后托架钻孔夹具设计说明书 (4)

机电及自动化学院

夹具课程设计说明书

设计题目：后托架钻孔夹具设计

姓名：x

学号：0811115025

班级：08机械电子1班

届别：2008

指导老师：

2012年1月

序言

本次机械加工夹具设计，是我们学完了机械制图、机械制造工艺学、机械设计、CAD/CAM等专业基础课和主要专业课，又经过了上学期得机械加工工艺规程设计之后，进行的又一次实践性环节，特别强调对机械制造工艺学和机械设计这两门课程的运用，因此这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习，同时还要对相关课外知识进行查阅和学习，也是一次对我们实际运用知识解决问题能力的练习。

我的设计题目是后托架钻孔夹具设计，本次设计同时需要结合生产实习中学到的实践知识，并通过查找图册、手册等资料来解决定位设计问题。由于能力和经验所限，以及对知识掌握、熟悉程度以及综合运用还存在不足，因此在设计中难免会有考虑不周全或错误的地方，希望老师能够给予批评和指正。

目录

夹具设计任务分析

后托架产品零件图

设计本加工工序重要技术要求分析

专用夹具设计

专用夹具相关描述

夹具设计方案的提出和选择

导向及对刀装置

定位基准的选择

夹紧方案

切屑力及夹紧力的计算

小结

参考文献

一、 夹具设计任务分析

1、 后托架产品零件图（如图1所示）。

此后托架在卧式机床上，当采用双向引导刀具时，且具有较高的

精度要求时，刀具和主轴之间采用浮动卡头连接，在动力刀头退回原位，刀具有一退离夹具刀套的情况下，必须采用托架来支撑刀杆，以防止刀杆产生下垂，保证在下一次工作循环中，刀具能顺利重新进入刀套，托架的结构形式同活动钻模板相似，但其作用仅在于支撑刀杆而不作为刀具的导向，托架不起直接保证加工精度的作用，但它却直接保证机床能顺利正常的工作。

2、 设计本加工工序重要技术要求分析。

如图1所示，本工序需要后托架上钻φ0.025030.2+和φ0.25

025.5+的孔应满足如下加工要求：(工件的材料是 灰铸铁，刀具是 高速钢刀具)

（1）0.025030.2+∅和0.025

025.5+∅的孔轴线到端面A 的距离350.07±mm ；

（2）0.025030.2+∅和0.025025.5+∅的孔轴线之间的距离为630.05±mm ； （3）0.025030.2+∅和0.025025.5+∅的孔轴线与端面A 的平行度要求为0.05； （4）0.025030.2+∅和0.025025.5+∅的孔轴线与0.025040+∅的孔轴线的平行度要求为

0.05；

（5）小批量生产。

图1 后托架主、俯视图

二、 专用夹具设计

1、 专用夹具相关描述

此次设计的夹具主要用来加工后托架的φ0.025030.2+和φ0.25

025.5+两个孔的钻、扩、铰的精加工。因此，在本道工序的加工过程中，主要考两次如何提高精度降低劳动强度，提高劳动生产率。

夹具所包含的部分：

定位装置：使工件在夹具中占据准确位置。 对刀或导向装置：快换钻套，确定刀具相对于定位工件加工表面的正确位置。 夹紧装置：使工件压紧夹牢，保证工件在加工的过程中受到外力的作用不偏离占据的正确位置。

连接部分：使夹具和机床连接在一起。 夹具体：机床夹具的基础元件，通过夹具体将所有的元件连接成一个整体结构。

2、 夹具设计方案的提出和选择

夹具的设计主要以工件加工的定位基准为主要参考。由零件图图1可知，定位基准基本确定，所以夹具设计的定位方案基本确定不变，以下是针对同样的定位基准所选择的夹具体设计的两种不同机构及方案。

方案一：夹具体的结构设计如图2所示。

图2 夹具体设计方案一

由图 2 可知，通过菱形销和端面的定位，可以知道很好的工件在本道加工工序中的自由度，也可以通过左视图中右边部分与机床的工作台很好的连接从而实现对零件的定位夹具和夹具体与机床工作台的连接。

方案二：夹具体的结构设计如图3所示。

图3 夹具体设计方案二

由图3可知，同样通过端面和菱形销的定位，可以实现对工件加工时的有效定位。另外，通过俯视图主视图和左视图中的两个“脚”能够使夹具体和机床工作台很好的连接，只要再通过夹紧机构就能够使夹具体在机床工作台上固定不动，实现工件的加工定位和夹具体在机床工作台的定位。

方案对比和选择：

通过以上两个方案的对比可知，两个设计方案都可以实现对工件加工时的定位和夹具体与机床工作台的定位作用，在工件的定位上没有太大的差别，所以两个方案最大的区别在于夹具体与机床工作台的连接上。方案一中虽然可以实现夹具体与机床工作台的连接，但相对于方案二来说，夹具体一太浪费材料，同时浪费空间，对于工件定位的夹紧中，有很大的一部分都没有用上，同时相对于方案二来说，在夹具体与机床工作台的夹紧操作上比较繁琐。而且方案一没有钻模板和钻套，很难保证零件加工要求的较高精度。

通过以上比较，我认为方案二的夹具体结构设计由于方案一，所以选择方案二为主要此次夹具设计主要方向。

3、导向方案

为了迅速、准确地确定刀具和夹具与夹具的相对位置，在所设计的夹具上设置有引刀具的元件——钻套。钻套装在钻模板上，钻模板与夹具体相连接钻套与工件之间也留有排屑空间。

通过后托架的工艺分析可知：加工这两个孔适用于摇臂钻床上，同时应采用盖板式钻模。

使用的盖板式钻模将钻套设在钻模板上，钻模板在工件上装夹。

4、定位基准的选择

根据零件图可知，加工后托架的这两个孔，应保证其加工的形位公差平面度和位置公差平行度的基本要求，故可知其设计基准为底面。所以应该精加工底面，保证底面的尺寸的粗糙度要求。根据六点定位原则：底面限制了Z 方向的移动，X 方向的转动和Y 方向的转动；再以40∅处用的菱形销来定位其X 方向的移动；最后放在底面的面定位其Z 方向的转动和Y 方向的移动，从而实现工件的完全定位。

为了提高加工效率故决定用麻花钻，扩孔钻，铰刀等对这两个孔进行加工。

5、 夹紧方案

由于工件的生产批量不大，采用简单的手动夹紧装置。而由所加工零件的具体情况，采用螺旋夹紧机构。

在夹紧机构中，结构形式变化最多的事螺旋压板机构。其中，螺旋钩形压板机构结构紧凑，使用方便。为了避免钩形压板机构妨碍工件装卸，采用自动回转形压板，省下了用手动钩形压板的麻烦。

6、 切屑力及夹紧力的计算

由资料《机床夹具设计手册》查表721--可得：

钻削切削力公式： 1.20.75231p F t s K = 式（1） 式中 t ——切削层的深度（mm ）； s ——每转进给量（mm ）； p K ——修正系数。 故， 通过工序卡知，t=2mm ，

s=1.2mm/r ；

查资料《机床夹具设计手册》表821--得：95.0)190

(

6

.0==HB K p 即由式1得： 578.04()F N =

切削扭矩公式 ： 20.80.83P M D s K = 式（2） 式中 D ——钻头直径（mm ）；其余与上述一致。 由 式2 可以计算得： 0.832()M N m =⋅

根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。

由资料《机床夹具设计手册》表1121--得：

12

K F K

W μμ=

+ 式（3） 式中 k W ——实际所需的夹紧力（N ）；

F ——切削力（N ）；

K ——安全系数

1μ——夹紧元件与工件间的摩擦系数； 2μ——工件与夹具支撑面间的摩擦系数。