1、1设 计 过 程 主要结果目录前言第一章 设计准备工作1.1 熟悉加工零件图1.2 加工零件图的分析第 2 章 结构方案设计2.1 定位方案设计2.1.1 确定定位方案2.1.2 选择定位元件，设计定位装置2.2 夹紧方案设计2.2.1 确定夹紧方案2.2.2 夹紧装置设计2.3 对刀导向装置设计2.4 夹具设计第 3 章 夹具装配图的绘制3.1 夹具总装图上应标注的尺寸及公差3.2 夹具总装图应标注的技术条件谢辞感想参考文献2前言夹具设计的目的金属切削机床的夹具设计是机械企业常见的设计任务，作为机械类专业的学生进入企业后常常会遇到这些设计任务。课程设计是提高我们机床夹具设计技能的重要环节。其
2、目的是：1. 培养我们分析和解决工程实际问题的能力，是我们掌握机床夹具一般设计方法和步骤；提高我们今后所需分专业技能； 2. 使我们学习运用标准,规范，手册，图册和查询有关技术资料。强化我们的基本设计技能；3. 使我们能综合运用夹具设计课程及其他相关专业课程的知识。课程设计中应注意的问题：1. 注意工艺规程的衔接，夹具设计应和工序设计统一；2. 所需设计的夹具绝大多数用于零件加工的某一特定工序；3. 夹具设计有其自身的特点：定位，夹紧，等各种装置在设计前期是分开考虑的；4. 设计中应学习正确运用标准和规范。1夹具的功能1. 保证工件加工精度2. 提高生产效率，降低生产成本3. 扩大机床工艺范围
3、4. 减少工人劳动强度，保证安全生产2机床夹具的类型机床夹具通常有三种分类方法，即按应用范围，夹紧动力源和使用机床来分类。31.按照应用范围分：通用夹具，通用可调整夹具，专用家具，组合夹 具，成组夹具，拼拆式夹具2.按家具动力源分类：手动夹具，气动夹具，液压夹具，汽液增压夹具，电动夹具，磁力夹具，真空夹具，离心力夹具；3.按使用机床分类：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，磨床夹具，齿轮机床夹具4第一章 设计准备工作1.1 熟悉加工零件图零件图应该无遗漏的给出加工零件的全部信息，包括几何形状，全部尺寸，加工面的尺寸公差，形状公差和表面粗糙度要求，材料和热处理要求，其他特殊技术要求等。该零件
4、如下图已知该零件为批量生产，加工 2-22孔（其他各表面均已加工完毕），要求为该零件设计专用钻床夹具1.2 加工零件图分析该工序为加工 2-22孔，该孔的公差等级为 7 级，精度要求较高。因此夹具的主要任务是保证加工精度。所以设计的夹具应具有以下基本要求：1.保证弓箭精度要求2.夹具结构方案应与生产纲领相适应3.操作方便，安全省力4.便于排屑5.有良好的结构工艺性 5第 2 章 定位方案设计2.1 定位方案设计2.1.1 确定定位方案选择基准 16中心线及底面（一面两孔定位） 。钻模板用于安装钻套，钻模板与夹具的链接方式有固定式，铰链式，分离式，悬挂式等几种2.1.2 选择定位元件，设计定位装
5、置选择定位元件应注意以下几个问题：1.定位元件(机构) 设计和布置应保证工件定位稳定并有做够的刚度2.定位元件的材料和技术条件应确保定位精度的稳定性和使用的持久性3.多数定位元件已标准化，选择标准件或标准结构简化夹具的设计制造成本根据加工零件的具体情况和定位方案设计设计出 24孔支撑定位元件销，如图6其中定位销 A24f7x14 JB/T8014.2-19992.2 夹紧方案设计确定夹紧方案夹紧方案设计，可按如下步骤进行1. 根据工件的形状，大小，加工要求，定位装置的结构和布置情况等，确定夹紧点与作用力2. 分析工件受力情况，运用类比，试验或验算方法，确定所需夹紧力大小3. 按所需夹紧力，并根
6、据生产批量，选择或设计夹紧装置4. 在设计时，尽可能采用已有的，可靠地夹紧方式，这样可免除复杂的设计计算，加快设计过程5. 夹紧装置在很大程度上影响夹具的复杂程度和使用状况，因而最好进行几种方案的分析比较，然后确定比较合理的夹紧方案7夹紧方案：本设计的钻模板如下图由于加工工件为薄壁长板，加工精度较高，故设计压板将工件夹紧。初步设计压板装置如下初步选取螺纹规格为标准件，根据加工需求，选用 d=M12，公称长度 l=30mm，性能等级为 4.8 级，C 级六角头螺柱螺栓：GB/T5780x30选用压板宽度为 20mm 厚度 5mm，长度应大于工件的宽度，选取l=90mm8切削力及夹紧力的计算（1）
7、切削刀具：麻花钻，钻头直径 D=20mm需要钻孔零件的材料为 10 号钢，优质碳钢等结构钢10 号钢力学性能：抗拉强度 D410MPa,屈服强度 s 强度245MPa伸长率 20% ；断面收缩率 5%，硬度：未热处理156HB钻削切削力的计算公式f：0.15-0.32mm/r 取 f=0.22mm/r切削转矩：M=0.34D 2f0.8kp切削力：F f=667DF0.7kpKp 修正系数，因为 b410MPa，取 b=736MPaKp=（b/736) 0.75=(736x106/736)0.75=1045 带入得：M=0.34x（22x10 -3)2x0.20.8x104.5=1.436N.
8、mFf=667x(22x10-3)x(0.2x10-3)0.7x104.5=104.5(2).夹紧力：防止由于切削力反作用使工件翻转防止由于切削力矩 M 使工件转动计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。根据工件受切削力，夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再剩安全系数作为实际所需的夹紧力数值，即Wk=WK式中 Wk-实际所需夹紧力（N）W-在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力K-安全系数9安全系数 K 可按下式计算K=K0K1K2K3=1.3x1.0x1.2x1.0=1.56夹紧力和夹紧扭矩计算公式如下
9、：W=2M/DM=Qf(1+1.07cos/2)D/(sin/2+1.07cos/2)式中 W-夹紧力（N ）Q-作用力F-摩擦系数（表面光滑 f=0.16）即 M=Qf（1+1.07cos/2）/(sin/2+1.07cos/2)=457.7N计算实际夹紧力Wk=WK=457.7x1.56=714N计算摩擦力f=uFf=0.16xFf=191.04因为 Wkf，所以钻孔过程中不会发生滑动，夹紧力合适，夹紧机构满足设计要求。2.2.2 夹紧装置设计夹紧装置除要求能将工件夹紧压牢外，还对工件的加工质量生产率，生产成本及操作工人的劳动强度均有较大影响。因此，再设计夹紧装置时应满足以下要求：1.在夹
10、紧过程中应能保证工件定位时所获得的正确位置2.夹紧力大小适当3.夹紧装置应具有良好的自锁能力4.夹紧装置的操作应当方便，安全，省力5.夹紧装置的复杂程度和自动压程度应与生产批量和生产方式相适应102.3 对刀导向装置设计此次涉及是钻床夹具设计，主要用于孔加工。为了便于确定刀具位置和运动方向，应在夹具设计对应的对刀导向元件。1.钻套设计钻套是引导刀具的元件，用以保证被加工孔的位置精度，并防止加工过程中刀具的偏斜。通过对加工零件图分析可得，所加工的两个 22的平行孔，因为批量生产，故采用固定钻套2.钻模板设计钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模板上的正确位置。常见的钻模板有固定式，铰链式，可卸式，
11、悬挂式等四种结构形式，此次设计加工两个 22平行孔，相对于端面有垂直度和平行度的位置要求，所设计的钻模板如下图112.4 机床夹具设计过程和方案2.4.1 精度的分析夹具主要功能是用来保证零件加工的位置精度，使用夹具加工时，影响被加工零件的位置精度的误差因素主要有三个方面（1）.定位误差（2）夹具制造与装夹误差（3）加工过程误差上述各项误差中（1） （2）与夹具有关， （3）与夹具无关，显然为了保证零件的加工精度，应使 DW+ + GCT式中，T 为零件的位置公差，上式即为确定和检验艰巨精度的基本公式，通常要求给 GC 留三分之一的零件公差，即应使夹具有关误差限制在零件公差的范围内。2.4.2
12、 主要零件及部件尺寸的确定1.钻套主要尺寸的确定钻套类型选择钻套底面到加工表面的高度 H12根据公式：铸铁：H=(0.3-0.6)d 钻或 H=5+0.15d 钻钢：H=(0.7-1.5)d 钻或 H=5+0.6d 钻因为在加工过程中 H 在满足排屑的要求下，越小越好。2.夹具板的主要尺寸的确定夹具板的厚度，根据公式 a=8-25mm夹具板的外尺寸确定，根据加工工序的要求及尺寸可确定夹具板的外型尺寸3.配合尺寸的确定钻套与模板的配合，由于选择的是固定模板，所以采用过盈配合钻头与钻套内孔的配合，采用间隙配合定位面与基准面（机床） “有平行度”要求，tan 1=0.03/1000，钻具模板中心线与
13、基准面（机床）有“垂直度”要求tan2=0.02/5002.4.3 加工精度分析计算与评审（1）夹具制造误差1.钻套中心线与定位面距离偏差取工件上相应偏差的 1/5 左右，还应满足 两个原则:偏差尽量小，机床能够加工出来（2） 对刀误差1.钻头中心与钻套中心不重合2.钻头偏斜与钻套间隙，导套高度，工件位置及家具制造垂直度，平行度等有关(3)工件定位误差 DW1.基准不符JB： JB=定位基准到设计基准的尺寸公差2.基准位移JW： 一般由夹具与工件配合间隙产生的3.DW=JB+JW 此公式为向量和13定位误差DW该工件的设计基准与定位基准一致，都是 16的中心线故JB=0,夹具内圆为 16H7
14、0+0.1 的最大配合间隙Xmax=0.1-0=0.1mmJW=Xmax=0.1mm则JW=JB+JW=0.1mm制造误差22（1）钻套中心线对定位中心线位置精度2=0.03-0.05mm 取2=0.04mm（2）钻套内外圆同轴度误差3=0.008mm（3）钻头纯倾斜时与钻套内孔中心不重合位置精度误差为4：2x斜，钻套底面到钻孔上表面高度为 L，又铸铁 L 初步选择 20mm，查表知 H=20-60取模板厚度 a=20mmH=22mm钻套孔 +0.020+0.041 查表 Xmax=0.23 tan=Xmax/H=0.023/45故斜=tan.h 1=32x0.23/45=0.025位置精度误
15、差为4=0.025x2=0.05mm（4） 。钻套中心线与定位面不垂直度的 0.01，则不垂直的角度误差为2Tan2=0.01/22 5=tan 1.h1=0.01/20x32=0.016mm故（ DW2+2 2+3 2+4 2+5 2）1/2=（ 0.125+0.04+0.08+0.05+0.16）1/2=0.14214第 3 章 夹具装配图绘制3.1 夹具总装图上应标注的尺寸及公差 （1）夹具的最大轮廓尺寸为 540mm X 140mm X 120mm（2）钻套与钻模板配合尺寸为 22H7/n6（3）钻套与刀具配合尺寸为 22F7（4）钻套底面到钻孔上表面高度为 50mm（5）钻套长度为
16、22mm3.2 夹具总装图应标注的技术条件（1）定位心轴线对夹具底面及平行度误差不大于 0.2mm（2）钻套孔轴线对夹具端面平行度误差不大于 0.2mm（3）钻套孔轴线与定位心轴线垂直度误差不大于 0.2mm基于以上分析绘制夹具总装配图如图15第四章 结 论本次课程设计设计了链子板钻孔工序的夹具。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在此计算了夹紧力和夹具体的各项误差等。本次设计已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没能提出多方案进行分析比较，有所不足。做为本学期最后一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设
17、计基础、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。因此，此次课程设计是对我们本科阶段学习知识的巩固，也是一个总结。16致谢本次论文设计是在我们的指导老师的关怀和悉心的指导下完成的。他严谨的治学精神，严肃的科学态度，精益求精的工作作风，深深的感染了我。在指导老师的指导和关心下，我才有信心更好的完成此次论文设计。机械制造工艺学课程设计是学完了机械制造工艺学基础和大部分专业课，并进行了成产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次课程设计过程中我遇到了不少的困难，在在老师的帮助下和在图书馆查阅资料，最终解决了困难。而且这次设计使我们能综合运用机械制造
18、技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺学问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力和独立解决问题的能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。17参考文献1 孙恒，陈作模主编机械原理.北京：高等教育出版社 20002 大连理工大学工程画教研主编.机械原理.北京：高等教育出版社 19933 哈尔滨工业大学理论力学教研组编.机械制图.北京：高等教育出版社 19974 刘鸿文主编.材料力学.北京高等教育出版社 19915 孙志礼，冷兴聚，魏严刚等主编.沈阳：东北大学出版社 20006 巩云鹏，田万路等主编.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社 20007 高泽远，王 金主编.机械设计基础课程设计. 沈阳：东北工学院出版社 19878 喻子建，张磊、邵伟平、愈子建主编.机械设计习题与解析分析.沈阳：东北大学出版社 20009 张玉，刘平主编.几何量公差与测量技术.沈阳：东北大学出版社 199910 成大先 主编.机械设计手册. 化学工业出版社11 高小康，陈于萍主编.互换性与测量技术（修订版） 高等教育出版社18
