支撑座板钻床夹具设计.docx

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支撑座板钻床夹具设计

1.零件的分析

零件图给出了工件的尺寸、形状、位置精度的总体要求，同时已知待加工工件如图1-1所示，2xΦ8孔，并且保证两孔之间的中心距为38±0.2。

2.钻床夹具的概述

2.1钻床夹具的作用

（1）保证加工精度

用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其他生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛的使用夹具，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。

（2）提高劳动生产率

使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本（机动）时间，提高劳动生产率。

（3）改善工人的劳动条件

用夹具装夹工件方便、省力、安全。

当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。

（4）降低生产成本

在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。

但在单件生产中，使用夹具的生产成本仍较高。

2.2钻床夹具的组成

（1）定位元件

定位元件的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。

（2）夹紧装置

夹紧装置的作用是将工件压紧、夹牢，保证工件在加工过程中当受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。

（3）夹具体

夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。

（4）其他机构或元件

除了定位元件，夹紧机构和夹具体外，各种夹具还根据需要设置一些其他机构或元件。

如：

1）传动机构在气压、液压等机械化产生力源的夹紧中传递并改变力的机构。

2）分度机构在加工过程中改变工件相对刀具位置的机构。

3）对刀和导向元件对刀元件的作用是确定夹具相对于刀具的正确位置，如铣床上的对刀块；导向元件则同时兼有引导工具进行加工的作用，如钻套和镗套。

3.定位装置设计

3.1工件定位的基本原理

工件定位的实质就是限制工件的自由度，使工件在夹具中占有某个确定的正确加工位置。

任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三个坐标轴的转动。

六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。

无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。

根据工件加工表面的具体要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，此时称为完全定位。

有时则需要限制的自由度少于六个，这时称为不完全定位。

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，这称为非正常情况。

前者称为欠定位，它不能保证位置精度，是绝对不允许的；后者称为过定位。

过定位也不是绝对不允许的，在某些特殊场合下，如果应用得当，反而会成为对加工有利的因素。

如精加工中以一个精确平面代替三个支撑点，这样在加工时工件刚度好，振动小，有利于提高精度。

设计夹具时原则上应选该工件基准为定位基准，但无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。

六点定位原理采用留个按一定规律布置的约束点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。

3.2定位方案的选择

根据六点定位原理和两孔的加工精度要求，该工件至少应限制五个自由度，其中绕孔轴线的移动自由度可以限制也可以不限制。

因此，可采用如图3-1所示的定位方式来定位。

其中大平面甲面保证了工件绕R11孔轴线转动的自由度，同时半圆柱销保证了工件待加工孔轴线位置的确定，并且采用“V”型块的支撑块起到辅助支撑工件的作用，从而保证了工件的刚度。

4.夹紧装置设计

4.1夹紧装置的组成

夹紧装置的种类很多，但其结构均由两部分组成。

1.动力装置——产生夹紧力。

机械加工过程中，要保证工件不离开定位时占据的正确位置，就必须有足够的夹紧力来夹紧平衡切削力、惯性力、离心力及重力对工件的影响。

夹紧力的来源，一是人力；二是某种动力装置。

2.夹紧机构——传递夹紧力。

要是动力装置所产生的力或人力正确地作用到工件上，需要有适当的传递机构。

在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构，称为夹紧机构。

4.2夹紧机构的选择

根据实际生产类型，此夹具的夹紧机构不一复杂，且在设计夹紧装置时应满足以下要求：

（1）夹紧过程中，必须保证定位准确可靠，即不破坏原有的定位。

（2）夹紧力要适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。

（3）夹紧装置的自动化和复杂程度应及生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，工艺性好，便于制造和维修。

（4）夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证在源动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。

（5）夹紧装置的操作应当方便、安全、省力、迅速，符合操作习惯。

夹紧机构的种类虽然很多，但其结构大都以斜楔形夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础，这三种夹紧机构合称基本夹紧机构。

●斜楔形夹紧机构利用斜面直接或间接压紧工件的机构。

其加紧示意图如下：

●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。

螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。

由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，因此在手动夹具上应用较多。

常见的螺旋夹紧机构如下：

a.单螺旋夹紧机构b.快撤螺旋夹紧机构

c.组合螺旋夹紧机构

●偏心夹紧机构用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。

偏心夹紧机构式斜楔夹紧机构的一种变形。

常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴。

偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，但是其夹紧力和夹紧行程都较小，一般用于切削力不大、振动小的场合。

综上所述选用螺旋夹紧，夹紧工件及夹紧方式如下：

（a）螺纹压板（b）内螺纹圆柱销（c）夹紧方式

5.导向装置的确定

刀具的导向是为了保证孔的位置精度，增加钻头和镗杆的支撑一提高其刚度，减少刀具的变形，保证孔加工的位置精度。

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。

（1）固定钻套固定钻套分为带肩钻套和不带肩的。

具体结构如下图:

其特点是：

钻套直接压入钻模板或夹具体上，其外圆及钻模板采用H7/n6或H7/r6配合。

磨损后不易更换。

适用于中、小批生产的钻模上或用来加工孔距甚小以及孔距精度要求较高的孔。

为了防止切屑进入钻套孔内，钻套的上、下端应稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。

因为我们是批量生产，因此在此场合固定钻套不使用。

（2）可换钻套其结构如下图：

其中可换钻套的使用特点：

钻套1装在衬套2中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板3中。

钻套由螺钉4固定。

以防止它转动。

钻套及衬套间采用F7/m6或F7/k6配合，以便于钻套磨损后迅速更换。

适于大批量生产

（3）快换钻套快换钻套的结构如下图：

其结构特点是在钻套头部多开一个圆弧状或直线状缺口。

换钻套时，只要将钻套朝逆时针方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边平面，即可取出钻套，换套方便迅速。

适用于多孔加工。

综上所述我们采用快换钻套，选择直径为35mm的快换钻套。

快换钻套如下图：

6.钻模板类型的选择

钻床上用来确定工件和刀具相对位置并使工件得到夹紧的装置称为钻床夹具。

在这种夹具上，一般都设置了用来导引刀具的钻套，钻套安装在钻模板上，故习惯上将钻床夹具称为钻模。

它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。

根据使用要求不同，钻模的结构形式可分为固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式、滑柱式等，具体如下：

（1）固定式钻模

在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。

但有时对于装卸工件不甚方便，因此钻模板可采用螺钉紧固、销钉定位的其他形式。

固定钻模的结构图如下：

（2）回转式钻模

这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。

回转钻模也就是带分度机构的钻模，结构图如下：

（3）翻转式钻模

主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于f8~f10mm。

它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。

其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10kg为宜。

翻转钻模板的结构图如下：

（4）盖板式钻模

这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。

钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。

夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10kg。

盖板钻模板的结构图如下：

（5）滑柱式钻模

滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。

这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。

滑柱钻模板的结构图如下：

（6）铰链式钻模

铰链钻模板是用铰链把钻模板和夹具体连接起来，如图，使模板可以绕铰销旋转提高工件安装的敞开性，装卸工件方便，以利于工件在本工位上孔的多工序加工如钻孔，攻丝，锪平面。

铰链钻模板的结构图如下：

综上所述我们选择铰链式钻模板比较合适，因为使用铰链式钻模板装卸工件方便，对于同一工序上钻孔后接着锪面、攻丝的情况尤为适宜。

因此该夹具体选用的铰链式钻模板如下：

其中卡簧可以限制铰链轴的轴向移动，而调整垫片可以保证铰链轴的轴向间隙。

总结

通过这次课程设计让我明白很多，它是大学学习中最重要的一部分，它要求我们把大学里学到的很多知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把机械设计基础、机械制造装备设计、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来，同时也培养了自己的自学及创新能力。

它也是培养学生综合运用所学的知识发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节,更重要的是它是一次理论及实践相结合的综合训练。

因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。

所以在设计我中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论及生产实践相结合，来完成本次设计。

回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，因为我学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论及实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识及实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。

同时也培养了自己综合运用设计及工艺等方面的知识，自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼及提高。

当然在设计的过程中遇到了许多问题，也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。

致谢

通过这次设计不仅让我巩固了以前的知识，同时发现了自己的很多不足，对相关知识掌握的不牢固，不扎实。

在设计过程中自己遇到许多困难和问题，每次有不懂的问题时，老师总是耐心的为我讲解，帮我分析。

当然在老师的辛勤指导下，这些问题也都迎刃而解，也使我的课程设计顺利完成。

同时，在老师的身上我学得到很多额外的知识，这些都是从课本上学不到的知识，在此我表示深深的感谢！

感谢我的指导老师，特别是每次他都放下自己的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

另外除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！

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