连接座钻孔夹具设计.docx

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连接座钻孔夹具设计

1.1零件说明................................................................2

3.0夹具方案选案............................................................3

4.0夹具方案....................................................................4

4.1确定定位方案........................................................4

4.5夹具总体装配........................................................9

5.0切削力、夹紧力、误差、精度计算分析................10

7.0致谢..........................................................................13

前言

一、机械制造工艺课程设计是一个非常重要的教学环节，它一方面要求我们通过设计能获得综合应用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，这也是以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。

二、本说明书是根据连接座钻孔所需夹具的设计原理编写的。

内容主要包括任务介绍、定位方案、定位误差分析、夹紧方案确定、夹具结构设计等内容。

三、此次设计是在系统地学完了专业基础课、机械制造工艺学、机械设计、机械制造技术基础课程设计以及大部分专业课之后，结合金工实习、认知实习、生产实习进行的又一次实践性环节。

这次设计使我能综合运用所学的基本理论，学习和初步掌握设计普通夹具所具备的知识和能力，是一次深入的综合性的复习，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。

四、《专业课程综合设计课程设计》安排在大四上学期，是在我们学完了《机械制造工艺学》、《金属工艺学》、《机械设计》、《互换性与测量技术》、《制造技术基础》等主要专业基础课，参加了金工实习、认知实习、生产实习，经过了减速器设计、机械工艺制造技术基础课程设计之后进行的又一次实践性环节，是对所学理论知识的又一次更系统更全面的应用、巩固与深化。

马上就要步入社会，接触真正的生产加工，所以这次设计是个很好的锻炼机会。

1.0加工零件

1.1零件说明

图1

工序要求：

摇臂钻床上钻取图1右端面所示的3个凸耳的通孔，孔有公差要求和同轴度要求，材料为HT200。

连接座钻孔夹具工艺规程设计是根据连接座的加工过程中所需要的工序和所使用的机床设备编写的，根据产品的技术要求，以及外形尺寸、粗糙度、加工精度等要求所进行的工艺设计，其结果将直接影响所加工产品成型后的质量，加工工艺就是为了要得到指定产品所进行的设计，从最初的毛坯成型到最后的总检入库封存，主要包括毛坯分析、工艺加工方案制定、机床选择、加工余量计算、工时计算等内容。

2.0工序（图）

2.1工序说明

图2零件加工工序截图

本次的设计任务是为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度而设计连接座钻孔的专用夹具。

该设计选择缸底加工工序，即加工均布的3个直径为φ7的通孔，该专用夹具将用于Z550立式钻床（A=600、B=500、H=800），刀具为直柄麻花钻。

3.0夹具方案选案

3.1两个方案

方案一：

由于本零件属于铸造毛坯，我们选择以平面定位。

在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差，所以在该工序中选择右端面以及端面以上的凸耳为定位基准

方案二：

以直径为φ17.5的孔来定位

3.2对比选优

方案分析：

方案1和方案2都选用立式钻床，定位方式不同，夹紧方式相同，方案2通过直径为φ17.5的孔来定位，由于φ17.5的孔是毛坯孔，孔精度不高，而且使用过久会导致孔变大，影响工件的标准尺寸，而方案1不会产生以上问题，故因选方案1。

4.0夹具方案

4.1确定定位方案

本工序可以同一夹具上加工完成。

如上图1所示，工序加工要求保证的位置精度主要是3个加工孔的孔径精度，以及同轴度要求，根据基准重合和互为基准原则，故定位方式如下图。

图3工件定位截图

其定位原理为：

在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。

当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。

要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点：

①、使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置；

②、使夹具在机床上占有正确的位置；

③、使刀具相对于夹具占有正确的位置。

工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。

工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用

、

、

来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用

、

、

来表示。

由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。

因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。

工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。

也就是说。

工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。

工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。

4.2确定导向装置

本工序3个孔加工的精度要求较低，采用一次装夹完成钻，故此夹具采用与孔尺寸相对应的固定钻模板做导向元件，相应的立式钻床上面采用快换夹头。

图4工件定位截图

如图4所示，固定钻套外径尺寸D为：

、，固定钻套与钻模板之间的配合尺寸为

、

。

4.3确定夹紧机构快卸方案

在机械加工工艺设计中，在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧工件。

如下图所示，以左端的V型块定位，通过右端的V型块的螺钉旋紧来夹紧。

4.4夹具体设计

夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。

考虑夹具与机床的连接，因为是在立式钻床上使用，夹具体在工作台上通过夹具体底座上的U型槽与钻床工作台上的T型槽之间用4个螺栓固定。

夹具体上表面与其他元件接触的部位均做成等高的凸台以减少加工面积，夹具体底部设计成周边接触的形式以改善接触状况，提高安装的稳定性。

最后夹具的总图如下图所示

5.0切削力、夹紧力、误差、精度计算分析

5.1定位误差分析

定位心轴与定位孔的配合尺寸为φ10

，即定位孔φ

，定位夹紧心轴φ10

，定位夹紧心轴下端与夹具体底板上槽孔的配合尺寸为φ14

，即夹具底板孔槽φ50

，定位心轴底端φ50

，定位心轴上端部为螺杆，用六角带肩螺母夹紧。

对于此工序而言，工件的定位基准和工序基准重合，基准不重合度为0，即

，由于定位心轴制造和孔配合引起的基准位置误差：

。

总定位误差计算公式为：

即：

由于此工序保证的是φ7孔和φ10孔之间的相对位置，而该定位方案所造成的定位误差并不影响两孔之间的相对位置。

5.2钻削力及夹紧力的计算

夹紧装置中产生源动力的部分叫做力源装置，常用的力源装置有气动、液压、电动等夹紧装置中直接与工件的被夹压面接触并完成压夹作用的元件称为夹紧元件，本设计采用了偏心轮夹紧。

夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有很大影响。

夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。

夹紧力过小则工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成安全事故。

由此可见夹紧力大小必须适当

刀具：

高速钢麻花钻，钻头直径为7mm；加工材料HT200。

钻孔时钻削力

0.8KP

公式中：

d——钻头直径7mm

f——进给量0.13；

KP——修正系数（200/150）0.6；

所以

0.8KP=419×7×0.130.8×0.681=358N

对钻孔时钻削力F进行分析可知，钻孔时F竖直向下，在钻孔过程中钻削力F就能起夹紧的作用。

5.3钻模的钻孔精度计算

由《机床夹具设计手册》P9、表2-2得到孔加工钻模的钻孔精度计算公式：

式中1、

10,

25,

24；

2、

，

19.50，

0，

0，

10，

50，

24

由《机床夹具设计手册》表2-2附表得F=0.8，K=0.35，P=0.2,

，经计算得

孔

10：

；

孔

14：

。

式中：

工件加工尺寸L的偏差（毫米）

钻模上固定衬套中心位置的偏差

快换钻套孔最大直径（毫米）

刀具最小直径（毫米）

快换钻套外圆最小直径（毫米）

固定衬套孔最大直径（毫米）

钻孔深度（毫米）

钻套长度（毫米）

钻套下端面到工件上端面的间隙F固定衬套中心位置偏差系数

K配合间隙的系数P钻套偏斜的系数

M可换钻套偏心的概率系数e可换钻套的偏心量（毫米）

6.0总结

经过这次专业课程综合设计，使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西，受益匪浅。

首先，能把以前所学的各种知识，综合地运用于这次设计中，巩固了以前所学的知识；其次学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册；最后，掌握分析问题，解决问题的方法。

在这次专业课程综合设计中，主要是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。

通过夹具定位误差的分析计算、公差配合的分析计算以及公差配合的选择，让我更扎实的掌握了机械专业的基本理论知识，对以后我们的实际工作都有很现实的意义。

7.0致谢

这次的课程设计让我学到很多，并且巩固了所学的知识。

在做设计的时候，我要感谢我的指导老师和我的同学。

我的夹具设计题目是缸底夹具的设计，目的是为了保证这道钻孔工序的精度和加工效率。

在设计开始时，在老师的帮助下我逐渐明确了设计思路，这使我的工作能够渐渐的展开；在和老师的讨论中我明确了夹具设计方案，并了解了定位夹紧的方式。

在随后的设计中，我按照夹具设计的思路一步一步的设计。

在这过程中，我也遇到了一些问题，比如该如何选取夹具体材料等，这些问题都是在老师和同学的帮助和探讨中得到很好的解决。

在和老师同学的讨论中，使我学到了很多东西，也认识了一些自己的不足，总之，非常感谢老师和同学在这次课程设计给我的帮助！

8.0参考文献

1、《机床夹具设计手册》1980年上海科学技术出版社

2、《实用机械加工工艺手册》陈宏钧主编2003年机械工业出版社

3、《互换性与测量技术基础》李军主编2007年华中科技大学出版社

4、《机械制图》大连理工大学工程图学教研室编2007年高等教育出版社

5、《机械制造工艺学》清华大学王先逵主编机械工业出版社

6、《现代夹具设计手册》朱耀祥浦林祥主编2010年机械工业出版社