毕业设计论文给定零件的车床与钻床的夹具设计

1、本科生毕业设计 给定零件的车床与钻床的夹具设计given the lathe and drilling machine parts of fixture design学 生 姓 名专 业学 号指 导 教 师学 院2011年 6 月摘 要本文主要围绕车床孔加工夹具和钻床孔加工夹具设计为中心。根据被加工阀体零件的指定工序要求，在车床上一次性装夹中镗削出三个孔，而钻床夹具的杠杆加工工序要求加工两个孔，是位于互成90°角的平面内，并且它的孔径不大。因此根据加工工序要求的不同夹具装置分别采用了旋转分度结构和翻转式钻模、最后逐步确定夹紧方式、定位方式、定位元件以及结构形式，并分析计算定位误差等步

2、骤完成夹具的总体设计。关键词：车床 钻床 夹具 定位 孔加工；abstractthis paper, focusing on lathe hole processing fixture and drilling hole processing fixture design as the center. according to the specified by processing body parts on a lathe process requirements, one-time clamping 1ta series in the three holes, and drilling f

3、ixture lever processing procedure request processing two holes, is located in a 90 ° angle of each plane and its aperture in unlikely. therefore according to the requirements of different processes are used for fixture device rotating indexing structure and tilting drill mold, finally gradually

4、 determine clamping mode, localization way, positioning components and structure form, and the positioning error analysis and calculation of the steps the overall design of complete jig.key words: lathe； drilling ；fixture ；locating； hole processing; 目 录摘 要iabstractii第1章 设计背景及趋势- 1 -1.1研究内容，目的意义- 1 -

5、1.2夹具的国内外现状和发展趋势- 1 -1.3 机床夹具的作用- 3 -1.4 机床夹具的功能- 3 -1.41夹具的主要类型- 3 -1.42 车床夹具设计要点- 3 -1.43 钻床夹具设计特点- 4 -第2章 车床夹具设计- 6 -2.1 设计目标分析- 6 -2.11加工工件的零件图（如图2-1）- 6 -2.12 阀体工件的主要加工工艺过程（表2-1）- 6 -2.13 设计任务书（表2-2）- 6 -2.14 工序简图（图2-2）- 7 -2.15 分析原始资料- 7 -2.2 确定夹具的结构方案- 8 -2.3 制定夹具总图的尺寸、公差配合- 12 -2.4 夹具精度分析计算-

6、 13 -第3章 钻床夹具设计- 14 -3.1明确设计任务、收集分析原始资料- 14 -3.11加工工具的零件图（图3-1）- 14 -3.12杠杆工件主要加工工艺过程（表3-1）- 14 -3.13 设计任务书（表3-2）- 14 -3.14 工序简图（图3-2）- 15 -3.15 分析原始资料- 16 -3.2 确定夹具的结构方案- 16 -3.21 根据六点定位规则确定工件的定位方式- 16 -3.22 选择定位元件，设计定位装置- 17 -3.23分析定位误差计算- 18 -3.24确定工件的夹紧装置- 19 -3.25 确定引导元件- 22 -3.26确定其他结构- 23 -3.

7、27 制定夹具技术条件- 23 -3.3夹具精度分析- 23 -总 结- 26 -参考文献- 27 -致 谢- 28 -第1章 设计背景及趋势1.1研究内容，目的意义随着我国改革开放的不断深入，市场经济体系的不断完善，我国工业逐渐向成熟化发展。在整个机械工业中，设计在其中占有的地位日益显现出来。工业设计主要包括三个方面的内容。第一是产品设计,第二是与产品有关的视觉传达设计，如产品的包装、商业广告等平面设计。第三是由产品设计扩展的环境设计如产品的展示与陈列，商品橱窗设计以及室内设计等。         产品设计作为工业设计的核心，它涉及

8、的面广，从人们的衣食住行，到社会的各行各业，产品设计无时不有，无时不在。产品设计的对象既包括一般的日用生活制品，也包括工业生产的机床，加工工具；既包括家用小电器产品，也包括专业的仪器，仪表；既包括私有的自行车，摩托车，也包括大型的汽车，飞机等交通工具；“从口红到宇宙飞船”都是属于产品的设计的范畴，本论文主要针对加工工具设计，在一定范围内又称“加工辅助设计”，即机床夹具体的设计。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究

9、中1，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。(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。1.2夹具的国内外现状和发展

10、趋势  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。1机床夹具的现状   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2。    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。特别是近年来，数控机床、加工中心、

11、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）能迅速而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。2现代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、高效化和柔性化等四个方面。  （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

12、。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

13、夹具等14。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

14、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。1.3 机床夹具的作用（1）、保证加工精度（2）、提高生产率（3）、扩大机床的使用范围（4）、降低生产成本（5）、改善工人的劳动条件1.4 机床夹具的功能1.41夹具的主要类型在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上;少数安装在床鞍或床身上。后一类属机床改装范畴，应用较少，不做介绍。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等3。1.定心式车床夹具

15、60; 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。2.角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。3.花盘式车床夹具  这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个t形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。1.42 车床夹具设计要点1.车床夹具与主轴的连接方式由于加工中车床夹具随车床主轴一起回转，夹具与主轴的连接精度直接影响夹具的回转精度，故要求车床夹具

16、与主轴二者轴线有较高的同轴度，且要连接可靠。通常连接方式有以下几种：(1)夹具通过主轴锥孔与主轴连接(2)夹具通过过渡盘与机床主轴连接2.对定位及夹紧装置的要求(1)为保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹具的限位表面进行仔细找正。 (2)设置定位元件时应考虑使工件加工表面的轴线与主轴轴线重合。(3)车床夹具的平衡及结构要求。对角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，设计时应采用平衡装置以减少由离心力产生的振动及主轴轴承的磨损。车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性;夹具结构应力求简单紧凑，轻便且安全，悬伸长度尽量小，使重心靠近主轴前支承。为保证安全，夹具体应制成圆形

17、，加具体上的各元件不允许伸出夹具体直径之外。此外，夹具的结构还应便于工件的安装、测量和切屑的顺利排出或清理。1.43 钻床夹具设计特点一、钻床夹具的主要类型钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。(1)固定式钻模 在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。(2)回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。(3)翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于f8f10mm。它可以减少安装次数，提

18、高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10 kg为宜。(4)盖板式钻模 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑;但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10 kg。5)滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。二、钻模的设计要点1.钻套钻套安装在钻模板或夹具体上，用来确定工件上加工孔的位置，引导刀具进行加工，提高加工过程中工艺系统的刚性并防

19、振。钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。(1)固定钻套(2)可换钻套(3)快换钻套(4)特殊钻套2.钻模板钻模板用于安装钻套，确保钻套在钻模上的正确位置，钻模板多装在夹具体或支架上，常见的钻模板有：(1)固定式钻模板(2)铰链式钻模板(3)可卸(分离)式钻模板(4)悬挂式钻模板第2章 车床夹具设计2.1 设计目标分析 2.11加工工件的零件图（如图2-1）图2-1 阀体零件简图 2.12 阀体工件的主要加工工艺过程（表2-1）表2-1 阀体工件主要加工工艺过程序号工序内容使用设备序号工序内容使用设备010铣底平面x5032030钻、铰销孔z5125020铣两端面m、n组合铣床040钻镗孔及孔c

20、a6140 2.13 设计任务书（表2-2）表2-2 设计任务书工件名称阀体机床型号ca6140材 料ht200生产类型中批生产夹具类型车床夹具同时装夹工具数1图2-2 阀体零件镗孔工序简图2.14 工序简图（图2-2）本夹具设计第4道工序钻及 三个孔的夹具。要求在车床上一次装夹中加工出来。本工序加工要求如下：（1）三孔中心须保持图上所标注的坐标尺寸。（2）三孔轴心线的平行度公差为，并且尽量使其与两端面m、n垂直。（3）三孔的表面粗糙度ra1.6um。 2.15 分析原始资料 (1) 从加工工件的零件图可以看出，工件的结构形状比较复杂，且壁较薄，所以受力后容易发生变形，设计时要注意夹紧力作用点

21、、方向与大小的合理确定。(2) 本道工序是最终加工，所以在此三孔加工时二件上其他需要加工的表面均已加工，圆柱定位销的基本尺寸是该基准定位孔i的最小极限尺寸，i孔,所以其基本尺寸为。考虑取小间隙配合及定位销的制造经济精度，取圆柱定位销定位部分的直径为。圆柱定位销的结构尺寸可参考国际gb/t220391中d310 a型来确定15。两定位销的销心距基本尺寸应等于空心距的平均尺寸155，取其公差为相应空心距公差的1/4，即为±0.012。削边定位销的结构参数可参照国际gb/t220391中d310 b型来确定。由书中查得削边定位销的b=2，代入下式 （式2-1）式中 d2和削边定位销相配的定

22、位孔直径的最小极限尺寸（） x2min定位孔与削边定位的最小配合间隙（） tld两定位孔中心距公差（） tld两定位销中心距公差（）得 0.041所以削边定位销圆柱部分的直径基本尺寸 d2=d2-x2min=（6-0.041） =5.959公差按h6选取，即d2= = =至此得到了定位装置见图2-3。（3）分析计算定位误差 通过对定位误差的分析计算，判别所设计的定位装置是否合理可行。1）孔和孔本身直径尺寸的定位误差 该三个孔本身的直径尺寸精度均直接由镗孔方法保证，不存在定位误差。图2-3阀体零件定位装置2.2 确定夹具的结构方案1 、孔a至孔i的尺寸30±0.2的定位误差，由于定位基

23、准与设计基准重合，因此b=0,y=x1min=d1min-d1min=（6.012-5.988）=0.024。由式2-1，定位误差d为d=y+b 将b=0，y=0.024代如上式得d=0.024 + 0=0.024由资料又知d允= 而d=0.024d允=0.133，所以此定位方案能满足尺寸30±0.2的加工要求。2、孔b至孔i的尺寸102±0.5的定位误差同理 d=y+b=0.024+0=0.024d允= d=0.024d允=0.333因而也能满足尺寸102±0.5的加工要求。同理，孔c至 孔i的尺寸125±0.5的定位误差也在误差允许值内，能保证此项加

24、工精度要求。3、孔b至孔i与孔ii连线的距离30±0.2的定位误差由上式 d=y+b b=0, 而y可由下式确定 y= 式中 a孔b的x坐标基本尺寸() l两定位销孔的中心距() x1max定位孔i与定位圆柱销间的最大配合间隙() x2max定位孔ii与削边定位销圆柱部分配合时的最大间隙()所以 y=0.024+ x（6.012-5.953）-0.024 =0.044代入d=y+b=0.044+0=0.044，d允dd允，故能保证30±0.2的尺寸精度要求。4、三孔轴心线平行度公差0.1的定位误差 由于三个孔在一次安装中加工，所以此项定位误差为0.由上述分析计算可知，本定位

25、装置能保证工件加工的精度要求，因此所设计的定位装置是合理的。5、确定工件的夹紧装置 夹紧装置对整个夹具影响很大，设计时一定要慎重考虑。1）车夹具对夹紧装置的要求 设计车夹具上的夹紧装置时，除了要考虑一般夹具设计应满足的要求外，还需注意车削加工的特点。车削加工时，工件旋转速度一般较高，所以二件除受切削力之外，由于有质量偏心而产生较大的离心力，故为了防止工件脱离定位元件甚至飞出来造成事故，必须使夹紧绝对可靠，应采取夹紧力较大且自锁性能好的夹紧装置4。 2）选择夹紧力的方向和作用点，夹紧力的方向，应指定定位支承面m，使定位可靠。夹紧力的作用点不宜施加在顶面n上，否则夹紧装置容易碰刀，既限制镗刀刀的活

26、动空间，又妨碍视线。此外还会使夹具的悬伸长度增大，影响加工的稳定性。所以夹紧力的作用点应选择在工件上距定位面m较近的周向凹槽内的e面上和周边f面上。这样，既可避免上述缺点，又能防止工件飞出，保证安全生产。工件的夹紧方式见图2-2. 3)夹紧装置型式的选择 为了使工件能快速套上或御脱定位销，可选用三个移动式螺旋压板，此结构夹紧可靠，操作方便。初步确定选用m12螺杆。 4）车床夹具装置的拟定 设计车床夹具时要尽量使结构简单，轮廓尺寸小，重量轻，夹具的重心要靠近车床主轴中心，以减小离心力的影响。夹具外形一般要圆整，所有元件不应超出夹具边缘之外，以免造成生产事故。如必要有不规则的凸出部分时，应加装防护

27、罩，确保安全生产。阀体零件需求在一次装夹中 削三个孔，则此车夹具必须采用旋转分度结构。 旋转中心坐标的确定 取孔c的中心为坐标原点，作x、y坐标轴，经换算得孔a的坐标尺寸为 x a =35 y b =95孔b的坐标尺寸为 x b =60 y a =23设o（x，y）为旋转中心，其中心坐标可按下述方法求得因为 oc2=ob2=oa2所以 （x-0）2+(y-0) 2=(x- x a)2+(y- y b)2（x-0）2+(y-0)2=(x- x a)2+(y- y a)2整理得 2xb x+2yby= xb2+ yb2 2xa x+2yay= xa2+ ya2今将x a =35 y b =95 x

28、 b =60 y a =23代入后得 x=16.37 y=47.07换算得旋转中心o距孔a的坐标尺寸为 x1=13.63 y1=47.93估算夹紧的可靠性 工件受力分析，见图2-4工件在加工时，受到自身的重力和镗削切削力作用，重力有使工件翻转的趋势，但由于工件的重量不大，夹具悬伸部分比较短，只要夹紧力适当，完全可以避免翻转，所以重力使工件翻转可以不进行验算。镗孔时，以粗镗a孔时切削力为最大，此时，在主切削力f z的作用下所产生的切削扭力矩有使工件转动的趋势，径向分力f y将使工件产生径向移动的趋势；轴向分力f x则使工件紧压在定位元件的工作面上，有助于工件定位可靠，减小夹紧力。夹紧力f垂直于工

29、件的定位面m，使工件与定位元件的工作面接触压紧。从工件受力情况和夹紧方式的分析可知，保证工件可靠夹紧的主要条件是：在夹紧力作用下所产生的摩擦阻力距应大于在主切削力f z作用所产生的切削扭力矩。图2-4工件受力分析若忽略压板与工件夹紧表面之间的压紧摩擦阻力矩，则所需夹紧力可用下式估算：式中k安全系数，取为2.5；r圆周切削力f z作用点至工件旋转中心的最大距离(),r为r= +1564.83；u摩擦系数，取为0.15；l摩擦圆半径（），取夹紧力作用点至工件中心的距离，近似地取为(155/2)=77.5；-主切削力（n）根据金属切削原理的知识，用硬质合金镗刀镗削铸铁工件孔时的主切削力可按下式计算现

30、取 =1.0，f=0.16/r，根据金属切削用量手册查知:当主偏角时，=848所以 =214.53n将上面确定的值代入公式得f=1495.5n下面计算夹紧装置所能输出的夹紧力及每个螺旋压板所能输出的夹紧力。根据简单螺旋夹紧力计算资料，当扳手长为190、作用力为15n时，m12的螺母产生的力约为1200n，则=600n总的输出夹紧力=3=3×600=1800=1495.5.可见，夹紧装置输出的总夹紧力大于本道工序镗孔时所需的夹紧力，说明夹紧力是足够的6、确定其他装置结构 工件装在分度盘端面的一个定位圆柱销和一个定位削边销上。若先镗a孔，其中心位于车夹具中心（即车床主轴回转中心），则圆柱

31、定位销 位于孔a上方30mm处。按坐标尺寸x=13.63、y=47.93定出分度盘旋转中心o。为防止磨损，心轴外面装有衬套。考虑切削有可能进入转轴、分度盘及夹具体之间而影响旋转精度，所以在心轴端面加装盖板。分度装置的结构形式可参考机床夹具设计手册来选取。由于三个孔的位置精度要求较低，所以可以采用手拉式弹簧圆柱销的轴向对定机构。在圆盘夹具具体端面开有三个轴向分度定位孔，内镶有村套，以防止磨损。在分度盘上装有手拉式弹簧圆柱销，镗孔时依次插入三个定位孔以进行分度。夹具体上还开有一个孔，内装有钢珠，压 簧 和 螺 钉，在分度盘上另加工三个锥坑，分度盘回转时，由于弹簧作用将钢珠压人锥坑，可起到预 定位作

32、用，使得圆柱销容易对准定位孔。为了能固定 分度盘，在夹具体端面开有环形t型槽，在分度盘上钻出三个螺栓孔，这就可以通过三个t型螺栓，将分度盘锁紧在夹具体的t型槽中。在考虑夹具体圆盘直径时，必须包含分度盘在内，因而直径尺寸较大。本工序在ca6140型车床上完成，夹具通过法兰盘与车床主轴相连。平衡方式的选择:由于车夹具上各元件离旋转中心距离不等，质量分布不均，所以高速旋转时将产生很大的离心力和冲击振动，使刀具加速磨损，影响工件加工表面质量和机床寿命，所以设计车夹具时必须考虑平衡问题。由于平衡计算的准确度不够高，生产中常采用配重法来达到夹具的静平衡。常用的平衡方式有下面几种5：1）块式和片式配重 按静

33、平衡估算的平衡铁，用螺钉紧固在夹具体适当的平衡位置上，在平衡铁上开有长孔，以便作适当的调节。2）铁配重 翻砂时直接出，重量不够时可加片式铁块以便调整。如重量过重，则可在平衡铁上钻减轻孔。3）灌铅配重 铅的密度很大，可以减小配重体积。4）微调配重 在夹具体圆周上开有t形槽，t形槽中嵌有顶丝锁紧的配重，可以沿圆周移动来寻找平衡位置，直至找到平衡位置后锁紧。本设计采用块式配重，在配重上开有弧形槽，以便调整至最佳平衡位置时用螺钉固定。2.3 制定夹具总图的尺寸、公差配合（1）最大外形轮廓尺寸 夹具的最大轮廓尺寸为。（2）保证工件定位精度的有关尺寸 主要有：1）定位表面间的尺寸公差和形位公差 工件上两定

34、位销的中心距及公差为，根据有关资料取夹具上两定位销之中心距及公差。2）定位销的配合公差 圆柱定位销与工件定位孔的配合取为；削边定位销与工件销孔ii的配合，经过计算，取削边定位销的圆柱部分的尺寸及公差为。（3）保证车床夹具安装精度的有关尺寸和公差 主要有：1）分度盘的旋转中心离夹具体中心的坐标尺寸为x =13.63，y=47.93由于三孔的距离精度要求较低，所以x，y的公差可取为，足以满足要求。2）圆柱定位销的中心至工件孔a中心的尺寸为，所以圆柱定位销与夹具体中心(车床主轴中心)之距离公差参考有关设计资料取1/3的工件尺寸公差，即为。3）回转心轴与衬套的配合，应保持小的间隙，按资料6取为，心轴与

35、夹具体的配合应该牢固，取为，衬套与分度盘的配合取。4）手拉式对定器与分度盘上衬套的配合，取为，衬套与夹具体的配合取为。5）分度盘两端平面应垂直于夹具体与车床主轴的连接孔的轴心线，允差应小于工作要求公差的1/3，取为0.33。（4）其它各组成元件之间的配合性质 其它各组成元件之间的配合性质，可参考有关设计资料确定。如圆柱定位销、削边定位销与衬套之间的配合取为，衬套与夹具体之间的的配合可取为，夹具体与主轴的配合取为。2.4 夹具精度分析计算由于本工序要求的孔距离精度要求及孔与孔之间的平行度要求均较低，所以不必进行夹具精度分析计算。第3章 钻床夹具设计3.1设计目标分析 3.11加工工具的零件图（图

36、3-1）图3-1 杠杆零件简图 3.12杠杆工件主要加工工艺过程（表3-1）表3-1 杠杆加工工艺过程序 号工 序 内 容使 用 设 备010铣孔的两端面x5032020钻、扩、铰孔并刮端面kz5135030铣孔的两端面z6132a040钻、扩、铰孔和钻孔z5125050铣孔的两端台阶面x6132a060铣槽x6132a3.13 设计任务书（表3-2）表3-2 设计任务书工具名称杠杆夹具类型钻床夹具材料45生产类型中批生产机床型号z5125同时装夹工件数13.14 工序简图（图3-2）本夹具设计第四道工序钻、扩、铰和孔的钻床夹具。本工序加工要求如下：1）孔和孔的孔距为，平行度公差为0.3；2）

37、孔与孔的孔距为。图3-2 杠杆工件钻孔工序简图3.15 分析原始资料 主要从以下几方面分析：1）工件毛坯为模锻件，精度较高，这可以使工件粗加工时定位可靠些。2）工件的轮廓尺寸较小，重量轻，但刚性差，结构较复杂。这就要求夹紧力应确定得合理，以防止工件变形。3）本工序前已加工的表面有：孔及两端面。孔的两端面4）本工序所使用的机床为z5125立钻，刀具为通用标准刀具。5）生产类型为中批生产。3.2 确定夹具的结构方案 3.21 根据六点定位规则确定工件的定位方式 本工序所加工两孔(和)，位于互成90°的两平面内，孔径不大，工件质量较小、轮廓尺寸以及生产量不是很大，因此采用翻转式钻模。 (1

38、)定位方案7。根据工件结构特点，其定位方案如下。以孔及一组合面(端面k和孔的一个端面组合而成)为定位面，以孔外缘毛坯面一侧为防转定位面，限制六个自由度。这一定位方案，由于尺寸的公差大，定位不可靠，会引起较大的定位误差（见图3-3左）。以孔及端面k定位，以孔外缘定位，限制工件的转动自由度。为增加刚性，在孔的端面，增设1辅助支承（见图3-3右）。由于定位精度不受尺寸的影响，定位误差较（图3-3左）方案要小，定位也较稳定。图3-3 杠杆工件钻孔定位夹紧方案3.22 选择定位元件，设计定位装置 根据已确定的定位基面结构形状，确定定位元件的类型和结构尺寸1）选择定位元件 选用带台阶面的定位销，作为以孔及

39、端面定位的定位元件，定位配合取为。2）选择可调支承钉为孔外缘毛坯一侧反转定位面的定位元件也可选择可移动v形块。由于孔对外缘的对称度要求较低，而所确定的毛坯为模锻件，精度比较高，同时，又采用了可调支承定位等原因，确定选用可移动v形块方案为最终方案。可调支承的结构与尺寸按夹具设计手册中国家标准,选用m108.3.23分析定位误差计算加工孔时孔距尺寸(80±0.2)的定位误差计算。由于基准重合，故b0。基准位移误差y等于定位销与定位孔的最大间隙值。销孔的配合为。而为，为。于是得y = =（0.021-（-0.020）=0.041因而 d=y+b =0+0.0410.041定位误差的允许值

40、d允= d=0.041d允=0.133因而此定位方案能满足尺寸的加工要求。加工孔时轴线平行度0.3的定位误差计算。由于基准重合，故b0。基准位移误差是定位孔与定位面k间的垂直度误差。故d0. 03。定位误差允许值为d允为d允=由于 d=0.03d允=0.1因而该定位方案也能满足两孔轴线平行度0.3的加工要求。加工孔时孔距尺寸(15±0.25)。加工孔时与加工孔时相同。定位误差允许值d允为d允=由于 d=0.041d允=0.167因而该定位方案能满足尺寸的加工要求。由以上分析与计算可知，该定位方案是可行的。 3.24确定工件的夹紧装置 可按下述步骤进行1）确定夹具类型 由工序简图可知，

41、本工序所加工的两孔，是位于互成直角的平面内，孔径不大，工件重量轻，轮廓尺寸小及生产批量不大等原因，采用翻转式钻模。2）确定夹紧方式 参考已有类似夹具资料9，初步选用m12螺杆，在孔的上端面夹紧工件图（3-3）。这样在加工孔时，切削力方向与夹紧力方向一致，可减小夹紧力，同时，夹紧力方向指向定位面，使定位可靠。切削力还可通过辅助支撑由夹具来承受，也有助于减小所需的夹紧力。在加工孔时，钻削轴向力有使工件转动的趋势，因而仅采用孔上方一处夹紧，能否满足要求，有待于进一步分析。为使夹具结构简单，操作方便，暂以此夹紧方式作为初步设计方案，待进行夹紧力核算后，在最终确定此方案是否可行。3）夹紧机构 由于生产批

42、量不大，加工精度要求较低，此夹具的夹紧机构，不宜太复杂，所以可采用螺旋夹紧方式。螺栓直径暂采用m12.为操作方便，缩短装卸工件的时间，垫圈采用开口的。4）估算夹紧的可靠性 加工孔时，由图3-4可知，工件受到的钻削轴向力与夹紧力f同向，作用于定位支撑面上；而工件受到的钻削力偶矩t，有使工件紧靠于可调支撑上之势，所采用钻头直径不大，且小于加工另一孔的钻头直径，因此，对加工此孔来说，夹紧是可靠的，不必进行夹紧力验算。加工孔时，由图3-5可知，工件受到的钻削轴向力，有使工件绕o轴旋转的趋势，而工件受到的力偶矩t，又有使工件翻转的趋势。为防止上述两种情况的发生，夹具夹紧机构应具有足够的夹紧力及摩擦力矩。

43、为此需要对夹紧力进行计算。 图3-4 加工孔时工件受力图图3-5 加工孔时工件受力图1)钻削轴向力由金属切削用量手册查知式中 钻头直径（） 进给量（/r）、 系数 切削力系数 修正系数。已知，取f=0.25/r，其余各参数值可由切削用量手册查出，代入上式的 钻削力矩t同理t=式中 力偶矩系数、系数；修正系数；钻削力偶矩（n · m）。将已知数值及由切削用量手册查得各参数代入上式得使工件转动的转矩和使工件翻转的力矩m0可知： = 式中 使工件转动的转矩（n ·）；使工件翻转的力矩（n ·）；翻转力（n），l至旋转中心的力臂（）；钻削轴向力（n)；至翻转中心力臂（）；

44、。=0.015；d0=0.011；d1支承直径（），d1=0.040。代入各数值后，得 =0.48 4)为阻止工件转动所需的夹紧力和阻止工件翻转所需的夹紧力 根据力矩平衡原理，为使工件不发生转动或翻转，夹紧力必须满足下列不等式式中 防止工件转动所需的夹紧力（n)；防止工件翻转所需的夹紧力（n)；r摩擦圆半径（)；支承反力（n），2= k安全系数，取k=1.5；转矩（)；翻转力矩（）；摩擦系数，取=0.15；d定位孔直径（）将已知数据代入上式可得防止工件转动所需的夹紧力防止工件翻转所需的夹紧力由于，现以为验算加紧机构夹紧力的依据。5）夹紧机构产生的夹紧力根据初步选用螺栓的直径为m12，由资料查得

45、，用m12螺栓。当端面为环形面时的许用夹紧力的值为5800n。由于=5800n=9030.56n，因而初选的螺栓m12不能满足夹紧要求，为此重新选用m16的螺栓。经查资料知其许用夹紧力的值为10500n，这时，因而m16的螺栓可以满足夹紧要求。同时，m16的螺栓最大外径也小于定位孔的尺寸，不妨碍工件装卸。3.25 确定引导元件 主要是钻套的结构类型和主要尺寸。 1）对孔为适应钻、扩，较选用快换式的钻套。钻套结构，由夹具零、部件国家标准gb/t226391、gb/t226591来选取10。主要尺寸，按下面方法确定。钻头直径为，为扩孔钻直径为，铰刀直径为。钻套内径为，即；扩孔钻套内径为，即；铰套内

46、径为，即 外径均为衬套内径为，外径为钻套端面至加工面间的距离，一般取（0.31)d(d为钻头直径)，取为8。 2）对孔钻套类型本应选用固定式钻套，但为维修方便，也采用可换钻套。其机构仍由夹具零、部件国家标准gb/t226391，gb/t226591来选取11。其主要尺寸如下：钻头直径为，钻套内径为，即，钻套外径为。衬套内径为，外径为。钻套端面至加工面间的距离选取原则同上。因加工精度要求低，为排削方便，取12。以上各直径尺寸的偏差也可从本篇第十九章的有关资料查取。各导引元件至定位元件间的位置尺寸，按有关夹具设计资料确定。分别取为15±0.03和18±0.05；各钻套轴线对基面

47、的垂直度为0.02。 3.26确定其他结构为便于排削辅助支承采用螺旋套筒式。为便于夹具的制造、调试与维修，钻模板与夹具的连接采用装配式。夹具体采用开式，是加工、观察，清理切削均较方便。 3.27 制定夹具技术条件夹具技术条件的制订原则与方法，可参照文献12。本夹具的技术条件如下：1） 定位元件与夹具底面（c）的垂直度允许值在全长上为0.03。2）导向元件与夹具底面（c）的垂直度允许值在全长上为0.05。3) 导向元件与夹具底面（c）的平行的度允许值为0.02 3.3夹具精度分析由图3-2工序简图可知，设计的夹具需保证的加工要求：尺寸15±0.25；尺寸80±0.2；尺寸14

48、及孔和孔轴线间平行度公差0.3等四项。除尺寸14，因其属“未注公差”，且加工11孔时，基准重合，定位误差为零，不必进行验算外，其余各项精度要求均需验算。 （1）尺寸80±0.2其定位误差d由前计算已得d=0.041。夹具调整安装误差t-a由以下误差组成： 定位元件对底面的垂直度误差; 钻套与衬套间的最大配合间隙； 衬套孔的距离公差；衬套轴线对底面（c）垂直度公差（由于所加工的孔的深度较浅，此项垂直度公差对尺寸80±0.2的影响不必进行折算，实际上此项误差大于0.05）。刀具在钻套中间因间隙而引起的偏移或者偏斜（实际上是刀具与钻套之间的最大间隙引起偏移，由于钻套较短，间隙引起

49、的偏斜可忽略不计）。 钻套与衬套的内、外径同轴度公差，在夹具转配时，通过调整法使其互相补偿，可不计入夹具误差中。 由资料知13得本夹具的误差为 =0.133夹具误差的允许值j允为j允=可见j=0.133j允=0.26因而夹具能保证尺寸80±0.2这项加工要求。 （2）尺寸15±0.25同理p=0.041衬套孔与定位元件的距离误差。衬套孔对底面（）的平行度公差。则= 0.09可见 jj允因而尺寸15±0.25能够保证。 （3）孔轴线对孔轴线的平行度公差0.3同理，衬套对底面（）的垂直度公差 = 0.066可见 jj允因而所设计夹具也能满足和两孔轴线平行度公差的要求。由上述夹具精度分析计算可知，所设计的夹具精度是可以满足工序加工要求的。总 结经过了三个月毕业设计，在指导老师和自己的努力下，本次毕业设计终于完成了。通过这次完整的毕业设计，我们系统的回顾和复习了大学四年所学的相关专业知识，同时也社科体会到学习的重要性并领会到设计也是一种学习方式，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auto cad）且应用熟悉相关