数控技术专业毕业论文--钻床夹具设计

1、. 摘 要夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。该论文的设计任务是加工零件（机壳）上的五个孔，端面四个，侧壁上一个。由于该零件属于大批量生产，钻孔精度要求较高，所以设计一个专用的钻床夹具，保证零件的加工质量。由于夹具的利用率高，经济性好，使用元件的功能强并且数量少，配套费用低，降低了生产成本；采用夹紧装置，缩短停机时间，提高生产效率。设计钻床夹具，首先要仔细分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；在

2、完成夹具草图后，进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理的结构实现各零部件间的相对运动；根据各零件的使用要求，选择相应的材料。完成钻床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二维图形的绘制，首先画装配图，然后从装配图上拆画零件图，标注相关尺寸及技术要求，最后进行论文的撰写、整理、修改完成该毕业设计。关键词： 夹具；钻床夹具；精度；CADAbstractFixture is an indispensable component in machining, in the machine tool technology to high-speed, high efficie

3、ncy, precision, complex, intelligent, environmentally friendly direction, driven by fixture technology is moving in high-precision, high efficiency, module, combination, general economic direction.The task of the thesis is processing five holes on parts (cabinet) ,four face, a sidewall.As the parts

4、are high-volume production,hole require high precision, so the design of a special drilling fixture.Assurance the quality of machining .Thanks to the high utilization rate of the fixture, the economy is good, with strong features and a small number of components, supporting low-cost, lower productio

5、n costs,with clamping device, reduce downtime, improve production efficiency.Designed drilling fixture, the first careful analysis is the technical requirements for processing components, fixture design using the basic principles and methods.Prepared the fixture design scheme ;Meet the conditions of

6、 precision ,then reasonable installation, positioning, clamping;After the completion of draft fixture, and further consider the connection relation between parts and screws, nuts, pins and other fixed means,designing the reasonable structure to achieve relative motion between the various components;

7、Requirements of the various components, select the appropriate materials.Completion of all drilling fixture design, using the AutoCAD drawing two-dimensional graphics,first draw assembly drawing, and then removed from the part drawing on the painting Parts,marking the related to size and technical r

8、equirements,finally, write a thesis, organize, edit, complete the graduation project.Keywords Fixture; drilling fixture; accuracy; CAD目 录第1章 绪论11.1 机床夹具的发展概括11.2 机床夹具的发展方向21.3 夹具的特点31.4 夹具的设计要点3第2章 钻床夹具的总体设计42.1 设计任务42.2 夹具的设计步骤72.3 钻床夹具的设计5第3章 夹具的工作原理与结构设计103.1 对定位元件的基本要求103.2 定位方案与定位元件103.3 夹紧113.

9、4 夹紧方案的选择123.4.1 钻削切削力123.4.2 实际所需夹紧力的计算143.4.3 夹紧方案173.5 夹具的使用方法21第4章 钻床夹具体及夹具零件的设计224.1 夹具体的要求224.2 夹具体毛坯的类型234.3 钻模板以及钻套的设计24第5章 夹具误差的计算295.1 角度尺寸公差295.2 定位误差295.3 工件在夹具上加工的精度分析305.4 夹具误差的计算31第6章 零件材料366.1 标准件366.2 盖板、中间板、底板376.3 铰链叉架、压板396.4 长型固定钻套、可换钻套416.5 螺纹头凸肚手柄43致谢45参考文献47: 第48页 第1章 绪 论1.1

10、机床夹具的发展概括 机床夹具的现状：机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的空间位置，用来加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具

11、，而夹具的实际磨损量仅为1020左右，为了适应科学技术的快速发展，我们在短短几年内需更新大量的专用夹具，这样即提高了加工的成本，也造成了材料的浪费，为了减少这种情况，我们可以采用数控机床的柔性化制造技术。近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的

12、标准化程度。1.2 机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向：主要表现为标准化、精密化、高效化、柔性化和模块化等五个方面。（1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。（3）高

13、效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以

14、适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。（5）模块化 模块化的设计省时、节能，体现在各种先进夹具的系统中，为夹具的计算机辅助设计与组装打下了坚实的基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库和用户使用档案库，可进行夹具优化设计，进行夹具的三维实体组装。模拟仿真刀具的切削过程，为用户提供正确、合理的配套方案，

15、了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。1.3 夹具的特点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）提高生产效率专业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高效夹紧装置，以缩短辅助时间，以提高生产效率。3）工艺性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小批量生产。4）使用性好专用夹具的操作应简单，省力，安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。5）经济型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

16、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。1.4 夹具的设计要点确定各表面加工方案，在选择各表面孔的加工方法时，需综合考虑以下因素：（1）要考虑各表面的精度和质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型来选择，在大批量生产中可使用专用的高效率的设备；在单件小批量生产中则使用常用设备和一般加工方法。（3）要考虑被加工材料的性质。（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）此外，还要考虑一些其他因素，如加工表面的物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。第2章 钻床夹具的总体设计

17、2.1 设计任务本设计的主要任务是设计一个钻床夹具，在零件端面上钻四个大小相同，相互对称的孔，另外在侧壁上钻一个孔，为了使钻孔的位置精确，必须对零件进行固定定位，提高加工精度，使之满足使用要求。专用夹具设计，方便加工及装卸，节省时间，提高工作效率。被加工零件如下图： 水平孔8mm垂直孔4-6mm图2-1 被加工零件及需要加工的孔如2-1所示，被加工零件材料为10#，厚度为5mm，总长为30mm，在零件端面上钻四个大小相同，相互对称的孔，孔的直径为6mm，相对于基准平面B和中心线的位置度为，在侧壁上加工一个直径为8mm，相对于中心线的垂直度为。被加工零件安装到夹具上应对上端面和下部的内孔面进行定

18、位，因为在钻端面上的四个孔时，可能发生零件的左右移动，所以采用芯轴定位，因为设计的是盖板式钻床夹具，所以定位芯轴与盖板为一个整体，满足以端面B和中心线为定位基准的要求；在钻零件侧壁上水平孔时，夹具需要旋转90度，因此需要一个夹紧装置将夹具连接起来，同时需要设置一个转轴实现夹具的旋转，在加工过程中采用加长钻套进行钻孔，满足设计要求。2.2 夹具的设计步骤1）明确设计任务书与收集设计材料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的特点、材料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所

19、用的机床、刀具、量具等。其次是根据设计任务书收集有关材料，如机床的技术参数，夹具零部件的国家标准、部颁标准和装订标准，各类夹具图册、夹具设计手册等，还可收集一些同类夹具的设计样图，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。2）拟定夹具结构方案与绘制夹具草图A）确定工件的定位方案，设计定位装置。B）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。C）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。D）确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。E）确定和设计其它装置及元件的结构型式，如分度装置、定位装置及吊装元件等。F）确定夹具体的结构型式及夹具在机床上的安装方式。G）绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。3）

20、进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较好的方案。4） 审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。5） 绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家标准绘制。绘图比例尽量采用1:1. 主视图按夹具面对操作者的反向绘制。总图应把夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。夹具总图的绘制次序如下：A） 用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图中，工件可看作透明体，不遮挡

21、后面夹具的线条。B） 依次绘出定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、其它装置、夹具体及连接元件和安装基面。C） 标注必要的尺寸、公差和技术要求。D） 编制夹具明细表及标题栏完整的夹具装配总图可参阅夹具图册。6） 绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图的要求，确定零件的尺寸、公差及技术要求。2.3 钻床夹具的设计钻床夹具装配图，如图2-2a、2-2b、2-2c所示。如图2-2a，钻床夹具装配图的主视图，采用铸造型的夹具体，盖板15、中间板18、底板19 ，材料均为灰铸铁（HT200）；开槽圆柱头螺钉1、铰链叉架2、螺杆6、六角螺母7的作用是，实现盖板的翻转，用来装卸零件；长型固

22、定钻套3固定在钻模板上 ，用开槽圆柱头螺钉4和定位销5进行连接、固定、定位。 2-2a 钻床夹具主视图 在图2-2b，钻床夹具装配图的俯视图中，可以清楚的看到，为了钻零件端面上四个孔时设计的可换钻套11与钻套用螺钉10在盖板上的位置；设计了一个装配把手21，它与盖板连接，作用是方便盖板翻转时的手工操作；压紧螺钉8、六角螺母9是压板下面部分的剖视，可以看出与螺杆的连接情况；六角头螺栓12的作用是连接压板和支板，当旋转螺纹头凸肚手柄14时，压板绕六角头螺栓12转动，运用杠杆原理，压板夹紧盖板。 2-2b 钻床夹具俯视图在图2-2c，钻床夹具装配图的左视图中，可以清楚的看到整个夹紧装置和它的连接情况

23、，压板23、支板24、轴29，压板和轴的连接处，采用梯形螺纹，将旋转运动转化为直线运动，传动效率高、定位准确、自锁性等特点，夹紧后，钻孔的过程中，即使有振动，也不会出现打滑的现象；中间板剖视后可以清楚的看到轴的形状，采用梯形轴，方便安装，的轴起到一个定位的作用，使压板左右对称，在夹紧过程中，不会因为位置偏移，影响加工精度；在俯视图中可以看到装配把手21的大致形状。2-2c 钻床夹具左视图第3章 夹具的工作原理与结构设计3.1 对定位元件的基本要求1) 足够的精度由于工件的定位是通过定位副的接触（或配合）实现的，定位元件上限位基面的精度直接影响工件的定位精度，因此，限位基面应有足够的精度，以适应

24、加工的要求。2) 足够的强度和刚度定位元件不仅限制工件的自由度，还有支撑元件、承受夹紧力和切削力的作用，因此，因有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损毁。3) 耐磨性好工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，导致定位精度下降。定位精度下降到一定程度时，定位元件必须更换，否则，夹具不能继续使用。为了延长定位元件的更换周期，提高夹具的使用寿命，定位元件应有较好的耐磨性。4) 工艺性好定位元件的结构应力求简单、合理，便于加工、装配和更换。3.2 定位方案与定位元件工件在夹具中定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置，工件位置的正确与否，用加工要求来衡量，能满足加工要求的为正确，不能

25、满足加工要求的为不正确。一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，也不必要求它们完全一致，但各个工件的位置变动量必须控制在加工误差所允许的范围之内。该设计为了满足钻孔的需要，在定位过程中需要保证零件的上下表面与水平面平行，的中心线与水平面垂直，保证mm孔的位置度和mm的垂直度。由于定位基准为零件的上平面和的中心线，采用“T”字形定位，即盖板和定位心轴为一体的定位方案，满足了定位基准的要求。同时下面采用圆锥台定位，圆锥台的锥形面与零件的外圆面线接触，定位心轴与锥形块也是线接触，使零件不会发生移动或左右偏转的情况，满足加工要求（如图3-1所示）。锥形块，保证零件的底面与

26、水平面平行。盖板，与零件的上表面接触。定位心轴，保证端面四个孔的位置度。 图3-1 零件的定位3.3 夹紧对夹紧装置的基本要求：1） 夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。2） 夹紧力的大小适当，一批工件的夹紧力要稳定不变。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要是工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减小夹紧误差。3） 夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。工艺性好，使用性好。其结构力求简单，便于制造和维修。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙

27、度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：（1） 工件不移动原则 夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。（2） 工件不变形原则 夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。（3） 工件不振动原则 对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。（4） 安全可靠原则 夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。（5） 经济实用原则 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提

28、下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。夹紧机构-传递夹紧力，它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。要使动力装置所产生的力或人力正确地作用到工件上，需有适当的传递机构。在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构，称为夹紧机构。夹紧机构在传递力的过程中，能根据需要改变力的大小、方向和作用点。手动夹具的夹紧机构还应具有良好的自锁性能，以保证人力的作用停止后，仍能可靠地夹紧工件。3.4 夹紧方案的选择本设计是一个钻床夹具，加工五个孔，由于钻孔精度要求较高，必须保证在钻孔过程零件保持不动，所以必须设计夹紧装置。根据题目所需，在毕业设计过程中，设计过两种夹紧方案，

29、现在分析两种方案的优劣，选择更适合的一种。首先计算钻孔的切削力，然后计算实际夹紧力。3.4.1 钻削切削力需要钻孔零件的材料为10号钢，优质碳素结构钢，钢材的平均含碳量为0.1%。10号钢力学性能：抗拉强度 ；屈服强度 ；伸长率 25%；断面收缩率 5%；硬度：未热处理156HB。钻削切削力的计算公式如表3-3：表3-3 钻削切削力的计算公式工件材料加工方法刀具材料切削扭矩计算公式切削力计算公式结构钢和铸钢=736MPa 钻 高速钢 扩钻耐热钢（HB141） 钻灰铸铁（HB190）硬质合金 扩钻 高速钢可锻铸铁（HB120）钻硬质合金铜合金高速钢钻削时的进给量f：0.150.32mm/转，取f

30、=0.2mm/转由表3-3可知，切削扭矩的计算公式 （式3-1）为修正参数，它的计算公式因为10号钢的抗拉强度 ，取 （3-2）孔，带入式3-1得： （式3-3）孔，带入式3-1得： （3-4）由表3-3可知，切削力的计算计算公式如下，其中f=0.2mm/转 （式3-5）计算孔的切削力，带入式3-3得： （式3-6） 计算孔的切削力，带入式3-3得： （3-7）3.4.2 实际所需夹紧力的计算计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。根据工件受切削力、夹紧力（大型工件还应考虑工件重力，运动的工件还应考虑惯性力等）的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算出理

31、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，即： （式3-8）式中 实际所需夹紧力（N）； 在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N）； 安全系数。安全系数K可按下试计算： （式3-9）式中，为各种因素的安全系数，如表3-1。表3-1 安全系数的数值符号考虑的因素系数值考虑工件材料及加工余量均匀性的安全系数1.21.5 加工性质粗加工1.2精加工1.0刀具钝化程度（详见表3）1.01.9切削特点连续切削1.0断续切削1.2夹紧力的稳定性手动夹紧1.3机动夹紧1.0 手动夹紧的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2仅有力矩使工件回转时，工件与支撑面接触的情况接触点

32、稳定1.0接触点不稳定1.5若安全系数K的计算结果小于2.3时，取K=2.5。钻孔时，根据表3-1、表3-2，带入式3-6，计算相应的安全系数得： （式3-10）表3-2 安全系数加工方法切削力分力情况K钻削铸铁钢1.151.15粗扩（毛坯）1.01.01.31.3精扩1.2粗车或粗镗1.01.051.6精车或精镗1.051.01.41.051.31.0圆周铣削（粗、精）1.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)端面铣削（粗、精）1.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)磨削1.15

33、1.2拉削F 夹紧方案方案一：图3-2 夹紧机构1-底座 2-转轴 3-手柄 4-锁紧套 5-防转螺钉 6-锁紧螺杆图为切向锁紧机构，转动手柄3，锁紧螺杆5使两个锁紧套4相对运动，将转轴2锁紧。夹紧力和夹紧扭矩的计算公式如下： （式3-10） （式3-11） 式中 夹紧力（N）； 夹紧扭矩（N*m）； 作用力（N）； 摩擦系数（表面光滑f=0.16）； 螺纹或端面凸轮升角（此处）计算夹紧扭矩，代入式3-8得： （式3-12）计算理论夹紧力，代入式3-11、3-12得： （3-13）计算实际夹紧力，代入式3-5得： （3-14）计算摩擦力 （3-15）因为 ，所以钻孔过程中不会发

34、生滑动，夹紧力合适，夹紧机构满足设计要求。压板支板手柄转动轴盖板零件方案二： 图3-3 压板压紧用压板夹紧钻模板的表面，夹紧力的计算公式如下： （式3-16）式中 夹紧力（N）； 钻孔时的切削扭矩（）； 安全系数，粗加工，精加工； 压板的作用点到钻孔的中心线距离（mm）； 摩擦系数（表面光滑f=0.16）；由式3-3得，钻孔时的切削扭矩 （3-17） 由式3-10得，安全系数 根据测量得，压板的作用点到钻孔的中心线距离 （式3-18） 将式3-3，式3-10和式3-18代入式3-16，计算所需夹紧力 （3-19）计算摩擦力 （3-20）因为 ，所以钻孔过程中不会发生滑动，夹紧力合适，夹紧机构满

35、足设计要求。比较两方案：在加工零件端面上的四个孔时，由于钻削会产生振动，使零件发生偏移，影响加工孔的位置精度。为避免这种情况的发生，提高零件的加工精度，在钻削过程中，需采用压紧装置。方案一：图3-2为切向锁紧机构，它的工作原理如下：在转轴放松的情况下，转动手柄，与之相连的锁紧螺杆使两个锁紧套相对运动，将转轴锁紧，防转螺钉的作用是防止锁紧螺杆在旋转时，锁紧块也跟着转动，没有相对位移，无法实现转轴的压紧和放松。图3-2中转轴靠左右两侧的锁紧套夹紧，所需夹紧力的传递方向水平向内，由于有弹簧的作用，转轴的前后两侧悬空，没有与盖板直接接触，在钻孔的过程中可能发生在打滑的现象。方案二：该方案的运动情况：转

36、动手柄，压板在轴螺纹（左旋、右旋）的作用下发生相对运动，此时，压板相对于支板通过转动轴发生旋转，压紧或放开盖板。图3-3，采用压板压紧的方式加工零件，工作原理如下：压板和支板通过转动轴用M12(GB/T 5782-2000)的六角头螺栓连接，由于运动过程中，六角头螺栓会发生转动，所以在设计过程中，需要考虑间隙，使运动灵活，无阻碍。压板和轴采用螺纹连接，螺纹采用梯形螺纹，轴的部分可以称作为丝杠，将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等特点；当丝杠作为主动体时，零件就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动。梯形丝杠具有一定的自锁性（与

37、导程角的大小和工作面粗糙度有关），因此在加工过程中不会发生打滑的现象。经过对上述两种方案的比较，得出结论方案二更合理。3.5 夹具的使用方法夹具的大体结构（从下到上）：凸台和底板为一体，锥形块和中间板、转动部分为一体，靠凸台和转动部分保证夹具上部的水平，零件的外圆柱面和圆锥台的圆锥面接触找正定心，盖板和心轴为一体，零件靠盖板、心轴和锥形块定位。当压板处于放松状态时，可提起装配把手21，使盖板15绕铰链叉架2的螺杆旋转，装载或卸下零件；零件装载好后，旋转螺纹头凸肚手柄14，使轴28转动，由于轴和压板的相对运动，压板和支板的相对转动，压紧盖板，钻头可一次钻零件端面上的四个大小相同、沿中心阵列的孔；

38、加工好端面上的四个孔后，抓紧装配把手，使夹具旋转90度，用于钻侧壁上的孔，由于孔的加工精度要求高，需要用相关仪器检测夹具是否旋转90度，如果旋转度数不够，可在B面用垫片调整高度，直至满足要求；加工完成后，旋转回原来的位置，沿反方向旋转螺纹头凸肚手柄，使压板放松，提起装配把手，卸下零件，至此完成一个零件的加工。第4章 钻床夹具体及夹具零件的设计4.1 夹具体的要求1）有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面（与机床相连接的表面）等，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处

39、理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。2） 有足够的强度和刚度加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生变形和振动，夹具体应有足够的强度和刚度。因此夹具体需要有一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强筋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。3） 结构工艺性好夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸出凸台，以减少加工面积。夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙，一般为415mm。夹具体结构型式应便于工件的装卸，分为开式结构、半开式结构、框架式结构等。4） 排屑方便切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。可以在夹具体开排屑槽、在夹具体下部设置排屑斜面。5）

40、 在机床上安装稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越高则支承面应越大；夹具底面四边应凸出，使夹具体的安装基面与机床的工作台面接触良好。接触边或支脚的宽度应大于机床工作台梯形槽的宽度，应一次加工出来，并保证一定的平面精度；当夹具在机床主轴上安装时，夹具安装基面与主轴相应表面应有较高的配合精度，并保证夹具体安装稳定可靠。4.2 夹具体毛坯的类型1） 铸造夹具体铸造夹具体的优点是工艺性好，可铸出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，但生产周期长，需进行时效处理，以消除内应力。常用材料为灰

41、铸铁（如HT200），要求强度高时用铸钢（如ZG270-500），要求重量轻时铸铝（如ZL104）。目前铸造夹具体应用较多。2） 焊接夹具体焊接夹具体，它由钢板、型材焊接而成，这种夹具体制造方便、生产周期短、成本低、重量轻（壁厚比铸造夹具体薄）。但焊接夹具体的热应力较大，易变形，需经退火处理，以保证夹具体尺寸的稳定性。3） 锻造夹具体锻造夹具体，它适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合。锻造后也需经退火处理。此类夹具体应用较少。4） 型材夹具体小型夹具体可以直接用板料、棒料、管料等型材加工装配而成。这类夹具体取材方便、生产周期短、成本低、重量轻，如各种心轴类夹具的夹具体及钢套钻模夹具

42、体。在该毕业设计中采用铸造夹具体，盖板、中间板、底板的材料均采用灰铸铁（HT200）。HT200指的是最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁，是较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性、减振性均较好，铸造性能也较好，使用前需要进行人工时效处理，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。工作条件:1.承受较大应力的零件（弯曲应力<29.40MPa）； 2. 摩擦面间的单位面积压力>0.49MPa（大于10t在磨损下工作的大型铸件压力>1.47MPa）；3.要求一定的气密性或耐弱腐蚀性介质。4.3 钻模板以及钻套的设计1、钻模板钻模板结构形式的选择：在

43、设计钻模板的结构时，主要要根据工件的外形大小、加工部位、结构特点和生产规模以及机床类型等条件而定。要求所设计的钻模板结构简单、使用方便、制造容易。钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模板上的正确位置。常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式（1）固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接的可以与夹具体做成一体，也可以用螺钉将它与夹具体相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精确度较高。（2）铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹具体通过铰链连接。翻转：装卸工件时，将钻模板往上翻；加工时将钻模板往下翻，并用菱形销定位。夹紧：采用铰链式钻模板，工件可以在夹具上方装入，装卸工件方便；但翻转钻模板费工

44、费时，效率较低，且钻模板位置精度受铰链间隙影响，钻孔位置精度不高；它主要用于生产规模不大、钻孔精度要求不高的场合。（3）悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱连接的，悬挂式钻模板通常用在多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批量生产中应用。2、钻套钻套是钻模上特有的元件，它的作用是确定钻头，铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜，保证被加工孔的位置精度和提高工艺系统的刚度。根据使用特点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等多种结构形式。（1） 固定钻套 固定钻套（如图4-1）直接被压在钻模板上，其位置精度要求较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长

45、度，应采用有肩钻套。图4-1 固定钻套（2）可换钻套 可换钻套（如图4-2）用于零件单一、大批量生产中，方便更换磨损的钻套。钻套和衬套之间采用F7/m6或F7/k6配合，衬套和钻模板之间采用H7/n6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱出。图4-2 可换钻套（3） 快换钻套 在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个加工工步，需要不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套（如图4-3）。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。削边的方向应考虑刀具的旋向，以免钻套自动脱出。图4-3 快换钻套（4）

46、特殊钻套 因工件的形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻套时，需自行设计的钻套称为特殊钻套。图4-4加长钻套为常见的特殊钻套，在加工凹面上的孔时使用，为减少刀具与钻套的摩擦，可将钻套引导高度H以上的孔径放大，钻套的高度H增大，则导向性能好，刀具刚度提高，加工精度高，但钻套与刀具的磨损加剧，一般取H=12.5d。图4-4 加长钻套3、 钻模板和钻套的具体设计钻套用螺钉可换钻套开槽圆柱头螺钉定位销孔钻模板锥形块孔钻模板加长钻套 图4-1 钻模板和钻套的设计钻零件端面上的四个直径为6mm的孔：该夹具用于零件的大批量生产，在钻孔的过程中，钻套经常发生磨损，如果设计成固定钻套，在使用一段时间后，磨损的

47、钻套会影响零件的加工精度。当单一钻孔、大批量生产时，为便于更换磨损的钻套，选用可换钻套。在保证钻模板有足够刚度的前提下，要尽量减轻其重量。在生产中，钻模板的厚度往往按钻套的高度来确定，一般在1030mm之间。如果钻套较长，可将钻模板局部加厚。此外，钻模板一般不宜承受夹紧力。此处，钻模板的厚度设计为25mm，满足加工要求。钻套和衬套之间采用配合，衬套和钻模板之间采用配合，因为加工四个孔的位置精度为，精度要求高，所以钻套的孔采用五级精度（）。当钻套磨损后，可卸下钻套用的螺钉，更换新的钻套。钻零件侧面上直径为8mm的孔：钻模板的厚度设计为15mm，由于钻模板和零件的钻孔表面距离相对较远，为保证钻孔精

48、度，采用加长钻套；排屑空间h指钻套底部与工件表面之间的空间。增大h值，排屑方便，但刀具的刚度和孔的加工精度都会降低。钻削易排屑的钢件时，常取h=(0.30.7)d；钻削较难排屑的钢件时，常取h=（0.71.5）d。此处，因为零件精度要求较高，排屑空间取零，使切屑全部从钻套中排出。衬套和钻模板之间采用配合，因为加工孔的垂直度为，精度要求高，所以钻套的孔采用五级精度（）。钻模板与夹具的连接固定：钻模板支撑钻套，对钻套进行固定。因为螺钉固定有空隙会产生误差，影响加工精度，所以将螺钉用在连接固定上，再加上圆锥销进行固定，使钻模板与夹具体紧密结合，避免加工时螺钉松动产生误差，影响加工。第5章 夹具误差的

49、计算5.1 角度尺寸公差规定了未注出公差的角度尺寸的极限偏差数值；适用于金属切削加工的尺寸，也适用于一般的冲压加工的尺寸，非金属材料和其他工艺方法加工的尺寸可参照采用。一般公差分精密、中等、粗糙、最粗共4个公差等级，按未注公差的线性尺寸和角度尺寸分别给出了各公差等级的极限偏差数值。表5-1 角度尺寸的极限偏差数值公差等级长度分段mm10>1050>50120>120400>400精密f中等m粗糙c最粗v5.2 定位误差一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在加工误差，使各个工件所占据的位置不完全一致，加工后加工尺寸不一致，形成定位误差，用表示。造成定位误差的原

50、因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差；二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移误差。由于定位基准与工序基准不重合以及定位基准与限位基准不重合是造成定位误差的原因，因此，定位误差是基准不重合误差与基准位移误差的合成。计算时，和计算出和，然后将两者合成而得。合成时，若工序基准不在定位基面上（工序基准与定位基面为两个独立的表面），即与无相关公共变量，则=+。若工序基准在定位基面上，即与有相关公共变量，则=。在定位基面尺寸变动方向一定（由大到小，由小到大）的条件下，（或定位基准）与（或工序基准）的变动方向相同，取“+”号；变动方向相反，取“-”号。5.3 工件在夹具上加

51、工的精度分析1. 影响加工精度的因素 图5-1 工件在夹具上加工时影响加工精度的主要因素如图5-1所示，用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度有关的因素，有定位误差、对刀误差、夹具在机床上的安装误差和夹具误差。在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，从而形成总的加工误差。图5-2 零件图5.4 夹具误差的计算1) 定位误差机床夹具的主要功能：在机床上加工工件时，先将工件装好，然后用夹具夹紧工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度