推动架钻床夹具设计
说 明 书
题目： 推动架钻床夹具设计 指导老师：
姓名： 陈俊杰 学号： 班级： 09机电（2）班
专业： 机械工程及自动化（机械电子方向）
前 言
机械夹具课程设计是在学完了《机械制造工艺学》课程，进行生产实习之后的一个重要教学实践环节。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、金属切削原理与刀具等）的理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺规程设计，是毕业设计前的一次综合训练。通过机械夹具课程设计，应达到下述目的：
1. 学生能熟练运用“机械制造工艺学”课程中的基本理论以及生产实际中学到的实践知识，正确设计一个典型零件的一道中所需的专用夹具。 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的基本技能。
4.通过零件图，装配图绘制，使我们对于AutoCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。
本次设计的主要内容为：首先根据之前的工艺规程的设计，确定所进行的某道工序专用夹具的设计，其次运用AutoCAD软件绘制推动架的专用夹具的装配图，最后根据装配图进行专用夹具的一些分析。
目录
一、零件分析 ……………………………………… 4 二、夹具设计 …………………………………………5
2.1 定位基准的选择……………………………………
5
2.2 具体设计方案………………………………………5 2.3 自由度分析……………………………………… 2.4 芯轴设计……………………………………
6
6
7
2.5 钻套设计………………………………………
2.6 衬套设计……………………………………
7
7 9
2.7夹紧定位装置设计 …………………………………
2.8夹具体的设计………………………………………
三、切削力和夹紧力计算……………… ………… 9 四、定位误差分析……………………………………… 10 五、夹具设计及操作的简要说明……………………… 11 六、设计小结、致谢…………………………………… 12 七、参考文献 ………………………………………… 13
推动架钻床专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经协商，决定设计第十二道工序——钻M8螺纹孔的钻床专用夹具。
本夹具将用于Z525摇臂钻床。刀具为麻花钻。 一 零件分析
在给定的零件中，对本序加工的主要考虑M8螺纹孔的位置相关尺寸和对φ50孔中心线的垂直度要求。本工序需要限制六个自由度，故采用完全定位。
.
零件图
主要工序：
1. 钻螺纹底孔至φ6
待加工螺纹孔图
二 夹具设计 2.1 定位基准的选择
由零件图可知，出于定位简单和快速的考虑，本设计选择孔φ32为主定位基准面，φ50孔右端面为辅助定位基准，保证加工基准和设计基准重合。 2.2 具体设计方案
方案一：采用芯轴，φ50孔的右端面，菱形销定位。如下图所示。
方案二：采用芯轴，φ50孔的右端面，两定位销定位。如下图所示。
采用方案一，能够实现完全定位且加工工件操作简便。
采用方案二，两销定位会产生过定位，本工件精度要求不高，不需要过定位。 综上所述，选择方案一为设计方案。 2.3 自由度分析
由装配图可知，与φ32配合的芯轴和夹具体端面限制X、Y、Z和绕X轴、Z轴方向旋转五个自由度，菱形销限制绕Y方向旋转一个自由度，共限制六个自由度，无过定位。 2.4 芯轴设计
根据零件的定位要求设计芯轴如图所示： 材料：20Cr
技术要求：1.钝边倒钝 2.热处理：淬火
HRC47~53
→
→
→
芯轴零件图
2.5 钻套设计
根据所钻孔M6，选择固定钻套
查工具书选择固定钻套尺寸，材料为
T1OA
.
2.6 衬套设计
根据与快换钻套的配合选择衬套，材料为CrMn，如图所示
查工具书选择钻套尺寸
2.7夹紧定位装置设计
夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。
夹紧力作用点的选择应遵循的规则：
1．为了使定位稳定，夹紧力作用点应该落在主要的定位支承面上，活
络在主要的定位支承面上的支承点所围成的面积内；
2．夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上，不应该使工件产生夹紧变形或使工件产生翻砖力矩；
3．为了防止工件在加工过程中产生振动，夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面；
4．夹紧力作用点的数目，应尽量在工件的整个接触面上分布均匀，以减小夹紧变形；
由于本工序夹紧力较小，采用螺纹夹紧的方式夹紧即可满足要求。夹紧装置为螺母与芯轴旋合将工件夹紧。夹具的理想的夹紧方式应使夹紧力作用在主要定位面上，为简化结构和提高工作效率，采用螺纹夹紧，即在心轴上直接做出一段螺纹，并用螺母和垫圈锁紧，所以其结构如上图所示。并且依据此要求，确定定位心轴的结构，及其相应的配合要求，如图所示。
与φ32配合的芯轴和夹具体端面限制X、Y、Z和绕X轴、Z轴方向旋转五个自由度，菱形销限制绕Y方向旋转一个自由度，共限制六个自由度，无过定位。
→
→
→
2.8夹具体的设计：
夹具体是用来将夹具的各个部分联结成整体的元件，它是夹具上最大的和最复杂的元件。在它上面要安装定位元件、夹紧装置、刀具引导件以及其它各种装置和元件。此外，在夹具体上还应有夹具在机床上安装用的定位部分，以保证夹具在机床上获得所需的相互位置，夹具体也是承受负荷最大的元件，承受着工作时的切削力、夹紧力和惯性力。 对夹具体的一般要求：
2. 足够的刚度和强度； 3. 较轻的重量； 4. 安装要稳定； 5. 保证装卸工件方便； 6. 工艺性要好；
7. 便于清除切屑和赃物；
夹具体毛坯制造方法的选择 综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体。
三 切削力和夹紧力计算
本步加工按钻削估算夹紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。 见《工艺师手册》表38.2 钻削轴向力为：
式中： C=600， Z=1.0, y
=0.7, f=0.35
扭矩为：
式中: C=0.305, Z=2.0, y=0.8 夹紧力为：
在计算夹紧力时,必须考虑安全系数,安全系数 S=S1*S2*S3*S4
式中 S1— 基本安全系数，1.5; S2— 加工性质系数，1.1;
S3—刀具钝化系数, 1.1; S4— 断续切削系数, 1.1
取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
则实际夹紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=24.1N
使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。 强度校核分析
钻削时 T=17.34 N∙M 切向方向所受力:
F1=
TL=
17.3435⨯10
-3
=446N
取f=0.1
Ff=446⨯0.1=44.6(N)
Ff> F 故夹具体安全可以安全工作
四 定位误差分析
由于加工基准和设计基准重合，且本工序只需保证35的基本尺寸，所以能很好的保证加工精度。
五 夹具设计及操作的简要说明
此夹具操作简单，只要将工件套入定位芯轴与固定定位销，然后用螺母将工件夹紧。这些操作完成之后就可以将钻头对准导向装置——可换钻套，进行加工。由于本夹具可以调整距离，方便操作。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。
夹具装配图
11
六 设计小结、致谢
通过四周的课程设计，使我从中学到了以前在课内学不到的东西，受益匪浅。我真正懂得了做一名设计师到底要做什么，怎么去做。首先，能把以前所学的各种知识，综合地运用于这次设计中，巩固了以前所学的知识；其次学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册；最后，掌握分析问题，解决问题的方法。
当然，这个离成为一名合格的出色的机械工程师还有很远的距离。所以我会好好努力的。本次设计是有关推动架工艺步骤的说明和机床夹具设计方法的具体阐述。工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计和机床夹具的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线和合理的夹具方案，以确保零件的加工质量。经过这次设计，提高了我很多的能力，比如设计水平、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等。让我更扎实的掌握了机械专业的基本理论知识，对以后我们的实际工作都有很现实的指导意义。
在设计期间林碧老师帮助我理清设计思路，指导实验方法，提出有效的改进方案。在此，衷心感谢林碧老师的细心指导！
12
七 参考文献
[1]孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，1991
[2]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1993
[3]崇 凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，1993
[4]王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，1987
[5]黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，2004
[6]薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，1995
[7]崇 凯主编.机械制造技术基础课程设计指南. 化学工业出版社，2006.12
[8]陈于萍，高晓康主编.互换性与测量技术.北京高等教育出版社，2005.
[9]司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础. 高等教育出版社，1991
[10]张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导及习题.机械工业出版社，1999.11
[11]艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社，2002
[12]黄如林，汪群主编，金属加工工艺及工装设计.化学工业出版社，2005
[13]王先逵主编，机械知道工艺学.机械工业出版社，2010
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推动架钻床夹具设计
说 明 书
题目： 推动架钻床夹具设计 指导老师：
姓名： 陈俊杰 学号： 班级： 09机电（2）班
专业： 机械工程及自动化（机械电子方向）
前 言
机械夹具课程设计是在学完了《机械制造工艺学》课程，进行生产实习之后的一个重要教学实践环节。它要求学生综合运用本课程及有关先修课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削机床、金属切削原理与刀具等）的理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺规程设计，是毕业设计前的一次综合训练。通过机械夹具课程设计，应达到下述目的：
1. 学生能熟练运用“机械制造工艺学”课程中的基本理论以及生产实际中学到的实践知识，正确设计一个典型零件的一道中所需的专用夹具。 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的基本技能。
4.通过零件图，装配图绘制，使我们对于AutoCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。
本次设计的主要内容为：首先根据之前的工艺规程的设计，确定所进行的某道工序专用夹具的设计，其次运用AutoCAD软件绘制推动架的专用夹具的装配图，最后根据装配图进行专用夹具的一些分析。
目录
一、零件分析 ……………………………………… 4 二、夹具设计 …………………………………………5
2.1 定位基准的选择……………………………………
5
2.2 具体设计方案………………………………………5 2.3 自由度分析……………………………………… 2.4 芯轴设计……………………………………
6
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2.5 钻套设计………………………………………
2.6 衬套设计……………………………………
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7 9
2.7夹紧定位装置设计 …………………………………
2.8夹具体的设计………………………………………
三、切削力和夹紧力计算……………… ………… 9 四、定位误差分析……………………………………… 10 五、夹具设计及操作的简要说明……………………… 11 六、设计小结、致谢…………………………………… 12 七、参考文献 ………………………………………… 13
推动架钻床专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经协商，决定设计第十二道工序——钻M8螺纹孔的钻床专用夹具。
本夹具将用于Z525摇臂钻床。刀具为麻花钻。 一 零件分析
在给定的零件中，对本序加工的主要考虑M8螺纹孔的位置相关尺寸和对φ50孔中心线的垂直度要求。本工序需要限制六个自由度，故采用完全定位。
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零件图
主要工序：
1. 钻螺纹底孔至φ6
待加工螺纹孔图
二 夹具设计 2.1 定位基准的选择
由零件图可知，出于定位简单和快速的考虑，本设计选择孔φ32为主定位基准面，φ50孔右端面为辅助定位基准，保证加工基准和设计基准重合。 2.2 具体设计方案
方案一：采用芯轴，φ50孔的右端面，菱形销定位。如下图所示。
方案二：采用芯轴，φ50孔的右端面，两定位销定位。如下图所示。
采用方案一，能够实现完全定位且加工工件操作简便。
采用方案二，两销定位会产生过定位，本工件精度要求不高，不需要过定位。 综上所述，选择方案一为设计方案。 2.3 自由度分析
由装配图可知，与φ32配合的芯轴和夹具体端面限制X、Y、Z和绕X轴、Z轴方向旋转五个自由度，菱形销限制绕Y方向旋转一个自由度，共限制六个自由度，无过定位。 2.4 芯轴设计
根据零件的定位要求设计芯轴如图所示： 材料：20Cr
技术要求：1.钝边倒钝 2.热处理：淬火
HRC47~53
→
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芯轴零件图
2.5 钻套设计
根据所钻孔M6，选择固定钻套
查工具书选择固定钻套尺寸，材料为
T1OA
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2.6 衬套设计
根据与快换钻套的配合选择衬套，材料为CrMn，如图所示
查工具书选择钻套尺寸
2.7夹紧定位装置设计
夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。
夹紧力作用点的选择应遵循的规则：
1．为了使定位稳定，夹紧力作用点应该落在主要的定位支承面上，活
络在主要的定位支承面上的支承点所围成的面积内；
2．夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上，不应该使工件产生夹紧变形或使工件产生翻砖力矩；
3．为了防止工件在加工过程中产生振动，夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面；
4．夹紧力作用点的数目，应尽量在工件的整个接触面上分布均匀，以减小夹紧变形；
由于本工序夹紧力较小，采用螺纹夹紧的方式夹紧即可满足要求。夹紧装置为螺母与芯轴旋合将工件夹紧。夹具的理想的夹紧方式应使夹紧力作用在主要定位面上，为简化结构和提高工作效率，采用螺纹夹紧，即在心轴上直接做出一段螺纹，并用螺母和垫圈锁紧，所以其结构如上图所示。并且依据此要求，确定定位心轴的结构，及其相应的配合要求，如图所示。
与φ32配合的芯轴和夹具体端面限制X、Y、Z和绕X轴、Z轴方向旋转五个自由度，菱形销限制绕Y方向旋转一个自由度，共限制六个自由度，无过定位。
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2.8夹具体的设计：
夹具体是用来将夹具的各个部分联结成整体的元件，它是夹具上最大的和最复杂的元件。在它上面要安装定位元件、夹紧装置、刀具引导件以及其它各种装置和元件。此外，在夹具体上还应有夹具在机床上安装用的定位部分，以保证夹具在机床上获得所需的相互位置，夹具体也是承受负荷最大的元件，承受着工作时的切削力、夹紧力和惯性力。 对夹具体的一般要求：
2. 足够的刚度和强度； 3. 较轻的重量； 4. 安装要稳定； 5. 保证装卸工件方便； 6. 工艺性要好；
7. 便于清除切屑和赃物；
夹具体毛坯制造方法的选择 综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体。
三 切削力和夹紧力计算
本步加工按钻削估算夹紧力。实际效果可以保证可靠的夹紧。 见《工艺师手册》表38.2 钻削轴向力为：
式中： C=600， Z=1.0, y
=0.7, f=0.35
扭矩为：
式中: C=0.305, Z=2.0, y=0.8 夹紧力为：
在计算夹紧力时,必须考虑安全系数,安全系数 S=S1*S2*S3*S4
式中 S1— 基本安全系数，1.5; S2— 加工性质系数，1.1;
S3—刀具钝化系数, 1.1; S4— 断续切削系数, 1.1
取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
则实际夹紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=24.1N
使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。 强度校核分析
钻削时 T=17.34 N∙M 切向方向所受力:
F1=
TL=
17.3435⨯10
-3
=446N
取f=0.1
Ff=446⨯0.1=44.6(N)
Ff> F 故夹具体安全可以安全工作
四 定位误差分析
由于加工基准和设计基准重合，且本工序只需保证35的基本尺寸，所以能很好的保证加工精度。
五 夹具设计及操作的简要说明
此夹具操作简单，只要将工件套入定位芯轴与固定定位销，然后用螺母将工件夹紧。这些操作完成之后就可以将钻头对准导向装置——可换钻套，进行加工。由于本夹具可以调整距离，方便操作。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。
夹具装配图
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六 设计小结、致谢
通过四周的课程设计，使我从中学到了以前在课内学不到的东西，受益匪浅。我真正懂得了做一名设计师到底要做什么，怎么去做。首先，能把以前所学的各种知识，综合地运用于这次设计中，巩固了以前所学的知识；其次学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册；最后，掌握分析问题，解决问题的方法。
当然，这个离成为一名合格的出色的机械工程师还有很远的距离。所以我会好好努力的。本次设计是有关推动架工艺步骤的说明和机床夹具设计方法的具体阐述。工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计和机床夹具的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线和合理的夹具方案，以确保零件的加工质量。经过这次设计，提高了我很多的能力，比如设计水平、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等。让我更扎实的掌握了机械专业的基本理论知识，对以后我们的实际工作都有很现实的指导意义。
在设计期间林碧老师帮助我理清设计思路，指导实验方法，提出有效的改进方案。在此，衷心感谢林碧老师的细心指导！
12
七 参考文献
[1]孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，1991
[2]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1993
[3]崇 凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，1993
[4]王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，1987
[5]黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，2004
[6]薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，1995
[7]崇 凯主编.机械制造技术基础课程设计指南. 化学工业出版社，2006.12
[8]陈于萍，高晓康主编.互换性与测量技术.北京高等教育出版社，2005.
[9]司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础. 高等教育出版社，1991
[10]张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导及习题.机械工业出版社，1999.11
[11]艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社，2002
[12]黄如林，汪群主编，金属加工工艺及工装设计.化学工业出版社，2005
[13]王先逵主编，机械知道工艺学.机械工业出版社，2010
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