机床夹具设计课程设计说明书

第一篇：机床夹具设计课程设计说明书

《 机床夹具课程设计 》说明书

摘要

机床夹具设计课程设计是在全部学完机械制造工艺学及机床夹具设计，并进行了生产实习的基础是进行的一个教学环节。它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课的理论和实践知识进行工艺及结构的设计，也为以后进行一次预备训练。此课程设计的目的：（1）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。（2）培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。（3）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。

此次是对一种大批量生产的拨叉类零件进行钻孔。所设计的夹具必须保证这个通孔的各种尺寸精度，并且以最经济、最省时省力的方法来设计此套夹具。通过对定位误差的分析，确定出采用大端面小心轴定位，夹紧装置采用螺旋压板夹紧机构。

对于我本人来说，希望能通过本次课程设计学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力。

关键字:夹具设计、制图、机械

I

《 机床夹具课程设计 》说明书

目录

摘要..................................................................................................................I 1 设计任务.............................................................................................................1 2 零件的定位.........................................................................................................2

2.1 零件的工艺和精度分析.................................................................................................2

2.2 定位目的及原理.............................................................................................................2 2.3 工件定位的基本原理.....................................................................................................3 2.4 定位方案.........................................................................................................................3 2.5 定位元件的选择.............................................................................................................3 2.6 定位误差.........................................................................................................................4 零件的夹紧装置.................................................................................................5

3.1 夹紧方式的选择.............................................................................................................5 3.2 工件拆装.........................................................................................................................5 3.3 夹具体设计.....................................................................................................................6

4钻床导向装置......................................................................................................7

4.1 夹具结构形式.................................................................................................................7 4.3 导向装置.........................................................................................................................7

总

结...................................................................................................................9 参考文献...............................................................................................................10

《 机床夹具课程设计 》说明书 设计任务

对下图零件钻φ11H7的通孔这道工序进行夹具设计。能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具。

图1-1夹具设计零件图

《 机床夹具课程设计 》说明书 零件的定位

2.1 零件的工艺和精度分析

（1）零件的工艺分析：制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

工艺路线：

工序Ⅰ：铣削 铣上表面A面； 工序Ⅱ：铣削 铣下表面B面；

工序Ⅲ：钻削 钻、扩、铰φ23，钻φ6合φ11孔；（本套夹具适合于该工序）

工序Ⅳ：铣削 粗铣、半精铣12mm通槽； 工序V：检查；

（2）零件的精度分析：孔尺寸φ11H7，公差等级为7级 2.2 定位目的及原理

图2-1 工件定位图

工件在夹具中的定位问题，是夹具设计中首先要解决的主要问题，在确定定位方案后，定位基准的选择是一个关键问题，在实际生产中，由于定位基准和定位元件存在制造误差、装配误差、磨损误差等。从而使同批工件在夹具中所占据的位置不同，这种位置变化从而导致加工要素产生误差。

工件在加工前，必须首先使它在机床上相对刀具占有正确的加工位置称为定位。它包括工件在夹具中的定位，夹具在机床上的夹紧、刀具在夹具中的对刀与导引、整个工艺系统的调整等组成环节

工件的定位包括三项基本任务。

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(1)从理论上进行分析，如何使同一批工件在夹具中占据一致的正确位置。(2)

设计合理的定位方案，选择合适的定位元件。(3)

保证有足够的定位精度。2.3 工件定位的基本原理

在分析工件定位时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，从而使工件在家具中的位置完全确定，即六点定位原理。如图2-1所示是一个梯形且两端为圆弧的工件，欲在该工

件上钻一个通孔。为保证加工尺寸φ11H7，需要限制工件x、y、z、x、y这五个自由度，属于不完全定位。（加工的通孔）2.4 定位方案

工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由一些具体的表面来体现，这种表面成为定位基面。定位基面（基准）的分类：

(1)主要定位基面。是限制工件三个自由度的定位基面。一般选择工件上比较大的表面作为主要定位基面。

(2)导向定位基面。是指限制工件的两个自由度的定位基面。一般选择工件上窄长的表面基面，而且两支承点距离应尽量远些。

(3)双导向定位基面。是限制工件的四个自由度的圆柱面。(4)止推定位基面。限制工件的一个移动自由度的定位基面。(5)放转动定位基面。限制一个转动自由度的定位基面。

工件的定位是通过定位基面进行的，因此定位基面的几何形状、尺寸及表面状况在很大的程度上决定着定位方法及所用定位元件选择。

(1)遵循基准重合原则，避免基准不符误差。

(2)尽量用精加工过的表面作为定位基准，以保证有足够的定位精度。(3)应使工件安装稳定，使在加工过程中切削力或夹紧力而引起的变形最小。(4)遵守基准统一原则以减少设计和制造夹具的时间和费用。(5)应使工件定位方便，夹紧可靠，便于操作，夹具结构简单。根据零件及定位元件的特点，故用定位基准为φ23H8孔的轴线和下表面。2.5 定位元件的选择

工件定位方法及其定位元件选择包括定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，主要决定于工件的加工要求、工件的定位基准和外力作用状况等因素。定位元件的结构形式 1 工件以平面定位

1）平头支撑钉（A型），主要用于精基准定位；球头支撑钉（B型）与粗基准面接触良好，主要用于粗基准；齿纹支撑钉（C型）可防止工件滑动，常用于工件侧面定位。单个为定位一个自由度，三个定位三个自由度。

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2）光面支撑板（A型），结构简单，便于制造，但沉头孔不易清除干净，在一般作侧面或顶面支撑；带斜槽的支撑板（B型）切削容易清除，一般作为底面支撑。一组支撑板定位三个自由度 2 工件以圆孔定位：

基准，长定位销定位三个自由度，短定位销定位两个自由度。

2）定位心轴定位加工外圆和端面等。长心轴限制工件四个自由度，短心轴限制工件的两个自由度。

3）圆锥销是与工件孔缘接触定位，限制工件三个自由度。3工件以外圆柱表面定位

1）V型块与工件的接触面较长时限制工件的四个自由度。而与工件接触面较短时限制工件的两个自由度。

2）定位套定心精度不高，只适合精定位基面。其内孔轴线为县委基准，内孔面为限位基面

根据零件及定位元件的特点，故采用窄V型块和一组带斜槽支撑板定位。2.6 定位误差

夹具上与工件加工尺寸直接有关的且精度较高的部位，在夹具制造时常用调法来保证夹具精度。夹具的调装包括夹具各组件、元件相对于夹具体的调整装配和夹具相对于机床的调装两方面内容，其调装精度程度决定夹具最终安装误差的大小。

造成定位误差的原因有两个：一是由于定位基准和工序基准（设计基准）不重合，由此产生的基准不重合误差ΔB（或称基准不符误差）；二是由于定位付制造误差造成的定位基准与限位基准不重合，产生基准位移误差ΔY

孔φ11H7定位误差ΔD的分析

工件设计基准与定位基准重合,因此基准不重合误差ΔB=0。由于工件定位基面（外圆柱表明）的直径误差，形成了工件轴心的基准位移误差ΔY，因此基准位移误差

ΔY=

1）定位销主要用于直径在50mm一下的中小孔定位。以孔的轴线作为定位

Tdα2Sin20-(-0.05)0.03535

2Sin45因此尺寸定位误差为ΔD=ΔB+ΔY=0.035mm<1/3T=0.133mm，定位合理

《 机床夹具课程设计 》说明书 零件的夹紧装置

3.1 夹紧方式的选择

设计的过程中采用螺旋夹紧机构，因为工件是在立式钻床上进行加工，加工力及震动较大，要求夹紧装置具有足够的强度，因此需要在工件的一侧用万能调节压板夹紧，为了方便装拆工件，另一端用螺钉螺母夹紧。基本夹紧机构：

a斜锲夹紧机构

结构特点：斜楔的自锁条件与升角有关；斜楔具有改变加紧作用力方向的特点；斜楔具有增力的作用；结构简单通常用于机械夹紧或组合夹紧机构中，且工件的进度较高。

b螺旋夹紧机构

螺旋夹紧机构机构简单，制造方便，增力较大，夹紧行程不受限制，所以在手动夹紧机构中广泛应用。本次课程设计选用此夹紧方案，夹紧工件为万能调节压板。

c偏心夹紧机构 偏心夹紧机构优点是制造方便，夹紧迅速；缺点是夹紧力较小，自锁性能不好，夹紧行程教小，一边用在切削力不大，无振动的场合，且对夹紧尺寸要求较严的场合。

对装夹装置的基本要求：

① 保证定位准确可靠，不能破坏原有的定位。② 夹紧力的大小要可靠适当。

③ 在保证装夹的前提下机构力求简单，工艺性好，便于制造和维修。④ 具有良好的自锁性能。⑤ 操作方便安全省力。

设计的过程中采用螺旋夹紧机构，因为工件是在立式钻床上进行加工，加工力及震动较大，要求夹紧装置具有足够的强度，因此需要在工件的一侧用万能调节压板夹紧，为了方便装拆工件，另一端用螺钉螺母夹紧 3.2 工件拆装

V形块定位时，在另一个面上使用弹簧及螺钉连接V形块，装夹工件时，通过弹簧的压力使工件便于装卸，通过螺钉及螺母组合来夹紧，从而便于装卸工件。

在钻床上进行孔所用夹具称为钻床夹具简称钻模。钻模借助其上的钻套引导刀具和工件之间的相对位置，提高了加工精度和生产率，在成批大量生产中，已

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3.3 夹具体设计

采用铸造夹具体，其工艺性好，可铸造出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗震性。夹具底面四边应凸出，使夹具体的安装基面与机床的工作面接触良好。夹具在机床工作台安装，夹具的重心应尽量低，重心越高则支撑面应越大。

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4钻床导向装置

4.1 夹具结构形式

在钻床上进行孔所用夹具称为钻床夹具简称钻模。钻模借助其上的钻套引导刀具和工件之间的相对位置，提高了加工精度和生产率，在成批大量生产中，已广泛采用钻模来进行加工。钻模的结构形式很多，按工件的结构形状，大小和钻模的结构特点，钻模可分为以下几种：固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式。

a固定式钻模，这类钻模在加工过程中固定不动，夹具体上设有安放紧固螺钉或便于夹压的部位，这类钻模主要用于立式钻床加工单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系。

b回转式钻模，用于加工工件上同一圆周上平行孔系或加工分布在同一圆周上的径向孔系。回转式钻模的基本形式有立轴、卧轴和倾斜轴三种。工件一次装夹中，靠钻模依次回转加工各孔，因此这类钻模必须有分度装置。回转式钻模使用方便、结构紧凑，在成批生产中广泛使用。一般为缩短夹具设计和制造周期，提高工艺装备的利用率，夹具的回转分度部分多采用标准回转工作台。

c移动式钻模，这类夹具用于钻中小型工件同一表面的多个孔。

d翻转式钻模是一种没有固定回转轴的回转钻模。在使用过程中，需要用手进行翻转，因此夹具连同工件的重量不能太重，一般限于 ≤8～10kg。主要适用于加工小型工件上分布几个方向的孔，这样可减少工件的装夹次数，提高工件上各孔之间的位置精度。

e盖板式钻模没有夹具体，只有一块钻模板，在钻模板上除了装钻套外，还有定位元件和夹紧装置。加工时，钻模板盖在工件上定位、夹紧即可。盖板式钻模的特点是定位元件、夹紧装置及钻套均设在钻模板上，钻模板在工件上装夹，因此结构简单、制造方便、成本低廉、加工孔的位置精度较高。常用于床身、箱体等大型工件上的小孔加工，对于中小批量生产，凡需钻、扩、铰后立即进行倒角、锪平面、攻丝等工步时，使用盖板式钻模也非常方便。加工小孔的盖板式钻模，因切削力矩小，可不设夹紧装置。

f滑柱式钻模是带有升降台的通用可调夹具，在生产中应用较广。滑柱式钻模的平台上可根据需要安装定位装置，钻模板上可设置钻套、夹紧元件及定位元件等。根据以上钻模各自特点，本次选用固定式钻模。4.3 导向装置

1、钻套基本类型：按钻套的结构和使用情况，可分为固定式、可换式、快换式和特殊钻套，前三种钻套均已标准化，可根据需要选用，必要时也可自行设

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计。本次选择固定式钻套。

2、钻套高度和排屑间隙：

1）.钻套高度H 钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套高度H越大，刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H =(1~1.5)d。孔径小、精度要求高时，H取较大值H=1.5×7=10.5mm

2.）排屑间隙h 钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙。h值应适当选取，h值太小时，切屑难以自由排出，使加工表面损坏;h值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。加工铸铁时，h =(0.3~0.7)d;加工钢时，h=(0.7~1.5)d。由于此工件材料为灰口铸铁HT200，h=(0.3~0.7)d=(2.1~4.9)

3、钻套内孔的基本尺寸及公差配合

钻套内孔（导向孔）直径的基本尺寸应为所用刀具的最大极限尺寸，并采用基轴制间隙配合。

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总

结

经过为期两周的设计，本次夹具设计已经完成。这次设计不但巩固了已学知识，也是对个人能力的一次提高，从零件分析到工艺编制到夹具设计，从设计到加工，真正从头到尾思考了一个完整零件的加工，使自己分析问题的能力得到进一步提高，设计中不但要考虑方法，也要考虑设计后用于实践的成本，以及适用性，因此设计也要和实际相联系，源于实践，处于理论，用于实践。课程设计让我学到了很多知识。书本上的东西毕竟是理论，就像切削三要素的设定，书本上查来的数据跟实际加工的是有差距的，只有不断的实践，才能证明数据的合理性，通过课程设计，也进一步提高了理论联系实际的能力，让我懂得了机械这门工科的实际意义，更加深入的了解机械制造这门课程，让我学到了学习的快乐，同时更让我认识了自身能力的欠缺与不足，在以后的学习工作中，进一步提高自己。最后，感谢老师和同学在这次设计中的给予我的帮助与指导

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参考文献

[1] 李存霞，姬瑞海主编.机床夹具设计与应用.北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2011.10 [2] 陈于萍，周兆元主编.互换性与测量技术基础—2版.北京：机械工业出版社，2005.10 [3] 李存霞，姬瑞海主编.机床夹具设计与应用.北京：清华大学出版社：北京交通大学出版社

第二篇：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.

第三篇：机床夹具设计课程设计说明书(含内容和排版简要说明)

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

摘 要

通过《机床夹具设计》课的课堂学习，我们初步掌握了夹具设计基本理论知识。本课程设计即为了给我们创造一个运用课堂理论知识，解决较复杂问题的平台，锻炼我们综合利用所学知识的能力，初步接触一下“设计”的味道。课程设计的主要内容和要求主要是完成所给两个零件所需工序的夹具设计（钻模夹具和铣床夹具）。根据设计任务书完成根据给定条件分析零件的工序基准，确定定位方案；确定定位元件，布置引导元件；夹紧装置，并根据加工精度要求，合理设计分度装置，最终设计出夹具体，并进行尺寸标注。

关键字：

机床夹具设计

定位元件

夹紧装置

定位误差

I

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

目录

摘 要...................................................................................................................................I 1设计任务................................................................................................................................1 2 零件的装夹..........................................................................................................................3

2.1零件的工艺和精度分析...............................................3 2.2 定位设计...........................................................3 2.3对刀引导装置.......................................................5 2.4夹紧方案...........................................................5 2.5 分度对定机构设计...................................................6

3夹具加工精度分析.............................................................................................................6

3.1 定位精度...........................................................6 3.2 对刀精度...........................................................6 3.3安装精度...........................................................6 3.4夹具精度...........................................................7

总 结......................................................................................................................................8 参考文献...................................................................................................................................9

II

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

1设计任务

本次设计夹具分为钻床夹具和铣床夹具两个内容具体如下：

0.1钻床夹具如图1-1所示，本工序需钻M10螺纹底孔8.4mm，孔15.81F8、槽14.20mm0.1和拨叉510mm在前面工序已完成。工件材料为45钢，毛坯为锻件。成批生产，所用设备为Z525立式钻床。设计8.4mm孔夹具。

图 1-1 拨叉钻孔工序图

铣床夹具设计如图1-2所示，需在零件上铣宽12mm的槽，孔11H7、15.81F8在前面工序已经完成。工件材料为铸钢ZG310-570(GB/T 11352-1989),成批生产,所用设备为X62W,设计铣12mm夹具。

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

图 1-2 铣槽工序图

图 1-3菱形销

《 机床夹具设计课程设计 》说明书 零件的装夹

2.1零件的工艺和加工精度分析

拨叉零件（零件一）毛坯材料为锻件形状不规则，基本工序：铣15.81F孔的左右

0.1端面，钻15.81F8孔并铰孔保证粗糙度和位置度，右端忽沉孔；铣510mm槽，铣0.1mm槽。钻8.4mm孔、攻10mm螺纹孔；检验。本次夹具设计为钻8.4mm孔设计14.20夹具有一定对称度和位置度要求。

第二个零件（零件二）毛坯材料为铸钢，基本加工工序：铣削零件的左右平面保证0.03260.03mm；钻24H8孔，扩孔、铰孔，同样钻11H7孔，并扩孔铰孔达到要求，保证两0孔R140-0.08、R18-0.08位置精度；铣12mm槽，有对称度要求。6销孔配作要求。

2.2 定位设计

零件一【1】：为保证8.4mm孔对基准孔15.81F8垂直并对孔中心线的对称度要求，应当限制工件的斜，应当限制位通孔

三个自由度；为保证孔8.4mm处于拨叉的对称面内且不发生扭

0.1自由度；为保证孔对槽的位置尺寸3.10.1mm，还应该限制

自由度。孔移动不限制，因此，本夹具限制5个自由度。

定位方案：工件上孔15.81F8精加工过，作为主要定位基准可满足基准重合，采用心轴定位可限制

四个自由度。心轴水平放置并保证与钻床主轴垂直共面，可保证所钻孔与基准孔之间的垂直度对称对要求，由于成批生产，精度要求不是很高，采用间隙配合，定位精度取决于孔与心轴的间隙配合误差。

为限制

0.1的转动在拨叉槽口510mm为定位基准。槽口两侧面放置一菱形销，采用配合为51H8g6。为限制

0.1的移动以14.20mm的两侧面为定位基准，考虑到拨叉的结

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

构，采用有对称斜面的偏心轮定位，定位的同时并进行夹紧。定位间隙可消除。

定位元件：孔15.81F8采用中间对应孔8.4mm的位置钻11mm排屑孔的心轴，配合采用F8/h7。菱形销为标准件选用直径51mmB型固定式菱形销。（心轴直径d≤35mm，用T8A钢制造，热处理硬度为58～64HRC，定位销>16mm,20钢渗碳深0.8～1.2mm淬火53～58HRC）。

0.1定位误差分析：在Y方向上，加工8.4mm孔，定位基准为孔轴线，工序基准是14.20槽的对称平面，基准不重合，存在基准不重合误差，定位尺寸

ΔB=0.2mm【2】 ΔY=0

l0.1为3.10.1。d ΔD=ΔY+ΔB=0.2mm(1-1)0.11加工尺寸3.10.1公差T=0.2，ΔD<3×0.2 定位方案满足工件本工序加工要求。对于

X方向上，采用心轴定位，定位基准工序基准同为心轴轴线，基准重合，孔15.81F8【3】0.043（）公差T=0.027,轴15.81h7（0，公差T=0.018.0.0160.018）

ΔB=0 ΔY=(δD+δd+Xmin)/2(1-2)=（0.018+0.027+0.016）/2=0.0305mm

ΔD=ΔY+ΔB=0.0305mm 加工孔对称度为0.2mm，ΔD<1×0.2 所以，定位方案满足工件本工序加工要求。

3零件二：为保证12mm槽的关于基准A的对称度要求，应限制0.232-0.2mm应限制，为保证槽深自由度，在方向上不限制，所以本工序限制5个自由度。

定位方案：工件孔11H7已经精加工配合精度要求高且表面粗糙度高，选作定位基准，采用销定位，限制了工件的制工件

两个个自由度，另一孔24H8采用短菱形销定位限（削边方向应垂直于销与心轴的连心线）。在一侧端面定位时，由于工件端面，不至于产生过定位现象。面加工精度不高，所以两销采用阶梯面同时限制工件心轴水平放置，两销中心线与主轴平行。中批生产，且精度要求不高，采用间隙配合。

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

定位元件：孔11H7采用直径11mm短圆柱销定位,圆柱销为非标准件,需在A型【4】固定式圆柱销的基础上增加一直径30mm阶梯环面（图 1-3），孔与心轴间隙配合，采用H7/f6。菱形销与孔24H8同样采用间隙配合，采用H8/f7。菱形销为非标准件,需在B型可换式菱形销的基础上增加一直径40mm阶梯环面，两阶梯面在机床主轴方向共面。（定位菱形销>16mm,20钢渗碳深0.8～1.2mm淬火53～58HRC，圆柱销淬火53～58HRC）

0.2定位误差分析：尺寸320.2mm，其工序基准为零件圆弧表面母线，定位基准为11f60.0210.016短销轴线，基准不重合，孔11H7（0）,短销 11f6（--0.027）

ΔB=0.08mm

ΔY=(δD+δd+Xmin)/2

=（0.021+0.011+0.016）/2 =0.024mm ΔD=ΔY+ΔB=0.104mm 0.21加工尺寸320.2公差T=0.4，ΔD<3×0.4，定位方案满足工件本工序加工要求

对于槽12mm有对称度要求，定位基准为工件的右端面，工序基准为工件X方向的对称平面，基准不重合。

ΔB=0.06/2=0.03mm ΔY=0

ΔD=ΔY+ΔB=0.03mm 加工槽对称度为0.1mm，ΔD<1×0.1 所以，定位方案满足工件本工序加工要求。

32.3对刀引导装置

零件一：采用钻套定位，由于本工序是为下面攻丝钻孔，且在工序集中一起，所以采用快换钻钻套，（钻套孔径d≤26mm，用T10A钢制造，热处理硬度为58～64HRC）。

零件二：采用直角对刀块对刀，同时能对XZ方向进行对刀，使用对刀块对刀时，在刀具和对刀块之间用塞尺进行调整，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损。2.4夹紧方案

零件一：在槽14.2mm处采用对称斜面的偏心轮进行定位夹紧，当偏心轮转动时，《 机床夹具设计课程设计 》说明书

使斜面与槽贴紧，使工件在心轴方向被固定，定位同时起到夹紧的作用。钻孔切削力不大，故工作可靠。零件二;采用螺旋压板夹紧机构对工件的左端面进行夹紧。2.5夹具体设计

零件一：考虑到拨叉的结构及定位夹紧方案，夹具体结构采用铸造件，心轴与夹具体使用过度配合，销钉为过度来配合（用限位螺钉紧固）。采用铰链式可翻转式钻模板，且钻模板用支撑钉保证钻模板的位置。

零件二：夹具体结构比较简单，使用型材类材料。心轴、销钉与夹具体使用过度配合，销钉用限位螺钉紧固。

3夹具加工精度分析

3.1 定位精度

对于零件一影响工件定位精度的尺寸公差包括：工件内孔与心轴的配合尺寸零件二影响工件定位精度的尺寸公差包括:大孔与心轴的配15.81F8h7和挡销的尺寸。合尺寸24H8f7,小孔与菱形销的配合尺寸11H7f6，以及两个销的阶梯面的位置度。

3.2 对刀精度

对于零件一对刀误差主要钻头与钻套间的间隙，会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。对于零件二对刀误差主要是对刀是的人为误差。

3.3安装精度

零件一体积比较小为移动式夹具，无安装精度。零件二影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差为定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸。

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

3.4夹具精度

零件一：影响夹具精度的尺寸和公差为定位心轴与安装平面的平行度，影响对称度

0.10．2 mm的夹具误差为菱形销对定位心轴的对称度。影响14.20的夹具误差为定位面到导向孔轴线的尺寸公差。及导向孔对安装基面的垂直度。

0。20.02零件二：影响尺寸32影响对称度0.2精度的夹具误差为两销的位置尺寸公差420.02。0.1mm的夹具误差为对刀块的位置误差。

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

总 结

本次夹具设计关于第一个拨叉夹具设计主要特点是使用对称斜面的偏心轮进行定位夹紧，定位夹紧同时进行提高了加工效率，并且使用快换的钻套可以同时进行两步工序，保证了加工孔的精度，并提高了效率，同时对于夹具体的材料选用铸铁，节约了成本。本夹具主要还有一下缺点需要今后进行改正，心轴定位处的排屑不好，在加工完成后把工件从心轴取出是容易划伤已经精加工过的内孔，同时使用翻转式钻模，精度不高，磨损严重。有待以后改正。

第二个铣床计夹具特点是限制工件沿销移动时采用了阶梯式销定位，在保证夹紧同时减少了定位元件的数量，防止了工件的过定位发生。使用了精加工过的孔定位提高了槽的加工精度。缺点是夹紧部位处的强度较低容易影响加工精度。有待以后改正。

《 机床夹具设计课程设计 》说明书

参考文献

[1] 李存霞、姬瑞海．机床夹具设计与应用【M】．第3版．北京：清华大学出版社，2011．P226-P228 [2] 李存霞、姬瑞海．机床夹具设计与应用【M】．第3版．北京：清华大学出版社，2011．P50-P58 [3] 周兆元、李翔英编.互换性与测量技术基础【M】．第3版．北京：机械工业出版社，2011．

[4] 李存霞、姬瑞海．机床夹具设计与应用【M】．第3版．北京：清华大学出版社，2011．P40

第四篇：夹具设计课程设计说明书

目 录

一、序言···············································2

二、设计任务说明·······································2

三、工件的安装顺序·····································3

四、定位元件选择设计··········································3

五、夹紧机构···········································4

六、导向装置的选择·····································3

七、夹具的总体设计·····································3

考文献·················································4

序言

机床夹具的作用可归纳为以下四个方面：

1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。

2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。

二、设计任务说明

本次课题设计是要为此图中的端盖（零件材料为45，需要大量生产，年生产量大于5000件）设计一套钻φ20侧孔的夹具，实现将工件定位，精确和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。

图1-3-1

三、工件的安装顺序

零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,工件的装卸位置如上图1-3-1右侧刨面图。

工件由左向右安放定位，由右向左抽取出来。所以定位元件选择短销、大平面组合定位、外端圆面添加平面支持钉定位和支持；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。

四、定位元件选择设计

由于该零件的加工是钻φ20孔并以φ50孔内表面作为定位面，属与孔定位类型，因此本次设计采用的定位元件为短销、大平面组合定位。，限制工件5个自由度；夹装工件时，工件孔与短销、大平面表面的刚性接触，精准度要求较高，分别限制工件的X、Y、Z方向的移动自由度以及X、Y方向的旋转自由度。

工件定位短销φ50与加工工件之间间隙配合，便于工件加工时装取和定位。大端面为φ90的圆平面，定位工件φ120的右端面，两者结合限制了工件5个自由度。工件的径向Z方向的转动自由度在工件的夹紧时被限制；工件大端面230x230的侧面的可调支持钉的顶面为φ40的支持平面，除了支持工件之外，限制的工件Z方向的转动自由度，精确的工件的钻孔位置。

工件的加工要求限制6个自由度，短销大平面定位元件和可调支持钉符合设计要求，而且可以准确定位钻孔的位置。

短销大平面定位元件固定在夹具体上，选用4个内六角M8的螺钉链接在夹具体右侧面。螺纹孔的分度圆为φ70程90°分布。钻孔定位的可调支撑钉与夹具底盘M15的螺杆螺纹连接，依靠M15螺母锁紧。

五、夹紧机构 1.夹紧力的方向的确定：

夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。.夹紧力的作用点的选择：

夹紧力的作用点不能破坏定位，而且应选择在工件刚度高的部位。支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。3.选择夹紧机构：

设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：

1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。工件和夹具的变形必须在允许的范围内。夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构；操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。依据工件加工（大批量生产）设计要求及夹具的设计，本套夹具的夹紧机构采用偏心夹紧机构，操作简单、动作迅速，缺点是自锁性能较差、增力较小。工件钻孔的受力与夹紧力相互垂直，而且工件加工的环境平稳，工件钻孔的垂直方向有支持力，所以偏心机构的夹紧机构符合本次夹具设计要求。

夹紧机构的零件装配及配合；（1）夹具体与滑套之间过盈配合，夹紧轴与滑套间隙配合（2）夹紧轴与滑套间隙配合并且涂抹黄油润滑；左端配合开口垫圈夹紧工件；右端先安装压紧回力弹簧后，装入夹具体，端口安装塑胶夹紧垫片，偏心轮安装在最右端M6螺母螺栓连接。

六、导向装置的选择

导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，钻床夹具中钻头的导向采用钻套，大量生产的工件需要采用可换导向钻套来加工工件，来提高其工作的连续性和其工作效率。选择导向装置： 用于钻床零件加工的可换导向钻套，更换导向钻套，只需松动固定螺钉然后将导向钻套，逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，更换方便迅速。

钻夹具中的导向钻套,除要求它引导钻头，钻出正确的孔外，还要求它能在装卸时快而准确。

导向装置零件链接装配；钻模板与夹具体之间用4个M8的螺栓连接，导向衬套φ36与钻模板之间过盈配合；导向钻套φ28与导向衬套之间间隙配合；导向钻套的缺口被螺钉固定在钻模板上，固定和便于装卸导向钻套。夹具体与夹具地盘。之间用4个M8的螺栓连接。

七、夹具的总体设计

夹具使用的零件材料尽可能统一。夹具体、夹具底盘、导向板使用铸铁材料，加工平面也比较少，也易于加工；导向钻套、螺钉、螺栓、螺母、垫片、夹紧弹簧选用标准零件。短销大平面定位套、夹紧轴、导向衬套、夹紧轴滑套、支持钉的平面是设计件，加工平面较多、加工精度要求比较高。偏心轮、开口垫片、夹紧垫片是设计件，加工平面不多、加工精度要求也不高。

加工导向钻套距加工工件的距离是8mm；如果距离较远影响加工精度，对加工钻头的也有较高的长度要；夹具底盘有四个缺口用于固定在机床上；夹具设计进可能紧凑。

参考文献：

[1] 邱宣怀主编《机械设计》（第四版），高等教育出版社，1996年10月。[2] 马保吉主编《机械设计基础》，西北工业大学出版社，2005年9月。[3] 王先逹.机械制造工艺学[M].2版.北京：机械工业出版社，2006.

第五篇：夹具课程设计说明书完整版

洛阳理工学院

洛阳理工学院

课程设计说明书

课 程 名 称 机械制造装配设计

设 计 课 程 钻床夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 B120234 姓 名 朱文换

学 号 B2023402

2014年01月03日 洛阳理工学院

课 程 设 计 任 务 书

机械械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业 学生姓名 朱文换 班级 B120234 学号 B12023402 课程名称： 机械制造装配设计 设计题目： 钻床夹具设计

课程设计内容与要求：

设计内容：

1、钻床夹具装配图一张

2、夹具体零件图一张

3、产品零件图一张

4、课程设计说明书一份

设计要求：

1、设计（装配图按夹具要求设计，相关的配合尺寸要标明，在说明书中要有夹具定位计算，夹紧等方案的选择）。

2、零件图要符合工程图的根据要求，图纸的标题要有材料。

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 洛阳理工学院

课 程 设 计 评 语

机械械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业 学生姓名 朱文换 班级 B120234 学号 B12023402 课程名称： 机械制造装配设计 设计题目： 钻床夹具设计

课程设计片篇幅：

图 纸 共 3 张

说明书 共 17 页

指导老师评语：

年 月 日 指导老师： 洛阳理工学院

目 录

序 言----------------------------

4一、专用夹具设计-----------5

1、设计前的准备工作---5（1）、明确工件的年生产纲领----------------------5（2）、熟悉工件零件图和工序图-------------------5（3）、加工方法---------6

2、总体方案的确定------6（1）、定位方案的选择、比较、确定-------------6（2）、定位精度分析---7（3）、夹紧机构的选择7（4）、导向装置的确定8（5）、夹具体------------9

3、绘制夹具装配图---11（1）、制图比例的选择----------------------------11（2）、定位、夹紧、导向，夹具体绘制-------11

二、夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件-------12

1、夹具装配图上标注的尺寸----------------------12

2、夹具装配图上应标的公差配合-----------------12

3、夹具装配图上应标注的技术要求--------------12

三、夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件------13

1、夹具零件图上标注的尺寸----------------------13

2、夹具零件图上应标注的技术条件和技术要求------------------------------13

四、方案设计论证--------14

1、设计思路-----------14

2、设计方法与结果--14

五、设计心得--------------15

六、致谢--------------------16

七、参考文献--------------17 3 洛阳理工学院

序言

机械制造工艺学课程设计是在我们学习了技术基础课和大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在大学的学习中占有十分重要的地位。本次课程设计以钻床夹具为设计题目，更是考虑到夹具在现代生产中的广泛应用。

钻床夹具（简称夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，他的主要功能是对别加工工件的定位和夹紧。通过定位，使个加工工件在夹具中占有同一个正确的加工位置；通过夹紧克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置的到保障，从而使加工过程得意顺利进行。因此，工艺人员的一项日常工作就是设计专用夹具。

夹具作为机械制造业举足轻重的工艺装备，主要表现在能够保证机械加工质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化和流水线生产。夹具一般由定位装置、夹紧装置、夹具体及其它装置或元件所组成。它在实际生产中的作用也仍旧是将工件定位，以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。在机床上加工工业零件时，必须用夹具装好固定所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已规定好的位置上可靠地固定，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。其主要功能就是完成工件的装夹固定工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。所以，对于夹具的设计练习对于现代生产设计是十分必要的。

关键词： 装备

夹紧

设计

制图 洛阳理工学院

一、专用夹具设计

1、设计准备工作

（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。由于本次设计为小批量生产，所以夹具设计自动化要求不高，因而采用立式钻床钻削加工。

（2）、熟悉工件零件图和工序图

工件图应该无遗漏地给出制造零件所需的全部信息，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。

该工件的工件图如图1-1所示：

图1-1 零件图

已知该工件的材料为HT200，加工C面上的孔(其它工序已经加工完成)。

洛阳理工学院（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。根据加工要求，本道工序的内容是钻C面上的孔，采用立式钻床钻削加工。

2、总体方案的确定

（1）、定位方案的选择、比较、确定

根据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，拟定几种具体的定位方案和定位元件，并选出最佳方案。

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。本次设计虽然为小批量生产，但也需要考虑夹具零件的互换性。所以暂定如下两种定位方案：

第一方案：采用一面两销且取甲面为定位面，Φ30H7孔用短圆柱销定位，Φ15孔用固定圆柱销定位，很明显出现了“过定位”，不符合定位要求。第二方案：定位方式仍为一面两销，甲面用大平面，但Φ30H7孔采用固定短圆柱销定位，侧面Φ15孔用浮动菱形销定位，限制工件六个自由度度。综上所述，这次设计采用第二种方案，限制工件六个自由度。（2）、定位精度分析

由于工件的中心距允许偏差为39±0.2mm，而允许误差由三部分组成，其中定位误差为其中之一，另外有对刀误差，安装误差，根据机械设计相关要求，定位误差不能超过允许误差的1/3，所以，首先分析能引起定位误差的因素： 1)、工件定位孔Φ30H7与短圆柱销Φ30k6之间的配合为过渡配合，它们之间产生的定位误差很小，可以忽略不计。

2)、定位销固定板上的定位孔Φ20H7与短定位销Φ20k6之间的配合为过盈配合，它们之间产生的定位误差很小，也可以忽略不计。

洛阳理工学院 3）、菱形销Φ15H7与工件孔Φ15h6之间的间隙虽然会对工件造成转动方向的影响，但是转动轴心与加工孔轴心方向一致，所以即使有误差，也不会影响工件的钻削加工精度，所以此项也可忽略不计。

4）、夹紧固定板与夹具底座之间以螺钉销钉连接，两接触面均为3.2的粗糙度，故夹紧固定板与夹具底座之间的误差很小，亦可忽略不计。

5）、B面定位销固定板与夹具底座之间以螺钉销钉连接，两接触面均为3.2的粗糙度，故B面定位销固定板与夹具底座之间的误差很小，亦可忽略不计。综上所述，满足加工精度要求。（3）、夹紧机构的选择、比较、确定

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。所以，本次夹紧力选择垂直于工件定位面。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。所以，本次加进了的作用点选择在工件上与定位面平行，切间距适中的面上，具体位置见如下图：

图1-2 夹紧力的作用点位置

洛阳理工学院 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。夹紧方案选择了对称联动夹紧机构。如下图所示：

图1-3 对称联动夹紧机构 洛阳理工学院（4）、导向装置的确定

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，为提高加工效率，便于替换，选择快换导向套加工工件。如下图所示：

图1-4 快换钻套

（5）、夹具体

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 洛阳理工学院 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。

夹具体毛坯可以分为四类：

1、铸造夹具体。铸造夹具体如图1-5（a）所示。

2、焊接夹具体。焊接夹具体如图1-5（b）所示。

3、锻造夹具体。锻造夹具体如图1-5（c）所示。

4、装配夹具体。装配夹具体如图1-5（d）所示。

（a）

（b）

（c）

（d）

图1-5 夹具体毛坯的类型

所选夹具体零件示意图如图1-6所示：

图1-6 夹具体 洛阳理工学院

3、绘制夹具装配图（1）、制图比例的选择

根据夹具整体结构，考虑到夹具的总体尺寸，选择制图比例为1:1，绘图时需要把工件视为透明体，用双点划线画出轮廓，同时画出定位面、夹紧面和加工表面，其他无关表面可以省略。（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。

装配图示意图如图1-7所示：

图1-7 夹具体装配图 洛阳理工学院

二、夹具装配图上应标注的尺寸，公差配合和技术条件

1、夹具装配图上标注的尺寸

1）夹具外形轮廓尺寸，长、宽、高分别是256mm、192mm、192mm。

2）夹具体的侧面到加工面的中心距离是98±0.2mm。

2、装配图上应标的公差配合

钻套与衬套之间的配合是过渡配合Φ25H7/h6，衬套与钻模板之间的配合是过盈配合Φ35H7/r6，菱形销与套筒之间的配合是过渡配合Φ15H7/h6，短圆柱销与工件之间的配合是过渡配合Φ30H7/k6。

3、装配图上应标的技术要求

1）、压块相对于A面的平行公差在全长上不大于0.04mm； 2）、钻套的中心线相对A面的垂直度在全长上不大于0.04mm； 3）、菱形块轴向对于定位孔轴向的同轴度在全长上不大于0.04mm； 4）、零件

2、零件5和零件19由钳工配做加工完成。洛阳理工学院

三、夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件

1、夹具体零件图上应标注的尺寸

1）、零件图中应正确、完整、清晰、合理地注出制造夹具体零件所需的全部尺寸，夹具体的长、宽、高分别是256mm、192mm、192mm。

2）、标注的尺寸应满足设计和加工工艺的要求；

2、夹具体零件图上应标注的技术条件和技术要求

1）、零件图中必须用规定的代号、数字和文字简明地表示出在制造和检验时所应达到的技术要求；

2）、此设计中：夹具体上表面相对甲基准面的平行度是0.04mm，侧面与大平面接触的面相对甲基准面的垂直度是0.04mm。

3)、夹具体零件图应标注的技术要求

(1)、铸件经时效处理，未标注圆角为R3~R5；

(2)、铸件不应有砂眼和气孔，孔和底面不应有疏松等铸造缺陷。夹具体零件示意图如图3-1所示：

技术要求1.铸件经时效处理，未注圆角R3~R52.铸件不应有砂眼、气孔，孔和底面不应有疏松等铸造缺陷

图3-1 夹具体零件图 洛阳理工学院

四、方案设计论证

1、设计思路

1）、根据待加工工件的需要，选择加工机床，应选用立式钻床钻削加工比较合理。

2）、因为工件主要定位部分为Φ30mm和Φ15mm的圆孔，所以可以用一面两销定位，满足六点定位原理。

3）、将定位元件先固定夹具体上，然后利用一面两销把工件定位后，可利用对称联动机构来对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向垂直与工件的轴线方向。

2、设计方法与结果

1）、对工件的加工要进行分析，已知工件上钻C面上的孔，根据工件的形状和加工要求和零件的生产纲领，此处采用立式钻床比较合理。

2）、根据六点定位原理，选用一个短圆柱销、一个菱形销以及一个大平面定位，正好满足六点定位原理，由于限制了六个自由度，所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧，考虑到操作方便的问题，此次夹紧选用对称联动机构夹紧。

对整个定位、夹紧方案综合分析得出：定位方案符合六点定位原理，夹紧方案夹紧稳定，所以此夹具设计可行。洛阳理工学院

设计心得

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前的一个必不可少的过程。在老师和同学的共同努力下，使我在有限的时间内完成了夹具课程设计。通过这次的课程设计，使我养成了认真、谨慎、遇到困难冷静的态度。课程设计的过程中遇到同学们通过查资料也解决不了的东西，但是在老师的细心指点下，同学们都能迎刃而解。通过这次课程设计把我们所学的理论知识运用到实际中来，使我对理论知识有了更深层次的了解，理论联系实际使我所学到的理论知识更加牢靠，同学们学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们以及怎样合理的选择方案。通过这次的课程设计，让我学到了许多的知识，从工件图到产品的最终的应用的整个流程，从查资料到最终方案的确定，要经过夹具体的选择，定位的选择，和加紧装置的确定，以及误差的确定到精度的要求，每一步都要自己经过大量的查阅资料，遇到困难的时候，老师和同学认真细心的给我讲解，使我轻松了许多，也学会了团结友善的处世态度。洛阳理工学院

致谢

本课程设计是在老师的指导下完成的，衷心感谢老师的悉心指导以及在生活上给予的关心和帮助。张老师以渊博的学识、高度的责任感使我不仅在学术上受益匪浅，而且言传身教，以其高尚的人格教导了我做人的道理。在此课程设计完成之际，谨向张老师表示最衷心的感谢！

同时，我深深感谢我们机械工程系的领导和老师以及传授我知识和学习方法的外系老师，我在思维方法、学习态度和工作作风方面得到的进步都受益于您们的指导和影响；对我能顺利完成课程设计给予了很大的帮助。

在张老师的耐心指导下，我的课程设计收获了很多，把我四年所学的东西进行了一个大整合。实践联系理论及实际中会遇到的问题，都给我们指了出来。从而使我的课程设计不断的优化。

经过本次的课程设计，我学会好多书本上面没有的知识。这次的设计在张老师的耐心的指导下，使我的设计更加与实际相结合，最后再次衷心的感谢张老师在本次设计中给予的指导和帮助!

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参考文献

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《机械制造装备设计课程设计》《机械制造工艺学》 《机械设计习题与解析分析》 《几何量公差与测量技术》 《机械设计手册》 《互换性与测量技术》

北京：高等教育出版社，2010.8 北京：机械工业出版社，2011.6 沈阳：东北大学出版社，2000.6 沈阳：东北大学出版社，1999.7 北京：化学工业出版社，1999.8 北京：高等教育出版社，2002.3