编号 《机械制造装备设计与实践》 课程设计 题目 钻床夹具课程设计 铰链座 二级学院 机械工程学院 专 业 机械设计与制造 班 级 11机制302班 学生姓名 付 中 望 学号 201110130217 胡 雪 娇 学号 201110130219 指导教师 关云卿 时 间 2013年9月12日
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《机械制造装备设计与实践》课程设计 铰链座钻孔夹具设计
前言
夹具是一种装夹工件的工艺装备，主要是起定位、夹紧、在机床上的定位等作用，夹具的种类很多。夹具广泛的应用于机械制造的切削加工、焊接、装配、检测、热处理等工艺过程中。我们这次设计的课程是钻床夹具。
钻床夹具连接在工作台上，有麻花钻回转及直线进给构成切削形成运动。钻床夹具有钻模板和钻套，以实现对刀导向，确定麻花钻的位置与划线孔工艺相比较，使用钻床夹具可获得较高的的加工精度和生产效率。钻床又称钻模。钻削过程中，主轴中心、钻套中心和被加工圆中心的三者相互关联，中心与工作台保持垂直位置。
本文首先介绍了课题研究的背景，阐明了课题研究的目标和意义；课程设计的任务以及主要内容和一些相关的参考资料。
这次的课题设计主要是设计铰链座的斜孔，首先对课题件进行了初步分析，确定相关自由度，从而制定了定位方案，选择了定位元件，进行定位误差的计算。根据设计要求选择夹紧方案，并计算夹紧力，最后进行校核。
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《机械制造装备设计与实践》课程设计 铰链座钻孔夹具设计
目 录
前言………………………………………………………………………………1 夹具设计任务书………………………………………………………………3 加工工件及精度分析
一、定位方案设计………………………………………………………………4 1．工件加工要求分析………………………………………………………4 2．定位基准和定位方式的确定……………………………………………4 3．定位元件结构选择………………………………………………………6 二、夹紧机构设计……………………………………………………………7 1．夹紧力作用点的选择…………………………………………………7 2．夹紧力作用方向的选择…………………………………………………7 3．夹紧力的计算…………………………………………………………8 4．夹紧机构的选择与设计………………………………………………8 三、导向机构的设计…………………………………………………………9 1．钻套类型的选择…………………………………………………………9 2．钻套几何尺寸及公差的确定……………………………………………9 3．钻套材料及热处理………………………………………………………9. 4．钻模板设计…………………………………………………………9 四、夹具体的设计…………………………………………………………10 1．结构形式…………………………………………………………10 2．夹具体材料选择…………………………………………………………11 致谢………………………………………………………………………………12 参考文献…………………………………………………………………………13 附件一：夹具零件的机械加工工艺文件（共xxx页） 附件二：设计图样（共xxx张）
夹具设计任务书
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《机械制造装备设计与实践》课程设计 铰链座钻孔夹具设计
1、课题
（1）零件名称：铰链座 （2）材料：HT200
（3）被加工部位：钻绞Ф16H7 （4）生产纲领：10000件/月 2、技术标准
夹具适应大批量生产要求，装夹方便，定位可靠夹紧力足够，定位误差满足加工精度需要。 3、工作量要求：
(1)绘制夹具总装图及非标准零件图样
（2）编写夹具设计说明书（包括夹紧力定位误差计算，定位和夹紧方案，分析与论证使用说明书等）
（3）编制夹具非标准零件机械加工工艺 4、完成时间：2013年9月12
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一、定位方案设计 1．工件加工要求分析
设计内容：包括定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等。设计依据：根据工件的加工要求和工件定位基准的形状、尺寸、精度等利用六点定位规则正确选择定位方式。根据切削力计算公式[1]
2．定位基准
定位基准的选择是定位设计的一个很重要的因素。工件的基准一旦被确定，则其它定位方案也就基本确定。通常，定位基准是在工艺规程中确定的，固定为设计时，应按工艺规程选择定位基准。定位基准在选择基准的时候我们遵循的原则是：基准先行、先面后空、先主后次、先粗后精。在加工Ф16H7的孔时，选择面作为精基准来加工，因为接触面比较大所以定位定位精度较高，且便于装夹和加工。
3定位方式：
根据工件自身结构故采用一面两孔完全定位限制工件6个自由度，从而达到钻床夹具的加工要求，也能保证零件的加工精度。支承板限制3个自由度，圆柱销2个自由度，菱形销1个自由度。
4．定位元件结构选择
定位元件的设计包括定位元件的结构形状尺寸及布置形式等方面的内容。由于我们选择的是一面两孔的定位形式，所以我们的定位元件包括一个圆柱销一个菱形销和两块定位板。 4.1圆柱销：
当定位销直径 D 小于 3~ 10mm 时，为避免使用中折断或热处理时淬裂，通常将根部制成圆角 R 。夹具体上应有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不影响定位。大批大量生产时，为了便于定位销的更换，可采用图 3-49d 所示的带有衬套的结构型式。为了便于工件装入，定位销头部有 15 0 的倒角。此时衬套的外径与夹具体底孔采用 H7/h6 或 H7/r6 配合，而内径与定位销外径采用 H7/h6 或 H7/h5 配合。
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4.2菱形销：菱形定位销和圆柱定位销最大的区别在于，圆柱定位销控制两个自由
度，而菱形定位销只控制一个自由度。采用“一面、两销”定位，“一面”控制三个自由度，两销其中一个圆柱销控制两个自由度，还有一个自由度只能用菱形销控制，如果还用圆柱销的话就是过定位了所以选择菱形销。
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4.3定位板：由于工件的底面较大如果采用夹具体上的面定位不能保证其精度也不容易加工。所以采用两块定位板来定位减少接触的面积，这样便于装夹并且能保证孔的精度。
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二、夹紧机构设计
1．夹紧力作用点的选择 夹紧力作用点的选择原则：
1）、夹紧力的作用点必须在定位元件支撑面上或几何元件形成的支撑面内；
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2）、夹紧力的作用点应在工件刚性较好的部位上 3）、夹紧力的作用点应靠近加工表面
根据夹紧力选用原则和工件的结构我们选择压块夹紧工件，并且采用平头钉作用力在工件上，然后下面的定位块支撑，使作用力作用在定位板上。这样夹紧更加可靠加工孔的精度越高，装夹也方便。
2．夹紧力作用方向的选择
夹紧力作用方向的选择原则：切削力的计算夹紧力应垂直指向定位表面、夹紧力的方向有助于减少夹紧力、夹紧力的方向作用于工件刚性高的地方。根据这些原则我们设计的夹紧力垂直于定位表面，这样保证了足够的夹紧力和零件加工精度。还采用压板式机构来夹紧工件这样工件的变形更小，而且压板夹紧机构比较方便简单夹紧力也不需要太大。
3．夹紧力的计算 切削力的计算
根据（《机械加工工艺手册》 李洪 主编 ）查表 扩孔时的切削力为： F9.8161.2d0f0.7kF =9.81x61.2x16x0.32x1.2 =3689.7 N.m 夹紧力的计算：
Q0d02p/4
= 3.14x16x16x 30/4 =6208 N
在计算切削力时，必须考虑安全系数。 安全系数 KK1K2K3K4 式中：K1—基本安全系数；取1.5 K2—加工性质系数；取1.1 K3—刀具钝化系数；取1.1 K4—断续切削系数；取1.1 则F'KF
=1.1x1.5x1.1x1.1x6208 =8262.8 N
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钻削力F'小于夹紧力Q0 ，所以该夹紧装置可靠。
4．夹紧机构的选择与设计：
根据夹具体及工件的结构并结合实际情况分析，决定采用压块夹紧机构因为结构简单加工比较方便并且夹紧效果比较好。主要零件有螺栓、压板、支撑钉、销钉、弹簧等组成，基本上去不是标准件所以便于加工或购买。利用弹簧力和螺栓锁紧来达到夹紧工件的效果，卸工件时需松开螺母并移动压块，这样做到了结构简单便于装夹。
三、导向机构的设计
1．钻套类型的选择： 钻套的种类有：
（1）固定钻套：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。
（2）可换钻套：用于零件单一、大批量生产，方便更换磨损的钻套。当钻套磨损后，可卸下更换新钻套。
（3）快换专套：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，此时应该选用快换钻套。
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（4）特殊钻套：因工件的形状或被加工的孔的位置而不能使用标准钻套时，需要自行设计的钻套称为特殊钻套。
根据被加工工件的工艺我们选用快换钻套，因为加工孔的直径为Ф16须采用钻扩铰3步来加工，选择快换钻套可以减少加工时间提高生产效率。 2．钻套几何尺寸及公差的确定：钻套导向孔的基本尺寸取刀具的最大极限尺寸，采用基轴制间歇配合。与钻头相配取F7或F8与铰刀相配合取G6或G7，该零件被加工孔的直径为Ф16H7，所以我们选取的钻套直径为14和15.8及16三种钻套，采用钻扩铰来完成孔的加工。
3．钻套材料及热处理：被加工孔径为Ф16，钻套孔径d≤25mm，材料用T10钢制造，热处理硬度为58—64HRC；
4．钻模板设计：
常见的钻模板的形式有：固定式、铰链式、悬挂式、可拆卸等四种结构型式。由于考虑到加工的批量和对工件的精度考虑所以选择固定式的钻模板来保证被加工孔的精度。
四、夹具体的设计
1．结构形式：因为是在钻床上加工考虑到加工零件铰链的结构形式以及定位和夹紧的方案故选用角铁作为夹具体
2．夹具体材料选择：
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由于铸件材料通常选用灰铸铁HT150或HT200。根据加工零件的精度故选用灰铸铁HT150作为夹具体的材料，
致 谢
通过这次的课程设计，它提供了我们一个用自己所学知识的机会，及相关资料到对夹具精度分析计算和运用所学的绘图软件画出夹具图（立体）和装配图，都对我们所学的知识进行了检验，这次的课程设计有苦有甜，让我记忆深刻。 设计思路是重要的，只要设计思路是成功的，那么一个设计就会事半功倍，因此通过这次的设计，我们也学会了做事情之前都应该有充分的准备，为事情的成功打下基础。制作的过程是一个考验我们耐心的过程，不能有丝毫的急躁和马虎，要一步一步来。
通过这次的设计，我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具的设计方法和步骤，学会查阅相关手册，选择使用相关工艺装备等等。总的来说，这次设计让我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练，提高了我们思考问题、解决问题、创新设计的能力，为以后更好的设计大侠了基础。
通过这次的设计，我感受到了团队合作的重要性，在团队里，我们两个进行了分工合作，我知道在以后的和工作中还会有许多合作，所以我们一定要互相学习和帮助，让团队的力量发挥到最大。
由于我们的能力有限，设计之中指导老师给我们提供了很多的帮助，才使得我们的设计得以顺利的完成，在此特别感谢关老师的指导。我相信在以后的时间里，我们会再接再厉，争取做到更好。
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参 考 文 献
[1] 《机床夹具设计》第3版 薛源顺主编 机械工业出版社 2012.1 [2] 《机床夹具设计手册》（第三版—电子档）上海科学技术出版社 2006.6 [3] 《金属机械加工工艺人员手册》（第四版）
赵如福主编 上海科学技术出版社 2006. [4] 《机械制造工艺及设备设计手册》
机械制造工艺及设备设计手册编写组编 机械工业出版社1990.11
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