精品资料钻床专用夹具设计1.docx

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精品资料钻床专用夹具设计1

XXX大学

设计说明书

课程名称机械制造装备设计

设计课题钻床专用夹具设计

专业机械设计制造及其自动化

班级XXX

姓名XXX

设计任务书

机械工程　系机械设计与制造及其自动化专业

学生姓名　XXX班级XXX学号XXXX

课程名称：

　机械制造装备设计

设计题目：

　钻床专用夹具设计

设计内容与要求：

内容：

为三孔支承块设计一套钻模夹具，便于摇臂钻床的加工。

设计要求：

1.在摇臂钻床上加工两个Φ10的通孔。

2.要求绘制A1夹具装配图一张、A3零件图一张、设计说明书一份。

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）开始日期年月日指导老师

设计（论文）完成日期年月日

年月日

设计评语

机械工程　系　机械设计与制造及其自动化　专业

学生姓名XXX　班级　XXX学号XXXX

课程名称　机械制造装备设计

设计题目　钻床专用夹具设计

指导老师　XXX老师

设计篇幅：

图　纸　2　张

说明书　15　页

指导教师评语：

目录

绪论2

第一章设计思想3

第二章主要技术指标4

第三章专用夹具设计5

3.1设计前的准备工作6

3.1.1明确工件的年生产纲领5

3.1.2熟悉工件零件图和工序图5

3.1.3加工方法5

3.2总体方案的确定5

3.2.1定位方案5

3.2.2常用的加紧机构有：

8

3.2.3选择夹紧机构8

3.2.4选择导向装置9

3.3夹具体10

3.3.1绘制夹具装配图10

3.3.2绘制夹具零件图11

3.3.3使用说明11

第四章设计方案与结果12

4.1设计方案论证12

4.2设计方法与结果12

第五章设计心得13

第六章致谢14

第七章参考文献15

绪论

机械装备设计是一门非常重要的教学环节，这次设计使我们能综合应用机械制造基础中的理论知识，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决了零件机械制造中的问题。

也算是毕业之前对所学专业课程的一次总复习。

就我个人而言，我希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望在这次设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。

由于能力有限，此次设计存在很多不足之处，希望老师给与指导。

第一章设计思想

本工序是为三孔支撑块加工3个

孔，所设计的一套钻床专用夹具。

主要指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和是使用性好。

我在设计专用夹具时为了能满足工件的加工精度要求，考虑了合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行了必要的精度分析。

由于是大批量生产，采用了固定式钻床夹具，提高了生产效率。

在工艺性方面是这种夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。

在使用性方面这种夹具的操作简单、省力、安全可靠，排削也方便，必要时可设计排削结构。

通过对钻床夹具的制作，进一步巩固和所学知识并使所学知识得到综合应用。

学会查阅和收集技术资料，提高应用计算机辅助设计的能力。

设计思想：

以定位销为主定位，V形块为辅助定位。

第二章主要技术指标

（1）保证工件的加工精度

专用夹具应有合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

（2）提高生产率

专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。

应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效加紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。

（3）工艺好

专用夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。

专用夹具的生产属于大批量生产。

（4）适用性好

专用夹具的操作应简单、省力、安全可靠，排削应方便，必要时可设计排削结构。

（5）经济性好

除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。

第三章专用夹具设计

3.1设计前的准备工作

3.1.1明确工件的年生产纲领

由所给零件及其技术要求可知，该零件为大批量生产。

所给零件只需加工3个

的孔，其他工序都已加工好，为了提高生产率，该夹具采用滑柱式。

3个孔同时加工。

3.1.2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。

待加工工件如下图1-1所示，要求在3个外圆

mm，高为30mm圆柱面上钻3个

的通孔的夹具。

图1-1

3.1.3加工方法

根据零件图可知，本道工序的内容是钻3个

的通孔。

孔的加工精度为IT7，表面粗糙度要求为Ra1.6um,一次钻孔达不到该要求，应采用钻孔，扩孔，铰孔的加工方法。

3.2总体方案的确定

3.2.1定位方案

（1）确定工件需要限制的自由度，选择定位基准。

由于在钻床上钻

的通孔，应限制工件

一个自由度，为保证孔

的中心线与基准面A的垂直度，需限制工件

自由度，为了保证尺寸50

0.15，需要限制工件

自由度，为了保证尺寸120

0.15，需限制工件

自由度，为了保证

与

同轴，需限制工件

自由度，根据加工需求，应对该工件采取完全定位，限制工件的六个自由度。

由于圆柱面的设计基准是工件的下端面，从基准重合的要求出发，定位基准最好选择工件的下端面，在该端面上用三个支承点（用支撑板）限制

，

，

三个自由度。

在保证53

0.15方面，工序基准是孔

的中心轴线，定位件采用削边销最好，限制了工件

自由度，由于孔

与圆柱轴线重合，定位件采用V形块，V形块具有良好的对中性，限制了工件

自由度，因此定位元件结构及其布置如图1-2

图1-2

（2）定位元件结构尺寸

安上述分析，本定位装置由支撑板，削边销，V形块组成。

削边销与夹具体连接选用过渡配合H7/r6.

在每个工件上钻三个孔，除三个孔中心线到圆柱

的中心距不同外，三个孔的加工可以采用两种方案。

一种方案是采用摇臂钻床，在一次装夹中分别加工三个孔，另一种是采用固定式钻床，在一次装夹中三个孔同时加工。

由于钻床的精度只能达到IT10-IT13，不能够达到零件所要求的公差等级，后续还应有扩孔，铰孔工序才可以达到要求，该两种方案均不能达到精度要求，由于改零件是大批量生产，应该要有较高的生产率，故可采用第二种方案同时加工三个孔。

（3）误差分析与计算

夹具的主要功能是用来保证工件加工表面的位置精度。

影响位置精度的主要因素

（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，指夹具相对于刀具或相对于机床成形运动的位置误差。

（3）加工过程中出现的误差，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，以及加工成形原理上的误差等。

第三项一般不易估算，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。

误差的计算

（1）定位误差主要是定位孔

与定位销

的间隙产生，最大间隙为0.05mm,

（2）钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为53±0.15mm，120

0.15mm,误差为0.3mm；

（3）钻套与衬套的配合间隙，由Φ30H7/g6可知最大间隙为0.025mm；

钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出

刀具与钻套配合为Φ20H7/g6最大间隙为0.025mm,将H=25mm,h=20mm

B=30mm.代入，可求出e=0.0625mm

由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项误差也不可能同时出现最大值，各误差方向也可能不一致。

3.2.2常用的加紧机构有：

斜楔加紧机构：

利用斜面直接或间接压紧工件的加紧机构。

螺旋夹紧机构：

由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。

螺旋夹紧机构简单，容易制造。

偏心夹紧机构：

用偏心件直接或间接加紧工件的机构。

偏心夹紧机构操作方便、加紧迅速，但其加紧力和加紧行程都较小，一般用于切削力、振动小的场合。

定心夹紧机构：

一种能同时实现对工件定心、定位和加紧作用的夹紧机构。

该机构依靠个定心加紧元件以相同的速度趋近或推理夹具上的某中心线或对称面，使工件定位基面尺寸的偏差，平均对称的分配在加紧方向上，从而实现定心夹紧。

3.2.3选择夹紧机构

（1）夹紧力的方向：

夹紧力的方向要有利于工件的定位，而不能破坏定位，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。

此外，加紧力的作用方向应尽量与切削力、工件重力方向一致，以减少所需夹紧力。

（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。

还要尽量靠近加工表面，以减少切削力对工件造成的翻转力矩。

必要的时候还可增加辅助支撑，以减少切削过程中的振动和变形。

（3）加紧方案的选择

大批量生产时，要求加紧工件效率要高，加紧要可靠，可采用手动联动加紧机构或液动、气动加紧机构。

可供选择的加紧部位有两种方案，一种是从侧面伸出的压紧件，压在工件圆弧处;另一种是从上方伸处的压柱压在工件的上表面。

前者的缺点是加紧三次、效率低。

而后者只需一次对工件加紧，三根压柱受力均匀。

考虑到钻孔的过程中，三个孔同时加工。

因此要求夹紧机构所提供的夹紧力足够大，并且要求具有良好的自锁性，所以第二种方案较好，具体结构如图：

图1-3

3.2.4选择导向装置

导向装置是为了保证孔的位置精度，增加钻头刚度，减少刀具变形，确保孔加工的位置精度的装置。

如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等。

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。

固定钻套是直接压入钻模板或夹具体的孔中的，属于过盈配合。

这种钻套位置精度高，结构简单，但磨损不易更换，故适合于中小批生产中知足按一次的孔。

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孔上，在采用间隙配合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，适合于中批以上生产。

对于一道工序内需要连续加工的孔。

应采用快换钻套。

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。

根据加工工件孔的大小，可算出钻套的高度H=（0.7-1.5）d.所选钻套如下图：

图1-4

由于钻套与衬套配合使用，钻套选用D=30mm,H=25mm,快换的钻套。

则衬套选用d=

mm,D=

mm,H=25mm的衬套。

3.3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。

3.3.1绘制夹具装配图

3.3.2绘制夹具零件图

图1-6

3.3.3使用说明

将工件放在支撑板上，同时孔

插入削边销内，摇动家具上的手轮，使活动V形块向工件方向移动，直到工件不能够旋转为止，工件被完全定位。

在搬动移动手柄，使压轴随压板一起向下移动，使工件夹紧。

之后就可以进行钻孔加工。

第四章设计方案与结果

4.1设计方案论证

（1）根据工件的需要，应选用立式钻床加工比较合理。

（2）改工件选用直径为35mm的圆孔和底平面为主要定位部分，再用V型块限制工件的旋转，正好满足六点定位原理。

（3）将工件装入削边销内，利用V型块对工件进行定位，使压板和压柱一起下移将工件夹紧，工件夹紧力的方向与工件的孔轴线方向平行，作用点在工件的上表面。

4.2设计方法与结果

（1）对工件的加工进行分析，在圆柱端面上钻

的孔，根据工件的形状和加工要求，我认为采用钻床比较合理。

（2）根据六点定位原理，选用一面、一销、一V型块定位，平面限制5个自由度，削边销2个自由度，活动V型块1个自由度。

正好满足六点定位原理，由于限制了六方自由度，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，可以利用移动压柱进行夹紧，因为移动压柱简单使用，而且不影响加工过程，所以最终选择移动压柱进行夹紧。

（3）对整个夹紧方案分析得出，定位用六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。

第五章设计心得

本次设计为我们提供了一个应用自己所学知识的的机会，从刚开始的的画图到最后写说明书，都是对我所学知识进行了检验。

专科阶段未做过这方面的设计，虽然这次做起来有些困难，但我还是坚持了下来，并从中学到了不少东西。

做设计思路很重要，所以在设计前要做好充分的准备，像查资料要认真、自仔细，为后续工作打下坚实的基础。

这次设计是我发现了我的不足，不足之处在于对钻床不够熟悉，在公差与配合方面的知识不够熟练，更是让我认识到在设计这方面，我的知识还是太少，还有其他方面的不足，我就不一一列出了。

不过这次设计，也让我摸索出了设计思路，培养了我的兴趣，增加了我的设计操作能力，最终看到自己设计出来的东西，心里还是有些喜悦和快乐。

第六章致谢

在老师和同学的帮助下，这学期的设计马上就要结束了，让我学到了不少东西，再次谢谢老师和帮助过我的同学。

在专科阶段，从未接触过夹具方面的设计，起初有些不知所措。

上过一段课后，老师可能对我们的水平有些了解，为了给我们减轻负担，老师提前给了我们题目，让大家提前准备，并且给了我们设计手册等相关资料，供大家参考。

在上课时，老师也会将设计中的注意的事项给大家说明，以免我们再次犯类似的错误，从看夹具装配图到零件图，老师都很负责，不懂得地方去问老师，老师也会一一解答。

在这次设计中，让我进一步的熟练了AUTOCAD的绘图方法，在老师和同学的帮助下，完成了这次设计，让我受益匪浅，相信这次的设计对我以后步入社会和工作会有很大的帮助，

第七章参考文献

王先逵《机械制造工艺学》机械工业出版社2006

赵雪松、任小中、玉花《机械制造装备设计》华中科技大出版社2006

吴拓《机械制造工艺与机床夹具》机械工业出版社2006

赵家齐《机械制造工艺学设计指导书》机械工业出版社2003

周兆元、陈于萍《互换性与测量技术基础》机械工业出版社2010