夹具课程设计说明书.docx

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夹具课程设计说明书

夹具课程设计说明书

————————————————————————————————作者:

————————————————————————————————　日期:

洛阳　理工　学院

课程设计说明书

课程名称：

机械制造装备设计

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:

B０８0２05

姓　名:

史俊南

学　　号:

B08020５2１

2０1２年　　月日ﻬ

课程设计任务书

机械工程系　　机械设计制造及其自动化专业

学生姓名史俊南　班级B080２05　学号B０8020521

课程名称：

机械制造装备设计

设计题目:

　钻床夹具设计ﻩﻩﻩ

课程设计内容与要求：

内容:

为所示支架设计一套钻模夹具,便于摇臂钻床的加工。

设计要求：

1.在摇臂钻床上加工Φ12的通孔。

2.要求绘制A1夹具装配图一张，,零件图一张，说明书一份。

3.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,便于批量生产。

设计（论文）开始日期201２年２月1９日　　指导老师:

设计（论文）完成日期20１2年3月2日　　张老师

　　　　　　　　　２01２年月　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

学生姓名史俊南班级Ｂ08０2０５学号　Ｂ0802０５21

课程名称机械制造装备设计

设计题目钻床夹具设计

指导老师　张老师

课程设计篇幅:

图纸二张

说明书17　页

指导教师评语：

　　年月日　　　指导教师：

ﻬ目录

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

1．　专用夹具设计-－－------－----------－－---------－－－-------－－-－－----------－-－－－------5

1.1设计前的准备工作－－－－-－--－－－-－-－-－－-－----－--------－-－-－-－－-------－---－-－--－-----５

１.1.1.明确工件的年生产纲领-－-－-－－－--－－－－－－--－----－-－－---－---－---------－----－---5

１．1.2.熟悉工件零件图和工序图----－－-----－－----－------－－------－－--－---－----－－---５

１.１.３．　加工方法----－-------－-－-－--－－--－－-----------－-----－---------－--－---－--－--－-----6

1.2．总体方案的确定－------－-----－--－--－---－－--－－－--------－－----－-－--－－-－-----－--－6

1.２.１.　定位方案－--－－-－--－--－-－－--------－－－---------------－-－----------------－-－----－--6

１.2.2选择加紧机构--－－-－-－--－--------－－－－-------－－---------－--－-------－－--－-－-－---－-６

１.2.3选择导向装置---－--－-－------－－-----------－-－－－－-－-－---－－－--------－-－--－－－-－---－7

１.2.4.　夹具体－-－-------－-－－-－－--－--－－-－－-----－--－－－----－---－-－--－--------------－－-－--－－8

１.3．　绘制夹具装配图-－-－-----－-------－----－------－-－---－-------－-------------－----－－9

1.3.1.制图比例的选择－－－-－---－－－----------－---－---－---－--－-－---－----－------－－-----9

１.3.2.定位、夹紧、导向,夹具体---－---－－－------－-----－-－-－--－-－－－-----－--－-－－9

2.　装配图上应标注的尺寸和技术条件--－--------－--－－----－-－----－－－--－-------－－11

2.1.具装配图上标注的尺寸-－---－--－--－---－－-----－-----------－----－－-------------11

2.2.　夹具装配图上应标注的技术要求-－--－-－-----－－－－--－--－-－----－--－--－-－－--－-1１

3.夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件--－----－－------------－－-－--－--－--－--１2

3.1.夹具零件图上标注的尺寸----－－--－-----------－---－---－－－－-－----－----－------－-12

3.2.夹具零件图上应标注的技术要求------------－-－－--－------－-－－--------－-－－--12

4.方案设计论证-－---－--－-－－-----－--－---－－-－-－--－--－－---－---------－-－－--－－----－------1３

4.1.　设计方法与结果－－---－---－-----------------－----－-－--------－－-－--－-－-－-－－－--－---１3

感想－－-－----－-----－---－－-－－--－------－-----－－－--－－-－－-－----－-－－---－-----－-－-－-－－－----－-－－-1５

致谢-－－-－--－---－－-－---－------------－－-－--－---－-－－－－－-------------------－------－--－－－－----16

参考文献－-－---------------－------－－-----－--－－－-－--－－--－－－－---－-----－----－--－---－-－-----1７

　　　　　　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。

他们时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3破坏定位，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

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，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。

·　　　　　　

　　　　　　　　图1—１工件图

已知待加工工件如上图所示,零件材料HT15~30，加工Φ1２孔（前工已将各部尺寸加工），用Φ64孔定位。

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Φ1２孔。

1．2．总体方案的确定

1.2.1.定位方案

　　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

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。

选用内六角螺栓将长圆柱销定位在夹具体上,用一面两销定工件的五个自由度。

根据本次夹具设计的零件，我设计的定位方案为短圆柱销和菱形销组合定位,可以制6个自由度，所以选用该种定位方案。

1.2.2选择加紧机构

（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。

（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。

（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。

选用联动夹紧装置来夹紧工件。

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。

　　　　　方案一　使用一般夹紧机构

　　　　　方案二使用联动夹紧机构

　　由于工件批量小,加工质量要求比较高，宜用联动的手动装置。

轴承套的轴向刚度比径向刚度好,因此夹紧力应指向限位台阶面。

采用联动紧机构，使工件装卸迅速、方便。

因定位方案选择的是心轴定位，快速联动夹紧机构更合适于本方案，所以采用方案二。

１.2．３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，为提高加工效率，选择快换导向套加工工件。

如下图所示：

　　　　　　　图1—2快换钻套

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。

　　　　　　图１—３夹具体

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,用双点划线画出轮廓，画出定位面、夹紧面和加工表面,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。

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。

装配图：

　　　　　　　图1—5　夹具装配图

（1）总装配图应按国家标准尽可能1：

1地绘制,这样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,用双点画线画出主要部分（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）按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690ｍｍ，宽４60mm，高450mm。

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用间隙配合,其尺寸公差为　　　　　　　

衬套与钻模板之间采用过盈配合，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。

如衬套8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。

如设计中短圆柱定位销4相对于已加工好两孔中心线位置要求

mm；

（6）标注技术条件。

①定位元件的定位面间相互位置精度。

②定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。

如定条形板1５与夹具体底面的平行度不得大于0.０2；短圆柱销和加工工件Φ64孔配做，菱形销２5与衬套8和夹具体28上的孔配做，菱形销的轴线与夹具体体面的平行度不得大于0.02。

③定位表面与导向元件间的位置精度。

快换钻套５孔中心线对于夹具体2８底面的垂直度误差不得大于0.02。

　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满足

。

（７）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。

2.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）夹具外形轮廓尺寸,如长、宽、高。

如本次设计中的长6９0ｍm,宽46０mm,高45０mｍ。

（2）夹具与机床工作台或主轴的配合尺寸，以及固定夹具的尺寸等。

（３）夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头引导所需要的距离（１~2）d=1８mm。

　（４）夹具中工件与定位销之间按一般精度等级如H７/h6,钻套与钻头间一般选H7／h6、钻套与衬套间一般选Ｈ７/n6，夹具中所有相互间有配合关系元件应标注配合尺寸、种类和精度。

　　（5）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间,各导向元件之间装配后的位置尺寸及公差应满足要求。

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1/3。

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，主要表面的形状精度,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间相互位置精度。

（2）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。

　（３）定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。

（４）各导向元件的工作面间的相互位置精度。

　（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。

对于不同的机床夹具,对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出该夹具的具体的技术要求。

设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类夹具的图样资料等。

３.夹具零件图上应标注的尺寸和技术要求

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,也是为了各夹具零件加工后进行安装配合能满足制造工件的要求。

３．1.夹具零件图上标注的尺寸（夹具的底座）

（1）夹具底座的外形尺寸

（2）夹具体的底座上的各螺纹孔之间的位置尺寸要求,定位销的配做精度要求。

3.２．夹具零件图上应标注的技术要求

（1）夹具底座下表面和上表面的粗糙度要求，上表面本身的平面度要求,上下表面之间的平行度要求。

其中钻模板支撑的零件图如图3－1所示

图3—1

4.方案设计论证

（1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床,应选用立式钻床加工比较合理。

（2）其次工件主要定位部分为一面两孔,所以在本方案中用一面两销定位，正好满足六点定位原理,故此工件就采用这种方法进行定位。

（３）最后将一面两销先固定在一工字钢型上，利用支撑板和短菱形定位销、进行定位,一面两销把工件定位后，可利用凸轮联动夹紧机构对工件进行夹紧,工件的夹紧力的方向应该和工件Φ12孔的径向方向一致,保证工件的轴线和夹具体的底座有一定的平行度要求。

4.1．（１）首先对工件的加工要求进行分析,已知工件上钻六个Φ12的孔,根据工件的形状和加工要求,我认为此工件的加工采用立式钻床比较合理。

（2）其次根据六点定位原理,选用两个条形板代表一个大平面、一个短圆柱销，一个短菱形销，一面两销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,在水平方向上进行夹紧,可以利用凸轮联动夹紧装置对工件进行夹紧,避免工件加工时的移动影响加工精度。

（3）最后对整个夹紧方案分析得出,定位符合六点定位原理,夹紧工件稳定，所以此夹具设计方案可行。

　　　　　　感想

通过加工弯支架对钻床夹具的设计，对常用工件在加工过程中对夹具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了钻床夹具的结构特点及设计计算方法,对独立设计夹具具有了一次前所未有的锻炼。

在设计过程充分利用了各种方式,查阅大量的文献资料,对四年来所学的专业课程来了一次大综合,重新深入学习了一遍,同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解，在设计过程中充分利用CAＤ软件绘图，在计算机软件的帮助之下,大大的提高了工作效率。

　总之，通过这一次的课程设计,让我把三年来所学习的知识系统地复习了一遍，不仅如此，我更加深刻地理解了一些理论知识；同时,通过对其他文献资料的参考，让我的知识面扩大了很多,学习了更多的专业方面的知识，着实获益匪浅!

　　　　　　致谢

致谢

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，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，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。

在此,感谢课程设计的指导老师，谢谢你细心、耐心的指导。

感谢帮助过我的同学们，谢谢你们的帮助。

　　　　　　　　　　此致

敬礼

　　　　　　　　参考资料

《机械设计》徐锦康主编机械工业出版社

《机械设计课程设计》陆玉何在洲佟延伟主编　

《机床夹具设计手册》徐弘本主编　辽宁科学技术出本社

《机床夹具设计手册》第二版　洛阳工学院第一汽车制造厂职工大学主编上海科技出版社

《机床夹具设计》　王启平　主编　哈尔滨工业大学出

《机械设计》王昆　　何小柏　　汪信远高等教育出版社

《机械制造技术基础》　第二版　赵雪松任小中赵晓芬　主编　　

华中科技大学出版社