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顶杆螺纹孔底孔钻床夹具

制造工艺学课程设计说明书

设计课题：

顶杆螺纹孔底孔钻床夹具

姓名学号

学院班级：

08机械电子1班

指导老师：

目录

一、课程设计的目的--------------1

二、设计前的准备工作-----------2

三、专用夹具的设计--------------3

（1）零件分析---------------------------3

（2）定位方案分析---------------------3

（3）定位误差分析---------------------4

（4）夹紧方案确定---------------------7

（5）夹具结构设计---------------------8

（6）主要定位元件及钻模板计-----10

四、课程设计总结----------------11

五、参考文献----------------------12

一、课程设计的目的

〔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。

二、设计前的准备工作

（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。

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。

（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，圆柱长为160mm，外圆ψ40mm。

螺纹孔的直径为ψ16，设计钻M16螺纹孔的底孔夹具。

图1-1

三、专用夹具的设计

（一）零件分析

该螺纹孔的底孔的加工工序是工件加工工艺过程最后加工序。

所以其它可以选作定位基准的表面基本均已加工完成。

本工序需保证的尺寸包括螺纹孔的底孔尺寸Φ14.5、底孔中心线距离斜面的端面边缘为L3=15mm和底孔中心线与边缘的角度

。

需限制的自由度包括

、

、

和绕x、y、z轴转动的自由度。

实际定位时可以采用完全定位。

（二）定位方案分析

定位方案1：

Φ40外圆表面、轴端面和螺旋槽槽面。

外圆表面限制

、

和绕y、z轴转动的四个自由度、端面限制x方向的移动、螺旋槽槽面用螺丝钉限制绕x的转动。

这样定位方便工件的安装和夹紧，而且有助于提高定位的刚度和稳定性。

定位方案2：

Φ40外圆表面、轴端面和侧面的键槽

外圆表面限制

、

和绕y、z转动的四个自由度、端面限制x方向的移动、键槽限制绕x轴的转动。

这样定位工件的安装会比较麻烦，也很难保证加工斜面的水平度。

综上分析，决定选用方案1的定位方法。

（三）定位误差分析

（1）位置精度

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有三个方面：

a）工件在夹具中的安装误差，它包括定位误差和夹紧误差。

b）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。

c）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。

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。

（2）误差计算

a）L3=15mm尺寸的定位误差分析：

忽略工件的圆度误差和V形块的角度误差，可以认为工序基准（工件外圆中心）在水平方向上的位置变动量为零，即使用V形块对外圆表面定位时，在垂直于V形块对称面方向上的定位误差为零。

工序基准为圆心O，如图1-2所示，可以写出O点至加工尺寸方向上某一固定点（例如V形块两斜面交点A）的距离：

图1-2

=

=

式中d为工件外圆直径，其中d=

；

为V形块两斜面夹角，其中

=

；

对上式求全微分，得到：

d（

）=

—

用微小增量代替微分，并将尺寸（包括直线尺寸和角度尺寸）误差视为微小增量，且考虑到尺寸误差可正可负，各项误差取绝对值，得到工序尺寸H的定位误差：

=

+

式中

和

分别为工件外圆直径公差和V形块的角度公差。

若忽略V形块角度公差（实际上，在支承定位的情况下，定位元件的误差—此处为V形块的角度误差，可以通过调整刀具相对于夹具的位置来进行补偿），可以得到V形块对外圆表面定位，当工序基准为外圆中心时，在垂直方向上的定位误差为：

=

=

=

=0.0438mm

如下图1-3，

的误差

=

=

=0.0877mm

图1-3

b）

定位误差分析：

图1-4

这个角度由V形块与夹具体底面的角度决定。

所以设计这个角度时要求的误差小于制造误差。

经以上分析，选择方案中的尺寸和精度可以保证满足加工要求。

（四）夹紧方案确定

（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。

（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：

a）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。

b）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。

c）夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。

d）手动夹紧机构应操作灵活、方便。

（4）夹紧方案1：

移动压板作为夹紧机构。

安装和使用都很方向，力和作用点也好控制。

夹紧方案2：

V形块作为夹紧机构。

但是其安装和力的作用点很难安排，使用也不方便。

综上所述，决定选用方案1作为夹紧机构。

（五）夹具结构设计

（1）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。

（2）绘制夹具装配图

a）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。

b）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

（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。

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。

③夹具与刀具的联系尺寸。

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。

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。

（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。

③定位表面与导向元件间的位置精度。

④导向元件工作面间的位置精度。

（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。

（六）主要定位元件及钻模板计

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。

零件图一：

钻模板

图1-6

零件图二：

V形块

图1-7

四、课程设计总结

a）致谢

在老师和同学的共同努力下，我们在两周的时间内完成了夹具课程设计。

我们花费的时间很长，因为这是同学第一次进行这样的课程设计。

虽然过程中我们遇到了遇到困难，但是在老师的指点下，同学们都的十分的努力。

我们这次终于把我们所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。

同学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。

这些都是因为老师的帮助下，我们才能完成的。

谢谢老师。

b）感想

两周的夹具课程设计过去了，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。

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，在这两周短暂的课程设计里，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。

通过这次实训，我能够熟练运用CAXA电子图版绘图软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识。

五、参考文献：

[1]孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，1991

[2]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1993

[3]崇凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，1993

[4]王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，1987

[5]黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，2004

[6]薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，1995

[7]崇凯主编.机械制造技术基础课程设计指南.化学工业出版社，2006.12

[8]陈于萍，高晓康主编.互换性与测量技术.北京高等教育出版社，2005.

[9]司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础.高等教育出版社，1991

[10]张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导及习题.机械工业出版社，1999.11

[11]艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社，2002

[12]黄如林，汪群主编，金属加工工艺及工装设计。

化学工业出版社，2005