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钻床夹具设计说明书 西南交通大学本科毕业设计（论文） 钻床夹具设计 年级:2022级 学号:20228938 姓名:耿孟娇 专业:数控技术 指导老师:刘顺东、谢敏 2022年6月 院系机械工程系专业数控技术 年级 2022级姓名耿孟娇 题目钻床夹具设计 指导教师 评语 指导教师 (签章) 评阅人 评语 评阅人 (签章) 成绩 答辩委员会主任 (签章) 年月日 毕业设计（论文）任务书 班级 2022级数控技术1班学生姓名耿孟娇学号 20228938 发题日期：2022 年 3 月 1 日完成日期：2022 年 6 月 18日 题目钻床夹具设计 1、本论文的目的、意义 （1）培养学生运用机械制造工艺学及相关课程的知识，并结合生产实践中学到的知识，独立地分析和解决问题，能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具。 （2）培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。 （3）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 2、学生应完成的任务： （1）完成论文相关资料的收集。 （2）完成不少于10000字符的英文相关资料翻译。 （3）完成夹具的总体方案设计。 （4）完成夹具的结构设计，画出夹具总装图及典型零部件图（要求总图量至少达到两张0号图）。 （5）完成具有规定格式的设计说明书（不少于15000字）一份。 3、论文各部分内容及时间分配：（共 16 周） 第一部分收集毕业设计所需要的中文、英文资料，选定设计零件（2周）第二部分完成毕业设计中的英文翻译部分（1周）第三部分设计、修改钻床夹具结构草图（4周）第四部分完成钻床夹具的误差计算（1周） 第五部分绘制、修改钻床夹具装配图、零件图（5周）第六部分完成毕业设计中的论文部分（1周）第七部分修改、整理及装订毕业设计有关资料（1周）评阅及答辩（1周）备注:1 孙已德.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，1983； 2 李名望.机床夹具设计实例教程.北京：化学工业出版社，2022.8； 2 李家宝.夹具设计.北京：中国工业出版社，1961.5； 3 傅成昌,傅晓燕.公差与配合问答.北京：机械工业出版社，2022.1； 4 虞自奋.AutoCAD2022高级案例解析.北京：中国电力出版社，2022.5； 5 HIRAMEGRANT.夹具-非标准夹紧装置.北京：机械工业出版社，1974.5； 6 曹岩.机床夹具手册与三维图库.北京：化学工业出版社，2022.3； 指导教师：刘顺东、谢敏 2022 年 2 月 28日 审批人： 2022年月日 摘要 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 该论文的设计任务是加工零件（机壳）上的五个孔，端面四个，侧壁上一个。由于该零件属于大批量生产，钻孔精度要求较高，所以设计一个专用的钻床夹具，保证零件的加工质量。由于夹具的利用率高，经济性好，使用元件的功能强并且数量少，配套费用低，降低了生产成本；采用夹紧装置，缩短停机时间，提高生产效率。 设计钻床夹具，首先要仔细分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；在完成夹具草图后，进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理的结构实现各零部件间的相对运动；根据各零件的使用要求，选择相应的材料。 完成钻床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二维图形的绘制，首先画装配图，然后从装配图上拆画零件图，标注相关尺寸及技术要求，最后进行论文的撰写、整理、修改完成该毕业设计。 关键词：夹具；钻床夹具；精度；CAD Abstract Fixture is an indispensable component in machining, in the machine tool technology to high-speed, high efficiency, precision, complex, intelligent, environmentally friendly direction, driven by fixture technology is moving in high-precision, high efficiency, module, combination, general economic direction. The task of the thesis is processing five holes on parts (cabinet) ,four face, a sidewall.As the parts are high-volume production,hole require high precision, so the design of a special drilling fixture.Assurance the quality of machining .Thanks to the high utilization rate of the fixture, the economy is good, with strong features and a small number of components, supporting low-cost, lower production costs,with clamping device, reduce downtime, improve production efficiency. Designed drilling fixture, the first careful analysis is the technical requirements for processing components, fixture design using the basic principles and methods.Prepared the fixture design scheme ;Meet the conditions of precision ,then reasonable installation, positioning, clamping;After the completion of draft fixture, and further consider the connection relation between parts and screws, nuts, pins and other fixed means,designing the reasonable structure to achieve relative motion between the various components;Requirements of the various components, select the appropriate materials. Completion of all drilling fixture design, using the AutoCAD drawing two-dimensional graphics,first draw assembly drawing, and then removed from the part drawing on the painting Parts,marking the related to size and technical requirements,finally, write a thesis, organize, edit, complete the graduation project. Keywords Fixture; drilling fixture; accuracy; CAD 目录 第1章绪论 (1) 1.1 机床夹具的发展概括 (1) 1.2 机床夹具的发展方向 (2) 1.3 夹具的特点 (3) 1.4 夹具的设计要点 (3) 第2章钻床夹具的总体设计 (4) 2.1 设计任务 (4) 2.2 夹具的设计步骤 (7) 2.3 钻床夹具的设计 (5) 第3章夹具的工作原理与结构设计 (10) 3.1 对定位元件的基本要求 (10) 3.2 定位方案与定位元件 (10) 3.3 夹紧 (11) 3.4 夹紧方案的选择 (12) 3.4.1 钻削切削力 (12) 3.4.2 实际所需夹紧力的计算 (14) 3.4.3 夹紧方案 (17) 3.5 夹具的使用方法 (21) 第4章钻床夹具体及夹具零件的设计 (22) 4.1 夹具体的要求 (22) 4.2 夹具体毛坯的类型 (23) 4.3 钻模板以及钻套的设计 (24) 第5章夹具误差的计算 (29) 5.1 角度尺寸公差 (29) 5.2 定位误差 (29) 5.3 工件在夹具上加工的精度分析 (30) 5.4 夹具误差的计算 (31) 第6章零件材料 (36) 6.1 标准件 (36) 6.2 盖板、中间板、底板 (37) 6.3 铰链叉架、压板 (39) 6.4 长型固定钻套、可换钻套 (41) 6.5 螺纹头凸肚手柄 (43) 致谢 (45) 参考文献 (47) 第1章绪论 1.1 机床夹具的发展概括 机床夹具的现状：机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的空间位置，用来加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。 夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右，为了适应科学技术的快速发展，我们在短短几年内需更新大量的专用夹具，这样即提高了加工的成本，也造成了材料的浪费，为了减少这种情况，我们可以采用数控机床的柔性化制造技术。 近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高机床夹具的标准化程度。 1.2 机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向：主要表现为标准化、精密化、高效化、柔性化和模块化等五个方面。 （1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。 （3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （4）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 （5）模块化模块化的设计省时、节能，体现在各种先进夹具的系统中，为夹具的计算机辅助设计与组装打下了坚实的基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库和用户使用档案库，可进行夹具优化设计，进行夹具的三维实体组装。模拟仿真刀具的切削过程，为用户提供正确、合理的配套方案，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。 1.3 夹具的特点 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 专业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高效夹紧装置，以缩短辅助时间，以提高生产效率。 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小批量生产。 4）使用性好 专用夹具的操作应简单，省力，安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。5）经济型好 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。 1.4 夹具的设计要点 确定各表面加工方案，在选择各表面孔的加工方法时，需综合考虑以下因素：（1）要考虑各表面的精度和质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 （2）根据生产类型来选择，在大批量生产中可使用专用的高效率的设备；在单件小批量生产中则使用常用设备和一般加工方法。 （3）要考虑被加工材料的性质。 （4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 （5）此外，还要考虑一些其他因素，如加工表面的物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。