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1、河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計摘 要本課題的設計任務是加工零件上三個徑向12的孔，三個孔的中心線角度均為20。由于該零件屬于大批量生產(chǎn)，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(zhì)量。本論文涉及鉆床夾具的設計與建模。首先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、定位銷等的固定方式，設計合理的結構實現(xiàn)各零部件間的相對運動；根據(jù)各零件的使用要求，選擇相應的材料。并采用Pro/E和CAD軟件完成鉆床夾具的建模與圖紙繪制。關鍵詞：鉆床夾具；建模；裝

2、配； CADAbstractThis topic design task is three radial 12 hole processing parts, three hole center line angle was 20. Because the part is produced in large quantities, higher drilling accuracy requirements, so the design of a special drilling jig, spare parts processing quality assurance.Modeling and

3、design of this thesis involves drilling fixture. First of all parts of the processing technology, using the basic principle and method of fixture design, fixture design scheme to satisfy the machining accuracy; in the condition, reasonable installation, positioning, clamping fixture; in sketch, furt

4、her consider the fixed parts of the connection between the relations and screw, nut, pin etc. rational design of the structure, to achieve relative motion between each part; according to the requirements of the use of each part, select the appropriate material. Using Pro/E and CAD software modeling

5、and drawing drilling fixture drawing.Keywords: drilling jig; modeling; assembly; CAD目錄摘 要1Abstract1緒 論20.1 機床夾具的發(fā)展概括20.2 機床夾具的發(fā)展方向20.3 夾具的特點30.4 夾具的設計要點40.5 本論文的研究目的、意義4第1章 鉆床夾具的總體設計51.1 設計任務51.2 夾具的設計步驟61.3 鉆床夾具的設計7第2章 夾具的工作原理與結構設計82.1 對定位元件的基本要求82.2 定位方案與定位元件82.3 夾緊82.4 鉆削切削力92.5 實際所需夾緊力的計算112.5 夾

6、具的使用方法14第3章 鉆床夾具體及夾具零件的設計153.1 夾具體的要求153.2 夾具體毛坯的類型153.3 鉆模板以及鉆套的設計16第4章 夾具誤差的計算214.1 角度尺寸公差214.2 定位誤差214.3 工件在夾具上加工的精度分析224.4 夾具誤差的計算23第5章 零件材料及三維建模255.1 標準件255.2 夾具體265.3 可換鉆套275.4 手柄29結束語30致謝31參考文獻32緒 論0.1 機床夾具的發(fā)展概括機床夾具的現(xiàn)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(xiàn)在18世紀

7、后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)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，為了適應科學技術的快速發(fā)展，我們在短短幾年內(nèi)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(shù)控機

8、床的柔性化制造技術。近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（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(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)率；6）提高機床夾具的標準化程度。0.2 機床夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向：主要表現(xiàn)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(lián)系的兩個方面。目

9、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(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。（2）精密化 隨著機械產(chǎn)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和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)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

10、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(zhuǎn)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(chǎn)流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)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(fā)揮了數(shù)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(diào)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：工序特征、生產(chǎn)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(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中

11、小批量生產(chǎn)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(fā)展可調(diào)夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。（5）模塊化 模塊化的設計省時、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具的系統(tǒng)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(yōu)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(tǒng)。0.3 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(chǎn)效率

12、專業(yè)夾具的復雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領相適應，應根據(jù)工件生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)屬于小批量生產(chǎn)。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(jīng)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(jù)生產(chǎn)綱領對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。0.4 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(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術

13、要求，選擇加工方法及分幾次加工。（2）根據(jù)生產(chǎn)類型來選擇，在大批量生產(chǎn)中可使用專用的高效率的設備；在單件小批量生產(chǎn)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(zhì)。（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(xiàn)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。0.5 本論文的研究目的、意義多年來，機械制造過程中把設計藍圖比喻成工程師的語言，對于機床專用夾具而言，也總是利用眾多視圖的不同投影來描繪，采用標注各種線條和符號繪圖，不僅費時費力，而且一旦理解有誤或形體表現(xiàn)，將會影響產(chǎn)品的制造和質(zhì)量

14、。 采用計算機輔助設計方法，零件的造型如同車間中加工零件的過程一樣，設計完成以后，零件就“加工”出來了，這樣不需要很強的空間想象力就可以設計出產(chǎn)品的真實三維模型，經(jīng)過虛擬裝配，可清楚地檢驗出產(chǎn)品結構的合理性.空間布置是否干涉等問題。造型結束后，將設計模型投影到二維圖紙空間，就可自動生成工程圖紙的三視圖.軸側(cè)圖.剖視圖等，大大方便了設計過程，形象直觀易于接受，從而達到更快地設計機械產(chǎn)品。本課題在探討機床專用夾具的基本知識和基本理論的同時，研究如何利用計算機圖形學采用計算機輔助設計專用夾具以及如何對專用夾具進行可視化設計，形成專用夾具計算機輔助設計系統(tǒng)。第1章 鉆床夾具的總體設計1.1 設計任務本

15、設計的主要任務是設計一個鉆床夾具，零件的基本形狀如下圖所示，零件為扇形需要加工的主要是徑向三個12的孔，三個孔的中心線角度均為20。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(jié)省時間，提高工作效率。圖2-1 加工零件圖如圖被加工零件的材料為10#鋼扇形的半徑為69mm，孔深為27mm，孔直徑為12mm，三個孔均勻的徑向分布，并且零件需要大量的生產(chǎn)所以設計一個臥軸回轉(zhuǎn)式鉆床夾具，通過開口墊圈和螺母的配合使用提高生產(chǎn)效率，采用分度盤和定位銷提高零件的加工精度。1.2 夾具的設計步驟1.2.1 明確設計任務書與收集設計材料夾具設計的第

16、一步是在已知生產(chǎn)綱領的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設計任務書，對工件進行工藝分析。其內(nèi)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(jù)設計任務書收集有關材料，如機床的技術參數(shù)，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。1.2.2 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?qū)蚍桨?，設計對刀或?qū)蜓b置。D）確定夾具與機床的

17、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。1.2.3 進行必要的分析計算工件的加工精度較高時，應進行工件加工精度分析。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(jīng)濟分析，選用經(jīng)濟效益較好的方案。1.2.4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(jù)他們的意見對夾具方案作進一步修改。1.2.5 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

18、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。1.2.6 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、夾緊裝置、對刀或?qū)蜓b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E)完整的夾具裝配總圖可參閱夾具圖冊。1.2.7 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。1.3 鉆床夾具的設計1-分度對定銷 2-定位套 3

19、-開口墊圈 4-螺母 5-定位銷軸 6-工件 7-鉆套 8-分度盤 9-手柄 10-襯套 11-捏手 12-夾具體 13-擋銷圖2-1夾具的裝配圖如圖2-1夾具的總裝配圖，12夾具體和鉆模板的材料均為灰鑄鐵（HT200）。開口墊圈視為了實現(xiàn)工件的快速拆裝提高生產(chǎn)效率，本夾具為鉆床專用夾具生產(chǎn)的工件需要大批量生產(chǎn)所以鉆套選用的是可換鉆套，分度對定銷是為了保證工件上三個孔的角度的精度，軸右端為圓螺母和圓螺母用止動墊圈兩者配合使用可以保證軸左右的移動量不會過大，減省了裝配工件的時間，提高了工件的生產(chǎn)效率。擋銷13可以保證工件和分度盤不會產(chǎn)生相對移動及可以轉(zhuǎn)過相同的角度。第2章 夾具的工作原理與結構設

20、計2.1 對定位元件的基本要求2.1.1 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(xiàn)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。2.1.2 足夠的強度和剛度定位元件不僅限制工件的自由度，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。2.1.3 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(xù)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。2.1.4 工藝性好定位元件的結構應力

21、求簡單、合理，便于加工、裝配和更換。2.2 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(jù)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位時，各個工件在夾具中占據(jù)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(nèi)。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中心軸線與夾具的軸線的同軸度，并且需要保證工件的端面和分度盤面的平行度。12的中心線和軸的中線的垂直度，所以工件的定位采用短心軸和小平面定位。2.3 夾緊對夾緊裝置的基

22、本要求：1） 夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。2） 夾緊力的大小適當，一批工件的夾緊力要穩(wěn)定不變。既要保證工件在整個加工過程中的位置穩(wěn)定不變，振動小，又要是工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。夾緊力穩(wěn)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(chǎn)綱領相適應。工件生產(chǎn)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(chǎn)效率。因此，設計夾緊裝置應遵循以下原則：（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(jù)的正確位置。

23、（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(chǎn)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(xù)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(tǒng)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(jīng)濟實用原則夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產(chǎn)綱領相適應，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結構應力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；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

24、的最終執(zhí)行元件。要使動力裝置所產(chǎn)生的力或人力正確地作用到工件上，需有適當?shù)膫鬟f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(jù)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。2.4 鉆削切削力需要鉆孔零件的材料為10號鋼，優(yōu)質(zhì)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2-1：表2-1 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

25、鋼和鑄鋼=736MPa 鉆高速鋼 擴鉆耐熱鋼（HB141） 鉆灰鑄鐵（HB190）硬質(zhì)合金 擴鉆 高速鋼可鍛鑄鐵（HB120）鉆硬質(zhì)合金銅合金高速鋼鉆削時的進給量f：0.150.32mm/轉(zhuǎn)，取f=0.2mm/轉(zhuǎn)由表3-3可知，切削扭矩的計算公式 （式2-1）為修正參數(shù)，它的計算公式因為10號鋼的抗拉強度 ，取 （2-2）孔，帶入式2-1得： （2-3）孔，帶入式2-1得： （2-4）由表2-3可知，切削力的計算計算公式如下，其中f=0.2mm/轉(zhuǎn) （2-5）計算孔的切削力，帶入式2-5得： （2-6）計算孔的切削力，帶入式2-5得： （2-7）2.5 實際所需夾緊力的計算計算夾緊力時，通常將

26、夾具和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)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(tài)，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(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： （式2-8）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(shù)。安全系數(shù)K可按下試計算： （式2-9）式中，為各種因素的安全系數(shù)，如表2-2。表2-2 安全系數(shù)的數(shù)值符號考慮的因素系數(shù)值考慮工件材料及加工余量均勻性的安全系數(shù)1.21.5 加工性質(zhì)粗加工1.2精加工1.0刀具鈍化程度（詳見表3）01.

27、9切削特點連續(xù)切削1.0斷續(xù)切削1.2夾緊力的穩(wěn)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(zhuǎn)時，工件與支撐面接觸的情況接觸點穩(wěn)定1.0接觸點不穩(wěn)定1.5若安全系數(shù)K的計算結果小于2.3時，取K=2.5。鉆孔時，根據(jù)表2-1、表2-2，帶入式2-9，計算相應的安全系數(shù)得： （式2-10）表2-3 安全系數(shù)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1.21.21.21.2粗車或粗鏜1.01.01.21.41.251.6精車或精鏜1.051.01.41.051.31.0圓周銑削（粗、精）1.21

28、.41.61.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)端面銑削 （粗、精）1.21.41.61.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)磨削1.151.2拉削F1.52.5 夾具的使用方法加工扇形工件上三個徑向孔，擰緊螺母，通過開口墊圈將工件加緊。轉(zhuǎn)動手柄，可將分度盤松開，用捏手將分度對定銷從定位套中拔出，將分度盤連同工件一起轉(zhuǎn)過20，再將分度對定銷插入定位套4或4中，即實現(xiàn)了分度。轉(zhuǎn)動手柄7將分度盤鎖緊即可加工。第3章 鉆床夾具體及夾具零件的設計3.1 夾具體的要求1）有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)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?qū)蛟谋?/p>

29、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?shù)某叽绾托螤罹龋鼈冎g應有適當?shù)奈恢镁?。為使夾具體尺寸穩(wěn)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(chǎn)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，

30、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?？梢栽趭A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(wěn)定可靠夾具在機床上的安裝都是通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(xiàn)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(wěn)定可靠。3.2 夾具體毛坯的類型1） 鑄造夾具體鑄

31、造夾具體的優(yōu)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(chǎn)周期長，需進行時效處理，以消除內(nèi)應力。常用材料為灰鑄鐵（如HT200），要求強度高時用鑄鋼（如ZG270-500），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(chǎn)周期短、成本低、重量輕（壁厚比鑄造夾具體?。５附訆A具體的熱應力較大，易變形，需經(jīng)退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)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(jīng)退火處理。此類夾具體應用較少。4） 型材夾具體小型夾

32、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(chǎn)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(yè)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(fā)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:1.承受較大應力的零件（彎曲應力0.49MPa（大于10t在磨損下工作的大型鑄件壓力1.47MPa）；3.要求一定的氣密性或耐弱腐蝕性介質(zhì)。

33、3.3 鉆模板以及鉆套的設計1、鉆模板鉆模板結構形式的選擇：在設計鉆模板的結構時，主要要根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結構特點和生產(chǎn)規(guī)模以及機床類型等條件而定。要求所設計的鉆模板結構簡單、使用方便、制造容易。鉆模板用于安裝鉆套，并確保鉆套在鉆模板上的正確位置。常見的鉆模板有固定式、鉸鏈式、可卸式、懸掛式等四種結構形式（1）固定式鉆模板 固定式鉆模板與夾具是固定連接的可以與夾具體做成一體，也可以用螺釘將它與夾具體相連接。采用這種鉆模板鉆孔，位置精確度較高。（2）鉸鏈式鉆模板鉸鏈式鉆模板與夾具體通過鉸鏈連接。翻轉(zhuǎn)：裝卸工件時，將鉆模板往上翻；加工時將鉆模板往下翻，并用菱形銷定位。夾緊：采用鉸鏈式鉆

34、模板，工件可以在夾具上方裝入，裝卸工件方便；但翻轉(zhuǎn)鉆模板費工費時，效率較低，且鉆模板位置精度受鉸鏈間隙影響，鉆孔位置精度不高；它主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大、鉆孔精度要求不高的場合。（3）懸掛式鉆模板懸掛式鉆模板是與機床主軸箱連接的，懸掛式鉆模板通常用在多軸傳動頭加工平行孔系時采用，生產(chǎn)效率高，適于在大批量生產(chǎn)中應用。2、鉆套鉆套是鉆模上特有的元件，它的作用是確定鉆頭，鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過程中發(fā)生偏斜，保證被加工孔的位置精度和提高工藝系統(tǒng)的剛度。根據(jù)使用特點，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結構形式。(1) 固定鉆套 固定鉆套（如圖4-1）直接被壓在鉆模板上，其位置精度要求較高

35、，但磨損后不易更換，鉆模板較薄時，為使鉆套具有足夠的引導長度，應采用有肩鉆套。圖4-1 固定鉆套（2）可換鉆套 可換鉆套（如圖4-2）用于零件單一、大批量生產(chǎn)中，方便更換磨損的鉆套。鉆套和襯套之間采用F7/m6或F7/k6配合，襯套和鉆模板之間采用H7/n6配合。當鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘能防止鉆套加工時轉(zhuǎn)動及退刀時脫出。圖4-2 可換鉆套（3） 快換鉆套 在工件的一次裝夾中，若順序進行鉆孔、擴孔、鉸孔或攻絲等多個加工工步，需要不同孔徑的鉆套來引導刀具，此時應使用快換鉆套（如圖4-3）。更換鉆套時，只需逆時針轉(zhuǎn)動鉆套使削邊平面轉(zhuǎn)至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。削邊的方向應考

36、慮刀具的旋向，以免鉆套自動脫出。圖4-3 快換鉆套（4） 特殊鉆套 因工件的形狀或被加工孔的位置需要而不能使用標準鉆套時，需自行設計的鉆套稱為特殊鉆套。圖4-4加長鉆套為常見的特殊鉆套，在加工凹面上的孔時使用，為減少刀具與鉆套的摩擦，可將鉆套引導高度H以上的孔徑放大，鉆套的高度H增大，則導向性能好，刀具剛度提高，加工精度高，但鉆套與刀具的磨損加劇，一般取H=12.5d。圖4-4 加長鉆套3、 鉆模板和鉆套的具體設計該夾具用于零件的大批量生產(chǎn)，在鉆孔的過程中，鉆套經(jīng)常發(fā)生磨損，如果設計成固定鉆套，在使用一段時間后，磨損的鉆套會影響零件的加工精度。當單一鉆孔、大批量生產(chǎn)時，為便于更換磨損的鉆套，選

37、用可換鉆套。在保證鉆模板有足夠剛度的前提下，要盡量減輕其重量。在生產(chǎn)中，鉆模板的厚度往往按鉆套的高度來確定，一般在1030mm之間。如果鉆套較長，可將鉆模板局部加厚。此處，鉆模板的厚度設計為20mm，滿足加工要求。鉆套和襯套之間采用18 F7/m6配合，襯套和鉆模板之間采用24 H7/n6配合，當鉆套磨損后，可卸下鉆套用的螺釘，更換新的鉆套。排屑空間h指鉆套底部與工件表面之間的空間。增大h值，排屑方便，但刀具的剛度和孔的加工精度都會降低。鉆削易排屑的鋼件時，常取h=(0.30.7)d；鉆削較難排屑的鋼件時，常取h=（0.71.5）d。鉆模板與夾具的連接固定：鉆模板支撐鉆套，對鉆套進行固定。因為

38、螺釘固定有空隙會產(chǎn)生誤差，影響加工精度，所以將螺釘用在連接固定上，再加上圓錐銷進行固定，使鉆模板與夾具體緊密結合，避免加工時螺釘松動產(chǎn)生誤差，影響加工。第4章 夾具誤差的計算4.1 角度尺寸公差規(guī)定了未注出公差的角度尺寸的極限偏差數(shù)值；適用于金屬切削加工的尺寸，也適用于一般的沖壓加工的尺寸，非金屬材料和其他工藝方法加工的尺寸可參照采用。一般公差分精密、中等、粗糙、最粗共4個公差等級，按未注公差的線性尺寸和角度尺寸分別給出了各公差等級的極限偏差數(shù)值。表4-1 角度尺寸的極限偏差數(shù)值公差等級 長度分段mm10105050120120400400精密f中等m粗糙c最粗v4.2 定位誤差一批工件逐個在

39、夾具上定位時，由于工件及定位元件存在加工誤差，使各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，加工后加工尺寸不一致，形成定位誤差，用表示。造成定位誤差的原因有兩個：一是定位基準與工序基準不重合，由此產(chǎn)生基準不重合誤差；二是定位基準與限位基準不重合，由此產(chǎn)生基準位移誤差。由于定位基準與工序基準不重合以及定位基準與限位基準不重合是造成定位誤差的原因，因此，定位誤差是基準不重合誤差與基準位移誤差的合成。計算時，和計算出和，然后將兩者合成而得。合成時，若工序基準不在定位基面上（工序基準與定位基面為兩個獨立的表面），即與無相關公共變量，則=+。若工序基準在定位基面上，即與有相關公共變量，則=。在定位基面尺寸變動方向一

40、定（由大到小，由小到大）的條件下，（或定位基準）與（或工序基準）的變動方向相同，取“+”號；變動方向相反，取“-”號。4.3 工件在夾具上加工的精度分析1. 影響加工精度的因素 圖4-1 工件在夾具上加工時影響加工精度的主要因素如圖4-1所示，用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度有關的因素，有定位誤差、對刀誤差、夾具在機床上的安裝誤差和夾具誤差。在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差。4.4 夾具誤差的計算4.4.1 定位誤差機床夾具的主要功能：在機床上加工工件時，先將工件裝好，然

41、后用夾具夾緊工件。將工件裝好，就是在機床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度，因此，準確定位就是很重要的一個環(huán)節(jié)，現(xiàn)在需計算定位誤差。定位基準和工序基準均為分度盤端面4.4.2 對刀誤差因刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱為對刀誤差。鉆頭與鉆套間的間隙，會引起鉆頭的位移或傾斜，造成加工誤差。圖4-2 鉆模對刀誤差鉆模對刀誤差的計算如圖5-3所示，刀具與

42、鉆套的最大配合間隙的存在會引起刀具的偏斜，將導致加工孔的偏移量 (4-1)式中 B工件厚度； H鉆套高度； h排屑空間的高度。工件厚度大時，按計算對刀誤差：；工件薄時，按計算對刀誤差：。本工件的加工厚度為27mm，所以應按來計算，計算得T=1.73mm4.4.3 夾具安裝誤差因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。本夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0.4.4.4 夾具誤差因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢?/p>

43、向元件之間）的尺寸或位置誤差；導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時，還存在分度誤差。以上幾項共同組成夾具誤差。4.4.5 加工方法誤差因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3.計算時可設 4.4.6 保證加工精度的條件工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是即工件的總加工誤差應不大于工件的加工尺寸。為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報

44、廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為或 當時，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。第5章 零件材料及三維建模5.1 標準件圖5-1本設計中的標準件，如螺釘、螺母、螺栓等零件，常用于元件間的連接、定位、固定，要求有一定的工藝性能和良好的塑性，在使用過程中可能要承受力的作用，所以需要有適當?shù)膹姸?。根?jù)對金屬材料的認識和了解，35號鋼滿足使用要求。35號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，有良好的塑性和適當?shù)膹姸?，工藝性能較好，焊接性能也可以，大多在正火狀態(tài)和調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用（正火：指將鋼材或鋼件加熱到鋼的上臨界點溫度以上

45、，3050保持適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝；正火的目的：提高低碳鋼的 力學性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織缺陷。調(diào)質(zhì)：指將鋼材或鋼件進行淬火及高溫回火的復合熱處理工藝）。35號鋼廣泛用于制造各種鍛件、熱壓件、冷拉和頂鍛鋼材，機械制造中的零件，如曲軸、轉(zhuǎn)軸、杠桿、連桿、套筒、輪圈、墊圈以及螺釘、螺母等。35號鋼的力學性能如下：抗拉強度： 屈服強度：伸長率：斷面收縮率： 未熱處理硬度：5.2 夾具體圖5-2夾具體的毛坯類型有：鑄造夾具體、焊接夾具體、鍛造夾具體、型材夾具體四種。本設計中對零件鉆孔，需要夾具體有良好的抗壓強度、剛度和抗震性，所以選用鑄造夾具體，常見的材料為灰鑄

46、鐵，如HT200。.HT200指的是最低抗拉強度為200MPa的灰鑄鐵，是具有較高強度鑄鐵，基體為珠光體，強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性也良好；鑄造性能較好，需要進行人工時效處理（時效處理：消除零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后，精加工前，把工件重新加熱到100-150，保持5-20小時。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘余應力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要）?；诣T鐵的工作條件：1.能承受較大應力的零件（彎曲應力0.49MPa（大于10t在磨損下工作的大型鑄件壓力1.47MPa）。3.要求一定的耐弱腐蝕性介質(zhì)。灰鑄鐵的運用場合：一般運用于蓋、油盤、手輪、

47、手把、支架、座板、重錘等形狀簡單、不甚重要的零件。這些鑄件通常不經(jīng)試驗即被采用，一般不須加工，或者只須經(jīng)過簡單的機械加工。5.3 可換鉆套圖5-3在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中，為便于更換磨損的鉆套，選用可換鉆套（圖5-3）。鉆套和襯套之間采用F7/m6或F7/k6配合，襯套和鉆模板之間采用H7/n6配合。當鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘能防止鉆套加工時轉(zhuǎn)動及退刀時脫出。鉆套使用頻率較高，耐磨性要求較高；在鉆孔的過程中，有振動，要求材料具有一定的抗性振能，選用T10A。T10A是一種碳素工具鋼，適于制造切削條件差、耐磨性要求較高，且不受忽然和劇烈振動的零件和刀具。力學性能：退火硬度 197

48、HB，淬火硬度62HRC。T10A典型應用舉例：1）用于制作一般沖模，批量10萬件時，被沖材料為軟態(tài)低碳鋼板，料厚小于1mm。2）用于制造冷拔、拉伸凹模，在工作中磨損超差后，可先經(jīng)過高溫回火，然后重新常規(guī)淬火，可自行縮孔復厚。3）用于制造剪切厚度為11mm中厚鋼板的長剪刃，施行薄殼淬火后，抗疲勞強度高，崩刃傾向低，適用壽命比9CrWMn鋼高7倍。4）用于沖制軟質(zhì)硅鋼片上的小孔。5）可用于制造料厚小于3mm的沖裁模的凸模、凹模、鑲塊，做凸模時硬度時硬度選用5862HRC；做凹模時硬度選用6064HRC；制造一般彎曲模的凸模、凹模、鑲塊，硬度選用5660HRC；制作一般拉延模的凸模、凹模、鑲塊，要

49、求做凸模時硬度選用5862HRC，做凹模是硬度選用6064HRC；用于制造鋁件冷擠壓模中的凹模時硬度選6264HRC。6）用于各種中小批量生產(chǎn)的冷沖模，以及需要在薄殼硬化狀態(tài)下適用的整體式冷鐓模、沖剪工具等。7）用于冷作沖頭（凸模），輕載荷、下尺寸，硬度5860HRC；用于六角螺母冷鐓模，硬度4852HRC。8）采用該鋼可用于制作拉絲模和簡單的沖裁模。5.4 手柄圖5-4在本設計中，手柄的作用：在加工前旋轉(zhuǎn)手柄，使軸和壓板相對運動，壓板夾緊分度盤，實現(xiàn)夾緊，在這里對手柄的形狀、性能沒有特殊要求，手柄一班采用20號鋼。鋼中可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。低碳鋼-含碳量一般小于0.25%；中碳鋼-含

50、碳量一般在0.250.60%之間；高碳鋼-含碳量一般大于0.60%。 20號鋼屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素鋼，強度低，韌性、塑性和焊接性均好；抗拉強度為253-500MPa，伸長率24%。用途：適用于制造汽車、拖拉機及一般機械制造業(yè)中建造不太重要的中小型滲碳碳氮共滲等零件，如汽車上的手剎蹄片、杠桿軸、變速箱速叉、傳動被動齒輪及拖拉機上凸輪軸、懸掛均衡器軸、均衡器內(nèi)外襯套等；在熱軋或正火狀態(tài)下用于制造受力不大，而要求韌性高的各種機械零件；在重、中型機械制造業(yè)中，如鍛制或壓制的拉桿、鉤環(huán)、杠桿、套筒、夾具等。在汽輪機和鍋爐制造業(yè)中多用于壓力6N/平方，溫度450的非腐化介質(zhì)中工作的管子、法蘭、聯(lián)箱及各種緊固件

51、；在鐵路、機車車輛上用于制造十字頭、活塞等鑄件。結束語該畢業(yè)設計對鉆床夾具進行了一定的研究，在設計過程中定位方案和夾緊裝置是兩個重點也是兩個難點。該論文的主要任務是設計一個鉆床夾具，在零件上鉆三個徑向孔，為了使鉆孔的位置精確，必須對零件進行安裝、定位、夾緊。在鉆頭鉆孔的過程中，切削力和切削扭矩可能會是零件發(fā)生相對運動，影響加工精度，因此需要用夾緊裝置將零件夾緊。常用的夾緊裝置有：偏心夾緊機構、斜鍥夾緊機構、螺旋夾緊機構、彈性夾頭、彈性薄壁夾盤、壓板夾緊機構等等。在鉆孔過程中，振動可能會是偏心夾緊機構出現(xiàn)松動的情況，所以根據(jù)題目所需采用壓板夾緊機構。在設計過程中采用了大量的標準件，這樣可以降低夾

52、具的生產(chǎn)成本，使該鉆床夾具更經(jīng)濟；由于使用專用的夾具，大批量生產(chǎn)單一的零件，即保證了零件的加工精度又提高了零件的生產(chǎn)效率；達到了經(jīng)濟、高效的目的。致謝經(jīng)過了一個多月的學習和努力，我終于完成了回轉(zhuǎn)式鉆床夾具的論文。記得在剛選到這個課題時，由于夾具設計以及相關知識不是很了解，我都有些茫然不知所措，不知從何入手，于是我給自己提出了一系列問題：如何做畢業(yè)設計、做畢業(yè)設計的要求、我要設計一個怎樣的夾具、要達到什么樣的效果、實現(xiàn)什么樣的功能、與那些專業(yè)知識有關聯(lián)等。后來，在老師的引導下，我清楚要做好畢業(yè)設計，必須了解相關的專業(yè)知識，去圖書館查閱相關資料、上網(wǎng)去了解鉆床夾具的最新動向。在整個畢業(yè)設計的過程中

53、，我學到的不僅僅是畢業(yè)設計本身，還有很多畢業(yè)設計之外的東西，一種態(tài)度，既是對學術的態(tài)度，也是對人生的態(tài)度，盡自己所能，認真做好手邊的事情。在這里我要特別感謝我的指導老師王老師。他總是鼓勵我，在論文的寫作和措辭等方面他也總會以“專業(yè)標準”嚴格要求我，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復修改、潤色，王老師始終認真負責地給予我深刻而細致地指導，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。正是王老師的無私幫助與熱忱鼓勵，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝王老師。 在此祝愿全天下所有老師身體健康，全家幸福！參考文獻（1）機床夾具設計手冊 上?？茖W技術出版社，1998。（2）夾具設計手冊楊黎明主編， 國防

54、工業(yè)出版社， 1996。（3）現(xiàn)代夾具設計手冊朱耀祥 蒲林祥 主編，機械工業(yè)出版社， 1991。（4）機械制造工藝學 機械工業(yè)出版社， 1991。（5）機床夾具設計手冊 機械工業(yè)出版社， 1991。（6）機床夾具設計肖繼德、陳寧平主編， 機械工業(yè)出版社，2000。（7）畫法幾何及機械制圖許錫祺主編，中央廣播電視大學出版社，2001。（8）機械設計課程設計鞏云鵬、田萬祿、張祖立、黃秋波編，東北大學出版社 2004。（9）機械工程材料許德珠主編，高等教育出版社，2004。（10）中文野火版教程零件設計范例詹友剛主編，清華大學出版社2004年。（11）機械設計孫志禮、冷興聚、魏延剛、曾海泉主編，東北大學出版社2004年。（12）機械原理鄒慧君主編，高等教育出版社。（13）機械設計手冊軟件版 V3.0（14）機床夾具設計手冊軟件版 V1.0 （15）機械制造技術 馬國亮主編，機械工業(yè)出版社 2010年33