夹具毕业设计钻床专用夹具设计Word文档格式.docx
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指导教师评语：
年月日指导教师
前言
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）培育学生综合运用机械设计基础和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，通过课设训练能够巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。
2）学习和把握一样机械设计的大体方式和步骤。
培育独立设计能力，为以后续的专业课程及毕业设计打好基础，做好预备。
3）使学生具有运用标准、标准手册、图册和查询有关设计资料的能力。
零件在工艺规程以后，就要按工艺规程顺序进行加工。
在加工中除需要机床、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，使工件相关于机床取得正确的位置。
机床夹具的好坏将直接阻碍工件加工的精度。
通常把确信工件在机床上或夹具中占有正确位置的进程称为定位。
当工件定位后，为了幸免在加工中受到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应该用必然的机构或装置将工件加以夹紧固定。
使工件在加工进程中维持定位位置不变的操作称为夹紧。
将工件定位、夹紧的进程称为装夹。
工件装夹是不是正确、迅速、方便和靠得住，将直接阻碍工件的加工质量、生产效率、制造本钱和操作平安。
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普遍。
第一章夹具的进展概况
机床夹具是在金属切削顶用以准确地确信工件位置，并将其牢固地夹紧，以同意加工的工艺装备。
它的要紧作用是：
靠得住的保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动轻度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。
因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。
夹具最先出此刻18世纪后期。
随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具进展成为门类齐全的工艺装备。
一、机床夹具的现状
国际生产研究协会的统计说明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。
现代生产要求企业所制造的产品品种常常更新换代，以适应市场的需求与竞争。
但是，一样企业都仍适应于大量采纳传统的专用夹具，一样在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千乃至近万套专用夹具；
另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。
专门是最近几年来，数控机床、加工中心、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新加工技术与理念的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产预备周期，降低生产本钱；
（2）能装夹一组具有相似性特点的工件；
（3）能适用于周密加工的高精度机床夹具；
（4）能适用于各类现代化制造技术的新型机床夹具；
（5）采纳以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
（6）提高机床夹具的标准化程度。
2、现代机床夹具的进展方向
现代机床夹具的进展方向要紧表现为标准化、周密化、高效化和柔性化等四个方面。
（1）标准化机床夹具的标准化与通用化是彼此联系的两个方面。
目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：
GB/T2148~T2259－91和各类通用夹具、组合夹具标准等。
机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产预备周期，降低生产总本钱。
（2）周密化随着机械产品精度的日趋提高，必将相应提高了对夹具的精度要求。
周密化夹具的结构类型很多，例如，用于周密分度的多齿盘，其分度精度可达±
"
；
用于周密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
（3）高效化高效化夹具要紧用来减少工件加工的大体时刻和辅助时刻，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。
常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。
例如，在铣床上利用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；
在车床上利用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在实验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。
目前，除在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上显现了各类自动装夹工件的夹具和自动改换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。
（4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。
工艺的可变因素要紧有：
工序特点、生产批量、工件的形状和尺寸等。
具有柔性化特点的新型夹具种类要紧有：
组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。
为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，进展可调夹具结构，将是尔后夹具进展的要紧方向。
第二章专用夹具设计
设计前的工作预备
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，了解夹具的工作进程。
明确工件的生产纲领
这是夹具整体方案确信的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。
如大量量生产时，一样选择机动、多工件。
自动化程度高的方案，结构也随之复杂，本钱也提高较多。
经分析所加工工件属于轻型零件，依照所加工工件可知，属于中批生产。
考虑到经济性和有效性,将夹具设计成可快速夹紧的手动夹具，即可知足要求。
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整体要求，工序图那么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、和本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。
已知待加工工件如图2-1所示，要求在立式钻床上加工E面上三个孔，别离为2XΦ8和Φ20，且用甲面上Φ40H7、Φ20H8定位。
加工方式
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。
这些是在考虑夹具整体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。
依照零件图可知，本道工序的内容是钻两个Φ8的孔和一个Φ20的孔，所选用的是立式摇臂钻床，在手动的专用夹具中完成加工。
图2-1接头零件图
整体方案的确信
定位方案
工序图只是给出了原理方案，现在应认真分析本工序的工序内容及加工精度要求，依照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确信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，选择或组合最正确方案。
依照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及其组合。
在机床夹具的利用进程中，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，方便机床夹具的修理与保护。
选用一短圆柱销与一大平面限制工件5个自由度，再用一空间中倾斜一角度的菱形销限制剩下的一个自由度，现在工件被完全定位。
因此依照本次夹具设计的零件，我采纳的定位方案为一短圆柱销与一大平面及一菱形销组合定位，6个自由度被全数限制。
考虑到零件的磨损与改换方便，故均采纳可换定位销。
所选用定位销类型及对照分析：
图2-2短形定位销图2-3菱形定位销
如图2-2短形圆柱销能够使所设计的夹具体占用的空间小且能够知足夹紧要求。
如图2-3菱形定位销，本夹具定位方式为一短圆柱销与一大平面及一菱形销组合定位，因此选用该定位销。
图2-4圆柱定位销图2-5菱形销定位
综上所述所选用的定位方式为一短圆柱销与一大平面及一菱形销组合定位。
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，不能使工件有离开定位表面的趋势，并避免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，和工作刚度高的位置。
确保工件定位准确、不变形。
（3）选择夹紧机构：
在确信夹紧力的方向、作用点的同时，要确信相应的夹紧机构。
确信夹紧机构要注意以下几方面的问题：
①平安性夹紧机构应具有足够的强度和夹紧力，以避免意外伤及夹具操作人员；
②手动夹具夹紧机构的操作力不该过大，以减轻操作人员的劳动强度；
③夹紧机构的行程不宜太长，以提高夹具的工作效率；
④手动夹紧机构应操作灵活、方便。
确信夹紧力的方向、作用点，和夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，选择和设计动力源。
夹紧方案也需反复分析比较，确信后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。
经我组同窗一起讨论，总结出以下四种夹紧方案：
方案一利用Φ84法兰直接加紧；
方案二用Φ84法兰加紧，并在E面背侧用一V形块辅助支承；
方案三用Φ32芯轴、D面开口螺母夹紧；
方案四D面方形法兰压紧，及E面背侧V形块辅助支承。
由于工件批量较大，宜利用快速装夹以提高生产效率。
方案一可能致使刚度不足引发变形；
方案二的辅助支承不易操作，但装夹准确度较高；
方案三容易操作；
方案四装夹也较复杂。
四种夹紧方式各有利弊，但都可实现。
本人所选用为方案一。
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，经常使用的几种钻套如以下图所示
图2-6可换钻套图2-7快换钻套图2-8固定钻套（A、B型）
依照本设计夹具类型，工件大量大量生产，为提高加工效率，优先选用快换钻套。
但经尺寸计算及论证可知，利用快换钻套时，三个钻套彼其间会发生干与现象。
故三个独立的快换钻套不可用。
然后考虑将三个钻套做成一体。
经计算可知，钻套尺寸将过于庞大，且难加工。
一旦其中任何一个钻套损坏，整个钻套即需改换，经济性不行。
故此种方案亦不可行。
考虑到以上缘故，同时顾及到钻套距工件间距离，易采纳长型固定钻套。
其结构如以下图所示。
图2-9长型固定钻套
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。
具体大小依照整个机构的大小而调整，要保证机构的稳固，水平，因此形位公差会有较严格的要求。
夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各类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，各类元件的结构和布局，夹具于机床的连接方式，切削力、重力等大小的阻碍。
夹具体应知足以下几点计算要求：
一、应有足够的强度和刚度；
二、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；
五、在机床上安装稳固靠得住；
六、具有适当的精度和尺寸稳固性
依照要求夹具体选用铸件，如此既知足要求而且工艺性较锻造好，然后对夹具体毛皮加工成如以下图2-10所示：
图2-10夹具体零件图
绘制夹具装配图
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，和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，填写题目栏和零件明细表。
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，和重要的受力元件或机构的强度、刚度验算。
如以下图所示：
图2-11夹具体总装图之主视图
图2-12夹具体总装图之向视图
图2-13夹具体总装图之俯视图
（1）总装配图应按国家标准尽可能1：
1地绘制，如此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，用双点画线画出要紧部份（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）依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420mm，宽220mm，高205mm。
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纳间隙配合，其尺寸公差为
，衬套与钻模板之间采纳过盈配合，其尺寸公差为
。
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。
如定位螺杆14与夹具体孔的配合
⑤各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。
如设计中菱形定位销7相关于已加工好两孔中心线位置要求
mm；
上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一样取工件的相应公差的1/3~1/10,最经常使用的是1/3。
（6）标注技术条件和要求。
①定位元件的定位面间彼此位置精度。
②定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。
如定位螺杆14与夹具体底面的平行度不得大于；
菱形定位销7和加工工件
孔配做，定位销1与钻模板2和夹具体30上的孔配做，定位销1还与斜面体6和夹具体30上的孔配做，圆锥销21和固定板22和夹具体30上的孔配做。
③定位表面与导向元件间的位置精度。
快换钻套2孔中心线关于夹具体28底面的垂直度误差不得大于100。
④导向元件工作面间的位置精度。
两个快换钻套中心线之间知足
⑤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，要紧目的是为了查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不是能够达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。
（7）对零件编号，填写题目栏和零件明细表。
每一个零件都必需有自己的编号，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。
完整填写题目栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。
完整填写明细表，一样来讲，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。
夹具精度的验算
误差分析
一、位置精度
夹具的要紧功能是用来保证工件加工表面的位置精度。
阻碍位置精度的要紧因素有三个方面：
1）工件在夹具中的安装误差，它包括定位误差和夹紧误差。
2）夹具在机床上对定误差，指夹具相关于刀具或相关于机床成形运动的位置误差。
3）加工进程中显现的误差，包括机床的几何精度、运动精度，机床、刀具、工件和夹具组成的工艺系统加工时的受力变形，受热变形，磨损，调整、测量中的误差，和加工成形原理上的误差等。
第三项一样不易估算，夹具精度验算是指前两项，其和不大于工件允差的2/3为算合格。
误差计算
一、验算中心距50±
阻碍此项精度的因素有：
1）定位误差，此项主若是定位孔Φ32H8与定位轴Φ32h7的间隙产生，最大间隙为;
2）钻套与衬套的配合间隙，由
可知最大间隙为；
3）钻套内孔与外圆的同轴度误差，关于标准钻套，精度较高，此项能够忽略；
4）钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e=。
由于上述各项都是按最大误差计算，事实上各项误差也不可能同时显现最大值，各误差方向也可能不一致，因此，其综合误差可按概率法求和=。
该项误差略大于中心距允差的2/3，勉强可用。
应减小定位和导向的配合间隙。
第三章方案设计论证
设计思路
（1）第一依照已知工件需要，选择加工机床，应选用立式钻床加工比较合理。
（2）然后工件要紧定位部份为直径为Φ32H8的圆孔，如此我假想用两短圆柱销和菱形销组合定位，正好知足六点定位原理，因此本次设计采纳此种定位方案有其优势。
（3）最后将两短圆柱销先固定在夹具体上，利用螺杆和斜锲组合机构夹紧，用两短圆柱销和菱形销组合把工件定位后，可利用螺纹前进来对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该垂直与工件的轴线方向，作用点为轴的切点。
设计方式与结果
（1）第一对工件的加工要进行分析，在工件上钻2-Φ12的孔，依照工件的形状和加工要求，我以为采纳钻床比较合理。
（2）然后，依照六点定位原理，选用两短圆柱销和菱形销组合，正好知足六点定位原理，由于限制了六方自由度，因此只需要将工件夹紧就能够够进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，能够利用螺纹前进来推动斜锲，进行夹紧，因为螺杆的运动操纵简单，而且不阻碍加工进程，因此最总选择螺杆和斜锲组合机构进行夹紧。
（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，定位约合六点定位原理，夹紧工件稳固，因此此夹具设计可行。
致谢
在教师和同窗的一起尽力下，咱们在三周的时刻内完成了夹具课程设计。
咱们花费的时刻很长，因为这是同窗第一次进行如此的课程设计。
尽管进程中咱们碰到了碰到困难，可是在张教师的指点下，同窗们都的十分的尽力。
咱们这次终于把咱们所学的知识运用到现实中来了，这对同窗们加深对讲义知识的明白得很有益处。
同窗学会了关于不同的待工件设计不同的夹具，关于夹具的各类标准件都学会了如何查标准件手册、如何利用它们。
这些都是因为教师的帮忙下，咱们才能完成的。
在那个地址真心感激我的教师。
通过前段时刻的辛辛苦苦，我收成颇丰。
这次课程设计把咱们所学的专业知识有机的结合在了一路，并在现实生活现实得以应用。
这让咱们加深对讲义知识的明白得的同时，又让咱们学会并把握夹具，专用夹具设计的一样大体方式和步骤。
培育独立设计和试探能力，为后续的专业课程毕业设计打好基础，做好预备，并为以后的工作打下坚实的基础，收成确实不小。
这次课程设计让我对机械装备设计有了进一步的了解，并对机床夹具有所了解。
并收成了很多，给即将踏入工作职位咱们一次专门好的锻炼机遇。
在此我要专门感激院系领导给咱们这次机遇，再次感激指导教师在百忙当中给我课程设计导，衷心地说一句“教师您辛苦了”。
感想
通过这次课程设计实训，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。
装备在此刻工业中有着重要的作用，固然，咱们此刻对机械设计只只是时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着咱们去学习，在这两周短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最大体的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的爱好。
在这次课程设计进程中，我发觉自己还有很多不足的地方，在设计和计算进程中也显现了各类各样的错误，在同窗和教师的帮忙下也都尽可能更正了，尽管还存在或多或少的问题，这也是我尔后尽力的方向，我会继续尽力学习，来丰硕自己的知识。
在这段时刻的不懈尽力下，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维持一致，不能彼此冲突。
2）设计时要有整体观念
夹具设计有其自身的特点：
定位、夹紧等各类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类元件联系为一个整体。
3）设计中应学习正确运用标准与标准
关于国家标准的标准要严格要求和执行。
夹具设计进程当选择各类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，降低夹具本钱。
参考文献
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[8]机床夹具结构图册
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