课程设计
机 械 制 造 技 术 基 础
课 程 设 计
题 目：专用夹具设计
学 院: 机械工程学院
班 级：x x 级机械制造与自动化x 班
姓 名： x x
指导教师： x x
完成日期： 2017 年 4 月31日
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目录
第一章 前言 ································································ 1
第二章 专用夹具设计······················································· 3
2.1 夹具的简介 ······················································ 3
2.1.1 夹具的概念 ··············································· 3
2.2 夹具设计前的准备工作 ········································ 3
2.2.2 熟悉工件零件图和工序图 ····························· 4
2.3 选择夹紧机构 ·················································· 4
第三章 夹具装备分析 ····················································· 5
3.1 夹具的功用 ······················································ 5
3.1.1 机床夹具的主要功能 ··································· 5
3.1.2 机床夹具的特殊功能 ···································· 5
3.1.3 夹具体主要技术条件及优缺点的分析 ··············· 6
3.2 夹具的分类 ····················································· 6
3.3 夹具的组成 ························································ 7
第四章 机床夹具的设计特点和设计要求 ····························· 9
4.1 机床夹具的设计特点 ············································· 9
4.2 拟定夹具的结构方案 ··········································· 9
4.2.1 定位方案的确定 ·········································· 9
4.2.1 夹紧方案确定 ········································· 10
4.3 夹具总图设计···················································11
4.4 夹具精度校核···················································11
4.5 夹具的设计步骤 ··············································· 12
4.6 总图技术要求的定制 ········································· 13
4.7 夹具设计中的几个重要问题 ······························· 14
4.8 精度分析 ······················································· 15
5.1定位基准的选择 ················································· 16
5.2 加工精度分析·················································· 17
5.3 拟定工艺路线 ··················································· 18
5.4 工艺方案的比较与分析 ········································ 19
5.5 选择加工设备与工艺装备 ····································· 21
5.5.1 专用夹具的基本要求 ································· 21
5.6 夹紧力的计算·················································· 22
5.7 定位误差分析 ················································ 23
第六章 夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件 ······················ 24
6.1 夹具装配图上标注的尺寸 ·································· 24
6.2 夹具装配图上应标注的技术要求 ························· 24
第七章 夹具体零件图应标注的尺寸和技术要求 ······················ 25
7.1 夹具体零件图上标注的尺寸 ·································· 25
7.2 夹具体零件图上标注的技术要求 ····························· 26
第八章 对夹具设计的心得体会 ········································· 27
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第九章 课程设计总结 ··················································· 28 参考文献 ···································································· 29 附表1 机械加工工艺过程卡片 ······································· 30
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第一章 前言
机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业的一门主要专业课，其任务是通过该课程的学习，掌握主要机械制造装备的工作原理及其正确使用和选用方法、原则，并具备一定的机械制造装备的总体设计、传动设计、结构设计等基本知识和主要工艺装备的设计能力。而课程设计是机械制造装备设计课程的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。通过课程设计的实践，综合地运用装备设计课程和其他先修课程的理论与实际知识，进一步培养与提高学生分析和解决工程实际问题的机械设计能力。其目的在于：
〔1〕通过课程设计，使学生能综合运用夹具设计课程及其他相关专业课程的知识，学会用所学的理论知识指导设计实践，树立正确的设计思想。
〔2〕通过课程设计，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机床夹具的一般设计方法和步骤，提高其走上工作岗位所需的专业技能。
〔3〕通过课程设计，使学生学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等。
零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度、形状精度和尺寸精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成
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批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛，夹具按使用范围分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和随行夹具，按使用机床分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等，按夹紧的动力源分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气-液增力夹具、电磁夹具及真空夹具等。根据所加工工件的要求，本次使用的是钻床浮动夹紧专用夹具。
由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
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第二章 专用夹具设计
2.1 夹具的简介
夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。
2.1.1 夹具的概念
在机械制造厂的生产过程中用夹安装工件使之固定在正确的位置上，完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作，所使用的工艺装备称为夹具。
2.2 夹具设计前的准备工作
2.2.1 明确工件的年生产纲领
确定毛坯类型为6000件/年，结合生产实际，备品率α和废品率β分别取10%和1%，代入N=Q(1+α%+β%)，得年生产纲领
N=6000⋅（1+10%+1%）=6660件/年
划分生产类型的参考数据确定为大批，工作制度8小时/班制。由于是大批量生产，所以采用的是流水线生产方式，一个工人加工一个工序，以提高生产效率，达到降低成本的目的，其属轻型零件，生产类型为大量生产。
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2.2.2 熟悉工件零件图和工序图
零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。包括零件图的分析、毛坯制造方法的选择、基准的选择、加工方法的选择、加工顺序的确定、工艺路线的制订、余量与工序尺寸的确定、切削用量的选择等。
2.3 选择夹紧机构
在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：
①安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。
②手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。
③夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。
④手动夹紧机构应操作灵活、方便。
确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。
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第三章 夹具装备分析
3.1 夹具的功用
在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。然而，由于各类机床加工方式的不同，有些机床夹具还具有一些特殊的功能。
3.1.1 机床夹具的主要功能
定位：确定工件在夹具中占有正确的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要求。
夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。
3.1.2 机床夹具的特殊功能
（1） 对刀 调整刀锯切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。
（2） 导向 如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具也具有导向功能。
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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3.1.3 夹具体主要技术条件及优缺点的分析
夹具体的上平面与底面的平行度要求较高，主要是为了防止装夹后工件倾斜。
（1）. 保证加工质量： 使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不再依赖工人的技术水平。
（2）. 提高生产效率，降低生产成本： 使用夹具后可减少划线、找正的辅助时间，且易实现多件、多工位加工。在现代机床加工中，广泛采用气动、液动等机动加紧装置，可是辅助时间进一步减少。
（3）. 扩大机床工艺范围： 在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在机床或钻床上使用镗模，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。
（4）. 减轻工人劳动强度，保证安全生产。
优点：V 形块和定位销是可换的。在多次装夹、拆装后，由于V 形块是定位和加紧的，频繁使用会导致精度降低，当加工出的零件达不到要求时，换V 形块就行。
缺点：工作时间长了或者切削力太大可能引起夹具体整体变形，达不到要求。这是就需要重新设计。
3.2 夹具的分类
夹具有多种分类方法（如车床、铣床、刨床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、拉床等夹具。），机床夹具通常有三种分类方法，即按使用范围和特点、夹紧动力源和使用机床来分类。
1、. 按使用范围和特点可分为：通用夹具、通用可调整夹具、专用夹具、组合夹具、成组夹具、拼拆式夹具。
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2、按夹具动力源分类：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、离心力夹具、其他。
3、按使用机床分类：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、其他机床夹具。
通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具, 如车床上的卡盘, 铣床上的回转工作台, 分度头, 顶尖座等。它们都一标准化了, 具有一定的通用性, 可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。
通用可调整式夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。
专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的。
组合夹具是由一套标准化的夹具元件，根据零件的加工要求拼装组成。不同元件的不同组合和联接可构成不同结构和用途的夹具。夹具用完后，元件可以拆卸重复使用。
成组夹具是用于零件成组加工的夹具。它的加工对象较之可调整夹具更明确，适用范围更广一些。
拼拆式夹具是将标准化的、可互换的零部件装在基础件上或直接装在机床工作台上，并利用调整件装配而成。当某种零件加工完毕，即把夹具拆开，将这些标准零部件放入仓库中，以便重复用于装配成加工另一零件的夹具。这种夹具是通过调整其活动部分和更换定位元件的方式重新调整的。
本课程设计研究了翻转式夹具，阐述了翻转式夹具的工作原理，对翻转式夹具的各零部件做了较为详细的设计计算，并对一些标准件进行了选型，且进行了相关的强度校核。
3.3 夹具的组成
通常夹具的组成部分如下：
（1）定位装置
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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。
（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。
第四章 机床夹具的设计特点和设计要求
4.1 机床夹具的设计特点
机床夹具设计与其它装备设计比较，有较大的差别，主要表现在下列五个方面：
（1） 要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理
性试验和复 杂的计算工作。
（2） 夹具的精度一般比工件的精度高2～3倍。
（3） 夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操
作习惯密切结合。
（4） 夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通
常要求夹具在投产时一次成功。
（5） 夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。
设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺性要求。
显然，这些问题是很重要的。这将有利于保证夹具的设计、
制造质量。
4.2 拟定夹具的结构方案
夹具的结构方案包括以下几个方案。
4.2.1 定位方案的确定
根据工序的尺寸形状和位置要求，工件定位时需限制5个自由度。在拟定定位夹紧方案时，仍需要对其进行分析和研究，考察定位基准的选择能否满足工件位置精度的要求，夹具的结构能否实现。
本设计用一面两销限制工件的5个自由度，
芯轴中心和钻套中心的位置由钻模支架的两个夹紧螺钉和其上的定位孔相对芯轴中心的相对尺寸决定，可通过分度盘的T 型槽微
调。满足尺寸要求。
(1) 定位元件的结构尺寸及在夹具中位置的确定
由上可知，定位元件由 支撑板，芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔组成。
（1） 芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔距离的确定
L+δLd/2=65(+0.02-0.02)
（2） 支撑板芯轴的定位销尺寸确定
φ5h7/g6配合误差（+0.1-0）
（3） 螺钉孔尺寸确定
φ5h7/g6配合误差（+0.1-0）
4.2.1 夹紧方案确定
根据工件的定位方案，考虑加紧力的作用点及方向，采用可快速装卸的开口垫圈方法来实现。它的夹紧力选在大端端面及加工端面，增加了工件刚度，加工过程中不易产生震动，工件的夹紧变形也小，夹紧可靠，并防止了钻头长度问题。
(3) 夹具在机床上的安装方式
考虑本工序工件的加工精度一般，因此夹具可通过机床工作台T 型槽的方法固定在工作台上。
(4) 钻模的设计
根据孔加工要求，本设计选用回转式钻模，比起固定式钻木雅模，虽然误差比较的大，但可以很方便的拆装工件，提高加工效率，同事也满足设计的误差要求。综合考虑，选用回转式钻模。
(5) 钻套的设计
根据加工的要求选用固定式钻套用于本设计，满足加工要求，符合对产量的客观要求，加工中其磨损的程度在误差范围内，因此固定式钻套比起其他设计经济性更高。
(6) 夹具体及总体设计
夹具体的设计应通盘考虑，使各组成部分通过夹具体有机得联系起来，形成一个完整的夹具。从夹具的总体设计考虑，由于钻床加工
的特点，在加工过程中容易引起震动，故要求夹具体及其上各组成部分的所有元件的刚度和强度要足够。
4.3 夹具总图设计
在绘制夹具结构草图的基础上，绘制夹具总装图并标注有关尺寸公差配合和技术条件。
4.4 夹具精度校核
1）孔中心位（芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔）校核
影响其精度的主要因素如下。
（1） 定位误差
基准不重合误差：ΔB=0.02mm，基准偏移误差ΔY=0，所以， ΔD=0.02mm。
（2） 夹具安装误差
由于夹具定位面和夹具底面的平行度误差等，会引起工件倾斜，是加工的工序位置尺寸产生误差，技术要求规定不大于0.003/100，故此工件的影响在0，005以内。
（3） 与加工方法有关的误差
根据实际生产经验，这方面误差一般可控制在被加工工件公差的1/3范围内，这里取0.03。
以上三项合计为0.055mm ，即可能的加工误差为0.055mm ，这小于加工工件要求保证的公差尺寸0.1mm 。
2）角度尺寸校验
（1）定位误差
由于芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔之间配合间隙会造成基准位移误差，可能导致两定位孔中心连心对规定位置的倾斜，其最大转角误差为
Δα=arctan[（ δD1+δd1+x1min +δD2+δd2+x2min）/2L]
=5.2’
其最大影响是正负5.2 秒。
（2）与加工方法有关的误差
夹具中心平面与T 型槽的平行度误差，查阅相关手册，一般为 0.03/100，经换算，相当角度误差为正负1’。
综合这两项误差，其最大角度误差为正负6.2’，满足本工件加工的要求。
结论：从计算来看，本设计的精度要求合格，可以应用。
4.5 夹具的设计步骤
1. 明确设计任务，收集研究原始材料
再接到夹具设计任务书后，首先要仔细阅读加工件的零件图和与之有关的部件装配图，了解零件的作用结构特点和技术要求; 其次，要认真研究加工件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序使用的机床和刀具，研究分析夹具设计任务书上所选用的定位基准和工序尺寸。
2. 拟定夹具结构方案，绘制夹具草图
拟定夹具的结构方案时，主要解决如下问题。
（1） 确定工件的定位方式，设计定位装置。
对定位元件的技术要求：①足够的精度。②较好的耐磨性。③足够的强度和刚度。④较好的工艺性。⑤便于清除切屑。
（2） 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。
对夹紧装置的技术要求：①加紧过程可靠。②夹紧力大小适当。③结构工艺性好。④使用性好。
（3） 确定对刀或引导方式，选择或设计对刀装置或引导元件。 对刀装置由对刀块和塞尺组成。对刀块是用来确定夹具和刀具的相对位置，使用塞尺是为了防止对刀时碰伤刀刃和对刀块工件表面。
（4） 确定其它元件或装置的结构形式，如定位键，分度装置等。
（5）确定夹具的总体结构及夹具在机床上的安装方式。在确定夹具结构方案的过程中，应提出几种不同方案，画出草图，经比较分
析，选出最佳方案。
3. 绘制夹具总图
夹具总图绘制比例除特殊情况外，一般按1:1绘制，以使所设计夹具有良好的直观性。
绘制夹具配置图可按如下顺序进行：用双点化线画出工件的外形轮廓和定位面加工面；画出定位元件和导向元件；按夹紧状态画出夹紧装置；画出其它元件或结构；最后画出夹具体，把上述各组成部分连接成一体，形成完整的夹具。在夹具装配图上，被加工件视为透视体。
4, 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求
夹具总图上应标注轮廓尺寸，必要的装配尺寸检验尺寸及公差，零件与零件之间的配合尺寸，标注主要元件装配之间的相互位置精确要求等。当加工的技术要求较高时，并进行工序精度分析。
5. 绘制夹具零件图
夹具中的国标零件都必须绘制零件图。在确定这些零件的尺寸公差或技术要求时，应注意使其满足夹具总图的要求。
4.6 总图技术要求的定制
1. 夹具总图上应标注的尺寸和公差
在夹具总图上标注尺寸和技术要求的目的是为了便于绘制零件图装配和检验。应有选择的标注以下内容。
（1） 夹具的外形轮廓尺寸。
（2） 与夹具定位元件引导元件以及夹具安装基面有关的配合尺寸位置尺寸及公差，
（3） 夹具定位元件与工件的配合尺寸。
（4） 夹具引导元件与刀具的配合尺寸。
（5） 夹具与机床的链接尺寸与配合尺寸。
（6） 其他主要配合尺寸。
2. 形状与位置要求
（1）定位元件的位置精度要求。
（2）定位元件与夹具安装面之间的相对位置精度要求。
（3）定位元件与对刀引导元件之间的相对位置精度要求。
（4）引导元件之间的相对位置精度要求。
（5）定位元件或引导元件对夹具找正基面的位置精度要求。
（6）与保证夹具装配精度有关的或与检验方式有关的特殊的技术要求。
夹具的有关尺寸公差的形位公差通常取工件相应公差的1/5到1/2。当工序尺寸未注公差时，夹具公差取为正负0.1mm （或正负10’），或根据具体情况确定；当加工表面未提出位置精度要求时，夹具上相应的公差一般不超过（0.02~0.05）/100。
在具体选用时，要结合生产类型工件的加工精度等因素综合考虑。对于生产批量较大，夹具结构较复杂，而加工精度要求较高的情况，夹具公差值可取的小些。这样，虽然夹具制作较困难，成本较高，但可以延长夹具的寿命，并可保证工件的加工精度，因此是经济合理的；对于批量不大的生产，则在保证加工精度的前提下，可是夹具的公差取的大些，以便于制造。另外，为便于保证工件的加工精度，在确定夹具的距离尺寸偏差时，一般应采用双向对称分布，基本尺寸应为工件相应尺寸的平均值。
与工件的加工精度要求无直接联系的夹具公差如定位元件与夹具体导向元件与衬头，镗套和镗杆的配合等，一般可根据元件在夹具中的功能凭经验或根据公差配合国家标准来确定。设计时，具体可参阅《机床夹具设计手册》等资料。
4.7 夹具设计中的几个重要问题
1）清根问题
在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处的清根问题。
2）让刀问题
在设计圆盘类刀具（如铣刀、砂轮等）加工的家具时，会存在让刀问题。
3）更换问题
4）防松问题
4.8 精度分析
进行加工精度分析可以帮助我们了解所设计的夹具在加工过程中产生误差的原因，以便探索各项误差的途径，为制定，验证，修改夹具技术要求提供依据。
用夹具装夹工件进行机械加工时，工艺系统中影响工件加工的因素有：定位误差ΔD, 对刀（引导）误差ΔT ，夹具在机床上的安装误差ΔA 和加工素引起的加工误差ΔG 。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不确定，而形成总的加工误差ΔK 。以上各项误差应满足误差不等式：ΣΔ=ΔD+ΔA+ΔT+ΔK
第五章 制定工艺路线
5.1定位基准的选择
精基准的选择：夹具体的结合既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，结合面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。
粗基准的选择：按照有关粗基准的选择原则，当零件有不同加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。现选取两个未铸造孔Φ12.5㎜孔的下表面，R12外圆的圆弧不加工外轮廓表面作为基准，此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。最先进行机械加工的表面是精基准面-结合面。
方案一：
用两支承钉支撑两个未铸造孔Φ25㎜孔的下表面，限制Z 的移动和X 的旋转这两个自由度；用对活动动V 型块夹紧R12.5的外圆表面，限制Y 、X 的移动Z 、Y 的旋转这四个自由度。用粗铣的方式加工连杆体结合面。以上端面为基准，对Φ25㎜孔的加工是先钻孔再扩孔，然进行与连杆盖配对加工其它孔和端面。
方案二：
用两支承钉支撑连杆体的下表面，并预留出Φ25㎜孔的位置，限制Z 的移动和X 的旋转这两个自由度；用对活动动V 型块夹紧R12.5的外圆表面，限制Y 、X 的移动，Z 、Y 的旋转这四个自由度。以粗铣的方式加工连杆体结合面，以先钻孔后扩孔的方式加工Φ25㎜的孔和前后端面。
对于方案二：这样加工，虽然减少了几次装夹，可减少装夹辅助时间。但是以初基准面加工Φ25㎜的孔和前后端面，会产生较大误差，
不能保证钻孔时孔与结合面的垂直度。且装夹时需预留Φ25㎜孔的位置，反而增加了装夹难度，同时使装夹工具复杂化，降低了工作效率。
方案一：完全克服了方案存在的缺点，减小了加工误差，降低了对工人技术的要求和工人的劳动强度，使制造夹具的成本降低了。同时也大大提高了加工效率，提高了效益。
5.2 加工精度分析
（1）夹具制造误差
1）钻套中心线与定位面距离偏差取工件上相应偏差的1∕5左右，还应满足两个原则：①偏差尽量小；②机床能够加工出来。
2）定位面与基准面（机床）的平行度应为0.03∕1000（平面磨床可达到）。
3）钻模板孔中心线与基面垂直度应为0.02∕500。
（2）对刀误差
1）钻头中心与钻套中心不重合（钻头与钻套内孔配合间隙）
2）钻头偏斜与钻头与钻套间隙、导套高度、工件位置及夹具制造垂直度，平行度等有关。
（3）工件定位误差∆DW
1） 基准不符∆JB : ∆JB =定位基准到设计基准的尺寸公差
2） 基准位移∆JW : 一般由夹具与工件配合间隙产生的。
3）∆DW =∆JB +∆JW 此公式为向量和。
加工过程误差：由于磨损，热变形，加工过程的振动等可能引起误差。
判断依据：若以上各项误差之和小于等于工件上相应公差 则该夹具合格。一般取工件上的加工过程误差为工件上相应公差的三分之一，即只有其余几项的公差之和小于等于工件上相应公差的三分之二时，夹具合格。
5.3 拟定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及
位置精度等技术要求能得到合理的保证。机械加工顺序的安排一般
应：先粗后精，先面后孔，先主后次，基面先行，热处理按段穿插，检验按需安排。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采
用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除
此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案一
工序Ⅰ 粗铣结合面；
工序Ⅱ 粗铣、半精铣、精铣凹槽面；
工序Ⅲ 钻、扩至图样尺寸并锪Φ25㎜的沉孔；
工序Ⅳ 粗铣夹具体前后两端面，留足余量；
工序Ⅴ 将夹具体与夹具盖用螺栓锁紧；
工序Ⅵ 粗镗、半精镗Φ25㎜的孔、并倒角 ；
工序Ⅶ 半精铣夹具体两端面 ； 工序Ⅶ 精镗Φ25㎜的孔；
工序Ⅷ 粗铣轴瓦锁止口； 工序Ⅸ 检查
工艺路线方案二
工序Ⅰ 粗铣夹具体结合面；粗铣夹具体两端面，留足余量；
钻孔（不到尺寸）；扩孔至图样尺寸；
工序Ⅱ 粗铣、半精铣、精铣夹具体凹槽面；
工序Ⅲ 用螺栓将夹具与夹具盖锁紧；
工序Ⅳ 粗镗、半精镗Φ25㎜的孔、并倒角 ；
工序Ⅴ 半精铣夹具体两端，至图上规定尺寸； 工序Ⅵ 粗铣轴瓦锁止口；
工序Ⅶ 粗磨、精磨Φ25㎜的孔；
工序Ⅷ 检查。
5.4 工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工夹具体结合面，然后以此为基准面，加工凹槽面，然后进行钻孔加工，接着与夹具盖配对锁紧进行其它的加工。方案二与方案一加工结合面是相同的，但是明显不同的是钻孔和铣前后端面的顺序和定位方法。两相对比，方案一的设计优于方案二，以精基准面加工Φ12.5㎜孔，使在一定的加工设备和加工条件下加工误差降到最小，减少废品。但是方案也二不是完全没有优点，方案二的工序Ⅶ、工序Ⅷ就比方案一的优越，将精加工安排在最后，可以避免因为粗加工对精度的影响。综合考虑，保留方案一的优点，改进方案二的缺点。具体工艺如下：
工序Ⅰ 粗铣结合面；
工序Ⅱ 粗铣、半精铣、精铣凹槽面；
工序Ⅲ 钻、扩至图样尺寸并锪Φ25㎜的沉孔；
工序Ⅳ 粗铣、半精铣前后两端面，留足余量；
工序Ⅴ 钳，将夹具体与夹具盖用螺栓锁紧；
工序Ⅵ 用螺栓将夹具与夹具盖锁紧；
工序Ⅶ 粗镗、半精镗Φ25㎜的孔、并倒角 ；
工序Ⅷ 铣轴瓦锁止口 ；
工序Ⅸ 粗磨、精磨Φ25㎜的孔；
工序Ⅹ 检查。
以上加工方案大致看来还是合理的。但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题。从上述工艺过程来看，很多的地方没有将粗、精加工分开，有点显得不太合理。但是考虑本生产的实际条件，经济加工精度的要求，同时该生产是大批量生产，要求叫高的生产率，工序Ⅳ的粗精就不分开。根据工序集中原则，使每个工序中包含尽可能多的工步内容，使总的工序数目减少，夹具的数目和装夹的次数减少。节省装夹的时间，大大提高了生产效率，也可以减少因装夹不正确产生的装夹误差。因此工序Ⅱ改为粗铣凹槽、粗铣两端面。同时将工序Ⅶ、工序Ⅹ的粗精分开。 另外，在上述方案中没有任何热处理方式，对于铸件来说，这是不合理的。因为铸造出来的毛坯还存在一些残余应力和缺陷，只有通过热处理方式才能消除。因而，添加调质处理，改善上述存在的缺点。因此，最后的加工路线确定如下：
工序Ⅰ 调质
工序Ⅱ 粗铣夹具体结合面
工序Ⅲ 粗铣凹槽，粗铣夹具体两端面
工序Ⅳ 半精铣、精铣凹槽
工序Ⅴ 钻并扩Φ25的两孔；锪沉头孔
工序Ⅵ 用螺栓将夹具与夹具盖锁紧
工序Ⅶ 用芯轴定位，粗镗、半精镗Φ25的孔，并倒角
工序Ⅷ 粗铣轴瓦锁止口
工序Ⅸ 半精铣夹具体两端面
工序Ⅹ 粗磨Ф25的大头孔
工序Ⅺ 精磨Φ25的大头孔
工序Ⅻ 检验、入库
以上工艺过程见附说明书后的工艺卡片与图纸部分。
5.5 选择加工设备与工艺装备
5.5.1 专用夹具的基本要求
（1）保证加工精度
工件通过机床夹具进行安装，包含了二层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以准确确定工件与机床、刀具之间的相对位置，保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。这是必须做到的最基本要求，其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。
（2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应
在大批量生产时，尽量采用快速与高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。
（3）安全、方便、减轻劳动强度
机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加装保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，尽可能减轻工人劳动强度。
（4）排屑顺畅
机床夹具中积聚切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量会使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间、降低生产率，因此夹具设计中要对排屑问题给予足够的重视。
（5）机床夹具应具有良好的强度、刚度和结构工艺性
机床夹具设计时，要考虑方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。
（6）提高生产率
使用夹具来安装工件，可以免去工件逐个画线、找正对刀等辅助
时间，且工件装夹方便。如采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。
（7）扩大机床的使用范围
有些机床上配备专用夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上或在摇臂钻床工作台上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工，使车床、钻床具有镗床的功能。
（8）保证生产安全
可降低对工人技术水平的要求和减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
5.6 夹紧力的计算
夹紧力W k =W*K
式中 W k ：实际所需的夹紧力（N ）；
W ：在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N ）；
K ：安全系数。
K 0：考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数 取K0=1.2～1.5
K 1：加工性质，粗加工取 K1=1. K 2：刀具钝化程度 K2=1.01.9 K 3：切削特点，连续切削取 K3=1.0 K 4：夹紧力的稳定性，手动夹紧 K4=1.3 K 5： 手动夹紧时的手柄位置，操作方便取 K5=1.0 K 6：仅有力矩使工作回转时工件与支承面的接触情况，接触点确定取K6=1.0
K=K 0*K 1*K 2*K 3*K 4*K 5*K 6=1.3*1.2*1.0*1.0*1.3*1.0*1.0=2.028
W k =604.7N
5.7 定位误差分析
此道工序为平面支承定位，且工序基准与定位基准重合，可认为基准位移误差为零，故定位误差为零。
第六章 夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件
6.1 夹具装配图上标注的尺寸
装配图的尺寸标注主要有：外形轮廓尺寸，装配尺寸，定位尺寸，安装尺寸和其它尺寸。
（1）夹具外形轮廓尺寸。
（2）夹具与机床工作台或主轴的配合尺寸，以及固定夹具的尺寸等。
（3）夹具与刀具的联系尺寸。
（4）夹具中工件与定位元件间，导向元件与刀具、衬套间，夹具中所有相互间有配合关系元件应标注配合尺寸，种类和精度。
（5）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间装配后的位置尺寸及公差。
夹具总长度为250mm ，总宽度为160mm ，总高度为95mm ；钻模套和刀具的配合尺寸Φ8G6；定位销和夹具体的配合Φ12H7/r6，钻套和衬套的配合Φ12H7/n6，连接圆柱销分别和支座和钻模板的配合为 Φ6H8/n7和Φ6H8/f8，钻模板和支座的配合65H7/g6，定位圆柱销和支座和夹具体的配合为Φ5H8/n7。
6.2 夹具装配图上应标注的技术要求
应标注的技术要求包括：相关元件表面间的位置精度，主要表面的形状精度，保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。通常有以下几方面：
（1）支撑板定位面和安装基面的平行位置精度。
(2）定位销中心线与夹具安装基面、定向基面间的垂直位置精度。
(3）定位表面与固定钻套（导向元件）间的垂直位置精度。
(4）各导向元件的工作面间的相互位置精度。
(5）装配时，钳工和磨工配合以满足以上所要求的技术条件。
由于夹具体固定在机床的安装基面上，夹具体基面应与安装基面平行；工件通过支承板与夹具体支承面间接接触，支承板应在夹具体基面上平行放置，为确保工件加工精度要求，满足加工要求，工件应与夹具体基面平行且误差为0.02；钻模板上的钻模套安装轴线垂直于夹具体底面，为确保安装位置准确，加工两通孔精度满足要求，钻模套安装轴线与底面垂直误差为0.03；两个定位销安装应达到与夹具体的地面垂直度为0.03.
第七章 夹具体零件图应标注的尺寸和技术要求
7.1 夹具体零件图上标注的尺寸
零件图尺寸标注时，尺寸齐全，布置清楚，排列整齐，便于看图; 同时保证设计要求和工艺要求，即零件在夹具中即要有很好的工作性能，又要便于零件的加工测量和检查。
(1）零件图的投影应尽量与总图上的投影位置相符合，便于读图和核对。
(2）尺寸标注应完整、清楚，避免漏注，既便于读图，又便于加工；
(3）同一工种加工表面的尺寸应尽量集中标注。
(4）对于可在装配后用组合加工来保证的尺寸，应在其尺寸数值后注晨“按总图”字样，如，钻套之间、定位销之间的尺寸等。
(5)要注意选择设计基准和工艺基准。
(6)某些要求不高的形位公差由加工方法自行保证，可省略不注。
(7)为便于加工，尺寸应尽量按加工顺序标注，以免进行尺寸换算。 定位菱形销孔和定位圆柱销孔分别与两定位销配合，因为位置精度很重要，位置尺寸为60±0.03，形状尺寸Φ12（+0.021/0）；连接钻模板和夹具体的两个定位销孔的形状尺寸为Φ5（+0.018/0），位
置尺寸为103±0.01，以前面两个销孔的中心线为基准，这两个定位销孔的位置分别为72±0.04和91±0.04。
7.2 夹具体零件图上标注的技术要求
零件图的技术要求，就是对零件的尺寸精度、零件表面状况等品质的要求。它直接影响零件图重要内容之一。在零件图上，可用代号、数字、文字来标注出在制造和检验时零件在技术上指标上应达到的要求。
定位菱形销孔和定位圆柱销孔对夹具体底面的垂直度为0.02；连接钻模板和夹具体的两个定位销孔对夹具体底面的垂直度为0.03；支撑板的安装面和夹具体底面的平行度为0.02；支撑板的安装面粗糙度为3.2；支座的安装面粗糙度为3.2；夹具体底面的粗糙度为3.2；定位菱形销孔和定位圆柱销孔的粗糙度为1.6。
第八章 对夹具设计的心得体会
在许老师和同学的共同努力下，我们在两周的时间内完成了夹具课程设计。我们花费的时间很长，因为这是同学第二次进行这样的课程设计。虽然过程中我们遇到了遇到困难，但是在老师的指点下，同学们都的十分的努力。我们这次终于把我们所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同学学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。这些都是因为老师的帮助下，我们才能完成的。谢谢老师。
两周的夹具课程设计过去了，学到了很多知识。通过这次课程设计实训，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。装备在现在工业中有着重要的作用，当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这两周短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。
通过这次实训，我能够熟练运用CAD 电子图版绘图软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识。
第九章 课程设计总结
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做夹具设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，虽然有一些得到了解决，但还有一些问题没有得到解决，需要在以后的学习中加强思考。
在此要感谢我们的指导老师 老师对我们悉心的指导，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。
参考文献
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课程设计
机 械 制 造 技 术 基 础
课 程 设 计
题 目：专用夹具设计
学 院: 机械工程学院
班 级：x x 级机械制造与自动化x 班
姓 名： x x
指导教师： x x
完成日期： 2017 年 4 月31日
课程设计
目录
第一章 前言 ································································ 1
第二章 专用夹具设计······················································· 3
2.1 夹具的简介 ······················································ 3
2.1.1 夹具的概念 ··············································· 3
2.2 夹具设计前的准备工作 ········································ 3
2.2.2 熟悉工件零件图和工序图 ····························· 4
2.3 选择夹紧机构 ·················································· 4
第三章 夹具装备分析 ····················································· 5
3.1 夹具的功用 ······················································ 5
3.1.1 机床夹具的主要功能 ··································· 5
3.1.2 机床夹具的特殊功能 ···································· 5
3.1.3 夹具体主要技术条件及优缺点的分析 ··············· 6
3.2 夹具的分类 ····················································· 6
3.3 夹具的组成 ························································ 7
第四章 机床夹具的设计特点和设计要求 ····························· 9
4.1 机床夹具的设计特点 ············································· 9
4.2 拟定夹具的结构方案 ··········································· 9
4.2.1 定位方案的确定 ·········································· 9
4.2.1 夹紧方案确定 ········································· 10
4.3 夹具总图设计···················································11
4.4 夹具精度校核···················································11
4.5 夹具的设计步骤 ··············································· 12
4.6 总图技术要求的定制 ········································· 13
4.7 夹具设计中的几个重要问题 ······························· 14
4.8 精度分析 ······················································· 15
5.1定位基准的选择 ················································· 16
5.2 加工精度分析·················································· 17
5.3 拟定工艺路线 ··················································· 18
5.4 工艺方案的比较与分析 ········································ 19
5.5 选择加工设备与工艺装备 ····································· 21
5.5.1 专用夹具的基本要求 ································· 21
5.6 夹紧力的计算·················································· 22
5.7 定位误差分析 ················································ 23
第六章 夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件 ······················ 24
6.1 夹具装配图上标注的尺寸 ·································· 24
6.2 夹具装配图上应标注的技术要求 ························· 24
第七章 夹具体零件图应标注的尺寸和技术要求 ······················ 25
7.1 夹具体零件图上标注的尺寸 ·································· 25
7.2 夹具体零件图上标注的技术要求 ····························· 26
第八章 对夹具设计的心得体会 ········································· 27
课程设计
第九章 课程设计总结 ··················································· 28 参考文献 ···································································· 29 附表1 机械加工工艺过程卡片 ······································· 30
课程设计
第一章 前言
机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业的一门主要专业课，其任务是通过该课程的学习，掌握主要机械制造装备的工作原理及其正确使用和选用方法、原则，并具备一定的机械制造装备的总体设计、传动设计、结构设计等基本知识和主要工艺装备的设计能力。而课程设计是机械制造装备设计课程的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。通过课程设计的实践，综合地运用装备设计课程和其他先修课程的理论与实际知识，进一步培养与提高学生分析和解决工程实际问题的机械设计能力。其目的在于：
〔1〕通过课程设计，使学生能综合运用夹具设计课程及其他相关专业课程的知识，学会用所学的理论知识指导设计实践，树立正确的设计思想。
〔2〕通过课程设计，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机床夹具的一般设计方法和步骤，提高其走上工作岗位所需的专业技能。
〔3〕通过课程设计，使学生学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等。
零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度、形状精度和尺寸精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成
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课程设计
批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛，夹具按使用范围分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和随行夹具，按使用机床分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等，按夹紧的动力源分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气-液增力夹具、电磁夹具及真空夹具等。根据所加工工件的要求，本次使用的是钻床浮动夹紧专用夹具。
由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
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课程设计
第二章 专用夹具设计
2.1 夹具的简介
夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。
2.1.1 夹具的概念
在机械制造厂的生产过程中用夹安装工件使之固定在正确的位置上，完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作，所使用的工艺装备称为夹具。
2.2 夹具设计前的准备工作
2.2.1 明确工件的年生产纲领
确定毛坯类型为6000件/年，结合生产实际，备品率α和废品率β分别取10%和1%，代入N=Q(1+α%+β%)，得年生产纲领
N=6000⋅（1+10%+1%）=6660件/年
划分生产类型的参考数据确定为大批，工作制度8小时/班制。由于是大批量生产，所以采用的是流水线生产方式，一个工人加工一个工序，以提高生产效率，达到降低成本的目的，其属轻型零件，生产类型为大量生产。
3
课程设计
2.2.2 熟悉工件零件图和工序图
零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。包括零件图的分析、毛坯制造方法的选择、基准的选择、加工方法的选择、加工顺序的确定、工艺路线的制订、余量与工序尺寸的确定、切削用量的选择等。
2.3 选择夹紧机构
在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：
①安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。
②手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。
③夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。
④手动夹紧机构应操作灵活、方便。
确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。
4
课程设计
第三章 夹具装备分析
3.1 夹具的功用
在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。然而，由于各类机床加工方式的不同，有些机床夹具还具有一些特殊的功能。
3.1.1 机床夹具的主要功能
定位：确定工件在夹具中占有正确的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要求。
夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。
3.1.2 机床夹具的特殊功能
（1） 对刀 调整刀锯切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。
（2） 导向 如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具也具有导向功能。
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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课程设计
3.1.3 夹具体主要技术条件及优缺点的分析
夹具体的上平面与底面的平行度要求较高，主要是为了防止装夹后工件倾斜。
（1）. 保证加工质量： 使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不再依赖工人的技术水平。
（2）. 提高生产效率，降低生产成本： 使用夹具后可减少划线、找正的辅助时间，且易实现多件、多工位加工。在现代机床加工中，广泛采用气动、液动等机动加紧装置，可是辅助时间进一步减少。
（3）. 扩大机床工艺范围： 在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在机床或钻床上使用镗模，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。
（4）. 减轻工人劳动强度，保证安全生产。
优点：V 形块和定位销是可换的。在多次装夹、拆装后，由于V 形块是定位和加紧的，频繁使用会导致精度降低，当加工出的零件达不到要求时，换V 形块就行。
缺点：工作时间长了或者切削力太大可能引起夹具体整体变形，达不到要求。这是就需要重新设计。
3.2 夹具的分类
夹具有多种分类方法（如车床、铣床、刨床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、拉床等夹具。），机床夹具通常有三种分类方法，即按使用范围和特点、夹紧动力源和使用机床来分类。
1、. 按使用范围和特点可分为：通用夹具、通用可调整夹具、专用夹具、组合夹具、成组夹具、拼拆式夹具。
6
课程设计
2、按夹具动力源分类：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、离心力夹具、其他。
3、按使用机床分类：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、其他机床夹具。
通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具, 如车床上的卡盘, 铣床上的回转工作台, 分度头, 顶尖座等。它们都一标准化了, 具有一定的通用性, 可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。
通用可调整式夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。
专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的。
组合夹具是由一套标准化的夹具元件，根据零件的加工要求拼装组成。不同元件的不同组合和联接可构成不同结构和用途的夹具。夹具用完后，元件可以拆卸重复使用。
成组夹具是用于零件成组加工的夹具。它的加工对象较之可调整夹具更明确，适用范围更广一些。
拼拆式夹具是将标准化的、可互换的零部件装在基础件上或直接装在机床工作台上，并利用调整件装配而成。当某种零件加工完毕，即把夹具拆开，将这些标准零部件放入仓库中，以便重复用于装配成加工另一零件的夹具。这种夹具是通过调整其活动部分和更换定位元件的方式重新调整的。
本课程设计研究了翻转式夹具，阐述了翻转式夹具的工作原理，对翻转式夹具的各零部件做了较为详细的设计计算，并对一些标准件进行了选型，且进行了相关的强度校核。
3.3 夹具的组成
通常夹具的组成部分如下：
（1）定位装置
7
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。
（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。
第四章 机床夹具的设计特点和设计要求
4.1 机床夹具的设计特点
机床夹具设计与其它装备设计比较，有较大的差别，主要表现在下列五个方面：
（1） 要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理
性试验和复 杂的计算工作。
（2） 夹具的精度一般比工件的精度高2～3倍。
（3） 夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操
作习惯密切结合。
（4） 夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通
常要求夹具在投产时一次成功。
（5） 夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。
设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺性要求。
显然，这些问题是很重要的。这将有利于保证夹具的设计、
制造质量。
4.2 拟定夹具的结构方案
夹具的结构方案包括以下几个方案。
4.2.1 定位方案的确定
根据工序的尺寸形状和位置要求，工件定位时需限制5个自由度。在拟定定位夹紧方案时，仍需要对其进行分析和研究，考察定位基准的选择能否满足工件位置精度的要求，夹具的结构能否实现。
本设计用一面两销限制工件的5个自由度，
芯轴中心和钻套中心的位置由钻模支架的两个夹紧螺钉和其上的定位孔相对芯轴中心的相对尺寸决定，可通过分度盘的T 型槽微
调。满足尺寸要求。
(1) 定位元件的结构尺寸及在夹具中位置的确定
由上可知，定位元件由 支撑板，芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔组成。
（1） 芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔距离的确定
L+δLd/2=65(+0.02-0.02)
（2） 支撑板芯轴的定位销尺寸确定
φ5h7/g6配合误差（+0.1-0）
（3） 螺钉孔尺寸确定
φ5h7/g6配合误差（+0.1-0）
4.2.1 夹紧方案确定
根据工件的定位方案，考虑加紧力的作用点及方向，采用可快速装卸的开口垫圈方法来实现。它的夹紧力选在大端端面及加工端面，增加了工件刚度，加工过程中不易产生震动，工件的夹紧变形也小，夹紧可靠，并防止了钻头长度问题。
(3) 夹具在机床上的安装方式
考虑本工序工件的加工精度一般，因此夹具可通过机床工作台T 型槽的方法固定在工作台上。
(4) 钻模的设计
根据孔加工要求，本设计选用回转式钻模，比起固定式钻木雅模，虽然误差比较的大，但可以很方便的拆装工件，提高加工效率，同事也满足设计的误差要求。综合考虑，选用回转式钻模。
(5) 钻套的设计
根据加工的要求选用固定式钻套用于本设计，满足加工要求，符合对产量的客观要求，加工中其磨损的程度在误差范围内，因此固定式钻套比起其他设计经济性更高。
(6) 夹具体及总体设计
夹具体的设计应通盘考虑，使各组成部分通过夹具体有机得联系起来，形成一个完整的夹具。从夹具的总体设计考虑，由于钻床加工
的特点，在加工过程中容易引起震动，故要求夹具体及其上各组成部分的所有元件的刚度和强度要足够。
4.3 夹具总图设计
在绘制夹具结构草图的基础上，绘制夹具总装图并标注有关尺寸公差配合和技术条件。
4.4 夹具精度校核
1）孔中心位（芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔）校核
影响其精度的主要因素如下。
（1） 定位误差
基准不重合误差：ΔB=0.02mm，基准偏移误差ΔY=0，所以， ΔD=0.02mm。
（2） 夹具安装误差
由于夹具定位面和夹具底面的平行度误差等，会引起工件倾斜，是加工的工序位置尺寸产生误差，技术要求规定不大于0.003/100，故此工件的影响在0，005以内。
（3） 与加工方法有关的误差
根据实际生产经验，这方面误差一般可控制在被加工工件公差的1/3范围内，这里取0.03。
以上三项合计为0.055mm ，即可能的加工误差为0.055mm ，这小于加工工件要求保证的公差尺寸0.1mm 。
2）角度尺寸校验
（1）定位误差
由于芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔之间配合间隙会造成基准位移误差，可能导致两定位孔中心连心对规定位置的倾斜，其最大转角误差为
Δα=arctan[（ δD1+δd1+x1min +δD2+δd2+x2min）/2L]
=5.2’
其最大影响是正负5.2 秒。
（2）与加工方法有关的误差
夹具中心平面与T 型槽的平行度误差，查阅相关手册，一般为 0.03/100，经换算，相当角度误差为正负1’。
综合这两项误差，其最大角度误差为正负6.2’，满足本工件加工的要求。
结论：从计算来看，本设计的精度要求合格，可以应用。
4.5 夹具的设计步骤
1. 明确设计任务，收集研究原始材料
再接到夹具设计任务书后，首先要仔细阅读加工件的零件图和与之有关的部件装配图，了解零件的作用结构特点和技术要求; 其次，要认真研究加工件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序使用的机床和刀具，研究分析夹具设计任务书上所选用的定位基准和工序尺寸。
2. 拟定夹具结构方案，绘制夹具草图
拟定夹具的结构方案时，主要解决如下问题。
（1） 确定工件的定位方式，设计定位装置。
对定位元件的技术要求：①足够的精度。②较好的耐磨性。③足够的强度和刚度。④较好的工艺性。⑤便于清除切屑。
（2） 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。
对夹紧装置的技术要求：①加紧过程可靠。②夹紧力大小适当。③结构工艺性好。④使用性好。
（3） 确定对刀或引导方式，选择或设计对刀装置或引导元件。 对刀装置由对刀块和塞尺组成。对刀块是用来确定夹具和刀具的相对位置，使用塞尺是为了防止对刀时碰伤刀刃和对刀块工件表面。
（4） 确定其它元件或装置的结构形式，如定位键，分度装置等。
（5）确定夹具的总体结构及夹具在机床上的安装方式。在确定夹具结构方案的过程中，应提出几种不同方案，画出草图，经比较分
析，选出最佳方案。
3. 绘制夹具总图
夹具总图绘制比例除特殊情况外，一般按1:1绘制，以使所设计夹具有良好的直观性。
绘制夹具配置图可按如下顺序进行：用双点化线画出工件的外形轮廓和定位面加工面；画出定位元件和导向元件；按夹紧状态画出夹紧装置；画出其它元件或结构；最后画出夹具体，把上述各组成部分连接成一体，形成完整的夹具。在夹具装配图上，被加工件视为透视体。
4, 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求
夹具总图上应标注轮廓尺寸，必要的装配尺寸检验尺寸及公差，零件与零件之间的配合尺寸，标注主要元件装配之间的相互位置精确要求等。当加工的技术要求较高时，并进行工序精度分析。
5. 绘制夹具零件图
夹具中的国标零件都必须绘制零件图。在确定这些零件的尺寸公差或技术要求时，应注意使其满足夹具总图的要求。
4.6 总图技术要求的定制
1. 夹具总图上应标注的尺寸和公差
在夹具总图上标注尺寸和技术要求的目的是为了便于绘制零件图装配和检验。应有选择的标注以下内容。
（1） 夹具的外形轮廓尺寸。
（2） 与夹具定位元件引导元件以及夹具安装基面有关的配合尺寸位置尺寸及公差，
（3） 夹具定位元件与工件的配合尺寸。
（4） 夹具引导元件与刀具的配合尺寸。
（5） 夹具与机床的链接尺寸与配合尺寸。
（6） 其他主要配合尺寸。
2. 形状与位置要求
（1）定位元件的位置精度要求。
（2）定位元件与夹具安装面之间的相对位置精度要求。
（3）定位元件与对刀引导元件之间的相对位置精度要求。
（4）引导元件之间的相对位置精度要求。
（5）定位元件或引导元件对夹具找正基面的位置精度要求。
（6）与保证夹具装配精度有关的或与检验方式有关的特殊的技术要求。
夹具的有关尺寸公差的形位公差通常取工件相应公差的1/5到1/2。当工序尺寸未注公差时，夹具公差取为正负0.1mm （或正负10’），或根据具体情况确定；当加工表面未提出位置精度要求时，夹具上相应的公差一般不超过（0.02~0.05）/100。
在具体选用时，要结合生产类型工件的加工精度等因素综合考虑。对于生产批量较大，夹具结构较复杂，而加工精度要求较高的情况，夹具公差值可取的小些。这样，虽然夹具制作较困难，成本较高，但可以延长夹具的寿命，并可保证工件的加工精度，因此是经济合理的；对于批量不大的生产，则在保证加工精度的前提下，可是夹具的公差取的大些，以便于制造。另外，为便于保证工件的加工精度，在确定夹具的距离尺寸偏差时，一般应采用双向对称分布，基本尺寸应为工件相应尺寸的平均值。
与工件的加工精度要求无直接联系的夹具公差如定位元件与夹具体导向元件与衬头，镗套和镗杆的配合等，一般可根据元件在夹具中的功能凭经验或根据公差配合国家标准来确定。设计时，具体可参阅《机床夹具设计手册》等资料。
4.7 夹具设计中的几个重要问题
1）清根问题
在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处的清根问题。
2）让刀问题
在设计圆盘类刀具（如铣刀、砂轮等）加工的家具时，会存在让刀问题。
3）更换问题
4）防松问题
4.8 精度分析
进行加工精度分析可以帮助我们了解所设计的夹具在加工过程中产生误差的原因，以便探索各项误差的途径，为制定，验证，修改夹具技术要求提供依据。
用夹具装夹工件进行机械加工时，工艺系统中影响工件加工的因素有：定位误差ΔD, 对刀（引导）误差ΔT ，夹具在机床上的安装误差ΔA 和加工素引起的加工误差ΔG 。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不确定，而形成总的加工误差ΔK 。以上各项误差应满足误差不等式：ΣΔ=ΔD+ΔA+ΔT+ΔK
第五章 制定工艺路线
5.1定位基准的选择
精基准的选择：夹具体的结合既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，结合面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。
粗基准的选择：按照有关粗基准的选择原则，当零件有不同加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。现选取两个未铸造孔Φ12.5㎜孔的下表面，R12外圆的圆弧不加工外轮廓表面作为基准，此外还应能保证定位准确、夹紧可靠。最先进行机械加工的表面是精基准面-结合面。
方案一：
用两支承钉支撑两个未铸造孔Φ25㎜孔的下表面，限制Z 的移动和X 的旋转这两个自由度；用对活动动V 型块夹紧R12.5的外圆表面，限制Y 、X 的移动Z 、Y 的旋转这四个自由度。用粗铣的方式加工连杆体结合面。以上端面为基准，对Φ25㎜孔的加工是先钻孔再扩孔，然进行与连杆盖配对加工其它孔和端面。
方案二：
用两支承钉支撑连杆体的下表面，并预留出Φ25㎜孔的位置，限制Z 的移动和X 的旋转这两个自由度；用对活动动V 型块夹紧R12.5的外圆表面，限制Y 、X 的移动，Z 、Y 的旋转这四个自由度。以粗铣的方式加工连杆体结合面，以先钻孔后扩孔的方式加工Φ25㎜的孔和前后端面。
对于方案二：这样加工，虽然减少了几次装夹，可减少装夹辅助时间。但是以初基准面加工Φ25㎜的孔和前后端面，会产生较大误差，
不能保证钻孔时孔与结合面的垂直度。且装夹时需预留Φ25㎜孔的位置，反而增加了装夹难度，同时使装夹工具复杂化，降低了工作效率。
方案一：完全克服了方案存在的缺点，减小了加工误差，降低了对工人技术的要求和工人的劳动强度，使制造夹具的成本降低了。同时也大大提高了加工效率，提高了效益。
5.2 加工精度分析
（1）夹具制造误差
1）钻套中心线与定位面距离偏差取工件上相应偏差的1∕5左右，还应满足两个原则：①偏差尽量小；②机床能够加工出来。
2）定位面与基准面（机床）的平行度应为0.03∕1000（平面磨床可达到）。
3）钻模板孔中心线与基面垂直度应为0.02∕500。
（2）对刀误差
1）钻头中心与钻套中心不重合（钻头与钻套内孔配合间隙）
2）钻头偏斜与钻头与钻套间隙、导套高度、工件位置及夹具制造垂直度，平行度等有关。
（3）工件定位误差∆DW
1） 基准不符∆JB : ∆JB =定位基准到设计基准的尺寸公差
2） 基准位移∆JW : 一般由夹具与工件配合间隙产生的。
3）∆DW =∆JB +∆JW 此公式为向量和。
加工过程误差：由于磨损，热变形，加工过程的振动等可能引起误差。
判断依据：若以上各项误差之和小于等于工件上相应公差 则该夹具合格。一般取工件上的加工过程误差为工件上相应公差的三分之一，即只有其余几项的公差之和小于等于工件上相应公差的三分之二时，夹具合格。
5.3 拟定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及
位置精度等技术要求能得到合理的保证。机械加工顺序的安排一般
应：先粗后精，先面后孔，先主后次，基面先行，热处理按段穿插，检验按需安排。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采
用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除
此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线方案一
工序Ⅰ 粗铣结合面；
工序Ⅱ 粗铣、半精铣、精铣凹槽面；
工序Ⅲ 钻、扩至图样尺寸并锪Φ25㎜的沉孔；
工序Ⅳ 粗铣夹具体前后两端面，留足余量；
工序Ⅴ 将夹具体与夹具盖用螺栓锁紧；
工序Ⅵ 粗镗、半精镗Φ25㎜的孔、并倒角 ；
工序Ⅶ 半精铣夹具体两端面 ； 工序Ⅶ 精镗Φ25㎜的孔；
工序Ⅷ 粗铣轴瓦锁止口； 工序Ⅸ 检查
工艺路线方案二
工序Ⅰ 粗铣夹具体结合面；粗铣夹具体两端面，留足余量；
钻孔（不到尺寸）；扩孔至图样尺寸；
工序Ⅱ 粗铣、半精铣、精铣夹具体凹槽面；
工序Ⅲ 用螺栓将夹具与夹具盖锁紧；
工序Ⅳ 粗镗、半精镗Φ25㎜的孔、并倒角 ；
工序Ⅴ 半精铣夹具体两端，至图上规定尺寸； 工序Ⅵ 粗铣轴瓦锁止口；
工序Ⅶ 粗磨、精磨Φ25㎜的孔；
工序Ⅷ 检查。
5.4 工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工夹具体结合面，然后以此为基准面，加工凹槽面，然后进行钻孔加工，接着与夹具盖配对锁紧进行其它的加工。方案二与方案一加工结合面是相同的，但是明显不同的是钻孔和铣前后端面的顺序和定位方法。两相对比，方案一的设计优于方案二，以精基准面加工Φ12.5㎜孔，使在一定的加工设备和加工条件下加工误差降到最小，减少废品。但是方案也二不是完全没有优点，方案二的工序Ⅶ、工序Ⅷ就比方案一的优越，将精加工安排在最后，可以避免因为粗加工对精度的影响。综合考虑，保留方案一的优点，改进方案二的缺点。具体工艺如下：
工序Ⅰ 粗铣结合面；
工序Ⅱ 粗铣、半精铣、精铣凹槽面；
工序Ⅲ 钻、扩至图样尺寸并锪Φ25㎜的沉孔；
工序Ⅳ 粗铣、半精铣前后两端面，留足余量；
工序Ⅴ 钳，将夹具体与夹具盖用螺栓锁紧；
工序Ⅵ 用螺栓将夹具与夹具盖锁紧；
工序Ⅶ 粗镗、半精镗Φ25㎜的孔、并倒角 ；
工序Ⅷ 铣轴瓦锁止口 ；
工序Ⅸ 粗磨、精磨Φ25㎜的孔；
工序Ⅹ 检查。
以上加工方案大致看来还是合理的。但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题。从上述工艺过程来看，很多的地方没有将粗、精加工分开，有点显得不太合理。但是考虑本生产的实际条件，经济加工精度的要求，同时该生产是大批量生产，要求叫高的生产率，工序Ⅳ的粗精就不分开。根据工序集中原则，使每个工序中包含尽可能多的工步内容，使总的工序数目减少，夹具的数目和装夹的次数减少。节省装夹的时间，大大提高了生产效率，也可以减少因装夹不正确产生的装夹误差。因此工序Ⅱ改为粗铣凹槽、粗铣两端面。同时将工序Ⅶ、工序Ⅹ的粗精分开。 另外，在上述方案中没有任何热处理方式，对于铸件来说，这是不合理的。因为铸造出来的毛坯还存在一些残余应力和缺陷，只有通过热处理方式才能消除。因而，添加调质处理，改善上述存在的缺点。因此，最后的加工路线确定如下：
工序Ⅰ 调质
工序Ⅱ 粗铣夹具体结合面
工序Ⅲ 粗铣凹槽，粗铣夹具体两端面
工序Ⅳ 半精铣、精铣凹槽
工序Ⅴ 钻并扩Φ25的两孔；锪沉头孔
工序Ⅵ 用螺栓将夹具与夹具盖锁紧
工序Ⅶ 用芯轴定位，粗镗、半精镗Φ25的孔，并倒角
工序Ⅷ 粗铣轴瓦锁止口
工序Ⅸ 半精铣夹具体两端面
工序Ⅹ 粗磨Ф25的大头孔
工序Ⅺ 精磨Φ25的大头孔
工序Ⅻ 检验、入库
以上工艺过程见附说明书后的工艺卡片与图纸部分。
5.5 选择加工设备与工艺装备
5.5.1 专用夹具的基本要求
（1）保证加工精度
工件通过机床夹具进行安装，包含了二层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以准确确定工件与机床、刀具之间的相对位置，保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。这是必须做到的最基本要求，其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。
（2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应
在大批量生产时，尽量采用快速与高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。
（3）安全、方便、减轻劳动强度
机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加装保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，尽可能减轻工人劳动强度。
（4）排屑顺畅
机床夹具中积聚切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量会使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间、降低生产率，因此夹具设计中要对排屑问题给予足够的重视。
（5）机床夹具应具有良好的强度、刚度和结构工艺性
机床夹具设计时，要考虑方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。
（6）提高生产率
使用夹具来安装工件，可以免去工件逐个画线、找正对刀等辅助
时间，且工件装夹方便。如采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。
（7）扩大机床的使用范围
有些机床上配备专用夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上或在摇臂钻床工作台上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工，使车床、钻床具有镗床的功能。
（8）保证生产安全
可降低对工人技术水平的要求和减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
5.6 夹紧力的计算
夹紧力W k =W*K
式中 W k ：实际所需的夹紧力（N ）；
W ：在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N ）；
K ：安全系数。
K 0：考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数 取K0=1.2～1.5
K 1：加工性质，粗加工取 K1=1. K 2：刀具钝化程度 K2=1.01.9 K 3：切削特点，连续切削取 K3=1.0 K 4：夹紧力的稳定性，手动夹紧 K4=1.3 K 5： 手动夹紧时的手柄位置，操作方便取 K5=1.0 K 6：仅有力矩使工作回转时工件与支承面的接触情况，接触点确定取K6=1.0
K=K 0*K 1*K 2*K 3*K 4*K 5*K 6=1.3*1.2*1.0*1.0*1.3*1.0*1.0=2.028
W k =604.7N
5.7 定位误差分析
此道工序为平面支承定位，且工序基准与定位基准重合，可认为基准位移误差为零，故定位误差为零。
第六章 夹具装配图上应标注的尺寸和技术条件
6.1 夹具装配图上标注的尺寸
装配图的尺寸标注主要有：外形轮廓尺寸，装配尺寸，定位尺寸，安装尺寸和其它尺寸。
（1）夹具外形轮廓尺寸。
（2）夹具与机床工作台或主轴的配合尺寸，以及固定夹具的尺寸等。
（3）夹具与刀具的联系尺寸。
（4）夹具中工件与定位元件间，导向元件与刀具、衬套间，夹具中所有相互间有配合关系元件应标注配合尺寸，种类和精度。
（5）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间装配后的位置尺寸及公差。
夹具总长度为250mm ，总宽度为160mm ，总高度为95mm ；钻模套和刀具的配合尺寸Φ8G6；定位销和夹具体的配合Φ12H7/r6，钻套和衬套的配合Φ12H7/n6，连接圆柱销分别和支座和钻模板的配合为 Φ6H8/n7和Φ6H8/f8，钻模板和支座的配合65H7/g6，定位圆柱销和支座和夹具体的配合为Φ5H8/n7。
6.2 夹具装配图上应标注的技术要求
应标注的技术要求包括：相关元件表面间的位置精度，主要表面的形状精度，保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。通常有以下几方面：
（1）支撑板定位面和安装基面的平行位置精度。
(2）定位销中心线与夹具安装基面、定向基面间的垂直位置精度。
(3）定位表面与固定钻套（导向元件）间的垂直位置精度。
(4）各导向元件的工作面间的相互位置精度。
(5）装配时，钳工和磨工配合以满足以上所要求的技术条件。
由于夹具体固定在机床的安装基面上，夹具体基面应与安装基面平行；工件通过支承板与夹具体支承面间接接触，支承板应在夹具体基面上平行放置，为确保工件加工精度要求，满足加工要求，工件应与夹具体基面平行且误差为0.02；钻模板上的钻模套安装轴线垂直于夹具体底面，为确保安装位置准确，加工两通孔精度满足要求，钻模套安装轴线与底面垂直误差为0.03；两个定位销安装应达到与夹具体的地面垂直度为0.03.
第七章 夹具体零件图应标注的尺寸和技术要求
7.1 夹具体零件图上标注的尺寸
零件图尺寸标注时，尺寸齐全，布置清楚，排列整齐，便于看图; 同时保证设计要求和工艺要求，即零件在夹具中即要有很好的工作性能，又要便于零件的加工测量和检查。
(1）零件图的投影应尽量与总图上的投影位置相符合，便于读图和核对。
(2）尺寸标注应完整、清楚，避免漏注，既便于读图，又便于加工；
(3）同一工种加工表面的尺寸应尽量集中标注。
(4）对于可在装配后用组合加工来保证的尺寸，应在其尺寸数值后注晨“按总图”字样，如，钻套之间、定位销之间的尺寸等。
(5)要注意选择设计基准和工艺基准。
(6)某些要求不高的形位公差由加工方法自行保证，可省略不注。
(7)为便于加工，尺寸应尽量按加工顺序标注，以免进行尺寸换算。 定位菱形销孔和定位圆柱销孔分别与两定位销配合，因为位置精度很重要，位置尺寸为60±0.03，形状尺寸Φ12（+0.021/0）；连接钻模板和夹具体的两个定位销孔的形状尺寸为Φ5（+0.018/0），位
置尺寸为103±0.01，以前面两个销孔的中心线为基准，这两个定位销孔的位置分别为72±0.04和91±0.04。
7.2 夹具体零件图上标注的技术要求
零件图的技术要求，就是对零件的尺寸精度、零件表面状况等品质的要求。它直接影响零件图重要内容之一。在零件图上，可用代号、数字、文字来标注出在制造和检验时零件在技术上指标上应达到的要求。
定位菱形销孔和定位圆柱销孔对夹具体底面的垂直度为0.02；连接钻模板和夹具体的两个定位销孔对夹具体底面的垂直度为0.03；支撑板的安装面和夹具体底面的平行度为0.02；支撑板的安装面粗糙度为3.2；支座的安装面粗糙度为3.2；夹具体底面的粗糙度为3.2；定位菱形销孔和定位圆柱销孔的粗糙度为1.6。
第八章 对夹具设计的心得体会
在许老师和同学的共同努力下，我们在两周的时间内完成了夹具课程设计。我们花费的时间很长，因为这是同学第二次进行这样的课程设计。虽然过程中我们遇到了遇到困难，但是在老师的指点下，同学们都的十分的努力。我们这次终于把我们所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同学学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。这些都是因为老师的帮助下，我们才能完成的。谢谢老师。
两周的夹具课程设计过去了，学到了很多知识。通过这次课程设计实训，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。装备在现在工业中有着重要的作用，当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这两周短暂的课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。
通过这次实训，我能够熟练运用CAD 电子图版绘图软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识。
第九章 课程设计总结
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做夹具设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，虽然有一些得到了解决，但还有一些问题没有得到解决，需要在以后的学习中加强思考。
在此要感谢我们的指导老师 老师对我们悉心的指导，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。
参考文献
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