钻床专用夹具设计1

XXX 大学设计说明书课程名称机械制造装备设计设计课题钻床专用夹具设计专业机械设计制造及其自动化班级XXX姓名XXX设计任务书机械工程系机械设计与制造及其自动化专业学生姓名XXX班级XXX学号XXXX课程名称：机械制造装备设计设计题目：钻床专用夹具设计设计内容与要求：内容：为三孔支承块设计一套钻模夹具，便于摇臂钻床的加工。

设计要求：1.在摇臂钻床上加工两个Φ10的通孔。

2.要求绘制A1夹具装配图一张、A3零件图一张、设计说明书一份。

3.夹具设计要求合理，有利提高加工精度，保证加工质量，降低加工成本，提高劳动生产率和减轻工人的劳动强度，便于批量生产。

设计（论文）开始日期年月日指导老师设计（论文）完成日期年月日年月日设计评语机械工程系机械设计与制造及其自动化专业学生姓名 XXX 班级XXX学号 XXXX课程名称机械制造装备设计设计题目钻床专用夹具设计指导老师XXX老师设计篇幅：图纸 2 张说明书15 页指导教师评语：目录绪论 (2)第一章设计思想 (3)第二章主要技术指标 (4)第三章专用夹具设计 (8)3.1设计前的准备工作 (6)3.1.1明确工件的年生产纲领 (8)3.1.2熟悉工件零件图和工序图 (8)3.1.3加工方法 (8)3.2总体方案的确定 (8)3.2.1定位方案 (8)3.2.2常用的加紧机构有： (11)3.2.3选择夹紧机构 (11)3.2.4选择导向装置 (12)3.3夹具体 (13)3.3.1 绘制夹具装配图 (13)3.3.2绘制夹具零件图 (14)3.3.3使用说明 (14)第四章设计方案与结果 (15)4 .1设计方案论证 (15)4.2设计方法与结果 (15)第五章设计心得 (13)第六章致谢 (14)第七章参考文献 (15)绪论机械装备设计是一门非常重要的教学环节，这次设计使我们能综合应用机械制造基础中的理论知识，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决了零件机械制造中的问题。

也算是毕业之前对所学专业课程的一次总复习。

就我个人而言，我希望通过这次设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望在这次设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。

由于能力有限，此次设计存在很多不足之处，希望老师给与指导。

第一章设计思想本工序是为三孔支撑块加工3个207孔，所设计的一套钻床专用夹具。

H主要指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和是使用性好。

我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。

由于是大批量生产，采用了固定式钻床夹具，提高了生产效率。

在工艺性方面是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单、省力、安全可靠，排削也方便，必要时可设计排削结构。

通过对钻床夹具的制作，进一步巩固和所学知识并使所学知识得到综合应用。

学会查阅和收集技术资料，提高应用计算机辅助设计的能力。

设计思想：以定位销为主定位，V 形块为辅助定位。

第二章主要技术指标（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加紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。

（3）工艺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大批量生产。

（4）适用性好专用夹具的操作应简单、省力、安全可靠，排削应方便，必要时可设计排削结构。

（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。

第三章专用夹具设计3.1设计前的准备工作3.1.1明确工件的年生产纲领由所给零件及其技术要求可知，该零件为大批量生产。

所给零件只需加工3个207∅的孔，其他工序都已加工好，为了提高生产率，该夹具采用滑柱式。

3 H个孔同时加工。

3.1.2熟悉工件零件图和工序图零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案。

待加工工件如下图1-1所示，要求在3个外圆20∅mm，高为30mm圆柱面上钻3个207H∅的通孔的夹具。

图1-13.1.3加工方法∅的通孔。

H根据零件图可知，本道工序的内容是钻3个207∅孔的加工精度为IT7，表面粗糙度要求为Ra1.6um,一次钻孔达不到该20要求，应采用钻孔，扩孔，铰孔的加工方法。

3.2总体方案的确定3.2.1定位方案（1）确定工件需要限制的自由度，选择定位基准。

由于在钻床上钻20∅的∅的通孔，应限制工件Z一个自由度，为保证孔20中心线与基准面A的垂直度，需限制工件X,Y自由度，为了保证尺寸50±0.15，需要限制工件Y自由度，为了保证尺寸120±0.15，需限制工件X自由度，为了保证20∅同轴，需限制工件Z自由度，根据加工需求，应对该工件采取∅与35完全定位，限制工件的六个自由度。

由于圆柱面的设计基准是工件的下端面，从基准重合的要求出发，定位基准最好选择工件的下端面，在该端面上用三个支承点(用支撑板)限制Z，X，Y三个自由度。

在保证53±0.15方面，工序基准是孔35∅的中心轴线，定位件采用削边销最好，限制了工件Y自由度，由于孔20∅与圆柱轴线重合，定位件采用V形块，V形块具有良好的对中性，限制了工件Z,X自由度，因此定位元件结构及其布置如图1-2图1-2（2）定位元件结构尺寸安上述分析，本定位装置由支撑板，削边销，V形块组成。

削边销与夹具体连接选用过渡配合H7/r6.在每个工件上钻三个孔，除三个孔中心线到圆柱50∅的中心距不同外，三个孔的加工可以采用两种方案。

一种方案是采用摇臂钻床，在一次装夹中分别加工三个孔，另一种是采用固定式钻床，在一次装夹中三个孔同时加工。

由于钻床的精度只能达到IT10-IT13，不能够达到零件所要求的公差等级，后续还应有扩孔，铰孔工序才可以达到要求，该两种方案均不能达到精度要求，由于改零件是大批量生产，应该要有较高的生产率，故可采用第二种方案同时加工三个孔。

（3）误差分析与计算夹具的主要功能是用来保证工件加工表面的位置精度。

影响位置精度的主要因素（1）工件在夹具中的安装误差，它包括定位误差和夹紧误差。

（2）夹具在机床上对定误差，指夹具相对于刀具或相对于机床成形运动的位置误差。

（3）加工过程中出现的误差，包括机床的几何精度、运动精度，机床、刀具、工件和夹具组成的工艺系统加工时的受力变形，受热变形，磨损，调整、测量中的误差，以及加工成形原理上的误差等。

第三项一般不易估算，夹具精度验算是指前两项，其和不大于工件允差的2/3为算合格。

误差的计算（1）定位误差主要是定位孔357H ∅与定位销356g ∅的间隙产生，最大间隙为0.05mm,（2）钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为53±0.15mm ，120±0.15mm,误差为0.3mm ；（3）钻套与衬套的配合间隙，由Φ30H7/g6可知最大间隙为0.025mm ；钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e ，由下式求出max ()2He h B H ∆=++刀具与钻套配合为Φ20H7/g6最大间隙为0.025mm,将H=25mm,h=20mm B=30mm.代入，可求出e=0.0625mm由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项误差也不可能同时出现最大值，各误差方向也可能不一致。

3.2.2常用的加紧机构有：斜楔加紧机构：利用斜面直接或间接压紧工件的加紧机构。

螺旋夹紧机构：由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。

螺旋夹紧机构简单，容易制造。

偏心夹紧机构：用偏心件直接或间接加紧工件的机构。

偏心夹紧机构操作方便、加紧迅速，但其加紧力和加紧行程都较小，一般用于切削力、振动小的场合。

定心夹紧机构：一种能同时实现对工件定心、定位和加紧作用的夹紧机构。

该机构依靠个定心加紧元件以相同的速度趋近或推理夹具上的某中心线或对称面，使工件定位基面尺寸的偏差，平均对称的分配在加紧方向上，从而实现定心夹紧。

3.2.3选择夹紧机构(1)夹紧力的方向：夹紧力的方向要有利于工件的定位，而不能破坏定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。

此外，加紧力的作用方向应尽量与切削力、工件重力方向一致，以减少所需夹紧力。

(2)夹紧力的作用点：夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。

确保工件定位准确、不变形。

还要尽量靠近加工表面，以减少切削力对工件造成的翻转力矩。

必要的时候还可增加辅助支撑，以减少切削过程中的振动和变形。

（3）加紧方案的选择大批量生产时，要求加紧工件效率要高，加紧要可靠，可采用手动联动加紧机构或液动、气动加紧机构。

可供选择的加紧部位有两种方案，一种是从侧面伸出的压紧件，压在工件圆弧处;另一种是从上方伸处的压柱压在工件的上表面。

前者的缺点是加紧三次、效率低。

而后者只需一次对工件加紧，三根压柱受力均匀。

考虑到钻孔的过程中，三个孔同时加工。

因此要求夹紧机构所提供的夹紧力足够大，并且要求具有良好的自锁性，所以第二种方案较好，具体结构如图：图1-33.2.4选择导向装置导向装置是为了保证孔的位置精度，增加钻头刚度，减少刀具变形，确保孔加工的位置精度的装置。

如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等。

使用钻床钻孔时，钻头的导向可采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等四种。

固定钻套是直接压入钻模板或夹具体的孔中的，属于过盈配合。

这种钻套位置精度高，结构简单，但磨损不易更换，故适合于中小批生产中知足按一次的孔。

可换钻套是先把衬套用过盈配合H7/n6或H7/r6固定在钻模板或夹具体孔上，在采用间隙配合H6/g5或H7/g6将可换钻套装入衬套中，并用螺钉压住钻套。

这种钻套更换方便，适合于中批以上生产。

对于一道工序内需要连续加工的孔。

应采用快换钻套。

快换钻套与可换钻套结构上基本相似，只是在钻套头部多开一个圆弧状或直线状缺口。

根据加工工件孔的大小，可算出钻套的高度H=(0.7-1.5)d.所选钻套如下图：图1-4由于钻套与衬套配合使用，钻套选用D=30mm,H=25mm,快换的钻套。

则衬套选用d=0.0410.02030++mm,D=0.0330.01742++mm,H=25mm 的衬套。