制造工艺学夹具课程设计《阀体专用夹具说明书》姓名：学号：0811112036班级：08机电（1）班指导老师：目录设计任务书 (2)一．设计题目 (2)二．零件图及加工工序分析 (2)三．设计方案 (4)（1）夹具设计方案的讨论 (4)（2）夹具设计方案的比较 (4)四．夹具零部件的结构选择 (6)（1）定位元件选择 (6)1、孔定位元件选择 (6)2、面定位元件选择 (6)（2）夹具其他元件的结构 (7)五．定位误差的计算 (11)六．夹紧力和力矩的计算及其校核 (12)七.致谢 (15)八.参考文献 (16)九.附录 (17)设计任务书一、设计题目阀体专用夹具设计。
二、零件图及加工工序分析阀体零件图如图1所示：图1 阀体零件图钻直径为17毫米的孔的加工工序图如图2所示。
图2 工序图三．设计方案由图2工序图可知，阀体直径为17毫米的孔加工的方法为选用立式钻床Z525进行加工，为保证设计要求，并根据阀体的加工批量要求而知，应选用专用夹具。
（1）夹具设计方案的讨论夹具结构方案(一)1）工件定位方案及定位装置定位方案：两面一孔定位，利用图2所示中零件的A面和D面及C孔定位，A 面用大的平面限制3个自由度，D面用固定销限制1个自由度，C孔用短圆柱心轴限制2个自由度，共限制6个自由度为全定位。
2）工件夹紧方案及夹紧装置夹紧方案及装置：在夹具体上安装一根长轴，长轴两端分别车制螺纹，轴的一端用螺母锁紧在夹具体上，另一端穿过零件已加工好的水平内孔，也用螺母锁紧，因为在立式钻床上进行加工，轴所受的力以轴线垂直，所以要求轴具有足够的强度和刚度，防止因轴的刚度不够而影响孔的加工精度。
夹具结构方案（二）1）工件定位方案及定位装置定位方案：三面定位，即用图2所示A面，B面，D面定位。
A面用大的平面限制3个自由度，B面用一条形支承板限制2个自由度，D面用固定销限制1个自由度，共限制6个自由度，为完全定位。
2）工件夹紧方案及夹紧装置夹紧方案及装置：由零件图可以看出A面是一个正方形的板，所以在夹具体上安装两个螺钉压板夹紧机构，将零件通过夹紧机构夹紧在夹具体上。
要求夹紧装置具有足够的强度，因此，夹紧装置应该用六角头压紧螺钉直接安装在夹具体上。
（2）方案比较：方案（一）为完全定位，利用两面一孔定位，夹紧装置采用螺旋夹紧机构。
从该工序的技术要求上，加工该孔的要求是保证该孔的轴线和水平孔轴线的垂直度要求，利用心轴定位能够很好的满足该技术要求，因为工件的定位孔与心轴为间隙配合，这在装夹工件时很方便，能够起到将工件快速装夹到正确的加工位置。
从总体上看，该夹具的设计方案结构简单，也符合实际的操作。
方案（二）也为完全定位，利用三个面定位从而限制六个自由度。
从夹具的总体刚度上看，该方案的要好于第一方案。
但是从定位的角度看，该方案较第一方案的差，因为该方案是采用B面限制两个自由度来代替C孔定位两个自由度，该工序的孔加工的基准是水平轴的轴线，这样该方案就会造成定位基准不重合误差，而第一方案就没有该问题；该方案采用两个螺钉压板夹紧结构将工件夹紧在夹具体上，这样不仅在装夹过程中会有不能快速的将工件装夹到正确的加工位置，而且在拆卸工件时也较第一方案来的不方便，因为要一次拆卸两个螺钉压板。
综上所述，该工序的夹具方案选用第一方案四．夹具零部件的结构选择（1）定位元件选择本工序加工的定位为典型的“一孔两面”定位方式。
1.孔定位元件选择本工序加工须完全限制工件的六个自由度，并且不能形成欠定位和过定位，欠定位和过定位都会影响甚至破坏加工的进行，采用了“一孔”定位，限制工件的2个自由度时，为防止出现过定位的情况，采用一个非标准型定位心轴——短圆柱盘进行定位。
由零件图可知，零件水平孔轴线为设计基准，为了满足定位要求，该圆柱盘与水平方向的孔应有同轴度要求。
该短圆柱盘为自行设计的零件，见下图（3）技术要求1：锐边倒钝；2：表面发蓝或其他防锈处理；3：热处理，淬火HRC38~42；4：材料：45钢图（3）2.面定位元件选择A面定位限制3个自由度，利用夹具体上与工件A面相接触的面定位，其大小为直径75毫米的圆，为了减少夹具体的加工面积，将该面做成一个厚度为2毫米的凸台，其形状具体见夹具体零件设计图。
D面限制1个自由度，采用A型固定定位销，为标准件，其详细情况见下图技术要求1：锐边倒钝；2：热处理：淬火HRC53~58；3：材料：T7A4：与工件接触的表面粗糙度（2）夹具其他元件的结构1.夹具体零件结构设计：（如下图所示）2.心轴零件结构设计：（如下图所示）3.钻模板零件结构设计：（如下图）4.固定衬套（标准件）（如右图所示）技术要求1：热处理：淬火HRC60~642：材料：T10A3：未注倒角：1*45度5.可换钻套（标准件）（如下图所示）6.心轴锁紧螺母（M16六角螺母）（标准件）其具体的尺寸见GB/T 6170-2000钻模板与夹具体的连接处的锁紧螺母（M10六角螺母）（标准件）其具体的尺寸见GB/T 6170-2000以上螺母材料均为45钢7. 钻模板与夹具体的连接处的螺柱（双头螺柱）（标准件）8.开槽圆柱头螺钉M8*10（标准件）（见下图）9.垫圈（标准件）（见下图）垫圈1 垫圈2五.定位误差的计算基准不重合误差：该工序所要加工的孔的设计基准是A面，而A面也为该工序的定位基准，所以基准不重合误差为0；基准位置误差：孔深的设计基准为水平轴线，该基准会受到定位元件心轴或定位孔表面的影响，属于基准位置误差，但由于该孔是通孔，所以该基准位置误差不影响孔深度，所以该误差可忽略；综上所述，该定位方案满足加工要求。
六．夹紧力和力矩的计算1.加工条件加工要求：粗钻孔机床：立式钻床Z525刀具：高速钢麻花钻钻头直径：17毫米；使用锋角2Φ=118°；外缘后角αd=15°；螺旋角β=24°2.切削用量f 、v 、d 钻1)高速钢钻头直径d 钻=17. 工件材料：ZG230-450,σb =0.450GPa ，HB=200~241,铸造。
当孔径d=16~20mm ，所钻钢材抗拉强度σb 小于0.8GPa 时f=0.35~0.43mm/r,取f=0.35 mm/r ；2)钻铸钢时的切削速度r mm v /35.0=.(2)钻孔轴向力F 及力矩M 的计算：根据公式F Y X0F K f d C F F F ∙∙∙=（N ） 3M Y X 0M 10K f d C M M M -∙∙∙∙=(N ·m)计算得：F Y X0F K f d C F F F ∙∙∙=（N ）=833.85×（17＾1）×（0.35＾0.7）×［（0.45÷0.735）＾0.75］=4705.2N 3M Y X0M 10K f d C M M M -∙∙∙∙=(N ·m)= 333.54×（17＾1.9）×（0.35＾0.8）×［（0.45÷0.735）＾0.75］÷1000=21.70Nm(3)夹紧力：F 夹作用：防止由于切削力F 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A 面定位板与工件接触的平均直径L=62.5mm.取安全系数为2.则F 夹=2×M 夹÷f ÷L=2×2×21.70×1000÷0.2÷62.5=6944N选用M16的螺栓，其最大夹紧力为28300N>F 夹.故此方案可行。
（4）心轴的强度校核：计算如下：七．致谢这次的课程设计让我学到很多，并且巩固了所学的知识。
在做设计的时候，我要感谢我的指导老师和我的同学。
我的夹具设计题目是阀体夹具的设计，目的是为了保证这道钻孔工序的精度和加工效率。
在设计开始时，在老师的帮助下我逐渐明确了设计思路，这使我的工作能够渐渐的展开；在和老师的讨论中我明确了夹具设计方案，并了解了定位夹紧的方式。
在随后的设计中，我按照夹具设计的思路一步一步的设计。
在这过程中，我也遇到了一些问题，比如该如何选取夹具体材料等，这些问题都是在老师和同学的帮助和探讨中得到很好的解决。
在和老师同学的讨论中，使我学到了很多东西，也认识了一些自己的不足，总之，非常感谢老师和同学在这次课程设计给我的帮助！八．参考文献[1]杨黎明主编.机床夹具设计手册[M].北京：国防工业出版社.1996.[2]吴拓编著.现代机床夹具设计[M].北京：化学工业出版社.2009.[3]王先逵主编.机械制造工艺学（第二版）[M].北京：机械工业出版社.2006.[4]李军编著.互换性与测量技术基础[M].武汉：华中科技大学出版社.2008.[5] 大连大学工程画教研室.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2003.[6] 王光斗，王春福.机床夹具设计手册[M].上海：上海科学技术出版社，2000.九．附录附录（一）：工件的零件图附录（二）：夹具的装配图附录（三）：钻模板的零件图。