夹具设计教学（实用4篇）

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法兰盘夹具设计.1

目录

一、序言。2

二、零件分析。2

1零件的作用。2 2零件的工艺分析。2

三、工艺规程设计。3

1确定毛坯的制造形式。3 2基面的选择。3 3制定工艺路线。3 4毛坯尺寸的确定与机械加工余量。5 5确定各道工序的切削用量及基本工时。5

四、夹具的设计。14 1问题的提出。14 2夹具设计。14五、三维建模。16

五、设计总结。21

六、参考文献。22

0

一、序言

机械制造装备课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我的大学生活中占有重要的地位。

通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：

1、能熟练运用机械制造课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。

2、提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。

3、学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。

此次设计的是CA6140车床法兰盘及夹具设计。首先，对工件进行分析得出工艺路线；再着重进行夹具的设计，其中包括定位的设计、夹紧力的设计，夹紧和定位原件的选择。

由于能力所限，设计尚存在许多不足之处，恳请老师予以指教。

二、零件分析

1、零件的作用

题目所给的零件是法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。

2、零件的工艺分析

法兰盘零件，要求钻孔Ф6和Ф4，保证尺寸28，进行夹具设计，生产批量为中批量生产。以零件心轴和一端面定位，夹紧另外一端面。用快换钻套保证孔Ф6和Ф4的位置，即尺寸28。

三、工艺规程设计

1、确定毛坯的制造形式

零件材料是HT200。零件年产量是中批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型，采用方法为砂模机器造型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。

2、基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择

按照有关粗基准的选择原则（如果必须首先保证工件上欲加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面为粗基准），现选择Φ45外表面B为粗基准，利用三爪自定心卡盘加持最右端外圆Φ45，并且使卡盘端面紧靠右端面，这样可以消除所有六个自由度，达到完全定位。

（2）精基准的选择。主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

3、制定工艺路线

制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还应当考虑经济效果，以便降低生产成本。

（1）工艺路线方案一

工序1粗车 Ф100mm柱体左右端面及外圆外圆留有余量。以右端Ф45 mm为粗基准。

工序2钻、扩、粗铰、精铰 20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。工序3粗车Ф45，Ф90的外圆，粗车各端面，粗车Ф90的倒角，粗车3x2的槽，R5的圆角。以Ф20为精基准。

工序4 半精车Ф90外圆及各端面，车槽3×2，R5的圆角。工序5半精车Φ100左右端面及外圆，精车Ф100的左端面。工序6粗铣Ф90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。工序7钻 4×Φ9孔。工序8 钻Φ4孔，铰Φ 6孔。

工序9磨削Φ100的右端面，Φ90外圆及左右端面，Φ45外圆。工序10 磨削外圆面 Φ100，Φ 90。

工序11刻字刻线。工序12镀铬。工序13 检测入库。

(2)工艺路线方案二

工序1钻、扩、铰Φ20的孔，以右端Φ45的外圆为粗基准。

工序2粗车Φ100外圆，B面，Φ90外圆及右侧面，3x2槽，Φ45外圆。粗车零件左右端面

工序3粗车零件左右端面，并倒Φ20孔的倒角，以及零件右端45度倒角。工序4半精车Φ100外圆，Φ90外圆。工序5半精车零件左端面。

工序6精车Φ100外圆，并倒Φ100，Φ90的倒角。工序7精车零件右端面。

工序8粗铣Ф90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。工序9 钻 4×Φ9孔。工序10钻Φ4孔，铰Φ 6孔。

工序11磨削Φ90外圆及右侧Φ45外圆。工序12抛光B面。工序13刻字画线。工序14镀铬。工序15检测入库。(3)工艺方案的比较与分析

上述两种工艺方案的特点在于：方案二考虑以Φ20孔为精加工基准，而方案一则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔 Φ20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案二作为加工工艺路线比较合理。

4、毛坯尺寸的确定与机械加工余量

由于本零件材料为灰铸铁，由《工艺手册得》，毛坯为双侧加工，MA为G，加工精度为8到10级，这里选取9级。则，由《机械制造工艺设计简明手册》表得：

零件沿轴线方向的加工余量为：=5mm Ф100径向加工余量为6mm，轴向加工余量为=5mm Ф90径向加工余量为=5mm，轴向加工余量为=5mm Ф45径向加工余量为=5mm 由《机械零件工艺性手册》表：2-64得：Ф100，Ф90柱体圆角为：R=2mm；右端Ф45的圆角为：R=4mm；

5、确定各道工序的切削用量及基本工时

工序1 ：钻，扩，铰Ф20孔 加工条件：

工件材料：HT200 硬度170—241HB，取190HB，机器砂型铸造。加工要求：钻，扩，铰Ф20孔 机床：Z3040型摇臂钻床(1)钻 Ф18孔

1）刀具选择：查《机械制造工艺设计简明手册》选用 18高速钢锥柄标准花钻。

2）切削用量选择：查《切削用量手册》得：f=~/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L 手册》取V =13m/min，vdwnw1000=18m/min。

车床进给量取f =/r。查《切削用量简明

1000vnsdw=230r/min，按机床选取n =238r/m,故3)计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(f×n)=。(2)扩Ф 孔

1）刀具选择：选用 高速钢锥柄扩孔钻。

2）确定切削用量：查《切削用量简明手册》得：f=~/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L 车床进给量取f =/r。扩孔时的切削速度，由《现代机械制造工艺流程设计实训教程》得公式：vc扩=（1/2~1/3）vc钻 查《切削用量简明手册》取VC =/s=/min，Vc=（1/2~1/3）VC =~/min，ns1000vdw=93~140r/min，按机床选取n =136r/m,故vdwnw1000=/min。

3)计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(f×n)=(91+14+2)/(×136)=。其中L=91，L1=14,L2=2。

(3)铰Ф20

1）刀具选择：20高速钢锥柄机用铰刀

2）确定切削用量：背吃刀量ap=。由《切削用量简明手册》表 f=~/r,取zvf=由《切削用量简明手册》表

得

yv=/min，ns1000vd= r/min按机床选取nw =136 mvvcv0pr/min。所以实际切削速度vdwnw1000=/min。

3)计算基本工时：T=(L+L1+L2)/(f*n)=

工序2 ：粗车Ф100外圆、车B面，车Ф90外圆及右侧面、3x2槽、Ф45外圆。

加工条件：

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r010o 060 kr600

s50 kr'8o '05o e1

刀具2：刀片材料为高速钢，成型车刀，刀杆尺寸30x45 刀具3：刀片才；材料高速钢，切断车刀，刀杆尺寸16x25

（1）粗车Ф100外圆

1）选择刀具：选择刀具1 1)确定背吃刀量a 粗车的余量为，一次走刀完成，即a =。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =，则进给量为~ mm/r。再根据CA6140车床说明书，取 横向进给量取f =/r。选择磨钝标准及耐用度：根据《切削用量简明手册》表，取车刀后面最大磨损量为~。焊接车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V ：根据《切削用量简明手册》vc= m/min，ns1000vdw=172 r/min。按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表－8）选择与172r/min相近似的机床转速n =200r/min,则实际切削速度V = /min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=。

（2）粗车 Ф90外圆

1）选择刀具：用刀具2 2）确定背吃刀量：粗车外圆ap=。

3)确定进给量：由《切削用量简明手册》HT200，刀杆尺寸16 x25，,工件直径为Ф90mm，则f=~ mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =/r。由《切削用量简明手册》表查取后刀面磨损最大限度为~，焊接耐用度T=60mm。

4)确定切削速度Vc：根据《切削用量简明手册》表，vccvm/min

=44

vns1000vdw= r/min，按CA6140车床转速 选择与/min相近似的机床转速n =160r/min,则实际切削速度V = m/min。5)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=。

(3)粗车Ф45 外圆 选择刀具1 1）确定切削深度：粗车外圆，一次走刀，则ap=。

2)确定进给量：由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺寸16x 25，ap=,工件直径为Ф45mm，则f=~/r。再由《简明手册》表—3查取f =/r。

3)确定切削速度Vc：根据《切削用量手册》表查取：xfv= m/min。

ns1000vdw=399 r/min按CA6140车床说明书，选择与399r/min相近似的机床转速n =400r/min,则实际切削速度V = /min。4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=。

(4)成型车刀加工B面

1）确定切削深度：一次走刀，则ap=。T=120min 2)确定进给量：f=~/r。取f =/r。

3)确定切削速度Vc：根据《切削用量手册》表查取：vccTvmxvyv= m/1000vdw= r/min，按CA6140车床说明书，选择与/min相近似的机床转速n =125r/min,则实际切削速度V =/min。

4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=。

(5)车Ф90右端面及3x2槽

1)确定切削深度：一次走刀，则ap=。

2)确定进给量：由《切削用量手册》表，f=~/r。根据CA6140机床说明书（见《工艺手册》表）取f= mm/r。

3)确定切削速度Vc：根据《切削用量手册》表查取：vccTvmxvyv= m/min，.apfns1000vd= r/min。按CA6140车床说

w明书，选择与/min相近似的机床转速n =50r/min,则实际切削速度。V = /min。

4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=。

工序3粗车零件左右端面，并倒Ф20孔的倒角，零件右端45度倒角 加工条件：

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r010o 060 kr600

s5

0kr'8o '05o e1

(1)粗车零件左端面，即粗车Ф 100左端面 1）确定切削用量ap =。

2)确定进给量：查《切削用量简明手册》：取进给量为—— mm/r。再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表查取）进给量取f =/r。根据《切削用量简明手册》表，取车刀后面最大磨损量为~。焊接车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度Vc ：根据《切削用量简明手册》表= m/min

ns1000vdw=149 r/min。按CA6140说明书，选择与149r/min相近似 的机床转速n =160r/min,则实际切削速度V =53m/min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T= 。

(2)粗车零件右端面

1）确定切削用量ap =。

2)确定进给量：查《切削用量简明手册》：取进给量为～ mm/r。再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表查取）进给量取f =/r。根据《切削用量简明手册》，取车刀后面最大磨损量为~。焊接车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V ：根据《切削用量简明手册》表/min 1000vvc=14 nsdw=89r/min按CA6140说明书，选择与89r/min相近似的机床转速n =100r/min,则实际切削速度V =/min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=

工序4半精车Ф100外圆、B面，Ф90外圆、Ф45外圆 机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r10 6 kr60

0o000s50 kr8o 5 'o0e1 刀尖圆弧半径。

(1)半精车Ф100外圆 用刀具1 1)确定背吃刀量：半车的余量为，一次走刀完成，即a =。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》表：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =，表面粗糙度为，刀尖圆弧半径，则进给量为~ mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =/r。车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度Vc ：根据《切削用量简明手册》表= m/min

ns1000vdw= r/min。按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表－8）选择与/min相近似 的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = /min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=

(2)半精车 Ф90外圆 选择刀具：用刀具1。1）确定背吃刀量： 半精车外圆ap=。

2)确定进给量：由《切削用量简明手册》表，HT200，刀杆尺寸16 x25，表面粗糙度为，刀尖圆弧半径,工件直径为Ф90mm，则f=~ mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =/r，车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度Vc：根据《切削用量简明手册》表，yv=/minn1000vd= r/min。按CA6140车床转速 mvvcvpsw选择与/min相近似的机床转速n =400r/min,则实际切削速度V = m/min。

4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=。

(3)半精车Ф45 外圆 选择刀具1 1）确定切削深度：粗车外圆，一次走刀，则ap=。

2)确定进给量：由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺寸16x 25，ap=,工件直径为Ф45mm，表面粗糙度为，刀尖圆弧半径，则f=~/r。再由《简明手册》表—3查取f =/r。

3)确定切削速度V：根据《切削用量手册》表查取： yv= m/minnmvvcvps1000vdw=/min按CA6140车床说明书，选择与/min相近似的机床转速n =710r/min,则实际切削速度V = /min。

4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=。

工序5 半精车零件左端面，即Ф100左端面 加工条件：

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r10 06 kr60

o000s5 0 kr'8o 5 'o0e1 刀尖圆弧半径。

(1)半精车Ф100左端面

1)确定背吃刀量：半精车的余量为，一次走刀完成，即a =。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》表：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =，表面粗糙度为，刀尖圆弧半径，则进给量为~ mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =/r。车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V ：根据《切削用量简明手册》表，vc= m/min。nvs1000vdw= r/min。按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表－8）选择与/min相近似 的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = /min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=。

工序6 精车Ф100外圆，并倒Ф90，Ф100的倒角

1)确定背吃刀量a； 半车的余量为，一次走刀完成，即a =。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》表：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =，表面粗糙度为，刀尖圆弧半径，则进给量为~ mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =/r。车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V ：根据《切削用量简明手册》表，vc= m/minnvs1000vdw= r/min按CA6140车床转速的（《机械制造工艺设计简明手册》表－8）选择与/min相近似 机床转速n =450r/min,则实际切削速度V = /min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=。

工序7精车零件左端面，即Ф100左端面

1)确定背吃刀量：半车的余量为，一次走刀完成，即a =。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》表：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =，表面粗糙度为，刀尖圆弧半径，则进给量为~ mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =/r。车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V： 根据《切削用量简明手册》表，yv= m/min，ns1000vmvvcvpd= r/min按CA6140车床转速

w（《机械制造工艺设计简明手册》表－8）选择与/min相近似 机床转速n =450r/min,则实际切削速度V = /min。的4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=。

工序8粗铣Ф90左右侧面，精铣Ф90右侧面 加工条件：

机床的选择：X62W，功率，装夹系统刚性好；

刀具的选择：铣刀材料为YG6，由ap=8，ae=11～21mm，根据《工艺手册》表—28，铣刀选择为80～110mm；由《切削手册》表6---7选择刀具如下：粗铣刀为粗齿圆柱形铣刀d1000012，40，L80，d40，r15，o0oo~45oo，Z=10；精铣刀为细齿圆柱形铣刀d30~35oo1000，L80，d40，r015，012，o，Z=14，圆柱铣刀寿命为180min。(1)粗铣左侧面，粗铣刀具

1）切削用量：ap=8，ae=11mm，一次完成2）确定进给量： 由《切削手册》表当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取fz=/z,取fz=/z。

3）确定切削速度cv0vVc： 由《切削手册》表

sw3,27，yqpvcdtaxfauz=/minn1000vd=/min根据X61W机mpvvpzev床说明书(见《切削手册》表)取主轴转速n =475r/min.则实际切削速度为Vc =/min当n =475r/min时，工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=×10×475=1140mm/min.，X62W机床说明书(见《切削手册》表)取fm=950mm/min 4）计算基本工时：T=(L+L1)/fm=(38+5)/950= min。

(2)粗铣右侧面，粗铣刀具

1）切削用量：ap=8，ae=10mm，俩次完成。

2）确定进给量： 由《切削手册》表当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取3)确定切削速度

fz=/z,取

fz=/z。

3,27，Vc ：由《切削手册》表vcdcvqv0ptaxfauzmpvyvpzev=/min

ns1000vdw=/min，根据X61W机床说明书(见《切削手册》表)取主轴转速n =600r/min.则实际切削速度为Vc =/min，当n =600r/min时，工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=×10×600=1440mm/min.，X62W机床说明书(见《切削手册》表)取fm=950mm/min。

4）计算基本工时：T=(L+L1)/fm=(+5+38)/950= min。(3)精铣右侧面 精铣刀具

1）切削用量： ap=8，ae=1mm，一次完成2）确定进给量： 由《切削手册》表当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取

fz=/z,取

Vc:

fz=/z。

3）确定切削速度由《切削手册》表 3,27,vccvdq0vptaxfauzmpvyvpzev=/min,n1000vsdw=/min根据X61W机床说明书(见《切削手册》表)取主轴转速n =1180r/min.则实际切削速度为Vc /min，当n =1180r/min时，工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=×14×1180=2832mm/min.，X62W机床说明书(见《切削手册》表)取fm=1180mm/min。

4）计算基本工时：T=(L+L1)/fm=(+5)/1180=。

工序9钻4×Ф9孔

1)刀具选择：选用Ф9高速钢，锥柄标准麻花钻。选用Z525型摇臂钻床。2）确定切削用量：4个孔共走四次刀。由《切削用量手册》f=—/r,由钻床取 f =/r.由《切削用量手册》，取V查=/s=/min，则n= r/min由钻床说明书，取n机=850r/min,故。

3）计算基本工时：其中L1=8，L2=0，L=84，T= =。

工序10钻Ф 4mm孔，Ф铰6mm孔 机床选择：选用Z525型摇臂钻床。(1)钻Ф 4mm孔

1)刀具选择：由《工艺手册》选用 高速钢锥柄标准花钻。

2)确定切削用量：查《切削用量手册》f=～/r,由钻床取f=/r.由《切削用量手册》取V =/s=/min=197r/m，由Z525钻床取n =1700r/min.，故Vc=21m/min。

3)基本工时：L1=10，L2=0，L=，T= 。(2)铰 Ф6孔

1）刀具选择：6高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为—,耐用度T=60min。

2）确定切削用量：加工余量为2mm,故背吃刀量asp=1mm。查《切削用量手册》f=—/r，由《工艺手册》f=/r。

(3)确定切削速度：计算切削速度vc(cvdTafm0pzvxvyv其中KV=1，)kv，CV=,ZV=,XV=,YV=,m=，V = /s=/min，n = 679r/min，取 n =670，V = m/min。

3）基本工时：其中L1=10，L2=2，L=7，T= 。

工序11 磨削Ф90外圆以及零件右端Ф45外圆

1)选择砂轮：WA46KV6P350x40x12。

2)切削用量的选择：砂轮转速n砂=1500 r/min，v砂=/s。轴向进给量fa==20mm，工件速度Vw=10m/min，径向进给量fr=/（双行程）3)切削工时：加工Ф90外圆 圆

t12LbzbK1000vffar=，加工Ф45外t 12LbzbK1000vffar=。

工序12抛光B面 工序13刻线、刻字 工序14镀铬 工序15检测入库

四、夹具的设计 1问题的提出

本夹具用来钻Ф4和Ф6的孔，有一定的公差要求，但同时应考虑提高生产率；因此设计时，对本夹具有一定的形位要求，还应装夹方便。本夹具使用在Z525型摇臂钻床上，选用螺旋夹紧。

2、夹具设计

(1)定位和夹紧方案的选择：

由法兰盘零件的特征，采用一销一端面的定位方式，因此用一心轴和一端面的方式定位法兰盘，经过定位后的法兰盘已经限制了五个自由度，在零件的Ф100平面用螺旋夹紧方式夹紧。

（2）切削力及夹紧力计算 1)切削力的计算： 轴向力：其中：

(N)F。

cF

4f

kF

zF

yF 则：F 2扭矩：

，其中：c

zM

yM

则：M*m 2）夹紧力的计算：

由《机床夹具设计手册》表1-2-20，查得：当D=32，d=8，e=，Ⅲ型，得夹紧力为W0=3680（N）

3）切削力与夹紧力比较

由夹具结构知，轴向力与夹紧力垂直，欲使夹具安全工作，夹紧力产生的摩擦力必须大于轴向力。一般钢铁接触面的摩擦系数为：～。此处取小值。则F总=2f=2×368=736>所以安全。由于钻头直径为Ф4，所以产生的扭矩非常小，夹具可安全工作。

五、三维建模

夹具体三维建 模的最后效果

钻模板三维建模的最后效果

定位套三维建模的最后效果

加长快换钻套三维建模的最后效果

支承钉三维建模的最后效果

六角螺杆三维建模的最后效果

夹具总装备三维建模的最后效果

夹具总装备爆炸后三维建模的最后效果

夹具设计实例2

.实验三：机床夹具设计

姓名：谢银飞 班级：机制152班 学号：1420152372（22）姓名：朱嘉俊 班级：机制152班 学号：1420152373（23）

一。明确设计任务

1.设计任务

加工拨叉上孔(工件材料45钢）。工件以∅孔、叉口及槽在定位轴2、削边销1、偏心轮3上定位，由偏心轮夹紧工件，并利用偏心轮楔面的作用限制工件一个自由度。本夹具采用铰链式钻模板，放松锁锁紧螺钉6，即可回转钻模板，以便于装卸工件。图1所示为拨叉钻孔工序图。

设计在Z525立式钻床上钻拨叉零件上∅的钻床夹具。

图 1 零件图

...三维实体图

图。2．杠杆臂加工工艺分析（1）加工要求

加工 φ10 和 φ13 两孔；孔距为 78±；U型槽对称轴线与轴线的水平尺寸为 ±，垂直尺寸为 两孔垂直；对∅轴线平行度公差为 ； φ13对 φ22 轴线垂直度公差为 。Φ10 孔 Ra 值为 ，Φ13 孔 Ra 值为 。（2）加工工艺 由于该工序中两个孔的位置关系为相互垂直，且不在同一个平面里，要钻完

一个孔后翻转 90°再钻削另一个孔，因此要设计成翻转式钻夹具。分析零件图可知，该拔叉的叉角两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加工面，使用淬火处理提供局部的接触硬度。叉角两端面面积相对较大，可防止加工过程中钻头钻偏，保证孔的加工精度，及孔与叉角两端面的垂直度。其它表面加工精度较低，通过铣削、钻床的粗加工就可达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来，可见该零件工艺性好。

二．定位方案与定位元件

1.夹具设计要求

已知工件材料为45钢，毛坯为模锻件，所用机床为Z525型立式钻床，大批生产规模。试为该工序设计一钻床夹具。

2、夹具的设计方案

分析：

①孔∅为自由尺寸，可一次钻削保证。该孔在轴线方向的设计基准距离槽mm的对称中心线为±；在径向方向的设计基准是孔

mm和拨叉槽口

mm是已完成的尺寸，钻孔∅的中心线，其对称度要求为，该尺寸精度可以通过钻模保证。

②孔：、槽∅。

③立钻Z525的最大钻孔直径为∅25mm，主轴端面到工作台面的最大距离H为700mm，工作台面尺寸为375mm×500mm，其空间尺寸完全能够满足夹具的布置和加工范围的要求。

④本工序为单一的孔加工，夹具可采用固定式。方案设计：

1、定位基准的选择：为了保证孔∅对基准孔∅垂直并对该孔中心线的对称度符合要求，应当限制工件X的平移、Y轴旋转、Z轴旋转，三个自由度；为保证孔∅处于拨叉的对称面内且不发生扭斜，应当限制Y轴旋转自由度；

根据零件的构造，最容易想到的是以Φ22mm 的孔为定位基准，这样可以避 免基准不重合误差，同时可以限定四个自由度；用Φ22 孔口端面（底面）限定 零件的上下移动的自由度；用φ10 孔附近圆柱表面限定零件沿Φ22 中心。线转动 的自由度就可以实现完全定位。

φ10 孔附近为悬壁梁结构，加工时容易变形，在φ10 孔口端面(底面)设辅助 支承，用来增加零件的刚性。

2.定位元件的选择： 定位元件为非标准元件。

图 3 零件定位示意图

定位销：插入Φ22 的孔，用来限制 X,Y 方向的移动和转动，共四个自由度。

..用定位销的小端面(相当于一个支承钉)与Φ22 孔口端面支靠限定 Z 方向的移 动自由度。定位元件为非标准元件。

可调支承钉：限定 Z 方向的转动。定位元件为标准元件。用一辅助支承来提高工件的安装刚度和定位的稳定性。定位元件为非标准元 件。

三．夹紧方案的确定

图 4 定位方案

根据零件的定位方案，采用锁紧螺母和开口垫圈来实现快速锁紧夹紧机构，它与一个加工面位置靠近，增加了刚性，零件夹紧变形也小，但对于另一个加工 面较远，为提高刚性，故采用辅助定位元件来固定，该设计采用了螺旋辅助支承。

图 5 夹紧方案

..四．夹具结构设计

1．定位装置（1）销轴

（2）可调支承钉

图 6 销轴

可调支承钉在 GB JB/T （六角头支承）中选取 M8×40-S。

图 7 可调支撑钉

..2．夹紧装置（1）夹紧

选用 M10 螺纹以满足强度要求。（2）开口垫圈

3．辅助装置（1）钻模板类型选择

图 8 夹紧方案

根据工件和夹具体的结构，选用固定式钻模板。固定式钻模板虽然有时装卸工件不便，但它结构简单、制造方便、定位精度 高。

3．辅助装置

图 9 辅助装置

..（1）钻套 从国家标准中选用。（2）钻模板

图 10 钻模板 1

图 11 钻模板 2

（2）钻套的选择

由于孔 φ10mm 和 φ13mm 一次钻孔就可达到要求，因此采用固定式钻套。（查手册确定型号）

..Φ10mm 选无肩 Φ13mm 选有肩夹具体 选用铸造夹具体。

图 12 钻模

..五。绘制夹具总图

图 13 夹具体

图 14 夹具三维实体图

....六。夹具装配图上的尺寸、公差及技术要求的标注 最大轮廓尺寸（长、宽、高）：180、140、141 影响工件定位精度的尺寸：φ22e8、影响导向的尺寸及公差： Φ10G7、Φ13F7(公差带查表确定)影响夹具精度的尺寸及公差(公差按零件公差的 1/2 至 1/5)： 78±、15±、±、相对于基准 F 的垂直度Φ、相对于基准 F 的垂直度Φ 、相对于基准 E 的垂直度Φ 其它重要尺寸和公差：Φ18H7/r6、Φ22H7/n6 以及定位销与夹具体的配合 尺寸（图中遗漏，应补上）

需标注的技术要求：见装配图

七．工件加工精度分析 定位误差：

两孔的直径尺寸基本上由钻头尺寸保证，没有定位误差。

尺寸 78±、15± 平行度公差和垂直度公差的工序基准和定位基准重合，基准不重合误差为ΔB= 0；

尺寸 78±、15± 和平行度公差和垂直度公差存在基准位移误差，其大小 等于定位轴与 φ22 孔之间的最大配合间隙ΔY=Xmax=++= 尺寸 78±、15± 和平行度公差和垂直度公差的定位误差分别为ΔD= Δ

B+ ΔY= 尺寸 的基准位移误差和基准不重合误差都为 0,所以定位误差为 0 工件加工精度分析 对刀误差 ΔT：

因加工孔处工件较薄，可不考虑钻头的偏差。钻套导向孔尺寸为 φ10F7 和 φ13F7；钻头尺寸为 φ 和 φ；各尺寸的对刀误差为： ΔT＝(+)mm= 安装误差 ΔA：

ΔA＝0 夹具误差 ΔJ：

78± 的夹具误差为： 15± 的夹具误差为： 的夹具误差为： 平行度 的夹具误差为：.垂直度 的夹具误差为： 加工方法误差 ΔG：

各尺寸的加工方法误差各取相应尺寸的 1/3 78± 的加工方法误差为：1/3= 15± 的加工方法误差为： 1/3= 的加工方法误差为：/3= 平行度 加工方法误差的为： 垂直度 加工方法误差的为： 钻模在钻孔时的加工精度计算

表 1 钻模加工精度计算表

78± 15±

±()

平行度

垂直度 定位误差ΔD

0

0

0

0

0

0

对刀误差ΔT

安装误差ΔA

夹具误差ΔJ

加工方法误差ΔG

加工总误差ΣΔ

夹具精度储备 JC = = = = =

..附件：图纸列表

序号2 3 4

图号

ZJJ-00 ZJJ

图纸名称

钻模夹具装配图 加工件

备注 装配图 A1 零件图 A4 零件图 零件图 ZJJ-01 ZJJ-02.

夹具设计心得3

计算机辅助工艺工装设计实训报告

班级：10机制2 姓名：徐明

橙黄橘绿，鸟儿南飞，冷风萧瑟都在昭示着秋天已到来。树叶是枯黄的，阳光是金黄的，秋天正用黄的暖响应着收获的喜悦吧！

为期四周的夹具设计生活弹指一挥间已经划上句号，在这期间我体会到了身为一名“工程师”的酸甜苦辣，留给我的印象不仅是酷暑下火炉般的cad机房，更多的是思考怎样才能利用定位原理来设计出机床夹具的结构——各种定位元件的运用、销与孔严谨配合、夹紧机构的巧妙工作原理、零件表面工艺的精细、工艺安排？每一项思考都使我的知识面有了很大的提高。我想，一个小小的机床专用夹具的结构就是如此复杂，要考虑得如此周全，那么车床、数控车床等机械设备的结构和工艺岂不是叹为观止，所以，机械制造的深度与广度是我们现在远不能企及的。然后我考虑的是究竟应该了解哪些东西，怎样去了解。在制造厂零件的绘图、加工工艺理论和具体加工实现是我应该了解的重点。

机床零件加工实习的第一周，指导老师都事先料想会无从下手，所以我们制造专业经验丰富的老师们事先给我们准备了《机械零件手册》、《机械加工工艺手册》和《机床夹具设计手册》在实训指导书的指引下，周一，我们做了零件工艺分析，选择毛坯、确定毛坯形状、尺寸。我们熟悉了被加工零件结构、特点和加工要求，找出了主要加工面、设计基准和主要工艺问题，学会了查毛坯余量表；周二，我们选择定位基准和加工方法，拟定工艺路线，选择设备工装学会灵活运用定位基准选择原则和加工方法选择原则，学会理论联系实际：学会灵活运用工艺路线拟定和原则设备与工装选择原则，学会理论联系实际；学会查阅标准、手册等资料。周三，我们编制零件控制计划，进行分析。学会了编写零件控制计划和方法；周四，我们进行了位方案设计。学会运用定位原理进行定位方案分析，熟悉夹具零部件标准，正确选择与运用，分析与计算定位误差；周五，我们进行了加紧方案的设计。学会了灵活运用确定加紧力方向与作用点的原则，理论联系实际，进行加紧力分析与计算，熟悉夹具零部件标准，学会正确选择运用。第二、三周，我们到cad机房上课，在这两周时间里，我们用solidworks绘制数模、用autocad画零件图、工序内容设计和编制作业指导书。在这两个星期里，我们较为熟练的运用autocad软件的建模功能绘制了数模夹具；熟悉自上而下和自下而上的设计方法，还用solidworks软件绘制了工程图，定制了夹具的技术要求，如查阅了技术标准、手册等资料。合理的选择材料。确定表面粗糙度、尺寸公差和行为公车等技术要求、正确的标注等。当我们一件一件设计夹具零部件逐渐露出基本形状时，我们都越来越喜欢这个富有创造力的专业，大家都变得活跃起来了。就这样，一个个不同形状、功能的机床夹具被我们设计出来了，再加上崔老师的讲解，此时我深刻体会到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的内涵——再详细的纸上谈兵也不能保证实践时的得心应手。

在设计过程中应深人实际，进行调查研究，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。应当掌握下面的一些资料：(1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该零件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。(2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面 状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。

(3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。在本次毕业设计的夹具要求是中小批量生产的夹具设计。(4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减

轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。

了解夹具总体设计的要求： 1）夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。2）夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的 夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。3）夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的 防护装置、挡屑板以及各种安全器具。

4）能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。5）要适当提高夹具元件的通用化和标准程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，从而降低夹具成本。6）必须具有良好的结构工艺性，以便夹具的制造、使用和维修。 夹具的夹紧装置和定位装置 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的通过这次完整的毕业设计，我们系统地回顾和复习了大学四年所学的相关专业知识，同时也深刻体会到学习的重要性并领会到设计也是一种学习的方式。在设计的过程中，我们综合运用了系统的设计方法和相关设计软件（如autocad），且应用熟悉相关设计资料（包括手册、标准和规范等）以及进行经验估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到计算机和工具书及手册在设计中带来的便利和帮助。

忆往昔峥嵘岁月稠，还看今朝马不停蹄，展未来前程似锦！篇2：机床夹具设计课程教学心得

机床夹具设计课程教学心得

作者：冯海鸥 梁云 来源：《职业·下旬》2011年第09期

机床夹具设计是机械类专业的一门重要专业课，具有较强的实践应用性。对于职业学校的中技生来说，由于感性知识少，理解能力又欠缺，因而掌握起来有相当的难度。高技生理解能力强一些，相对学起来更容易些。经过几年的教学实践，我们对此门课程的教学有以下心得。

一、提高学生的学习兴趣

第一次上课的时候要进行很好的引导，让学生讨论什么是夹具，在实习中接触过哪些夹具。机床夹具课程主要讲解的是专业夹具，同学们对此了解得很少。为了提高教学质量，应带学生去生产车间现场观摩学习，重点观看利用专用夹具进行的生产加工过程，让学生认识专业夹具的作用，相对于通用夹具提高加工精度和生产效率，减少工人劳动强度以及扩大机床功能。如果条件不允许，也可以播放相关录像，让学生有所了解。

二、基本理论教学突出应用性

机床夹具设计课程内容较多，基本理论和计算较分散，而课时有限。

对一般性的知识，如力源装置、分度装置等应简单讲，着重讲夹具的定位装置、夹紧装置、专业夹具设计等内容。如讲授定位装置，除学生应弄清各定位组件的适用场合、选择原则及非特定组件的设计外，应着重讲授各定位方式下定位误差产生的原因和计算方法。对夹紧装置，重点讲授各种夹紧机构的设计要点及结构尺寸的确定方法，且运用恰当的实例加以剖析。对专业夹具设计，重点讲授根据工件的特点、结构、使用要求等，运用定位与夹紧的基本原理与方法，进行专用夹具的设计分析。如在讲授专业夹具设计时，详细讲解车削夹具的设计原理、方法、程序、参数选择及其合理工艺结构，然后启发学生运用定位与夹紧的基本原理与方法，去分析其他的铣、镗、钻等机床夹具。这样，可使学生在较少时间内掌握必要的知识和设计技巧。

三、运用拆装实物、模型进行教学

在讲授机床夹具设计课程时，可运用实物演示并讲清工件是如何在夹具上定位夹紧的，使学生直接看到夹具的定位组件、机构及工件在其上的定位、夹紧的整个动作过程，搞清夹具的结构和作用及其使用状态，从而达到预期的教学效果。同时，通过实物、模型进行教学，学生对夹具的整体结构也有感性认识，并能很快将所学的理论知识与实际应用相结合，从而提高分析问题和解决问题的能力。

四、课程设计与工艺课程设计结合夹具课程设计是机床夹具设计教学过程中的一个重要环节。将夹具课程设计与工艺课程设计同步进行，在工艺课程设计之后，从学生设计的工艺卡上确定学生的夹具设计课题，并从课题、设计要求等方面要求每个学生各不相同。一般以中等复杂程度的夹具为标准，促使学生独立思考完成夹具设计，避免学生相互抄袭。完成后，再由指导老师进行审核，指出存在的问题及解决的方法。最后，让学生完成夹具设计的全部过程，从而使学生提高设计能力。

五、培养查阅图册、手册的能力

夹具设计的很大一部分工作量是查阅有关设计手册、图册，运用模拟法确定设计方案及有关参数。故在教学和课程设计过程中，应有意识引导学生多查阅有关图册和设计手册，让学生分析具有典型及实用意义的夹具图例，弄清图例中的定位与夹紧组件等的结构、表达方式，熟悉有关标准的定位组件、夹紧组件、导向组件的结构，使学生在今后实际工作中能熟练运用手册、图册，提高自己的设计速度，从而提高综合应用能力。

六、现代教育技术与传统教学手段相结合，增强教学效果

重视现代教育技术与手段对教学的积极作用。通过课件、动画制作手段可以丰富课堂内容，让学生更有兴趣学习夹具的结构。另外，可以将复杂的图样放大投影讲解，这样就可以解决在黑板上画得不清楚而且浪费时间的问题。而且课程设计的图样，三维效果也需要利用相关软件绘制，才能达到预期的效果。鉴于多媒体教学的局限性，譬如容易引起视觉疲劳、较难活跃课堂气氛等，也常采用板书方式，使学生对推理过程更清晰。另外，肢体语言给学生的启示将更有助于加深学生对教师所讲解知识的印象。

机床夹具设计是一门实践性和应用性很强的课程，具有相当的灵活性。该门课程要求学生牢固掌握定位组件、夹紧组件、误差分析以及结构设计的基础理论。只有真正地掌握了这些基础理论，才能设计出结构合理、符合生产要求的合格夹具，为学生走向工作岗位打下坚实的专业基础。

（作者单位：江西省赣州技师学院）篇3：夹具设计实训报告

夹具设计实训研修报告 专业：机电一体化

学号：12025904 班级：机电12302班 姓名：李新

目录

设计任务书3 前言？4 设计思想？81、钻床夹具设计过程？9 工件本工序的加工要求分析？10 确定夹具的类型？11 拟定夹具的定位方案和选择定位元件？11 确定夹具的夹紧方案12 确定夹具引导元件？12 夹具的精度分析与计算？13 夹紧机构设计与夹紧计算？14 夹紧机构设计？14 夹紧计算15 夹具操作过程明？162、绘制夹具总图？163、绘制夹具零件图174、小结？175、设计心得体会？186、参考文献？21 附图 钻床夹具三维装配图

钻床夹具课程设计任务书

题目：设计“挡环”零件的钻床夹具 设计内容：

1、挡环零件图 1张

2、钻床夹具装配图1张

3、钻床夹具零件图3张

4、钻床夹具三维图3张

5、课程设计说明书 1份 2014年12月 25 日

前言

1、主要技术指标

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

专用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快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，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中批量生产。4）使用性好

专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5）经济性好篇4：机械零件加工工艺和夹具设计总结

机械零件的加工工艺和夹具设计总结

通过本次的设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、机床夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。

在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。

在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件的夹紧，在工件的夹紧上我选择了勾头压板压紧，定位选择了一面两销，它们有各自的优点和不足，但都广泛运用在生产中。然后计算铣削力以及夹紧工件需要的夹紧力，这也是该设计中的重点和难点。在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。由于我的知识能力水品有限，这个设计还不是很完善。但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。篇5：工装夹具设计经验之谈

郑州瓢虫自动设备： 测试夹具设计一般结构单一，给人的感觉结构不是很复杂，尤其现在气动测试工装的大行其道，使其原有的机械结构大大简化，但是如果设计过程中不加以详细考虑必然会出现不必要的麻烦，一、忽略了被加工件的毛坯余量。设计时按照标准机加图纸布置夹具支撑和卡压点，造成毛坯尺寸过大，产生干涉。所以在设计之前一定要准备毛坯图。留出足够的空间。

二、忽略了夹具的排屑畅通性。设计时由于机床的加工空间的有限性，夹具往往被设计的空间比 较紧凑，这时往往就会忽略在加工过程产生的铁屑在夹具死角处存积，包括切屑液的流出不畅，给以后加工带来很多麻烦。所以在实际之初就应考虑加工过程中出现的问题，毕竟夹具是以提高效率，方便操作为本的。

三、忽略了夹具的整体敞开性。忽略敞开性，造成操作者装卡困难，费时费力，设计大忌。

四、忽略夹具设计的基本理论原则。每套夹具都要经历无数次的夹紧，松开动作，所以可能在开始都能达到用户要求，但是加具应该有它的精度保持性，所以不要设计一些有悖原理的东西。即使侥幸当下可以，也不会有长久的持续性。一个好的设计应该经的起时间的锤炼的。

五、忽略油路的清洁性。夹具油路的污染，压力油的污染，会使液压元件很快损坏，造成动作失灵。后果可能很严重。

六、忽略定位元件的可更换性。定位元件磨损严重，所以应考虑更换快捷和方便。最好不要设计成较大的零件。夹具设计经验的积累很重要，有时设计是一回事，在实际应用中又是一回事，所以好的设计是一个不断积累和总结的过程。

夹具课程设计4

课程设计说明书

课 程 名 称 机械制造装配设计

设 计 课 程 钻模夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名

年 月 日

课 程 设 计 任 务 书

机械械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业 学生姓名 班级 学号

课程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 钻模夹具设计

课程设计内容与要求：

设计内容：钻削夹具装配图一张，零件图一张。要求：

1、设计（装配图按夹具要求设计，相关的配合尺寸要标明，在说明书中要有夹具定位计算，夹紧等方案的选择）。

2、零件图要符合工程图的根据要求，图纸的标题要有材料。

设计（论文）开始日期 年 月 日 指导老师

设计（论文）完成日期 年 月 日

年 月 日

课 程 设 计 评 语 第 页

机械械工程 系 机械设计制造及其自动化 专业 学生姓名 班级 学号

课程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 钻模夹具设计

课程设计片篇幅：

图 纸 共 2 张

说明书 共 16 页

指导老师评语：

年 月 日 指导老师

目 录

序言。1 第一章 设计准备工作。2

1．1 设计前的准备工作。2

1．1．1明确工件的年生产纲领。2 1．1．2 机床的选择。2 1．2 熟悉工件图。2

第二章 夹具设计。4

定位方案。4

2．1．1 定位基准的选择。4 2．1．2 定位元件的布置。5 2．2 结构方案。5

2．2．1 夹具体设计。5 2．2．2 分度装置设计。7 2．2．3 对刀—导向装置设计。8 2．2．4 加紧装置设计。9 2．3 夹具装配图的绘制。10 2．3．1 夹具装配图上尺寸、公差的标准。10 2．3．2 夹具公差与配合的选择。11 2．3．3 夹具装配图上形位公差的标准。11 第三章 方案设计论证。14

3．1 设计思路。14 3．2 设计方法与结果。14 致谢。15 参考文献。16

序言

本课程设计的目的：

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、培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤。

3、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、夹紧等。

4、进一步培养机械制图、结构设计、等基本技能。专用夹具设计的基本要求 :

1、夹具设计应满足零件加工工序的精度要求。

2、应能提高加工生产率。

3、操作方便、省力、安全。

4、具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本。

5、具有良好的结构工艺性：便于制造、检验、装配、调整、维修。机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用，归纳起来，主要表现在以下几个方面。

1、缩短辅助时间，提供劳动生产率，降低加工成本。

2、保证加工精度，稳定加工质量。

3、降低对工人的技术要求，减轻工人的劳动强度，保证安全生产。

4、扩大机床的工艺范围，实现“一机多能”。

5、在自动化生产和流水线生产中，便于平衡生产节拍。

第一章 设计准备工作

1．1 设计前的准备工作

1．1．1明确工件的年生产纲领

企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。

该产品年产量为1000件，其设备品率为2%，机械加工的废品率为3%。

N=Qn(1+α%)(1+β%)=1000*1*(1+2%)(1+3%)=1051

该工件的年产量为1051件，其属于轻型零件。故生产类型属于中批生产。

1．1．2 机床的选择

夹具与机床的连接方式，主要可以分为以下两大类：第一类属于夹具安装在机床的回转主轴上。第二类属于夹具安装在机床的工作台上。

根据工件设计要求，此工件要求加工3－Φ16H7的孔。因此该夹具设计应选用第二类连接方式。查《机床夹具设计手册》，选用Z525-1立式钻床。

1．2 熟悉工件图

工件图应该无遗漏地给出制造零件所需的全部信息，包括几何形状、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形状公差和表面粗糙度要求、材料和热处理要求、其他特殊技术要求等。

该工件的工件图如下：

已知该工件的材料为HT200，加工3–Φ16H7(其它工序已经加工完成)。

第二章 夹具设计

定位方案

2．1．1 定位基准的选择

加工时，使工件在机床上或夹具上占据一正确位置所依据的基准称为定位基准。分析该工件所要加工的孔，该孔与Φ32H7孔之间的距离为60±,又是工件的测量基准，这样设计基准与工序基准重合。因此确定该孔的中心线为定位基准。

2．1．2 定位元件的布置

为了限制其自由度，定位元件的布置有一下三种方案： 1）、方案一：用一个圆柱销伸入Φ32H7mm孔中限制了两个自由度，用一个支承板支承A面这样限制了三个自由度，用一个浮动圆柱销伸入Φ16H7mm的孔中限制了两个自由度。显然此方案不能满足“六点定位”原理，出现了过定位，并且加工时比较费时需不断移动工作台。

2）、方案二：用一个圆柱销伸入Φ32H7mm孔中限制了两个自由度，用一个支承板支承A面这样限制了三个自由度，用一个浮动V形块限制Φ40的外圆表面。虽然V形块有对中作用，但是其外圆表面没有进行任何加工，其不能保证加工精度的要求。

3）、方案三：用一个圆柱销伸入Φ32H7mm孔中限制了两个自由度，用一个支承板支承A面限制了三个自由度，用一个浮动菱形销伸入Φ16H7mm孔中限制一个自由度。很明显此时满足了“六点定位”原理，在加工完一个孔后，旋转工件90度，在其位置安装一个菱形销用其定位，之后加工第二个孔，以此类推加工第三个。此方案不仅能满足“六点定位”原理，还缩短了加工时间。

在以上三个方案中，第一、二种方案不能采用；第三种方案使定位误差等于零，其结构比前两种方案复杂，但中批量生产的条件下来看，第三种方案较合适。

2．2 结构方案

2．2．1 夹具体设计

夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。它的结构形状及尺寸大小，取决于加工工件的特点、尺寸大小，各种元件的结构和布局，夹具于机床的连接方式，切削力、重力等大小的影响。

夹具体应满足以下几点计算要求：

1、应有足够的强度和刚度。

2、力求结构简单及装卸工件方便。

3、结构工艺形好。

4、排屑切屑要方便。

5、在机床上安装稳定可靠。

6、具有适当的精度和尺寸稳定性。

夹具体毛坯可以分为四类：

1、铸造夹具体。铸造夹具体如图2-1（a）所示。

2、焊接夹具体。焊接夹具体如图2-1（b）所示。

3、锻造夹具体。锻造夹具体如图2-1（c）所示。

4、装配夹具体。装配夹具体如图2-1（d）所示。

（a）

（b）

（c）

（d）

图2-1 夹具体毛坯的类型

分析工件本次夹具体的设计采用装配式夹具体，这样可以降低生产成本，减少生产周期，并且精度稳定。

2．2．2 分度装置设计

为了易于保证加工表面间的位置精度，或减少装夹次数，提高生产率，通常多采用分度加工的方法。即在完成一个表面加工以后，依次使工件随同夹具的可动部分转过一定角度或一定距离，对下一个表面进行加工，直至完成全部加工内容，具有这种功能的装置称为分度装置。

按分度的运动形式可以分为回转式和直线移动式两类：

1、回转分度装置。

2、直线分度装置。

对于本工件来说，该工件体积较小，质量较轻，易于手动操作。在夹具设计中，该夹具为单件加工。这样可以提供以下几个方案。

1）、方案一：利用伸入Φ32的圆柱销当做旋转装置，进行手动旋转。分别用浮动菱形销和夹具体底座上的菱形销当做定位装置。

2）、方案二：用浮动菱形销定位Φ16H7的孔，在A面上安装一个旋转装置，使之与Φ16H7的一起旋转。在旋转装置上进行定位。

3）、方案三：在夹具体底座上安装三个浮动菱形销，手动旋转工件，依次对Φ16H7的孔进行定位。

由于加工的工件体积较小质量较轻且夹具为单件生产，不宜采用较复杂的夹具。在上述三个方案中属方案一比较简单，因此采用方案一的方案。

2．2．3 对刀—导向装置设计

对刀装置由对刀块和塞尺组成。借助对刀装置可以迅速而准确地确定夹具与刀具的相对位置。

导向装置用于在钻、镗类机床上加工孔和孔系时对刀具进行导向，引导元件主要有钻模和镗模。借助于引导元件可提高被加工孔的几何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。

这次加工是对孔系的加工，因此选取导向装置。钻套按其结构和使用特点可以分为以下几种类型。1）、固定钻套。如图2-2（a）和图2-2（b）所示，固定钻套分为A型和B型两种。钻套安装在钻模板或夹具体中，其配合为H7/n6或H7/r6.固定钻套的结构简单，钻孔精度高，适用于单一钻孔工序和小批生产。

2）、可换钻套。如图2-2（c）所示，当工件为单一钻孔工序的大批量生产时，为便于更换磨损的钻套，选用可换钻套。钻套于衬套之间采用F7/m6或H7/m6配合，衬套与钻模板之间采用H7/n6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能防止加工时钻套的\\转动，或退刀时随刀具自行拔出。

3）、快换钻套。如图2-2（d）所示，当工件需钻、扩、铰多工序加工时，为能快速更换不同孔径的钻套，应选用快换钻套。快换钻套的有关配合同可换钻套。更换钻套时，将钻套削边转至螺钉处，即可去钻套。削边的方向应考虑刀具的旋向，以免钻套随刀具自行拔出。

（a）固定钻套

（c）可换钻套

（d）快换钻套

图2-2 标准钻套

由于钻孔只能到达IT10~IT13精度，不能达零件所要求的IT7精度，零件所钻孔径为Φ16mm，钻、扩两次便能达到所要求精度，因此需要快换钻套。

2．2．4 加紧装置设计

工件定位后将其位置固定下来，称为夹紧。设计夹紧装置应遵循以下原则：

1、工件不移动原则；

2、工件不变形原则；

3、工件不振动原则；

4、安全可靠原则；

5、经济实用原则。

设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。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）、夹紧力的大小

夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。夹紧力的大小要适当。

在实际设计中，常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。当采用估算法确定夹紧力时，其公式为

FwkKFw

式中

Fwk——实际所需夹紧力，N；

Fw——在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，N；

K——安全系数，粗略计算时，粗加工取K=~3，精加工取K=~2。

夹紧机构的旋转 1）、方案一：在Φ50mm圆柱上表面采用开口垫圈的螺旋夹紧机构。2）、方案二：在Φ50mm圆柱外圆表面利用夹紧机构夹紧外圆。

由于本工件体积较小质量较轻，在加工工件时为单件生产，劳动强度不大。为了是夹紧力的方向与切削力、重力同向，则夹紧力在Φ50mm的轴心上，因此可以选用螺母夹紧。

2．3 夹具装配图的绘制

夹具装配图的绘制，是在夹具结构方案草图经过老师审定之后进行的。夹具的总装配图应按国家制图标准绘制，绘制比例尽量采用1：1。主视图应按操作者的视线方向绘制。总装配图应将夹具的工作原理、各种装置的结构及其互相关心表达清楚。在完整地表达出夹具工作原理和构造的基础上，视图的数量尽可能少。

2．3．1 夹具装配图上尺寸、公差的标准

一般说来，在夹具总装配图上应标注的基本尺寸和公差有以下几种： 1）、夹具的轮廓尺寸

指夹具的最大轮廓尺寸。当夹具结构中有可动部分时，应包括可动部分处于极限位置时，在空间所占的尺寸。

2）、影响定位精度的尺寸和公差

主要指工件与定位元件及定位元件之间的尺寸、公差。

3）、影响对刀精度的尺寸和公差

主要指刀具与对刀或导向元件之间的尺寸、公差。

4）、影响夹具在机床上的安装精度的尺寸和公差

主要指夹具安装基面与机床相应配合表面之间的尺寸、公差。

5）、影响夹具精度的尺寸和公差

主要指定位元件、对刀元件、安装基面三者之间的位置尺寸和公差。

6）、其他重要尺寸和公差

主要指定位元件、对刀元件、安装基面三者之间的位置尺寸和公差。

2．3．2 夹具公差与配合的选择

夹具尺寸会直接影响工件加工精度，取其公差为

j~k

35式中

j——夹具装配图上的尺寸公差或位置公差；

11k——与j相应的工件尺寸公差。

2．3．3 夹具装配图上形位公差的标准

1）、钻套轴线相对于定位表面（或轴线）的平行度、垂直度、对称度。2）、钻套轴线相对于底座底平面的垂直度。3）、处于同一圆周位置上的钻套所在圆的圆心相对定位元件的轴心的同轴度。

4）、活动定位件的对称中心线相对定位元件、钻套轴心线的位置度。

第三章 方案设计论证

3．1 设计思路

1）、首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用立式钻床加工比较合理。

2）、工件主要定位部分为Φ32mmH7的圆孔轴心以及Φ16H7的圆孔，我设想用长销小平面组合与菱形销定位，这样虽限制了五个自由度，但可以满足定位要求。

3）、最后将长销小平面组合固定在一块底板上，长销小平面组合与菱形销定位后，利用内六角螺钉和定位销定位进行夹紧，工件的夹紧力的方向垂直与工件的轴线方向，作用点为轴线上。

3．2 设计方法与结果

1）、首先对工件的加工要进行分析，已知工件上钻3-Φ16H7的孔，根据工件的形状和加工要求，采用钻床比较合理。

2）、在定位方面，采用了长销小平面组合与菱形销定位方式，仅限制了五个自由度，但满足了定位要求。所以只需要将工件夹紧就可以进行加工了，在垂直方向上进行夹紧。利用六角螺母拧紧的方式进行夹紧，由于工件是中批量生产，并且此方式简单使用，而且不影响加工过程，所以最总选择此方案进行夹紧。

3）、最后，对整个夹紧方案分析得出，定位可靠，夹紧工件稳定，所以此夹具设计可行。

致谢

本次课程设计是在指导老师的关怀和悉心的指导下完成的。他严谨的治学精神，严肃的科学态度，精益求精的工作作风，深深的感染了我。在指导老师的指导和关心下，我才有信心更好的完成此次课程设计。

机械制造装备课程设计是学完了机械制造装备设计和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次课程设计过程中我遇到了不少的困难，在老师的帮助和在图书馆查阅资料下，最终解决了困难。

这次课程设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力和独立解决问题的能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

参考文献

1.赵雪松 《机械制造装备设计》 武汉：华中科技大学出版社， 2.王先逵 《机械制造工艺学》 北京：机械工业出版社， 3.吴拓 《简明机床夹具设计手册》 北京：化学工业出版社， 4.李名望 《机床夹具设计实例教程》 北京：化学工业出版社， 5.陈立德 《机械制造装备设计课程设计》 北京：高等教育出版社， 6.孙恒 《机械原理》 北京：高等教育出版社， 7.喻子建 8.张玉 9.成大先 10.高小康

《机械设计习题与解析分析》 沈阳：东北大学出版社， 《几何量公差与测量技术》 沈阳：东北大学出版社， 《机械设计手册》 北京：化学工业出版社， 《互换性与测量技术》 北京：高等教育出版社，