加工圆柱滑块φ4小孔的专用夹具设计说明书2

机电及自动化学院

专业课程综合设计

设计题目：加工圆柱滑块φ4小孔的专用夹

具

专业：08机械制造及自动化

学号： 0811113039

姓名：

2012年1月9日

钻床夹具课程设计任务书 (3)

前言 (4)

设计思想 (6)

1、钻床夹具设计过程 (7)

1.1零件本工序的加工要求分析 (7)

1.2确定夹具类型 (7)

1.3拟定定位方案和选择定位元件 (8)

1.4确定夹紧方案 (9)

1.5确定引导元件 (9)

1.6夹具精度分析与计算 (9)

1.7夹紧机构设计与夹紧计算 (10)

1.7.1夹紧机构设计 (10)

1.7.2夹紧计算 (10)

2.绘制夹具总图 (11)

3.绘制夹具零件图 (11)

4.小结 (12)

5.课程设计心得体会 (12)

参考文献 (14)

钻床夹具课程设计任务书题目：设计“圆柱滑块”零件的钻床夹具

设计内容：

1、圆柱滑块零件图 1张

2、钻床夹具装配图1张

3、钻床夹具零件图3张

4、课程设计说明书 1份

2012年1 月 8 日

前言

一、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。

二、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回转式。

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圆柱孔定位，定位元件为定位心轴。

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

三、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

本工序是为一圆柱滑块加工 1 个φ4 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。

设计思路：以定位心轴为主定位，以滑块上支撑钉为辅助定位。

此次需要完成的题目如下：

如下图所示，设计加工圆柱滑块上φ4小孔的钻床夹具。图中其他各表面均已加工完毕。如图（1）所示：

图（1）零件图

1、钻床夹具设计过程

如图（2）所示为圆柱滑块工件造型图：

图(2) 加工零件三维图

1.1 零件本工序的加工要求分析

钻φ4孔，本工序前已加工的表面有：

（1）圆柱滑块两个断面；

（2）φ30孔、φ20孔及两个平面；

（3）宽度为8的环形槽。

本工序使用机床为 Z525立钻。刀具为直柄小麻花钻。

1.2 确定夹具类型

本工序所加工一个孔 (φ4)，位于工件大平面上，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，其定位方案有二：

①以 φ 20孔及φ30孔右端面为定位面，以圆柱滑块右端面为定位面，限制6个自由度。这一定为方案设计基准与定位基准重合，所以ΔB=0。

②以下底面，圆柱滑块右端面和外圆柱面最外面一点定位，限制6个自由度，这一定为方案设计基准与定位基准不重合，产生较大的定位误差，比较上述两种定位方案，初步确定选用第一种方案。

(2) 选择定位元件

选择带台阶面的定位心轴，作为以φ20孔及其端面的定位元件。定位副配合取φ20H7/g6。

(3)定位误差计算

所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以b ?表示；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以j ?表示。d b j ?=?±?。

分析和计算定位误差的目的，就是为了判断所采用的定位方案能否保证加工要求，以便对不同方案进行分析比较，从而选出最佳定位方案，它是决定定位方案时的一个重要依据。

由于该工序的设计基准和定位基准相同，所以不存在基准不重合基准故0b =;

工件内孔轴线是定位基准，定位心轴轴线是调刀基准，内孔和心轴是间隙配合。因此，一批工件的定位基准相对夹具的调刀基准在 寸线方向上的基准位移误差按公式

()()j D d T T =++ (1)

0.007D d =-= (2)

()()0.0210.0130.0070.041j D d T T =++=++=

因此，定位误差为： 00.0410.041d b j

=+=+=。 1.4 确定夹紧方案

参考夹具资料，以定位心轴为主定位，以滑块上支撑钉为辅助定位，采用 M8螺母、垫圈和定位心轴在φ20孔左端面夹紧工件。

1.5 确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 )

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 选取。 钻孔时钻套内径为φ4mm 。

外径为φ8mm 。

钻套端面至加工面的距离取 4mm 。

麻花钻选用φ4mm 。

引导元件至定位元件间的位置尺寸为38± 0.10 mm 。

1.6 夹具精度分析与计算

所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸 38± 0.1mm ，精度验算如下：

(1)尺寸 38± 0.1mm 的精度校核

A 、定位误差Δd ，有前计算，已知

0.041d =； B 、钻套与钻模板间的最大配合间隙1

0T mm =； C 、麻花钻与钻套内孔的间隙20.04X mm =；

D 、钻头在钻套孔中的倾斜误差：

12()2

H X B S X H =++?÷ （3） 由于B=28 mm ，S=4 mm ，H=24 mm 。

所以1X =（28+4+12）×0.04÷24=0.073

按概率法相加 220.040.0730.083T mm =

+= 0.1240.2d T mm +=<

因而该夹具能保证尺寸38± 0.1 mm 的加工要求。

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，草图如下图三所示：

图（3）夹具总装简图

1.7.2夹紧计算

0.7680x p P Df K =

查表可得0.75(

)1750b p K σ==

因此Px=407N 09.81ZM YM M M

M C d f K =

查表可得M C =0.021、 ZM=2.0、 YM=0.8、.M K =.

0.87

因此 扭矩 M=0.45Nm

由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式

x P K P =?

其中：其余系数1234K K K K K =???

1K ——基本安全系数 1.3

2K ——加工性质系数1.1

3K ——刀具钝化系数1.15

4K ——断续刀削系数1.2

所以 K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98 考虑到该工序所需的夹紧力比较小以及工件的结构特征，采用螺旋夹紧机构，而且不需要进行强度校核。

2.绘制夹具总图

图（4）夹具总装图正视图 图（5）夹具总装图左视图

3.绘制夹具零件图

图（6）夹具零件图主视图图（7）夹具零件图左视图

4.小结

1）目标完成情况：

经过几个星期的努力，设计达到了预想的成功，对于我自己来说已经学到了不少东西。

2）存在不足：

一是对钻床的不熟悉，二是在公差与配合方面的知识所学较少。

5.课程设计心得体会

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、从事职业工作前一个必不可少的过程

为期四周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组五名同学在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对夹具精度分析与计算和运用CAD画出夹具零件图到最后夹具总图的成型。都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。

设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。

制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要心平气合的一步一步来。

总体来说，通过这次设计我受益匪浅。在摸索该如何画出夹具零件图时的过程中，也特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。

本次课程设计主要为专用夹具设计。我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！

最后，我要衷心地感谢老师。

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