夹具设计说明书【范本模板】

目录
前言 (3)
设计任务书 (4)
设计思想与不同方案对比 (5)
定位分析和定位误差计算 (10)
对刀及导引装置设计 (13)
夹紧机构设计与夹紧力计算 (14)
夹具操作动作说明 (15)
设计心得体会 (15)
参考文献书目 (17)
前言
机械制造装备课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节,也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。

其目的在于:
1．培养学生综合运用机械设计基础及其他课程的理论知识和生产实际知识去分析、解决工程实际问题的能力,通过课程设计训练可以巩固和加深有关机械课程设计方面的理论知识；
2．学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤,培养独立设计的能力，为后续的专业课程设计及毕业设计打好基础、做好准备；
3．使学生具有查询规范手册、图册和有关设计资料的能力。

在工艺规程中，零件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，还要用机床夹具。

机床夹具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。

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等。

机床夹具在生产中应用十分广泛。

专业数控技术班级3092 姓名薛本霖学号1401093115 设计题目钻孔Φ18H7专用夹具指导老师汪炳森
设计条件零件简图（含材料、质量及毛坯种类）、大批量生产
质量材料毛坯种类
0.45㎏45 模锻件
设计要求1、用计算机绘制总装图一张（A2图）、指定零件图一张（A3图）；
2、设计说明书一份(包括零件图分析、定位方案确定、定位误差确定、定位误差
计算等内容）;
3、设计时间：7天.
审核
批准
年月日
机床夹具课程设计任务书
设计思想与不同方案对比
1。

钻床夹具设计：
(1）设计前的准备工作
①明确工件的年生产纲领：是夹具总体方案确定的依据之一,决定了夹具的复杂程度和自动化程度。

如在小批量生产中，常采用固定式钻模,固定式钻模是指加工中钻模板相对于工件和机床的位置保持不变的钻模，在大批量生产时，一般选择机动、多工件、自动化程度高的方案，结构也随之复杂,成本也提高较多.
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。

已知待加工工件如任务书中的图所示，孔的直径为Ф18,圆
柱高为150mm，外圆Ф130mm,里孔Ф90,设计钻孔Ф18的孔夹具。

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。

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1个Ф18的孔。

（2)总体方案的确定
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
内容以及加工精度要求，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者定
位组合。

在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件
的磨损就越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性,方便
了机床夹具的维修和维护。

方案一：根据本次夹具设计的零件，设计定位方案为销和开口垫圈组合定位，可以限制5个自由度。

装配图如下所示：
方案二：根据任务书上的要求，加工零件要限制5个自由度，用1个定位销和1个光面压块组合定位，将定位销从工件的内孔夹住零件,
用光面压块、螺母套和六角头压紧螺钉组合成夹紧元件。

装配图如下所示:
方案对比:
方案一：结构简单,但在加工零件时操作会繁琐，而且所用的材料的造价会较高,从而造成成本的大大提高，此方案操作过程中如钻头进度过大时会损坏定位销，技术要求高。

方案二：结构简单，操作容易，夹紧和卸下工件的时间比方案一来得快,成本低，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，技术要求低，适合大批量生产.
综上所述，选用技术要求低，操作容易,成本低的方案二。

②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,选择快速导向套加工工件。

如下图所示:
③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、水平，所以形位公差会有较严格的要求。

④绘制夹具装配图
（1）装配图应按国家标准尽可能按1：1绘制，这样图样会有良好的直观性。

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，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面等），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）标注必要的尺寸、配合、公差等。

①夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。

②夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸、固定尺寸，如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。

③夹具与刀具的联系尺寸,如用对刀块对刀时，塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸，即公差。

④夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。

⑤各定位元件之间，定位元件与导向元件之间,各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。

（6）标注技术条件
①定位元件的定位面间相互位置精度。

②定位元件的定位表面与夹具安装基面的位置精度。

③定位表面与导向元件间的位置精度。

④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。

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。

定位分析和定位误差计算
1、误差分析
夹具的主要功能是用来保证工件加工表面的位置精度。

影响位置精度的主要因素有以下三个方面：
1）工件在夹具中的安装误差，包括定位误差和夹紧误差。

2)夹具在机床上对定误差，指夹具相对于刀具或相对于机床成形运动的位置误差。

3)加工过程中出现的误差，包括机床的几何精度、运动精度，机床、刀具、工件和夹具组成的工艺系统加工时的受力变形、受热变形、磨损,调整、测量中的误差，以及加工成形原理上的误差等。

第三项一般不易估算，夹具精度验算是指前两项，其和不大于工件允许误差的2/3为算合格.
2、误差计算
定位误差分析
因为定位基准与尺寸重合，故Δjb=0，工序尺寸123±0.1通过查表可得出加工孔的尺寸φ18H7的上下极限偏差分别为+0。

018和0，轴的尺寸φ90g6的上下极限偏差分别为—0。

012和—0.032,而孔的尺寸φ90H7的上下极限偏差分别为+0。

035和0。

定位孔的公差TD=0.035—0=0.035。

定位轴既定位心轴的公差T轴=-0.012-（-0。

032）=0。

020；ΔS=0。

018-0=0。

018。

定位基准位移误差Δjw=1/2（TD+T轴+
Δs)=1/2(0。

035+0。

020+0.018）=0。

0375。

因为该方案的心轴是水平放置的,故定位误差Δdw=Δjw=0.0375，满足小于工序尺寸公差制造的0.2的（1/3~1/5）的条件。

影响此项精度的因素有:
1)定位误差,此项主要是定位孔Φ90H7与定位心轴Φ90g6的间隙产生,最大间隙为0.050mm；
2）钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为122±0。

1mm,误差为0。

2mm；
3)钻套与衬套的配合间隙，由Φ18H7/g6可知最大间隙为0。

050mm；4）钻套内孔与外圆的同轴度误差,对于标准钻套，精度较高，此项可以忽略；
验算两孔平行度精度
导致产生两孔平行度误差的因素有：
1）设计基准与定位基准不重合引起的误差；
2)定位销轴中心线对夹具体底平面的垂直度误差；
3）钻套孔中心与定位销轴的平行度误差;
4）刀具引偏量e产生的偏斜角。

3、夹具装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要求，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。

夹具装配图上标注的尺寸
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，如对刀塞尺的尺寸，对刀块表面到定位表面的尺寸及公差；
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。

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1/3~1/10，最常用的是1/3。

对刀及导引装置设计
导引装置
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,在此设计中我是选用的可换钻套和衬套，如下图所示:
夹紧机构设计与夹紧力计算
选择夹紧机构
(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。

(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，以防止损坏工件及伤害到夹具操作人员。

②手动夹具的夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度，以提高工作效率.
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.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。

夹具操作动作说明
此夹具操作简单，只要松开夹紧压块，将被加工工件套进定位销中，推动手柄,连同压块快速接近工件,同时使横销进入螺母套的纵向槽内，然后转动手柄,通过横销带动螺母套转动,同时螺母套又推动横销连同手柄杆移动,将工件夹紧。

这些操作完以后就可以将钻头对准导向装置-—可换钻套，进行加工了。

设计心得体会
为期一周的机床夹具课程设计即将完美落幕，通过这次课程设计实训，使我对机械设计生产及应用方面有了进一步的了解。

一遍又一遍的构思，一次又一次的设计方案修改，暴露出了我在机械设计这方面知识的欠缺和不足。

当然，我们现在对机械设计只不过是一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习和探索,在这短暂的课程设计过程中中，不仅学习到了一些机械设计的最基本的理论,以及如何更高效的使用设计手册，同时也对机械设计产生了更加浓厚的兴趣。

机械设计往往离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象,对别人的经
验,自己没有一定的基础,要理解吸收真的是一件很不容易的事.通过这次实训，不断得使用Auto CAD绘图软件进行绘图,我对Auto CAD绘图软件的应用更加纯熟。

在这次课程设计过程中，我发现很多同学的绘图能力不是很好，而且自己也还有很多的不足之处，在设计和计算过程中我和同学们都会出现一些细节的遗落和错误，在同学的探讨和老师的帮助下也都一一改正，虽然可能还会存在或多或少的问题,这也是我今后努力的方向，继续努力学习,丰富自己的知识储备,完善自己的专业技能。

机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会不断地反映出来，第一次进行这样的课程设计,各种各样的问题不断涌现，在同学们的帮助和老师的指点下，我得到了长足的进步，成功的我们所学的知识运用到现实中来，这对我们加深对课本知识的理解很有好处。

一个真正谈的能称之为机械设计工程师，需要十年甚至十年以上的磨砺。

还要有相当的天分以及勤奋和能造就人的环境。

天才等于99％的勤奋+1％的努力，其实说的并不是只要下苦工就会有成就。

这句话说的是若一个人对某个职业没有那1%天分，再勤奋也是没有用的。

勤奋是一个发掘自己天分的一个途径,是有所成就的必须条件之一。

在这次的设计过程中，我学会了对于不同的待加工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，这对我日后的学习积累了宝贵的经验，也更加清楚的明白了，一份好的设计光光靠创意是不够的，还需要不断的思考，比对，不断地优化，因此，保持一颗积极勤奋的心是很有必要的。

参考文献书目:
《机床夹具设计》机械工业出版社,2006
《机床夹具设计》哈尔滨工业大学出版社，2009 《机械设计手册》机械工业出版社，2010
《金属切削手册》上海科学技术出版社，2009
《实用机床设计手册》机械工业出版社，2010
《现代夹具设计手册》机械工业出版社，2010
《常用金属材料手册》中国标准出版社，2010
《机床专用夹具图册》哈尔滨工业大学出版社，2005 《互换性与技术测量》大连理工大学出版社，2010
《机械设计基础》高等教育出版社，2010
《机械制造技术基础》机械工业出版社，2010
《机械加工工艺手册》机械工业出版社，2008。