鉆床專用夾具設計裝配圖課程設計說明書

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1、 洛陽理工學院 課程設計說明書 課程名稱：機械制造裝備設計 設計課題：鉆床專用夾具設計 ?！　I(yè)：機械設計制造及其自動化 年 月 日 課程設計內容與要求： 內容： 為盤類設計一套鉆模夾具，便于搖臂鉆床的加工。 設計要求： 1. 在鉆床上加工2-Φ10,對C面垂直度>0.02 2. 要求繪制A0夾具裝配圖一張、A3零件圖一張、設計說明書一份。 3.夾具設計要求合理，有利提高加工精度，保證加工質量，降低加工成本，提高勞動生產率和減輕工人的勞動強度，便于批量生產。

2、 設計（論文）開始日期 年 月 日 指導老師： 設計（論文）完成日期 年 月 日 年 月 日  課程設計評語 院系：機械工程系 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 課程名稱：機械制造裝備設計 設計題目： 鉆床專用夾具設計 班級：B140231 學號：B14023113

3、姓名：殷彥強 課程設計篇幅： 圖　紙　2　張 說明書　24　頁 指導教師評語： 年 月 日 指導老師：張洪濤 目錄 前 言 5 一. 專用夾具設計 7 1.1設計前的準備工作 7 1.1.1. 明確工件的年生產綱領 7 1.1.2. 分析工件零件圖和工序圖 7 1.1.3. 確定加工方法 8 1.2． 總體方案的確定 8 1.2.1. 確定定位方案，設計定位裝置 8 1.2.2 確定夾緊方案，設計夾緊裝置 9 1.2.3 確定導向裝置 11

4、 1.2.4. 夾具體的設計 12 1.3.夾具裝配圖繪制 13 1.3.1. 夾具裝配圖尺寸、公差的標準 13 1.3.2. 夾具的定位、夾緊分析 13 1.4. 繪制夾具零件圖 14 1.4.1.鉆模板零件圖 14 1.4.2.輔助支承零件圖 15 1.4.3.六角螺釘零件圖 16 1.4.4.夾具底座零件圖 17 二.夾具裝配圖相關要求 19 2.1. 夾具裝配圖上標注的尺寸 19 2.2. 夾具的制造誤差 19 2.3. 裝配圖上標注的技術要求 20 2.4. 確定設計方案 20 三.最終的設計結構 21 四. 致 謝 22 五.感 想 23 六.參

5、考文獻 24 24 前 言 隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術的不斷涌現，機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和復雜的零件加工的生產率及加工精度。 機械制造裝備設計是機械設計制造及其自動化專業(yè)的一門主要專業(yè)課，其任務是通過該課程的學習，掌握主要機械制 造裝備的工作原理及其正確使用和選用方法、原則，并具備一定的機械制造裝備的總體設計、傳動設計、結

6、構設計等基本知識和主要工藝裝備的設計能力。而課程設計是機械設計中的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是機械類專業(yè)學生較為全面的機械設計訓練。其目的在于： 〔1〕培養(yǎng)學生綜合運用機械設計基礎以及其他先修課程的理論知識和生產實際知識去分析和解決工程實際問題的能力，通過課設訓練可以鞏固、加深有關機械課設方面的理論知識。 〔2〕學習和掌握一般機械設計的基礎理論、基本知識、基本方法和步驟。培養(yǎng)獨立設計能力，為以后后續(xù)的專業(yè)課程及畢業(yè)設計打好基礎，做好準備。 〔3〕使學生具有運用標準、規(guī)范手冊、圖冊和查詢有關設計資料的能力。 機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度、形狀精度和尺寸精度。通常把確定

7、工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程，稱為定位。當工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破壞定位，還應該用一定的機構或裝置將工件加以固定。使工件在加工過程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質量、生產效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生產中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現的。機床夾具在生產中應用十分廣泛，夾具按使用范圍分為通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和隨行夾具，按使用機床分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具、自動機床夾具、數控機床夾具、自動線隨行

8、夾具以及其他機床夾具等，按夾緊的動力源分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣-液增力夾具、電磁夾具及真空夾具等。本次使用的是鉆床手動夾緊專用夾具。 一. 專用夾具設計 1.1設計前的準備工作 1.1.1. 明確工件的年生產綱領 它是夾具總體方案確定的依據之一，它決定了夾具的復雜程度和自動化程度。如大批量生產時，一般選擇機動、多工件，自動化程度高的方案，結構也隨之復雜，成本也提高較多。 1.1.2. 分析工件零件圖和工序圖 零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置、表

9、面粗糙度等精度的總體要求，工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設計的直接依據。 3. 已知待加工工件如下圖1-1所示，加工2—Φ10，對C面垂直度>0.02 設計鉆兩個Φ10通孔。 圖1-1 工件零件圖 1.1.3. 確定加工方法 了解工藝規(guī)程中本工序的加工內容，機床、刀具、切削用量、工步安排、工時定額，同時加工零件數。這些是在考慮夾具總體方案、操作、估算夾緊力等方面必不可少的。 根據零件圖可知，本道工序的內容是鉆兩個Φ10的孔。 1.2． 總體方案的確定 1.2.1.

10、 確定定位方案，設計定位裝置 設計夾具時原則上應該選工件的工藝基準為定位基準，無論是藝基準還是定位基準，均應符合六點定位原則，有時根據加工表面的位置要求，需要將工件的六個自由度全部限制，即完全定位。有時限制的自由度少于六個，即不完全定位。根據我們此次設計的具體情況，我們選擇工件定位方案如下： 工序圖只是給出了原理方案，此時應仔細分析本工序的工序內容及加工 度要求，按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和定位元件，要擬定幾種具體方案進行比較，選擇或組合最佳方案。 根據工序圖給出的定位元件方案，按有關標準正確選擇定位元件或定位的組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越

11、大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。 為了保證定位元件的設計和布置應保證工件定位可靠，并有足夠的剛度，工件選擇以兩個Φ13的孔并與D面定位，兩個孔分別采用短圓錐銷和菱形銷定位，工件的下底端利用輔助支承，工件右端利用夾緊機構螺栓進行夾緊。 圖1-2定位方案和輔助支承 1.2.2 確定夾緊方案，設計夾緊裝置 根據工件結構特點，其夾緊方案為 通過螺釘與頂柱將工件夾緊在定位板上，首先將工件用兩個定位銷和定位板定位，工件的下底面利用輔助支承托起，將工件下底面放于墊板上，墊板兩個面與工件下底面和工件右端面相互配合

12、，用于固定工件，用手柄轉動螺栓，螺栓水平方向向左移動頂著頂柱，然后利用頂柱將工件定位，其中墊板之中設計有彈簧，利用螺釘與擋板將頂柱固定于墊板之中，這樣既可以將工件夾緊，又可以避免在夾緊過程中，螺釘推動墊板然后輔助支承螺栓受力而出現移動，從而有效的使輔助支承水平方向上不受力的作用。 選用M20的外六方螺釘和頂柱來夾緊工件。確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構，要選擇和設計動力源。夾緊方案也需反復分析比較，確定后，正式設計時也可能在具體結構上作一些修改。 (1)夾緊力的方向： 夾緊力的方向應有利于定位穩(wěn)定且主要夾緊力應處置主要定位基面、應與工件剛度高的方向一致以利于減少工件的變形

13、、應盡可能與切削力、重力方向一致有利于減小夾緊力，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件在夾緊力的作用下產生變形。 (2)夾緊力的作用點： 夾緊力的作用點應正對定位元件或位于定位元件所形成的支撐面內、夾緊力的作用點應位于工件剛度高的部位、夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面使夾緊穩(wěn)固可靠。以確保工件定位準確、不變形。 (3)選擇夾緊機構： 在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應的夾緊機構。確定夾緊機構要注意以下幾方面的問題： ①安全性 夾緊機構應具備足夠的強度和夾緊力，以防止意外傷及夾具操作人員。 ②手動夾具夾緊機構的操作力不應過大，以減輕操作人員的勞動強度。 ③夾緊機構的行

14、程不宜過長，以提高夾具的工作效率。 ④手動夾緊機構應操作靈活、方便。 夾緊方案如下： 圖1-3 夾緊機構 1.2.3 確定導向裝置 刀具的導向是保證孔的位置精度，增加鉆頭的支撐以提高其剛度，減少刀具的變形，確保孔加工的位置精度，使用鉆床鉆孔時，鉆頭的導向可采用鉆套，鉆套有固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套等四種。 固定鉆套是直接壓入鉆模板或夾具體得孔中，屬過盈配合。這種鉆套位置精度高，結構簡單。固使用固定鉆套。 圖1-4 固定鉆套 1

15、.2.4. 夾具體的設計 用來安裝和固定定位元件，夾緊機構和鉆模板的實體。具體大小根據整個機構的大小而調整，要保證機構的穩(wěn)定，水平，所以形位公差會有較嚴格的要求。夾具體是整個夾具的基體和骨架，組成夾具的各種零件，機構等都要安裝在上面，其形狀和尺寸主要取決于夾具上各組件的分布情況，工件的形狀，尺寸及加工性質等。 此夾具體采用HT250鑄造，無沙眼氣孔，為減少廢品和鑄造誤差，便于維修，夾具體和底座分開制造，最終裝配在一起。夾具體的粗糙度，除有精度的部分要達到要求外，其余的按去除材料的要求。 夾具體與底面的垂直度誤差不大于0.05，兩支撐銷釘中心連線與夾具體地面平行度誤差不大于0.05m

16、m。 兩個定位銷孔由鉗工配做完成，安裝削邊銷的孔和安裝支撐銷的孔之間的尺寸上下偏差不大于0.08mm. 夾具體零件如下： 。 圖1-5 夾具體 1.3.夾具裝配圖繪制 1.3.1. 夾具裝配圖尺寸、公差的標準 （1）標注必要的尺寸、配合、公差等 ①夾具的外形尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸。 ②夾具與機床的聯(lián)系尺寸，即夾具在機床上的定位、固定尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、

17、銑床夾具的對定裝置等。 ③夾具與刀具的聯(lián)系尺寸，如用對刀塊對刀時塞尺的尺寸、對刀塊表面到定位表面的尺寸即公差。 ④夾具中所有有配合關系的元件間應標注尺寸和配合關系。 ⑤各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應標注裝配后的位置尺寸和形位公差。 （2）標注技術條件。 ①定位元件的定位面間相互位置精度。 ②定位元件的定位表面與夾具安裝基面的位置精度。 ③定位表面與導向元件間的位置精度。 ④導向元件工作面間的位置精度。 1.3.2. 夾具的定位、夾緊分析 把工件視為透明體，用雙點劃線畫出輪廓，畫出定位面、夾

18、緊面和加工表面，無關表面可以省略。畫出定位元件和導向元件；按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構；畫出夾具體、其他元件或機構以及上述各元件與夾具體的連接，使夾具形成一體；標注必要的尺寸、配合和技術條件；對零件編號，填寫標題欄和零件明細表，其中還要在定位、導向完成后定位精度和導向精度的驗算。 確定定位元件，按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件或機構，必要時可用雙點劃線畫出松開位置時的夾緊元件的輪廓，畫出夾具體，其他元件或機構，以及上述各元件與夾具體的聯(lián)結，使夾具形成一體，標注必要的尺寸，配合和技術條件。對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。 裝配圖如下：

19、 圖1-6 裝配圖 1.4. 繪制夾具零件圖 對裝配圖中的非標準零件均應繪制零件圖，視圖盡可能與裝配圖位置一致，尺寸、形狀、位置、配合、加工表面的表面粗糙度等要標注完整。 1.4.1.鉆模板零件圖 鉆模板以兩個銷釘在夾具體上定位，用兩個螺釘固定。銷釘孔與安裝鉆套的孔距直接影響著加工后工件上孔相對底面B的距離，因此對其應有精度要求，其上下偏差不大于0.08mm。 鉆模板采用45鋼制造，所有定位銷釘孔均為鉗工配做。 其零件圖如下圖所示： 圖1-7 鉆模板 1.4.2.輔助支承零件圖 工件的右端面是粗糙度為1.6的已加工表面，采用輔助支承可以工件的加工

20、精度，保證工件獲得準確、可靠的支撐，將工件放置于墊板上，然后用輔助支承撐起墊板，在工件定位后才參與支承，只起提高工件剛度和穩(wěn)定性，承受切削力，不限制工件的自由度。 輔助支承的零件如下 圖1-8 輔助支承 1.4.3.六角螺釘零件圖 本設計所選用的螺栓型號為GB/T 5780-2000 六角螺栓-A級。 圖1-9 內六角螺釘 1.4.4.夾具底座零件圖 夾具的底座是鑄件，需要時效處理。夾具在機床上的安裝是通過夾具體上的安裝基面和機床上相應的表面接觸和配合實現的，安裝時力求夾具的

21、重心盡量低。 底座采用HT250鑄造，無沙眼氣孔，為減少廢品和鑄造誤差，便于維修，夾具體和底座分開制造，最終裝配在一起。底座的粗糙度，除有精度的部分要達到要求外，其余的按去除材料的要求。 底座與底面的垂直度誤差不大于0.05，兩個定位銷孔由鉗工配做完成 底座零件圖如下： 圖1-10 底座 二.夾具裝配圖相關要求 2.1. 夾具裝配圖上標注的尺寸 （1）夾具外形長、寬、高輪廓尺寸為452mmx350mmx249mm。 （2）夾具與刀具的聯(lián)系尺寸，如對刀

22、塞尺的尺寸，對刀塊表面到定位表面的尺寸及公差。 （3）夾具中工件與定位元件間，導向元件與刀具、夾具中所有相互間有配合關系元件應標注配合尺寸，種類和精度。 （4）各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間裝配后的位置尺寸及公差。 夾具上有關尺寸公差和形位公差通常取工件上相應公差的1/5~1/2。當生產批量較大時，考慮夾具磨損，應取較小值；當工件本身精度較高，為使夾具制造部十分困難，可取較大值。當工件上相應的公差為自由公差時，夾具有關尺寸公差常取0.1mm或0.05mm。確定夾具公差帶時，還應注意保證夾具的平均尺寸與工件上相應的平均尺寸一致，即保證夾具上

23、有關尺寸的公差帶剛好落在工件上相應尺寸公差帶的中間。綜上所述去1/5. 2.2. 夾具的制造誤差 （1）夾具制造誤差 1）鉆套中心線與定位面距離偏差取工件上相應偏差的1∕5左右，還應滿足兩個原則：①偏差盡量小；②機床能夠加工出來。 2）定位面與基準面（機床）的平行度應為0.03∕1000（平面磨床可達到）。 3）鉆模板孔中心線與基面垂直度應為0.02∕500。 （2）對刀誤差 1）鉆頭中心與鉆套中心不重合（鉆頭與鉆套內孔配合間隙） 2）鉆頭偏斜與鉆頭與鉆套間隙、導套高度、工件位置及夾具制造垂直度，平行度等有關。 2.3. 裝配圖上標注的技術要求 應標注的技術要求包括：相

24、關元件表面間的位置精度，主要表面 形狀精度，保證裝配精度和檢測的特殊要求，以及調整、操作等必要的說明。通常有以下幾方面： ① 定位板與底座的垂直精度為0.1。 ② 夾具體底座與夾具體的定位銷釘配合選用H7/n6。 ③ 工件與定位銷釘選用H7/n6的配合精度。 對于不同的機床夾具，對于夾具的具體結構和使用要求，應進行具體分析，訂出該夾具的具體的技術要求。設計中可以參考機床夾具設計手冊以及同類夾具的圖樣資料。 2.4. 確定設計方案 （1）根據加工工件的相關要求，選擇加工機床，根據思考選用立式鉆床加工比較合理。 （2）由于工件主要靠一面兩孔定位，在工件的下

25、端利用螺栓支承，這樣既可以使工件可靠的支撐固定，又可以防止出現了過定位，如果工件定位面的尺寸、形狀和位置精度高，表面粗糙度值小，而夾具的定位元件的制造精度高，則這樣可以提高加工時工件的剛度。 （3）將工件用支撐板和定位銷固定在夾具體上，然后用輔助支承支承工件，利用夾緊機構加夾緊工件，使工件得到可靠的固定與定位。 三.最終的設計結構 （1）首先對工件的加工要進行分析，已知工件，在端面上鉆兩個Φ10的孔，根據工件的形狀和加工要求，我認為采用臥式鉆床比較合理。 （2）然后，定位方案為一面兩孔定位，在工件的底面用

26、輔助支承支撐工件，兩個孔分別采用短定位銷和菱形銷，短菱形銷限制X的轉動，短定位銷限制Y的移動和Z的移動，定位板限制Z軸和Y 軸的轉動與X軸的移動，根據六點定位原理，由于限制了六個自由度，所以只需要將工件夾緊就可以進行加工了，在水平方向上進行夾緊，可以利用螺母進行夾緊，定位方案選擇的是一面兩孔定位。 （3）最后，對整個夾緊方案分析得出，定位為六點定位原理，夾緊工件穩(wěn)定，所以此夾具設計可行。 四. 致 謝 在張老師和同學的共同努力下，我在這半個月的時間內完成了課程設計。通過此次課程設計不僅復習了制圖軟件的運用，在這次課程設計中不

27、僅檢驗了我所學的知識，也培養(yǎng)了我如何去做一件事情，雖然在過程中我遇到了很多的困難，但是在老師的指點下，還有自己不懈的學習和查找資料，我終于把我所學的知識運用到現實中來。課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，著是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎． 通過這次夾具設計，我在多方面都有所提高。通過這次夾具設計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識進行一次輸出軸夾具設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了

28、輸出軸夾具設計等課程所學的內容，掌握輸出軸夾具設計的方法和步驟，掌握輸出軸夾具設計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了夾具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。 在這次設計過程中，體現出自己單獨設計夾具的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝學問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力和獨立解決問題的能力，為今后

29、的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎，最后要非常感謝張洪濤老師，課程設計期間由于老師輔導的人數非常多，每天需要看大量的圖，老師非常辛苦，但老師還是認真嚴格的要求我們，耐心的給我們指導，才使這次課程設計能夠順利的完成。 五.感 想 本次課程設計確定了錐形支架從鑄件毛坯到成品在大量成批生產時的工藝過程，同時設計了其中一道鉆孔工序的夾具。 在夾具設計中，先確定工件的基準，然后通過一面兩銷定位，將工件固定加緊在夾具上。在此計算了加緊力和夾具體的各項誤差等。 本次設計已無大的問題，基本達到了要求。只是在夾具的設計中沒能提出多方案進行分析比

30、較，有所不足。 做為本學期一次課程設計，需要我們綜合前階段所學習的機械制圖、金屬工藝學、金屬材料、機械設計基礎、互換性與測量技術、機械制造工藝學等多門課程的知識，同時還要運用數學、力學等基礎學科知識以及設計手冊上的標準。因此，此次課程設計是對我們本科階段學習知識的鞏固，也是一個總結。 通過這次實訓，我能夠更加熟練的運用AutoCAD繪圖軟件，在這次課程設計過程中，我發(fā)現自己還有很多的不足之處，在設計和計算過程中也出現了各種各樣的錯誤，在同學和老師的幫助下也都盡量改正了，雖然還存在或多或少的問題，但我會在今后努力工作中盡力去彌補，我會繼續(xù)努力學習專業(yè)知識，來提高自己的專業(yè)技能。

31、 六.參考文獻 [1] 陳立德主編.機械制造裝備設計課程設計.北京：高等教育出版社，2007 [2] 何銘新 錢可強 徐祖茂. 機械制圖.第六版. 北京：高等教育出版社，2010 [3] 陳明主編.機械制造工藝學：機械工業(yè)出版社，1996 [4] 吳宗澤主編.機械零件設計手冊.武漢：華中科技大學出版社，2009 [5] 楊可楨 程光蘊 李仲生 機械設計基礎 高等教育出版社，2010 [6] 同濟大學，上海交通大學等院?！稒C械制圖》編寫組.機械制圖.北京：高等教育出版社，2010 [7] 孫小撈 Pro/ENGINEER Wildfire5.0 中文版實用教程 北京工業(yè)出版社，2009 [8] 楊裕根 徐祖茂 機械制圖 北京郵電大學出版社，2011 [9] 鄭金興 機械制造裝備設計 哈爾濱工程大學出版社，2008