夹具课程设计说明书

1、 前言机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业的一门主要专业课，其任务是通过该课程的学习，掌握主要机械制造装备的工作原理及其正确使用和选用方法、原则，并具备一定的机械制造装备的总体设计、传动设计、结构设计等基本知识和主要工艺装备的设计能力。而课程设计是机械制造装备设计课程的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。通过课程设计的实践，综合地运用装备设计课程和其他先修课程的理论与实际知识，进一步培养与提高学生分析和解决工程实际问题的机械设计能力。其目的在于：1通过课程设计，使学生能综合运用夹具设计课程及其他相关专业课程的知识，学会用所学的理论知识指导设计实践，树立正

2、确的设计思想。2通过课程设计，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机床夹具的一般设计方法和步骤，提高其走上工作岗位所需的专业技能。3通过课程设计，使学生学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等。 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。他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、形状精度和尺寸精度。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、重力等的作用而破坏定位，还应该用一定

3、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。机床夹具在生产中应用十分广泛，夹具按使用范围分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和随行夹具，按使用机床分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等，按夹紧的动力源分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气-液增力夹具、电磁夹具及真空夹具等。根据所加工工件的要

4、求，本次使用的是钻床浮动夹紧专用夹具。 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由于该工件时小量生产，所以选择机动、少工件，自动化程度不太高的方案，结构也随之简单，成本也降低，符合小批生产的特点。 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。 已知待加工工件如下图1-1所示，18孔、3个10孔及上下两个端面均已加工成，设计钻两个M8通孔的钻床夹具。图1-1 工件零件图 1

5、.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：二个M8的孔。1.2 总体方案的确定 1.2.1. 选择定位方案 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

6、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。 方案一：根据六点定位原理，圆柱销定位和菱形销组合定位，分别与11和18的两孔配合，限制了工件一个旋转自由度和两个移动自由度；在工件的底面用2个支撑板做定位，限制了一个移动自由度和两个旋转自由度。方案二：根据六点定位原理，圆柱销定位和菱形销组合定位，分别与11的对称的两孔配合，限制了工件一个旋转自由度和两个移动自由度；在工件的底面用2个支撑板做定位，限制了一个移动自由度和两个旋转自由度。方案一和方案二中虽然都符合六点定位原理，但是方案一中的两定位销型号尺寸不同，而且在装配中不对称，方案二中两个定位销型号尺寸相同，而且在装配中对称。

7、比较之下，方案二更有利于机构夹紧和装配中受力均衡，而且而且定位元件统一，便于更换，故选择方案二为定位方案。定位销如图1-2所示： 图1-2定位销 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：安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。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。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，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。

8、 方案一 使用移动压板夹紧机构 方案二 使用斜楔夹紧机构 方案三 使用勾头压板夹紧机构 方案一中移动压板的尺寸比较大，使得夹具体的尺寸也相应变大，材料用量也变大；方案二中斜楔夹紧机构结构复杂，而且零件制造麻烦，所以提高制造成本；方案三中勾头压板尺寸比较小，使得夹具体尺寸也变小，而且有标准件可以选择，更换零件方便。综合以上分析，方案三最为合适该设计。1.2.3 选择导向装置刀具的导向是保证孔的位置精度，增加钻头的支撑以提高其刚度，减少刀具的变形，确保孔加工的位置精度，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得孔中，

9、属过盈配合。这种钻套位置精度高，结构简单，但磨损后不易更换，故适用于中小批生产中只钻一次的孔。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上，再采用间隙配合H6/g5或H7/g6将可换钻套装入衬套中，并用螺钉压住钻套。这种钻套更方便，适用于中批以上生产，对于在一道工序内需要加工的孔，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。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。由于是小批量生产，所以采用带有衬套的固定钻套，如图1-3所示： 图1-3 固定钻套 1.3 绘制夹具装配图 1.3.1 制

10、图比例1：1 把工件视为透明体，用双点划线画出轮廓，画出定位面、夹紧面和加工表面，无关表面可以省略。 夹具体、定位、夹紧和导向 画出夹具体，在夹具体上画出钻模板，然后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，再画出其他元件或机构，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，填写标题栏和零件明细表。其中还要在定位，导向完成后进行定位精度验算，在夹紧机构完成后进行夹紧力的验算，以及重要的受力元件或机构的强度、刚度验算。 装配图 图1-5（1）总装配图应按国家标准尽可能1：1地绘制，这样图样有

11、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。考虑到我的加工件比较简单，工件尺寸较小，需放大显示清楚，采用1：1的比例。 （2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位面夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。 （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、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。 （5）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

12、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。1.4 绘制夹具零件图1.4.1 绘制夹具体零件图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，水平，所以形位公差会有较严格的要求。以乙面为基准面，甲面相对于乙面得平行度为0.02，丙轴相对于乙面得垂直度为0.02，丁轴相对于乙面得垂直度为0.02,夹具体零件图如下： 图1-4 夹具体零件图1.4.2 绘制钻模板零件图 通过综合分析零件加工的特点，选用铰链式钻模板。该钻模板常采用蝶形螺母锁紧，装卸工

13、件比较方便，对于钻孔后还需要进行攻丝等工步尤为适宜。但该钻模板可达到的位置精度较低，结构也较复杂。 铰链式钻模板是通过铰链与夹具体连接在一起的，钻模板可绕铰链轴旋转轴和钻模板上相应孔的配合为基轴制间隙配合（H8/f8），铰链轴和支座孔的配合为基轴制过盈配合（H8/n7），钻模板和支座两侧面的配合则按基孔制间隙配合（H7/g6）。甲方案和乙方案相比较，甲方案钻模限制了模板旋转的角度，利于操作，将其掀起时，能更好的控制模板的放置位置，故选择甲方案。钻模板形状如图1-6所示： 钻模板 图1-6 支承板 1-7 第二章 夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件2.1. 夹具装配图上标注的尺寸 装配图的尺寸标

14、注主要有：外形轮廓尺寸，装配尺寸，定位尺寸，安装尺寸和其它尺寸。 （1）夹具外形轮廓尺寸。 （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）夹具与刀具的联系尺寸。 （4）夹具中工件与定位元件间，导向元件与刀具、衬套间，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。夹具总长度为250mm，总宽度为160mm，总高度为95mm；钻模套和刀具的配合尺寸8G6；定位销和夹具体的配合12H7/r6，钻套和衬套的配合12H7/n6，连接圆柱销分别和支座和钻模板的配合为 6H8/n7和6H8

15、/f8，钻模板和支座的配合65H7/g6，定位圆柱销和支座和夹具体的配合为5H8/n7。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）支撑板定位面和安装基面的平行位置精度。 (2）定位销中心线与夹具安装基面、定向基面间的垂直位置精度。 (3）定位表面与固定钻套（导向元件）间的垂直位置精度。(4）各导向元件的工作面间的相互位置精度。 (5）装配时，钳工和磨工配合以满足以上所要求的技术条件。 由于夹具体固定在机床的安装基面上，夹具体基面应与安装基面平行；

16、工件通过支承板与夹具体支承面间接接触，支承板应在夹具体基面上平行放置，为确保工件加工精度要求，满足加工要求，工件应与夹具体基面平行且误差为0.02；钻模板上的钻模套安装轴线垂直于夹具体底面，为确保安装位置准确，加工两通孔精度满足要求，钻模套安装轴线与底面垂直误差为0.03；两个定位销安装应达到与夹具体的地面垂直度为0.03. 第三章 夹具体零件图应标注的尺寸和技术要求3.1 夹具体零件图上标注的尺寸 零件图尺寸标注时，尺寸齐全，布置清楚，排列整齐，便于看图;同时保证设计要求和工艺要求，即零件在夹具中即要有很好的工作性能，又要便于零件的加工测量和检查。(1）零件图的投影应尽量与总图上的投影位置相

17、符合，便于读图和核对。 (2）尺寸标注应完整、清楚，避免漏注，既便于读图，又便于加工； (3）同一工种加工表面的尺寸应尽量集中标注。 (4）对于可在装配后用组合加工来保证的尺寸，应在其尺寸数值后注晨“按总图”字样，如，钻套之间、定位销之间的尺寸等。 (5)要注意选择设计基准和工艺基准。 (6)某些要求不高的形位公差由加工方法自行保证，可省略不注。 (7)为便于加工，尺寸应尽量按加工顺序标注，以免进行尺寸换算。 定位菱形销孔和定位圆柱销孔分别与两定位销配合，因为位置精度很重要，位置尺寸为60±0.03，形状尺寸12（+0.021/0）；连接钻模板和夹具体的两个定位销孔的形状尺寸为5（+

18、0.018/0），位置尺寸为103±0.01，以前面两个销孔的中心线为基准，这两个定位销孔的位置分别为72±0.04和91±0.04。3.2 夹具体零件图上标注的技术要求零件图的技术要求，就是对零件的尺寸精度、零件表面状况等品质的要求。它直接影响零件图重要内容之一。在零件图上，可用代号、数字、文字来标注出在制造和检验时零件在技术上指标上应达到的要求。定位菱形销孔和定位圆柱销孔对夹具体底面的垂直度为0.02；连接钻模板和夹具体的两个定位销孔对夹具体底面的垂直度为0.03；支撑板的安装面和夹具体底面的平行度为0.02；支撑板的安装面粗糙度为3.2；支座的安装面粗糙度为

19、3.2；夹具体底面的粗糙度为3.2；定位菱形销孔和定位圆柱销孔的粗糙度为1.6。 致谢在张老师和同学的共同努力下，我在两周的时间内完成了夹具课程设计。我们花费的时间很长，因为这是我第一次进行这样的课程设计。虽然在过程中我遇到了很多的困难，但是在张老师的指点下，还有自己不懈的学习和查找资料，我终于把我所学的知识运用到现实中来了，这使我对加深课本知识的理解很有好处。同时学会了对于不同的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。我们设计的方案和图纸，张老师每次都认真负责的一遍一遍的修改，在张老师的帮助下我才得以顺利完成课程设计。谢谢张老师。 感想两周的夹具课程设计过去了，学到了很多知识，也巩固了之前学习的基本上所有的专业课的知识。