1、西 南 交 通 大 學本科畢業設計（論文）鉆床夾具設計年 級:2007級學 號:20078938姓 名:耿孟嬌專 業:數控技術指導老師:劉順東、謝敏 2011年6月 西南交通大學本科畢業設計(論文) 第VI頁 院 系 機械工程系 專 業 數控技術 年 級 2007級 姓 名 耿孟嬌 題 目 鉆床夾具設計 指導教師評 語 指導教師 (簽章)評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯委員會主任 (簽章) 年 月 日畢業設計（論文）任務書班 級 2007級 數控技術1班 學生姓名 耿孟嬌 學 號 20078938 發題日期：2011 年 3 月 1 日 完成日期：2011 年 6 月 18日

2、題 目 鉆床夾具設計 1、本論文的目的、意義（1）培養學生運用機械制造工藝學及相關課程的知識，并結合生產實踐中學到的知識，獨立地分析和解決問題，能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計出高效、省力、經濟合理并能保證加工質量的專用夾具。 （2）培養學生熟悉并運用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力。 （3）進一步培養學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。 2、學生應完成的任務：（1）完成論文相關資料的收集。 （2）完成不少于10000字符的英文相關資料翻譯。 （3）完成夾具的總體方案設計。 （4）完成夾具的結構設計，畫

3、出夾具總裝圖及典型零部件圖（要求總圖量至少達到兩張0號圖）。 （5）完成具有規定格式的設計說明書（不少于15000字）一份。 3、論文各部分內容及時間分配：（共 16 周）第一部分 收集畢業設計所需要的中文、英文資料，選定設計零件 （2周）第二部分 完成畢業設計中的英文翻譯部分 （1周）第三部分 設計、修改鉆床夾具結構草圖 （4周）第四部分 完成鉆床夾具的誤差計算 （1周）第五部分 繪制、修改鉆床夾具裝配圖、零件圖 （5周）第六部分 完成畢業設計中的論文部分 （1周）第七部分 修改、整理及裝訂畢業設計有關資料 （1周）評閱及答辯 （1周）備 注:1 孫已德.機床夾具圖冊.北京：機械工業出版社，

4、1983； 2 李名望.機床夾具設計實例教程.北京：化學工業出版社，2009.8； 2 李家寶.夾具設計.北京：中國工業出版社，1961.5； 3 傅成昌,傅曉燕.公差與配合問答.北京：機械工業出版社，2007.1； 4 虞自奮.AutoCAD2008高級案例解析.北京：中國電力出版社，2008.5； 5 HIRAMEGRANT.夾具-非標準夾緊裝置.北京：機械工業出版社，1974.5； 6 曹巖.機床夾具手冊與三維圖庫.北京：化學工業出版社，2010.3； 指導教師： 劉順東、謝敏 2011 年 2 月 28日審 批 人： 2011年 月 日摘 要夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高

5、速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。該論文的設計任務是加工零件（機殼）上的五個孔，端面四個，側壁上一個。由于該零件屬于大批量生產，鉆孔精度要求較高，所以設計一個專用的鉆床夾具，保證零件的加工質量。由于夾具的利用率高，經濟性好，使用元件的功能強并且數量少，配套費用低，降低了生產成本；采用夾緊裝置，縮短停機時間，提高生產效率。設計鉆床夾具，首先要仔細分析加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進行安裝、定位、夾緊；在完成夾具草圖后，進一步考慮零件間的連接關系和螺釘、螺母

6、、定位銷等的固定方式，設計合理的結構實現各零部件間的相對運動；根據各零件的使用要求，選擇相應的材料。完成鉆床夾具的所有設計后，用AutoCAD進行二維圖形的繪制，首先畫裝配圖，然后從裝配圖上拆畫零件圖，標注相關尺寸及技術要求，最后進行論文的撰寫、整理、修改完成該畢業設計。關鍵詞： 夾具；鉆床夾具；精度；CADAbstractFixture is an indispensable component in machining, in the machine tool technology to high-speed, high efficiency, precision, complex, in

7、telligent, environmentally friendly direction, driven by fixture technology is moving in high-precision, high efficiency, module, combination, general economic direction.The task of the thesis is processing five holes on parts (cabinet) ,four face, a sidewall.As the parts are high-volume production,

8、hole require high precision, so the design of a special drilling fixture.Assurance the quality of machining .Thanks to the high utilization rate of the fixture, the economy is good, with strong features and a small number of components, supporting low-cost, lower production costs,with clamping devic

9、e, reduce downtime, improve production efficiency.Designed drilling fixture, the first careful analysis is the technical requirements for processing components, fixture design using the basic principles and methods.Prepared the fixture design scheme ;Meet the conditions of precision ,then reasonable

10、 installation, positioning, clamping;After the completion of draft fixture, and further consider the connection relation between parts and screws, nuts, pins and other fixed means,designing the reasonable structure to achieve relative motion between the various components;Requirements of the various

11、 components, select the appropriate materials.Completion of all drilling fixture design, using the AutoCAD drawing two-dimensional graphics,first draw assembly drawing, and then removed from the part drawing on the painting Parts,marking the related to size and technical requirements,finally, write

12、a thesis, organize, edit, complete the graduation project.Keywords Fixture; drilling fixture; accuracy; CAD目 錄第1章 緒論11.1 機床夾具的發展概括11.2 機床夾具的發展方向21.3 夾具的特點31.4 夾具的設計要點3第2章 鉆床夾具的總體設計42.1 設計任務42.2 夾具的設計步驟72.3 鉆床夾具的設計5第3章 夾具的工作原理與結構設計103.1 對定位元件的基本要求103.2 定位方案與定位元件103.3 夾緊113.4 夾緊方案的選擇123.4.1 鉆削切削力123.4

13、.2 實際所需夾緊力的計算143.4.3 夾緊方案173.5 夾具的使用方法21第4章 鉆床夾具體及夾具零件的設計224.1 夾具體的要求224.2 夾具體毛坯的類型234.3 鉆模板以及鉆套的設計24第5章 夾具誤差的計算295.1 角度尺寸公差295.2 定位誤差295.3 工件在夾具上加工的精度分析305.4 夾具誤差的計算31第6章 零件材料366.1 標準件366.2 蓋板、中間板、底板376.3 鉸鏈叉架、壓板396.4 長型固定鉆套、可換鉆套416.5 螺紋頭凸肚手柄43致謝45參考文獻47 西南交通大學本科畢業設計(論文) 第50頁 第1章 緒 論1.1 機床夾具的發展概括 機

14、床夾具的現狀：機床夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的空間位置，用來加工或檢測并保證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。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。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?，F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

15、為1020左右，為了適應科學技術的快速發展，我們在短短幾年內需更新大量的專用夾具，這樣即提高了加工的成本，也造成了材料的浪費，為了減少這種情況，我們可以采用數控機床的柔性化制造技術。近年來，數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：1）能迅速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）提高機床夾具的標準化程度。1.2 機

16、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、柔性化和模塊化等五個方面。（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5m。（3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間

17、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：

18、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，將是當前夾具發展的主要方向。（5）模塊化 模塊化的設計省時、節能，體現在各種先進夾具的系統中，為夾具的計算機輔助設計與組裝打下了堅實的基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫和用戶使用檔案庫，可進行夾具優化設計，進行夾具的三維實體組裝。模擬仿真刀具的切削過程，為用戶提供正確、合理的配套方案，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統。1.3

19、 夾具的特點1）保證工件的加工精度專用夾具應有合理的定位方案，合適的尺寸，公差和技術要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。2）提高生產效率專業夾具的復雜程度要與工件的生產綱領相適應，應根據工件生產批量的大小選用不同復雜程度的高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，以提高生產效率。3）工藝性好專用夾具的結構簡單，合理，便于加工，裝配，檢驗和維修。專用夾具的生產屬于小批量生產。4）使用性好專用夾具的操作應簡單，省力，安全可靠，排屑應方便，必要時可設置排屑機構。5）經濟型好除考慮專用夾具本身結構簡單，標準化程度高，成本低廉外，還應根據生產綱領對夾具方案進行必要的經濟分析，以提高夾具在生

20、產中的經濟效益。1.4 夾具的設計要點確定各表面加工方案，在選擇各表面孔的加工方法時，需綜合考慮以下因素：（1）要考慮各表面的精度和質量要求，根據各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。（2）根據生產類型來選擇，在大批量生產中可使用專用的高效率的設備；在單件小批量生產中則使用常用設備和一般加工方法。（3）要考慮被加工材料的性質。（4）要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有的加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。（5）此外，還要考慮一些其他因素，如加工表面的物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。第2章 鉆床夾具的總體設計2.1 設計任務本設計的主要任務是設計一個鉆床

21、夾具，在零件端面上鉆四個大小相同，相互對稱的孔，另外在側壁上鉆一個孔，為了使鉆孔的位置精確，必須對零件進行固定定位，提高加工精度，使之滿足使用要求。專用夾具設計，方便加工及裝卸，節省時間，提高工作效率。被加工零件如下圖： 水平孔8mm垂直孔4-6mm圖2-1 被加工零件及需要加工的孔如2-1所示，被加工零件材料為10#，厚度為5mm，總長為30mm，在零件端面上鉆四個大小相同，相互對稱的孔，孔的直徑為6mm，相對于基準平面B和中心線的位置度為，在側壁上加工一個直徑為8mm，相對于中心線的垂直度為。被加工零件安裝到夾具上應對上端面和下部的內孔面進行定位，因為在鉆端面上的四個孔時，可能發生零件的左

22、右移動，所以采用芯軸定位，因為設計的是蓋板式鉆床夾具，所以定位芯軸與蓋板為一個整體，滿足以端面B和中心線為定位基準的要求；在鉆零件側壁上水平孔時，夾具需要旋轉90度，因此需要一個夾緊裝置將夾具連接起來，同時需要設置一個轉軸實現夾具的旋轉，在加工過程中采用加長鉆套進行鉆孔，滿足設計要求。2.2 夾具的設計步驟1）明確設計任務書與收集設計材料夾具設計的第一步是在已知生產綱領的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規程和設計任務書，對工件進行工藝分析。其內容主要是了解工件的特點、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及所用的機床、刀具、量具等。其次是根據設計任務書收

23、集有關材料，如機床的技術參數，夾具零部件的國家標準、部頒標準和裝訂標準，各類夾具圖冊、夾具設計手冊等，還可收集一些同類夾具的設計樣圖，并了解該廠的工裝制造水平，以供參考。2）擬定夾具結構方案與繪制夾具草圖A）確定工件的定位方案，設計定位裝置。B）確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置。C）確定對刀或導向方案，設計對刀或導向裝置。D）確定夾具與機床的連接方式，設計連接元件及安裝基面。E）確定和設計其它裝置及元件的結構型式，如分度裝置、定位裝置及吊裝元件等。F）確定夾具體的結構型式及夾具在機床上的安裝方式。G）繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術要求。3） 進行必要的分析計算工件的加工精度較高時，應進行

24、工件加工精度分析。有動力裝置的夾具，需計算夾緊力。當有幾種夾具方案時，可進行經濟分析，選用經濟效益較好的方案。4） 審查方案與改進設計夾具草圖畫出后，應征求有關人員的意見，并送有關部門審查，然后根據他們的意見對夾具方案作進一步修改。5） 繪制夾具裝配總圖夾具的總裝配圖應按國家標準繪制。繪圖比例盡量采用1:1. 主視圖按夾具面對操作者的反向繪制?？倛D應把夾具的工作原理、各種裝置的結構及其相互關系表達清楚。夾具總圖的繪制次序如下：A） 用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適位置上。在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具的線條。B） 依次繪出定位裝置、夾緊裝

25、置、對刀或導向裝置、其它裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。C） 標注必要的尺寸、公差和技術要求。D） 編制夾具明細表及標題欄完整的夾具裝配總圖可參閱夾具圖冊。6） 繪制夾具零件圖夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術要求。2.3 鉆床夾具的設計鉆床夾具裝配圖，如圖2-2a、2-2b、2-2c所示。如圖2-2a，鉆床夾具裝配圖的主視圖，采用鑄造型的夾具體，蓋板15、中間板18、底板19 ，材料均為灰鑄鐵（HT200）；開槽圓柱頭螺釘1、鉸鏈叉架2、螺桿6、六角螺母7的作用是，實現蓋板的翻轉，用來裝卸零件；長型固定鉆套3固定在鉆模板上 ，用開槽圓柱頭螺釘4和

26、定位銷5進行連接、固定、定位。 2-2a 鉆床夾具主視圖 在圖2-2b，鉆床夾具裝配圖的俯視圖中，可以清楚的看到，為了鉆零件端面上四個孔時設計的可換鉆套11與鉆套用螺釘10在蓋板上的位置；設計了一個裝配把手21，它與蓋板連接，作用是方便蓋板翻轉時的手工操作；壓緊螺釘8、六角螺母9是壓板下面部分的剖視，可以看出與螺桿的連接情況；六角頭螺栓12的作用是連接壓板和支板，當旋轉螺紋頭凸肚手柄14時，壓板繞六角頭螺栓12轉動，運用杠桿原理，壓板夾緊蓋板。 2-2b 鉆床夾具俯視圖在圖2-2c，鉆床夾具裝配圖的左視圖中，可以清楚的看到整個夾緊裝置和它的連接情況，壓板23、支板24、軸29，壓板和軸的連接處

27、，采用梯形螺紋，將旋轉運動轉化為直線運動，傳動效率高、定位準確、自鎖性等特點，夾緊后，鉆孔的過程中，即使有振動，也不會出現打滑的現象；中間板剖視后可以清楚的看到軸的形狀，采用梯形軸，方便安裝，的軸起到一個定位的作用，使壓板左右對稱，在夾緊過程中，不會因為位置偏移，影響加工精度；在俯視圖中可以看到裝配把手21的大致形狀。2-2c 鉆床夾具左視圖第3章 夾具的工作原理與結構設計3.1 對定位元件的基本要求1) 足夠的精度由于工件的定位是通過定位副的接觸（或配合）實現的，定位元件上限位基面的精度直接影響工件的定位精度，因此，限位基面應有足夠的精度，以適應加工的要求。2) 足夠的強度和剛度定位元件不僅

28、限制工件的自由度，還有支撐元件、承受夾緊力和切削力的作用，因此，因有足夠的強度和剛度，以免使用中變形或損毀。3) 耐磨性好工件的裝卸會磨損定位元件的限位基面，導致定位精度下降。定位精度下降到一定程度時，定位元件必須更換，否則，夾具不能繼續使用。為了延長定位元件的更換周期，提高夾具的使用壽命，定位元件應有較好的耐磨性。4) 工藝性好定位元件的結構應力求簡單、合理，便于加工、裝配和更換。3.2 定位方案與定位元件工件在夾具中定位的任務是：使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據正確的位置，工件位置的正確與否，用加工要求來衡量，能滿足加工要求的為正確，不能滿足加工要求的為不正確。一批工件逐個在夾具上定

29、位時，各個工件在夾具中占據的位置不可能完全一致，也不必要求它們完全一致，但各個工件的位置變動量必須控制在加工誤差所允許的范圍之內。該設計為了滿足鉆孔的需要，在定位過程中需要保證零件的上下表面與水平面平行，的中心線與水平面垂直，保證mm孔的位置度和mm的垂直度。由于定位基準為零件的上平面和的中心線，采用“T”字形定位，即蓋板和定位心軸為一體的定位方案，滿足了定位基準的要求。同時下面采用圓錐臺定位，圓錐臺的錐形面與零件的外圓面線接觸，定位心軸與錐形塊也是線接觸，使零件不會發生移動或左右偏轉的情況，滿足加工要求（如圖3-1所示）。錐形塊，保證零件的底面與水平面平行。蓋板，與零件的上表面接觸。定位心軸

30、，保證端面四個孔的位置度。 圖3-1 零件的定位3.3 夾緊對夾緊裝置的基本要求：1） 夾緊過程中，不改變工件定位后占據的正確位置。2） 夾緊力的大小適當，一批工件的夾緊力要穩定不變。既要保證工件在整個加工過程中的位置穩定不變，振動小，又要是工件不產生過大的夾緊變形。夾緊力穩定可減小夾緊誤差。3） 夾緊裝置的復雜程度應與工件的生產綱領相適應。工件生產批量越大，允許設計越復雜、效率越高的夾緊裝置。工藝性好，使用性好。其結構力求簡單，便于制造和維修。夾緊裝置的操作應當方便、安全、省力。在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產效率。因此，設計夾緊裝置應遵循以下原

31、則：（1） 工件不移動原則 夾緊過程中，應不改變工件定位后所占據的正確位置。（2） 工件不變形原則 夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應使工件在夾緊力的作用下不致產生加工精度所不允許的變形。（3） 工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進行斷續切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統的振動。（4） 安全可靠原則 夾緊傳力機構應有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。（5） 經濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產綱領相適應，在保證生產效率的前提下，其結構應力求簡單，便于制造、維修，工藝性能

32、好；操作方便、省力，使用性能好。夾緊機構-傳遞夾緊力，它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執行元件。要使動力裝置所產生的力或人力正確地作用到工件上，需有適當的傳遞機構。在工件夾緊過程中起力的傳遞作用的機構，稱為夾緊機構。夾緊機構在傳遞力的過程中，能根據需要改變力的大小、方向和作用點。手動夾具的夾緊機構還應具有良好的自鎖性能，以保證人力的作用停止后，仍能可靠地夾緊工件。3.4 夾緊方案的選擇本設計是一個鉆床夾具，加工五個孔，由于鉆孔精度要求較高，必須保證在鉆孔過程零件保持不動，所以必須設計夾緊裝置。根據題目所需，在畢業設計過程中，設計過兩種夾緊方案，現在分析兩種方案的優劣，選擇更適合的一種。首先

33、計算鉆孔的切削力，然后計算實際夾緊力。3.4.1 鉆削切削力需要鉆孔零件的材料為10號鋼，優質碳素結構鋼，鋼材的平均含碳量為0.1%。10號鋼力學性能：抗拉強度 ；屈服強度 ；伸長率 25%；斷面收縮率 5%；硬度：未熱處理156HB。鉆削切削力的計算公式如表3-3：表3-3 鉆削切削力的計算公式工件材料加工方法刀具材料切削扭矩計算公式切削力計算公式結構鋼和鑄鋼=736MPa 鉆 高速鋼 擴鉆耐熱鋼（HB141） 鉆灰鑄鐵（HB190）硬質合金 擴鉆 高速鋼可鍛鑄鐵（HB120）鉆硬質合金銅合金高速鋼鉆削時的進給量f：0.150.32mm/轉，取f=0.2mm/轉由表3-3可知，切削扭矩的計算

34、公式 （式3-1）為修正參數，它的計算公式因為10號鋼的抗拉強度 ，取 （3-2）孔，帶入式3-1得： （式3-3）孔，帶入式3-1得： （3-4）由表3-3可知，切削力的計算計算公式如下，其中f=0.2mm/轉 （式3-5）計算孔的切削力，帶入式3-3得： （式3-6） 計算孔的切削力，帶入式3-3得： （3-7）3.4.2 實際所需夾緊力的計算計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成是一個剛性系統。根據工件受切削力、夾緊力（大型工件還應考慮工件重力，運動的工件還應考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作

35、為實際所需夾緊力的數值，即： （式3-8）式中 實際所需夾緊力（N）； 在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力（N）； 安全系數。安全系數K可按下試計算： （式3-9）式中，為各種因素的安全系數，如表3-1。表3-1 安全系數的數值符號考慮的因素系數值考慮工件材料及加工余量均勻性的安全系數1.21.5 加工性質粗加工1.2精加工1.0刀具鈍化程度（詳見表3）1.01.9切削特點連續切削1.0斷續切削1.2夾緊力的穩定性手動夾緊1.3機動夾緊1.0 手動夾緊的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2僅有力矩使工件回轉時，工件與支撐面接觸的情況接觸點穩定1.0接觸點不穩定1.5若安全系數K的計算

36、結果小于2.3時，取K=2.5。鉆孔時，根據表3-1、表3-2，帶入式3-6，計算相應的安全系數得： （式3-10）表3-2 安全系數加工方法切削力分力情況K鉆削鑄鐵鋼1.151.15粗擴（毛坯）1.01.01.31.3精擴1.2粗車或粗鏜1.01.051.6精車或精鏜1.051.01.41.051.31.0圓周銑削（粗、精）1.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)端面銑削（粗、精）1.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)磨削1.151.2拉削F 夾緊方案方案一：

37、圖3-2 夾緊機構1-底座 2-轉軸 3-手柄 4-鎖緊套 5-防轉螺釘 6-鎖緊螺桿圖為切向鎖緊機構，轉動手柄3，鎖緊螺桿5使兩個鎖緊套4相對運動，將轉軸2鎖緊。夾緊力和夾緊扭矩的計算公式如下： （式3-10） （式3-11） 式中 夾緊力（N）； 夾緊扭矩（N*m）； 作用力（N）； 摩擦系數（表面光滑f=0.16）； 螺紋或端面凸輪升角（此處）計算夾緊扭矩，代入式3-8得： （式3-12）計算理論夾緊力，代入式3-11、3-12得： （3-13）計算實際夾緊力，代入式3-5得： （3-14）計算摩擦力 （3-15）因為 ，所以鉆孔過程中不會發生滑動，夾緊力合適，夾緊機構滿足設計要求。壓板

38、支板手柄轉動軸蓋板零件方案二： 圖3-3 壓板壓緊用壓板夾緊鉆模板的表面，夾緊力的計算公式如下： （式3-16）式中 夾緊力（N）； 鉆孔時的切削扭矩（）； 安全系數，粗加工，精加工； 壓板的作用點到鉆孔的中心線距離（mm）； 摩擦系數（表面光滑f=0.16）；由式3-3得，鉆孔時的切削扭矩 （3-17） 由式3-10得，安全系數 根據測量得，壓板的作用點到鉆孔的中心線距離 （式3-18） 將式3-3，式3-10和式3-18代入式3-16，計算所需夾緊力 （3-19）計算摩擦力 （3-20）因為 ，所以鉆孔過程中不會發生滑動，夾緊力合適，夾緊機構滿足設計要求。比較兩方案：在加工零件端面上的四個

39、孔時，由于鉆削會產生振動，使零件發生偏移，影響加工孔的位置精度。為避免這種情況的發生，提高零件的加工精度，在鉆削過程中，需采用壓緊裝置。方案一：圖3-2為切向鎖緊機構，它的工作原理如下：在轉軸放松的情況下，轉動手柄，與之相連的鎖緊螺桿使兩個鎖緊套相對運動，將轉軸鎖緊，防轉螺釘的作用是防止鎖緊螺桿在旋轉時，鎖緊塊也跟著轉動，沒有相對位移，無法實現轉軸的壓緊和放松。圖3-2中轉軸靠左右兩側的鎖緊套夾緊，所需夾緊力的傳遞方向水平向內，由于有彈簧的作用，轉軸的前后兩側懸空，沒有與蓋板直接接觸，在鉆孔的過程中可能發生在打滑的現象。方案二：該方案的運動情況：轉動手柄，壓板在軸螺紋（左旋、右旋）的作用下發生

40、相對運動，此時，壓板相對于支板通過轉動軸發生旋轉，壓緊或放開蓋板。圖3-3，采用壓板壓緊的方式加工零件，工作原理如下：壓板和支板通過轉動軸用M12(GB/T 5782-2000)的六角頭螺栓連接，由于運動過程中，六角頭螺栓會發生轉動，所以在設計過程中，需要考慮間隙，使運動靈活，無阻礙。壓板和軸采用螺紋連接，螺紋采用梯形螺紋，軸的部分可以稱作為絲杠，將旋轉運動轉化為直線運動；或將直線運動轉化為旋轉運動的執行元件，并具有傳動效率高，定位準確等特點；當絲杠作為主動體時，零件就會隨絲杠的轉動角度按照對應規格的導程轉化成直線運動。梯形絲杠具有一定的自鎖性（與導程角的大小和工作面粗糙度有關），因此在加工過

41、程中不會發生打滑的現象。經過對上述兩種方案的比較，得出結論方案二更合理。3.5 夾具的使用方法夾具的大體結構（從下到上）：凸臺和底板為一體，錐形塊和中間板、轉動部分為一體，靠凸臺和轉動部分保證夾具上部的水平，零件的外圓柱面和圓錐臺的圓錐面接觸找正定心，蓋板和心軸為一體，零件靠蓋板、心軸和錐形塊定位。當壓板處于放松狀態時，可提起裝配把手21，使蓋板15繞鉸鏈叉架2的螺桿旋轉，裝載或卸下零件；零件裝載好后，旋轉螺紋頭凸肚手柄14，使軸28轉動，由于軸和壓板的相對運動，壓板和支板的相對轉動，壓緊蓋板，鉆頭可一次鉆零件端面上的四個大小相同、沿中心陣列的孔；加工好端面上的四個孔后，抓緊裝配把手，使夾具旋

42、轉90度，用于鉆側壁上的孔，由于孔的加工精度要求高，需要用相關儀器檢測夾具是否旋轉90度，如果旋轉度數不夠，可在B面用墊片調整高度，直至滿足要求；加工完成后，旋轉回原來的位置，沿反方向旋轉螺紋頭凸肚手柄，使壓板放松，提起裝配把手，卸下零件，至此完成一個零件的加工。第4章 鉆床夾具體及夾具零件的設計4.1 夾具體的要求1）有適當的精度和尺寸穩定性夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面（與機床相連接的表面）等，應有適當的尺寸和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。為使夾具體尺寸穩定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。2） 有足

43、夠的強度和剛度加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不產生變形和振動，夾具體應有足夠的強度和剛度。因此夾具體需要有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設置加強筋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體。3） 結構工藝性好夾具體應便于制造、裝配和檢驗。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應鑄出凸臺，以減少加工面積。夾具體毛面與工件之間應留有足夠的間隙，一般為415mm。夾具體結構型式應便于工件的裝卸，分為開式結構、半開式結構、框架式結構等。4） 排屑方便切屑多時，夾具體上應考慮排屑結構。可以在夾具體開排屑槽、在夾具體下部設置排屑斜面。5） 在機床上安裝穩定可靠夾具在機床上的安裝都是通

44、過夾具體上的安裝基面與機床上相應表面的接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，重心越高則支承面應越大；夾具底面四邊應凸出，使夾具體的安裝基面與機床的工作臺面接觸良好。接觸邊或支腳的寬度應大于機床工作臺梯形槽的寬度，應一次加工出來，并保證一定的平面精度；當夾具在機床主軸上安裝時，夾具安裝基面與主軸相應表面應有較高的配合精度，并保證夾具體安裝穩定可靠。4.2 夾具體毛坯的類型1） 鑄造夾具體鑄造夾具體的優點是工藝性好，可鑄出各種復雜形狀，具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性，但生產周期長，需進行時效處理，以消除內應力。常用材料為灰鑄鐵（如HT200），要求強度高時用鑄鋼（如Z

45、G270-500），要求重量輕時鑄鋁（如ZL104）。目前鑄造夾具體應用較多。2） 焊接夾具體焊接夾具體，它由鋼板、型材焊接而成，這種夾具體制造方便、生產周期短、成本低、重量輕（壁厚比鑄造夾具體薄）。但焊接夾具體的熱應力較大，易變形，需經退火處理，以保證夾具體尺寸的穩定性。3） 鍛造夾具體鍛造夾具體，它適用于形狀簡單、尺寸不大、要求強度和剛度大的場合。鍛造后也需經退火處理。此類夾具體應用較少。4） 型材夾具體小型夾具體可以直接用板料、棒料、管料等型材加工裝配而成。這類夾具體取材方便、生產周期短、成本低、重量輕，如各種心軸類夾具的夾具體及鋼套鉆模夾具體。在該畢業設計中采用鑄造夾具體，蓋板、中間板、底板的材料均采用灰鑄鐵（HT200）。HT200指的是最低抗拉強度為200MPa的灰鑄鐵，是較高強度鑄鐵，基體為珠光體，強度、耐磨性、耐熱性、減振性均較好，鑄造性能也較好，使用前需要進行人工時效處理，主要用來鑄造汽車發動機汽缸、汽缸套、車床床身等承受壓力及振動部件。工作條件