洛阳理工学院课程设计说明书课程名称机械制造技术课程设计设计课题阀盖的钻孔夹具设计专业机械设计制造及其自动化班级B110202姓名卢天然学号B********2015 年 3 月 13 日课程设计任务书机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名卢天然班级 B110202 学号 B11020515课程名称：机械制造技术课程设计设计题目：阀盖的钻孔夹具设计设计内容：为阀盖设计一套分度式钻模夹具，便于摇臂钻床上对工件孔的加工。

设计要求：1.在摇臂钻床上加工四个均布Φ14的通孔。

2. 夹具设计要求合理，有利提高加工精度，保证加工质量，降低加工成本，提高劳动生产率和减轻工人的劳动强度，便于小批量生产。

3.绘制夹具装配图A1一张，夹具零件图A3～A1一张，工件图一张，课程设计说明书一份。

设计（论文）开始日期 2015 年 3 月 02 日指导老师：设计（论文）完成日期 2015 年 3 月13 日2015 年 3 月 13日课程设计评语机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名卢天然班级 B110202 学号 B11020515 课程名称：机械制造技术课程设计设计题目：阀盖的钻孔夹具设计课程设计片篇幅：图纸共 3 张说明书共 16 页指导老师评语：年月日指导老师目录前言 (1)第一章工件的分析 (2)1.1 明确工件的年生产纲领 (2)1.2 熟悉工件零件图 (2)1.3 加工方法 (3)第二章工件的定位 (4)2.1 定位及定位原理 (4)2.2 定位方式和定位元件的选择 (4)第三章工件的夹紧 (6)3.1 夹紧装置的基本要求 (6)3.2 夹紧力三要素的确定 (6)3.3 夹紧装置的选择 (8)第四章分度机构的确定 (9)4.1 选择分度装置 (9)4. 2 确定分度形式 (9)4. 3 锁紧分度装置 (10)第五章对刀装置的确定 (11)5.1确定导向元件 (11)第六章主要零件的设计说明 (12)6.1夹具体的设计 (12)6.2钻模板的设计 (13)6.3分度盘的设计 (14)设计心得 (15)参考文献 (16)前言进入新世纪以来，随着科学技术的高速发展，各种新工艺和新技术的不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。

各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。

机械制造技术课程设计是机械制造技术基础课程中的一个重要的实践性教学环节，也是机械设计制造及自动化专业学生应该经历的一门主要专业课程实践。

其目的在于：（1〕学习和掌握一般机械制造夹具设计的基本方法和步骤。

培养独立设计能力，为以后续的毕业设计打好基础，做好准备。

〔2〕为了提高学生综合运用机械制造技术及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课程设计训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。

〔3〕使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。

在各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺设备为机床夹具，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。

因此，无论是在传统制造还是现代制造工艺系统中，夹具都是重要的工艺装备零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。

在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。

它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。

机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。

通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。

当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而使工件的既有位置遭到破坏，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。

使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。

将工件定位、夹紧的过程称为装夹。

工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。

在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。

机床夹具在生产中应用十分广泛第一章工件的分析1.1 明确工件的年生产纲领机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持不变。

它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。

如大批量生产时，一般选择机动、多工件同时加工，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。

1.2 熟悉工件零件图零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，分析得出夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。

已知待加工的工件如图1所示，工件图给出了工件的尺寸和形状，对工件的分析得出，需要对工件表面钻出四个均布Φ14的通孔。

图1 工件零件图1.3 加工方法经过分析工件零件图，初步确定本工序的加工内容、机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。

这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的,根据零件图可知，本道工序的内容是钻4XΦ14的通孔。

可以采用摇臂式钻床加工，并采用分度式钻床专用夹具。

第二章工件的定位2.1定位及定位原理要使工件在夹具体中具有准确和确定不变得位置，则必须限制六个自由度。

工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六个，但是任然能保证加工要求的定位叫不完全定位。

根据“六点定位原则”和所加工零件的要求，故要采取完全定位的方法限制六个方向的自由度。

图2 物体的六个自由度2.2 定位方式和定位元件的选择a）分析自由度该工件的加工为4个Φ14的通孔，理论限制的自由度为X轴移动和转动，Y轴的移动和转动，Z轴的转动，但是也可以采用完全定位的方法限制它的六个自由度，在用分度盘分度旋转定位。

b)定位元件的选择根据“六点定位原理”和定位元件所能限制的自由度，结合待加工零件的设计要求，本工序使用中心心轴定位，心轴为长圆柱，限制了X轴、Y轴的转动和移动四个自由度，用分度盘旋转定位限制Z轴转动，并采用可调V型块辅助定位Z轴转动；选取一个平面来限制在Z轴方向的移动，定位示意图如图3所示：图3 工件定位示意图第三章工件的夹紧为保证工件加工过程中不产生位移或者振动，影响加工质量，甚至使加工无法顺利进行，所以，工件定位之后，在切削加工之前必须用夹紧装置将其夹紧。

3.1夹紧装置的基本要求（1）在加紧过程中应保持工件定位时说获得的正确位置。

（2）加紧力大小合适。

（3）加紧装置应操作方便，省力，安全。

（4）夹紧装置的复杂程度和制动化程度应与生产批量和生产方式相适应。

3.2夹紧力三要素的确定图4 夹紧力方向示意图a)夹紧力方向的确定（1）夹紧力的作用方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性。

即夹紧力的方向应朝向主要定位基准，把工件压向主要定位表面。

（2）夹紧力的方向应使工件变形尽可能小。

（3）夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小。

根据夹紧力方向的确定原则，分析工件的受力情况，其夹紧力的方向如图4所示：b）夹紧力作用点的确定（1）夹紧力应落在支撑元件或几个支撑元件所形成的支撑面内。

（2）夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位上。

（3）夹紧力作用点应靠近工件的加工方向轴线上。

由夹紧力作用点确定原则，该工件的夹紧力作用点如图4所示：（P1、P2表示夹紧力的作用点，F1、F2表示切削力）图5 夹紧力作用点示意图c)夹紧力的大小该工件是在钻床上加工的，根据我们选择的定位方式图5可知它的夹紧力、切削力F1、F2和重力G方向重合，此时所需要的夹紧力为最小，所以该工件采用手动夹紧即可。

3.3 夹紧装置的选择在生产实际中，加紧机构多种多样，根据需要的不同设计不同的形式。

根据此次的设计要求和夹紧装置的基本要求，该工件的加工是钻孔，且需要的夹紧力较小，所以选择螺旋加紧机构中的单螺旋加紧机构，即直接用螺母和垫圈夹紧。

由于用螺母直接夹紧工件，在生产中拧上拧下，费时费力，为了方便装卸工件，所以在螺母下加上一个快换垫圈。

其夹紧装置如图6所示：图6 夹紧结构示意图第四章分度机构的确定分度装置是工件在一次装夹中，不必使其松开而能连同定位元件，相对刀具转过一定角度或移动一定距离，从而占有一个新的加工位置的装置。

根据所要加工工件的加工工艺是加工圆周Φ70上均匀分布的4个Φ14的孔，为了能够使工件在一次装夹中完成这些孔的加工，因此在夹具设计中使用分度装置。

4.1 选择分度装置采用机械式分度装置，分度装置的主要元件是分度盘和定位销，并采用径向分度装置。

4.2确定分度形式分度定位销有多种，但常用的有圆柱形、圆锥形和斜楔形三种结构形式，圆柱销加工方便，应用广泛，这里选用圆柱销，这种定位销能消除定位销与分度槽的配合间隙，从而有较高的定位精度，分度盘选取与圆柱定位销的配合形式，即在分度盘上开圆形槽。

其分度盘与定位销的配合形式如图7所示：图7 分度盘与定位销的配合形式4.3 锁紧分度装置由于分度装置的定位销只起分度定位作用，工件在加工过程中有可能会产生较大的切削力，从而使分度装置在切削力的作用下发生位置的窜动或者变形。

所以，为了保证分度精度的稳定性，故设置了分度盘锁紧机构。

如图8所示：图8 分度盘的锁紧装置工作原理：手动左搬插拔销，分度盘便可以转动到指定位置，手放开，则分度盘转动被限制。

插拔销的位置用固定块和固定块上的定位销保证。

中心定位锁紧装置：用心轴定位，心轴下端攻螺纹，用垫圈和螺母锁紧，心轴装在定位衬套上，保证旋转精度，螺母不能上太紧，否则分度盘旋转会有困难。

第五章对刀装置的确定工件在夹具中的正确位置是由工件的定位保证的，即由与工件接触的定位元件的定位表面所确定的。

为了保证工件与刀具及切削成形运动的正确位置，则应该使夹具的定位表面与机床的工作台、导轨级主轴轴线之间有正确的位置。

所以要求夹具定位元件的定位表面相对于机床加工运动处于正确的位置，要求夹具定位元件的定位表面相对于刀具处于正确的位置。

5.1 确定导向元件为了确定工件上被加工孔的位置，引导刀具进行加工，并提高刀具在加工过程中的刚性和防止加工中的振动，在钻模板上安装起导向作用的钻套。

这里选用钻床上广泛应用的快换钻套，如图9所示：图9 快换钻套的结构第六章主要零件的设计说明结合工件的定位分析、夹紧装置、分度机构和对刀部分的综合考虑，同时为了满足加工要求，设计了有利于对刀和提高刀的刚度的钻模板；起定位和夹紧所用的定位心轴；实现分度和旋转作用的分度盘，起支撑和安装作用的夹具体。

6.1 夹具体的设计夹具体是整套夹具的母体，是夹具装置最重要的部分，也是必不可少的部分，承载了夹具上其他夹具零件的安装定位配合等各种装配。