1、浙江工貿職業技術學院畢業設計（論文） 課題名稱： 隔板鉆側孔鉆孔夾具設計專 業： 機電一體化技術班 級： 機電1104班姓 名： 學 號： 1110201208指導教師： 教師職稱： 教 授 完成時間 2013年 11 月 25 日論文題目：隔板鉆側孔夾具設計 專 業： 機電一體化技術 摘 要制造業中廣泛應用的夾具，是產品制造各工藝階段中十分重要的工藝裝備之一，生產中所使用夾具的質量、工作效率，及夾具使用的可靠性，都對產品的加工質量及生產效率有著決定性的影響。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的機構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工

2、序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工序裝備及切削用量；然后驚醒專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；幾歲安出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。目 錄緒論1第一章 夾具的發展概況21.1 機床夾具的現狀2第二章 夾具工件的裝夾和基準32.1工件的裝夾方式32.2 基準及其分類4第三章 專用夾具設計53.1設計前的工作準備53.1.1 明確工件的生產綱領53.1.2 熟悉工件零件圖和工序圖53.1.3加工方法53.2總體方

3、案的確定73.2.1 定位方案73.2.2 夾緊機構73.2.3 選擇導向裝置83.2.4 夾具體93.3繪制夾具裝配圖103.3.1 定位、夾緊、導向、夾具體103.3加工平面和刀具的選擇143.4機床切削量和切削力的確定143.4.1切削量的確定143.4.2切削力的確定14第四章 定位精度分析及定位誤差分析計算154.1定位精度通用要則154.2 定位精度分析164.3 誤差分析164.4 誤差計算174. 5夾具設計及操作的簡要說明17結束語18參考文獻19緒 論機械制造業是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件盒產品，并把他們裝備承機械裝備的行業。機械制造業的產品既可以直接供人們使用，可可

4、以為其它行業的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業的產品。我們的生活離不開制造業，因此制造業是國民經濟發展的重要行業，是一個國家或地區發展的重要基礎及有力支柱。從某種意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民境地綜合實力的科學水平的重要指標。隔板鉆側孔夾具的工裝設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環節。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排。本次設計也要培養自己的自學與創造能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、設計知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產時間的需要，只有將各種理論與生

5、產實踐相結合，才能很好地完成本次設計。第一章 夾具的發展概況機床夾具是在金屬切削中用以準確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用是：可靠的保證工件的加工質量，提高加工效率，減輕勞動輕度，充分發揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床夾具在機械制造中占有重要的地位。夾具最早出現在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發展成為門類齊全的工藝裝備。1.1 機床夾具的現狀國際生產研究協會的統計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85左右。現代生產要求企業所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業都仍習慣于大量采用

6、傳統的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020左右。特別是近年來，數控機床、加工中心、成組技術（gt）、柔性制造系統（fms）等新加工技術與理念的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；（3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；（4）能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具；（5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率；（6

7、）提高機床夾具的標準化程度。1.2 現代機床夾具的發展方向現代機床夾具的發展方向主要表現為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。（1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：gb/t2148t225991以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。（2）精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如，用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5

8、m。（3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其在加工中心上出現了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發揮了數控機床的效率。（4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組

9、合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數控夾具等。為適應現代機械工業多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發展可調夾具結構，將是今后夾具發展的主要方向。第二章 夾具工件的裝夾和基準2.1工件的裝夾方式工件在機床上的裝夾方式有以下三種方法： 直接找正法在機床上根據工件上有關基準直接找正工件，使工件獲得加工的正確位置的方法。直接找正法的定位精度和工作效率，取決于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技術

10、水平。此法一般多用于單件小批生產和精度要求特別高的場合。 劃線找正法在機床上按毛坯或工件上所劃線找正工件，使工件獲得正確位置的方法。此法由于受到劃線精度的限制，定位精度比較低，多用于單件小批量生產、毛坯精度較低以及大型零件等不使用夾具的粗加工中。 專用夾具裝夾即通過夾具上的定位元件使工件相對于刀具及機床獲得正確位置的方法。此法使工件定位迅速方便，定位精度較高，廣泛用于成批和大量生產。上述用裝夾工件的方法有以下幾個特點：工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準與夾具上的定位元件相接觸而實現的。由于夾具預先在機床上已調整好位置（也有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具相對于機床也就有了

11、正確的位置。通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。2.2 基準及其分類機器零件是由若干個表面組成的。這些表面之間的相對位置關系包括兩方面的要求：表面見的位置尺寸精度和相對位置精度。研究零件表面的相對位置關系，是離不開基準的。不明確基準就不無法確定表面的位置。基準是用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。根據基準的不同功能，基準分為設計基準和工藝基準兩大類。 設計基準在零件圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。 工藝基準零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。裝配基準裝配時用以確定零件

12、在部件或產品中的位置的基準，稱為裝配基準。測量基準測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準，稱為測量基準。工序基準在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準，稱為工序基準。定位基準工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。需要說明的是，作為基準的點、線、面在工件上并不一定具體存在。如軸心線、對稱面等，它們是由某些具體表面來體現的。用以體現基準的表面稱為定位基準。第三章 專用夾具設計3.1設計前的工作準備1）熟悉任務書，明確設計的內容與要求；2）熟悉設計指導書、有關資料、圖紙等；3）觀看實物，了解夾具的工作過程。3.1.1 明確工件的生產綱領這是夾具總體方案確定的依據之一

13、，它決定了夾具的復雜程度和自動化程度。如大批量生產時，一般選擇機動、多工件。自動化程度高的方案，結構也隨之復雜，成本也提高較多。經分析所加工工件屬于輕型零件，根據所加工工件可知，屬于中批生產。考慮到經濟性和實用性,將夾具設計成 可快速夾緊的手動夾具，即可滿足要求。3.1.2 熟悉工件零件圖和工序圖零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等精度的總體要求，工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設計的直接依據。3.1.3加工方法了解工藝規程中本工序的加工內容，機床、刀具、切削用量、工步安排、工時定額，同時加工零件

14、數。這些是在考慮夾具總體方案、操作、估算夾緊力等方面必不可少的。根據零件圖可知，本道工序的內容是鉆一個10的側孔，所選用的是立式鉆床，在手動的專用夾具中完成加工。圖 3-1隔板零件圖 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。3.2總體方案的確定3.2.1 定位方案按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和定位元件。要擬定幾種具體方案進行比較，選擇或組合最佳方案。根據工

15、序圖給出的定位元件方案，按有關標準正確選擇定位元件及其組合。在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標準定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的修理與維護。圓柱夾緊柱限制工件6個自由度，此時工件被完全定位。因此根據本次夾具設計的零件，我采用的定位方案為圓柱夾緊柱定位，6個自由度被全部限制。圖 3-2 圓柱夾緊柱3.2.2 夾緊機構(1)夾緊力的方向：夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，并防止工件在夾緊力的作用下產生變形。(2)夾緊力的作用點：夾緊力的作用點應選擇在定位元件支承點的作用范圍內，以及工作剛度高的位置。確保工

16、件定位準確、不變形。(3)選擇夾緊機構：在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應的夾緊機構。確定夾緊機構要注意以下幾方面的問題：安全性 夾緊機構應具備足夠的強度和夾緊力，以防止意外傷及夾具操作人員；手動夾具夾緊機構的操作力不應過大，以減輕操作人員的勞動強度；夾緊機構的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率；手動夾緊機構應操作靈活、方便。確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構，估算夾緊力大小，選擇和設計動力源。夾緊方案也需反復分析比較，確定后，正式設計時也可能在具體結構上作一些修改。3.2.3 選擇導向裝置導向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導向套、鏜套、對刀裝置、對定裝置等，

17、這些裝置均已標準化，可按標準選擇，常用的幾種鉆套如下圖所示圖3-3可換鉆套 圖3-4快換鉆套 圖3-5固定鉆套（a、b型）根據本設計夾具類型，工件大批大量生產，為提高加工效率，優先選用快換鉆套。但經尺寸計算及論證可知，使用快換鉆套時，鉆套與工件之間會相互間發生干涉現象。故的快換鉆套不可用。然后考慮使用可換鉆套。可套鉆套一旦其中任何一個鉆套損壞，整個鉆套即需更換，經濟性不好。故此種方案亦不可行。考慮到以上原因，同時顧及到鉆套距工件間距離，易采用固定鉆套。其結構如下圖所示。圖3-6固定鉆套3.2.4 夾具體用來安裝和固定定位元件，夾緊機構和鉆模板的實體。具體大小根據整個機構的大小而調整，要保證機構

18、的穩定，水平，所以形位公差會有較嚴格的要求。夾具體是夾具的基礎體，它將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體，并通過它將夾具安裝到機床上。它的結構形狀及尺寸大小，取決于加工工件的特點、尺寸大小，各種元件的結構和布局，夾具于機床的連接方式，切削力、重力等大小的影響。夾具體應滿足以下幾點計算要求：1、應有足夠的強度和剛度；2、力求結構簡單及裝卸工件方便 ；3、結構工藝形好；4、排屑切屑要方便；5、在機床上安裝穩定可靠；6、具有適當的精度和尺寸穩定性根據要求夾具體選用鑄件，這樣既滿足要求而且工藝性較鍛造好。3.3繪制夾具裝配圖3.3.1 定位、夾緊、導向、夾具體畫出定位元件和導向元件，按夾緊狀態畫出夾

19、緊元件或機構，必要時可用雙點劃線畫出松開位置時的夾緊元件的輪廓，畫出夾具體，其他元件或機構，以及上述各元件與夾具體的聯結，使夾具形成一體，標注必要的尺寸，配合和技術條件。對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。其中還要在定位，導向完成后進行定位精度驗算，在夾緊機構完成后進行夾緊力的驗算，以及重要的受力元件或機構的強度、剛度驗算。如下圖所示：圖3-7 夾具總裝圖之主視圖圖3-8 夾具體總裝圖之左視圖圖2-9 夾具體總裝圖之c向視圖圖2-10夾具體總裝圖之俯視圖（1）總裝配圖應按國家標準盡可能1：1地繪制，這樣圖樣有良好的直觀性。主視圖應按操作實際位置布置，三視圖要能完整清楚表示出夾具的工作原理和結

20、構。（2）視工件為透明體，用雙點畫線畫出主要部分（如輪廓，定位面夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機構、導向裝置的位置。（3）按照夾緊狀態畫出夾緊元件和夾緊機構。（4）畫出夾具體及其他用的元件（螺柱、螺釘等），將夾具各組成元件聯成一體。（5）標注必要的尺寸、配合、公差等夾具的外形尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸。如本次設計中的長486mm，寬160mm，高310mm。夾具與機床的聯系尺寸，即夾具在機床上的定位、國定尺寸。夾具中所有有配合關系的元件間應標注尺寸和配合種類。如定位鍵1與夾具體孔的配合。各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應標注裝配后的位置尺寸和形位公差。上

21、述聯系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相應公差的1/31/10,最常用的是1/3。（6）標注技術條件和要求。定位元件的定位面間相互位置精度。定位元件的定位表面與夾具安裝基面的位置精度。定位表面與導向元件間的位置精度。導向元件工作面間的位置精度。 夾具上有檢測基準面的話，還應標注定位表面，導向工作面與該基準面間的位置精度。夾具裝配圖上應標注必要的尺寸和技術要求，主要目的是為了檢驗本工序零件加工表面的形狀，位置和尺寸精度在夾具中是否可以達到，為了設計夾具零件圖，也為了夾具裝配和裝配精度的檢測。（7）對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。 每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產活

22、動中，生產部件按零件編號生產、查找工作。 完整填寫標題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設計者、比例等。完整填寫明細表，一般來說，加工工件填寫在明細表的下方，標準件、裝配件填寫在明細表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標準件、配套件。3.3 加工平面和刀具的選擇隔板的布氏硬度在hb127-156，孔徑d為10.0mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭(w18cr4v)，為了使工作可靠、結構簡單、刃磨簡單，選擇標準10的麻花鉆，孔加工刀具的長度應保持加工終了時，刀具螺旋槽尾端與導向套之間有30-50mm的距離，以便排屑和刀具磨損后有一定的向前的調整量。3.4 機床切削量和切削力的確定3.4.1切削量的確定切削速

23、度v=12.57mmin,進給量f=0.12mmr.3.4.2切削力的確定根據v=12.57mmin，f=0.12mmr， 選擇主軸轉速為軸向力：式中，d鉆頭直徑（mm）；f系數；抗拉強度（kg/）。扭矩：式中，d鉆頭直徑（mm）；f系數抗拉強度（kg/）； m扭矩（n·mm）。切削功率：式中，m扭矩（n·mm）；v切削速度（m/s）。第四章 定位精度分析及定位誤差分析計算4.1定位精度通用要則（1）對夾具要做必要的定位誤差分析和計算，定位誤差必須滿足工件的加工精度要求。 （2）必須考慮提高夾具在機床上的定位精度： 提高定位元件的定位表面與機床上的定位精度。 減小與機床聯接

24、處的配合間隙。 可采用夾具在機床上安裝時找正夾具上設置的校準基面，或當夾具安裝在機床上后加工定位表面的方法，使夾具在機床上獲得高精度定位。 必須確保刀具在夾具上的導向精度，如： 導套中心到定位元件的定位表面的位置精度。 刀具與鉆套的間隙。 必須確保對刀元件表面到工件被加工面間的尺寸精度。 出現超定位時，應取消產生超定位的定位元件，或增加超定位元件與定位基準間的間隙，以提高定位精度。 工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未注明特殊要求的情況下，一般取工件精度要求的1/51/3。孔中心距的公差在工件未注明公差要求的情況下，取工件孔中心距自由公差的1/51/3。 當工件未注明定位面

25、間的位置精度要求時，夾具定位面間的位置精度一般取0.01/100mm。4.2 定位精度分析本次設計的夾具是加工長的通孔，為了保證工件的加工精度，需要工件與地面保證一定的平行度。選取工件的精度等級為8級。夾緊機構采用液性油脂介質浮動多件夾緊，工作原理是操作時擰緊螺母，三角杠將工件壓向左側，同時利用液性油脂的流動性，將壓力均勻地傳遞給工件上邊的導桿，導桿將工件壓緊。由于工件的加工精度要求不是特別高，所以保證以上的精度要求就可以滿足工件加工精度，所以其他零件的精度等級不用進行分析。4.3誤差分析1、位置精度夾具的主要功能是用來保證工件加工表面的位置精度。影響位置精度的主要因素有三個方面： 1）工件在

26、夾具中的安裝誤差，它包括定位誤差和夾緊誤差。 2）夾具在機床上對定誤差，指夾具相對于刀具或相對于機床成形運動的位置誤差。 3）加工過程中出現的誤差，包括機床的幾何精度、運動精度，機床、刀具、工件和夾具組成的工藝系統加工時的受力變形，受熱變形，磨損，調整、測量中的誤差，以及加工成形原理上的誤差等。 第三項一般不易估算，夾具精度驗算是指前兩項，其和不大于工件允差的2/3為算合格。4.4 誤差計算 1、影響此項精度的因素有： 1）定位誤差，此項主要是定位孔10 h7與鉆套10的間隙產生，最大間隙為0.05mm; 2）鉆套與定位孔的配合間隙，由可知最大間隙為0.025mm； 3）鉆套內孔與外圓的同軸度

27、誤差，對于標準鉆套，精度較高，此項可以忽略； 4）鉆頭與鉆套間的間隙會引偏刀具，產生中心距誤差e=0.034mm。 由于上述各項都是按最大誤差計算，實際上各項誤差也不可能同時出現最大值，各誤差方向也可能不一致，因此，其綜合誤差可按概率法求和=0.07mm。 該項誤差略大于中心距允差0.13mm的2/3，勉強可用。應減小定位和導向的配合間隙。4.5 夾具設計及操作的簡要說明如前所述，夾具在設計與工作時,既要保證產品質量和提高勞動生產率，又要操作簡單、靈活。該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經過方案的認真分析和比較，選

28、用了手動夾緊方式（浮動夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。夾具安裝與操作說明：夾具在鉆床上安裝時，應使夾具使用方向與操作者的工作位置相適應，且使夾具上的鍵槽位置面對操作者。再將鉆頭全部引入鉆套內并使其上下移動自如，手感無任何阻礙后，方可用螺栓與壓板將鉆孔夾具底座固定在鉆床工作臺面上。這樣，既可保證鉆頭與工件間的相對位置不變，也方便操作者操作鉆孔夾具。在夾具上安裝工件時，先將壓緊螺母擰松兩圈，應保證夾具上無鐵屑等雜物，再將工件內孔及端面等定位基準面擦拭干凈，然后將三角杠向下壓緊，鉆套與壓板保持壓緊，最后刀具對準鉆套即可開始鉆削加工。在夾具上拆卸工件，只

29、需將夾緊螺釘擰松，抽出開口墊片，即可將三角杠拿起，從而將工件卸下即可。結束語通過這次課程設計實訓，使我對機械夾具有了更進一步的了解。夾具在現在工業中有著重要的作用，當然，我們現在對夾具設計只不過時一個初步的了解，這門課程還有更多的知識等著我們去學習，在這兩個月短暫的課程設計里，我學會了一些夾具設計的最基本的理論，同時也對機械夾具產生了濃厚的興趣。在這次課程設計過程中，我發現自己還有很多不足之處，在設計和計算過程中也出現了各種各樣的錯誤，在同學和老師的幫助下也都盡量改正了，雖然還存在或多或少的問題，這也是我今后努力的方向，我會繼續努力學習，來豐富自己的知識。在這段時間的不懈努力下，我了解了在課程設計中應注意的問題：1）注意與工藝規程的銜接，夾具設計應和工序設計統一所需設計的夾具絕大多數用于零件加工的某一特定工序。在工藝設計環節中，對該工序的設計已要求設計其定位與夾緊方案，因此夾具設計的具體內容應與工序設計保持一致，不能相互沖突。2）設計時要有整體觀念夾具設計有其自身的特點：定位、夾緊等各種裝置在設計前是分開考慮的，設計后期通過夾具體的設計將各種元件聯系為一個整體。3）設計中應學習