鉆床夾具課程設計說明書

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　課 程 名 稱：機械制造裝備設計 </p><p>　　設 計 課 程：鉆床專用夾具設計 </p><p>　　專 業(yè)：機械設計制造及其自動化</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p>&

2、lt;p>　　設計題目：鉆床專用夾具設計</p><p>　　課程設計內(nèi)容與要求：</p><p>　　設計內(nèi)容：鉆削夾具裝配圖一張，零件圖一張。 </p><p><b>　　要求: </b></p><p>　　設計（裝配圖按夾具要求設計，相關的配合尺寸標明，在說明書中要有夾具定位計算，夾緊方案的選擇）。<

3、;/p><p>　　零件圖要符合工程圖的根據(jù)要求，圖紙的標題要有材料。</p><p>　　設計（論文）開始日期 年 月 日 指導老師 </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　目錄</b><

4、/p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第1章 設計準備工作2</p><p>　　1.1熟悉加工零件圖2</p><p>　　1.2加工零件圖分析3</p><p>　　第2章 結構方案設計4</p><p>　　2.1 定位方案設計4

5、</p><p>　　2.1.1確定定位方案4</p><p>　　2.1.2 選擇定位元件，設計定位裝置6</p><p>　　2.2 夾緊方案設計8</p><p>　　2.2.1 確定夾緊方案8</p><p>　　2.2.2 夾緊裝置設計9</p><p>　　2.3

6、 對刀導向裝置設計9</p><p>　　2.4 夾具體設計11</p><p>　　第3章 夾具裝配圖的繪制13</p><p>　　3.1 夾具總裝圖上應標注的尺寸及公差13</p><p>　　3.2 夾具總裝圖應標注的技術條件14</p><p><b>　　謝 辭16</b&

7、gt;</p><p><b>　　感想17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　夾具課程設計的目的：</p><p>　　金屬切削機床的夾具設計是機械類企業(yè)常見的設

8、計任務，作為機械類專業(yè)的學生進入企業(yè)后常常會遇到這些設計任務，課程設計是提高我們機床夾具設計技能的重要環(huán)節(jié)。其目的是：</p><p>　　培養(yǎng)我們分析和解決工程實際問題的能力，使我們掌握機床夾具的一般設計方法和步驟，提高我們今后走上工作崗位所需的專業(yè)技能。</p><p>　　使我們學習運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料等強化我們的基本設計技能。</p><

9、p>　　使我們能綜合運用夾具設計課程及其他相關專業(yè)課程的知識，學會用所學的理論知識指導設計實踐，樹立正確的設計思想。</p><p>　　課程設計中應注意的問題：</p><p>　　注意與工藝規(guī)程設計的銜接，夾具設計應和工序設計統(tǒng)一</p><p>　　所需設計的夾具絕大多數(shù)用于零件加工的某一特定工序。在工藝設計環(huán)節(jié)中，對該工序的設計已要求設計其定位與夾緊方

10、案，因此夾具設計的具體內(nèi)容應與工序設計保持一致，不能相互沖突。</p><p>　　設計時要有整體觀念 </p><p>　　夾具設計有其自身的特點:定位、夾緊等各種裝置在設計前期是分開考慮的，設計后期通過夾具體的設計將各種元件聯(lián)系為一個整體 。在這個過程中，容易出現(xiàn)工件無法裝卸、工件定位出現(xiàn)過定位或欠定位等問題。因此，設計時考慮須周全，整體觀念強就會少出差錯，從而提高設計質(zhì)量與效率。&

11、lt;/p><p>　　設計中應學習正確運用標準和規(guī)范</p><p>　　對于國家標準的規(guī)范要嚴格的遵守和執(zhí)行。夾具設計過程中選擇各種功能元件時應注意盡可能選用標準件，減少非標準件的設計制造工作量，降低夾具成本。</p><p>　　第1章 設計準備工作</p><p>　　1.1熟悉加工零件圖 </p><p>　　零

12、件圖應該無遺漏的給出加工零件的全部信息，包括幾何形狀、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度要求、材料和熱處理要求、其它特殊技術要求等。</p><p>　　該加工零件如下圖： </p><p><b>　　圖1-1</b></p><p>　　已知該零件的材料為HT200,年產(chǎn)量為50000件，加工2-Ф10H7孔（其它工序已經(jīng)加工

13、完成）。要求為該零件設計專用鉆床夾具，所用機床為Z525立式鉆床。 </p><p>　　1.2加工零件圖分析</p><p>　　該工序為加工2-Ф10H7孔，該孔的公差等級為7級，精度要求較高。因此夾具的主要任務是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。使用機床夾具后，這種精度主要靠夾具和機床來保證，不在依賴與工人的技術水平。所設計的夾具應

14、有以下基本要求：</p><p>　　保證工件精度要求 這是夾具設計的最基本要求，其關鍵是正確地定位方案、夾緊方案、刀具導向方式及合理確定夾具刀具技術要求。必要時應進行誤差分析與計算。</p><p>　　夾具結構方案應與生產(chǎn)綱領相適應 在大批量生產(chǎn)時應盡量采用快速、高效夾具結構，如多件夾緊、聯(lián)動結構等，以縮短輔助時間；對于中、小批量生產(chǎn)，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結構簡

15、單、制造方便，以降低夾具制造成本。</p><p>　　操作方便、安全、省力 如采用氣動、液壓等夾緊裝置，以降低工人強度，并可好地控制夾緊力。夾具操作位置應符合工人操作習慣，必要時應有安全防護裝置，以確保使用安全。</p><p>　　便于排屑 切屑積集在夾具中，會破壞工件的正確定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形；切屑的清理又會增加輔助時間。切屑積集嚴重時，還會損傷刀具甚

16、至引發(fā)工傷事故。故排屑問題在夾具設計中必須給以充分注意，在設計高效機床和自動線夾具是尤為重要。</p><p>　　有良好的結構工藝性 設計的夾具要便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修等。</p><p>　　第2章 結構方案設計</p><p>　　2.1 定位方案設計</p><p>　　2.1.1確定定位方案</p>

17、<p>　　定位是指確定工件在機床（工作臺）上或夾具占有正確的位置的過程，通?？梢岳斫鉃楣ぜ鄬τ谇邢鞯毒呋蚰ゾ叩囊欢ㄎ恢茫员ＷC加工尺寸和形位精度的要求。</p><p>　　確定定位方案應注意以下問題：</p><p>　　按照工件要求確定工件必須限制的自由度，決不允許欠定位。 </p><p>　　當發(fā)生重復定位時應根據(jù)其對加工是否產(chǎn)生有害影響，判

18、斷其屬于可用重復定位還是屬于不可用重復定位。不可用重復定位也是不允許的。</p><p>　　大型、重型零件等不易搬運的工件采用孔銷配合等定位方式時，可采用預定位來降低人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　在考慮到以上問題的基礎上，根據(jù)零件的具體情況提出以下三種定位方案：</p><p>　　方案一：工件以Ф55外圓，底面A，Ф12H8孔為定位基準。Ф5

19、5外圓表面支撐元件是短V型塊，底面A支撐元件是支撐板，Ф12H8孔定位元件是菱形銷。短V型塊限制兩個自由度，支撐板限制三個自由度，菱形銷限制一個自由度。顯然此方案滿足“六點定位原理”的要求。但Ф55外圓表面沒有精加工，粗糙度大，用V型塊定位加工誤差大，不能保證加工精度，且零件結構特殊不適宜用V型塊，從零件圖可以看出，Ф55外圓沒有合適表面可以支撐，因此此方案不合適。</p><p>　　方案二：工件以Ф35H8孔

20、，底面A，Ф12H8孔為定位基準。Ф35H8孔定位元件是長圓柱銷，底面A支撐定位元件是支撐板，Ф12H8孔定位元件是短圓柱銷。長圓柱銷限制四個自由度，支撐板限制三個自由度，短圓柱銷限制兩個自由度，顯然方案不滿足“六點定位原理”要求。屬于過定位，由于過定位可能會破壞定位，因此此方案不合適。</p><p>　　方案三：工件以Ф35H8孔，Ф12H8孔為定位基準。Ф35H8孔支撐定位元件是長圓柱心軸，Ф12H8孔支撐

21、定位元件是菱形銷。長圓柱心軸限制四個自由度，菱形銷限制一個自由度，兩者在一塊又限制一個自由度。顯然此定位滿足“六點定位原理”要求，沒有出現(xiàn)過定位，欠定位現(xiàn)象?？梢员苊庥捎谶^定位引起的工件安裝時的干涉。此種定位為常用的“一面兩孔”定位，定位簡單、高效、安裝方便、夾具制造簡單成本低、加工精度高。因此此定位方案合適。</p><p>　　綜上所述：方案一，方案二都不能滿足加工要求。方案三較合適。</p>

22、<p>　　下圖為三種定位方案圖：</p><p>　　1-菱形銷；2-支撐板；3-V型塊</p><p><b>　　圖2-1(a)</b></p><p>　　1-短圓柱銷；2-支撐板；3-長圓柱銷</p><p><b>　　圖2-1(b)</b></p><p&

23、gt;　　1-菱形銷；3-長圓柱心軸</p><p><b>　　圖2-1(c)</b></p><p>　　2.1.2 選擇定位元件，設計定位裝置</p><p>　　定位方案一旦確定，接著就應該選擇或設計相應的定位元件來體現(xiàn)定位方案。</p><p>　　工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準表面與夾具的定位元

24、件的工作表面接觸或配合來實現(xiàn)的，因此設計中選用的定位方法與定位元件的具體結構應與工件的定位基準表面相適應。 </p><p>　　工件上被選作定位基準表面的常有平面、圓柱面、圓錐面和其他成形表面及它們的組合。當工件以平面定位時，常用支撐釘或支撐板作為定位元件；當工件以圓柱孔定位時，常用定位銷（圓柱銷）、定位心軸以及圓錐銷等作為定位元件；當工件以外圓柱定位時，常用的定位元件有V型塊、定位套以及半圓套等。</p

25、><p>　　為了更好的選擇定位元件應注意以下問題：</p><p>　　定位元件（機構）設計和布置應保證工件定位穩(wěn)定，并有足夠的剛度。</p><p>　　定位元件的材料和技術條件應確保定位精度的穩(wěn)定性和使用的持久性。</p><p>　　多數(shù)定位元件已標準化，選擇標準件或標準結構可簡化夾具的設計制造成本。</p><p&g

26、t;　　在考慮到以上問題的基礎上，設計出定位元件、定位裝置如下圖：</p><p>　　根據(jù)加工零件的具體情況和定位方案分析：設計出Ф12H8孔支撐定位元件菱形銷如下圖 </p><p><b>　　專用菱形銷</b></p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　根據(jù)加工零件

27、的具體情況和定位方案分析：</p><p>　　根據(jù)加工零件的具體情況和定位方案分析設計出Ф35H8孔支撐定位元件專用圓柱心軸如下圖：</p><p><b>　　專用圓柱心軸</b></p><p><b>　　圖2-3</b></p><p>　　2.2 夾緊方案設計</p>&

28、lt;p>　　2.2.1 確定夾緊方案</p><p>　　在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位后，必須采用一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上。從而使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動,以保證加工精度,避免機床、刀具的損壞和發(fā)生人身安全事故。</p><p>　　因此為了確定比較合理的夾緊

29、方案，按如下步驟設計夾緊方案（應該注意的問題）：</p><p>　　根據(jù)工件的形狀、大小、加工要求、定位裝置的結構和布置情況等，確定夾緊點與作用方向。</p><p>　　分析工件的受力情況，運用類比、試驗或估算等方法，確定所需夾緊力的大小。</p><p>　　按所需夾緊力，并根據(jù)生產(chǎn)批量，選擇或設計夾緊裝置。</p><p>　　在設計

30、時，盡可能采用已有的、可靠的夾緊方式，這樣可以免除復雜的設計計算，加快設計過程。</p><p>　　在考慮到以上問題的基礎上確定夾緊方案，夾緊方案的確定，其實就是夾緊力的確定。夾緊力的確定就是確定夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。在進行這項工作時，必須結合定位裝置的結構形式和布置方式，并分析工件的結構特點、加工要求及其他作用于工件上的外力情況，在此基礎上確定夾緊力的方向、作用點和大小。</p>

31、<p>　　結合加工零件的具體情況，在充分考慮以上分析的基礎上確定本加工零件的夾緊方案如下圖：</p><p>　　要加工零件的夾緊方案示意圖</p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　2.2.2 夾緊裝置設計</p><p>　　夾緊裝置除要求能將工件夾緊壓牢之外，還對工件的加工質(zhì)

32、量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本及操作工人的勞動強度等均有較大影響。因此，在設計夾緊裝置時應滿足以下要求。</p><p>　　在夾緊過程中應能保持工件定位時所獲得的正確位置。</p><p>　　夾緊力大小適當。夾緊機構應能保證在加工過程中工件不產(chǎn)生松動或振動，同時又要避免工件產(chǎn)生不適當?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷。</p><p>　　夾緊裝置應具有良好的自鎖性能，以保證在源動力波動或

33、消失后，仍能保持夾緊狀態(tài)。</p><p>　　夾緊裝置的操作應當方便、安全、省力、迅速，符合操作習慣。</p><p>　　夾緊裝置的復雜程度和自動化程度應與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應。結構設計應力求簡單、緊湊，并盡量采用標準化元件。</p><p>　　在考慮到以上要求的基礎上，根據(jù)加工零件的具體情況和夾緊方案分析設計出夾緊裝置如下圖：</p>&l

34、t;p><b>　　氣壓夾緊結構示意圖</b></p><p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　2.3 對刀導向裝置設計 </p><p>　　此次設計是鉆床夾具設計，主要用于孔加工。為了便于確定刀具位置和運動方向，應在夾具上設計對應的對刀導向元件。</p><p>　　鉆

35、床夾具的對刀導向元件設計</p><p><b>　　1.鉆套的設計</b></p><p>　　鉆套是引導刀具的元件，用以保證被加工孔的位置精度，并防止加工過程中刀具的偏斜。通過對加工零件圖分析可知，所加工的是兩個Ф10H7的平行孔，而且兩孔間距較小只有20mm,不適宜采用標準鉆套，必須根據(jù)加工條件的特殊性設計特殊鉆套。因此根據(jù)零件圖的特殊情況和具體加工條件設計出如

36、下圖所示的特殊鉆套：</p><p>　　此次加工零件所用的特殊鉆套</p><p><b>　　圖2-6</b></p><p><b>　　2.鉆模板設計</b></p><p>　　鉆模板用于安裝鉆套在鉆模上的位置。要求具有一定的強度和剛度，以防止由于刀具變形而影響鉆套的位置精度和導向精度。所

37、加工的是兩個Ф10H7的平行孔，相對于A面有垂直度和平行度位置要求，位置精度要求較高，而且孔距相距較小只有20mm。因此考慮到零件的具體要求和夾具的具體情況，所設計的鉆模板如下圖所示：</p><p>　　加工零件所用的鉆模板</p><p><b>　　圖2-7</b></p><p>　　2.4 夾具體設計</p><

38、p>　　夾具體是整個夾具的基體和骨架，組成夾具的各個零件、機構等都要安裝在上面。夾具體的類型分為鑄造夾具體（a）、焊接夾具體（b）、鍛造夾具體（c）和裝配夾具體(d)。如下圖所示：</p><p>　?。╝） （b） （c） (d)</p><p><b>　　夾具體類型</b></

39、p><p><b>　　圖2-8</b></p><p>　　通過對夾具上各組成件的分布情況、零件的形狀、尺寸以及加工性質(zhì)的考慮，我選擇鑄造夾具體，鑄造夾具體優(yōu)點是可鑄造出各種復雜形狀，工藝性好，并且具有較好的抗壓強度、剛度和抗振型?；谝陨戏治?，設計出本夾具的夾具體如下圖所示：</p><p><b>　　所設計夾具的夾具體</b

40、></p><p><b>　　圖2-9</b></p><p>　　第3章 夾具裝配圖的繪制</p><p>　　夾具裝配圖的繪制，是在夾具結構方案草圖經(jīng)過老師審定之后進行的。</p><p>　　夾具的總裝配圖應按國家制圖標準繪制，繪圖比例盡量采用1：1。主視圖應按操作者的視線方向繪制，總裝配圖應將夾具的工作原

41、理、各種裝置的結構及其相互關系表達清楚。在完整地表達出夾具工作原理和構造的基礎上，視圖的數(shù)量盡可能少。</p><p>　　應先用細雙點畫線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適的位置上,然后依次繪出定位裝置、夾緊裝置、其它裝置和夾具體。在夾具總裝配圖上工件可以看做透明體，不遮擋后面的線條。</p><p>　　3.1 夾具總裝圖上應標注的尺寸及公差</

42、p><p>　　夾具的最大輪廓尺寸為590 mm ×353 mm×392 mm。</p><p>　　特殊鉆套與鉆模板的配合尺寸為Ф40H7/n6。</p><p>　　特殊鉆套與刀具的配合尺寸為Ф10F7。</p><p>　　所要鉆的兩個Ф10H7孔軸線與心軸襯套的右端面的位置尺寸分別為25±0.1mm和45&#

43、177;0.1mm。</p><p>　　圓柱心軸與菱形銷之間中心距尺寸為160±0.1mm。</p><p>　　圓柱銷與心軸襯套配合尺寸為Ф35H7/g6,心軸襯套與夾具體的配合尺寸為Ф48H7/r6。</p><p>　　菱形銷與定位襯套的配合尺寸為Ф12H7/g6,定位襯套與夾具體的配合尺寸為Ф18H7/n6。</p><p&g

44、t;　　3.2 夾具總裝圖應標注的技術條件</p><p><b>　　鉗工配作銷。</b></p><p>　　定位心軸軸線對夾具體底面A平度度誤差不大于0.02mm。</p><p>　　定位心軸襯套右端面對定位心軸軸線垂直度誤差不大于0.02mm。</p><p>　　鉆套孔軸線對夾具體左端面B平行度誤差不大于0

45、.02mm。</p><p>　　鉆套孔軸線與定位心軸軸線垂直度誤差不大于0.02mm。</p><p>　　基于以上分析繪制出夾具總裝配圖如下圖所示：</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　通過這一段時

46、間的努力,這次課程設計結束了。</p><p>　　感謝我的指導老師—xx，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣！他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。經(jīng)過一個多月的忙碌和工作，本次課程設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的課程設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導，以及同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。xx老師平日里工作繁多，但在我做課程設計的

47、每個階段，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。</p><p>　　我的設計較為復雜煩瑣，但是xx老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩xx老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。敬愛的導師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了

48、一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，領會了基本的思考方式，從課程設計題目的選定到設計過程的指導，經(jīng)由您悉心的點撥，再經(jīng)思考后的領悟，常常讓我有“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”。</p><p>　　大學的學習時光我學到很多知識。母校xx給了我在大學深造的機會，讓我能繼續(xù)學習和提高。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨，同學們在學習中的認真熱情

49、，生活上的熱心主動，所有這些都讓我的充滿了感動。我要感謝我母?！獂x，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境。另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家?。?！。</p><p>　　我相信通過這次設計以及在這個過程中xx老師不斷點撥，在今后的學習和工作中我一定會做到更好！！</p><p><b>　　感想</b>&

50、lt;/p><p>　　在zz老師的精心指導下，我順利地完成了本次課程設計。課程設計期間，我遇到了許許多多的困難，各種細節(jié)問題使我很是頭疼，耐下心來查資料，問同學，解決了不少問題，但關鍵性的問題如方案設計等還是在xx老師的悉心指導和關懷下完成的。所以，我要對我的老師真誠的說一聲謝謝！您辛苦了。</p><p>　　機械制造裝備課程設計是學完了機械制造裝備設計和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基

51、礎上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。在完成它的過程中，我可以溫故以前所學的知識，結合這門課，把知識融會貫通起來，不失為一次很好的礪練機會。</p><p>　　這次課程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(chǎn)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，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。更為重

52、要的是在這一過程中開發(fā)了我的思維，鍛煉了個人能力，獲得了許多寶貴經(jīng)驗。機械制造裝備設計這門課是機械專業(yè)內(nèi)非常重要的一個科目，是在機械設計等學科的基礎上進行學習的，因此，是一門綜合性和專業(yè)性非常突出的科目。夾具便是機械制造裝備設計這門課當中十分重要的一個課程。通過這一段時間的學習和探討，我已經(jīng)很好的掌握了夾具的設計過程，相信會對今后進行類似的工程設計有非常大的幫助。</p><p><b>　　參考文獻&

53、lt;/b></p><p>　　趙雪松 《機械制造裝備設計》 武漢：華中科技大學出版社，2011.1 </p><p>　　王先逵 《機械制造工藝學》 北京：機械工業(yè)出版社，2011.6</p><p>　　吳拓 《簡明機床夾具設計手冊》 北京：化學工業(yè)出版社，2010.4</p>&l

54、t;p>　　李名望 《機床夾具設計實例教程》 北京：化學工業(yè)出版社，2009.9</p><p>　　陳立德 《機械制造裝備設計課程設計》 北京：高等教育出版社，2010.8</p><p>　　孫恒 《機械原理》 北京：高等教育出版社，2000.8</p><p>　　成大先 《機械設計手冊》