连接头钻床钻孔夹具设计说明书.docx

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1、设计概述31、任务分析及思路21.1 任务分析:21.2 设计思路:22、钻床夹具32.1 钻床夹具在加工中的作用32.2 钻床夹具的确定32.3 钻模类型的选择42.4 钻套的类型42.5 钻模板的类型52.6 专用夹具的组成52.7 工件零件图63、夹具设计73.1 夹具设计的基本原则73.2 定位方案7定位方案的选择73.2.1 定位元件的选择93.3 夹紧方案12夹紧元件的注意事项123.3.1 夹紧元件的确定123.4 辅助装置17对刀装置的确定173.5 夹具体装置17夹具体装置的确定173.5.1 夹具体零件图的绘制18误差分析193. 6夹具装配总图223.6.1 CAD 图展

2、示： 25作品特点28参考文献3()定位元件的选择 常见的定位元件:1、平面定位：一般可分为仁要支承和辅助支承两类。主要支承包括：支承钉、支承板、可调支承、白位支承。特点：用来限制工件的 自由度,具育独立定位作用。辅助支承:用来加强工件的支承刚性,不起限制 工件自由度的作用,适用于精基准。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、定位套和半圆套。特点:对中性好,安装方便, 成本低，可用于粗精基准。表 2-1根据上述定位设计的方案的确定，选择其内孔定位为短销与V形块配合：适应 于组精准定位，限制五个自由度，其中短销限制两个自由

3、度，支撑板限制三个自 由度。工件在机床上或夹具中未占用正确位置是无法进行加工的（如图2）因此要对工 件的自由度进行限制。通过对工件进行分析，可采用圆柱心轴20H7的孔进行 定位，采用短销限制X,Y的移动。M20LH。6gI H7 020g601蝇图2短销由于工件置于水平面上进行定位，以此来限制一个移动两个转动的自由度，同时 更有利于工件的加工时的稳定。但是Z方向上的旋转这一自由度未被限制。因 此必须将Z方向的旋转自由度进行限制。此时就需要一个可移动的V型块在工 件的左端进行限制，同时可以避免过定位，（如图3）20-0.01150.02对于工件的定位装置时，除根据六点定则确定限制自由度和定位元件

4、外，还 必须考虑工件的定位精度是否足够。对于精度为H7级公差的孔通常采用精度为 g6图7的定位稍或者圆柱心轴与工件定位基面进行配合，定位稍与夹具体可采 用6的过盈配合，（如图4）此外定位原件上的定位表面还有较小的表面粗糙 度，例如Ra0.4 u m , RaO.l u m , Ra0.2 u mo此外由于定位基准和定位表面的 误差以及基准不重合误差的影响，导致工件的定位精度下降，因此定位原件应还 具备较好的耐磨性。3.3 夹紧方案夹紧元件的注意事项（1）夹紧力的方向：夹紧力的方向应朝着定位聪准而，同时加紧力的方向尽可 能的与切削力和工件重力相同。从而能简化夹紧装置的结构和便于操作，减小工 人的

5、劳动强度。（2）夹紧力的作用点的选择：夹紧力的作用点应选择在定位元件的支承范围内。 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形对 加工精度的影响。加紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小工件转动趋势或 变形。（3）夹紧力大小的估算:需要考虑工件受到的切削力,离心力,惯性力及重力, 利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出，但是实际上，夹紧力的大 小还与工艺的系统的刚性，夹紧机构的传递效率有关因此只能进行粗略的计第。（4）减小夹紧变形的措施：增加辅助之承和辅助夹紧点，分散着力点，增加压 紧件接触面积。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：夹具的动力源包括手动、气动、

6、液压、电动、电磁、弹簧力、向心力、真空 吸力等。设计夹紧机构时，还要考虑所用的电源。选择电源时，通常应遵循以 下几点：（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）经济性：考虑到经济效果，不仅要减少对电源设施的投资，还要保证经济的 支出的正常。（3）操作性：夹紧机构应具备操作灵活、方便等特点。3.3.1 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，即起楔紧的作用, 山用斜楔直接夹紧工件的夹紧力较小，且操作费力的特点，所以仅在些小型 钻床和铳床上应用(2)螺旋夹紧机构：采用单个螺旋夹紧或其他元件组合实现1：件夹紧的机构. 具

7、有增力比大，自锁性能好两大特点，适用手手动夹紧装置中。(3)偏心轮机构：用偏心件宜接或间接与其他元件组合来实现夹紧工件的机构. 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。(4)钱链夹紧机构：是由钱链杠杆组合而成的一种增力机构.其特点是结构简. 增力倍数倍数较大.摩擦损失较小但无自锁性能在机械化装置中得到广泛应用。(5)联动夹紧机构：利用个原始作用力实现单件或多件的特点，多向同时夹 紧。(6)定心夹紧机构：种能同时实现定位和夹紧的特殊夹紧机构。主要适用 于在装夹网转体的夹具例如(三爪卡盘.弹簧夹头)。表 2-3根据上述在定位时在定位时，采用可移动V型块进行定位，防止过定位的发

8、生, 同时也为加紧装置的设计做了铺垫在夹紧时，可使用梯形螺纹传动，(如图5) 来带动V型块移动实现工件的夹紧，同时螺纹夹紧自锁性好，适用于手工夹紧。 对于传动螺纹(在此处使用最常用的传动螺纹梯形螺纹)夹紧装置如图所示，当 需要夹紧工件进行加工时，只要旋紧螺杆到锁柄就可以实现V型块的夹紧，加 工完成后，旋开螺杆，在螺杆的带动下将V型块拉开，就可以卸下工件。(如 图6)75图5螺旋杆柄锁150.022oi.oizoo-HCMe开口垫圈：1为了螺母夹紧与加工工件接触，在加工过程中容易损坏加工工件，所以采用垫 片来减少工件的损坏。2该夹紧装置中采用开口垫圈更容易拆卸工件，节省辅助时间，提高了生产效率。

9、003.4 辅助装置对刀装置的确定钻套是钻模上特有的元件，用来引导刀具，来保证加工孔的位置精度以及提 高工艺精度以及工艺系统的刚度。因为被加工孔的基准(H7),所以钻套导向孔 的基本尺寸可取被加工的孔的基本尺寸，加工孔的尺寸为10,精度为G7或F8, 因为加工的孔10H7 (),为保证精度，钻套的内孔应选G7的公差 (10.0.OO5 )。钻套并非单独迪里，其要被安装在钻模上才能发挥其作用，因此 钻套也要与钻模配合，可采用前的配合精度。此外钻模板还需要安装在夹具上, 为了确保钻模板安装在夹具体上的精度符合加工要求，使钻模板连接定位销定位 与夹具体连通，确保钻模板的位置精度，然后再用螺栓连接上紧

10、。如图所示。夹具体装置3.4.1 夹具体装置的确定夹具体是将夹具上的各种装置和原件连接成一个整体的最大，最复杂的基 础件。夹具设计原则应遵循以下几点。(1)应有适当的精度和尺寸的稳定性。(2)应有足够的强度和刚度。(3)应有良好的结构工艺性和使用性。(4)应便于排除切屑。(5)在机床上的安装应稳定可靠。表 2-4夹具上的各种装置通过夹具连接成一个整体，实现夹具的功能。如图，该夹 具可以通过铸造完成，材料为HT200,这样的夹具体同时可以省去定位平面，因 为可以在夹具体的上表面铳出一个平面用来定位，但要确保与工件底面接触的面 都要被铳到，为了保证夹具体上个装置的安装精度，在影响安装精度位置要进行

11、 加工，加工的粗糙度为0.8。3.4.2 夹具体零件图的绘制T|0Q”A|图10毕业设计概述毕业设计是对我们大学三年所学知识的综合测试，涉及到机械制造等所有方面， 包括了我们所学的和未学过的，现在时代发展迅速，机械行业也在迅速发展，虽 然现在是科技化时代，但是机械发展是必不可少的。这次的毕业设计不仅仅是让 我们熟悉所学的知识，还要让我们不局限在所学的知识中，我们要去开阔更多的 知识和认识，积极培养我们创新自主的设计能力。在这次学习的过程中，去发现 自己的不足，去改进自己的不足，我坚信学习知识是一个从量变到质变的变化， 这次毕业设计的制作，让我更加深入的学习到了夹具的各种知识，了解了钻床的 安装

12、、夹紧方案的选择、定位、分析、比较和确定。让学生得到一次全面的实际 科学实验的训练。总结出自己还有哪些不足的地方可以改善。其目的在于：一、让学生在校学到的机械设计基础和其他课程的理论知识与在实际工作生产 中那有些不同，同时去解决因为不同而带来的问题，提高自己在专业领域的能 力通过此次设计可以复习、加深有关机械设计方面的相关知识与能力。二、了解实际生产中的标准跟规范，学习其中方法，提高自己的独立的专业水 平，为以后的工作打好坚实的基础，以迎接在工作上未来的一切困难与机遇。误差分析用夹具装工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度很多，与夹 具有关因素有，定位误差AD,对刀误差AT,夹具在机

13、床上安装误差AA和夹具误差AL在机械加工工艺系统中,影响加工精度的其他因素综合称为加工方法的误WVXAA差AG。上述各项误差均导致刀具相对于工件的位置不确定,从而形成总的加工WW4/W误差ZA。(1)定位误差+0.021-0.007工件定位孔中20H7工）20。 nun）,定位稍为中20g6 （O20 0020 inm）,工序尺寸（340.1）mm,的工序基准为A,故定位基准与工序基准不重合，基准不重合误差为:AB=bs = 0.02mm。Xmax Dmax-dmin 0.021+0.020Y = 2 =2=2= 0.0205mm所以定位误差为0.0205+0.02 = 0.0405mm。（2

14、）对刀误差十 0.020+0.012在不考虑钻头偏斜，钻套导向孔尺寸为610元砺mm；较刀为610 + 0 006mm对刀误差为 AT = 0.020-0.006 = 0.014mm（3）安装误差A = 0（4）夹具误差定位元件的误差AJ因为定位稍安装在夹具体上为过盈配合，可得AJ1=O,定 位元件的误差为J2,AJ2 = 0.01+0.01=0. 02nlm。导向元件相对于安装基准的误 差为AJ3,钻套安装在钻模板上位过盈配合，但是在钻模板安装在夹具体上的 误差为 0.01mm,所以AJ3 = 0. 01mm。综上所诉AJ=AJl+AJ2+AJ3 = 0+0. 02+0. 01 = 0. 0

15、3mm（5）加工方法的误差仅1x=0. 2/3=0. 067mm有以上各项所诉可知，总的加工误差为上述各项误差之和，由公式EA=V（A）2 + （位）2 + （AA） 2 +（8）2 +（&）2 可知 除于 V0.04052+0.0142+0+0.032+0.0672 = 0.085mmJc = 5k-2A=0. 2-0. 0850经以上计算本次的夹具有一定的精度储备，可以满足此次的加工工件尺寸精 度。12. 6夹具装配总图10(a)主视图1夹具体2短销3开口垫圈4零件5钻模板6支承钉7钻套8螺旋杆9锁柄10V型块(b)俯视图(c)左视图操作步骤：将工件沿水平面进入V型块中，左右旋转一圈确保工

16、件接触到底 部托盘，然后使用螺旋夹紧使其夹紧工件，确保工件夹紧后，启动机床让钻头通 过钻套在对孔进行工作，钻完后即可以取出钻头，搬动手杆V型块，取下工件， 更换新工件如上操作即可3.6.1 CAD图展示:27作品特点本次毕业设计的产品能使工件在加工过程中,通过定位使得加工工件不会由于切 削力、重力离心力，及人工推力等力度的作用而产生位置变化或引起工件偏移， 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;结构较为简单易懂，使用起来很方便，从而可以扩大 生产量，同时降低成本。1、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、

17、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、对定方案的选挣、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、夹具的特点表 1-11.2设计思路：确定夹具的选择及选取合理的定位夹具方案，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。设计总结及致谢在本这次的毕业设计中既让我们运用到我们学习过的知识学，也培养了我们 如何去认真对待我们生活的每件事情，又如何完成每件事情。只有在不断的改进 当中我们才能做到更好，在本次设计过程中，我与老师，同学相互帮助，相互学 习，

18、认真细致的把每一处需要改进的地方认真的进行修改，认真查阅学习资料， 有什么不懂的地方，一定要认真的完成从而克服困难。夹具设计是我们专业课程知识，它包含了机械制技术的基本知识，基本理 论，和基本技能，是我们参加工作的一个必不可少的知识。“乘风破浪会有时” “直挂云帆济沧海”我今天认真的进行课程设计，就是为明天能在社会浪潮的大 海中悬起高高的远帆，本次的毕业设计让我在原有的专业技能知识上更上一层 楼，以前有不懂的地方，通过这次的毕业设计不但将之前不懂的弄懂了，而且还 对以前的学习内容有了自己的心得，明白了温故而知新这个道理，在以后的生活 工作中也能更加以专业的知识态度来面对问题。在本次的设计过程中

19、虽然还有很多不足之处，但是通过老师的悉心指导，同 学们的尽心尽力的帮助逐步完善下渐渐成型，在此感谢我的毕业设计指导老师和 同学们不厌其烦的帮我发现问题，帮助我解决问题，从最开始的无从下手到最终 完成终稿，使我能将学会的知识融会贯通才能完成这次的毕业设计，老师的悉心 教导我一定会牢记于心，同学的帮助也一定会懂得感谢，光阴似箭马上要步入社 会生活，在以后的生活工作中我会跟老师一样持着认真钻研，动手实践，报以极 大的热情投入工作中去。跟同学一样伸出援手，尽自己的那i份努力去帮助他人。 对李老师和同学们再次表示深深的敬意和由衷的感谢！参考文献1机床夹具的基本设计,李明望，2006年机械制造技术基础，武

20、汉理工大学出版社，1994年机床夹具设计，哈尔滨工业大学、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1()月6现代机床夹具的设计要点，化学工业出版社，吴拓，20092、钻床夹具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，降低生产成本一（3）减轻工人的操作强度，降低对工人的技术要求表 1-22.1 钻床夹具的确定钻床夹具的类型很多，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

21、用过程中，其位置在机床固定不动。 殷川F在立式钻床上加工直径大FlOmm的用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此缘或耳座，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：加匚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手加工小型匚件上分布在不同表面匕的 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。

22、表 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。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lOkgo加匚同咽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.宜采用固定式年模在摇臂钻床上加工。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。（表 1-4由此可知道我们采用的是固定式钻模板专业钻床夹具。2.2 钻套的类型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

23、导刀具，防止其在加工过程中发生偏斜与加工时的振动。钻套 的类型已经标准化。HJ_ H7_固定钻套:归合石或；屋固定钻套结构简单,钻孔精度高,适用于单一钻孔 工序和小批量生产。H7 H1可换钻套:采用商或云配合间隙配合装入衬套内.用螺丝固定。Hl H1快换钻套：配合乌6或g5能快速更换不同孔径的钻套.特殊钻套:因I：件的形状或被加匚的孔的位置需要而不能使用标准钻套时，需 白行设计的钻套。2.3 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。固定式估模板：估模板克接固定在夹具体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。钱链式钵

24、模板：当年模板妨碍工件装卸或钻孔后需要攻螺纹时,钻模板用钱链 装在夹具体上。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 用技链螺栓将钻模板和工件起火紧。加工完毕后需要卸卜.钻模板才能装卸工 件。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匕 并随机床主轴往复移动。表 1-62.4 专用夹具的组成(D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。常用的定位元件行支承 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

25、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 f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。用户确定刀具 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、引导元件有对方 块、钻套等。(4) 夹具体用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。铳床夹具还要有定位键等。2.7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

26、适合这个零件的夹具，钻 出如下图所示中10H7的孔。Z0.0H- 60 0+II9Z图1枣件的加工工艺分析对于该零件的工艺分析，主要从结构、尺寸上分析，该零件结构属于较规则， 该零件(该零件采用45号钢锻件)的钻床夹具设计，主要是针对中10H7的孔，主 要加工表面有孔，槽，设计出一个专用夹具以便能够更好的达到加工精度，同时 扩大生产效率。采用一般的加工方式，尺寸上可以看出该零件为对称图形、经过 查看一些资料对这些尺寸进行了合理的标注：长680.2、宽260.03。在本工 序前各个尺寸要求均以加工完成，对于H7级公差要求的孔可以通过先钻孔后较 孔实现加工精度的要求。加工工艺路线1锻按照图纸锻造成

27、型。2热热处理调质处理HB240s260。3铳 按图纸要求粗精洗260.03尺寸达到要求。4铳采用专用夹具粗精洗12X28().2的槽成型。5钻 采用专用夹具钻中20H710H7孔成型。6钻 采用专用夹具钻中6孔成型。7划 按图纸要求划外形轮廓加工位置线。8钻 以划线作参考以10H720H7两孔为中心粗精洗外形轮廓达图纸要求。9钳去毛刺及棱边。10检验按图纸要求总检。11入库入成品库并做防锈处理。本次夹具主要围绕第5道工序来设计钻孔夹具设计。3、夹具设计夹具设计的基本原则(1)保证工件的加工精度,首先在于正确的选定定位基准,定位方法和定位元 件，注意要有足够的刚度可以承载或夹持力度保证工件的加

28、工精度。(2)提高生产效率。C用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应.应采用各种快 速高效的装夹机构保证操作方便.缩短辅助时间。(3)工艺性能好。专用夹具的结构应力求简单，合理.便于制造，装配.调整. 检验，维修等。(4)使用性能好。弓用夹n的操作应简便，行力，安全可饮。在客观条件允许 且又经济适用的前提下.应遵循手动、气动、液压、伺服的依次优先选用原则。(5)经济性好。专用夹具应尽可能采用标准元件和非标准结构，力求结构简单, 制造容易，尽可能的避免结构复杂、成本昂货。V表 1-83.1 定位方案定位方案的选择定位方案和定位元件的选择包括定位元件的结构，形状，尺寸及布置形式等，主 要取决于工件的加

29、工要求，工件定位基准和外力的作用状况等因素。 定位的方式类型有以下几种。完全 定位定位元件所能限制的自由度数且等F所需要限制和可能有的全部的 情况不完全 定位定位元件所能限制的口由度数目,不少户所需要限制的自由度数; 但少6个由度的定位情况。欠定位定位元件所能限制的自由度少于所需要限制的自由度数的定位情况过定位定位元件所相当r的支撞点数多f所能限制的自由度.即所相当f 的额外多个支撑点币:复限制同一个门山度的定位情况表 1-9该工件的加工精度有10的孔精度为H7的孔的粗造度为1.6,同时也要保证 010H7的孔中心线与O20H7的孔中心线距离在34 + 0.01内。考虑到与O10H7 孔的加工

30、精度及加工要求，现在满足加工要求的前提下设计夹具。根据对图样进行分析，本工序主要是围绕（P10H7进行加工而该孔主要保证 10H7孔径及基面A与孔轴线垂直度要求，另外还要确保两孔中心距360.01 通过以上分析10H7孔径由刀具直径保证，位置精度必须限制五个自由度，但 由于该零件结构刚性较差，为了确保加工的稳定性，再增加一个辅助支承。现据 相关分析，推出以下定位方案，方案一：工件表面与夹具体上平面接触，以及20H7与长销配合，该方案限制七 个自由度属过定位，由于该零件的平面定位平面制造精度不高，所以该方案不采 纳。方案二：工件表面与夹具体上平面接触，以及20H7与短销配合，该方案限制四个自由 度属欠定位，所以该方案也不采纳方案三：工件表面与夹具体上平面接触，以及20H7与短销配合，V型块夹紧。 该方案属于不完全定位，该方案适合本工序。总结：根据对图样分析，本钻孔采用第三种方案。采用V型块与螺母，短销配 合来对零件进行定位与夹紧。