回转式钻床夹具设计摘
课题设计务加工零件三径Φ12孔三孔中心线角度均20°该零件属批量生产钻孔精度求较高设计专钻床夹具保证零件加工质量
文涉钻床夹具设计建模首先分析加工零件技术求运夹具设计基原理方法拟定夹具设计方案满足加工精度条件合理进行安装定位夹紧完成夹具草图进步考虑零件间连接关系螺钉螺母定位销等固定方式设计合理结构实现零部件间相运动根零件求选择相应材料采ProECAD软件完成钻床夹具建模图纸绘制
关键词：钻床夹具建模装配 CAD
Abstract
This topic design task is three radialΦ 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 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 further 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 ProE and CAD software modeling and drawing drilling fixture drawing
Keywords drilling jig modeling assembly CAD
目录
摘 1
Abstract 1
绪 2
01 机床夹具发展概括 2
02 机床夹具发展方 2
03 夹具特点 3
04 夹具设计点 4
05 文研究目意义 4
第1章 钻床夹具总体设计 5
11 设计务 5
12 夹具设计步骤 6
13 钻床夹具设计 7
第2章 夹具工作原理结构设计 8
21 定位元件基求 8
22 定位方案定位元件 8
23 夹紧 8
24 钻削切削力 9
25 实际需夹紧力计算 11
25 夹具方法 14
第3章 钻床夹具体夹具零件设计 15
31 夹具体求 15
32 夹具体毛坯类型 15
33 钻模板钻套设计 16
第4章 夹具误差计算 21
41 角度尺寸公差 21
42 定位误差 21
43 工件夹具加工精度分析 22
44 夹具误差计算 23
第5章 零件材料三维建模 25
51 标准件 25
52 夹具体 26
53 换钻套 27
54 手柄 29
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
绪
01 机床夹具发展概括
机床夹具现状：机床夹具机械制造程中固定加工象占正确空间位置加工检测保证加工求机床附加装置简称夹具
夹具早出现18世纪期着科学技术断进步夹具已种辅助工具发展成门类齐全工艺装备
国际生产研究协会统计表明目前中批品种生产工件品种已占工件种类总数85％左右现代生产求企业制造产品品种常更新换代适应市场需求竞争然般企业惯量采传统专夹具般具中等生产力工厂里约拥数千甚万套专夹具方面品种生产企业中隔3～4年更新50％～80％左右专夹具夹具实际磨损量仅10％～20％左右适应科学技术快速发展短短年需更新量专夹具样提高加工成造成材料浪费减少种情况采数控机床柔性化制造技术
年数控机床加工中心成组技术柔性制造系统（FMS）等新加工技术应机床夹具提出新求：
1）迅速方便装备新产品投产缩短生产准备周期降低生产成
2）装夹组具相似性特征工件
3）适精密加工高精度机床夹具
4）适种现代化制造技术新型机床夹具
5）采液压站等动力源高效夹紧装置进步减轻劳动强度提高劳动生产率
6）提高机床夹具标准化程度
02 机床夹具发展方
现代机床夹具发展方：表现标准化精密化高效化柔性化模块化等五方面
（1）标准化 机床夹具标准化通化相互联系两方面目前国已夹具零件部件国家标准：GBT2148～T2259－91类通夹具组合夹具标准等机床夹具标准化利夹具商品化生产利缩短生产准备周期降低生产总成
（2）精密化 着机械产品精度日益提高势必相应提高夹具精度求精密化夹具结构类型例精密分度齿盘分度精度达±01精密车削高精度三爪定心卡盘定心精度5μm
（3）高效化 高效化夹具减少工件加工基时间辅助时间提高劳动生产率减轻工劳动强度常见高效化夹具动化夹具高速化夹具具夹紧力装置夹具等例铣床电动虎钳装夹工件效率提高5倍左右车床高速三爪定心卡盘保证卡爪试验转速9000rmin条件牢固夹紧工件切削速度幅度提高目前生产流水线动线配置相应高效动化夹具外数控机床尤加工中心出现种动装夹工件夹具动更换夹具装置充分发挥数控机床效率
（4）柔性化 机床夹具柔性化机床柔性化相似指机床夹具通调整组合等方式适应工艺变素力工艺变素：工序特征生产批量工件形状尺寸等具柔性化特征新型夹具种类：组合夹具通调夹具成组夹具模块化夹具数控夹具等适应现代机械工业品种中批量生产需扩夹具柔性化程度改变专夹具拆结构拆结构发展调夹具结构前夹具发展方
（5）模块化 模块化设计省时节体现种先进夹具系统中夹具计算机辅助设计组装坚实基础应CAD技术建立元件库典型夹具库户档案库进行夹具优化设计进行夹具三维实体组装模拟仿真刀具切削程户提供正确合理配套方案解市场需求断改进完善夹具系统
03 夹具特点
1）保证工件加工精度
专夹具应合理定位方案合适尺寸公差技术求进行必精度分析确保夹具满足工件加工精度求
2）提高生产效率
专业夹具复杂程度工件生产纲领相适应应根工件生产批量选复杂程度高效夹紧装置缩短辅助时间提高生产效率
3）工艺性
专夹具结构简单合理便加工装配检验维修专夹具生产属批量生产
4）性
专夹具操作应简单省力安全排屑应方便必时设置排屑机构
5）济型
考虑专夹具身结构简单标准化程度高成低廉外应根生产纲领夹具方案进行必济分析提高夹具生产中济效益
04 夹具设计点
确定表面加工方案选择表面孔加工方法时需综合考虑素：
（1）考虑表面精度质量求根加工表面技术求选择加工方法分次加工
（2）根生产类型选择批量生产中专高效率设备单件批量生产中常设备般加工方法
（3）考虑加工材料性质
（4）考虑工厂车间实际情况时应考虑断改进现加工方法设备推广新技术提高工艺水
（5）外考虑素加工表面物理机械性特殊求工件形状重量等
05 文研究目意义
年机械制造程中设计蓝图喻成工程师语言机床专夹具言总利众视图投影描绘采标注种线条符号绘图仅费时费力旦理解误形体表现会影响产品制造质量
采计算机辅助设计方法零件造型车间中加工零件程样设计完成零件加工出样需强空间想象力设计出产品真实三维模型虚拟装配清楚检验出产品结构合理性空间布置否干涉等问题造型结束设计模型投影二维图纸空间动生成工程图纸三视图轴侧图剖视图等方便设计程形象直观易接受达更快设计机械产品
课题探讨机床专夹具基知识基理时研究利计算机图形学采计算机辅助设计专夹具专夹具进行视化设计形成专夹具计算机辅助设计系统
第1章 钻床夹具总体设计
11 设计务
设计务设计钻床夹具零件基形状图示零件扇形需加工径三Φ12孔三孔中心线角度均20°钻孔位置精确必须零件进行固定定位提高加工精度满足求专夹具设计方便加工装卸节省时间提高工作效率
图21 加工零件图
图加工零件材料10#钢扇形半径69mm孔深27mm孔直径12mm三孔均匀径分布零件需量生产设计卧轴回转式钻床夹具通开口垫圈螺母配合提高生产效率采分度盘定位销提高零件加工精度
12 夹具设计步骤
121 明确设计务书收集设计材料
夹具设计第步已知生产纲领前提研究加工零件零件图工序图工艺规程设计务书工件进行工艺分析容解工件特点材料确定工序加工表面加工求加工余量定位基准夹紧表面机床刀具量具等
次根设计务书收集关材料机床技术参数夹具零部件国家标准部颁标准装订标准类夹具图册夹具设计手册等收集类夹具设计样图解该厂工装制造水供参考
122 拟定夹具结构方案绘制夹具草图
A）确定工件定位方案设计定位装置
B）确定工件夹紧方案设计夹紧装置
C）确定刀导方案设计刀导装置
D）确定夹具机床连接方式设计连接元件安装基面
E）确定设计装置元件结构型式分度装置定位装置吊装元件等
F）确定夹具体结构型式夹具机床安装方式
G）绘制夹具草图标注尺寸公差技术求
123 进行必分析计算
工件加工精度较高时应进行工件加工精度分析动力装置夹具需计算夹紧力种夹具方案时进行济分析选济效益较方案
124审查方案改进设计
夹具草图画出应征求关员意见送关部门审查然根意见夹具方案作进步修改
125 绘制夹具装配总图
夹具总装配图应国家标准绘制绘图例量采11 视图夹具面操作者反绘制总图应夹具工作原理种装置结构相互关系表达清楚
126 夹具总图绘制次序：
A)双点划线工件外形轮廓定位基面夹紧表面加工表面绘制视图合适位置总图中工件作透明体遮挡面夹具线条
B)次绘出定位装置夹紧装置刀导装置装置夹具体连接元件安装基面
C)标注必尺寸公差技术求
D)编制夹具明细表标题栏
E)完整夹具装配总图参阅夹具图册
127 绘制夹具零件图
夹具中非标准零件均画零件图夹具总图求确定零件尺寸公差技术求
13 钻床夹具设计
1分度定销 2定位套 3开口垫圈 4螺母 5定位销轴 6工件 7钻套 8分度盘 9手柄 10衬套 11捏手 12夹具体 13挡销
图21夹具装配图
图21夹具总装配图12夹具体钻模板材料均灰铸铁（HT200）开口垫圈视实现工件快速拆装提高生产效率夹具钻床专夹具生产工件需批量生产钻套选换钻套分度定销保证工件三孔角度精度轴右端圆螺母圆螺母止动垫圈两者配合保证轴左右移动量会减省装配工件时间提高工件生产效率挡销13保证工件分度盘会产生相移动转相角度
第2章 夹具工作原理结构设计
21 定位元件基求
211 足够精度
工件定位通定位副接触（配合）实现定位元件限位基面精度直接影响工件定位精度限位基面应足够精度适应加工求
212 足够强度刚度
定位元件仅限制工件度支撑元件承受夹紧力切削力作足够强度刚度免中变形损毁
213 耐磨性
工件装卸会磨损定位元件限位基面导致定位精度降定位精度降定程度时定位元件必须更换否夹具继续延长定位元件更换周期提高夹具寿命定位元件应较耐磨性
214 工艺性
定位元件结构应力求简单合理便加工装配更换
22 定位方案定位元件
工件夹具中定位务：工序中批工件夹具中占正确位置工件位置正确否加工求衡量满足加工求正确满足加工求正确批工件逐夹具定位时工件夹具中占位置完全致必求完全致工件位置变动量必须控制加工误差允许范围
该设计满足钻孔需定位程中需保证零件中心轴线夹具轴线轴度需保证工件端面分度盘面行度Φ12中心线轴中线垂直度工件定位采短心轴面定位
23 夹紧
夹紧装置基求：
1） 夹紧程中改变工件定位占正确位置
2） 夹紧力适批工件夹紧力稳定变保证工件整加工程中位置稳定变振动工件产生夹紧变形夹紧力稳定减夹紧误差
3） 夹紧装置复杂程度应工件生产纲领相适应工件生产批量越允许设计越复杂效率越高夹紧装置
工艺性性结构力求简单便制造维修夹紧装置操作应方便安全省力
夹紧工件程中夹紧作效果会直接影响工件加工精度表面粗糙度生产效率设计夹紧装置应遵循原：
（1） 工件移动原
夹紧程中应改变工件定位占正确位置
（2） 工件变形原
夹紧力适保证夹紧应工件夹紧力作致产生加工精度允许变形
（3） 工件振动原
刚性较差工件者进行断续切削宜采气缸直接压紧情况应提高支承元件夹紧元件刚性夹紧部位加工表面避免工件夹紧系统振动
（4） 安全原
夹紧传力机构应足够夹紧行程手动夹紧锁性保证夹紧
（5） 济实原
夹紧装置动化复杂程度应生产纲领相适应保证生产效率前提结构应力求简单便制造维修工艺性操作方便省力性
夹紧机构传递夹紧力直接工件接触完成夹紧作终执行元件动力装置产生力力正确作工件需适传递机构工件夹紧程中起力传递作机构称夹紧机构
夹紧机构传递力程中根需改变力方作点手动夹具夹紧机构应具良锁性保证力作停止夹紧工件
24 钻削切削力
需钻孔零件材料10号钢优质碳素结构钢钢材均含碳量01
10号钢力学性：抗拉强度 屈服强度 伸长率 δ≥25断面收缩率 ψ ≥5硬度：未热处理≤156HB
钻削切削力计算公式表21：
表21 钻削切削力计算公式
工件材料
加工
方法
刀具材料
切削扭矩
计算公式
切削力
计算公式
结构钢铸钢736MPa
钻
高速钢
扩钻
耐热钢（HB141）
钻
灰铸铁（HB190）
硬质合金
扩钻
高速钢
锻铸铁（HB120）
钻
硬质合金
铜合金
高速钢
钻削时进量
f：015~032mm转取f02mm转
表33知切削扭矩计算公式
（式21）
修正参数计算公式
10号钢抗拉强度 取
（22）
孔带入式21：
（23）
孔带入式21：
（24）
表23知切削力计算计算公式中f02mm转
（25）
计算孔切削力带入式25：
（26）
计算孔切削力带入式25：
（27）
25 实际需夹紧力计算
计算夹紧力时通常夹具工件成刚性系统根工件受切削力夹紧力（型工件应考虑工件重力运动工件应考虑惯性力等）作情况找出加工程中夹紧利瞬时状态静力衡原理计算出理夹紧力保证夹紧安全系数作实际需夹紧力数值：
（式28）
式中 —实际需夹紧力（N）
—定条件静力衡计算出理夹紧力（N）
—安全系数
安全系数K试计算：
（式29）
式中种素安全系数表22
表22 安全系数数值
符号
考虑素
系数值
考虑工件材料加工余量均匀性安全系数
12~15
加工性质
粗加工
12
精加工
10
刀具钝化程度（详见表3）
0~19
切削特点
连续切削
10
断续切削
12
夹紧力稳定性
手动夹紧
13
机动夹紧
10
手动夹紧手柄位置
操作方便
10
操作方便
12
仅力矩工件回转时工件支撑面接触情况
接触点稳定
10
接触点稳定
15
安全系数K计算结果23时取K25
钻孔时根表21表22带入式29计算相应安全系数：
（式210）
表23 安全系数
加工方法
切削力分力情况
K
钻削
铸铁
钢
115
115
粗扩（毛坯）
10
10
13
13
精扩
12
12
12
12
粗车粗镗
10
10
12
14
125
16
精车精镗
105
10
14
105
13
10
圆周铣削
（粗精）
12~14
16~18(含碳量03)
12~14(含碳量03)
端面铣削
（粗精）
12~14
16~18(含碳量03)
12~14(含碳量03)
磨削
115~12
拉削
F
15
25 夹具方法
加工扇形工件三径孔拧紧螺母通开口垫圈工件加紧转动手柄分度盘松开捏手分度定销定位套中拔出分度盘连工件起转20°分度定销插入定位套4′4″中实现分度转动手柄7分度盘锁紧加工
第3章 钻床夹具体夹具零件设计
31 夹具体求
1）适精度尺寸稳定性
夹具体重表面安装定位元件表面安装刀导元件表面夹具体安装基面（机床相连接表面）等应适尺寸形状精度间应适位置精度
夹具体尺寸稳定铸造夹具体进行时效处理焊接锻造夹具体进行退火处理
2)足够强度刚度
加工程中夹具体承受较切削力夹紧力保证夹具体产生变形振动夹具体应足够强度刚度夹具体需定壁厚铸造焊接夹具体常设置加强筋影响工件装卸情况采框架式夹具体
3)结构工艺性
夹具体应便制造装配检验铸造夹具体安装种元件表面应铸出凸台减少加工面积夹具体毛面工件间应留足够间隙般4~15mm夹具体结构型式应便工件装卸分开式结构半开式结构框架式结构等
4)排屑方便
切屑时夹具体应考虑排屑结构夹具体开排屑槽夹具体部设置排屑斜面
5)机床安装稳定
夹具机床安装通夹具体安装基面机床相应表面接触配合实现夹具机床工作台安装时夹具重心应量低重心越高支承面应越夹具底面四边应凸出夹具体安装基面机床工作台面接触良接触边支脚宽度应机床工作台梯形槽宽度应次加工出保证定面精度夹具机床轴安装时夹具安装基面轴相应表面应较高配合精度保证夹具体安装稳定
32 夹具体毛坯类型
1） 铸造夹具体
铸造夹具体优点工艺性铸出种复杂形状具较抗压强度刚度抗振性生产周期长需进行时效处理消应力常材料灰铸铁（HT200）求强度高时铸钢（ZG270500）求重量轻时铸铝（ZL104）目前铸造夹具体应较
2） 焊接夹具体
焊接夹具体钢板型材焊接成种夹具体制造方便生产周期短成低重量轻（壁厚铸造夹具体薄）焊接夹具体热应力较易变形需退火处理保证夹具体尺寸稳定性
3） 锻造夹具体
锻造夹具体适形状简单尺寸求强度刚度场合锻造需退火处理类夹具体应较少
4） 型材夹具体
型夹具体直接板料棒料料等型材加工装配成类夹具体取材方便生产周期短成低重量轻种心轴类夹具夹具体钢套钻模夹具体
该毕业设计中采铸造夹具体盖板中间板底板材料均采灰铸铁（HT200）HT200指低抗拉强度200MPa灰铸铁较高强度铸铁基体珠光体强度耐磨性耐热性减振性均较铸造性较前需进行工时效处理铸造汽车发动机汽缸汽缸套车床床身等承受压力振动部件
工作条件
1承受较应力零件（弯曲应力<2940MPa）
2 摩擦面间单位面积压力>049MPa（10t磨损工作型铸件压力>147MPa）
3求定气密性耐弱腐蚀性介质
33 钻模板钻套设计
1钻模板
钻模板结构形式选择：设计钻模板结构时根工件外形加工部位结构特点生产规模机床类型等条件定求设计钻模板结构简单方便制造容易
钻模板安装钻套确保钻套钻模板正确位置常见钻模板固定式铰链式卸式悬挂式等四种结构形式
（1）固定式钻模板
固定式钻模板夹具固定连接夹具体做成体螺钉夹具体相连接采种钻模板钻孔位置精确度较高
（2）铰链式钻模板
铰链式钻模板夹具体通铰链连接翻转：装卸工件时钻模板翻加工时钻模板翻菱形销定位夹紧：采铰链式钻模板工件夹具方装入装卸工件方便翻转钻模板费工费时效率较低钻模板位置精度受铰链间隙影响钻孔位置精度高生产规模钻孔精度求高场合
（3）悬挂式钻模板
悬挂式钻模板机床轴箱连接悬挂式钻模板通常轴传动头加工行孔系时采生产效率高适批量生产中应
2钻套
钻套钻模特元件作确定钻头铰刀等刀具轴线位置防止刀具加工程中发生偏斜保证加工孔位置精度提高工艺系统刚度
根特点钻套分固定式换式快换式等种结构形式
(1) 固定钻套 固定钻套（图41）直接压钻模板位置精度求较高磨损易更换钻模板较薄时钻套具足够引导长度应采肩钻套
图41 固定钻套
（2）换钻套 换钻套（图42）零件单批量生产中方便更换磨损钻套钻套衬套间采F7m6F7k6配合衬套钻模板间采H7n6配合钻套磨损卸螺钉更换新钻套螺钉防止钻套加工时转动退刀时脱出
图42 换钻套
（3） 快换钻套 工件次装夹中序进行钻孔扩孔铰孔攻丝等加工工步需孔径钻套引导刀具时应快换钻套（图43）更换钻套时需逆时针转动钻套削边面转螺钉位置快速取出钻套
削边方应考虑刀具旋免钻套动脱出
图43 快换钻套
（4） 特殊钻套 工件形状加工孔位置需标准钻套时需行设计钻套称特殊钻套图44加长钻套常见特殊钻套加工凹面孔时减少刀具钻套摩擦钻套引导高度H孔径放钻套高度H增导性刀具刚度提高加工精度高钻套刀具磨损加剧般取H1～25d
图44 加长钻套
3 钻模板钻套具体设计
该夹具零件批量生产钻孔程中钻套常发生磨损果设计成固定钻套段时间磨损钻套会影响零件加工精度单钻孔批量生产时便更换磨损钻套选换钻套保证钻模板足够刚度前提量减轻重量生产中钻模板厚度钻套高度确定般10~30mm间果钻套较长钻模板局部加厚
处钻模板厚度设计20mm满足加工求钻套衬套间采Φ18 F7m6配合衬套钻模板间采Φ24 H7n6配合钻套磨损卸钻套螺钉更换新钻套
排屑空间h指钻套底部工件表面间空间增h值排屑方便刀具刚度孔加工精度会降低钻削易排屑钢件时常取h(03~07)d钻削较难排屑钢件时常取h（07~15）d钻模板夹具连接固定：钻模板支撑钻套钻套进行固定螺钉固定空隙会产生误差影响加工精度螺钉连接固定加圆锥销进行固定钻模板夹具体紧密结合避免加工时螺钉松动产生误差影响加工
第4章 夹具误差计算
41 角度尺寸公差
规定未注出公差角度尺寸极限偏差数值适金属切削加工尺寸适般压加工尺寸非金属材料工艺方法加工尺寸参采
般公差分精密中等粗糙粗4公差等级未注公差线性尺寸角度尺寸分出公差等级极限偏差数值
表41 角度尺寸极限偏差数值
公差等级
长度分段mm
~10
>10~50
>50~120
>120~400
>400
精密f
中等m
粗糙c
粗v
42 定位误差
批工件逐夹具定位时工件定位元件存加工误差工件占位置完全致加工加工尺寸致形成定位误差表示
造成定位误差原两：定位基准工序基准重合产生基准重合误差二定位基准限位基准重合产生基准位移误差
定位基准工序基准重合定位基准限位基准重合造成定位误差原定位误差基准重合误差基准位移误差合成计算时计算出然两者合成
合成时工序基准定位基面（工序基准定位基面两独立表面）相关公变量+
工序基准定位基面相关公变量
定位基面尺寸变动方定（）条件（定位基准）（工序基准）变动方相取+号变动方相反取号
43 工件夹具加工精度分析
1 影响加工精度素
图41 工件夹具加工时影响加工精度素
图41示夹具装夹工件进行机械加工时工艺系统中影响工件加工精度关素定位误差刀误差夹具机床安装误差夹具误差机械加工工艺系统中影响加工精度素综合称加工方法误差述项误差均导致刀具相工件位置精确形成总加工误差
44 夹具误差计算
441 定位误差
机床夹具功：机床加工工件时先工件装然夹具夹紧工件工件装机床确定工件相刀具正确位置程称定位工件夹紧工件施加作力已定位置工件夹紧程称夹紧定位夹紧全程称装夹机床夹具功完成工件装夹工作工件装夹情况坏直接影响工件加工精度准确定位重环节现需计算定位误差
定位基准工序基准均分度盘端面
442 刀误差
刀具相刀导元件位置精确造成加工误差称刀误差钻头钻套间间隙会引起钻头位移倾斜造成加工误差
图42 钻模刀误差
钻模刀误差计算图53示刀具钻套配合间隙存会引起刀具偏斜导致加工孔偏移量
(41)
式中 B—工件厚度
H—钻套高度
h—排屑空间高度
工件厚度时计算刀误差：
工件薄时计算刀误差：
工件加工厚度27mm应计算计算ΔT173mm
443 夹具安装误差
夹具机床安装精确造成加工误差称夹具安装误差
夹具安装基面面没安装误差0
444 夹具误差
夹具定位元件刀导元件分度装置安装基准间位置精确造成加工误差称夹具误差夹具误差包括定位元件相安装基准尺寸位置误差定位元件相刀导元件（包含导元件间）尺寸位置误差导元件相安装基准尺寸位置误差分度装置时存分度误差项组成夹具误差
445 加工方法误差
机床精度刀具精度刀具机床位置精度工艺系统受力变形受热变形等素造成加工误差统称加工方法误差该项误差影响素便计算常根验留出工件公差13计算时设
446 保证加工精度条件
工件夹具中加工时总加工误差述项误差述误差均独立机变量应概率法叠加保证工件加工精度条件
工件总加工误差应工件加工尺寸
保证夹具定寿命防止夹具磨损早报废分析计算工件加工精度时需留出定精度储备量式改写
时夹具满足工件加工求值表示夹具寿命长短夹具总图项公差值确定否合理
第5章 零件材料三维建模
51 标准件
图51
设计中标准件螺钉螺母螺栓等零件常元件间连接定位固定求定工艺性良塑性程中承受力作需适强度
根金属材料认识解35号钢满足求
35号钢优质碳素结构钢良塑性适强度工艺性较焊接性正火状态调质状态（正火：指钢材钢件加热钢界点温度30～50℃保持适时间静止空气中冷热处理工艺正火目：提高低碳钢 力学性改善切削加工性细化晶粒消组织缺陷调质：指钢材钢件进行淬火高温回火复合热处理工艺）
35号钢广泛制造种锻件热压件冷拉顶锻钢材机械制造中零件曲轴转轴杠杆连杆套筒轮圈垫圈螺钉螺母等
35号钢力学性：
抗拉强度：
屈服强度：
伸长率：
断面收缩率：
未热处理硬度：
52 夹具体
图52
夹具体毛坯类型：铸造夹具体焊接夹具体锻造夹具体型材夹具体四种
设计中零件钻孔需夹具体良抗压强度刚度抗震性选铸造夹具体常见材料灰铸铁HT200
HT200指低抗拉强度200MPa灰铸铁具较高强度铸铁基体珠光体强度耐磨性耐热性均较减振性良铸造性较需进行工时效处理（时效处理：消零件长期中尺寸形状发生变化常低温回火精加工前工件重新加热100150℃保持520时低温动载荷条件钢材构件进行时效处理消残余应力稳定钢材组织尺寸尤重）
灰铸铁工作条件：
1承受较应力零件（弯曲应力<2940MPa）
2摩擦面间单位面积压力>049MPa（10t磨损工作型铸件压力>147MPa）
3求定耐弱腐蚀性介质
灰铸铁运场合：般运盖油盘手轮手支架座板重锤等形状简单甚重零件铸件通常试验采般须加工者须简单机械加工
53 换钻套
图53
成批生产量生产中便更换磨损钻套选换钻套（图53）钻套衬套间采F7m6F7k6配合衬套钻模板间采H7n6配合钻套磨损卸螺钉更换新钻套螺钉防止钻套加工时转动退刀时脱出
钻套频率较高耐磨性求较高钻孔程中振动求材料具定抗性振选T10A
T10A种碳素工具钢适制造切削条件差耐磨性求较高受忽然剧烈振动零件刀具力学性：退火硬度 ≤197HB淬火硬度≥62HRC
T10A典型应举例：
1）制作般模批量＜10万件时材料软态低碳钢板料厚1mm
2）制造冷拔拉伸凹模工作中磨损超差先高温回火然重新常规淬火行缩孔复厚
3）制造剪切厚度11mm中厚钢板长剪刃施行薄壳淬火抗疲劳强度高崩刃倾低适寿命9CrWMn钢高7倍
4）制软质硅钢片孔
5）制造料厚3mm裁模凸模凹模镶块做凸模时硬度时硬度选58—62HRC做凹模时硬度选60—64HRC制造般弯曲模凸模凹模镶块硬度选56—60HRC制作般拉延模凸模凹模镶块求做凸模时硬度选58—62HRC做凹模硬度选60—64HRC制造铝件冷挤压模中凹模时硬度选62—64HRC
6）种中批量生产冷模需薄壳硬化状态适整体式冷镦模剪工具等
7）冷作头（凸模）轻载荷尺寸硬度58—60HRC六角螺母冷镦模硬度48—52HRC
8）采该钢制作拉丝模简单裁模
54 手柄
图54
设计中手柄作：加工前旋转手柄轴压板相运动压板夹紧分度盘实现夹紧里手柄形状性没特殊求
手柄班采20号钢
钢中分低碳钢中碳钢高碳钢低碳钢含碳量般025中碳钢含碳量般025～060间高碳钢含碳量般060
20号钢属优质低碳碳素钢强度低韧性塑性焊接性均抗拉强度253500MPa伸长率≥24
途：适制造汽车拖拉机般机械制造业中建造太重中型渗碳碳氮渗等零件汽车手刹蹄片杠杆轴变速箱速叉传动动齿轮拖拉机凸轮轴悬挂均衡器轴均衡器外衬套等热轧正火状态制造受力求韧性高种机械零件重中型机械制造业中锻制压制拉杆钩环杠杆套筒夹具等汽轮机锅炉制造业中压力≤6N方温度≤450℃非腐化介质中工作子法兰联箱种紧固件铁路机车车辆制造十字头活塞等铸件
结束语
该毕业设计钻床夹具进行定研究设计程中定位方案夹紧装置两重点两难点该文务设计钻床夹具零件钻三径孔钻孔位置精确必须零件进行安装定位夹紧
钻头钻孔程中切削力切削扭矩会零件发生相运动影响加工精度需夹紧装置零件夹紧常夹紧装置：偏心夹紧机构斜锲夹紧机构螺旋夹紧机构弹性夹头弹性薄壁夹盘压板夹紧机构等等钻孔程中振动会偏心夹紧机构出现松动情况根题目需采压板夹紧机构
设计程中采量标准件样降低夹具生产成该钻床夹具更济专夹具批量生产单零件保证零件加工精度提高零件生产效率达济高效目
致谢
月学努力终完成回转式钻床夹具文记刚选课题时夹具设计相关知识解茫然知措知入手提出系列问题：做毕业设计做毕业设计求设计样夹具达什样效果实现什样功专业知识关联等老师引导清楚做毕业设计必须解相关专业知识图书馆查阅相关资料网解钻床夹具新动
整毕业设计程中学仅仅毕业设计身毕业设计外东西种态度学术态度生态度认真做手边事情
里特感谢指导老师—王老师总鼓励文写作措辞等方面总会专业标准严格求选题定题开始直文反复修改润色王老师始终认真负责予深刻细致指导帮助开拓研究思路精心点拨热忱鼓励正王老师私帮助热忱鼓励毕业文够利完成谢谢王老师
祝愿全天老师身体健康全家幸福
参考文献
（1）机床夹具设计手册 海科学技术出版社1998
（2）夹具设计手册杨黎明编 国防工业出版社 1996
（3）现代夹具设计手册朱耀祥 蒲林祥 编机械工业出版社 1991
（4）机械制造工艺学 机械工业出版社 1991
（5）机床夹具设计手册 机械工业出版社 1991
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（7）画法机械制图许锡祺编中央广播电视学出版社2001
（8）机械设计课程设计巩云鹏田万禄张祖立黄秋波编东北学出版社 2004
（9）机械工程材料许德珠编高等教育出版社2004
（10）中文野火版教程－零件设计范例詹友刚编清华学出版社2004年
（11）机械设计孙志礼冷兴聚魏延刚海泉编东北学出版社2004年
（12）机械原理邹慧君编高等教育出版社
（13）机械设计手册软件版 V30
（14）机床夹具设计手册软件版 V10
（15）机械制造技术 马国亮编机械工业出版社 2010年
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课题设计务加工零件三径Φ12孔三孔中心线角度均20°该零件属批量生产钻孔精度求较高设计专钻床夹具保证零件加工质量
文涉钻床夹具设计建模首先分析加工零件技术求运夹具设计基原理方法拟定夹具设计方案满足加工精度条件合理进行安装定位夹紧完成夹具草图进步考虑零件间连接关系螺钉螺母定位销等固定方式设计合理结构实现零部件间相运动根零件求选择相应材料采ProECAD软件完成钻床夹具建模图纸绘制
关键词：钻床夹具建模装配 CAD
Abstract
This topic design task is three radialΦ 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 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 further 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 ProE and CAD software modeling and drawing drilling fixture drawing
Keywords drilling jig modeling assembly CAD
目录
摘 1
Abstract 1
绪 2
01 机床夹具发展概括 2
02 机床夹具发展方 2
03 夹具特点 3
04 夹具设计点 4
05 文研究目意义 4
第1章 钻床夹具总体设计 5
11 设计务 5
12 夹具设计步骤 6
13 钻床夹具设计 7
第2章 夹具工作原理结构设计 8
21 定位元件基求 8
22 定位方案定位元件 8
23 夹紧 8
24 钻削切削力 9
25 实际需夹紧力计算 11
25 夹具方法 14
第3章 钻床夹具体夹具零件设计 15
31 夹具体求 15
32 夹具体毛坯类型 15
33 钻模板钻套设计 16
第4章 夹具误差计算 21
41 角度尺寸公差 21
42 定位误差 21
43 工件夹具加工精度分析 22
44 夹具误差计算 23
第5章 零件材料三维建模 25
51 标准件 25
52 夹具体 26
53 换钻套 27
54 手柄 29
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
绪
01 机床夹具发展概括
机床夹具现状：机床夹具机械制造程中固定加工象占正确空间位置加工检测保证加工求机床附加装置简称夹具
夹具早出现18世纪期着科学技术断进步夹具已种辅助工具发展成门类齐全工艺装备
国际生产研究协会统计表明目前中批品种生产工件品种已占工件种类总数85％左右现代生产求企业制造产品品种常更新换代适应市场需求竞争然般企业惯量采传统专夹具般具中等生产力工厂里约拥数千甚万套专夹具方面品种生产企业中隔3～4年更新50％～80％左右专夹具夹具实际磨损量仅10％～20％左右适应科学技术快速发展短短年需更新量专夹具样提高加工成造成材料浪费减少种情况采数控机床柔性化制造技术
年数控机床加工中心成组技术柔性制造系统（FMS）等新加工技术应机床夹具提出新求：
1）迅速方便装备新产品投产缩短生产准备周期降低生产成
2）装夹组具相似性特征工件
3）适精密加工高精度机床夹具
4）适种现代化制造技术新型机床夹具
5）采液压站等动力源高效夹紧装置进步减轻劳动强度提高劳动生产率
6）提高机床夹具标准化程度
02 机床夹具发展方
现代机床夹具发展方：表现标准化精密化高效化柔性化模块化等五方面
（1）标准化 机床夹具标准化通化相互联系两方面目前国已夹具零件部件国家标准：GBT2148～T2259－91类通夹具组合夹具标准等机床夹具标准化利夹具商品化生产利缩短生产准备周期降低生产总成
（2）精密化 着机械产品精度日益提高势必相应提高夹具精度求精密化夹具结构类型例精密分度齿盘分度精度达±01精密车削高精度三爪定心卡盘定心精度5μm
（3）高效化 高效化夹具减少工件加工基时间辅助时间提高劳动生产率减轻工劳动强度常见高效化夹具动化夹具高速化夹具具夹紧力装置夹具等例铣床电动虎钳装夹工件效率提高5倍左右车床高速三爪定心卡盘保证卡爪试验转速9000rmin条件牢固夹紧工件切削速度幅度提高目前生产流水线动线配置相应高效动化夹具外数控机床尤加工中心出现种动装夹工件夹具动更换夹具装置充分发挥数控机床效率
（4）柔性化 机床夹具柔性化机床柔性化相似指机床夹具通调整组合等方式适应工艺变素力工艺变素：工序特征生产批量工件形状尺寸等具柔性化特征新型夹具种类：组合夹具通调夹具成组夹具模块化夹具数控夹具等适应现代机械工业品种中批量生产需扩夹具柔性化程度改变专夹具拆结构拆结构发展调夹具结构前夹具发展方
（5）模块化 模块化设计省时节体现种先进夹具系统中夹具计算机辅助设计组装坚实基础应CAD技术建立元件库典型夹具库户档案库进行夹具优化设计进行夹具三维实体组装模拟仿真刀具切削程户提供正确合理配套方案解市场需求断改进完善夹具系统
03 夹具特点
1）保证工件加工精度
专夹具应合理定位方案合适尺寸公差技术求进行必精度分析确保夹具满足工件加工精度求
2）提高生产效率
专业夹具复杂程度工件生产纲领相适应应根工件生产批量选复杂程度高效夹紧装置缩短辅助时间提高生产效率
3）工艺性
专夹具结构简单合理便加工装配检验维修专夹具生产属批量生产
4）性
专夹具操作应简单省力安全排屑应方便必时设置排屑机构
5）济型
考虑专夹具身结构简单标准化程度高成低廉外应根生产纲领夹具方案进行必济分析提高夹具生产中济效益
04 夹具设计点
确定表面加工方案选择表面孔加工方法时需综合考虑素：
（1）考虑表面精度质量求根加工表面技术求选择加工方法分次加工
（2）根生产类型选择批量生产中专高效率设备单件批量生产中常设备般加工方法
（3）考虑加工材料性质
（4）考虑工厂车间实际情况时应考虑断改进现加工方法设备推广新技术提高工艺水
（5）外考虑素加工表面物理机械性特殊求工件形状重量等
05 文研究目意义
年机械制造程中设计蓝图喻成工程师语言机床专夹具言总利众视图投影描绘采标注种线条符号绘图仅费时费力旦理解误形体表现会影响产品制造质量
采计算机辅助设计方法零件造型车间中加工零件程样设计完成零件加工出样需强空间想象力设计出产品真实三维模型虚拟装配清楚检验出产品结构合理性空间布置否干涉等问题造型结束设计模型投影二维图纸空间动生成工程图纸三视图轴侧图剖视图等方便设计程形象直观易接受达更快设计机械产品
课题探讨机床专夹具基知识基理时研究利计算机图形学采计算机辅助设计专夹具专夹具进行视化设计形成专夹具计算机辅助设计系统
第1章 钻床夹具总体设计
11 设计务
设计务设计钻床夹具零件基形状图示零件扇形需加工径三Φ12孔三孔中心线角度均20°钻孔位置精确必须零件进行固定定位提高加工精度满足求专夹具设计方便加工装卸节省时间提高工作效率
图21 加工零件图
图加工零件材料10#钢扇形半径69mm孔深27mm孔直径12mm三孔均匀径分布零件需量生产设计卧轴回转式钻床夹具通开口垫圈螺母配合提高生产效率采分度盘定位销提高零件加工精度
12 夹具设计步骤
121 明确设计务书收集设计材料
夹具设计第步已知生产纲领前提研究加工零件零件图工序图工艺规程设计务书工件进行工艺分析容解工件特点材料确定工序加工表面加工求加工余量定位基准夹紧表面机床刀具量具等
次根设计务书收集关材料机床技术参数夹具零部件国家标准部颁标准装订标准类夹具图册夹具设计手册等收集类夹具设计样图解该厂工装制造水供参考
122 拟定夹具结构方案绘制夹具草图
A）确定工件定位方案设计定位装置
B）确定工件夹紧方案设计夹紧装置
C）确定刀导方案设计刀导装置
D）确定夹具机床连接方式设计连接元件安装基面
E）确定设计装置元件结构型式分度装置定位装置吊装元件等
F）确定夹具体结构型式夹具机床安装方式
G）绘制夹具草图标注尺寸公差技术求
123 进行必分析计算
工件加工精度较高时应进行工件加工精度分析动力装置夹具需计算夹紧力种夹具方案时进行济分析选济效益较方案
124审查方案改进设计
夹具草图画出应征求关员意见送关部门审查然根意见夹具方案作进步修改
125 绘制夹具装配总图
夹具总装配图应国家标准绘制绘图例量采11 视图夹具面操作者反绘制总图应夹具工作原理种装置结构相互关系表达清楚
126 夹具总图绘制次序：
A)双点划线工件外形轮廓定位基面夹紧表面加工表面绘制视图合适位置总图中工件作透明体遮挡面夹具线条
B)次绘出定位装置夹紧装置刀导装置装置夹具体连接元件安装基面
C)标注必尺寸公差技术求
D)编制夹具明细表标题栏
E)完整夹具装配总图参阅夹具图册
127 绘制夹具零件图
夹具中非标准零件均画零件图夹具总图求确定零件尺寸公差技术求
13 钻床夹具设计
1分度定销 2定位套 3开口垫圈 4螺母 5定位销轴 6工件 7钻套 8分度盘 9手柄 10衬套 11捏手 12夹具体 13挡销
图21夹具装配图
图21夹具总装配图12夹具体钻模板材料均灰铸铁（HT200）开口垫圈视实现工件快速拆装提高生产效率夹具钻床专夹具生产工件需批量生产钻套选换钻套分度定销保证工件三孔角度精度轴右端圆螺母圆螺母止动垫圈两者配合保证轴左右移动量会减省装配工件时间提高工件生产效率挡销13保证工件分度盘会产生相移动转相角度
第2章 夹具工作原理结构设计
21 定位元件基求
211 足够精度
工件定位通定位副接触（配合）实现定位元件限位基面精度直接影响工件定位精度限位基面应足够精度适应加工求
212 足够强度刚度
定位元件仅限制工件度支撑元件承受夹紧力切削力作足够强度刚度免中变形损毁
213 耐磨性
工件装卸会磨损定位元件限位基面导致定位精度降定位精度降定程度时定位元件必须更换否夹具继续延长定位元件更换周期提高夹具寿命定位元件应较耐磨性
214 工艺性
定位元件结构应力求简单合理便加工装配更换
22 定位方案定位元件
工件夹具中定位务：工序中批工件夹具中占正确位置工件位置正确否加工求衡量满足加工求正确满足加工求正确批工件逐夹具定位时工件夹具中占位置完全致必求完全致工件位置变动量必须控制加工误差允许范围
该设计满足钻孔需定位程中需保证零件中心轴线夹具轴线轴度需保证工件端面分度盘面行度Φ12中心线轴中线垂直度工件定位采短心轴面定位
23 夹紧
夹紧装置基求：
1） 夹紧程中改变工件定位占正确位置
2） 夹紧力适批工件夹紧力稳定变保证工件整加工程中位置稳定变振动工件产生夹紧变形夹紧力稳定减夹紧误差
3） 夹紧装置复杂程度应工件生产纲领相适应工件生产批量越允许设计越复杂效率越高夹紧装置
工艺性性结构力求简单便制造维修夹紧装置操作应方便安全省力
夹紧工件程中夹紧作效果会直接影响工件加工精度表面粗糙度生产效率设计夹紧装置应遵循原：
（1） 工件移动原
夹紧程中应改变工件定位占正确位置
（2） 工件变形原
夹紧力适保证夹紧应工件夹紧力作致产生加工精度允许变形
（3） 工件振动原
刚性较差工件者进行断续切削宜采气缸直接压紧情况应提高支承元件夹紧元件刚性夹紧部位加工表面避免工件夹紧系统振动
（4） 安全原
夹紧传力机构应足够夹紧行程手动夹紧锁性保证夹紧
（5） 济实原
夹紧装置动化复杂程度应生产纲领相适应保证生产效率前提结构应力求简单便制造维修工艺性操作方便省力性
夹紧机构传递夹紧力直接工件接触完成夹紧作终执行元件动力装置产生力力正确作工件需适传递机构工件夹紧程中起力传递作机构称夹紧机构
夹紧机构传递力程中根需改变力方作点手动夹具夹紧机构应具良锁性保证力作停止夹紧工件
24 钻削切削力
需钻孔零件材料10号钢优质碳素结构钢钢材均含碳量01
10号钢力学性：抗拉强度 屈服强度 伸长率 δ≥25断面收缩率 ψ ≥5硬度：未热处理≤156HB
钻削切削力计算公式表21：
表21 钻削切削力计算公式
工件材料
加工
方法
刀具材料
切削扭矩
计算公式
切削力
计算公式
结构钢铸钢736MPa
钻
高速钢
扩钻
耐热钢（HB141）
钻
灰铸铁（HB190）
硬质合金
扩钻
高速钢
锻铸铁（HB120）
钻
硬质合金
铜合金
高速钢
钻削时进量
f：015~032mm转取f02mm转
表33知切削扭矩计算公式
（式21）
修正参数计算公式
10号钢抗拉强度 取
（22）
孔带入式21：
（23）
孔带入式21：
（24）
表23知切削力计算计算公式中f02mm转
（25）
计算孔切削力带入式25：
（26）
计算孔切削力带入式25：
（27）
25 实际需夹紧力计算
计算夹紧力时通常夹具工件成刚性系统根工件受切削力夹紧力（型工件应考虑工件重力运动工件应考虑惯性力等）作情况找出加工程中夹紧利瞬时状态静力衡原理计算出理夹紧力保证夹紧安全系数作实际需夹紧力数值：
（式28）
式中 —实际需夹紧力（N）
—定条件静力衡计算出理夹紧力（N）
—安全系数
安全系数K试计算：
（式29）
式中种素安全系数表22
表22 安全系数数值
符号
考虑素
系数值
考虑工件材料加工余量均匀性安全系数
12~15
加工性质
粗加工
12
精加工
10
刀具钝化程度（详见表3）
0~19
切削特点
连续切削
10
断续切削
12
夹紧力稳定性
手动夹紧
13
机动夹紧
10
手动夹紧手柄位置
操作方便
10
操作方便
12
仅力矩工件回转时工件支撑面接触情况
接触点稳定
10
接触点稳定
15
安全系数K计算结果23时取K25
钻孔时根表21表22带入式29计算相应安全系数：
（式210）
表23 安全系数
加工方法
切削力分力情况
K
钻削
铸铁
钢
115
115
粗扩（毛坯）
10
10
13
13
精扩
12
12
12
12
粗车粗镗
10
10
12
14
125
16
精车精镗
105
10
14
105
13
10
圆周铣削
（粗精）
12~14
16~18(含碳量03)
12~14(含碳量03)
端面铣削
（粗精）
12~14
16~18(含碳量03)
12~14(含碳量03)
磨削
115~12
拉削
F
15
25 夹具方法
加工扇形工件三径孔拧紧螺母通开口垫圈工件加紧转动手柄分度盘松开捏手分度定销定位套中拔出分度盘连工件起转20°分度定销插入定位套4′4″中实现分度转动手柄7分度盘锁紧加工
第3章 钻床夹具体夹具零件设计
31 夹具体求
1）适精度尺寸稳定性
夹具体重表面安装定位元件表面安装刀导元件表面夹具体安装基面（机床相连接表面）等应适尺寸形状精度间应适位置精度
夹具体尺寸稳定铸造夹具体进行时效处理焊接锻造夹具体进行退火处理
2)足够强度刚度
加工程中夹具体承受较切削力夹紧力保证夹具体产生变形振动夹具体应足够强度刚度夹具体需定壁厚铸造焊接夹具体常设置加强筋影响工件装卸情况采框架式夹具体
3)结构工艺性
夹具体应便制造装配检验铸造夹具体安装种元件表面应铸出凸台减少加工面积夹具体毛面工件间应留足够间隙般4~15mm夹具体结构型式应便工件装卸分开式结构半开式结构框架式结构等
4)排屑方便
切屑时夹具体应考虑排屑结构夹具体开排屑槽夹具体部设置排屑斜面
5)机床安装稳定
夹具机床安装通夹具体安装基面机床相应表面接触配合实现夹具机床工作台安装时夹具重心应量低重心越高支承面应越夹具底面四边应凸出夹具体安装基面机床工作台面接触良接触边支脚宽度应机床工作台梯形槽宽度应次加工出保证定面精度夹具机床轴安装时夹具安装基面轴相应表面应较高配合精度保证夹具体安装稳定
32 夹具体毛坯类型
1） 铸造夹具体
铸造夹具体优点工艺性铸出种复杂形状具较抗压强度刚度抗振性生产周期长需进行时效处理消应力常材料灰铸铁（HT200）求强度高时铸钢（ZG270500）求重量轻时铸铝（ZL104）目前铸造夹具体应较
2） 焊接夹具体
焊接夹具体钢板型材焊接成种夹具体制造方便生产周期短成低重量轻（壁厚铸造夹具体薄）焊接夹具体热应力较易变形需退火处理保证夹具体尺寸稳定性
3） 锻造夹具体
锻造夹具体适形状简单尺寸求强度刚度场合锻造需退火处理类夹具体应较少
4） 型材夹具体
型夹具体直接板料棒料料等型材加工装配成类夹具体取材方便生产周期短成低重量轻种心轴类夹具夹具体钢套钻模夹具体
该毕业设计中采铸造夹具体盖板中间板底板材料均采灰铸铁（HT200）HT200指低抗拉强度200MPa灰铸铁较高强度铸铁基体珠光体强度耐磨性耐热性减振性均较铸造性较前需进行工时效处理铸造汽车发动机汽缸汽缸套车床床身等承受压力振动部件
工作条件
1承受较应力零件（弯曲应力<2940MPa）
2 摩擦面间单位面积压力>049MPa（10t磨损工作型铸件压力>147MPa）
3求定气密性耐弱腐蚀性介质
33 钻模板钻套设计
1钻模板
钻模板结构形式选择：设计钻模板结构时根工件外形加工部位结构特点生产规模机床类型等条件定求设计钻模板结构简单方便制造容易
钻模板安装钻套确保钻套钻模板正确位置常见钻模板固定式铰链式卸式悬挂式等四种结构形式
（1）固定式钻模板
固定式钻模板夹具固定连接夹具体做成体螺钉夹具体相连接采种钻模板钻孔位置精确度较高
（2）铰链式钻模板
铰链式钻模板夹具体通铰链连接翻转：装卸工件时钻模板翻加工时钻模板翻菱形销定位夹紧：采铰链式钻模板工件夹具方装入装卸工件方便翻转钻模板费工费时效率较低钻模板位置精度受铰链间隙影响钻孔位置精度高生产规模钻孔精度求高场合
（3）悬挂式钻模板
悬挂式钻模板机床轴箱连接悬挂式钻模板通常轴传动头加工行孔系时采生产效率高适批量生产中应
2钻套
钻套钻模特元件作确定钻头铰刀等刀具轴线位置防止刀具加工程中发生偏斜保证加工孔位置精度提高工艺系统刚度
根特点钻套分固定式换式快换式等种结构形式
(1) 固定钻套 固定钻套（图41）直接压钻模板位置精度求较高磨损易更换钻模板较薄时钻套具足够引导长度应采肩钻套
图41 固定钻套
（2）换钻套 换钻套（图42）零件单批量生产中方便更换磨损钻套钻套衬套间采F7m6F7k6配合衬套钻模板间采H7n6配合钻套磨损卸螺钉更换新钻套螺钉防止钻套加工时转动退刀时脱出
图42 换钻套
（3） 快换钻套 工件次装夹中序进行钻孔扩孔铰孔攻丝等加工工步需孔径钻套引导刀具时应快换钻套（图43）更换钻套时需逆时针转动钻套削边面转螺钉位置快速取出钻套
削边方应考虑刀具旋免钻套动脱出
图43 快换钻套
（4） 特殊钻套 工件形状加工孔位置需标准钻套时需行设计钻套称特殊钻套图44加长钻套常见特殊钻套加工凹面孔时减少刀具钻套摩擦钻套引导高度H孔径放钻套高度H增导性刀具刚度提高加工精度高钻套刀具磨损加剧般取H1～25d
图44 加长钻套
3 钻模板钻套具体设计
该夹具零件批量生产钻孔程中钻套常发生磨损果设计成固定钻套段时间磨损钻套会影响零件加工精度单钻孔批量生产时便更换磨损钻套选换钻套保证钻模板足够刚度前提量减轻重量生产中钻模板厚度钻套高度确定般10~30mm间果钻套较长钻模板局部加厚
处钻模板厚度设计20mm满足加工求钻套衬套间采Φ18 F7m6配合衬套钻模板间采Φ24 H7n6配合钻套磨损卸钻套螺钉更换新钻套
排屑空间h指钻套底部工件表面间空间增h值排屑方便刀具刚度孔加工精度会降低钻削易排屑钢件时常取h(03~07)d钻削较难排屑钢件时常取h（07~15）d钻模板夹具连接固定：钻模板支撑钻套钻套进行固定螺钉固定空隙会产生误差影响加工精度螺钉连接固定加圆锥销进行固定钻模板夹具体紧密结合避免加工时螺钉松动产生误差影响加工
第4章 夹具误差计算
41 角度尺寸公差
规定未注出公差角度尺寸极限偏差数值适金属切削加工尺寸适般压加工尺寸非金属材料工艺方法加工尺寸参采
般公差分精密中等粗糙粗4公差等级未注公差线性尺寸角度尺寸分出公差等级极限偏差数值
表41 角度尺寸极限偏差数值
公差等级
长度分段mm
~10
>10~50
>50~120
>120~400
>400
精密f
中等m
粗糙c
粗v
42 定位误差
批工件逐夹具定位时工件定位元件存加工误差工件占位置完全致加工加工尺寸致形成定位误差表示
造成定位误差原两：定位基准工序基准重合产生基准重合误差二定位基准限位基准重合产生基准位移误差
定位基准工序基准重合定位基准限位基准重合造成定位误差原定位误差基准重合误差基准位移误差合成计算时计算出然两者合成
合成时工序基准定位基面（工序基准定位基面两独立表面）相关公变量+
工序基准定位基面相关公变量
定位基面尺寸变动方定（）条件（定位基准）（工序基准）变动方相取+号变动方相反取号
43 工件夹具加工精度分析
1 影响加工精度素
图41 工件夹具加工时影响加工精度素
图41示夹具装夹工件进行机械加工时工艺系统中影响工件加工精度关素定位误差刀误差夹具机床安装误差夹具误差机械加工工艺系统中影响加工精度素综合称加工方法误差述项误差均导致刀具相工件位置精确形成总加工误差
44 夹具误差计算
441 定位误差
机床夹具功：机床加工工件时先工件装然夹具夹紧工件工件装机床确定工件相刀具正确位置程称定位工件夹紧工件施加作力已定位置工件夹紧程称夹紧定位夹紧全程称装夹机床夹具功完成工件装夹工作工件装夹情况坏直接影响工件加工精度准确定位重环节现需计算定位误差
定位基准工序基准均分度盘端面
442 刀误差
刀具相刀导元件位置精确造成加工误差称刀误差钻头钻套间间隙会引起钻头位移倾斜造成加工误差
图42 钻模刀误差
钻模刀误差计算图53示刀具钻套配合间隙存会引起刀具偏斜导致加工孔偏移量
(41)
式中 B—工件厚度
H—钻套高度
h—排屑空间高度
工件厚度时计算刀误差：
工件薄时计算刀误差：
工件加工厚度27mm应计算计算ΔT173mm
443 夹具安装误差
夹具机床安装精确造成加工误差称夹具安装误差
夹具安装基面面没安装误差0
444 夹具误差
夹具定位元件刀导元件分度装置安装基准间位置精确造成加工误差称夹具误差夹具误差包括定位元件相安装基准尺寸位置误差定位元件相刀导元件（包含导元件间）尺寸位置误差导元件相安装基准尺寸位置误差分度装置时存分度误差项组成夹具误差
445 加工方法误差
机床精度刀具精度刀具机床位置精度工艺系统受力变形受热变形等素造成加工误差统称加工方法误差该项误差影响素便计算常根验留出工件公差13计算时设
446 保证加工精度条件
工件夹具中加工时总加工误差述项误差述误差均独立机变量应概率法叠加保证工件加工精度条件
工件总加工误差应工件加工尺寸
保证夹具定寿命防止夹具磨损早报废分析计算工件加工精度时需留出定精度储备量式改写
时夹具满足工件加工求值表示夹具寿命长短夹具总图项公差值确定否合理
第5章 零件材料三维建模
51 标准件
图51
设计中标准件螺钉螺母螺栓等零件常元件间连接定位固定求定工艺性良塑性程中承受力作需适强度
根金属材料认识解35号钢满足求
35号钢优质碳素结构钢良塑性适强度工艺性较焊接性正火状态调质状态（正火：指钢材钢件加热钢界点温度30～50℃保持适时间静止空气中冷热处理工艺正火目：提高低碳钢 力学性改善切削加工性细化晶粒消组织缺陷调质：指钢材钢件进行淬火高温回火复合热处理工艺）
35号钢广泛制造种锻件热压件冷拉顶锻钢材机械制造中零件曲轴转轴杠杆连杆套筒轮圈垫圈螺钉螺母等
35号钢力学性：
抗拉强度：
屈服强度：
伸长率：
断面收缩率：
未热处理硬度：
52 夹具体
图52
夹具体毛坯类型：铸造夹具体焊接夹具体锻造夹具体型材夹具体四种
设计中零件钻孔需夹具体良抗压强度刚度抗震性选铸造夹具体常见材料灰铸铁HT200
HT200指低抗拉强度200MPa灰铸铁具较高强度铸铁基体珠光体强度耐磨性耐热性均较减振性良铸造性较需进行工时效处理（时效处理：消零件长期中尺寸形状发生变化常低温回火精加工前工件重新加热100150℃保持520时低温动载荷条件钢材构件进行时效处理消残余应力稳定钢材组织尺寸尤重）
灰铸铁工作条件：
1承受较应力零件（弯曲应力<2940MPa）
2摩擦面间单位面积压力>049MPa（10t磨损工作型铸件压力>147MPa）
3求定耐弱腐蚀性介质
灰铸铁运场合：般运盖油盘手轮手支架座板重锤等形状简单甚重零件铸件通常试验采般须加工者须简单机械加工
53 换钻套
图53
成批生产量生产中便更换磨损钻套选换钻套（图53）钻套衬套间采F7m6F7k6配合衬套钻模板间采H7n6配合钻套磨损卸螺钉更换新钻套螺钉防止钻套加工时转动退刀时脱出
钻套频率较高耐磨性求较高钻孔程中振动求材料具定抗性振选T10A
T10A种碳素工具钢适制造切削条件差耐磨性求较高受忽然剧烈振动零件刀具力学性：退火硬度 ≤197HB淬火硬度≥62HRC
T10A典型应举例：
1）制作般模批量＜10万件时材料软态低碳钢板料厚1mm
2）制造冷拔拉伸凹模工作中磨损超差先高温回火然重新常规淬火行缩孔复厚
3）制造剪切厚度11mm中厚钢板长剪刃施行薄壳淬火抗疲劳强度高崩刃倾低适寿命9CrWMn钢高7倍
4）制软质硅钢片孔
5）制造料厚3mm裁模凸模凹模镶块做凸模时硬度时硬度选58—62HRC做凹模时硬度选60—64HRC制造般弯曲模凸模凹模镶块硬度选56—60HRC制作般拉延模凸模凹模镶块求做凸模时硬度选58—62HRC做凹模硬度选60—64HRC制造铝件冷挤压模中凹模时硬度选62—64HRC
6）种中批量生产冷模需薄壳硬化状态适整体式冷镦模剪工具等
7）冷作头（凸模）轻载荷尺寸硬度58—60HRC六角螺母冷镦模硬度48—52HRC
8）采该钢制作拉丝模简单裁模
54 手柄
图54
设计中手柄作：加工前旋转手柄轴压板相运动压板夹紧分度盘实现夹紧里手柄形状性没特殊求
手柄班采20号钢
钢中分低碳钢中碳钢高碳钢低碳钢含碳量般025中碳钢含碳量般025～060间高碳钢含碳量般060
20号钢属优质低碳碳素钢强度低韧性塑性焊接性均抗拉强度253500MPa伸长率≥24
途：适制造汽车拖拉机般机械制造业中建造太重中型渗碳碳氮渗等零件汽车手刹蹄片杠杆轴变速箱速叉传动动齿轮拖拉机凸轮轴悬挂均衡器轴均衡器外衬套等热轧正火状态制造受力求韧性高种机械零件重中型机械制造业中锻制压制拉杆钩环杠杆套筒夹具等汽轮机锅炉制造业中压力≤6N方温度≤450℃非腐化介质中工作子法兰联箱种紧固件铁路机车车辆制造十字头活塞等铸件
结束语
该毕业设计钻床夹具进行定研究设计程中定位方案夹紧装置两重点两难点该文务设计钻床夹具零件钻三径孔钻孔位置精确必须零件进行安装定位夹紧
钻头钻孔程中切削力切削扭矩会零件发生相运动影响加工精度需夹紧装置零件夹紧常夹紧装置：偏心夹紧机构斜锲夹紧机构螺旋夹紧机构弹性夹头弹性薄壁夹盘压板夹紧机构等等钻孔程中振动会偏心夹紧机构出现松动情况根题目需采压板夹紧机构
设计程中采量标准件样降低夹具生产成该钻床夹具更济专夹具批量生产单零件保证零件加工精度提高零件生产效率达济高效目
致谢
月学努力终完成回转式钻床夹具文记刚选课题时夹具设计相关知识解茫然知措知入手提出系列问题：做毕业设计做毕业设计求设计样夹具达什样效果实现什样功专业知识关联等老师引导清楚做毕业设计必须解相关专业知识图书馆查阅相关资料网解钻床夹具新动
整毕业设计程中学仅仅毕业设计身毕业设计外东西种态度学术态度生态度认真做手边事情
里特感谢指导老师—王老师总鼓励文写作措辞等方面总会专业标准严格求选题定题开始直文反复修改润色王老师始终认真负责予深刻细致指导帮助开拓研究思路精心点拨热忱鼓励正王老师私帮助热忱鼓励毕业文够利完成谢谢王老师
祝愿全天老师身体健康全家幸福
参考文献
（1）机床夹具设计手册 海科学技术出版社1998
（2）夹具设计手册杨黎明编 国防工业出版社 1996
（3）现代夹具设计手册朱耀祥 蒲林祥 编机械工业出版社 1991
（4）机械制造工艺学 机械工业出版社 1991
（5）机床夹具设计手册 机械工业出版社 1991
（6）机床夹具设计肖继德陈宁编 机械工业出版社2000
（7）画法机械制图许锡祺编中央广播电视学出版社2001
（8）机械设计课程设计巩云鹏田万禄张祖立黄秋波编东北学出版社 2004
（9）机械工程材料许德珠编高等教育出版社2004
（10）中文野火版教程－零件设计范例詹友刚编清华学出版社2004年
（11）机械设计孙志礼冷兴聚魏延刚海泉编东北学出版社2004年
（12）机械原理邹慧君编高等教育出版社
（13）机械设计手册软件版 V30
（14）机床夹具设计手册软件版 V10
（15）机械制造技术 马国亮编机械工业出版社 2010年
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