机床钻孔夹具设计__毕业论文

第一篇：机床钻孔夹具设计__毕业论文

摘要

在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对 象，使之占有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。因此，无 论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输 工作中都大量采用夹具。但在机械加工中应用最为广泛的是金属切削机床上使用 的夹具，我们称其为机床夹具。它在保证产品优质，高产，低成本，充分发挥现 有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，以减轻繁重的体力劳动 等诸方面起着巨大的作用。因此，机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的 重要工艺措施之一。为此，在本次毕业设计时，选择了机床夹具设计。本文主要围绕机床钻孔夹具设计为中心。用以钻HBC6700方向机壳体，首先 通过参观实习让我们对夹具设计有了初步的了解，特别是对盖板式钻模夹具设计 的了解更为深刻。然后，在导师的指导下，对夹具设计方案进行分析和选择。选 定方案后，通过查阅相关夹具设计书籍和相关图例在钻孔夹具设计过程中，在 查阅了相关文献后完成外文翻译。参考相关资料完成夹具的总体设计。

关键词： 关键词：机械；夹具；钻模；加工

目录

摘要 ·····································......................................................................1 前 言·········································································1 第 1 章 钻孔夹具设计的要求 ···················································2 1.1 钻孔夹具方案设计 …….........................................................................................................2 1.2 了解夹具总体设计的要求 …….............................................................................................2 第 2 章 钻床夹具设计特点 ···················································· 4 2.1 确定夹具的类型 ……..............................................................................................................4 2.2 钻模的主要类型 …….............................................................................................................4 2.3 盖板式夹具特点 …….............................................................................................................5 第 3 章 工件的夹紧计算及其选择 ·············································· 7 3.1 工件的夹紧 ……......................................................................................................................7 3.1.1 夹紧基本原理理论 ······················································· 7 3.1.2 夹紧座 ································································· 8 3.1.3 夹紧压板 ······························································· 8 3.1.4 夹紧螺钉 ······························································ 9 3.2 夹紧力的选择 …….................................................................................................................9 3.2.1 夹紧力方向 ··························································....10 3.2.2 夹紧力的作用点 ·····················································......10 3.2.3 夹紧力的计算 ···············································......................10 3.2.4 夹具精度计算与分析 ·····················································11 第 4 章 夹具结构分析与设计....................................................................................................13

4.1 夹具的夹紧装置和定位装置 …….....................................................................................13 4.2 夹具的导向 ……...................................................................................................................14 4.3 钻孔与工件之间的切屑间隙……..........................................................................................15 4.4 钻模板 ……............................................................................................................................16 4.5 总体分析夹具 …....................................................................................................................16 总 结········································································17 参考文献·····································································18 致 谢···································································

前言

在机械加工过程中，夹具按专业化程度可分为通用夹具、专用夹具、可调 夹具、组合夹具、成组夹具、标准夹具、随行夹具、组合机床夹具等。我这次设 计的是盖板式钻夹具。这是一种专用夹具，专为一工件的一道工序而设计的夹具。钻夹具的主要任务是保证刀具旋转轴线对工件定位表面有正确的相互位置，根据 工件的集合形状和尺寸结构及工艺特性，选择不同形式的钻模以保证产品精度和 生产率。在众多钻模夹具机床中，综合考虑设计要求、特点及夹具设计原理等的各 方面的因素，选择了用盖板式钻模，它一般用于加工小型工件上分布在一个面上 的孔。本文就围绕此夹具的方案选择，确定夹具，设计夹具等等展开的。但是，由于知识的缺陷，设计时考虑的不够周全，还存在一些错误，请各 位老师和同学指出，我将做到虚心接受，努力提高自己。1

第 1 章 钻孔夹具设计的要求

1.1 钻孔夹具方案设计

方案设计是夹具设计的重要阶段，它在分析各种原始资料的基础上，要完 成下列设计工作： ① 研究壳体零件原始资料，明确设计要求。② 拟订钻孔夹具结构方案，绘制夹具结构草图。③ 绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求。④ 绘制零件图。从另外一方面来说，机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实 际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具 体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：

(1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该 零件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。

(2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面 及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部 分的尺寸及切削用量等。

(3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。在本次毕业设计的夹具要求是中小批量生产的夹具设计。

(4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气 站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分 发挥和扩大机床的工艺性能。1.2 了解夹具总体设计的要求[ 1）夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。2）夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的 夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。

3夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的 防护装置、挡屑板以及各种安全器具。

4能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。

夹具元件的材料选用将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力 学性能较好的材料。夹具的低成本设计在世界各国都以相当重视。为此，夹具的 复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中。宜采用气压、液压等高 效夹紧装置；而小

批量生产，则宜采用较简单的夹具结构。5）要适当提高夹具元件的通用化和标准程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，从而降低夹具成本。6）必须具有良好的结构工艺性，以便夹具的制造、使用和维修。以上要求有时是互相矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之 达到较好的效果。例如钻模设计中，通常侧重于生产率的要求。

第 2 章 钻床夹具设计特点

2.1 确定夹具的类型

按使用范围，夹具可分为通用夹具和专用夹具两类。通用夹具适用于各种不 同尺寸的零件加工，如导尺、分度盘等。这类夹具是作为附件与机床一起配套供 应的。专用夹具是专门为某一工件在某一工序进行加工而设计的夹具，如在铣床 上加工弯曲零件必须采用相应的夹具，在压刨上加工斜面、曲面也要采用专用夹 具。

2.2 钻模的主要类型

钻床专用夹具一般通称为“钻模”。可按钻模有无夹具体，以及夹具体是否 可动，而分为下面几类：

1.固定式钻模 这种钻模在使用时，是被固定在钻床工作台。用于在立轴式钻床上加工较 大的单孔或在摇臂钻床上加工平行孔系。如果要在立式钻床上使用固定式钻模加 工平行空系，则需要在机床主轴上安装钻模时，一般先将装在主轴上的定尺刀具 伸入钻套中，以确定钻模的位置，然后将其紧固。这种加工方式的钻孔精度比较 高。

2回转式钻模 回转式钻模主要用于加工同一圆周面上的平行孔系，或分布在圆周上的径 向孔。有立轴、卧轴和斜轴回转等三种基本形式。由于回转台已标准化，并作为 机床附件由专门厂生产供应，固回转式钻模的设计，大多数情况是设计专用的工 作夹具和标准回转台联合使用。

3.翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻转式钻模可减少工件装夹 的次数，提高工件上各孔之间的位置精度。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10 kg。5.滑柱式钻模 滑柱式钻模的结构已经标准化了和规格化了，具有不同的系列。使用时，只要根据工件的形状、尺寸和加工要求等具体情况，专门设计制造相应的定位夹紧装置和钻套等，装在夹具体的平台或钻模板上的适当位置，就可用于加工。此次设计的夹具工件是侧盖，图为其中部分结构。

图2.1钻孔零件

此设计针对这四个孔设计盖板式钻孔夹具。

2.3 盖板式夹具特点

盖板式钻模的特点是没有夹具体。图所示为加工车床溜板箱上多个小孔所 用的盖板式钻模，它用圆柱销1和菱形销3在工件两孔中定位，并通过3个支承钉4 安放在工件上。盖板式钻模的优点是结构简单，多用于加工大型工件上的小孔，如图2所示。

图2.2 盖板式钻模 1——圆柱销；2——钻模板；3——菱形销；4——支撑钉

1）工件的定位 该套夹具采用的定位： 该套夹具采用“一销一孔”的定位.通过一个销及工件上一个孔及其该工件 的一个平面进行定位。其中孔限制X、Y方向上移动，销限制绕Z旋转。若定位销为长销，则出现过定位。所以定位销为短定位销。5 2）定位销的选择

从上可知此套夹具选取的定位销为一圆柱销实现定位，此销应可换。按表选取 D=13，H=18。根据尺寸选取的可换圆柱定位销为A

型:A13n6X24 GB2204-1980。在“一销一孔”定位方式中，销是限制Z旋转自由度的。工件以“一销一孔”定位时的定位误差： 设计中两销为垂直放置，孔和销皆为Ф13H7/h6。

0 由公差和配合表可知，定位孔为 Φ13 +0.018，定位销为 Φ13 ?0.011。0 ε01XW=δg1+δj1+Δ1=0.018+0.011+0=0.029 ΔD.W=ε01XW/2=0.0146 由上述分析可知，欲减少系统定位误差，可以采取提高定位孔、定位销的 精度或配合类别，采用消除间隙的结构，选取孔距大的双孔定位等，设计中选择 的工件定位孔是Ф10，精度是7级。孔距公差为±0.015，定位平面的平面度为0.06，表面粗糙度为Ra=1.6。从对加工零件进行分析之后，可知采用盖板式钻模，不管是装夹还是在效率 上都优于其他的钻模。所以选择了这种方案。

第 3 章 工件的夹紧计算及其选择

3.1 工件的夹紧 3.1.1 夹紧基本原理理论

夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生 离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作 用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种 力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的 优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。

夹紧对象特征 夹 紧 功 能 原 理 方 案 设 计 功能项 加工信息特征 夹紧要求特征 动力源项 原理解项 元功能解项 技术性 评价项 经济性 社会性 备注项 应用实例 技术参数

夹紧功能原理方案设计组成结构

分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类： 第一类是性能要 求，主要指定位唯一性、定位稳定性，夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹 具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹 紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材

料、形状、体积、数量、物理特 性、磁性、导电性、刚性等信息。加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切 削参数、运动参数、几何参数等。夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征 点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。元件功能分析：夹紧功能主要包括四种元功能。它们是：定位功能、传动功 能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定 位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递

力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连 杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。设计夹紧装置时，应满足下述主要要求：

1.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，为此，必须正确选择夹 紧力的方向及着力点。

2.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的 损伤不致超出允许的范围。

3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。

4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。

3.1.2 夹紧座

在不考虑重力和其它的伴生力的情况下，夹紧力的大小既与切削力的大小有 关，也与切削力对支承的作用有关。W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中 K=K1K2K3K4，K1=1.5~2，K2=1.2，K3=1.1~1.3，K4=1.2)M 为切削扭矩 W=1.8×1.2×1.2×1.2×85×(0.2×7+0.2×7)=740.28(N)Q Q 需= 需

KP/(f1+f2)=1.8×1.2×1.2×1.2×100/(0.2+0.2)=777.4N 为切削力

为简化夹具的成本及考虑工厂实际情况，拟用螺钉夹紧装置。计算螺钉的夹 紧力：W=2QL/ D 中/tg(α+φ1)。此公式采用中的数据以 M16 标准螺纹计算。α 为螺纹升角;t“gα=S/лD 中;φ1 螺纹摩擦角； 中螺纹中径； 人工作用力； D Q 其中有 f=0.1(螺母端面与工件间的摩擦系数)，φ1=6。34，；计算 W=836.8（N）。很明显，可以使用螺钉夹紧机构。夹紧座加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火 :，HRC60~64；渗碳深度 0.2~0.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的 M16 配 做。3.1.3 夹紧压板 夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不 移动，限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是 辅助支承的，最终起决定作用的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在 夹紧的过程中

用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧 螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。具体的结构见零件图。

压板

夹紧压板加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火 : HRC38~45；渗碳深度 0.2~0.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的 M27 配 做。[1] [6] 3.1.4 夹紧螺钉

根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间 缩短并以国家标准的规格生产。夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现，由于夹具种类繁 多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入 的研究。建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造 规律也很复杂。这里仅作最基本的原理方案设计研究。为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保持不变，就要用夹 紧装置将工件夹紧.保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠的接触，防止 在加工过程中移动、振动、或变形。因为此套夹具加工的工件刚度较好，防止了切削力作用是所引起的振动，侧面在加上移动压板的定位，免除夹紧力对加工表面几何形状精度的不利影响夹 具的夹紧选用加工表面的松态夹紧，夹紧力的作用线不通过加工表面的周围，使 加工表面的材料处在自由状态下。

3.2 夹紧力的选择 3.2.1 夹紧力方向

在保证安装的真确可靠，减少工件的变形，定位方便和在可以减少所需夹 紧力的大小的前提下，此套夹具的夹紧方向和工件重力方向和切削方向相同。工 件的定位工作面为垂直方向上，则工件的夹紧通过工件的一个定位销与水平方向 的移动压块完成。夹紧力的方向为平行重力方向垂直夹紧。

在本次夹具设计中，夹紧力是由中心螺杆和一边压板提供的。3.2.2 夹紧力的作用点 夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在夹紧力的 方案已定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定夹紧力的作用点个数为2个。考虑夹紧力作用点的一般要求：① 夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不至引起工件发 生位移和偏 转；

② 夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些； ③ 夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性。

3.2.3 夹紧力的计算

夹紧力的大小重要取决于切削P和重力G，重力是可认为不变的，而切削力 在切削的过程中是变化的。影响切削力的大小因素很多，如工件质量的不均匀，加工质量的不均匀，刀具磨损以及切削用量的变化等等。同时夹紧力也和其他因 素有关，如夹紧件和工件及工

件与定位件间接触表面的光洁度，工艺系统的刚性 等等，因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算。W:实际夹紧力 Wi:理论夹紧力 K:安全系数

安全系数:K= K1×K2×K3×K4 式中: K1-基本安装系数 K3-刀具钝化系数 工件切削孔的位置如图: K2-加工安装系数 K4-切削特点系数

图3.3 钻孔零件

其加工直径全部为12.5 [1] 此套夹具的夹紧力计算如表1: 表 1 孔号 孔坐标(毫米)孔径(毫米)x y 1 71.81 123.61 Φ12.5 2 126.61 129.56 Φ12.5 3 77.74 57.03 Φ12.5 4 132.67 61.82 Φ12.5 切削力P:P=2.6×D×S ×HB 式中:D-钻孔直径 0.8 0.6 走刀量(毫米/转)0.10 0.10 0.10 0.10

S-走刀量 HB-材料布氏硬度

HB=Hbmax-(Hbmax-Hbmin)/3=230 0.8 0.6 P1=P2= P3= P4=2.6×12.5×0.10 ×230 =134.6(公斤力)切削合力P=ΣPi=4×P1 =538.3(N)合力的位置: x=ΣPixi/ΣPi y=ΣPiyi/ΣPi 表 2 孔号 1 2 3 4 Pi 134.6 134.6 134.6 134.6 X=102.21mm 安全系数K: K= K0×K1×K2×K3×K4 取: K0=1.5、K1=1.0、K2=1.5、K3=1.2、K4=1.3 得: K=1.5×1.0×1.5×1.2×1.3=3.51 夹紧力的计算 夹紧工件所需的夹紧力w W=K×P =3.51×538.3 =1889.433(N)3.2.4 夹具精度计算与分析[3] 精度等级的选择：首先根据所要加工的零件进行分析，看其在各方面的精度 及表面粗糙度等的要求。然后，根据设计好的夹具（即零件在夹具上的配合和装 xi 71.81 126.61 77.74 132.67 P ix i 9665.626 17041.706 10463.804 17857.382 y=93.00mm yi 123.61 129.56 57.03 61.82 P iy i 16637.906 17438.776 7676.238 8320.972

配来确定。标准公差数值表（节录）IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 基本尺寸 13 19 30 >50~80 46 74 15 22 35 >80~120 54 87 18 25 40 >120~180 563 100 由国家标准推荐的各公差等级的应用范围可知： IT5～IT12级用于配合尺寸公差。其中（1）IT5（孔到IT6）级用于高精度和重要的配合处；（2）IT6（孔到IT7）级用于要求

精密配合的情况；（3）IT7（孔到IT8）级用于一般精度要求的配合。选用公差等级时，除上述有关原则和因素外，还应考虑以下问题。ａ.相关件配合的精度； ｂ.加工成本。在本次设计的夹具中可得知零件与夹具体的配合要求较高精度配合，所以选 择(1），而用于定位零件中间的孔和轴，在钻孔只能够要求这个孔和轴要有较高 的位置度，所以选择（2），钻模板和零件上用来定位的插销，因为它是用来对零 件钻孔装夹定位的，所以同样选（2）。IT10 120 140 160 IT11 190 220 250 IT12 300 350 400

第 4 章 夹具结构分析与设计

4.1 夹具的夹紧装置和定位装置

夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前 面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应 的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削 力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正 确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用 力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与 其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作 用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来

夹紧工件的。不过 这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：

（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；

（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中 间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达 到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对 工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通 过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松 紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。10H7 h6 20.5H7 h6 H7 h6 技 术 要 求

1.装成后,零件不能有松动;2.在夹紧的过程中,不至于因工件的 重力的影响而破坏正确的定位;3.夹紧时,夹紧力不应使己经获得正 确定位的工件脱离正确的位置;4.夹紧力不致引起定位元件和对刀 元件间的位置变动;5.旋转夹具上的零件要防止在工作 过程中松脱并加防护装置;6.夹紧时,要注意两边的平衡用力.垫圈27 弹簧4×30×45 定位环 插 销 钻模板 钻 套 垫圈10 螺母M10 螺杆 支承钉M10×25 压板螺栓 螺母M27 垫圈27 圆柱头调节支承 螺母M12 压板 底座 序号 名

称 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 件数 比例 件数 65Mn 65 Q235 45 ZG200-400 20Mn2 65Mn Q235 45 T8 Q235 Q235 65Mn 45 Q235 08F HT150 材 料

在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定 位水平方向的。在垂直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具 体同心圆环上后，用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定 位，把压板压紧，之后取出定位插销。4.2 夹具的导向

在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确 的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀 具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同 轴各孔的同轴度、各孔孔距

精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定 位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻 套。直接压入钻模板或夹具体的孔中。

钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性，材 料选择20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损，在模板定位孔之间套上两个固 定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-1980。材料仍选取T10A，淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。4.3 钻孔与工件之间的切屑间隙

钻套的类型和特点:

1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔 与钻套外圆一般采用 H7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产 或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。

2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套 和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以 F7/m6 或 F7/k6 配合装入衬套中。

3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的 导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。

4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃 不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔。

切屑间隙 C=(0.3～1.2)d。

在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了 C=8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。

4.4 钻模板

在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚 度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为 固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板，在装卸工件时需从夹具体上装上或卸 下，钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位，螺栓紧固，钻模精度较高。

4.5 总体分析夹具

在选定设计方案之前，我们到了江西消防车辆厂去参观实习，让我们对夹具 设计有了很直观的认识。之后又多次去咨询和请教厂里的工程师，这解决了我们 在设计中存在的很多问题。比如说对零件的装夹，定位和精度分析等等。我们之 中也在校办的工程训练中参观，并请教了中心的老师。这也让我们更多的了解了 夹具设计的注意事项。在选定了设计芳案后，在导师的指导下，我们不断的更正和优化夹具，使夹 具的设计更加满足设计要求。

总结

经过了一个月的毕业设计，在指导老师和自己努力下，本次毕业设计终于 完成了。在设计过程中，通过各种方式收集、查阅相关资料。同时，为了增加感性认 识，也为了更好的进行设计。设计中的很多机器结构都参照工厂及训练中心的现行设备结 构。通过这次完整的毕业设计，我们系统地回顾和复习了大学四年所学的相关专 业知识，同时也深刻体会到学习的重要性并领会到设计也是一种学习的方式。在，设计的过程中，我们综合运用了系统的设计方法和相关设计软件 且应用熟悉相关设计资料以及进行经验估算等方面 有了一定程度的提高，深刻的感受到计算机和工具书及手册在设计中带来的便利 和帮助。通过这次机毕业设计，更加系统的了解机械制造工艺的一般过程，并且学会 了对工艺设计的整体把握，也有了较为严谨的科学设计方法。在本次课程设计中，能运用所学基本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理 的设计方案，进行必要的计算，根据课题设计出符合要求、优质、高效、低成 本的夹具。并能运用所学基本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧问 题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合优质、高效、低成 本的夹具。也明确工序要求，了解所用机床，刀具及工序前加工情况，所以，这 次毕业设计对我来说收获很大。但也有很多地方还有在努力学习。

参考文献

（1）陈宏均主编．实用机械加工工艺手册(第二版)．北京：机械工业出版社，2004（2）王先逵主编．机械制造工艺学(第二版)．北京：机械工业出版社，2007（3）王伯平主编．互换性与测量技术基础(第一版)．北京：机械工业出版社，2004

（4）罗圣国，吴宗泽主编．机械设计课程设计手册(第三版)．北京：高等教育出 版社，2007（5）梁炳文主编．机械加工工艺与窍门精选(第一版)．北京：机械工业出版社，2004（6）何铭新，钱可强主编．机械制图(第五版)．北京：高等教育出版社，2004

致谢

本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量 的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！感谢我的导师***教授，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的 教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。也感谢张卿、郑刘斌等同学对我的帮 助和指点。他们带领我们参观了***，这让我们的视野更加开阔，让我们对夹具设计有了 更直观、更全面的认识。在我们设计的过程中，导师也认真的指导我们画图和写 论文等等的工作。在此，还要感谢***的老师们给我们的指导。

第二篇：钻孔夹具设计说明书（模版）

钻床夹具设计说明书1

设计内容：

1、加工工件图

2、钻床夹具装配图1张

3、钻床夹具零件3张

4、课程设计说明书 1份 前言：

1、主要技术指标 1）保证工件的加工精度

专用夹具应有合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2）提高生产效率

专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。3）工艺性好

专用夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的生产属于中批量生产。4）使用性好

专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5）经济性好

除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的 经济效益。

2、设计方案、设计方法、设计手段

（一）研究原始资料

在明确夹具设计任务后，应对以下几方面的原始资料进行研究。

1、研究加工工件图样

了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处理要求，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技术要求。

2、熟悉工艺文件，明确以下内容

（1）毛坯的种类、形状、加工余量及其精度。

（2）工件的加工工艺过程、工序图、本工序所处的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。（3）本工序所使用的机床、刀具及其它辅具的规格。（4）本工序所采用的切削量。

（二）拟订夹具的结构方案

拟订夹具的结构方案包括以下几个内容 1）确定夹具的类型

各类机床夹具均有多种不同的类型、钻床夹具有固定式、翻转式、盖板式和滑板式等，应根据工件的型状、尺寸、加工要求及重量确定为固定式。

2）确定工件的定位方案，设计定位装置

根据六点定位原则，通过分析工序图确定工件以椎孔定位，定位元件为心轴。

3）确定工件的夹紧方式，设计夹紧装置

常用的夹紧机构有斜楔夹紧、螺旋夹紧、偏心夹紧、铰链夹紧等。根据工件的结构，加工方法其因素确定为螺旋夹紧。4）确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）

钻套的类型有固定式钻套、可换式钻套、快换式钻套、特殊式钻套，根据工件加工量确定为可换式钻套。5）夹具精度分析与计算 6）绘制夹具总图

3、主要工作程序

1)零件本工序的加工要求分析 2)确定夹具类型

3)拟定定位方案和选择定位元件 4)确定夹紧方案

5)确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸)6)夹具精度分析与计算 7)绘制夹具总图 8)绘制夹具零件图样 9）编写设计说明书 设计思想

本工序是为一空心轴零件加工 1 个φ8H8的小孔,所设计的一套钻床专用夹具。主要技术指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和使用性好。

我们在设计专用夹具时为了能满足工件的加工精度要求，考虑了合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行了必要的精度分析。由于是中批量生产，采用了固定式钻床夹具，提高了生产效率。在工艺性方面使这种夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。在使用性方面这种夹具的操作简便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要时可设置排屑结构。通过对钻床夹具设计的制作，进一步巩固和所学基本知识并使所学知识得到综合运用。学会查阅和收集技术资料，提高运用计算机辅助设计的能力，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。

设计思想：以定位轴为主定位，以固定式套筒为辅助定位。此次需要完成的题目如下：

如下图所示，设计加工挡环上φ8H8小孔的钻床夹具。图中其他各表面均已加工完毕。

1、钻床夹具设计过程

1.1 零件本工序的加工要求分析 钻φ8H8孔，本工序前已加工的表面有：

(1)φ28孔及其端面；

(2)外径φ42两端面。

本工序使用机床为 Z5125立钻。刀具为通用标准工具。

1.2 确定夹具类型

本工序所加工一个孔(φ8H8)，位于距工件左端面25的轴表面上，孔径较小，工件重量轻、轮廓尺寸以及生产量为中批量生产等原因，采用固定式钻模。

1.3 拟定定位方案和选择定位元件(1)定位方案

根据工件结构特点，其定位方案如下：

①以工件的一端为定位面，以心轴定位，限制5个自由度。这一定为方案设计基准与定位基准重合，所以初步选定。(2)选择定位元件

选择带台阶面的定位心轴，作为以φ10H7孔及其端面的定位元件。定位副配合取φ8H8/f7。(3)定位误差计算

10加工φ8H8孔时孔距尺寸24-00..05mm的定位误差计算

由于基准重合，故ΔB=0； 不存在基准位移误差，故ΔD=0。

10由此可知此定位方案能满足尺寸24-00..05的定位要求。

1.4 确定夹紧方案

参考夹具资料，以定位轴为主定位，以固定式套筒为辅助定位，采用 M18螺母、端盖、垫圈和定位轴在φ28H7孔右端面夹紧工件。1.5 确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸)6

由于生产量为中批量生产故选用可换钻套。主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准 GB/T2263 — 80、GB/T2265 — 80选取。钻孔时钻套内径为φ9 mm。外径为φ15mm。中间衬套内径为φ15 mm。中间衬套外径为φ22 mm。钻套端面至加工面的距离取 8mm。麻花钻选用φ9mm。引导元件至定位元件间的位置尺寸为29± 0.02 mm。钻套轴线对基面的垂直度允差为 0.02mm。1.6 夹具精度分析与计算

10所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸 24-00..05mm；孔 φ8轴线对 φ14 轴线间垂直度公差0.1 mm等二项，精度分别验算如下：

10(1)尺寸 24-00..05mm的精度校核

A、定位误差ΔD，有前计算，已知ΔD=0；

B、钻套与中间衬套间的最大配合间隙ΔT1= 0.027mm；

C、定位轴的定位端面至衬套中心距离（26mm）其尺寸公差按工件相应尺寸公差的三分之一取为ΔJ1=0.03 mm； D、麻花钻与钻套内孔的间隙 X 2= 0.04mm；

E、钻套外径与中间衬套内径间的最大配合间隙ΔI= 0.027mm； F、钻头在钻套孔中的倾斜误差： X1=（B+S+H/2）×X2 ÷H 由于B=5 mm，S=8 mm，H=15 mm。所以X1=（5+8+9）×0.04÷18=0.059 G、钻套中间衬套内外表面轴度公差e1=e2=0.02 mm； 按概率法相加

ΔT=［（2ΔJ1）2+ e12+ e22+Δ12+ X12］ =0.104 mm ΔD+ΔT=0.104 mm＜0.15 mm

10因而该夹具能保证尺寸24-00..05 mm的加工要求。

(2)孔φ8轴线对φ14轴线间垂直度公差0.1 mm精度校核 钻套孔轴线对夹具底座间垂直度误差ΔT=0.02 mm 因此此夹具能保证两孔轴线的垂直度要求。1.7夹紧机构设计与夹紧计算 1.7.1夹紧机构设计

根据设计思想，则此钻床夹具采用固定式钻床夹具，草图如下所示： 夹紧计算

1）F9.81CFd0ZffKF

查表可得CF=42.7、xf=1.0、yf=0.7、.KFZ=.0.9 因此Fz=.595N CMYMM9.81CMd0fKM

查表可得CM=0.021、xM=2.0、yM=0.8、.KM=.0.87 因此 扭M=1.6Nm 由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式 P=K×F' 其中：其余系数K=K1×K2×K3×K4 K1——基本安全系数 1.3 K2——加工性质系数1.1 K3——刀具钝化系数1.15 K4——断续刀削系数1.2

所以 K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98 考虑实际夹紧力较小，以及所加工零件的结构特征，决定选用滑动压板夹紧结构 而且不需要进行强度.校核.。1.8操作过程

扭松螺母将工件装到定位轴上，装上端盖扭紧螺母，则工件被固定。扭松螺母，拆下端盖，则可取下工件。2.绘制夹具总图

根据已完成的夹具结构草图，进一步修改结构，完善视图后，绘制正式夹具总装图。如下所示:

3.绘制夹具零件图 如下所示：

图1.夹具体

图2.定位销轴

图3.钻模板

4.小结

短短的一个星期里，从白纸到完成模具总装图，零件图，设计说明书，学到很多原本学到的但不是很懂的知识，了解了一些设计的和过程。通过这次模具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次模具设计工作的实际训练从而培养和提高我们独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冲裁模具设计的方法和步骤，掌握模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

参考文献

[1] 李华.机械制造技术.高等教育出版社,2007 [2] 薛彦成.公差配合与技术测量,1992 [3] 莫章金.周跃生.AutoCAD2002工程绘图与训练,2007 [4] 隋明阳.机械设计基础,2002 [5]王先逵.《机械制造工艺学》，2003

第三篇：《机床夹具设计》课程标准

《机床夹具设计》课程标准

课程代码：适用专业：课程类别： 先修课程：

学时：考试方式： 制订人：审核人：

一、教学大纲说明

（一）课程的性质、任务

本课程是机械类专业的一门重要专业课程，具有较强的实践应用性，本课程主要研究机床夹具的设计和制造的基本知识。学生学完本课程后应达到下列要求：

1、掌握机床夹具的基本理论知识和设计计算方法，能对机床夹具进行结构设计和精度分析。

2、会查阅有关夹具设计的标准、手册、图册等技术资料。

3、掌握机床夹具设计的一般方法，具有设计一般复杂程度夹具的基本能力。

4、了解现代夹具设计的一般知识。

（二）课程的基本要求

通过本课程的学习，应使学生了解机床夹具的基本组成及作用，理解机床夹具的工作原理，熟练掌握机床夹具设计的专业技能。

（三）本课程与相关课程的关系 本课程是一门重要的专业课程，夹具是为满足机械加工工艺要求而进行的一种工装设计，同时它又是一项较为独立的生产实用技能。本课程的学习需要有机床、刀具、公差与技术测量、机械制图、工程材料及热处理、机械设计基础等机械专业多门专业基础课程做支撑。

（四）课程教学方法与手段

本课程教学主要采用老师讲授和课堂讨论相结合的方法，注重理论联系实际；注重现代化教学手段的应用，全课程采用PPT多媒体教学工具，帮助学生最大限度地实现学习的目标。

（五）教材与参考书 建议使用教材：《机床夹具设计》哈尔滨工业大学主编上海科学技术出版社 参考书：《机械制造工程》，郧建国主编，机械工业出版社，2004

二、课程的教学内容、重点、难点、要求 第一章 夹具设计概论

1、内容：机床夹具的分类；工件的装夹与找正；机床夹具的组成；加工误差的组成；课程教学内容、目的、安排及要求。第二章 工件的在夹具中的定位

1、内容：定位基准的概念；定位的基本原理；定位单个典型表面的定位元件；组合定位中各定位元件限制自由度分析；定位误差的分析计算。

2、重点：工件的在夹具中的定位 第三章 工件的夹紧

1、内容：夹紧装置的组成和基本要求；设计夹紧装置的基本准则；典型夹紧机构；联动夹紧机构；定心夹紧机构。

2、重点：工件的夹紧 第四章 夹具的定位

内容：夹具对切削成形运动的定位；夹具的对刀；分度装置。重点：夹具对切削成形运动的定位。第五章 典型机床夹具 内容：床夹具；铣床夹具；钻床夹具；镗床夹具 重点：床夹具；铣床夹具。第六章 专用夹具的设计方法

1、内容：夹具设计的要求，方法和设计步骤；夹具总装配图上尺寸、公差配合与技术要求的标注；夹具的制造特点。

2、重点：夹具设计的方法和设计步骤；公差配合与技术要求的标注。第七章 现在机床夹具

内容：随行夹具；通用可调夹具；成组夹具；组合夹具；数控机床夹具。重点：通用可调夹具；组合夹具。

三、教学时数分配： 序号

教学内容

总学时

讲授课时

实验

习题课讨论课

l

夹具设计概论 2

工件的在夹具中的定位 8

工件的夹紧 6

夹具的定位 4

典型机床夹具 8

专用夹具的设计方法 4

现在机床夹具 2

合计

四、教学方法建议

１、第二章 工件的在夹具中的定位、第三章 工件的夹紧、第四章 夹具的对定、第六章 专用夹具的设计方法，是本课程的重点章节。

2、自由度分析及常见定位方式的定位误差计算，应作详细讲解；组合定位的分析和计算要掌握基本方法；一面两孔定位掌握设计方法。

3、夹紧力的推导和计算不作要求，了解典型夹紧机构的特点和工作原理，学会分析和选用各种夹紧机构。

4、夹具的对刀误差、夹具位置误差的计算应该掌握。

5、夹具设计方法、装配图的绘制及尺寸、技术条件等的标注必须掌握。

第四篇：机床夹具设计名词解释

1、切削运动：在切削过程中，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。

2、主运动：主运动是由机床提供的主要运动，它使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前刀面接近工件并切除切削层。

3、进给运动：进给运动又称走刀运动，是由机床提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动，即进给运动是切削过程中使金属层不断地投入切削，加上主运动从而加工出完整表面所需的运动。

4、切削速度：切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。切削速度vc单位为m/min。

5、进给量：刀具在进给方向上相对于工件的位移量称为进给量。

6、背吃刀量：背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，其单位为mm。

7、积屑瘤：在中速或较低切削速度范围内，切削一般钢料或其它塑性金属材料而，又能形成带状切屑时，常在切削刃口附近粘结一硬度很高的楔形金属块，它包围着切削刃覆盖部分前刀面，这种楔形金属块称为积屑瘤。

8、磨钝标准：刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度称为刀具的磨钝标准。

9、刀具耐：刀具耐用度（又称刀具寿命）是指刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，以T表示，单位为分钟。

10、刀具总寿命：一把新刀从开始投入切削到报废为止总的实际切削时间，称为刀具总寿命。因此刀具总寿命等于这把刀的刃磨次数（包括新刀开刃）乘以刀具耐用度。

11、材料的切削加工性：金属材料切削加工的难易程度称为材料的切削加工性。

12、负倒棱：在粗加工钢和铸铁的硬质合金刀具上，常在主切削刃上磨出一个前角为负值的倒棱面，称为负倒棱。

13、过渡刃：连接刀具主、副切削刃的刀尖通常磨成一段圆弧或直线刃，他们统称为过渡刃。

1.装夹：机床上加工零件，为保证加工精度，必须现使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位，然后将其夹紧。这种定位与夹紧的过程称为工件的装夹。

2、夹具：用于装夹工件的工艺装备就是机床夹具。

3、六点定位原理：要完全正确定位工件的位置，就需要按一定的要求布置六个支撑点(既定位元件)来限制工件的六个自由度。其中每个支撑点限制相应的一个自由度。这就是工件定位的“六点定位原理”

4、工件完全定位：工件的六个自由度被完全限制了的定位。

5、不完全定位：满足加工要求的前提下，工件的六个自由度没有被完全限制的现象。

6、欠定位：根据加工要求应该限制的自由度而没有限制的现象。

7、过定位：工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。

8、基准: 工件图、实际零件或工艺文件上用来确定某个点、线、面的位置所依据的点、线、面，称为基准。

9、设计基准：设计图样上所采用的基准，称为设计基准。

10、工艺基准：在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。

11、装配基准：装配时用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准。

12、测量基准：测量时所采用的基准。

13、工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面后的尺寸、形状、位置的基准。

14、定位基准：在加工中确定工件的位置所采用的基准。

15、粗基准：用未机加工过的毛坯表面作为定位基准的称为粗基准。

16、精基准：用已机加工过的表面作为定位基准的称为精基准。

17、基准不重合误差：定位基准与设计基准不重合时所产生的加工误差，称为基准不重合误差。

18、基准位移误差：一批工件定位基准相对于定位元件的位置最大变动量称为基准位移误差。

19、夹紧装置：保证加工精度和安全生产的装置，称为夹紧装置。

1、生产过程：将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。

2、工艺过程：生产过程中为改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等。使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。

3、工序：一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。

4、.工步：在加工表面或加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容，称为工步。

5、进给：在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，可分几次切削，每次切削称为一次进给。

6、安装：工件经一次装夹后所完成的那一道工序，称为安装。

7、工位：为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件（或装配元件）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。

8、生产纲领：企业在计划内应生产的产品量（年产量）和进度计划称为生产纲领。

9、生产类型：生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类

10、工艺规程：规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件，称为工艺规程。

11、工步顺序：工步顺序是指同一道工序中，各个表面的先后顺序。

12、时间定额：时间定额是在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。

13、基本时间：基本时间是直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置、表面状态或材料性质等工艺过程所消耗的时间。

14、工序余量：工序余量相邻两工序的工序尺寸之差。是被加工表面在一道工序切除的金属层厚度。

15、工序尺寸：每道工序加工应达到的尺寸。

16、尺寸链：在机器装配或零件加工过程中，互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。

17、工艺尺寸链：由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。

18、封闭环 ：工艺尺寸链中间接得到、最后保证的尺寸，称为封闭环。

19、组成环 ：工艺尺寸链中除封闭环以外的其它环，称为组成环。

20、增环：增环是当其它组成环不变，该环增大(或减小)使封闭环随之增大(或减小)的组成环。

21、减环：减环是当其它组成环不变，该环增大(或减小)，使封闭环随之减小(或增大)的组成环。

22、加工精度：加工精度是指零件加工后的几何参数与理想零件几何参数相符合的程度，它们之间的偏离程度则为加工误差。

23、工艺系统：机床、夹具、工件和刀具所组成的一个完整的系统称之为工艺系统。

24、内应力：内应力就是当外界载荷去掉后，仍残留在工件内部的应力。

第五篇：机床夹具设计课程设计

设计题目：钻床夹具设计

机床夹具设计课程设计

说明书

系 别：机械与电子工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化

前 言

夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、智能、复合、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

本次的设计任务是加工零件（板件）上的两个孔。零件属于大批量生产，钻孔要求精度高，所以需要设计一个专用夹具，保证零件加工质量。由于夹具的利用率高，经济性好，使用元件的功能强而且数量少，配套费用低，降低生产成本；采用夹紧装置，缩短停机时间，提高生产效率。

设计钻床夹具，首先要分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；完成草图后考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理结构实现零部件间的相对运动，根据零件要求选择材料。

完成钻床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二维图的绘制，首先画好零件图，最后进行装配，标注相关尺寸及技术要求，并用Pro/ENGINEER绘制最终三维效果图，最终进行说明书，任务书的撰写、整理、修改完成设计任务。

目录

第一章 对加工零件的工艺分析.......................................................错误！未定义书签。

1.1 夹具设计...........................................................................错误！未定义书签。1.2 零件分析...........................................................................错误！未定义书签。1.2.1 零件图.............................................................................................................1 1.2.2 加工零件图分析.............................................................................................2 第二章 定位方案及误差分析...........................................................错误！未定义书签。

2.1 拟定定位方案.....................................................................错误！未定义书签。2.1.1定位方案拟定....................................................................................................2 2.1.2 定位方案选定...................................................................................................2 2.2 定位误差分析.....................................................................错误！未定义书签。2.2.1 相关概念...................................................................................................................3 2.2.2 定位误差分析...........................................................................................................4 第三章 对刀导向方案.......................................................................错误！未定义书签。

3.1 对刀导向方案.....................................................................错误！未定义书签。3.2 对刀导向元件详细参数.....................................................错误！未定义书签。第四章 夹紧方案及夹紧力分析.....................................................................................5 4.1 夹紧方案分析.............................................................................错误！未定义书签。

4.2 夹紧力分析.........................................................................错误！未定义书签。4.2.1 夹紧力估算.....................................................................错误！未定义书签。第五章 夹具体设计及连接元件选型...............................................错误！未定义书签。

5.1夹具体设计..........................................................................错误！未定义书签。5.2连接元件选型......................................................................错误！未定义书签。5.2.1 标准件.............................................................................错误！未定义书签。5.2.2 非标准件.........................................................................错误！未定义书签。第六章 夹具零件图和装配图及标注...............................................错误！未定义书签。

6.1零件图....................................................................................................................8 6.2钻模板零件图......................................................................................................11 6.3装配图..................................................................................................................12 第七章 三维效果图...........................................................................错误！未定义书签。总结..................................................................14 参考文献..............................................................14

第一章 对加工零件的工艺分析

1.1 夹具设计

本次设计为夹具设计，通过设计钻床夹具，学习机床夹具的基本设计过程、步骤，规范、学习和掌握设计方法，以学习的各种机械设计、材料、运动、力学知识及三维建模为基础。以《机械制造工艺学》、《机械原理》、《机械制图》、《制造技术基础》、《机床夹具设计》以及各种国家标准为依据，独立自主的完成钻床夹具的设计、计算全过程，亲身了解设计过程中遇到的种种问题及解决办法，思考、分析最优方案，这是一次独立自主的设计过程，为毕业设计及就业打下坚实基础。1.2 零件分析 1.2.1 零件图 1.2.2 加工零件图分析

该工序为加工两个Ф4孔，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不再依赖工人的技术水平。所设计的夹具应有以下基本要求：

1)夹具结构方案应与生产纲领相适应

在大批量生产时应尽量采用快速、高效 夹具结构，如多件夹紧、联动结构等，以缩短辅助时间；对于中、小批量生产，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单、制造方便，以降低夹具制造成本。

2)保证工件精度要求

这是夹具设计的最基本要求，其关键是正确地定位方 案、夹紧方案、刀具导向方式及合理确定夹具刀具技术要求。必要时应进行误差分析与计算。

3)便于排屑

切屑积集在夹具中，会破坏工件的正确定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形；切屑的清理又会增加辅助时间。切屑积集严重时，还会损伤刀具甚至引发工伤事故。故排屑问题在夹具设计中必须给以充分注意，在设计高效机床和自动线夹具是尤为重要。

4)操作方便、安全、省力

如采用气动、液压等夹紧装置，以降低工人强度，并可好地控制夹紧力。夹具操作位置应符合工人操作习惯，必要时应有安全防护装置，以确保使用安全。

5)有良好的结构工艺性

设计的夹具要便于制造、检验、装配、调整、维修 等。

6)此次设计的是钻床专用夹具，要求装卸方便，生产效率高等特点。

7）夹具元件应满足通用化标、准准化、系列化的“三化”原则，并具有一定的 使用寿命和较低的夹具设计制造成本

第二章 定位方案及误差分析

2.1 拟定定位方案 2.1.1定位方案拟定

工件定位的目的是为了保证工件加工面与加工面的设计基准之间的位置公差（如同轴度、平行度、垂直度等）和距离尺寸精度。工件加工面的设计基准与机床的正确位置是工件加工面与加工面的设计基准之间位置公差的保证；工件加工面的设计基准与刀具的正确位置是工件加工面与加工面的设计基准之间距离尺寸精度的保证。所以工件定位时有以下两点要求：

一是使工件加工面的设计基准与机床保持一正确的位置； 二是使工件加工面的 设计基准与刀具保持一正确的位置。工件定位的方法有三种：

（一）直接找正法定位

直接找正法定位是利用百分表、划针或目测等方法在机床上直接找正工件加工面的设计基准使其获得正确位置的定位方法。这种方法的定位精度和找正的快慢取决于找正工人的水平，一般来说，此法比较费时，多用于单件小批生产或要求位置精度特别高的工件。

（二）划线找正法定位

划线找正法定位是在机床上使用划针按毛坯或半成品上待加工处预先划出的线段找正工件，使其获得正确的位置的定位方法，此法受划线精度和找正精度的限制，定位精度不高。主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件等不便于使用夹具进行加工的粗加工。

（三）使用夹具定位

夹具定位即是直接利用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的定位方法。由于夹具的定位元件与机床和刀具的相对位置均已预先调整好，故工件定位时不必再逐个调整。此法定位迅速、可靠，定位精度较高，广泛用于成批生产和大量生产中。

2.1.2 定位方案选定

在考虑到以上问题的基础上，根据零件的具体情况提出以下定位方案：

方案：三 工件采用六点定位，即用底面四个点和侧面两个点定位，这种定位方式，夹具结构简单，装卸工件方便，定位稳定可靠，并且在一次安装中，可以从加工除定位面以外的剩余各个平面和孔系，也可以作为从粗加到精加工大部分工序的定位基准，实现“基准统一”。因此，显然此方案满足“六点定位原理”的要求。工件的六个自由度被完全限制，并且产生过定位，但只需严格保证φ6H8孔轴线的垂直度要求就能较小的产生过定位带来的加工误差，顾采用上述定位方案可行。

2.2 定位误差分析 2.2.1 相关概念

造成定位误差的原因有两个：

一是定位基准与工序基准不重合误差，记作B。

二是定位基准与限位基准不重合误差，记作Y。

采用六点定位，定位基面为工件底面，其侧面即为定位基准，与之对侧面为限位基准，3平板的底面称为限位基准。用来确定本工序加工表面位置的基准，称为工序基准。2.2.2 定位误差分析

此工件用六点定位，对于200.1尺寸定位基准与工序基准重合，所以B=0。且定位基准与限位基准也重合不存在定位基准与限位基准连线方向上的尺寸要求，故Y=0。用合成法计算定位误差D，因为工序基准与定位基准为同一个表面，B与Y为无相关公共变量，故：DYB0

0.07 对于400尺寸，定位基准与工序基准不重合所以B=0.02，定位基准与限位基准重合Y=0，故：DYB0.2

第三章 对刀导向方案

3.1 对刀导向方案

在钻床夹具中，通常用钻套实现刀具的对准导向，钻套有四种形式，固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套。依据加工批量，安装方便和使用场景选用固定钻套。H7钻套与钻模板采用配合制，防转螺钉选用M8（JB/T 8045.5）

n63.2 对刀导向元件详细参数

0.0220.019钻套 基本尺寸d4 基本尺寸D8 0.020（极限偏差F7）0.010（极限偏差选用D6）D18H12t0.008

0.200-0.050防转螺钉 基本尺寸dM8 基本尺寸L15.50.050 基本尺寸d112-0.160D20L22L011.5n2t2.5

第四章 夹紧方案及夹紧力分析

4.1 夹紧方案分析

在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位后，必须采用一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上。从而使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动,以保证加工精度,避免机床、刀具的损坏和发生人身安全事故。工件采用的是六点定位，所以工件的六个自由度被限制。可以用螺旋夹紧机构配合压板进行夹紧，且具有较好的自锁性。4.2 夹紧力分析 4.2.1 夹紧力估算

由于螺旋夹紧机构可看做是绕在圆柱体上的斜楔，因此，螺钉加紧力的计算与斜楔相似。下图是夹紧状态下螺杆受力情况。图中，F2为工件对螺杆的摩擦力，分布在整个接触面上，计算时可视为集中在半斤r'的圆周上。r'成为当量摩擦半径，他与接触形式有关。F1位螺孔对螺杆的摩擦力，也分布在整个接触面上，计算时可视为集中在中径d0处。根据力矩平衡条件：

dFQLF2rFRX0

2FJFQLd02tg（1）rtg2

式中

FJ-夹紧力（N）

FQ-作用力（N）

L-作用力臂）（mm）L=8

d0-螺纹中径（mm）d0=3.675

t-螺纹螺距（mm）t=0.5 -螺纹升角（°）tg2tr

1-螺纹处摩擦角（°）实际计算可取8.5° 2-螺杆端部与工件间的摩擦角（°）tg20.15

r-螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）与接触的形状有关

计算得：

FJ=90FQ

第五章 夹具体设计及连接元件选型

5.1夹具体设计

夹具体是整个夹具的基体和骨架，组成夹具的各个零件、机构等都要安装在上面。夹具体的类型分为铸造夹具体（a）、焊接夹具体（b）、锻造夹具体（c）和装配夹具体(d)。如下图所示：

通过对夹具上各组成件的分布情况、零件的形状、尺寸以及加工性质的考虑，以及加工零件的方便性，我选择装配式夹具体，装配式夹具体优点装拆方便、安装灵活、缩短生产准备周期等。基于以上分析，设计出本夹具的夹具体如下图所示：

5.2连接元件选型 5.2.1 标准件

连接元件选型包括定位元件选取，夹紧元件选取，其他专用元件选取。

一、定位元件：支撑钉，支撑板，可调支撑螺钉。

二、夹紧元件：压紧螺钉，螺母，滑动压块，压板。

三、其他专用元件：钻套。

以上所用元件都为标准件，相关的尺寸大小查表可得。5.2.2 非标准件

夹具体设计，钻模板设计，底座设计。

第六章 夹具零件图和装配图及标注

6.1零件图 8 9 10

6.2钻模板零件图

6.3装配图

第七章 三维效果图

设计总结

机床夹具设计课程设计已经接近尾声，回首两周的设计过程，感慨万千。通过设 13 计夹具学习新知识已经温习以前学习的理论，对我们大有裨益。

通过这次设计我们学习到不足，充分感受到一个产品从无到有的设计、从理论到实践的艰辛。让我们感受到作为一名机械设计制造及自动化的学生，理论知识和对设计工作的严谨认真对我们的重要性。

通过这次设计我们综合运用了机床夹具设计、互换性与技术测量、机械制造工艺学、机械设计、金属切削原理与刀具、工程材料以及热处理工艺等知识，起到穿针引线，承上启下的作用，巩固已经学习的知识的同时不用运用磨炼基本功。

在机械制造技术基础课程设计过程中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，制定工件选用的机床，刀具，以及怎么样加工的过程。因此，工艺规程至关重要。在机械制造工艺学习中还学习到用AutoCAD进行制图和一些三维软件进行仿真（比如proE）。这是对以前学的制图的知识的一个回顾，CAD制图不管是现在还是将来的工作都有很大的帮助，因此，这次是真正的将以前所学联系到了一起。

参考文献

[1] 肖继德，陈宁平.机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，2000.[2] 陆 玉.机械设计课程设计[M].北京：机械工业出版社，2006.[3] 陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具[M].北京：机械工业出版社，2011.[4] 常同立，杨家武，佟志忠.机械制造工艺学[M].北京：清华大学出版社，2010.[5] 张福霞.互换性与技术测量[M].西安：西北工业大学出版社，2015.[6] 王启平.机床夹具设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.