的，衷心感谢老师的悉心指导以及在生活上给予的关心和帮助。

张老师以渊博的学识、高度的责任感使我不仅在学术上受益匪浅，而且言传身教，以其高尚的人格教导了我做人的道理。

在此课程设计完成之际，谨向张老师表示最衷心的感谢！

同时，我深深感谢我们机械工程系的领导和老师以及传授我知识和学习方法的外系老师，我在思维方法、学习态度和工作作风方面得到的进步都受益于您们的指导和影响；对我能顺利完成课程设计给予了很大的帮助。

在张老师的耐心指导下，我的课程设计收获了很多，把我四年所学的东西进行了一个大整合。

实践联系理论及实际中会遇到的问题，都给我们指了出来。

从而使我的课程设计不断的优化。

经过本次的课程设计，我学会好多书本上面没有的知识。

这次的设计在张老师的耐心的指导下，使我的设计更加与实际相结合，最后再次衷心的感谢张老师在本次设计中给予的指导和帮助!

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.孙恒《机械原理》北京：

高等教育出版社，2000.8

3.吴拓《简明机床夹具设计手册》北京：

化学工业出版社，2010.4

4.李名望《机床夹具设计实例教程》北京：

化学工业出版社，2009.9

5.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

6.王先逵《机械制造工艺学》北京：

机械工业出版社，2011.6

7.喻子建《机械设计习题与解析分析》沈阳：

东北大学出版社，2000.6

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.成大先《机械设计手册》北京：

化学工业出版社，1999.8

10.高小康《互换性与测量技术》北京：

高等教育出版社，2002.3