杠杆臂钻孔钻床夹具设计.docx

目 录
毕业设计概述........................................................................................................2
1、任务分析及设计思路................................................................................3
1.1任务分析.........................................................................................................3
1.2设计思路.........................................................................................................3
2、钻床夹具 3
1．1钻床夹具在加工中的作用 3
1．2钻床夹具的确定 3
1．3钻模类型的选择 4
1. 4钻套的选择................................................................................................. 4
1. 5钻模板的类型...............................................................................................4
1. 6专用夹具的组成..........................................................................................4
1．7 工件零件图 4
3、夹具设计 5
2．1 夹具设计的基本原则 5
2．2 定位方案 5
2．2．1 定位元件的确定 5
2．2．2 定位基准的确定 6
2．3 夹紧方案 7
2．3．1 夹紧元件的注意事项 7
2．3．2 夹紧元件的确定 7
2. 4辅助装置 8
2．4．1 钻套 8
2．5夹具体装置 9
2. 5. 1夹具体装置的确定......................................................................11
2. 5. 2夹具体装配图的绘制..................................................................11
2. 6夹具装配总图..................................................................................................11
2. 6. CAD图展示.....................................................................................11

4、作品特点 12
5、设计总结.........................................................................................................13
附录：（设计图纸、工艺卡片、程序等）......................................................15

毕业设计概述
毕业设计是通过一个实践的完成，培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识以及基本技能，是对学生在校期间所学知识的综合考察，也是对知识转化为能力的实际测验，使学生受到一次较为全面的科研实践与训练。其目的在于： 
一、培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。 
二、学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 
三、使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 
我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。
夹具设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的夹具设计。在产品的生产过程中,用来安装工件固定在正确位置上,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 
钻床专用夹具的作用可归纳为以下四个方面： 
 一、保证加工精度：钻床夹具可准确提高工件孔及孔系间的位置精度可以保证加工精度。 
二、提高生产效率：钻床夹具可快速地将工件定位和夹紧同时还可以省下划线找正的辅助时间，提高生产效率。
三、减少劳动强度：采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。   
四、扩大钻床的生产产量：利用钻模其结构简单制造方便，可使其的批量生产得到广泛应用。
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一、任务分析及思路
1.1 任务分析:
1、明确夹具的功用，选择夹具的类型
2、定位方案的选择、分析、比较和确定
3、夹紧方案的选择、分析、比较和确定
4、对定方案的选择、分析、比较和确定
5、夹具各部分元件的选择
6、夹具的精度分析
7、夹具的特点
1.2 设计思路:
夹具精准度分析及绘制夹具装配草图，并利用专用软件绘制出夹具动态仿真图检验夹具运行的可行性进行分析，最终确定夹具设计方案!确定夹具功能以及夹具类型，选择定位方案及夹紧方案，对定位方案的选择，夹具各部位零件的选择，夹具的精准度以及夹具的特点
二、钻床夹具
1.1钻床夹具在加工中的作用
（1）保证加工精度，并使工件的加工精度稳定
（2）提高劳动生产率，降低生产成本
（3）减轻工人的操作强度，降低对工人的技术要求

1.2 钻床夹具的确定
钻床夹具的种类繁多，可按夹具的应用范围分为以下几类。
（1） 固定式钻模：固定式钻模是指在使用过程中，其位置在机床固定不动。一般用于在立式钻床上加工直径大于10mm的单孔或在摇臂钻床上加工平行孔系。固定式钻模的夹具体上需设置凸缘或耳座，以便将其固定在钻床工作台上。

（2） 移动式钻模：用于钻削中小型工件同一表面上的多个孔。
（3） 分度式钻模：加工同一圆周上的平行孔系，同一截面内的径向孔系或同一直线上的等距孔系时，钻模上应设置分度装置。带有分度装置的钻模称为分度式钻模。
（4） 翻转式钻模：组翻转式钻模一般用于加工小型工件上分布在不同表面上的孔。
（5） 盖板式钻模：盖板式是定位元件，夹紧装置及钻套均设在钻模板上，钻模板在工件上装夹。
（6） 滑盖式钻模：是是一种带有升降钻模板的通用可调夹具。
1.3钻模类型的选择
钻模设计时首先要根据工件的尺寸，形状，重量，加工要求和批量等选择夹具的结构类型，①在加工工件精度要求高且钻孔直径大于10mm时，应选择固定式钻模。②翻转式钻模和移动式钻模适用于中小型工件上的孔的加工，工件装入夹具后的总重量不宜超过10kg。③加工同一圆周上或同一平面内的多个平行孔系时，若夹具和工件的总重量超过15kg，宜采用固定式钻模在摇臂钻床上加工。④对于孔的垂直度和孔距精度要求不高的小型工件，宜采用滑柱式钻。

根据上述介绍本设计夹具采用翻转式钻模专业钻床夹具
1.4钻套的选择
钻床夹具的结构特点是它具有特有的钻套和钻模板。钻套是保证钻模中被加工的孔的位置精度，引导刀具，防止其在加工过程中发生偏斜，提高刀的刚性，防止加工时的振动。钻套的类型已经标准化。
①固定钻套:配合或固定钻套结构简单，钻孔精度高，适用于单一钻孔工序和小批量生产。
②可换钻套：采用或配合，间隙配合装入衬套内，用螺丝固定。
③快换钻套：配合或能快速更换不同孔径的钻套。
④特殊钻套：因工件的形状或被加工的孔的位置需要而不能使用标准钻套时，需自行设计的钻套。
1.5钻模板的类型
钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模板上的正确位置。钻模板可分为以下几种类型。
①固定式钻模板：钻模板直接固定在夹具体上。采用两个圆锥销定位及螺钉紧固的结构也可采用整体的铸造或者焊接结构。
②铰链式钻模板：当钻模板妨碍工件装卸或钻孔后需要攻螺纹时，钻模板用铰链装在夹具体上。
③可卸式钻模板：钻模板以两个定位孔在夹具体上的圆柱销和菱形销上定位，并用铰链螺栓将钻模板和工件一起夹紧。加工完毕后需要卸下钻模板才能装卸工件。
④悬挂式钻模板：在立式钻床上采用多轴传动头加工平行孔系时，所采用的钻模板通过两导柱直接悬挂在传动箱上，并随机床主轴往复移动。

1.6专用夹具的组成
（1）定位元件
它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。常用的定位元件有支承钉、定位销、V型块等。
（2）夹紧装置
用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置
（3）对刀、引导装置
对刀、引导装置的作用是确定刀具相对于夹具的位置，或引导刀具进行加工。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为引导元件。常用的对刀、引导元件有对刀块、钻套等。
(3) 夹具体
用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。
(5) 元件及装置
根据夹具特殊功能需要而设置一些元件或装置。如分度装置、靠模装置、连接件、操作建议及其他辅助元件等。铣床夹具还要有定位键等。

1.7工件零件图
本次设计的是根据所给出零件图的尺寸和结构，设计出适合这个零件的夹具，钻出如下图所示Φ10Φ13的孔。

零件的加工工艺初步分析
 该工件的结构形状比较不规则，臂部刚性不足，加工孔φ10mm位于悬臂结构处，且该孔精度和表面粗糙度要求高，故工艺规程中分钻、扩、铰多个工序。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。

零件的技术要求分析
1.调质处理240-260HBW。
2.未注倒角C1.5。
3.键槽16H7x84.5

工艺路线：
10、 备料 块件114.5x77x20
20、 热处理 调质处理HRC62
30、铣 ①粗精铣v形块左右端面至112.5mm
②粗精铣v形块前后端面至75mm
④粗精铣轴瓦锁止口
40、 钻 ①钻ø4.5孔
②攻M5螺纹孔至图纸尺寸
50、 粗精铣16H7x84.5直槽成活
60、 粗精铣16H7x75直槽成活
70、 检验 按图样要求总检
80、入库

2、夹具设计

2.1 夹具设计的基本原则
（1）满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性；
（2）有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的施工过程；
（3）满足装夹过程中的简单与快速操作；
（4）易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行；
（5）满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性；
（6）尽可能的避免结构复杂、成本昂贵；
（7）尽可能选用市场上质量可靠的标准品作组成零件；
（8）满足夹具使用国家或地区的安全法令法规；
（9）设计方案遵循手动、气动、液压、伺服的依次优先选用原则；

2.2 定位方案
2．2．1定位元件的确定
常见的定位元件：
1、平面定位：包括支撑钉、支撑板、可调支撑、自位支撑、辅助支撑。特点：适用于精基准，工件重量、切削负荷较大的场合。
2、内孔定位：包括定位销、圆柱销、定位心轴。特点：适用于粗精准定位，限制转向自由度
3、外圆定位：包括V形块、定位套。特点：对中性好，安装方便，成本低，可用于粗精基准
根据定位设计的方案再加以具体化，选择其定位销和活动V形块。

2．2．2定位基准的确定
夹具用长销小平面组合一块V型块定位，利用长销小平面限制3个自由度，V型块限制2个自由度，长V形块4点定位，实现了完全定位原理
如下图所示：

2．3 夹紧方案
2．3．1 夹紧元件的注意事项
（1）夹紧力的方向：夹紧力的方向必须要有利于工件的定位，且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，以及工件刚度高的位置。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，要确定其对应的夹紧机构。
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夹紧力，以防止因反作用力夹伤操作人员。
（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）手动夹紧机构应具备操作灵活、方便等特点。
2．3．2 夹紧元件的确定
常用的夹紧机构：
（1）斜楔结构：是利用其斜面移动产生的压力来夹紧工件，但由于操作不便，仅在一些小型钻床和铣床上应用
（2）螺旋夹紧机构：采用单个螺旋夹紧或其他元件组合实现工件夹紧的机构，具有增力比大，自锁性能好两大特点
（3）偏心轮机构：为了减少辅助时间，可以使用各种快速接近或快速撤离工件的夹紧机构，其特点省力、安全、更换元件方便，对工人技术要求低，制造成本低。

根据上述采用其螺旋夹紧机构中的螺旋压板夹紧方式

如下图所示：

2．4 辅助装置
2．4．1 钻套
为了能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体相联接，钻套与工件之间留有排屑空间。
一、常用的钻套有：
（1）固定钻套：配合H7/n6、H7/r6结构简单，精度高。适用于单孔或小批量生产。
（2）可换钻套：H7/g5、H7/g6间隙配合装入衬套内，用螺钉固定。
（3）快速钻套：配合H7/g5、 H7/g6结构与_上述不同，不同固定螺钉便可更换。适用于加工多，更换不同孔径的钻套。
（4） 特殊钻套: 使用于工件结构形状和被加工孔的位置特殊性，标准钻套不满足时用的钻套。
二、钻套的尺寸、公差配合的选择：钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸。
（1）钻套内径基本尺寸:钻头、扩孔钻，铰刀是标准化尺寸刀具，所以内径刀与刀具按基轴制选择。钻套与刀具之间按一定的间隙配合，以防刀具使用时咬孔。
（2）钻套高度H:H= (1~3) D  斜孔H= (4~6) D
H过长，磨损严重，因此本钻套H取18mm。
（3）排屑空间h: h指钻套底部与工件表面之间的空间，h过大要引偏，过小不能排屑。
铸铁: S=(0.3~0.7) D小孔取小値。
钢:     S=(0.7~1.5) D大孔取大值。斜孔: S=(0~0.2) D
（4）性能要求:高硬度、耐磨
常用材料: T10A、T12A、CrMn或20渗碳淬火
D≤10mm  CrMn
D<25mmT10A、T12A(HRC58～64）
D≥25mm 20渗碳淬火（HRC58~64） 
根据加工工件要求，选择其固定钻套
如下图所示：

2．5夹具体装置
2.5.1夹具体装置的确定
（1）夹具设计基本要求：
（2）应有足够的强度和刚度
（3）结构简单紧凑，重量轻、体积小
（4）安装应稳固和安全，重心要低
（5）便于切削的排除
（6）具有良好的结构工艺性
2.5.2夹总具体零件的选用
一、支撑钉
支撑钉是用来限制工件的自由度的。因此对支撑钉有以下基本要求：
(1）足够的精度
由于工件的定位是通过定位副的接触(或配合)实现的，定位元件.上限位基面的精度直接影响工件的定位精度，因此，限位基面应.有足够的精度。
(2) 足够的强度和刚度
只有足够的刚度和刚度，才能避免在使用中变型或损毁。
(3) 耐磨性好
工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，导致定位精度下降。定位精度下降到一-定程度时，定位元件必须更换，否则，夹具不能继续使用，因此为了提高夹具寿命延长使用周期，定位元件要有较高的耐磨性。 （4）工艺性好
定位件的结构应力要求简单、合理、便于加工、装配和更换。

二、 销轴
销轴是一类标准化的紧固件，既可静态固定连接，亦可与被连接件做相对运动，主要用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。销轴的国际标准为ISO 2341: 1986。国内标准GB/T882-2000。

销轴可作为轴用，- -端有挡边，另一端加垫圈和开口销挡销轴上的转动件，这种销轴当然是用圆柱的。起定位功能时，圆柱和圆锥销各有用处，受力较大、要求固定可靠的地方用圆柱销;受力不大、要求定位精度高、又便于拆卸的用圆锥销。
销轴是把目种配件组合到一块。比如链片、链条都需要销轴的
销轴的种类: A、两连杆与销轴全部接触。
B、 其中之一连杆的中间部分挖空(中间销轴未接触)
C、两连杆的中部均有挖空,接触分为2端。
三、钻磨板

钻模板的定位矩形的零件，一般在模板的长边设定两个定位钉，短边设定一个定位钉，在定位钉的对面装顶紧螺丝。在用镗床或数控机床加工钻模孔的时候就将定位孔一块加工出来，这样没有积累误差。
钻模板的设计要点:
A、在保证钻模板有足够刚度的前提，要尽量减轻其重量。
B、钻模板.上安装钻套的底孔与定位元件间的位置精度直接影响工件孔的位置精度。
C、要保证加工过程的稳定性。
钻模板的类型:
A、固定式钻模板。
B、分离式钻模板。
C、铰链式钻模板。
D、悬挂式钻模板

2.5.2夹具体装配图的绘制

2．6夹具装配总图

使用方法：将工件放入V型块中，左右旋转一圈确保工件接触到底部托盘，然后使用偏心轮上的手杆使其夹紧工件，确保工件夹紧后，启动机床让切槽刀在对刀块对好刀，平行移动切槽刀使其在工件上切槽，切完后退刀，搬动手杆V型块在弹簧的作用下自动分开，取下工件，更换新工件如上操作即可
2.6.1 UG图展示：

作品特点
本产品能使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生震动，以保证加工精度，避免机床、刀具的损坏和发生人身安全事故。安装定位方便快捷；可调范围大，通用性好；操作调整简单省力，加紧动作迅速可靠。能降低工人技术等级要求，生产效率大大提高，且本产品制作成本低，物美价廉。
设计总结
在本这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了宽容，也学会了理解。
夹具设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。“千里之行始于足下”通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
通过这次夹具设计，我在很多方面都有所提高。综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次套摇臂钻床专用夹具设计工作的实际训练，从而培养和提高自我独立学习工作能力，巩固与扩充了夹具设计等课程所学的内容，掌握夹具设计的方法和步骤，掌握夹具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了夹具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程也都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
在这次设计过程中，我体现出自己单独设计夹具的能力以及综合运用知识的能力，也体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦之情！
参考文献

[1] 切削用量简明手册，艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年

[2] 机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年

[3] 机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年

[4] 机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年

[5]金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月

[6]机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年