尾座体钻床夹具设计说明书

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

设计课题尾座体钻床夹具设计

专业机械设计制造及其自动化

班级B120235

姓名王超

学号B12023517

2014年 01月 03日

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

学生姓名王超班级 B120235 学号 B12023517

课程名称：机械制造装备设计

设计题目：尾座体钻床夹具设计

课程设计内容与要求：

内容：

加工尾座体上的孔，设计一套夹具，便于钻床加工。

设计要求：

1.在钻床上加工Φ17的孔。

2.要求绘制A1装配图一张，A3零件图一张，A4加工零件图一张，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。

设计（论文）开始日期 2013年 12月23日

设计（论文）完成日期 2014年 01月03 日

指导老师：张洪涛

课程设计评语

机械工程系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名王超班级 B120235 学号 B12023517 课程名称：机械制造装备设计

设计题目：尾座体钻床夹具设计

课程设计篇幅：

图纸共 3 张

说明书共19页指导老师评语：

年月日指导老师：

目录

序言 (5)

第1章零件分析 (6)

1.1设计前的准备工作 (6)

1.1.1明确工件的年生产纲领 (6)

1.1.2熟悉工件零件图 (6)

1.1.3加工方法 (7)

1.2零件的工艺分析 (7)

1.2.1定位方案 (7)

1.2.2选择夹紧机构 (8)

1.2.3 选择导向装置 (10)

1.2.4 夹具体 (11)

1.3绘制夹具装配图 (12)

1.3.1制图比例 (12)

1.3.2 定位、夹紧、导向、夹具体 (13)

第2章夹具结构设计 (15)

2.1 夹具装配图上标注的尺寸 (15)

2.2 夹具装配图上应标注的技术要求 (15)

2.3 零件编号、填写标题栏和零件明细表 (16)

总结 (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)

序言

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品。并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可直接供人们使用，也可为其他行业提供设备。社会上有着各种各样的机械设备或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础的有力支柱，从某种意义上讲，机械水平的制造高低是衡量一个国家国民经济的综合实力和科学技术水平的重要标志。

支架的夹具设计是在学完了机械制图，机械制造装备设计，机械设计，机械工程材料等进行的课程设计，正确的解决了一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线的安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次课程设计培养了我自学和查资料的能力，让我的知识面更广。对制造业有了一个新的认识。因此本次的设计的实践性强。所以在设计中既要注意基本概念，基本理论，又要注意生产实践需要。只有将各种理论与生产实践相结合，才能更好的完成本次的设计。

我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。

第1章零件分析

1.1设计前的准备工作

（1）熟悉任务书，明确设计的内容与要求。

（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等。

（3）观看实物，了解夹具的工作过程。

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。

经分析所加工工件属于轻型零件。结合实际生产类型属于大批生产。根据所加工工件可知，属于中批生产，经过经济性和实用性考虑,夹具设计成手动，即可满足要求。

1.1.2 熟悉工件零件图

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 尾座体零件图

已知待加工工件如上图1-1所示，零件材料HT200，加工Φ17孔。

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，加工的内容是钻一个Φ17的孔，所选用的是钻床，在手动的专用夹具中加工完成。

1.2零件的工艺分析

1.2.1 定位方案

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。

因此根据本次夹具设计的零件，我采用一面两销定位，以A面定位限制三个自由度，即y的移动，x和z的转动，短圆柱销限制x和z的移动，短圆柱销和菱形销限制y的转动，六个自由度正好被限制，符合六点定位原理。所选用定位销类型及对比分析：

图1-2短形定位销图1-3菱形定位销图1-4长形定位销

如图1-2短形圆柱销能够使所设计的夹具体占用的空间小且能够满足夹紧

要求。

如图1-3菱形定位销，本夹具定位方式为两短圆柱销和菱形销组合定位，

选用一个菱形销，这样可以避免过定位，有利于很好的定位，所以选用菱形定

位销。

如图1-4长型定位销，不能够满足定位方式同时其所占用的空间太大，不

利于节省材料，不经济，也不利于夹具的设计，所以不选用长型的定位销。

综上所述我选用的定位方式为一面两销定位，采用短形销和菱形销。

1.2.2 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，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。

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。

方案一使用气动斜锲夹紧机构

方案二使用偏心夹紧机构

方案二的偏心夹紧机构夹紧力和夹紧行程都较小，自锁性能比较差，结构抗冲击性较差，在我的夹具设计中不合适用。因此我采用方案一单螺旋夹紧机构，它结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大。

方案三使用螺旋压板夹紧机构

螺旋压板夹紧机构在螺母端面和压板之间设置有球面垫圈和锥面垫圈，可防止在压板倾斜时螺栓不致因受弯矩作用而损坏，而且通过锥面垫圈将夹紧力均匀地作用在薄壁工件上，可以减少夹紧变形。因此选用方案三较合理。

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，常用的几种钻套如下图所示

图1-6可换钻套图1-7快换钻套图1-8固定钻套

根据本设计夹具类型，工件批量生产，为提高加工效率，所选快换钻套，如下图

图1-9 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。

夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。它的结构形状及尺寸大小，取决于加工工件的特点、尺寸大小，各种元件的结构和布局，夹具于机床的连接方式，切削力、重力等大小的影响。

夹具体应满足以下几点计算要求：

1、应有足够的强度和刚度；

2、力求结构简单及装卸工件方便；

3、结构工艺形好；

4、排屑切屑要方便；

5、在机床上安装稳定可靠；

6、具有适当的精度和尺寸稳定性；

根据要求夹具体选用铸件，这样既满足要求而且工艺性较锻造好，如下图所示：

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，用粗线划线画出轮廓，画出定位面、夹紧面和加工的孔，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。

（1）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。我本次设计中的长229mm，宽125mm，高106mm。

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快换钻套与衬套之间采用间隙配合，其配合公差为φ42H7/g6，衬套与钻模板之间采用过盈配合，其配合公差为φ52H7/n6。

装配图

第2章夹具结构设计

2.1 夹具装备图上标注的尺寸

装备图不是制造零件的直接依据。因此，装备图中不需注出零件的全部尺寸，只需标注出一些必要的尺寸，这些尺寸按其作用的不同，大致可以分为以下几类：（1）性能（规格）尺寸

表示机器或部件性能（规格）的尺寸，在设计时就已确定，也是设计、了解和选用该机器或部件的依据。

（2）装配尺寸

包括保证有关零件间配合性质的尺寸、保证零件间相对位置的尺寸、装配时进行加工的有关尺寸等。

（3）安装尺寸

机器或部件安装时所需的尺寸。

（4）外形尺寸

表示机器或部件外形轮廓的大小，即总长、总宽和总高。它为包装、运输和安装过程所占的空间大小提供了数据。

（5）其它重要尺寸

它们是在设计中确定，又不属于上述几类尺寸的一些重要尺寸。如运动零件的极限尺寸、主体零件的重要尺寸等。

上述五类尺寸之间并不是孤立无关的。实际上有的尺寸往往同时具有多种作用。

2.2 夹具装配图上应标注的技术要求

（1）定位元件的定位面间相互位置精度。

（2）快换钻套中心线与定位面A的垂直度误差要求不大于0.05.

（3）螺杆的中心线与定位面A的平行度误差要求不大于0.05。

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。

2.3零件编号、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。

总结

夹具课程设计即将结束,回顾整个过程，经过辅导老师张老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。课程设计作为机械制造与自动化专业的重点，使理论与实践结合，对理论知识加深了理解，使生产实习中的理解和认识也得到了强化。

本次课程设计主要是机械加工专用夹具设计。机械加工夹具设计运用了基准选择、工件定位、夹紧机构等知识。通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。本次设计还存在很多不足之处。由于对知识的掌握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。仍需要进一步研究和实践。

在这段时间的不懈努力下，我了解了在课程设计中应注意的问题：

（1）注意与工艺规程的衔接，夹具设计应和工序设计统一

所需设计的夹具绝大多数用于零件加工的某一特定工序。在工艺设计环节中，对该工序的设计已要求设计其定位与夹紧方案；因此夹具设计的具体内容应与工序设计保持一致，不能相互冲突。

（2）设计时要有整体观念

夹具设计有其自身的特点：定位、夹紧等各种装置在设计前是分开考虑的，设计后期通过夹具体的设计将各种元件联系为一个整体。

（3）设计中应学习正确运用标准与规范

对于国家标准的规范要严格要求和执行。夹具设计过程中选择各种功能元件时应注意尽可能选用标准件，减少非标准件的设计制造工作量，降低夹具成本。

致谢

两周的课程设计就要结束了，回顾这两周来的设计情景还历历在目。在课程设计的过程中遇到了很多的困难，在此我要感谢我的指导老师张洪涛老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，同时也感谢跟我同组的同学，在课程设计的过程中，他们也给了我很大的帮助。在老师和同学的帮助下，通过我不懈的努力，终于在规定的时间内完成了我的设计。

通过这次的课程设计让我把我所学的知识得到了充分的应用，同时也让我对夹具设计的过程有了新的认识，也提高了我查手册的能力。再一次感谢张老师和我同组的同学对我的帮助。

大学的学习时光我学到很多知识。母校洛阳理工给了我在大学深造的机会，让我能继续学习和提高。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲，同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的充满了感动。我要感谢我母校——洛阳理工学院，是母校给我们提供了优良的学习环境。另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢！

参考文献

[1] 王先逵.机械制造工艺学. 北京：机械工业出版设，1955.

[2] 徐弘本.机床夹具设计手册. 辽宁：辽宁科学技术出版社，2001.

[3] 赵长发.机械制造工艺学[M]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2002.

[4] 李梦群.先进制造技术导论[M]. 北京：国防工业出版社，2005.

[5] 于俊一.机械制造技术基础[M]. 北京：机械工业出版社，2000 ．

[6] 杨叔子.机械加工艺手册[M]. 北京：机械工业出版社，2000 ．

[7] 何永熹,武充沛.几何精度学[M].2版.北京:北京理工大学出版社，2006.8.

[8] 王昆,何小柏，汪信远.机械设计基础课程设计[M].北京：高等教育出版社

[9] 赵雪松.机械制造装备设计。武汉：华中科技大学出版社，2006

[10] 浦林祥，金属切削机床夹具设计手册[M].2版。北京:机械工业出版社，1995

[11] 钱可强，往槐德。零部件测绘实训教程。北京：高等教育出版社，2007