专业课程综合设计

专业课程综合设计设计题目：端盖加工夹具设计

专业08机制2班

学号0811115002

姓名

指导老师

提交时间2012-1-13

一、任务书

题目：设计“端盖”零件的钻床夹具

设计内容：

1、钻床夹具装配图1张

2、钻床夹具零件图3张

3、钻床夹具三维图3张

4、课程设计说明书1份

二、设计思想

1 个φ10和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。

设计思想：以定位心轴为主定位，以削边销为辅助定位，采用一面两销定位

此次需要完成的题目如下：

如图1所示，设计加工端盖上φ10和φ4小孔的钻床夹具。图中其他各表面均已加工完毕。

图1 端盖

三、钻床夹具设计过程

如图2所示为端盖工件造型图

图2 端盖工件造型

3.1零件本工序的加工要求分析

钻φ4孔、锪φ10孔

本工序前已加工的表面有：

(1) 端盖左右两个端面；

(2)φ25内孔、φ14小孔和φ9沉孔。

本工序使用机床为 Z5125立钻。刀具为通用标准工具。

3.2、确定夹具类型

本工序所加工两个同轴孔 (φ4和φ10)，位于工件外径φ 60的圆周上，由于孔径较小，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。

3.3 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 25孔及其右端面为定位面，以方形面周边轮廓为定位面，限制5个自由度。这一定位方案，存在基准不重合误差，会引起较大的定位误差。且存在过定位现象

②以φ 25孔及其右端面为定位面，利用菱形销以φ 14沉孔为定位面，，即采用一面两孔定位，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。比较上述两种定位方案，初步确定选用第二种方案。

(2) 选择定位元件

选择带台阶面的定位心轴，作为以φ4孔及其端面的定位元件，心轴与夹具体定位副配合取φ19H7/r6。选择菱形销作为φ4绕轴方向上的辅助定位元件，定位配合副取φ18H7/r6。 (3)定位误差计算

加工φ4孔和φ10沉孔时孔距右端面尺寸 20mm 的定位误差计算 由于基准重合，故ΔJB=0；

由于工件加工过程中，存在基准位置误差，而加工端盖右端面以端盖左端面为设计基准，故可由标准公差计算公式3-1计算得到。

（3-1）

错误！未指定书签。错误！未指定书签。

其中a=40 i=1.322um 代入公式得T=0.052mm

取T=0.06mm ，基准位置误差ΔDW=0.06mm

由此可知此定位方案能满足尺寸20+0.06mm 的定位要求。

3.4 确定夹紧方案

参考夹具资料，以定位轴为定位，采用 M16螺母、垫圈和定位轴在φ25孔右端面夹紧工件。

3.5 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，查夹具设计手册可知，进行钻、扩、铰工序时可采用快换钻套，故选用快换钻套。 主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准 GB2268 — 80 、 GB2265 — 80选取。

钻φ4孔时钻套内径为φ4 mm ，外径为φ15mm 。中间衬套内径为φ15 mm ，中间衬套外径为φ22 mm 。考虑加工过程需要排屑间隙，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35± 0.03 mm 。钻套轴线对基面的垂直度允差为 0.03mm 。

锪03

.000.010+-Φ孔时钻套内径为φ10 mm ，外径为φ15mm 。中间衬套内径为φ15 mm ，中间衬套外径为φ22 mm 。考虑加工过程需要排屑间隙，钻套端面至加工面的距离取4mm 。锪孔钻选用φ10mm 。引导元件至定位元件间的位置尺寸为35± 0.03 mm 。钻套轴线对基面的垂直度允差为 0.03mm 。

3.6夹紧机构设计与夹紧计算

3.6.1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，草图如下所示：

图2 固定式钻床夹具草图

3.6.2夹紧计算 钻φ4孔

钻削过程产生轴向力计算公式如3-2所示

09.81Zf Yf F F

F C d f K

= （3-2）

查表可得F C =32.0、 Zf=1.2、 Yf=0.75、.Z F K =.

0.9

因此Fz=359.42N

钻削过程产生扭矩计算公式如3-3所示

09.81ZM YM M M

M C d f K = （3-3）

查表可得M C =0.098、 Z M =2.2、 y M =0.8、.M K =.

0.87

因此 扭矩 M=3.87Nm

由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式3-4

P=K ×'F （3-4）

其中：其余系数K=K1×K2×K3×K4

K1——基本安全系数 1.3 K2——加工性质系数1.1 K3——刀具钝化系数1.15 K4——断续刀削系数1.2

所以 K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98 P=711.65N

考虑钻孔所需夹紧力大于锪孔所需夹紧力，则只需满足钻孔所需夹紧力。又实际夹紧力较小，以及所加工零件的结构特征，决定选用螺栓连接夹紧结构，而且不需要进行强度校核.。

3.7操作过程

扭下螺母，拆下垫片，将工件装到定位轴上，装上端盖扭紧螺母，则工件被固定。扭下螺母，拆下垫片，则可取下工件。

四．绘制夹具总图

根据已完成的夹具结构草图，进一步修改结构，完善视图后，绘制正式夹具总装图，如图3所示。

五．绘制夹具零件图

①心轴短销

②夹具体

③钻模板

六.小结

1）目标完成情况：

经过几个月的努力，设计达到了预想的成功，由于条件的限制没能加工出成品，

但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。

3）程序设计中遇到的问题及解决方法：

主要困难：

学院图书馆相关资料有限，设计此项目任务重工作量大物力条件有限以及经济上

的原因造成难以落实原材料加工出成品

七. 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

为期三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。

八、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

[6] 上海科学技术出版社.机床夹具设计手册.1980

附图一

附图二

附图三