卡具课程设计说明书钻床专用夹具设计.doc

洛阳理工学院课程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：班级：姓名：课程设计任务书 系 专业学生姓名： 班级： 学号： 课程名称： 机械制造装备设计设计题目： 钻床专用夹具设计课程设计内容与要求：为十字轴设计一套钻模夹具，便于立式钻床的加工。设计要求：1.在立式钻床上加工两个通孔：均为8H8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 日课程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 班级 学号 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课程设计篇幅：图纸2张说明书 1 8 页指导教师评语：目录目 录序 言2第一章 专用夹具设计31.1 设计前的准备工作31.1.1 明确工件的年生产纲领31.1.2 熟悉工件零件图和工序图31.1.3. 加工方法41.2 总体方案的确定41.2.1 定位方案41.2.2 选择加紧机构41.2.3 选择导向装置51.2.4 夹具体61.3 绘制夹具装配图71.3.1 制图比例1：171.3.2 夹紧、导向，夹具体7第二章 配图上应标注的尺寸和技术条件92.1 具装配图上标注的尺寸92.2 夹具装配图上应标注的技术要求10第三章 夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件。113.1 夹具零件图上标注的尺寸（夹具的底座）113.2 夹具零件图上应标注的技术要求11第四章 方案设计论证124.1 设计方法与结果12感悟总结13致 谢14参考文献15序 言 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械设计与制造专业学生应该学习的一门主要专业课。其目的在于：（1）培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课程设计可以巩固和加深有关机械课设方面的理论知识。（2）学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。（3）使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度和加工精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而使工件的既有位置遭到破坏，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。关键词： 装备、 工艺、 夹紧、 安全第一章 专用夹具设计1.1 设计前的准备工作1.1.1 明确工件的年生产纲领机床夹具是在机床上装加工件的一种装置，其作用是使工件相对机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持不变。它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如大批量生产时，一般选择机动、多工件同时加工，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。1.1.2 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，工序图则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，这是夹具设计的直接依据。 图11零件图已知待加工工件如图11所示，零件材料为45钢，加工两个8H7的通孔（前工序已将各部尺寸加工完成）。1.1.3. 加工方法了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的，根据零件图可知，本道工序的内容是钻两个通孔：两个8的孔。1.2 总体方案的确定1.2.1 定位方案 工序图只是给出了原理方案，此时应仔细分析本工序的工序内容及加工精度要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和定位元件，要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。根据加工零件的形状，工艺要求，加工精度，选用外圆柱面和中心孔定位。选用两个V形块将工件支撑限制工件的四个自由度，再用中心轴和螺母将工件夹紧定位在夹具体上，用两个V形块、一个中心轴限制工件的六个自由度。同时保证了加工方向上的刚性，保证零件的加工精度及便于保证加工部位之间位置要求。其中定位中心轴如图12。图12定位中心轴1.2.2 选择加紧机构（1）对工件加紧装置的要求 a：在加紧过程中应保持工件定位时说获得的正确位置 。 b：加紧力大小合适。c：加紧装置应操作方便，省力，安全。d：夹紧装置的复杂程度和制动化程度应与生产批量和生产方式相适应。（2）夹紧力的方向夹紧力的方向要有利于工件的定位，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，导致工件报废。（3）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。（4）选择夹紧机构在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构，确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，确保工件夹紧牢固。手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。根据所给工件的形状、尺寸，选用螺旋加紧机构来夹紧工件。确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，并最终确定最佳设计方案。 方案一 使用快速螺旋压板夹紧机构； 方案二 使用铰链四杆夹紧机构； 由于工件批量小，宜用简单的手动装置。采用开口垫圈的螺旋夹紧机构，使工件装卸迅速、方便。因定位方案选择的是心轴定位，快速螺旋夹紧机构更合适于本方案，所以采用方案一。图13为定位夹紧示意图：图13定位夹紧示意图1.2.3 选择导向装置导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择，为提高加工效率，选择可换导向套加工工件。如图1-4所示：可换钻套图 图14 快换钻套（图）1.2.4 夹具体用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，所以形位公差有较严格的要求。夹具体如图1-5所示： 图15 夹具体主视图1.3 绘制夹具装配图1.3.1 制图比例1：1把工件视为透明体，用双点划线画出零件轮廓，作出定位面、夹紧面和加工的孔，无关的定位表面可以省略。1.3.2 夹紧、导向，夹具体画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或夹紧机构，画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配合和技术条件。对零件编号，填写标题栏和零部件明细表。其中还要在定位，导向完成后进行定位精度的定性分析。其中装配图主视图如图1-6所示： 图16 夹具装配图主视图（1）总装配图应按国家标准尽可能按比例1：1绘制，这样图样有良好的直观性。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构；（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位以及夹紧面和加工孔）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置和各支撑的位置；（3）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构；（4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉、螺母等），将夹具各组成元件组合成一体；（5）标注必要的尺寸、配合、公差等。 夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸； 夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头的引导所需要的配合尺寸要求。 夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。（6）标注技术条件。 定位元件的定位面间相互位置精度。 定位元件的定位表面与夹具安装底面的位置精度。 定位表面与导向元件间的位置精度。 导向元件工作面间的位置精度。（7）对零件编号，填写标题栏和零件明细表。每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意：不能遗漏加工工件和标准件、配套件等。第二章 配图上应标注的尺寸和技术条件 夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求，主要目的是为了检验本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。2.1 夹具装配图上标注的尺寸（1）夹具外形轮廓尺寸，如长、宽、高。（2）夹具与机床工作台或主轴的配合尺寸，以及固定夹具的尺寸等。（3）夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头引导所需要的距离。 （4）夹具中工件与定位销之间按一般精度等级如H7/h6，钻套与钻头间一般选H7/h6、钻套与衬套间一般选H7/n6，夹具中所有相互间有配合关系元件应标注配合尺寸、种类和精度。 （5）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间装配后的位置尺寸及公差应满足要求。上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差的1/31/5大小。2.2 夹具装配图上应标注的技术要求 应标注的技术要求包括：相关元件表面间的位置精度，主要表面的形状精度，保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。通常有以下几方面：（1） 定位元件的定位表面间相互位置精度。（2） 定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。（3） 定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。（4） 各导向元件的工作面间的相互位置精度。（5） 夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。（6） 对零件编号，填写标题栏和零件明细表。 每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差的1/51/2，在夹具选取时，必须结合工件的加工精度要求、批量大小及工厂在制造夹具方面的生产技术水平等因素进行细致分析和全面考虑。待选用精度=（1/51/2）X0.2=0.040.1本设计选用精度0.05mm。第三章 夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件。零件图上应标注必要的尺寸和技术要求，标注的主要目的是保证夹具体各个零件之间的尺寸要求和安装配合后的精度要求，也是为了各夹具零件加工后进行安装配合能满足制造工件的要求。3.1 夹具零件图上标注的尺寸（夹具的底座）（1）夹具底座的外形尺寸（2）夹具体的底座上的各螺纹孔之间的位置尺寸要求，定位销的配做精度要求。3.2 夹具零件图上应标注的技术要求（1） 夹具底座下表面和上表面的粗糙度要求，上表面本身的平面度要求，上下表面之间的平行度要求。（2） 应将该零件的形状、尺寸、相互位置精度、表面粗糙度、材料、热处理图31夹具体及表面处理要求等完整地表示出来。（3） 本设计零件图选用夹具体，在标注粗糙度时，安装平面的粗糙度选用3.2，重要安装孔用1.6，其他用6.3；在形位公差方面，夹具体上表面与夹具体安装底面平行度为0.05mm，心轴孔、辅助支撑孔与夹具体安装底面垂直度为0.05mm。（4） 其中钻模板支撑的零件图如图3-1所示第四章 方案设计论证（1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用立式钻床加工比较合理。（2）然后工件主要定位部分为直径为35mm的圆孔，这样我设想用一面两销定位，正好满足六点定位原理，所以这里就是选择一面两销的优点。（3）最后将一面两销先固定在一竖直板上，利用外六方螺母和短定位销、菱形销进行定位和夹紧，一面两销把工件定位后，可利用开口垫圈和外六方螺母来对工件进行夹紧，工件的夹紧力的方向应该和工件的轴线方向一致，保证工件的轴线和夹具体的底座有一定的平行度要求。4.1 设计方法与结果（1）首先对工件的加工要进行分析，已知工件上钻三个对称的10的孔，根据工件的形状和加工要求，我认为采用立式钻床比较合理。（2）然后，根据六点定位原理，选用一面一短圆柱销、一菱形销定位，正好满足六点定位原理，由于限制了六个自由度，所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在水平方向上进行夹紧，可以利用螺母和开口垫圈对工件进行夹紧，因为他们可以对工件快速加紧，加工过一个控制后利用分度盘的旋转加工另一个孔而不需要再对左边的螺母进行松紧，使用快速方便，所以使用外六方螺母和快速垫圈进行加紧。（3）最后，对整个夹紧方案分析得出，定位符合六点定位原理，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。感悟总结 此次课程设计，将我们所学的机械装备设计的理论知识得到巩固与拓延。不仅熟练掌握了一些基本技能,也领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到知识的渊博，以及查资料的重要性。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。做设计，不仅需要大脑中有框架，其中的每个细节都需要我们去查相关书籍资料，做到有据可依，有理可循。做机械卡具设计，不仅要考虑到所设计的夹具的通用性，还要注意到加工时的方便性，快捷性，以及经济性。因此，也要从实际出发，具有创造性的设计出合理的卡具。不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。另外，本次课程设计所用到的有CAD，PROE软件等，通过课程设计我也得到了熟练掌握。这是我作本次课程设计的第二大收获。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。千里之行始于足下，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础致谢这次课程设计，六次的图纸修改，但张老师仍是耐心的指点和指导，我深深感动，张老师真不愧是是为人师表的好老师。通过张老师的指导和同学们的帮助，我按时完成了任务。经过这次课程设计，让我进一步加深对课本知识的理解。我学会了对于不同的工件的加工进行设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。当然这些都是在老师和同学们的帮助下才顺利完成的。在此，对在本次设计中给予我帮助的老师和各位同学表示衷心的感谢！参考文献1 赵雪松. 机械制造装备设计M 武汉： 华中科技大学出版社，2006.2 王先奎. 机械制造工艺学M 北京： 机械工业出版社，2011.3 冯辛安. 机械制造装备设计M 北京： 机械工业出版社，2005.4 陈立德. 机械制造装备设计课程设计M 北京： 高等教育出版社，2007.5 孟宪栋 机床夹具图册M 北京： 机械工业出版社，2006.6 王昆. 机械设计基础课程设计M 北京： 高等教育出版社，2007.