夹具设计实训报告.doc

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…………………………………………………………………8
1、钻床夹具设计过程…………………………………………………9
1.1 工件本工序的加工要求分析…………………………………10
1.2 确定夹具的类型………………………………………………11
1.3 拟定夹具的定位方案和选择定位元件………………………11
1.4 确定夹具的夹紧方案…………………………………………12
1.5 确定夹具引导元件……………………………………………12
1.6 夹具的精度分析与计算………………………………………13
1.7夹紧机构设计与夹紧计算……………………………………14
1.7.1夹紧机构设计………………………………………14
1.7.2夹紧计算…………………………………………15
1.8 夹具操作过程明……………………………………16
2、绘制夹具总图………………………………………………………16
3、绘制夹具零件图……………………………………………………17
4、小结…………………………………………………………………17
5、设计心得体会………………………………………………………18
6、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
除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。

2、设计方案、设计方法、设计手段
（一）研究原始资料
在明确夹具设计任务后，应对以下几方面的原始资料进行研究。
1、研究加工工件图样
了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处理要求，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技术要求。
2、熟悉工艺文件，明确以下内容
（1）毛坯的种类、形状、加工余量及其精度。
（2）工件的加工工艺过程、工序图、本工序所处的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。
（3）本工序所使用的机床、刀具及其它辅具的规格。
（4）本工序所采用的切削量。
（二）拟订夹具的结构方案
拟订夹具的结构方案包括以下几个内容
1）确定夹具的类型
各类机床夹具均有多种不同的类型、钻床夹具有固定式、翻转式、盖板式和滑板式等，应根据工件的型状、尺寸、加工要求及重量确定为回转式。
2）确定工件的定位方案，设计定位装置
根据六点定位原则，通过分析工序图确定工件以椎孔定位，定位元件为心轴。
3）确定工件的夹紧方式，设计夹紧装置
常用的夹紧机构有斜楔夹紧、螺旋夹紧、偏心夹紧、铰链夹紧等。根据工件的结构，加工方法其因素确定为螺旋夹紧。
4）确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）
钻套的类型有固定式钻套、可换式钻套、快换式钻套、特殊式钻套，根据工件加工量确定为可换式钻套。
5）夹具精度分析与计算
6）绘制夹具总图
3、主要工作程序
1)零件本工序的加工要求分析
2)确定夹具类型
3)拟定定位方案和选择定位元件
4)确定夹紧方案
5)确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸)
6)夹具精度分析与计算
7)绘制夹具总图
8)绘制夹具零件图样
9）编写设计说明书
设计思想
本工序是为一挡环零件加工 1 个φ10H7 的小孔,所设计的一套钻床专用夹具。主要技术指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和使用性好。
我们在设计专用夹具时为了能满足工件的加工精度要求，考虑了合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行了必要的精度分析。由于是中批量生产，采用了固定式钻床夹具，提高了生产效率。在工艺性方面使这种夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。在使用性方面这种夹具的操作简便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要时可设置排屑结构。通过对钻床夹具设计的制作，进一步巩固和所学基本知识并使所学知识得到综合运用。学会查阅和收集技术资料，提高运用计算机辅助设计的能力，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。
设计思想：以定位轴为主定位，以固定式套筒为辅助定位。

此次需要完成的题目如下：
如下图所示，设计加工挡环上φ10H7小孔的钻床夹具。图中其他各表面均已加工完毕。 

1、钻床夹具设计过程
如下图所示为挡环工件造型图：

1.1 零件本工序的加工要求分析
钻φ10H7孔
本工序前已加工的表面有：
(1) φ50孔、φ24H7孔及其端面；
(2) 外径φ80、φ64两端面。
本工序使用机床为 Z5125立钻。刀具为通用标准工具。
1.2 确定夹具类型
本工序所加工一个孔 (φ10H7)，位于工件外径φ 80的圆周上，孔径较小，工件重量轻、轮廓尺寸以及生产量为中批量生产
等原因，采用固定式钻模。
1.3 拟定定位方案和选择定位元件
(1) 定位方案
根据工件结构特点，其定位方案有二：
①以 φ 24H7孔及其左端面为定位面，以φ 50孔左端面为定位面，限制5个自由度。这一定位方案，存在基准不重合误差，会引起较大的定位误差。
②以φ 24H7孔及其右端面为定位面，以φ 50孔左端面为定位面，限制5个自由度。这一定为方案设计基准与定位基准重合，所以ΔB=0比较上述两种定位方案，初步确定选用第二种方案。
(2) 选择定位元件
选择带台阶面的定位心轴，作为以φ10H7孔及其端面的定位元件。定位副配合取φ10H7/f6。
(3)定位误差计算
加工φ10H7孔时孔距尺寸 18±0.1mm的定位误差计算
由于基准重合，故ΔB=0；
不存在基准位移误差，故ΔD=0 。
由此可知此定位方案能满足尺寸18±0.1mm的定位要求。
1.4 确定夹紧方案
参考夹具资料，
以定位轴为主定位，以固定式套筒为辅助定位，采用 M18螺母、端盖、垫圈和定位轴在φ24H7孔右端面夹紧工件。
1.5 确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 )
由于生产量为中批量生产故选用可换钻套。
主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准 GB/T2263 — 80 、 GB/T2265 — 80选取。
钻孔时钻套内径为φ10+ mm。
外径为φ16mm 。 +
中间衬套内径为φ16 + mm。
中间衬套外径为φ22 mm。
钻套端面至加工面的距离取 8mm。
麻花钻选用φ10mm 。
引导元件至定位元件间的位置尺寸为50± 0.03 mm。
钻套轴线对基面的垂直度允差为 0.02mm。
1.6 夹具精度分析与计算
所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸 18± 0.1mm；孔 φ10轴线对 φ24 轴线间垂直度公差0.1 mm等二项，精度分别验算如下：
(1)尺寸 18± 0.1mm的精度校核
A、定位误差ΔD，有前计算，已知ΔD=0；
B、钻套与中间衬套间的最大配合间隙ΔT1= 0.027mm；
C、定位轴的定位端面至衬套中心距离（50mm）其尺寸公差按工件相应尺寸公差的三分之一取为ΔJ1=0.03 mm；
D、麻花钻与钻套内孔的间隙 X 2= 0.04mm；
E、钻套外径与中间衬套内径间的最大配合间隙ΔI= 0.027mm；
F、钻头在钻套孔中的倾斜误差：
X1=（B+S+H/2）×X2 ÷H
由于B=5 mm，S=8 mm，H=15 mm。
所以X1=（5+8+9）×0.04÷18=0.059
G、钻套中间衬套内外表面轴度公差e1=e2=0.02 mm；
按概率法相加
ΔT=［（2ΔJ1）2+ e12+ e22+Δ12+ X12］
=0.124 mm
ΔD+ΔT=0.124 mm＜0.2 mm
因而该夹具能保证尺寸18± 0.1 mm的加工要求。
(2)孔φ10轴线对φ24轴线间垂直度公差0.1 mm精度校核
钻套孔轴线对夹具底座间垂直度误差ΔT=0.02 mm
因此此夹具能保证两孔轴线的垂直度要求。
1.7夹紧机构设计与夹紧计算
1.7.1夹紧机构设计
根据设计思想，则此钻床夹具采用固定式钻床夹具，草图如下所示：

1.7.2夹紧计算
1）
查表可得=42.7、 xf=1.0、 yf=0.7、.=.0.9
因此Fz=.595N

查表可得=0.021、 xM=2.0、 yM=0.8、.=.0.87
因此 扭矩 M=1.6Nm
由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式
P=K×
其中：其余系数K=K1×K2×K3×K4
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
所以 K=1.3×1.1×1.15×1.2.=1.98
考虑实际夹紧力较小，以及所加工零件的结构特征，决定选用滑动压板夹紧结构 而且不需要进行强度.校核.。

1.8操作过程
扭松螺母将工件装到定位轴上，装上端盖扭紧螺母，则工件被固定。扭松螺母，拆下端盖，则可取下工件。
2.绘制夹具总图
根据已完成的夹具结构草图，进一步修改结构，完善视图后，绘制正式夹具总装图。如下所示;

3.绘制夹具零件图
如下所示; 4.小结
1）目标完成情况：
经过几个月的努力，设计达到了预想的成功，由于条件的限制没能加工出成品，但对于我自己来说已经学到了不少东西。
2）存在不足：
一是对钻床的不熟悉，二是在公差与配合方面的知识所学较少。
3）程序设计中遇到的问题及解决方法：
主要困难：
学院图书馆相关资料有限，设计此项目任务重工作量大物力条件有限以及经济上的原因造成难以落实原材料加工出成品
5、课程设计心得体会
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。
为期三周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我们小组五名同学在老师的细心指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》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。
这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对夹具精度分析与计算和运用CAD画出夹具零件图到最后夹具总图的成型。都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。
设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。
制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要心平气合的一步一步来。
总体来说，通过这次设计我受益匪浅。在摸索该如何画出夹具零件图时的过程中，也特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。
本次课程设计主要为专用夹具设计。我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！
最后，我还是要衷心地感谢老师。

参考文献：
[1] 李华.机械制造技术.高等教育出版社,2007
[2] 薛彦成.公差配合与技术测量,1992
[3] 莫章金.周跃生.AutoCAD2002工程绘图与训练,2007
[4] 隋明阳.机械设计基础,2002
[5]王先逵.《机械制造工艺学》，2003

附图一

附图二

附图三

3