钻床夹具说明书

序言
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。

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。

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。

第1章专用夹具设计
1.1 设计前的准备工作
1.1.1 明确工件的生产纲领
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。

根据工厂的生产条件和该工件的生产需求，故该零件采用中小批量生产。

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，Φ18孔、3个Φ10孔粗糙度为1.6及粗糙度为3.2的面均加工成，设计钻两个通孔：二个M8孔的夹具。

图1-1 工件零件图
1.1.3 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，同时加工零件个数。

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，所以应选用摇臂钻床加工。

1.2 总体方案的确定
1.2.1 定位方案
设计夹具时原则上应该选择该工艺基准为定位基准，但无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。

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，选用标准定位元件增加了夹具零件的可换性和延长夹具的使用周期，方便机床夹具的维修和维护。

根据本次夹具设计的零件，我设计的定位方案为圆柱销和菱形销组合定位，在工件的底面用2个支承板定位，2个支承板组合相当于一个平面限制3个自由度，圆柱销和菱形销组合定位限制了工件的3个自由度。

工件的6个自由度都被限制，符合六点定位原理。

图1-2 定位销
图 1-3 工件定位
1.2.2 选择夹紧机构
(1)夹紧力的方向：
夹紧力的方向应有利于定位稳定且主要夹紧力应处于主要定位基面、应与工件刚度高的方向一致以利于减少工件的变形、应尽可能与切削力、重力方向一致有利于减小夹紧力，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：
夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的支撑面内、夹紧力的作用点应位于工件刚度高的部位、夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面使夹紧稳固可靠。

以确保工件定位准确、不变形。

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，以防止意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。

根据工件的加工要求和工件自身的材料情况，有三种夹紧方案可供选择。

方案一使用螺旋夹紧机构
图 1-4
螺旋夹紧机构利用螺母的松紧来产生或减少夹紧力，通过螺母的作用力连接螺柱产生压紧力使勾头压板来压紧或松开工件，操作方便灵活但来回用扳手来拧动螺母，操作费时。

造成生产效率不高
方案二使用平行下压浮动夹紧机构
图 1-5
平行下压浮动夹紧机构采用带有左右螺纹的螺母，调节该螺母改变螺杆的长度通过两个三角形杠杆以适应不同的工件厚度。

通过调节左右螺纹螺母和手柄从而是实现对工件的压紧或松动，方便省时效率高。

方案三使用斜楔夹紧机构
图 1-6
斜楔夹紧机构通过斜楔的作用来改变压板的对工件的工作状态，但在松动斜楔时较费时工作效率低。

因定位方案选择的是圆柱销和菱形销组合定位，而螺旋夹紧机构和斜楔夹紧机构在使用操作中存在不便，且成本较高、稳定性等不满足要求。

所以平行下压浮动夹紧机构更合适于本方案，故采用方案二。

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，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，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。

根据中小批量生产要求，故选择带衬套的固定钻套，如图所示：
图1-7 固定钻套
1.2.4 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，要保证机构的稳定性、水平度加工精度要求，所以形位公差会有较严格的要求。

夹具体零件图如下：
图 1-8
1.3 绘制夹具装配图
1.3.1 制图比例1：1
把工件视为透明体，用点划线画出轮廓，画出定位面、夹紧面和加工表面，无关表面可以省略。

1.3.2 定位、夹紧、导向元件
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。

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 1-9
（1）总装配图应按国家标准尽可能1：1地绘制，这样图样有良好的直观性。

主视图应按操作实际位置布置，三视图能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构。

（2）按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。

（3）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、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夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合关系。

④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。

（4）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。

（5）对零件编号，填写标题栏和零件明细表。

1.4 绘制零件图
对装配图中的非标准零件均应绘制零件图，视图尽可能与装配图位置一致尺寸、形状、位置、配合、加工表面的表面粗糙度等要标注完整。

本设计中用到的零件有钻模板，支承板、移动压板、偏心轴等。

部分夹具体的零件图有：
零件图一：钻模板
图 1-10
零件图二：支承板
图 1-11
第2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
（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。

（4）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。

一般来说，夹具误差对加工表面的定位误差影响最大。

在设计夹具时，凡影响工件精度的尺寸应严格控制其制造误差，粗加工用夹具一般可取工件上相应尺寸或位置公差的1/2-1/3,精加工用夹具则可取为1/5-1/10。

根据加工零件的情况，本次粗加工夹具取工件尺寸的1/3，精加工取工件尺寸的1/5。

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）支承板定位面和安装基面的平行位置精度。

(2）定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。

(3）定位销中心线与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。

(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。

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，误差不大满足加工要求。

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且与底面的水平方向垂直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。

对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析订出该夹具的具体的技术要求。

设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类夹具的图样资料。

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，在张老师和同学钱喜平、王威的帮助下我才得以顺利完成课程设计。

谢谢张老师和各位同学。

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。

通过这次课程设计实训，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。

装备在现在工业中有着重要的作用，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，在这短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。

通过这次实训，我能够更加熟练的运用AutoCAD绘图软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多的不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，但我会在今后努力工作中尽力去弥补，我会继续努力学习专业知识，来提高自己的专业技能。

参考文献
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