机床夹具课程设计.docx

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机床夹具课程设计

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目　录

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第1章概述

夹具的功用和分类

1.1.1夹具的功用

机床夹具是在机床上用以准确，迅速地安装工件或刀具，从而保证工件与刀具间正确相对位置的一种工艺装备。

使用夹具可以有效地保证工件的加工质量，提高劳动生产率，扩大机床的工艺范围和减轻劳动强度；因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。

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1.1.2夹具的分类

夹具有多种分类方法，一般使用范围和特点可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹具，或按所使用的机床分为车床夹具、钻床夹具、镗床夹具等。

1.1.3夹具的组成

通常，夹具的组成部分如下：

（1）定位装置

定位装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置。

常用的定位元件有支承钉、定位销、V型块等。

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（2）夹紧装置

夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢、保证工件在定位是所占据的位置，在加工过程中不因受外力（切屑力、重力、惯性力等）和动力装置（气缸、液压缸等）组成。

（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。

常用的对刀、引导元件有对刀块、钻套等。

（4）其他原件及装置

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。

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第2章零件的加工要求

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零件的加工要求

2.1.1设计要求

此设计主要运用所设计的钻床夹具以A、B面和Φ20H9孔定位完成对图2-1工件2-Φ10H8钻削加工。

待加工工件图

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2.2.1工件图

图2-1工件三视图

第3章工件的定位分析和结构设计

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工件定位的基本原理

3.1.1定位元件的要求

1.限位基面应有足够的精度。

2.限位基面应有较好的耐磨性。

3.支承元件应有足够的强度和刚度。

4.定位元件应有较好的工艺性。

5.定位元件应便于清除切屑。

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3.1.2定位基本原理

1.为了保证工件被加工表面的技术要求，必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置。

在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具和工件之间保持正确的加工位置。

2.工件在直角坐标系中有六个自由度，夹具用合理分布的六个支撑点限制工件的六个自由度，即用一个支撑点限制工件的一个自由度的方法，是工件在夹具中的位置完全正确。

常用定位元件及选用

3.2.1常用定位元件

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工件在夹具中要想获得正确位置，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。

工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。

1.用于平面定位的定位元件包括固定支承（支承钉和支承板），自位支承，可调支承和辅助支承。

2.用于外圆柱面定位的定位元件包括v形架，定位套和半圆定位座等。

3.用于孔定位的定位元件包括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。

3.2.2定位元件的选用

此设计中定位元件采用支撑板及定位销，以底面及侧面对工件进行定位，平面型支承板结构简单，适用于作侧面和顶面定位。

当工件定位面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。

一个支承板相当于两个支承点，限制来两个自由度；两个支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。

削边销限制一个自由度。

为装卸方便，通常定位销是可动，而且可以伸缩。

即加工前能使之进入工件孔中定位，加工完后能从孔中退出。

这样可以很方便地将工件（或随行夹具）推入或推出夹具（或自动线的机床夹具）。

如图3-1所示：

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图3-1定位元件

定位方案的确定分析及选择

方案一：

用支撑板的侧边作为基准，限制2个自由度，分别是

、

；以Φ20孔的轴线为基准，使用一短削边销，限制

方向自由度，分别为；底平面为基准，采用支撑板定位，限制3个自由度，分别为

、

、

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如图3-2所示：

图3-2方案一定位方式

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方案二：

以工件底平面为基准，采用支撑板定位，限制3个自由度，分别是

、

、

；以工件侧面为基准，支撑板的侧面定位，限制2个自由度，分别是

、

；以Φ23孔进行定位基准，采用以削边销，限制

方向自由度。

如图3-2所示：

图3-2方案二定位方式

方案三：

以底平面为定位基准，定位元件为支撑板，限制3个自由度，分别是

、

、

；以工件侧面为基准，限制2发个自由度，分别是

、

；最后以Φ46外圆中心线，采用活动V型块定位，限制

方向自由度。

如图3-3所示：

图3-3方案三定位方式

在以上三种定位方案中，方案一中采用Φ10孔为已加工孔，采用一个削边销定位，能够保证工件加工精度；方案二以Φ23孔为基准，由于工件的铸造误差，影响加工精度；方案三以Φ46外圆为基准，由于工件铸造误差，加工时工件可能会移动，不能保证加工精度，故采用第一种方案

最终定位方案如图3-4所示：

图3-4最终定位方案

如图3-4所示，工件以A面作为主要定位基准面，用支撑板限制3个自由度，以工件B面定位，限制2个自由度，保证定位基准与工序基准重合，即零件尺寸22±,最后以Φ20H9孔位定位面，用菱形销限制1个自由度，工件共限制5个自由度，上下移动的自由度不用限制。

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第4章夹紧装置的组成

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夹紧装置

4.1.1夹紧要则

一、在夹紧的过程中，不至于因工件重力的影响而破坏正确定位；

二、在夹紧的过程中，夹紧力不应使已经获得正确定位的工件脱离正确位置；

三、在夹紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度（如平行度，垂直度，圆柱度等）允许范围的变形；

四、在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动；

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五、在切削过程中，切削力不应破坏工件的正确位置，并使平衡切削力所需的夹紧力最小。

4.1.2夹紧机构的分类及要求

夹紧机构的种类虽然很多，但其结构大都以斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础，这三中夹紧机构合称为基本夹紧机构。

夹紧装置的设计或选用是否正确合理，对于确保加工质量和提高生产率有着很大的影响，因此在夹具设计中，对夹紧装置提出了如下要求：

1、夹紧作用准确、安全、可靠；

2、夹紧动作迅速，操作方便省力；

3、加紧变形小；

4、结构简单，制造容易。

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夹紧方案的确定

4.2.1夹紧机构的选择

夹紧机构有手动夹紧和机动夹紧机构，手动夹紧机构结构简单、容易制造成本低、应用广泛，但是操作比较费时费力，劳动强度大，夹紧力变动大，不利于大批量生产。

手动夹紧机构可以克服手动夹紧的缺点，还有利于提高生产率，实现自动化，但是机动夹紧的成本也随之提高。

根据以上准则及对夹紧机构的要求和钻夹具的主要技术要求，本设计采用的连杆式铰链夹紧机构，连杆之间由销钉连接，其特点是动作迅速、增力比大，且易于改变力的作用方向。

考虑其自锁性能差，因此采用气压动力源。

具体的来说是用气缸活塞杆推动连杆机构，通过连杆的链接关系改变力的方向，最后靠终端压块压紧加工工件。

连杆压紧端即加一个可拆卸的压，因为在压紧部分容易磨损，如果压坏了只要更换压就可以了，而不用更换连杆机构。

4.2.2夹紧机构

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在大批量生产中往往采用机动夹紧，如气动、液动、电磁和真空夹紧。

本设计中需要大批量生产，故该夹紧方案采用气压夹紧机构，气压夹紧夹紧力基本恒定，夹紧动作迅速、省力。

夹紧机构如图4-1所示：

图4-1夹紧机构

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第5章夹具相关部件设计

夹具体设计

为提高钻床夹具在钻床上安装的稳定性，除要求夹具体有足够的强度和刚度外，还应使被加工表面尽量靠近工作台面，以降低卡具的重心。

夹具体应有凸台，以区分加工面和非加工面，提高加工经济性。

夹具体如图5-1、5-2所示：

图5-1夹具体主视图

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图5-2夹具体左视图

夹具体技术要求：

1.基准面A粗糙度为，因为基准要求高，故其粗糙度为。

2.面1相对于基准A平行度，保证夹紧机构夹紧准确可靠。

3.面2相对于基准A平行度，保证所钻孔垂直于基准A。

支撑板

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此夹具采用固定支承，在工件定位过程中，支承点的位置固定不变。

此支撑工作特点：

以底面及侧面对工件进行定位，常用于大、中型零件的精基准。

平面型支承板结构简单，但当工件定位面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。

一个支承板相当于两个支承点，限制来两个自由度；两个支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。

支承板的长度为100

宽度为20

材料为T8，按GB/T1298的规定；热处理55～60HRC；其它技术条件按GB/T2259的规定。

如图5-3所示：

图5-3固定支承

压紧装置

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此设计采用的的压紧装置是连杆铰链式夹紧机构，连杆材料为45号钢，淬火、回火40～45HRC;其在装配图中的结构图如图5-4所示

图5-4工件夹紧机构

导向装置

刀具的导向是为了保证孔的位置精度，增加钻头的支撑一提高其刚度，减少刀具的变形，保证孔加工的位置精度。

使用钻床钻孔时，钻头的导向可采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套等四种。

上述钻套均已标准化了，设计时可以查夹具设计手册。

但对于特殊场合，可以根据加工条件的特殊性设计专用钻套。

本次设计中使用孔离钻模板较远时特殊钻套。

如图5-5所示

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图5-5导向装置

气压缸

本次设计的气压缸为单杆活塞式气压缸，为节省空间选用卧式连接结构，其尺寸由《机床夹具设计手册》选取满足夹紧要求的缸体。

其结构如图5-6所示：

图5-6气压缸

钻模板

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钻模板用于安装钻套在钻模上的位置，常见的钻模版有固定式钻模板、回转式钻模、翻转式钻模、滑柱式钻模版等。

此设计用的是固定式钻模版，如图5-7所示：

图5-7钻模板

如图5-6所示，Φ30孔因与衬套配合，应保证其加工精度和垂直度的要求。

其底面与夹具体配合，故底面应有较高的表面精度和平面度，其中表面粗糙度为。

为了孔的加工，钻模板的上表面粗糙度为。

此外为了保证钻孔精度，Φ30孔轴线与底面垂直度为。

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谢辞

通过这一段时间的努力,这次课程设计结束了。

感谢我的指导老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样！

他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。

经过一个多月的忙碌和工作，本次课程设计已经接近尾声，作为一个本科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

老师平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。

我的设计较为复杂烦琐，但是老师仍然细心地纠正图纸中的错误。

除了敬佩张老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

敬爱的导师。

我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。

您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。

授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，领会了基本的思考方式，从课程设计题目的选定到设计过程的指导，经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟，常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。

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大学的学习时光我学到很多知识。

母校给了我在大学深造的机会，让我能继续学习和提高。

老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲，同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的充满了感动，是母校给我们提供了优良的学习环境。

另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。

在此，我再说一次谢谢！

谢谢大家！

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我相信通过这次设计以及在这个过程中张老师不断点拨，在今后的学习和工作中我一定会做到更好！

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感想

经过十余天的奋战，终于完成了一个还算可以的设计，这几天我过的很充实，是我大学生活里一次最充实的生活，看着自己的劳动成果，心里有种说不出的感觉。

毕竟自己的努力还算有所回报，我为自己的努力感到自豪，当然我也认识到了自己学习中的不足，看到了自己在运用知识方面欠缺,CAD的运用方面是不怎么熟练的,估计图也就刚刚达到标准。

为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐。

我们一边忙着复习备考，一边还要做课程设计，时间对我们来说一下子变得很宝贵，真是恨不得睡觉的时间也拿来用了。

当自己越过一个又一个难题时，笑容在脸上绽放。

当我看到设计终于完成的时候，我乐了。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

从这次的课程设计中，我不仅巩固了课本的知识，还学到了许许多多其他的知识。

我知道了每一个课程之间是融会贯通的，在化工原理的课程设计中也用到了机械基础的知识，可是自己的机械基础没有学好，于是就要重新翻书来确定自己的一些设计是否正确。

其次了解到团队合作很重要，每个人都有分工，但是又不能完全分开来，还要合作，所以设计的成败因素中还有团队的合作好坏。

这次设计让我知道了学无止境的道理。

我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

当然我的设计肯定有不足之处，希望老师批评指正，下次一定会做得更好。

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参考文献

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机械工业出版社.

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高等教育出版社.

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机械工业出版社.1992

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机械工业出版社.1992

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华中科技大学出版社.2000