立板座钻孔夹具设计--机械制造装备设计课程设计说明书.doc

洛阳理工学院课程设计

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 立板座钻孔夹具设计
专 业 机械设计制造及其自动化
班 级 B150233
姓 名 赵欣佳
学 号 B15023329

2017 年 01 月 05日
课 程 设 计 任 务 书

机械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业
学生姓名 赵欣佳 班级 B150233 学号 B15023329
课程名称： 机械制造装备设计
设计题目： 立板座钻孔夹具设计

设计内容：
1．夹具底座零件图 1张
2．夹具装配图 1套
3．课程设计说明书 1份

设计要求：
成批生产

设计（论文）开始日期 2016 年 12 月 20 日
设计（论文）完成日期 2017 年 01 月 05 日

指导老师 张洪涛

课程设计评语

机械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业
学生姓名赵欣佳 班级 B150233 学号 B15023329
课程名称： 机械制造装备设计
设计题目： 立板座钻孔夹具设计

课程设计篇幅：

图 纸 共 2 张
说明书 共 21 页

指导老师评语：

年 月 日 指导老师

目 录

1、加工工件的分析 5
1.1 工件的零件图分析 5
1.2 拟定加工方法 6
2、定位装置设计 7
2.1 确定定位方案 7
2.2 选择定位元件 7
3、夹紧机构设计 9
3.1 夹紧方案分析 9
3.2 确定夹紧机构 9
4、导向装置设计 11
4.1 导向方案分析 11
4.2 确定导向装置 13
5、夹具体设计 15
5.1 夹具体的选择 15
5.2 夹具体零件图 16
6、夹具总图设计 17
6.1 绘制夹具装配图 17
6.2 夹具装配图上的标注 17
总结 19
致谢 20
参考文献 21

1、加工工件的分析
1.1 工件的零件图分析
工件的零件图应该无遗漏地给出制造零件所需的全部信息，包括几何形状、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形状公差和表面粗糙度要求、材料和热处理要求、其他特殊技术要求等。该工件的零件图如图1-1所示。
工件名称：立板座 工件材料：HT200
要求：用Φ35H6和大底面甲面定位加工Φ28H9孔。

图1-1 立板座

1.2 拟定加工方法
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。
由条件可知，工件的其他表面及孔均已加工，外形轮廓尺寸小，重量轻，加工要求不高，生产批量不大。因此，设计的夹具不宜复杂，在保证质量和提高生产率的前提下，尽量简化结构，做到经济合理。根据加工要求，拟采用立式摇臂钻床钻削加工。

2、定位装置设计
2.1 确定定位方案
工件在夹具中位置的确定，主要是通过各种类型的定位元件来实现的。在机械加工中，虽然被加工工件的种类繁多和形状各异，但从它们的基本结构来看，不外乎是由平面、圆柱面、圆锥面及各种成形面所组成。工件在夹具中定位时，可根据各自的结构特点和工序加工精度要求，选取其上的平面、圆柱面、圆锥面或他们之间的组合表面作为定位基准。
根据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，拟定几种具体的定位方案和定位元件，并选出最佳方案。
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。本次设计虽然为小批量生产，但也需要考虑夹具零件的互换性。所以暂定如下两种定位方案：
第一方案：采用一面两销且取甲面为定位面，Φ35H6孔用固定长圆柱销定位，很明显出现了“过定位”，不符合定位要求。
第二方案：定位方式仍为一面一销，甲面用一个大支撑板，但Φ35H6孔采用菱形销定位，限制工件六个自由度度。虽然此方法同样有过定位，但由于定位面为已加工过的精度较高的表面，过定位能能提高工件的定位稳定性和刚度，故此处过定位是允许的。
综上所述，这次设计采用第二种方案，限制工件六个自由度，满足加工精度要求。
2.2 选择定位元件
1．Φ35H6孔采用菱形销定位，材料为45号钢，如图2-1所示。

图2-1 菱形销

2．甲面用大支撑面定位，材料为45号钢，如图2-2所示。

图2-2 支撑面定位装置

3、夹紧机构设计
3.1 夹紧方案分析
1．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。所以，本次夹紧力选择垂直于工件定位面。
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。
3．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：
（1）安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止以外伤及夹具操作人员。
（2）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。
（3）夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。
（4）手动夹紧机构应操作灵活、方便。
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，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。
3.2 确定夹紧机构
夹紧装置除要求能将工件夹紧压牢之外，还对工件的加工质量、生产率、生产成本及操作工人的劳动强度等均有较大影响。因此，夹紧机构的选择应在保证加工要求和生产率的前提下，尽可能地降低生产成本和工人的劳动强度。
根据生产类型，此夹具的夹紧机构不宜复杂，采用螺旋压板式夹紧机构，用压紧螺母压紧。
螺旋压板夹紧机构结构简单，制造容易，夹紧行程大，扩力比大，自锁性好，应用广泛，尤其适合于手动夹紧机构。本设计的夹紧机构如图3-1所示。

图3-1 螺旋压板式夹紧机构

4、导向装置设计
4.1 导向方案分析
钻床的导向部分就是钻套，钻套根据加工的孔的情况不同，又分为以下几种钻套：
固定钻套(JB/T 8045.1-1999)
可换钻套(JB/T 8045.2-1999)
快换钻套(JB/T 8045.3-1999)
特殊钻套
特殊钻套又分为好几个类型，根据孔的距离不同。
下面一一介绍上面3种标准钻套及其使用范围：
1．固定钻套(JB/T 8045.1-1999)
固定钻套分为带肩钻套和无肩钻套，具体结构如图4-1所示。

图4-1 固定钻套
固定钻套有以下特点：
钻套直接压入钻模板或夹具体上，其外圆与钻模板采用H7/n6或H7/r6配合。磨损后不易更换。适用于中、小批生产的钻模上或用来加工孔距甚小以及孔距精度要求较高的孔。为了防止切屑进入钻套孔内，钻套的上、下端应稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。
2．可换钻套(JB/T 8045.2-1999)
可换钻套的结构如图4-2所示。

图4-2 可换钻套
可换钻套有以下特点：
钻套1装在衬套2中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板3中。钻套由螺钉4固定。以防止它转动。钻套与衬套间采用F7/m6或F7/k6配合，以便于钻套磨损后迅速更换。 适于大批量生产
3．快换钻套(JB/T 8045.3-1999)
快换钻套的结构如图4-3所示。

图4-3 快换钻套
快换钻套有以下特点：
当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时针方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边平面，即可取出钻套。适用于同一个孔需经多种工步加工的工序
4，但对于一些特殊的场合，可以根据加工条件的特殊性设计专用钻套。选择钻套时，要注意钻套的高度和钻套低端与工件间的距离。
由于此次设计钻模板的高度离工件所要加工的孔距离较远，所以选择特殊钻套！
4.2 确定导向装置
依据以上导向方案的分析以及工件的加工要求，立式钻床上加工直径较大的单孔，摇臂钻床加工孔时，使用固定式钻模板就可以满足要求。
故本设计选用固定钻模板和特殊钻套。如图4-4所示。

图4-4 特殊钻套及钻模板

5、夹具体设计
5.1 夹具体的选择
夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。它的结构形状及尺寸大小，取决于加工工件的特点、尺寸大小，各种元件的结构和布局，夹具于机床的连接方式，切削力、重力等大小的影响。
1．夹具体应满足以下几点计算要求：
（1）应有足够的强度和刚度。
（2）力求结构简单及装卸工件方便 。
（3）结构工艺形好。
（4）排屑切屑要方便。
（5）在机床上安装稳定可靠。
（6）具有适当的精度和尺寸稳定性。
2．夹具体毛坯可以分为四类：
（1）铸造夹具体。铸造夹具体如图2-1（a）所示。
（2）焊接夹具体。焊接夹具体如图2-1（b）所示。
（3）锻造夹具体。锻造夹具体如图2-1（c）所示。
（4）装配夹具体。装配夹具体如图2-1（d）所示。

（a） （b） （c） （d）
图5-1 夹具体毛坯
由于本设计的工件为批量生产，夹具磨损快，要求可随时更换，故选用装配夹具体。
5.2 夹具体零件图
由于采用装配夹具体，主要零件为夹具底座，故本图钻模板和侧支撑板不予画出，仅画出夹具底座。夹具底座零件图如图5-2所示。其中夹具体外形尺寸为：85mmX250mmX180mm。

图5-2 夹具体

6、夹具总图设计
6.1 绘制夹具装配图
1．制图比例的选择
根据夹具整体结构，考虑到夹具的总体尺寸，选择制图比例为1:1，绘图时需要把工件视为透明体，用双点划线画出轮廓，同时画出定位面、夹紧面和加工表面，其他无关表面可以省略。
2．定位、夹紧、导向，夹具体的绘制
画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或机构，必要时可用双点划线画出松开位置时的夹紧元件的轮廓，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。本设计的夹具装配图如图6-1所示。
6.2 夹具装配图上的标注
1．夹具装配图上应标注的尺寸
（1）夹具外形轮廓尺寸：长、宽、高分别是480mmX290mmX260mm。
（2）夹具体侧支撑板的定位面到加工孔的中心距离是115±0.1mm。
2．夹具装配图上应标注的公差配合
（1）钻套与衬套之间的配合是间隙配合Φ28H6/g5。
（2）衬套与钻模板之间的配合是过渡配合Φ32H7/n6。
（3）圆锥销与工件之间的配合是过渡配合Φ22H7/n6。
3．夹具装配图上应标注的技术条件
（1）装配时保证支撑板定位面、钻套的中心线以及圆锥销的轴线与B的垂直度0.01-0.05。
（2）销11为钳工配作，加工前需将各零件清洗干净。

图6-1 夹具装配图

总结

本次课程设计是在老师和同学的帮助下，两周的课程设计终于完成了，通过这次的课程设计，我学到了许多的知识，从工件图到产品的最终的应用的整个流程，从查资料到最终方案的确定，要经过夹具体的选择，定位的选择和加紧装置的确定，每一步都要自己经过大量的查阅资料，遇到困难的时候，老师和同学认真细心的给我讲解，使我轻松了许多，也学会了团结友善的处世态度。这次课程设计，使我养成了认真、谨慎、遇到困难冷静的态度。课程设计的过程中遇到同学们通过查资料也解决不了的东西，但是在老师的细心指点下，同学们都能迎刃而解。通过这次课程设计把我们所学的理论知识运用到实际中来，使我对理论知识有了更深层次的了解，理论联系实际使我所学到的理论知识更加牢靠，同学们学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们以及怎样合理的选择方案。
这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

致谢

本课程设计是在张洪涛老师的指导下完成的，衷心感谢张洪涛的悉心指导以及在生活上给予的关心和帮助。张老师以渊博的学识、高度的责任感使我不仅在学术上受益匪浅，而且言传身教，以其高尚的人格教导了我做人的道理。在此课程设计完成之际，谨向张老师表示最衷心的感谢！
经过张老师的耐心指导，我在完成的课程设计之中收获了很多，把我在学校学的东西进行了一个大整合。实践联系理论及实际中会遇到的问题，都给我们指了出来。从而使我的课程设计不断的优化。经过本次的课程设计，我学会好多书本上面没有的知识。这次的设计在张老师的耐心的指导下，使我的设计更加与实际相结合，为以后走上工作岗位打下基础。
最后再次衷心的感谢张老师在本次设计中给予的指导和帮助!

参考文献

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[6] 《图学基础教程》 张树又主编 高等教育出版社 1999年
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[11] 《机械制造工艺学习题集》 李益民主编 机械工业出版社 1986年
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