目录(contents)
第一部分《综合课程设计》设计任务书 (1)
第二部分前言 (3)
第三部分课程设计的要求和内容 (4)
第四部分加工CA6140拨叉Φ22mm孔的钻床夹具设计 (5)
参考文献 (10)
第一部分
机械设计与制造专业
《综合课程设计》设计任务书
设计题目：CA6140拨叉钻床夹具
设计要求：设计加工孔Φ22mm的钻床夹具
生产类型：中批量生产
毛坯类型：铸件（两件铸在一起）
设计时间：2010.12.27——2011.01.10
设计内容：1、熟悉零件图
2、绘制零件图（一张）
3、绘制夹具总装图
4、绘制夹具零件图
5、编写设计说明书
说明：
进行本工序前，Φ16毛坯孔已铸出。

工序加工要求：
1、对Φ16毛坯孔进行扩孔、铰孔至零件图要求。

第二部分
前言
一、设计目的：
《综合课程设计》是机械类专业学生在学完了《机械制造技术基础》等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。

其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。

通过CA6140拨叉钻床夹具设计，学生应达到：
1、掌握识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能；
2、掌握机床专用夹具等工艺装备结构设计的能力；
3、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序
图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。

二、设计感想与体会：
本次课程设计我深有体会，它使我们全面地综合相关课程的理论和实践知识，进行机床夹具设计。

我们都知道在机械制造过程中，凡用来固定加工对象，使之占有正确的位置以接受加工或检验的装置，统称为夹具。

在很多制造领域涉及夹具的设计和使用，例如，机加工用的机床夹具、装配时用的装配夹具、焊接过程中用于固定被焊接件的焊接夹具、热处理时夹持工件的热处理夹具、检验过程中用的检验夹具等。

本次综合课程设计培养我们综合应用机械制造课程及其它有关先修课程的理论知识，把理论知识(机械制图、金属材料及成型工艺、机械设计、公差与技术测量等)和生产实际密切结合，能够根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。

培养了我们熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关资料文献的能力；培养我们识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能；培养我们独立思考和独立工作的能力，为后续的毕业设计以及毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。

由于水平所限，设计中难免有错误和不妥之处，在此还诚请指导老师批评指正。

第三部分
课程设计的要求和内容
本次设计分组进行，每 10 人一组，每组一个题目。

要求每组根据提供的零件工序图，设计一种专用夹具（车、铣、钻夹具），并撰写设计说明书。

学生应在教师指导下，认真地、有计划地按时完成设计任务。

必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、数据和计算结果。

注意理论与实际的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。

具体内容如下：
（1）绘制夹具装配总图和关键零件图 2 张；
（2）撰写设计说明书一份。

第四部分
加工CA6140拨叉Φ22mm孔的钻床夹具设计
一、确定定位夹紧方案，设计定位夹紧装置
这里讨论6点定位中，6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案．一个物体在空间可以有6个独立的运动，即沿X、y、Z轴的平移运动，分别记为。

X1、Y1、Z1；绕X、y、Z轴的转动，记为x 、y 、z ，习惯上，把上述6个独立运动称作6个自由度．如果采用一定的约束措施，消除物体的6个自由度，则物体被完全定位．例如讨论长方体工件时，可以在底面布置3个不共线的约束点，在侧面布置2个约束点，在端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制X2、Y2 、Z2 3个自由度，侧面约束点限制X1、Z12个自由度，端面约束点限制y。

这个自由度，就完全限制了长方体工件6个自由度。

底面对孔的中心线有一定的垂直度公差要求,因此应以地面为主要定位基准..由于铸件的公差要求较大,利用小头孔的外圆表面作为
辅助定位基准时,只有采用自动对中夹具才能同时保证对称的两个零件的大小孔的中心距的公差要求。

一般的定位方法有：一面两销定位法和两面一销定位法。

通过比较分析决定采用两面一销定位法。

在钻孔加工时，底面和侧面采用定位板进行定位，端面采用定位钉来限制工件自由度。

通过分析发现，该工件被完全定位。

二、对刀导向方案及分度装置的设计
钻模板设计：
钻模是用来保证工件孔系的位置精度的。

他应有足够的强度和刚度，避免
因变形而影响钻套的导向精度。

在组合机床孔加工工序中，除采用刚性主轴加工方法外，多数情况下多数情况下都让切削刀具在导向装置中工作。

在本道孔加工工序中因主轴为非刚性主轴，故采用钻模导向装置，其作用是：
1）保证刀具对工件的正确位置。

2）保证各刀具相互间的正确位置。

3）提高刀具系统的支承刚度。

已知钻头直径d=5.2mm，参照《组合机床设计》P221表3-3，选择钻模板厚度为L=22mm。

钻模板形式为固定式钻模板，钻套采用快换式钻套，这样便于磨损后可以迅速更换。

钻套、衬套、钻套螺钉其具体参数具体参数《机床夹具设计手册》钻模板与被加工零件之间的距离不宜过大，取4mm。

可采用轴向分度装置，结构紧凑，维护保养容易。

三、夹具休的设计以及夹具在机床上的安装方式的确定
定位支撑的选择：
根据前面所述，本工序采用两面一销的定位方式，即底面限制三个自由度；侧面为一窄长平面限制两个自由度；端面为一定位销限制一个自由度。

结合实际生产情况：批量大，生产率高。

这样的话，加工过程中，会频繁的移动工件位置，对定位表面产生摩擦，定位精度减低，夹具体使用寿命减低。

基于这种情况，在实际过程中，采用面支撑板代替底面定位支撑。

这样更换较方便，成本较低，同样侧面用以支撑板代替，端面仍是用定位销定位。

选用支撑板及销的情况如下图：
定位元件
支撑板的选用参照《机床夹具设计手册》P272图2-1-10 支撑钉的选用参照《机床夹具设计手册》P271图2-1-9 夹具结构设计及尺寸确定：
（1）设计原则：
由于此工件为大批大量生产，需满足以下几点要求：1）安装方便，夹紧迅速可靠
2）结构刚度好
3）夹具设计误差小最好采用一体结构。

（2）方案确定
钻孔工序的定位与夹紧示意图
基于以下设计原则及定位夹紧情况，结合实际生产活动中所使用的组合夹具情况，采用箱式夹具体结构，并采用液压夹紧机构：
结构特点：
1）各定位面之间的位置精度好:
由于夹具采用箱体式结构，个面之间的精度要求可通过后期加工来保证，可消除分散机构因装配产生的装配误差。

2）结构简单：
采用这种结构，钻模板可以直接安装在箱壁上；液压压紧装置置于顶部，向下压紧工件，操作方便。

3）尺寸的确定：
由上述可知，箱体侧壁与工件加工表面之间的距离为4mm，具体结构如下：
夹具结构图
箱体壁厚：经验值推荐25-30mm，由于箱体顶部承受工件压紧力反作用力，选用26mm壁厚来保证其强度。

两侧厚度根据钻模板类型选取25mm壁厚，被保证其强度要求采用加强肋板结构。

四、夹具的分析计算
1、定位误差的计算
零件图规定大孔与小孔的中心距为61mm.采用自动对中夹具后,定位误差取决于对中块\螺杆以及滑块的制造误差.同时,对对中块利用调整螺钉进行调整并加装钻套后,钻孔后的误差只有0.08mm.在后续的铣断工序中,利用中间大孔定位,孔壁与定位销的配合间隙为0.05mm。

因此加工完成后大孔与小孔的中心距的最大误差为
0.08+0.05=0.13≤0.2mm
=
所以能满足精度要求。

2、夹紧力及切削力的计算
夹紧力方向应朝向定位元件，并使所需的夹紧力最小．确定夹紧力作用点的位置时应不破坏定位．夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切削力绕夹紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转动或震动．应保证夹紧变形不影响加工精度．夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均匀，接触变形小。

由于实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用两个V型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算。

五、夹具零件图及装配图的绘制（见附图）
CA6140拨叉钻床夹具设计，唐仕权，06120309 重庆交通大学机电学院2007级机械制造2班《综合课程设计》
10 附 参考资料
1.张世昌，李旦，高航.《机械制造技术基础》.高等教育出版社.2007年12月
2.任殿阁，张佩勤.《设计手册》．辽宁科学技术出版社．1991年9月
3.曹桄，高学满．《金属切削机床挂图》．上海交通大学出版社．1984年8月
4.吴宗泽，罗圣国．《机械设计课程设计手册》．高等教育出版社．1982年12月
5.戴曙．《金属切削机床》．机械工业出版社．2000年5月
6.机械设计手册编写组.《机械设计手册》．机械工业出版社．1986年12月
7.叶伟昌，林岗.《机械工程及自动化简明设计手册》.机械工业出版社出版
8.卜炎.《机械传动装置设计手册》.机械出版社出版
9.徐锦康.《机械设计》.高等教育出版社出版
10.大连理工大学画教研室.《机械制图》.高等教育出版社出版
11.隋明明，史艺农.《机械设计基础》.机械工业出版社出版。