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机械制造技术课程设计说明书

洛阳理工学院

课程设计说明书

课程名称机械制造技术课程设计

设计课题钻床夹具设计

专业机械设计制造及其自动化

班级B100207

姓名杨汶泊

学号B10020626

2014年2月25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

学生姓名杨汶泊班级B100206学号B10020626

课程名称：

机械制造技术课程设计

设计题目：

摇臂钻床夹具设计

设计内容：

为下图零件设计一套钻孔夹具，便于在摇臂钻床上对工件上两个Φ10孔的加工。

设计要求：

1.在摇臂钻床上加工两个Φ10的通孔。

2.夹具设计要求合理，有利提高加工精度，保证加工质量，降低加工成本，提高劳动生产率和减轻工人的劳动强度，便于小批量生产。

3.绘制A1夹具装配图一张，A3零件图一张，设计说明书一份。

设计（论文）开始日期2014年2月17日指导老师：

设计（论文）完成日期2014年2月28日

2014年2月17日

课程设计评语

机械工程系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名杨汶泊班级B100207学号B10020626

课程名称：

机械制造装备设计

设计题目：

摇臂钻床夹具

课程设计片篇幅：

图纸共2张

说明书共15页

指导老师评语：

年月日指导老师

洛阳理工学院

前言………………………………………………………………………1

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，也是机械设计与制造专业学生应该学习的一门主要专业课。

其目的在于：

（1〕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。

〔2〕为了开阔视野，掌握执照技术最新发展，开阔专业视野，培养复合型人才，处进先进制造技术在我国的研究和应用，“先进制照技术”以作为许多学校的必修课程。

为了提高学生综合运用机械设计基础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，通过课程设计训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。

〔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。

它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表面的位置精度。

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、重力等的作用而使工件的既有位置遭到破坏，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。

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。

1.专用夹具设计

1.1设计前的准备工作

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

零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则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、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。

已知待加工工件如下图1-1所示，各个表面均加工成，钻两个Φ10通孔.

图1-1工件零件图

1.1.3.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,根据零件图可知，本道工序的内容是钻两个Φ10通孔。

1.2．总体方案的确定

1.2.1.定位方案

工件在机床上的定位实际上包括工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位两个方面。

工序图只是给出了原理方案，此时应仔细分析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，确定具体的定位方案和定位元件

对定位元件的基本要求如下：

1）足够的精度

由于工件的定位是通过定位副的接触（或配合）实现的，定位元件上限位基面的精度直接影响工件的定位精度，因此，限位基面应有足够的精度，以适应加工的要求。

2）足够的强度和刚度

定位元件不仅限制工件的自由度，还有支撑元件、承受夹紧力和切削力的作用，因此，因有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损毁。

3）耐磨性好

工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，导致定位精度下降。

定位精度下降到一定程度时，定位元件必须更换，否则，夹具不能继续使用。

为了延长定位元件的更换周期，提高夹具的使用寿命，定位元件应有较好的耐磨性。

4）工艺性好

定位元件的结构应力求简单、合理，便于加工、装配和更换。

要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。

根据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。

常有定位方法有：

（1）工件以圆柱孔定位。

（2）工件以外圆表面或平面定位。

根据本次零件设计的夹具，我设计的定位方案为两个支撑板和两个半圆柱形块组合定位，可以制5个自由度，同时保证了加工方向上的刚性，保证零件的加工精度及便于保证加工部位之间位置要求。

1.2.2选择夹紧机构

（1）对夹紧装置的基本要求：

夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。

夹紧力的大小适当，一批工件的夹紧力要稳定不变。

既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要是工件不产生过大的夹紧变形。

夹紧力稳定可减小夹紧误差。

夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。

工件生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。

工艺性好，使用性好。

其结构力求简单，便于制造和维修。

夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。

在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。

因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：

工件不移动原则

夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。

工件不变形原则

夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。

工件不振动原则

对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。

安全可靠原则

夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。

经济实用原则

夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。

夹紧机构——传递夹紧力，它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。

要使动力装置所产生的力或人力正确地作用到工件上，需有适当的传递机构。

在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构，称为夹紧机构。

夹紧机构在传递力的过程中，能根据需要改变力的大小、方向和作用点。

手动夹具的夹紧机构还应具有良好的自锁性能，以保证人力的作用停止后，仍能可靠地夹紧工件。

（2）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。

选用M10的螺栓、压板来夹紧工件。

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。

我设计的夹紧方案为螺旋夹紧。

如图1-2所示

图1-2夹紧装置

1.2.3选择导向装置

刀具的导向是保证孔的位置精度，增加钻头的支撑以提高其刚度，减少刀具的变形，确保孔加工的位置精度，使用钻床钻孔时，钻头的导向可采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等四种。

选择钻套时，要注意钻套的高度H和钻套底端与工件的距离h。

钻套的高度是指钻套与钻头接触部分的长度。

太短不能起到导向作用，会降低位置精度，而太长则会增加摩擦和钻套的磨损。

一般H=（1~2）d，当孔径d大时取小值，d小时取大值。

对于d<5mm的孔，H≥2.5d。

固定钻套是直接压入钻模板或夹具体得孔中，属过盈配合。

这种钻套位置精

度高，结构简单，但磨损后不易更换，故适用于中小批生产中只钻一次的孔。

可换钻套是先把衬套用过盈配合H7/n6或H7/r6固定在钻模板或夹具体上，

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。

这种钻套更方便，适用于中批以上生产，对于在一道工序内需要加工的孔，应采

我的设计使用的是固定钻套。

因为固定钻模套位置精度高，结构简单，使用于中小批生产只钻一次的孔，如下图示：

图1-3固定钻套

1.2.4.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。

具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。

夹具体的要求：

1）有适当的精度和尺寸稳定性

夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面（与机床相连接的表面）等，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。

为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。

有足够的强度和刚度

加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。

为保证夹具体不产生变形和振动，夹具体应有足够的强度和刚度。

因此夹具体需要有一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强筋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。

结构工艺性好

夹具体应便于制造、装配和检验。

铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸出凸台，以减少加工面积。

夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙，一般为4~15mm。

夹具体结构型式应便于工件的装卸，分为开式结构、半开式结构、框架式结构等。

排屑方便

切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。

可以在夹具体开排屑槽、在夹具体下部设置排屑斜面。

在机床上安装稳定可靠

夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。

当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越高则支承面应越大；夹具底面四边应凸出，使夹具体的安装基面与机床的工作台面接触良好。

接触边或支脚的宽度应大于机床工作台梯形槽的宽度，应一次加工出来，并保证一定的平面精度；当夹具在机床主轴上安装时，夹具安装基面与主轴相应表面应有较高的配合精度，并保证夹具体安装稳定可靠。

夹具体零件图如图1-4。

1.3.绘制夹具装配图

1.3.1.制图比例1：

1

把工件视为透明体，用粗实线划线画出轮廓，画出定位面、夹紧面和加工的孔，无关表面可以省略。

1.3.2.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工件旋转后夹具的轮廓，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。

对

零件编号，填写标题栏和零件明细表。

其中还要在定位，导向完成后进行定位精度的验算，在夹紧机构完成后进行夹紧力的验算，以及重要的受力元件或机构的强度、刚度验算。

图1-4夹具体零件图

图1-5夹具装配图

2.夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件

夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求，主要目的是为了检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否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。

2.1.夹具装配图上标注的尺寸

1）夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高为200x100x132尺寸。

2）夹具在机床上安装精度的尺寸，即夹具安装基面与机床相应配合表面之间的位置尺寸。

3）夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。

4）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。

5）影响对刀精度的尺寸，即刀具与对刀元件之间的尺寸.

上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差的1/5~1/2，在夹具选取时，必须结合工件的加工精度要求、批量大小及工厂在制造夹具方面的生产技术水平等因素进行细致分析和全面考虑。

待选用精度=（1/5~1/2）x0.2=0.04~0.1.

我选用的精度为0.05mm。

2.2.夹具装配图上应标注的技术要求

应标注的技术要求包括：

相关元件表面间的位置精度，主要表面形状精度，保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。

通常有以下几方面：

1）定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度，如保证定位销的轴线与底面A的垂直度为0.02—0.03mm。

2）各导向元件的工作面间的相互位置精度，如钻套与钻模板之间采用H7/m6配合。

3）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，如两钻套中心线间的距离为50±0.02。

4）对零件编号，填写标题栏和零件明细表。

每一个零件都必须有自己的编号，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。

完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。

完整填写明细表，一般来说，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。

3.夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件。

对装配图中的非标准零件均应绘制零件图，视图尽可能与装配图位置一致，尺寸、形状、位置、配合、加工表面的表面粗糙度等要标注完整。

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，也是为了各夹具零件加工后进行安装配合能满足制造工件的要求。

绘制1个关键的、非标准的夹具零件,如夹具体等。

本设计主要画夹具体的零件图。

3.1夹具零件图上应标注的尺寸

1）零件图的投影应尽量与总图上的投影位置相符合，便于读图和核对。

2）尺寸标注应完整、清楚，避免漏注，既便于读图，又便于加工。

3）同一工种加工表面的尺寸应尽量集中标注。

4）对于可在装配后用组合加工来保证的尺寸，应在其尺寸数值后注上“按总图”字样，如，钻套之间、定位销之间的尺寸等。

5）要注意选择设计基准和工艺基准。

6）某些要求不高的形位公差由加工方法自行保证，可省略不注。

7）为便于加工，尺寸应尽量按加工顺序标注，以免进行尺寸换算。

3.2.夹具零件图上应标注的技术要求

应将该零件的形状、尺寸、相互位置精度、表面粗糙度、材料、热处理机表面处理要求等完整的表示出来。

本设计零件图选用夹具体，在标注粗糙度时，安装平面的粗糙度选用3.2，重要安装孔用1.6，其他用6.3。

在形位公差方面，夹具体上表面与夹具体安装底面平行度为0.05mm.

设计总结

这次的夹具课程设计结束了，我从中学到了很多知识。

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，对零件的生产加工也有了更深层次的了解。

装备在现在工业中有着重要的作用，当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。

在具体设计的过程中，我遇到了很多问题，比如：

加工零件时，我应该如何定位，才能满足要求，又能使工人师傅加工方便、快捷、高效。

于是我不断地给自己提出新的想法，然后去论证这种想法的使用性，在这个循环往复的过程中，我学到了很多东西，同时毕业设计也在一天天的完成中。

虽然我的设计作品不是很成熟，参考了很多资料仍然还有很多不足之处，但我心里有一种莫大的幸福感，因为我实实在在地走过了一个完整的设计所应该走的每一个过程，并且享受了每一个过程，更重要的是这个设计中我加入了自己鲜活的思想。

在整个课程设计的过程中，我学到的不仅仅是课程设计本身，还有很多课程设计之外的东西，一种态度，既是对学术的态度，也是对人生的态度，尽自己所能，认真做好手边的事情。

有些东西，最开始接触的时候，我们会觉得很陌生、很难，不知从何入手，这时，我们需要静下心来，仔细分析，将问题一点一点的解决，这是一个漫长的过程，也是一个学习的过程，期间会觉得茫然、困惑、不知所措，但是当我们坚持到最后，完成它的那一刻，我们会觉得很有成就感，那是一种对自己能力的肯定，对自己的认可。

参考文献

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