定位小轴夹具设计说明书

机电及自动化学院

专业课程综合设计

设计题目：定位小轴钻孔夹具设计

专业 08机制2班

学号 0811113046

姓名

级别 2008级

指导老师

2012年1月

目录

前言............................................... - 1 -

一、零件的分析..................................... - 4 -

1.1零件三维图.................................. - 4 -

1.2零件CAD图.................................. - 4 -

1.3夹具设计对象分析............................ - 4 -

二、夹具方案确定................................... - 5 -

2.1定位方式的选择................................ - 5 -

2.2定位误差的分析................................ - 7 -

2.3 导向装置的确定............................... - 9 -

2.4夹紧方案的确定............................... - 10 -

2.5夹紧力的计算................................. - 11 -

三、其它装置的确定................................ - 12 -

3.1夹具体的设计................................. - 12 -

3.2钻模板的设计................................. - 12 -

四、夹具设计三维视图.............................. - 13 -参考文献............................................ - 14 - 小结............................................. - 15 -

前言

通过这次夹具设计，整合我们所学过的有关的知识 (如《公差与配合》、《机械零件设计》、《金属切削机床》、《机械制造工艺》等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！夹具课程设计,在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：

1、运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际知识，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。

2、学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。

3、进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。

一、零件的分析

1、零件的三维图如“图1”所示

图1 定位小轴三维图

2、零件的CAD图如“图2”所示

图2 定位小轴CAD图

3、夹具设计对象分析

由这次加工的工序再结合其零件图确定其直径为8mm的斜通孔是此次夹具设计所要完成的重点，加工此孔是工件机床加工的最后一步，其本身的斜度是加工的难点，故夹具体应围绕保证其倾斜角度的精度来设计，同时也要保证其表面粗糙度及位置精度。

二、夹具方案的确定

1、定位方案的选择

方案一：采用两个V型块进行定位，两顶针进行夹紧。

如“图3”所示：

图3 方案一

方案二：采用一面两销进行定位，用螺旋机构进行夹紧。

如“图4”所示：

图4 方案二

本次的设计是在定位孔已钻出的情况下对前部分轴上的斜孔进行钻削。根据本加工零件的结构特点，以及考虑到定位基准与设计基准重合的原则和六点定位原则,故该类工件采用“一面两孔销”的定位方法。以消除工件在空间中的六个自由度。当采用一平面、一短圆柱销和一菱形销的定位元件时，此时平面限制Z 方向的移动、X和Y方向的旋转三个自由度，短圆柱定位销限制X和Y方向的移动两个自由度，菱形定位销限制Z方向的旋转，如“图5”所示。

图5 定位方案的确定

由于此零件的轴向尺寸较径向尺寸长，为减少其由于变形产生的误差，故选择一短V型块进行辅助定位。

2、定位误差的分析

所谓定位误差,是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。

因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。

为了保证加工精度要求，我们加工时应满足下列关系式：

T e ≤总

(2.5)

式中，总e ——各种因素产生误差的总和；

T ——工件被加工尺寸的公差。

在这里，我们只研究有夹具有关的定位方法所引起的定位误差对加工精度的

影响，因此上式又可写成：

T W e ≤+定

(2.6)

式中，定e ——定位误差；

W ——除定位误差外，其它因素所引起的误差总和，可按加工经济精度查表

确定。

所以由上式知道：ωδ-≤定e ，或者：δ3/1≤定e 。

定位误差的组成及产生原因有以下两个方面：

1）定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即

工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以 不e 表示。

2）定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置

误差，即定位基准的相对应位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以

基e 表示。

故有 基不定e e e +=

(2.7)

此工式是在加工尺寸方向上的代数和。

在本设计的定位方式中，因为工序基准与定位基准重合，故 0=不e ，

e=

定e

基

1.定位误差，此项主要是定位孔∮8与定位销∮8的间隙产生，最大间隙为±0.02mm。

2.钻套与衬套的配合间隙，有∮12H7／g6可知最大间隙为0.024mm。

3.钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽略。

5.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出：

刀具与钻套的配合为∮8/r6，可知△max=0.028mm；将H=18mm, h=12, B=8mm代入，可求得e=0.05mm。

由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和：

该项误差大于中心距允差0.1mm的2/3，可用。

3、导向装置的确定

钻床的导向装置主要是钻套。钻套的作用是确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。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。

快换钻套具有以下特点：在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻螺纹等多个工步加工，需使用不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。当使用快换钻套，更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边销平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。根据本加工零件的加工特点，此斜孔加工时需进行钻、铰两个工步的加工，才能最终达到规定的加工要求，故钻定位孔时选用快换钻套做为导向元件。

查≤机床夹具设计手册≥表]7[1

12-由d=12.7 <25mm，材料选为T10A，热处理为淬火HRC60-64，快换钻示意图如“图6”所示：

图6 快换钻套示意图

由孔直径为8mm，查表可得H=18，h=12，D1=22，D2=20，h1=6，m=7，m1=7.5，r=16.5，r1=1，r2=0.6，c=1，α=45o，b=2，a =0.5，t=0.8，螺钉M8；查≤机床夹具设计手册≥表]7[1

12-可知，排屑空间h=12。（单位：mm）

衬套采用无肩固定衬套如“图7”所示。

图7 无肩固定衬套示意图

4、夹紧方案的确定

机床对工件进行加工时，除需要定位支承系统获得对于刀具及其导向的正确相对位置，还需依靠夹具上的夹紧机构来消除工件因受切削力和工件自重的作用而产生的位移或振动。本例夹紧装置中，工件在加工过程中能继续保持定位所得到的正确位置。

正确夹紧的原则：

（1）在夹紧过程中，不至于因工件重力的影响而破坏正确定位

（2）在夹紧过程中，夹紧力不应使已经获得正确定位的工件脱离正确位置：（3）在夹紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度允许范围的变形：（4）在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动：

（5）在切削过程中，切削力不应破坏工件的正确位置，并使平衡切削力所需的夹紧力最小。

针对成批生产的工艺特征，本夹具选用螺旋夹紧机构夹压工件。采用螺旋装置直接夹紧或其它元件组合实现夹紧的机构，统称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力的夹紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。

根据零件特点，采用单螺螺旋夹紧机构。装夹工件时，先将工件放在夹具体上，利用一面两孔定位，然后手动拧紧螺母压紧工件。

5、夹紧力的计算

钻头直径为8，即d=8，

Ff C =320，Ff Z =1.2

钻孔进给量： 1

Ff 0.15f -?=r mm

修正值： 5.1=F K

钻孔轴向力为：

N

K f Z d C F F Ff Ff Ff f 6915.115.02.18320=????=????=

取摩擦系数f=0.2

所以需最大夹紧力为： N f mg F F f 34252.0/18cos )8.93691(/)18sin (=???+=+?=

其余系数K=K1×K2×K3×K4×K5

K1——基本安全系数 1.3

K2——加工性质系数1.1

K3——刀具钝化系数1.15

K4——断续刀削系数1.2

K5——手动夹紧系数1.0

所以 K=1.3×1.1×1.15×1.2×1.0=1.98

所以实际需最大夹紧力为：N K F 67833425≈?=

查表《现代夹具设计手册》表3-24可知此螺旋夹紧机构夹紧力为12790N>6783N,满足条件。

三、其它装置的确定

1、夹具体的设计

夹具体是整个基体和骨架。在夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置等；而且还要考虑便于装卸工件以及在机床上的固定。因此，夹具体的角度和尺寸，主要取决于夹具上各组成件的分布情况，工件的形状、尺寸及加工性质等。

对夹具体的设计提出以下基本要求：

( 1 )应有足够的强度和刚度，保证加工过程中在夹紧力、切削力等外力作用下，不致产生不允许的变形和振动。

( 2 )力求结构简单，装卸工件方便，要防止无法制造和难以装卸的现在发生。

( 3 )要有良好的结构工艺性和使用性，以便于制造、装配和使用。

( 4 )尺寸要稳定，即夹具体经制造加工后，应防止其日久变形。

( 5 )排除切屑要方便，为了防止加工中切屑聚积在定位元件工件表面上或其它装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，因此在设计夹具体时，要考虑切屑的排除问题。

( 6 )在机床上安装要稳定、可靠、安全

根据以上原则，为了使底座与机床工作台接触稳定、可靠，采用周边接触,实现夹具体与机床的夹紧配合；夹具体采用铸造，材料为HT200。夹具体的外形尺寸根据工件、定位元件、夹紧装置、对刀、引导元件以及其他辅助机构和装置在总体上的配置确定。为减少材料的浪费和满足铸造的要求，有设计肋板，设计的夹具体示意图如“图8”所示：

图8 夹具体示意图

2、钻模板的设计

为方便工件拆卸，采用可翻转钻模板，如“图9”所示。

图9 可翻转钻模板示意图

四、夹具设计的三维视图

图10 夹具设计的三维视图

参考文献

[1]卢秉恒．机械制造技术基础．机械工业出版社， 2007

[2]李军．互换性与测量技术基础．华中科技大学出版社，2007

[3]张进生．机械制造工艺与夹具设计指导．机械工业出版社, 1995

[4]徐发仁．机床夹具设计．重庆大学出版社，1996

[5]大连理工大学工程图学教研室．机械制图．高等教育出版社，2007

[6]刘守勇．机械制造工艺与机床夹具．机械工业出版社，1994

[7]浦林祥．金属切削机床夹具设计手册．机械工业出版社，1995

小结

夹具设计作为《机械制造工艺学》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。为期四周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，收获颇多，许多问题和错误在指导老师的耐心指正下才得以解决，在此向帮助过我的老师同学表示衷心的感谢。

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的定位夹紧分析、误差的计算等。学会了查相关手册、选择使用夹具装置等等。而且对夹具的维护保养，及夹具在设计中应该注意的问题有了更进一步的了解，自己的能力在这次课程设计中也得到了提升。在设计的过程中又一次把所学的知识做了一次综合式的复习，为接下来要做的毕业设计做了很好的准备工作。同时，在设计中也发现自己的很多不足之处：缺乏实际的经验，对于某些尺寸的判断和实物的合理性不能很好地判断；资料搜索、规整能力还有待加强。因此，在夹具设计中存在有许多的不足之处，还恳请老师您予以指导和指正。