xxx说明书

前言

课程设计目的

1、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化

学生的知识。

2、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规

范和方法。

3、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行

设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。

本次课程设计是针对车床夹具进行的，涵盖了机械制图、机械制造工艺、以及车床工艺学、互

换性测量技术以及简单的力学计算等，使这些课程在学后等以应用和巩固。更是对综合设计能力的

锻炼，加深了理解。

课程设计的任务

1）掌握机械加工和装配方面的基本理论和知识，如零件加工时的定位理论、工艺和装配尺寸

链理论、加工精度理论等。

2）了解影响加工质量的各项因素，学会分析研究加工质量的方法。

3）学会制订零件机械加工工艺过程和部件、产品装配工艺过程的方法。

4）掌握机床夹具设计的基本理论和方法。

课程设计基本方法参考

1）表面质注意掌握基本概念，如工件在加工时的定位、尺寸链的产生、加工精度和加工量等。

2）注意学习一些基本方法，如工艺尺寸链和装配尺寸链的方法、制订零件加工工艺过程和机

器装配工艺过程的方法、机床夹具设计方法等，并通过设计等环节来加深理解和掌握。

3）注意和实践结合，要向实际学习，积累实际知识。

夹具是一种装夹工件的工艺设备，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。

在各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺设备成为机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、四爪卡盘，铣床上使用的平口虎钳等。现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件的加工精度、劳动生产率和产品的制造成本等。

一、夹具的功能

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。

二、机床夹具的类型

机床夹具通常有三种分类方法，即按应用范围、夹紧动力源和使用机床来分类，如图0-1示。

图0-1

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。

第一章夹具的总体方案设计

1.1 对工件进行分析

轴承盖的作用一是为了固定轴承进行轴向定位，二是起密封保护作用，防止轴承进入尘土等进入轴承造成损坏。除它本身可以防尘和密封外，它常和密封件配合以达到密封的作用。轴承盖如图1-1示：

图1-1 轴承盖

通过对零件图的分析，因零件的尺寸不大，且精度要求较高，所以选用翻转式夹具。

1.2 确定夹具类型

本工序所加工的孔位于轴承盖的外圆上，且工件的整体尺寸不大，根据设计要求可知本孔为简

单孔，要求不高，只须满足其大小及定位要求即可，所以选用翻转式专用夹具，主要技术指标能保

证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和使用性好。

第二章夹具设计的步骤

本章着重介绍专用夹具的设计步骤和方法，并讨论相关的一些问题。

2.1 专用夹具的基本要求

2.1.1 保证工件的加工精度

专业夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。

2.1.2. 提高生产效率

专业夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。

2.1.

3. 工艺性好

专用夹具的结构应简单、合理、便于加工、制造、装配、检验和维修。

2.1.4. 使用性好

专用夹具的操作应简便、省力、安全、可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。

2.1.5. 经济性好

出考虑专用夹具本身疾结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。

2.2 专用夹具设计的一般步骤

2.2.1. 明确设计任务与收集设计原始材料

（1）了解加工零件的零件图、毛坯图及加工工艺过程，该工序的加工内容及工序图，了解该工序所使用的设备、刀具、量具等工艺装备，生产节拍等参数。

（2）了解零件的生产类型，这是决定夹具采用简单疾结构或复杂结构的依据。若属大批量生产，则力求夹具结构完善、生产率高；若批量不大或是应付急用，夹具结构则应简单，以便迅速制造后交付使用情况，作为设计的参考。

（3）收集该夹具所使用的机床的资料，注要指与夹具连接部分的安装尺寸。如铣床夹具要安装在工作台上，要收集工作台大小，工作台T形槽的尺寸，以及机床的技术参数等。

（4）收集所使用的刀具的资料，如刀具的精度、安装方式、使用要求及技术条件。

（5）了解夹具制造厂房的能力和使用条件。

（6）收集有关夹具零部件的标准（包括国际、部标、企标、厂标），典型夹具结构图册等。

2.2.2. 拟定夹具结构方案，绘制夹具草图

（1）根据工件的加工要求和结构形状，确定工件的定位方式，选择或设计定位装置，必要时，计算定位误差。

（2）确定工件夹紧方案，设计夹紧装置。

（3）确定其它装置及元件的结构形式如：定向、导向、分度、对刀装置等。

（4）确定夹具体的结构形式和夹具在机床上的安装方式。

（5）绘制夹具草图，最好考虑几种方案经过分析比较，从中选出合理的方案。

2.2.

3. 进行必要的分析计算

工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行技术经济分析，选用比较合理的方案。

2.2.4. 审查方案和改进设计

夹具草图画完后，应征求有关人员的意见，然后根据他们的意见对夹具方案做进一步的修改。

2.2.5. 绘制夹具草图

按国家制图标准绘制，尽可能采用比例1:1，主视图按夹具面对操作者的方向绘制。

被加工零件用双点划线表示。

夹紧机构应处于“夹紧”位置上，总图应把夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。

第三章夹具零部件的结构选择

3.1 钻模板

钻模板用于安装钻套。钻模板与夹具的连接方式有固定式、铰链式、分离式、悬挂式等几种。

①固定式钻模板②铰链式钻模板

③分离式钻模板④悬挂式钻模板

本设计的钻模板如图3-1示：

图3-1 钻模板

3.2 长型固定钻套

材料：d≤26 mm T10A 热处理：T10A HRC 58～64 长型固定钻套如图3.2示：

图3-2 长型固定钻套

3.3 紧固螺栓垫片

本设计选用的垫片型号为GB/T 95-2002平垫圈-C级。紧固螺栓垫片如图3-3示。

图3-3示紧固螺栓垫片

3.4 钢板

图3-4示钢板

3.5 紧固螺栓

本设计所选用的螺栓型号为GB/T 27-1988六角头铰制孔用螺栓-B级，如图3-5示。

图3-5示紧固螺栓

3.6 紧固螺栓螺母

选用的螺母型号为GB/T 41-2000六角螺母-C级，如图3-6示。

图3-6示紧固螺栓螺母

3.7 支撑腿

其中M14的螺栓对应的螺母型号GB/T 41-2000六角螺母-C级，如图3-7示。

总体装配图如3-8示：

图3-8示装配图

第四章 夹具精度的分析计算及校核

4．1 机床夹具设计的过程及方案

4.1.1 精度的分析

夹具的主要功能是用来保证零件加工的位置精度。使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差因素主要有三个方面：

1、定位误差

2、夹具制造与装夹误差

3、加工过程误差

在加工过程中由于工艺系统(除夹具外)的几何误差、受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差，用⊿GC 表示。

上述各项误差中，第一项与第二项与夹具有关，第三项与夹具无关。显然，为了保证零件的加工精度，应使：

T GC zz DW ≤++???

式中,T 为零件有关的位置公差。上式即为确定和检验夹具精度的基本公式。通常要求给⊿GC 留三分之一的零件公差，即应使夹具有关误差限制在零件公差2/3的范围内。当零件生产批零较大时，为了保证夹具的使用寿命，在制定夹具公差时，还应考虑留有一定的夹具磨损公差。

4.1.2 确定夹具结构方案，选择定位元件

① 基准的方案设定 本工序加工要求保证的位置精度主要是直径115的外圆与内端面的垂直度以及它与直径100的外圆的同轴度误差，故选择轴承盖的基准A 端面为定位基准。

② 确定导向装置 本工序小头孔的精度要求较高，使用固定钻套为导向装置加工轴承盖上的孔。

③ 确定夹紧机构 理想的夹紧方式应该使夹紧力作用在主要定位面上，本例中上半部分采用铰制孔用螺栓连接，下半部分采用一般的螺栓连接，并用螺母和垫圈锁紧即可。

4.1.3 主要零件、部件及总体尺寸的尺寸确定 ① 主要零件及部件尺寸的确定

钻套主要尺寸的确定 1）钻套类型的选择

2) 钻套底面到加工面上面高度H

根据经验公式： 铸铁： ()d H 6.03.0-=钻或d H 15.05+=钻； 钢 ： ()d H 5.17.0-=钻 或d H 6.05+=钻；

因为在加工的过程中H 在满足排屑的要求下，越小越好（防止钻头偏斜）， ② 夹具板的主要尺寸的确定

1）夹具板的厚度 可根据经验公式：mm a 25~8=

2）夹具板的外尺寸确定 根据加工工序的要求及尺寸可确定夹具板的外形尺寸。 ③ 配合尺寸的确定

（1）钻套与模板的配合 由于选择的是固定钻模板，所以采用过盈配合

（2）钻头与钻套内孔的配合 采用间隙配合，钻套中心线到定位面的距离偏差：取工件上相应偏差的1/5左右，在机床满足精度的条件下应尽量的小.

（3）定位面与基准面（机床）有“平行度”要求10.03tan 1000

α=； 钻具模板中心线与基

准面（机床）有“垂直度”要求20.02tan 500

α=

;

4.2 加工精度分析、计算与评审

4.2.1 加工精度分析

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。 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。

工件定位误差D W ?

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）D W ?=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。 4.2.2 加工精度计算及评审 一、加工精度计算 1.定位误差 ?DW

该工件的设计基准与定位基准一致，都是外圆Φ115的中心线，故?JB=0.夹具内

圆为Φ115H7（036

.0090.0--）的最大配合间隙

()mm X 125.0090.0035.0max =--= mm X JW 125.0max ==?

则

mm

JW JB JW 125.0=?+?=?

2.制造误差?ZZ

（1）钻套中心线对定位件中心线位置精度

mm 05.0~03.02=?. 取mm 04.02=?

（2）钻套内外圆同轴度误差（查表P297）

mm

008.03=?.

（3）钻头纯倾斜时与钻套内孔中心不重合位置精度误差为斜??Φ=?24，钻套底面到钻孔上表面高度为L （排屑用）。又铸铁6.616.05=+=d L 。

查表知H=20～60 取模板厚度mm a 20=，mm h 20=，取H=28mm ∴钻套伸出部分为H-h=8mm

故钻套高度的中点到钻孔底面距离1h =14+6.6+10=30.6mm.钻套孔Φ()036.00910+Φh ，钻套孔

(

)

028

.0013

.07

10++ΦF 查表P297.

故

mm

X 023.0max =，

30

023.0tan max =

=

H

X α，故

mm

h 025.030

023.032tan 1±=*

±=*±=?α斜，位置精度误差为mm 05.02025.04=*=?

（4）钻套中心线与定位面不垂直度为Φ0.01.则不垂直的角度误差为α?。

22

01.0tan =

?α.5110.01tan 30.60.01520

h α∴?=?=

?=.

故，2

2

2

2

2

D W 2345=?+?+?+?+?2

2

2

2

2

0.1250.040.080.050.0150.162++++=mm.

工件小孔中心线与轴承盖中心线误差=0.8m m δ，则0.162<23

δ=0.533.

知此方案可行。 二．钻孔切削力及力矩 1.切削用量f 、v 、d 钻

(1)钻头直径d 钻=10mm. 工件材料为HT200硬度为240HB

当d 钻=10～13mm ，所钻铸铁硬度大于200HB 时r mm f /39.0~31.0=. 以Z3050钻床为例，应选用r mm f /32.0=. (2)钻铸铁是的切削速度r mm v /35.0=. 2、钻孔轴向力p 及力矩M ()kg

HB f d p 04.280240

32

.0106.26.26

.08

.06

.08

.0=???=***= ()2

6

.08

.09

.16

.08

.09.155.85524032

.010mm

kg HB f d M ?=??=**=

3、夹紧力：F 夹

作用：防止由于切削力P 总用使工件翻转 防止由于切削力矩 M 使工件转动。

夹紧力求法：()M M 5.2~5.1≥夹.

M

夹

使工件不翻到，安全系数为1.5～2.5.

2

夹

摩夹F L f M *

*=

查P276表6-2知25.0~15.0=摩f . 取2.0=摩f L 为钢板与工件接触的平均直径L=91mm. 取安全系数为2. 则()

kg

l

f M L f

M

F 03.18891

2.055.855444=??=

??=

*=摩切摩

夹

.

可选用M12的螺栓，因其最大夹紧力为460kg>F 夹.又螺栓尺寸变化太大，故使用M18的螺栓。

第五章结论

本次课程设计确定了轴承盖从铸件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程，同时设计了其中一道钻孔工序的夹具。

在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面以销定位，将工件固定加紧在夹具上。在此计算了加紧力和夹具体的各项误差等。

本次设计已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没能提出多方案进行分析比较，有所不足。

做为本学期最后一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。因此，此次课程设计是对我们本科阶段学习知识的巩固，也是一个总结。

致谢

本次课程设计是在我的指导老师潘继华和牟少平的关怀和悉心的指导下完成的。他们严谨的治学精神，严肃的科学态度，精益求精的工作作风，深深的感染了我。在指导老师们的指导和关心，我才有信心完成此次设计论文。

机械制造工艺学课程设计是学完了机械制造工艺学基础和大部分专业课，并进行了成产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次课程设计过程中我遇到了不少的困难，在在老师的帮助下和在图书馆查阅资料，最终解决了困难。而且这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺学问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力和独立解决问题的能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

参考文献

[1] 高小康，陈于萍主编.互换性与测量技术（修订版）高等教育出版社

[2] 高泽远，王金主编.机械设计基础课程设计. 沈阳：东北工学院出版社1987

[3] 1997孙志礼，冷兴聚，魏严刚等主编.沈阳：东北大学出版社2000

[4] 刘鸿文主编.材料力学.北京高等教育出版社1991

[5] 哈尔滨工业大学理论力学教研组编.机械制图.北京：高等教育出版社

[6] 巩云鹏，田万路等主编.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社2000

[7] 大连理工大学工程画教研主编.机械原理.北京：高等教育出版社1993

[8] 喻子建，张磊、邵伟平、愈子建主编.机械设计习题与解析分析.

[9] 张玉，刘平主编.几何量公差与测量技术.沈阳：东北大学出版社1999

[10] 成大先主编.机械设计手册. 化学工业出版社