1、課程設計任務書機械工程 系 機械設計制造及其自動化 專業學生姓名： 班級： 學號： 課程名稱：機械制造裝備設計設計題目：鉆床專用夾具設計課程設計內容與要求：內容：為接頭（零件圖見后）設計一鉆模夾具，便于立式鉆床的鉆孔操作。設計要求：1. 在立式鉆床上加工E面上三個孔，分別為2X8和20，且用甲面上40H7、20H8定位。2. 要求繪制A1夾具裝配圖一張，A3夾具中零件圖一張，A4加工零件圖一張，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。 設計（論文）開始日期2013年 月 日 指導老師： 設計（論文）完成日

2、期2013年 月 日 年 月 日課程設計評語機械工程 系機械設計制造及其自動化專業學生姓名： 班級： 學號： 課程名稱：機械制造裝備設計設計題目：鉆床專用夾具設計指導老師： 課程設計篇幅：圖紙 2張說明書20頁指導教師評語： 年 月 日 指導老師 目錄前言1第一章 夾具的發展概況2第二章 專用夾具設計42.1設計前的工作準備42.1.1 明確工件的年生產綱領42.1.2 熟悉工件零件圖和工序圖4加工方法52.2總體方案的確定52.2.1 定位方案52.2.2 夾緊機構62.2.3 選擇導向裝置82.2.4 夾具體92.3繪制夾具裝配圖112.3.1 定位、夾緊、導向、夾具體112.4夾具精度的

3、驗算13誤差分析13誤差計算14第三章 方案設計論證153.1設計思路153.2設計方法與結果15感想16謝辭17參考文獻18前言機械制造裝備設計課程設計是機械設計中的一個重要的實踐性教學環節，也是機械類專業學生較為全面的機械設計訓練。其目的在于：1）培養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本方法和步驟。培養獨立設計能力，為以后續的專業課程及畢業設計打好基礎，做好準備。3）使學生具有運用標準、規范手冊、圖冊和查詢有關設計資料的能力。零件在工藝規程之后，

4、就要按工藝規程順序進行加工。在加工中除了需要機床、刀具、量具之外，成批生產時還要用機床夾具。他們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床獲得正確的位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工的精度。通常把確定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夾緊固定。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

5、具在生產中應用十分廣泛。第一章 夾具的發展概況機床夾具是在金屬切削中用以準確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用是：可靠的保證工件的加工質量，提高加工效率，減輕勞動輕度，充分發揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床夾具在機械制造中占有重要的地位。夾具最早出現在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發展成為門類齊全的工藝裝備。1、機床夾具的現狀國際生產研究協會的統計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85左右。現代生產要求企業所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業都仍習慣于大量采用傳統的專用夾具，一

6、般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020左右。特別是近年來，數控機床、加工中心、成組技術（GT）、柔性制造系統（FMS）等新加工技術與理念的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；（3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；（4）能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具；（5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率；（6）提高機床夾具的標

7、準化程度。2、現代機床夾具的發展方向現代機床夾具的發展方向主要表現為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。（1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148T225991以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。（2）精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如，用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5m。（3）高效化 高效

8、化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其在加工中心上出現了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發揮了數控機床的效率。（4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可

9、變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數控夾具等。為適應現代機械工業多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發展可調夾具結構，將是今后夾具發展的主要方向。第二章 專用夾具設計2.1設計前的工作準備1）熟悉任務書，明確設計的內容與要求；2）熟悉設計指導書、有關資料、圖紙等；3）觀看實物，了解夾具的工作過程。2.1.1 明確工件的生產綱領這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、

10、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。經分析所加工工件屬于輕型零件，根據所加工工件可知，屬于中批生產。考慮到經濟性和實用性,將夾具設計成可快速夾緊的手動夾具，即可滿足要求。2.1.2 熟悉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。已知待加工工件如圖2-1所示，要求在立式鉆床上加工E面上三個孔，分別為2X8和20，且用甲面上40H7、20H8定位。加工方法了解工藝規程中本工序的加工內容，機床、刀具、切削

11、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8的孔和一個20的孔，所選用的是立式搖臂鉆床，在手動的專用夾具中完成加工。圖2-1 接頭零件圖2.2總體方案的確定2.2.1 定位方案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精度要求，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及其組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定

12、位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的修理與維護。選用一短圓柱銷與一大平面限制工件5個自由度，再用一空間中傾斜一角度的菱形銷限制剩下的一個自由度，此時工件被完全定位。因此根據本次夾具設計的零件，我采用的定位方案為一短圓柱銷與一大平面及一菱形銷組合定位，6個自由度被全部限制。考慮到零件的磨損與更換方便，故均采用可換定位銷。所選用定位銷類型及對比分析：圖2-2短形定位銷 圖2-3菱形定位銷 如圖2-2短形圓柱銷能夠使所設計的夾具體占用的空間小且能夠滿足夾緊要求。如圖2-3菱形定位銷，本夾具定位方式為一短圓柱銷與一大平面及一菱形銷組合定位，所以選用該定位銷。 圖2-4 圓柱定位銷 圖2-5菱形

13、銷定位綜上所述所選用的定位方式為一短圓柱銷與一大平面及一菱形銷組合定位。2.2.2 夾緊機構(1)夾緊力的方向：夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，并防止工件在夾緊力的作用下產生變形。(2)夾緊力的作用點：夾緊力的作用點應選擇在定位元件支承點的作用范圍內，以及工作剛度高的位置。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：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；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；夾緊機構

14、的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率；手動夾緊機構應操作靈活、方便。確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構，估算夾緊力大小，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。經我組同學共同討論，總結出以下四種夾緊方案：方案一 使用84法蘭直接加緊；方案二 用84法蘭加緊，并在E面背側用一V形塊輔助支承；方案三 用32芯軸、D面開口螺母夾緊；方案四 D面方形法蘭壓緊，及E面背側V形塊輔助支承。由于工件批量較大，宜使用快速裝夾以提高生產效率。方案一可能導致剛度不足引起變形；方案二的輔助支承不易操作，但裝夾準確度較高；方案三容易操作；方案四裝夾也較

15、復雜。四種夾緊方式各有利弊，但均可實現。本人所選用為方案一。2.2.3 選擇導向裝置導向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導向套、鏜套、對刀裝置、對定裝置等，這些裝置均已標準化，可按標準選擇，常用的幾種鉆套如下圖所示圖2-6可換鉆套 圖2-7快換鉆套 圖2-8固定鉆套（A、B型）根據本設計夾具類型，工件大批大量生產，為提高加工效率，優先選用快換鉆套。但經尺寸計算及論證可知，使用快換鉆套時，三個鉆套相互間會發生干涉現象。故三個獨立的快換鉆套不可用。然后考慮將三個鉆套做成一體。經計算可知，鉆套尺寸將過于巨大，且難加工。一旦其中任何一個鉆套損壞，整個鉆套即需更換，經濟性不好。故此種方案亦不可行

16、。考慮到以上原因，同時顧及到鉆套距工件間距離，易采用長型固定鉆套。其結構如下圖所示。圖2-9 長型固定鉆套2.2.4 夾具體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，要保證機構的穩定，水平，所以形位公差會有較嚴格的要求。夾具體是夾具的基礎體，它將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體，并通過它將夾具安裝到機床上。它的結構形狀及尺寸大小，取決于加工工件的特點、尺寸大小，各種元件的結構和布局，夾具于機床的連接方式，切削力、重力等大小的影響。夾具體應滿足以下幾點計算要求：1、應有足夠的強度和剛度；2、力求結構簡單及裝卸工件方便 ；3、結構工藝形好；4、排屑切屑要

17、方便；5、在機床上安裝穩定可靠；6、具有適當的精度和尺寸穩定性根據要求夾具體選用鑄件，這樣既滿足要求而且工藝性較鍛造好，然后對夾具體毛皮加工成如下圖2-10所示：圖2-10 夾具體零件圖2.3繪制夾具裝配圖2.3.1 定位、夾緊、導向、夾具體畫出定位元件和導向元件，按夾緊狀態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。其中還要在定位，導向完成后進行定位精度驗算，在夾緊機構完成后進行夾緊力的驗算，以及重要的受力元件或機構的強度、剛

18、度驗算。如下圖所示：圖2-11 夾具體總裝圖之主視圖圖2-12 夾具體總裝圖之向視圖圖2-13 夾具體總裝圖之俯視圖（1）總裝配圖應按國家標準盡可能1：1地繪制，這樣圖樣有良好的直觀性。主視圖應按操作實際位置布置，三視圖要能完整清楚表示出夾具的工作原理和結 構。（2）視工件為透明體，用雙點畫線畫出主要部分（如輪廓，定位面夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機構、導向裝置的位置。（3）按照夾緊狀態畫出夾緊元件和夾緊機構。（4）畫出夾具體及其他聯接用的元件（聯接體、螺釘等），將夾具各組成元件聯成一體。（5）標注必要的尺寸、配合、公差等夾具的外形尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸。如本次設計中的

19、長420mm，寬220mm，高205mm。夾具與機床的聯系尺寸，即夾具在機床上的定位、國定尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、銑床夾具的對定裝置等。夾具與刀具的聯系尺寸，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。如快換鉆套與襯套之間采用間隙配合，其尺寸公差為，襯套與鉆模板之間采用過盈配合，其尺寸公差為。夾具中所有有配合關系的元件間應標注尺寸和配合種類。如定位螺桿14與夾具體孔的配合。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。如設計中菱形定位銷7相對于已加工好兩孔中心線位置要求mm；上述聯系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相應公差的1/

20、31/10,最常用的是1/3。（6）標注技術條件和要求。定位元件的定位面間相互位置精度。定位元件的定位表面與夾具安裝基面的位置精度。如定位螺桿14與夾具體底面的平行度不得大于0.01；菱形定位銷7和加工工件孔配做，定位銷1與鉆模板2和夾具體30上的孔配做，定位銷1還與斜面體6和夾具體30上的孔配做，圓錐銷21和固定板22和夾具體30上的孔配做。定位表面與導向元件間的位置精度。快換鉆套2孔中心線對于夾具體28底面的垂直度誤差不得大于0.01/100。導向元件工作面間的位置精度。兩個快換鉆套中心線之間滿足。 夾具上有檢測基準面的話，還應標注定位表面，導向工作面與該基準面間的位置精度。夾具裝配圖上應

21、標注必要的尺寸和技術要求，主要目的是為了檢驗本工序零件加工表面的形狀，位置和尺寸精度在夾具中是否可以達到，為了設計夾具零件圖，也為了夾具裝配和裝配精度的檢測。（7）對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。 每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產活動中，生產部件按零件編號生產、查找工作。 完整填寫標題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設計者、比例等。完整填寫明細表，一般來說，加工工件填寫在明細表的下方，標準件、裝配件填寫在明細表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標準件、配套件。2.4夾具精度的驗算2.4.1誤差分析1、位置精度夾具的主要功能是用來保證工件加工表面的位置精度。影響位置精度的

22、主要因素有三個方面： 1）工件在夾具中的安裝誤差，它包括定位誤差和夾緊誤差。 2）夾具在機床上對定誤差，指夾具相對于刀具或相對于機床成形運動的位置誤差。 3）加工過程中出現的誤差，包括機床的幾何精度、運動精度，機床、刀具、工件和夾具組成的工藝系統加工時的受力變形，受熱變形，磨損，調整、測量中的誤差，以及加工成形原理上的誤差等。 第三項一般不易估算，夾具精度驗算是指前兩項，其和不大于工件允差的2/3為算合格。2.4.2誤差計算1、驗算中心距50±0.2mm 影響此項精度的因素有： 1）定位誤差，此項主要是定位孔32H8與定位軸32h7的間隙產生，最大間隙為0.05mm; 2）鉆套與襯套

23、的配合間隙，由可知最大間隙為0.025mm； 3）鉆套內孔與外圓的同軸度誤差，對于標準鉆套，精度較高，此項可以忽略； 4）鉆頭與鉆套間的間隙會引偏刀具，產生中心距誤差e=0.034mm。 由于上述各項都是按最大誤差計算，實際上各項誤差也不可能同時出現最大值，各誤差方向也可能不一致，因此，其綜合誤差可按概率法求和=0.07mm。 該項誤差略大于中心距允差0.13mm的2/3，勉強可用。應減小定位和導向的配合間隙。 第三章 方案設計論證3.1設計思路（1）首先根據已知工件需要，選擇加工機床，應選用立式鉆床加工比較合理。（2）然后工件主要定位部分為直徑為32H8的圓孔，這樣我設想用兩短圓柱銷和菱形銷

24、組合定位，正好滿足六點定位原理，因此本次設計采用此種定位方案有其優點。（3）最后將兩短圓柱銷先固定在夾具體上，利用螺桿和斜鍥組合機構夾緊，用兩短圓柱銷和菱形銷組合把工件定位后，可利用螺紋前進來對工件進行夾緊，工件的夾緊力的方向應該垂直與工件的軸線方向，作用點為軸的切點。3.2設計方法與結果（1）首先對工件的加工要進行分析，在工件上鉆2-12的孔，根據工件的形狀和加工要求，我認為采用鉆床比較合理。（2）然后，根據六點定位原理，選用兩短圓柱銷和菱形銷組合，正好滿足六點定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要將工件夾緊就可以進行加工了，在垂直方向上進行夾緊，可以利用螺紋前進來推動斜鍥，進行夾緊，因

25、為螺桿的運動控制簡單，而且不影響加工過程，所以最總選擇螺桿和斜鍥組合機構進行夾緊。（3）最后，對整個夾緊方案分析得出，定位約合六點定位原理，夾緊工件穩定，所以此夾具設計可行。致謝 在老師和同學的共同努力下，我們在三周的時間內完成了夾具課程設計。我們花費的時間很長，因為這是同學第一次進行這樣的課程設計。雖然過程中我們遇到了遇到困難，但是在張老師的指點下，同學們都的十分的努力。我們這次終于把我們所學的知識運用到現實中來了，這對同學們加深對課本知識的理解很有好處。同學學會了對于不同的待工件設計不同的夾具，對于夾具的各種標準件都學會了如何查標準件手冊、如何使用它們。這些都是因為老師的幫助下，我們才能完成的。在這里真心感謝我的老師。經過前段時間的辛辛苦苦，我受益匪淺。這次課程設計把我們所學的專業知識有機的結合在了一起，并在現實生活現實得以應用。這讓我們加深對課本知識的理解的同時，又讓我們學會并掌握夾具，專用夾具設計的一般基本方法和步驟。培養獨立設計和思考能力，為后續的專業課程畢業設計打好基礎，做好準備，并為以后的工作打下堅實的基礎，收獲確實不小。這次課程設計讓我對機械裝備設計有了進一步的了解，并對機床夾具有所了解。并收獲了很