钻床专用夹具范文

第一篇：钻床专用夹具范文

钻床夹具毕业设计

徐州工业职业技术学院

毕业设计(论文)任务书

钻床夹具的设计

Drill Fixture Design

课题名称 钻床夹具的设计 课题性质

设计类

班 级 机械082 学生姓名 饶永可 学 号 810403017 指导教师

娄天祥

导师职称 讲师

一.选题意义及背景

在各种机床上加工零件都需要相应的夹具，本课题是针对一个特定的零件要在摇臂钻床上钻孔这道工序设计一套夹具。

二.毕业设计(论文)主要内容：

根据所给零件图的尺寸和结构，设计适用于这个零件的夹具。要求适用在摇臂钻床，钻出零件图中的6.5的孔。 要求保证孔通过轴心，并保证轴向尺寸精度。

三.计划进度：

第8周 下发任务书，并查阅相关资料;

第9周，完成夹具的方案设计，并画出原理图;

第10-11周 完成装配图和零件图的设计，并写出论文草稿; 第12周 完善零件图和装配图，并完成论文; 第13周 答辩

四.毕业设计(论文)结束应提交的材料：

1、装配图和零件图

2、论文

指导教师 教研室主任

年 月 日

年 月

日

论文真实性承诺及指导教师声明

学生论文真实性承诺

本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。

毕业生签名：

日 期：

指导教师关于学生论文真实性审核的声明

本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。

指导教师签名： 日 期：

摘

要

在各种机床上加工零件都需要相应的夹具，本课题是针对一个特定的零件要在摇臂钻床上钻孔这道工序设计一套夹具。本工序是为圆柱工件加工φ6.5H9 的单孔,其结构是一个阶梯轴。

根据该工件的形状我们可以确定定位面是圆柱表面，因此选用V形块来作为其定位元件。夹紧时选用半圆压板和两螺栓的组合达到对工件夹紧的目的。在根据其精度要求确定钻模板的位置，因为该工件加工的是φ6.5H9单孔，所以据其精度要求可选用固定钻套来引导刀具对其进行孔加工。其连接元件用螺柱和螺钉对其进行部件的连接。由于是小批量生产，这里选用固定钻模，用来保证工件的加工精度。

我们在设计专用夹具时为了能满足工件的加工精度要求，考虑了合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行了必要的精度分析在工艺性方面使这种夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。在使用性方面这种夹具的操作简便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要时可设置排屑结构。通过对钻床夹具设计的制作，进一步巩固和所学基本知识并使所学知识得到综合运用。学会查阅和收集技术资料，提高运用计算机辅助设计的能力，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。

关键字：固定钻套 定位元件 加工精度 连接元件

ABSTRACT In various machine processing components needs corresponding fixture, this topic is for a specific part in radial drill drilling this procedure designed a set of fixture. This process is for cylindrical workpieces processing phi 6.5 H9 single, its structure is a step axis.

According to the workpiece shape can we establish positioning surface is cylindrical surface, therefore choose v-shaped blocks as its positioning components. Clamping choose when semicircle linking piece and two bolts of combination of clamping workpiece to the purpose. In according to its accuracy requirement determine drill template position, because the workpiece machining is phi 6.5 H9 pucker, so according to its accuracy requirement can choose fixed drilling sheath to guide tool for its hole processing. The connecting components with studs and bolts of its components of connection. Because be small batch production, here choose fixed drill modules, used to guarantee the workpiece machining accuracy.

We design special jig to can satisfy the workpiece machining accuracy requirement, considering the reasonable positioning scheme, suitable dimension and tolerance and technical requirements, and through the necessary precision analysis in the aspects make this fixture simple and reasonable structure, convenient in processing, assembling, testing and maintenance. This fixture in use.it aspects to

operate, energy saving, safety, reliability, scraps discharge also convenient and, when necessary, set up scraps discharge structure. Through drilling fixture design manufacture, further consolidate and learn basic knowledge and knowledge to get comprehensively. Learn to access and collect technical data, by using computer aided design ability, establishing the correct design idea and the rigorous work style. Keywords: Fixed drilling sheath

positioning components processing precision

connected components

第一章 绪论

1.1钻床的发展趋势

钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换非凡刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。钻床可分为下列类型：

(1)台式钻床：可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。

(2)立式钻床：主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。 (3)摇臂钻床：摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件和不同方位孔的加工。

(4)铣钻床：工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。 (5)深孔钻床：使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。

(6)平端面中心孔钻床：切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。 (7)卧式钻床：主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床

钻床相关标准与其他金属切削机床相关标准大体相同，其专用标准有：GB6477.4-86《金属切削机床术语钻床》，GB2815-8

9、JB/T5763-91《钻床联接尺寸标准》，GB9461-8

8、JB/Z108-89《摇臂钻床参数及系列型谱标准》等，出口产品不得低于一等品。

主要生产厂家有：中捷友谊厂、沙市第一机床厂、宁夏大河机床厂、鲁南机床厂、保定钻床厂等。钻床主要出口日本、东南亚、欧、美、非洲及港、澳等30余个国家及地区。

1.2钻床夹具的概述

钻床夹具：用干各种钻床(镗床组合机床)上的夹具，又称钻模，镗模。主要目的保证孔的精度(位置)。要想对钻床夹具有深刻的了解，就要先知道钻床夹具的特点。 1.2.1钻床夹具的特点

在一般钻床对工件进行空加工，多具一下特点: 首先是刀具本身的刚性比较差。钻床上所加工的空多为小尺寸的孔，其工序内容不外乎钻、扩、铰、锪或攻螺纹等加工，所以，刀具直径往往比较小，而轴向尺寸比较啊，刀具的刚性均较差。

其次是多刃刀的不对称，易造成空的形位公差。钻、扩、铰等孔加工刀具，多为多刃刀具，当刀刃分布不对称，或刀刃分布不对称，或刀刃长度不等，会造成被加工孔的制造误差，尤其是采用普通麻花钻钻孔，手工刃磨钻头所造成的两侧不对称，极易造成被加工孔的孔位偏移、孔径增大及孔轴线的弯曲和歪斜，严重影响孔的形状、位置精度。

再有就是普通麻花钻头起钻时，孔的精度极差。普通麻花钻轴向尺寸大，结构刚性差，加上钻心结构所形成的横刃，破坏定心，使钻尖运动布稳定，往往在

起钻过程造成较大的孔位误差。在单件、小批量生产种中，往往要考操作工在起钻过程中不断地进行人工矫正控制孔位精度，而在大批生产中，则需依靠刀刃结构的改进和夹具对刀具的严格引导解决。

综合以上孔加工特点，钻床夹具的主要任务是解决好工件相对刀具的正确加工位置的严格控制问题。在大批量生产中，为有自傲解决钻头钻孔的精度不稳定的问题，多直接设置带有刀具引导的钻模板，对钻头进行正确引导和对孔位进行强制性限制。尤其是对箱体、盖板类工件的钻孔，往往要同时有多支钻头一次性钻出众多的孔，为保证加工孔隙的位置精度，一定要通过一块精确的模版，把多个孔位由引导限制好。这种用来正确引导钻头控制孔位精度的模版。专业化、高效生产中的钻床夹具，通常具有较精确的钻模版，以正确、快速地引导钻头控制孔位精度，这是钻床夹具的最主要的特点。所以，习惯上又把钻床夹具称为钻模。为防止钻刃破坏钻模板上引导孔的孔壁，多在引导孔中设置高硬度的钻套，以维持钻模板的孔系精度。

对钻床夹具的类型要有一定的认知。 1.2.2钻床夹具的主要类型

钻床加工中对不同的加工工件所选着的夹具体液是不同的。因此根据经验人们总结了以下不同工件加工的主要夹具。它们主要是：

1.固定式：夹具与机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂钻加工大件等 2.回转式：用于同一圆周上的孔系加工。它包括立轴、卧轴和斜轴回转三种基本型式。

3.移动式：钻模移动，用于加工同一表面上的多个孔中小型工件

4、翻转式：钻模板转动一定角度，用于加工不同表面上的孔，翻转点力，

5、盖板式：没有夹具体，模板盖在工件上加工

6、滑柱式：升降钻模板的通用可调夹具 根据不同工件的加工，因此我们也要对钻模由工件的形状和加工要求进行选择。

1.2.3钻模类型选择

钻模类型多，在设计时，要根据工件的形状、重量、加工要求和批量来选型：被钻孔径>10mm，或加工精度较高时，宜用固定钻模。不同表面上的孔，总G<100N，中、小型工件，宜用翻转钻模。当分布在不同心圆周上的孔系，总G<150N，宜用回转式钻模。当G>150N,宜用固定钻模，在摇臂钻加工，量大时用立钻多轴加工。垂直度与孔间距要求不高时，用滑柱式钻模。若加工大件上的小孔时，宜用盖式钻模。

为了提高钻孔的精度，可以通过钻套来来引导刀具的位置，保证孔加工的精度。但由于加工工件的量大小和孔位置特殊，所以钻套也分为以下几种。

1.3.4钻套的选择

钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件。钻套的作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工，钻套装配在模板上，用钻套比不用钻套可减少50%以上的误 差。其结构尺寸已标准化：

1)固定钻套：配合H7/n6,H7/r6,结构简单，精度高，适用于单孔或小批生产。 2)可换钻套：H7/g5,H7/g6，间隙配合装入衬套内，用螺钉固定

3)快换钻套：配合H7/g5,H7/g6,结构与上述不同，不用固定螺钉便可更换。适用于加工多，更换不同孔经的钻套。

上述钻套标准化。还有一种特殊故钻套。

4)特殊钻套：适用于工件结构形状和被加工孔的位置特殊

性，标准钻套不满足时用的钻套。

钻套的安装也是非常重要的，因此钻模板可以通过合理的设计将钻套定位安装，从而保证孔的加工位置。钻模板通常装配在夹具体或支架上，或与夹具上的其它元件相连接。常见的有如下几种类型： 1.3.5钻模板类型

A固定式钻模板：钻模板和夹具体或支架是用固定方法相连接，一般采用两个圆锥销和螺钉装配连接;对于简单的结构也可采用整体的铸造或焊接结构。

B铰链式钻模板： 当钻模板妨碍工件装卸等工作时，可用活动铰链把钻模板与夹具体相连接。

C可卸式钻模板

D悬挂式钻模板： 在立式钻床上采用多轴传动头进行平行孔系加工时，所用的钻模板就连接在传动箱上，并随机床主轴往复移动。这种钻模板简称为悬挂式钻模板

第二章 钻床夹具的设计过程

2.1工件本工序的加工要求分析

图2—1所示为工件图样

图2-1 工件图

2.1.1 零件本工序的加工要求分析

图1所示该零件属于轴类零件，结构比较简单。

钻φ6.5H9孔

本工序前已加工的表面有： (1) 外径φ18H7及两端面;

(2) 外径φ24g6及两端面。

本工序使用机床为 Z5125立钻。刀具为通用标准工具。

2.2钻床夹具的设计原理

2.2.1图2.2-1为按本工件设计的钻床夹具的原理图：

图2.2-1 钻床夹具原理图

1.螺钉M6X40 2.螺钉M4x30 3.螺母M4 4.双头螺栓M4 5.橡胶垫圈

6.半圆压板 7.固定钻套 8.钻模板 9.V形块

2.2.2拟定夹具的设计方案 (1)确定夹具的类型

各类机床夹具均有多种不同的类型。钻床有固定式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模和滑板式钻模等。

在立式钻床上加工直径不大于10mm的单孔或摇臂钻床上加工较大的平行孔系，或钻模重量超过15kg时，因钻穴扭矩较大以及人力移动费力，故钻模需固定在钻床上。这中加工一批工件时位置固定不动的钻模，成为固定式钻模。若结构上无独特的特点，则成为固定普通钻模。

在立式钻床上安装固定式钻模时，先安装在主轴上的刀具或心轴伸入钻套中，使钻模处于正确的位置，然后将其筋骨。因此这类钻模加工精度比较高。

因为工件是一个阶梯轴的圆柱体，本工序所加工的6.5H9单孔，单孔的位置在工件外径18g6的圆周上，单孔贯穿工件的轴线并与轴线垂直。因为加工孔径不，大工件重量轻、轮廓尺寸以及生产量为小批生产等原因，所以采用固定式钻模。

(2)拟定定位方案和定位元件的选择

1.定位元件

根据工件的特点其定位方案有两个：

1)图2.2-2为工件以较长圆柱面18g6在夹具长套筒中定位，长定位套对工

件提供了四点约束X、Y、X、Y，消除了两个移动不定度和两个转动不定

度。定位为挡销限制一个自由度Z，所以符合工件的定位要求。

2)工序基准为端面B及Φ24H7圆柱直线的轴线，按基准重合原则，选B面及Φ24H7圆柱为定位基准。定位方案如图2.2-3所示，长V形块与轴类工件成两条直线或四点接触，提供四点约束，消除两个移动不定度和两个转动自由度X、Y、X、Y，半圆压板限制四个自由度X、Z、Y、Z，故重复限制X、Y两个自由度。但由于Φ24.5H7圆柱的轴线与B面垂直度δ⊥=0.02mm,两者相等，Φ24.5H7(Φ24.5+0.020 0mm)和直径Φ24.5f6(Φ24.5-0.020 -0.033mm)的最小配合间隙Xmin=0.02mm,两者相等，满足δ⊥

因为第一定位方案定位往往不太稳定工件外圆柱直径误差较大时，与定位套成单方向线接触，定位精度及定位质量很低。第二定位方案其结构简单，定位稳定、可靠，对中性好，可以得到良好的定位效果。因此选用第二方案对工件进行定位。

2.定位元件的选定

由工件可知其以外圆柱面作为定位表面，根据工件圆柱面的的完整程度及安装要求，夹具可以设置V形块、定位套、半圆套、外拨顶尖及各类自动定心装置等定位元件为工件提供空间位置依据。

V形块既能用于精定位基面，又能用于粗定位基面;能用于完整的圆柱面，也能用于局部圆柱面;而且具有对中性(使工件的定位基准总处在V形块的两限位基面的对称面内)，活动V形块还可兼作夹紧元件。因此，当工件以外圆柱表面定位时，V形块是用的最多的定位元件。

定位套其内孔轴线是限位基准，内孔是限位基面。为了限制工件的沿轴向的自由度，常与端面联合定位。用端面作为主要限位面时，应控制套的长度，以免夹紧时工件产生的不允许的变形。定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高，故只适用于精定位基面。

半圆套有两部分，下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧作用。这种定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。定位基面的精度不低于IT8-IT9,半圆套的最小直径应取工件定位基面的最大直径。

综上所诉，要加工的工件为以完整的圆柱面作为定位，需加工的孔在工件的轴线上。V形块对中性好，能使工件的定位基准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。可用于粗、精基准。

因此，采用V形块作为其定位元件。 (3)确定夹紧方案

常用的夹紧机构有斜楔夹紧、螺旋夹紧、偏心夹紧、铰链夹紧等。

参考夹具资料，采用M4x20螺钉、橡胶垫圈、V形块和半圆压板以工件外圆柱表面为定位基准。把夹紧性能优良的螺旋与结构简单、灵活的各类压板相组合，可以得到较为理想的螺旋压板组合夹紧机构。有一些较典型的螺旋压板组合机

构。这些结构灵活的压板，都克服了螺旋夹紧动作较慢的缺点 ，使整个机构装夹的效率得以提高。所以，在实际中广泛应用。螺旋压板组合得到广泛的应用。螺旋压板组合机构是螺旋夹紧中又能够用最为普及的一个大类。因此为了考虑经济性和效率快捷，由于工件批量小，宜适简单的手动夹紧装置。因此采用螺旋夹紧机构，使工件装卸迅速、方便。

由于工件批量小，以用简单的会手动夹紧装置。加工工件为阶梯轴，而且两端长度大小不同，应选用较长的一端作为定位面，其定位基准面是V形块，为了加工方便所以夹紧力应指向φ18的圆柱面，所以采用带橡胶垫圈的夹紧的螺旋机构机构。以半圆压板作为其夹紧件，两螺柱对其进行夹紧、定位，使工件能有更高的定位精度和加工精度。本工件的夹紧装置如图2.2-4所示：

(4)确定引导元件

图2.2-4 半圆压板螺旋夹紧机构

钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件。钻套的作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工，钻套装配在模板上，用钻套比不用钻套可减少50%以上的误 差。其结构尺寸已标准化

1)固定钻套：配合H7/n6,H7/r6,结构简单，精度高，适用于单孔或小批生产。

2)可换钻套：H7/g5,H7/g6，间隙配合装入衬套内，用螺钉固定

3)快换钻套：配合H7/g5,H7/g6,结构与上述不同，不用固定螺钉便可更换。适用于加工多，更换不同孔经的钻套。

上述钻套标准化。

4)特殊钻套：适用于工件结构形状和被加工孔的位置特殊

性，标准钻套不满足时用的钻套。

加长钻套

斜面钻套

小孔距钻套

可定位、夹紧钻套

为能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件——钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间，如图2—7b所示。因工件批量小又是单一钻孔工序，所以此处选用固定钻套。

第三章

3.1定位元件

由工件可知其以外圆柱面作为定位表面，根据工件圆柱面的的完整程度及安装要求，夹具可以设置V形块、定位套、外拨顶尖及各类自动定心装置等定位元件为工件提供空间位置依据。此处选用V形块作为定位元件 (1) V形块的应用特点

在外圆柱面定位元件中，各类V形块可能是应用最为广泛的一类元件，其结构简单，定位稳定、可靠，对中性好，不论是局部圆柱面还是完整圆柱体，利用V形块或V形结构都可以得到良好的定位安装效果。

由于V形块定位同时利用成角度的两个斜面来约束工件，所以，参加定位的工件圆柱面的曲率中心始终被包含在V形块的对称中心平面内。当工件以圆柱体在V形块上定为时，工件轴线始终处在V形块的对称中心平面内，习惯上称为工件的据中性或对中性。所以，在需要较严格对称加工要求的铣、钻工序中，广泛应用各种V形块来作定位元件。 (2) 常用V形块结构及其应用

常用V形块的结构情况，其中单V形块，用于较短工件的定位;双V形块结构，用于较长工件两端或断续圆柱轴颈的定位;当工件结构较大、轴向尺寸较长时，也可采用镶块结构。图3.1-1为V形块定位的应用，其图3.1-表明工件在V形块定位座中良好的对中性。

图3.1-1

(3) V形块标准

常用的V形块两工作面斜面夹角一般是60°、90°、120°三种，其中90°地 V形块应用最多，其结构及规格尺寸已标准化。其标准代号为JB/T8018-199

5《V形块》如表3.1-1所示。

表3.1-1 V形块标准规格尺寸

(4)V形块的定位高度

标准V形块的规格一V形槽开口N来划分，见图4由于同一尺寸N的V形块，适应于不同轴颈d的工件的定位，如：槽宽N为18mm的V形块，适合于直径15-20mm的工件定位，所以对于不同直径工件的定位，同一V形块将有不同的工件中心高(或称工件的轴线的高度)T值，故具体的T值按

T = H + 0.707d – 0.5N

来计算。

根据以上所述，本课题设计的工件的T值由上表2-1-23中N=18mm一行中的参数可计算出

T = H + 0.707d – 0.5N

= 16 + 0.707 * 5 – 0.5 * 18 =10.5(mm)

图3.1-2 V形块

(5)定位误差△D 2)基准不重和误差

有前面V形块定位标准介绍可知，以V形块定位的理想定位基准要素为V形块标准检验工件圆柱的轴线。当工件以实际外圆柱表面在V形块上定位时，其基准要素为轴线。钻孔的位置以及尺寸给出，则其尺寸H1的工序基准与工序基准重合，基准补充和误差为零：

△B=0 2)基准位置误差△B 图3.1-3中夹具的安装基准面是V形块，在安装时前基准过误差为△MN

图3.1-3 V形块基准位置误差

由于工件定位外圆柱面的直径误差，是整批工件在同一V形块上定位时，其轴线位置A`点将在V形块对称中心面内上下滑动。形成了轴心的基本误差△MN。

显然，此项误差最大值应以整批工件定位轴颈的与最小直径作为计算依据。即当工件以最大极限尺寸直径dmax轴颈在V形块中定位时，其轴线位置A应处于上述变动范围的最高点，见图3.1-3所示，当工件以最小极限尺寸dmax轴颈向定位时，其轴线位置A`应为变动范围最低点。则基准误差的最大值△MN由图可知：

△MN = A`A D△d ) = ------------------ 2 * sin a

2 △d = ------------------- 2 * sin a

2 式中 △d —— 定位轴颈直径误差 A —— V形块两工作面夹角

当工件定位轴颈的直径公差为Td时，整批工件定位的基准位置误差最大值△MN为：

Td △MN = ------------------- 2 * sin a

2 对于90°角V形块：

a = 90°

△MN = 0.707 Td 式中 Td —— 工件定位轴颈直径公差

△MN = 0.707 Td = 0.707 . 0.06 = 0.042(mm)

△D = △A + △MN = 0 + 0.042 = 0.042(mm) 定位误差的结论：

1)定位误差只产生于采用调整法加工一批工件的情况下，若单件或批量工件逐个试切加工者不存在定位误差。

2)定位误差是由于工件定位不准确而产生的加工误差。

3)表现形式：工序基准相对加工表面在加工尺寸方向可能产生的最大尺寸或位置的变动。

4)产生原因：基准不重合;工件的定位基准面制造误差、定位元件制造误差、工件基面与定位元件间的配合间隙及基准不重合误差。

5)定位误差由基准不重合误差和基准位移(位置)误差两部分组成，但二者不一定同时存在。

6)定位误差的计算可以按照定位误差的定义进行计算，也可以按定位误差的组成注意分析计算。

提高工件定位精度的措施：消除或减少基准不重合误差;要正确选择定位基准;经可能与工序基准重合;消除或减少基准位移误差。

1)选择精度高、位置误差小的表面为定位基准，尤其是组合定位中的第一基准，位置误差要小;

2)选用基准位置误差小的定位元件，提高定位元件间的位置精度;

3)提高工件定位表面与定位元件的配合精度，将销或消除配合间隙来减小基准位移误差。

3.2 确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 )

为能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件——钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间，如图3.2-1所示。因工件批量小又是单一钻孔工序，所以此处选用固定钻套。

图3.2-1 固定钻套

主要尺寸有《机床夹具零、部件》国家标准GB/T2262-91选取钻孔时如表3.2-1

表3.2-1 固定钻套标准尺寸

1.钻套的尺寸、公差配合的选择

钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸

1) 钻套内径基本尺寸：钻头、扩孔钻，铰刀是标准化定尺寸刀具，所以内径刀与刀具按基轴制选。钻套与刀具之间按一定的间隙配合，以防刀具使用时咬孔或长使一般根据刀具精度选套孔的公差：钻(扩孔)选F7，粗铰 G7，精铰G6。若引导的是刀具导柱部分不是切削部分，可按孔制选取：H7/f7，,H7/g6，,H6/g5等。

2)钻套高度H：

H=(1~3)D 斜孔 H=(4~6)D H过长，磨损严重由

表1.5-1可查得： 钻套高度H取20mm 3)排屑空间：h措钻套底部与工件表面之间的空间。h过大要引偏，过小不能排屑. 铸铁：S=(0.3~0.7)D 小孔取小值 钢： S=(0.7~1.5) D 大孔取大值 斜孔：S=(0~0.2)D 所以排屑空间h为 30mm 4)材料：

性能要求：高硬度，耐磨

常用材料：T10A T12A CrMn 或20渗碳淬火 D≤10mm CrMn D<25mm T10A T12A HRC58~64 D≥25mm 20渗碳淬火 HRC58~64 因此，本处采用材料T10A,热处理:T10A HRC58~64。 因钻孔φ6.5H9;由表1.5-1可查得： 钻套内径为φ6.5F7; 外径为φ12D6; 麻花钻选用φ6.5f6 钻套轴线对基面的垂直度允差为0.02mm 3.3夹紧方案

参考夹具资料，采用M4x20螺钉、橡胶垫圈、V形块和半圆压板以工件外圆柱表面为定位基准。把夹紧性能优良的螺旋与结构简单、灵活的各类压板相组合，可以得到较为理想的螺旋压板组合夹紧机构。有些较典型的螺旋压板组合机构。这些结构灵活的压板，都克服了螺旋夹紧动作较慢的缺点 ，使整个机构装夹的效率得以提高。所以，在实际中广泛应用。螺旋压板组合得到广泛的应用。螺旋压板组合机构是螺旋夹紧中又能够用最为普及的一个大类。因此为了考虑经济性和效率快捷，由于工件批量小，宜适简单的手动夹紧装置。因此采用螺旋夹紧机构，使工件装卸迅速、方便。。

图3.3-1半圆压板螺旋夹紧机构

3.4连接元件

连接元件就是确定夹具在机床上正确的位置元件。连接元件主要起定位和连接作用，其种类有螺栓连结、螺柱连接和销连接等。这里主要选用螺钉和双头螺柱连接。 1.螺钉连接

图3.4-1 螺钉

表3.4-1 螺钉标准尺寸

根据各部件的相应尺寸，螺钉选用M4的尺寸对V形块和钻模版进行连接。 由表3.4-1可知：

螺钉L在5-40mm，这里L选用30mm，其它尺寸如表3.4-1所示。 当对钻模板和V形块廉洁时，选用螺钉M6。： 由表3.4-1可知：

螺钉L在6-50mm，这里L选用40mm，其它尺寸如表3.4-1所示。 2.双头螺柱

3.5对刀误差

因刀具相对于对刀或导元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。如图3.5-1中钻头于钻套见的间隙会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。

刀具与钻套的最大配合间隙Xmax的存在会引起刀具的偏斜，将导致加工孔的偏移量X2。

用钻模加工时，被加工孔的位置精度主要受定位误差△D和导向误差△T的影响。钻模上的导向装置对定位元件的位置不准确，将导致刀具位置发生变化，

由此而造成的加工尺寸误差△T即为导向误差。主要包括：

B------工件厚度 H------钻套厚度

h------排屑空间的高度

X3

x2HBhH2

图3.5-1 对刀误差

H

B + h + 2 X3 = ------------------- X2 H

20 18 + 21.22 + 2 =

X 0.052

20

= 0.127mm

工件厚度大时，按X2计算对到误差;;△T = X3; 工件薄时，按X2对刀误差;△T =X2。

实践证明，用钻模钻孔时，加工孔德偏移量远小于上述理论数值。因加工孔的孔径D`大于钻头直径d，由于钻套孔径的约束，一般情况下D`= D，即加工孔中心实际上与钻套重合，因此△T 趋近于零。

因为夹具在机床上安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。

结 论

这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对夹具精度分析与计算和运用CAD画出夹具零件图到最后夹具总图的成型。都对我

所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要心平气合的一步一步来。

总体来说，通过这次设计我受益匪浅。在摸索该如何画出夹具零件图时的过程中，也特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。发现和解决问题对于我而言，既增长了专业知识，又学会了另外一种考虑问题的新视角，使我受益非浅。我相信，通过这次的毕业设计，我所学到的东西将伴随着我在以后的人生道路上越走越远。

致 谢

时间转瞬即过，一眨眼，我便要踏入社会的大家庭。大学四年里，我与学校建立了很深的感情。学校给了我很大的培养，他使我不断地成熟、长大。对于这次的毕业设计，能够完成，不单是自己的努力，在我遇到技术问题不能解决的时候，我的指导教师娄老师都能给予我耐心的指导，让我在迷雾之中豁然开朗;我设计中细小的错误以及粗心的地方，我的林老师都能给我指出，这种一丝不苟的精神深深地感动了我，在此，我对我的指导老师表示深深的感谢。其次不得不感谢我的同学，他们在本次设计中也给了我不少的帮助。而校图书馆、CAD机房给我们提供了大量的做设计所必需的文献、资料以及做设计的场所，使我最终能完成本次毕业设计，在此表示感谢!

参考文献

[1]肖继德、陈宁平主编.机床夹具设计[M]. 北京：机械工业出版社，2005.5 [2]钱可强.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2007 [3]胡建.机床夹具[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2001 [4]孙丽媛.机械制造及专用夹具设计指导[M].北京：冶金工业出版社，2007 [5]郭克希.机械制图.机械类、近机类[M].北京：机械工业出版社，2004 [6侯放.机床夹具[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007 [7]张进生、房晓东.机械工程专业课程设计指导[M].北京：机械工业出版社，2006.7 [8]余光国.马俊.机床夹具设计[M].重庆：重庆大学出版社，1995 [9]程绪琦.AutoCAD2008中文标准教程[M].北京：电子工业出版社，2008.4 [10]王先奎.常用标准和资料[M].北京：机械工业出版社，2008.6 [11]李明望.机床夹具设计实例教程[M].北京：化学工业出版社，2009.8 [12]张权民.机床夹具设计[M].北京：科学出版社，2006 [13]《机械设计手册》编委会编著.零部件设计常用基础标准[M].北京：机械工业出版社2007.7

第二篇：钻床夹具毕业设计（本站推荐）

前言

机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。机械制造工业是制造农业机械、动力机械、运输机械，矿山机械等机械产品的工业生产部门。机械制造是国民经济的装配部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济或现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。将设计图样转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具，因而它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它，就不能开发制造先进的产品和保证产品质量，不能提高生产效率、降低成本和缩短生产周期。

夹具设计是每个机械类学生必须完成的一个教学环节，是对我们所学专业的一个测试，也是对我们学生做的一次具体的、重要的考验。此设计密切结合高等学校的办学宗旨。已检测我们在学习和实习过程中对所学知识的掌握程度和运用水平。同时在设计中与同学互相帮助，一起去图书馆查阅设计中需要得一些相关资料，共同探讨设计中出现的问题，体现了同学之间的凝聚力，增进了同学之问的友谊，加强了与老师的知识探讨.

作为机制专业的学生不能以学好课本上的理论知识而满足，如果不懂的运用他们，学再多的理论知识也毫无用处。因此我们非常重视本次设计的实践，通过本次设计是我们各方面的能力都有所力加强，对于今后的生产实习以及走上工作岗位有很大帮助，是我们受益匪浅。 本设计不足之处，恳请老师点评、指正。

目录

前言········································································1 1.设计任务书·····························································3 1.1设计任务书····························································3 1.2目的····································································4 2.钻床夹具设计过程·····················································5 2.1定位方案设计与定位分析············································5 2.2定位误差分析与计算·················································7 2.3对刀及引导装置设计·················································8 2.4加紧机构设计·························································9 2.5夹具体设计··························································10 2.6精度分析计算························································10 3.绘制夹具总图·························································11 4.绘制夹具零件图·······················································11 5.夹具操作动作说明····················································12 6.设计心得体会·························································13 7.参考文献·······························································15 8.致谢····································································15

1.设计任务书

1.1设计任务书

如图1所示，设计加工一直径为φ30h7的轴上2个直径为15H7的孔，两孔的距离为150H13。φ15H7孔对φ30h7外圆的垂直度公差为0.1mm/100mm，φ15H7孔对φ30h7外圆轴线的对称度公差为0.1mm。其他表面均以加工完毕。(中批量生产)

图1 1要求

1)保证工件的加工精度

专用夹具应有合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 2)提高生产效率

专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。 应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。 3)工艺性好

3 专用夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的生产属于中批量生产。 4)使用性好

专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。 5)经济性好

1.2目的

综合运用机械方面的知识，掌握机床夹具的设计方法、设计步骤及设计计算过程，具有运用计算机辅助设计机床夹具的能力。 关键词

钻套 V型块 圆柱削

2.钻床夹具设计过程

机床夹具的种类结构虽然繁多，但它们组成可概括为以下几个部分：

1、定位装置：定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。

2、夹紧装置：夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢。

3、对刀或导向装置：确定刀具相对于定位元件的正确位置。

4、连接元件：确定夹具在机床上正确位置元件。

5、夹具体：夹具体是机床夹具的基础件。

6、其他装置或元件：指夹具固特殊需要而设置的装置和元件。 用夹具装夹工件有以下优点：

①能稳定的保证工作的加工精度，用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

②能提高劳动生产率，使用夹具装夹方便、快速、工件不需要划线找正，可减少辅助工时，提高生产率。 ③能扩大机床的使用范围。

所以我们决定设计钻床的专用夹具加工此工件。

2.1定位方案设计与定位分析

机械加工时，为了使工件的被加工表面获得规定的尺寸和正确位置要求，确定工件在机床上或家具中有正确的位置过程，称为定位。用来确定生产对象(工件)上几何关系所依据的那些点，线，面叫做基准。根据机械原理，机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，称为机构自由度。放在空间的物体都有六个自由度。工件的定位，就是使得工件占据一致的正确的位置，实质上就是限制工件的六个自由度。在分析工件定位时，通常是用一个支撑点限制工件的 5 一个自由度，用合理分布的六个支撑限制工件的六个自由度。工件的自由度限制真确了就可以保证工件的加工精度。 1)自由度的分析(图2)

为保证加工轴上轴Φ15H7孔的距离及孔与端面的距离，则要限制Y轴的移动。保证两孔与轴线的垂直度，则需限制X、Z轴的移动。为了保证两孔的对称度，则需限制X轴的移动，所以综上所述所设计的夹具在加工时应限制工件的四个自由度，即：X、Z轴的移动，X、Y轴的移动。 2)确定定位方案，设计定位装置

由于所设计夹具是用于加工实心轴上的两孔，且两孔有一定的距离，一孔与端面有距离要求，所以应当以轴的外圆面与轴的一端面定位。而又考虑到夹具必须限制X、Y轴的移动，所以初步拟定以一长V型块与一支撑钉来限制这几个方向的自由度。

分析：由于X、Z轴的移动X、Y轴的移动，而Y轴的转动没限制，所以此定位属于不完全定位。

由于一个长V型块能够限制四个自由度，即：两个方向的转动与移动，即这把Z轴的转动也限制了，但是所加工的轴上的孔为通孔，所以限制了Z轴移动也不会影响加工，不影响加工精度。

由上述分析可得，用一长V型块和一支撑钉定位是可行的。

图2

6 2.2定位误差分析与计算

能否保证工件的加工精度，取决于道具与工件的相互位关系。当一批工件逐个在夹具上定位用调整法加工件时，各个工件在夹具中所占的位置并不一致，各个工件的不一致性必然引起工件相对刀具之间的位置变化，加工后，个工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种只与工件定位有关的误差，称为定位误差。用ΔD表示。

一批工件逐个在夹具上定位时各个工件位置不一致的原因有两个。根据工件结构特点，其定位方案有二：一是定位基准与工序基准不重合;二是定位基准的位置变化。

(1)基准不重合误差：由于定位基准与工序基准不重合而引起的加工尺寸误差，称为基准不重合误差，用ΔB表示。

(2)基准位移误差：工件在夹具中定位时，由于定位副的制造误差和最小配合间隙的影响，导致各个工件定位基准的位置不一致，从而给加工尺寸造成误差，这个误差称为基准位移误差，用ΔY表示。 ΔD=ΔB+ΔY ΔY=δd/(2sinα/2)

本设计课题是加工轴上的两个孔，由于两孔间有一定的距离要求所以应当考虑定位误差。我们是用一支撑钉去限制Y轴方向的移动，所以应当考虑此方向上的定位误差。又由于加工这两轴是一次装夹同时加工两孔，所以它的定位定位基准与工序基准重合，所以ΔB=0, ΔY=0, ΔD=ΔB+ΔY=0。因为△Y<1/3*0.63(0.63为孔间距离的公差)，所以定位误差符合要求符合。

7 2.3对刀及导引装置设计

本课题设计我们采用GCr15钢作为钻套材料。GCr15是一种最常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。耐磨性优于GCr9，接触疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般，焊接性差，对白点形成敏感，有第一类回火脆性。

由于课题要求此工件中批量生产，所以用可换的钻套较为合理。为了钻套能和好的固定在钻套支架上，所以在钻套的一边开了一个缺口。并用一个M16的螺钉去压紧钻套。

钻套主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准 GB/T2263 — 80 、 GB/T2265 — 80。(后附零件2图)

钻孔加工时，钻套外径为φ30mm g6;内径为φ150mmH7。钻套端面至加工面的距离取 25mm。先选用φ14.8的麻花钻进行钻削并钻通，再用φ15的铰刀铰削。这样可以达到所加工孔的要求(Φ15H7)。

8 2.4夹紧机构设计

参考夹具资料，采用铰链氏夹紧机构来夹紧工件。如图3所示：

图3 1 工件压紧横梁 2 螺母 3拉紧螺杆

打开1工件压紧横梁和3拉紧螺杆，把工件放在压紧横梁下面。放下1压紧横梁，打上3拉紧螺杆，使拉紧螺杆穿过压紧横梁右端的槽，然后拧紧2螺母。从而使1压紧横梁压紧工件。

此种夹紧装置可以快速的装夹工件，并使工件可以得到所需的夹紧力，也不会工件的装夹位置。这样就提高了生产效率。由图可知压紧横梁中间开了V型槽，这可是夹紧力均匀，使工件能很好的与下V型块接触保证了加工精度。横梁上的V型块也可以用来压紧不同尺寸的圆柱，符合了设计要求。

9 2.5夹具体设计

根据课题的要求及综上所述的分析，我们决定用一长V型块作为夹具体。我们设计V型块总长为400mm，宽和高都是150mm。这么大的尺寸可以用来加工此种类的零件，加工两孔距离为120-360mm。同时这么大的实体尺寸很适合工人的操作，通事此夹具体全由45钢制造，所以有一定的重量不必再设计夹具体与钻床的链接机构，可以由工人直接用手拿住进行加工。这样就使加工更加的简单。同样由于夹具体有那么的大小，经过计算与分析可得，可以加工两孔距由120mm到360mm的轴。

同时为了方便排除加工时的铁屑，我们特意在V型槽底端开了一条宽度为10mm排屑槽，此槽可以让加工出来的铁屑更容易的排除，同时也提高了加工的精度。 经过上述分析可以知道此夹具体不仅结构合理，通用型也很强，同时加工容易。满足课题要求。

2.6精度分析与计算

由课题设计要求可知，加工孔的位置要求为：

1)φ15H7孔对φ30h7外圆的垂直度公差为0.1mm/100mm。 2)φ15H7孔对φ30h7外圆轴线的对称度公差为0.1mm。 位置精度(δk1=0.01mm，δk2=0..10mm)校核如下。 ①影响位置精度δk1的因素有三项： △k1=0.01mm/100mm △A+△T=0.02 mm/100mm △T=(0.034-0.014)mm/48mm=0.042/100mm(铰刀尺寸为φ15 时的歪斜) 按概率法计算得

√(0.01/100)2 +(0.02/100)2+(0.042/100)2=0.044/100mm<δk1

10 故其夹具的精度较低。

②影响位置精度δk2的因素有两项：

△T1=0.03 mm(铰套中心对V形块标准圆柱的对称度) △T2=0.034-0.014=0.020 mm(铰刀与铰套的配合间隙) 将误差合成得

√0.032+0.0202=0.030mm<δk2 由上述分析及公式的计算 √△D2+△A2+△G2+△T2≤δk 此夹具加工满足加工精度要求

3.绘制夹具总图

根据已完成的夹具结构草图，进一步修改结构，完善视图后，绘制正式夹具总装 图。 (附图1)

4.绘制夹具零件图

(附图2)

11 5.夹具操作动作说明(与装配图说明)

(1)挡块体的安装

先用挡板紧固螺钉3把挡块体2紧固在夹具体1上，再把定位螺杆6装进挡块体，调节到适当的加工距离，然后用螺母5紧固。 (2)钻套支架的安装

先把11紧固双头螺杆的一头装进10支架压紧铁块中，再把10支架压紧铁块装进1夹具体的T型槽中。然后把12钻套支架下的孔穿过11紧固双头螺杆并与T型槽配合好。最后装上5螺母，并拧紧。 (3)支架的安装

此安装与(2)步骤相同，这里不再重复。 (4)钻套的安装

先把7钻套的下端φ30g6配合到12钻套支架上φ30H7的孔。在转动7钻套的缺口并对准紧固螺钉的螺孔，然后把8钻套紧固螺钉拧紧。 (5)工件的装夹

打开13工件压紧横梁和15拉紧螺杆，把工件放在压紧横梁下面。推动轴靠紧到6定位螺杆，然后放下1压紧横梁，打上15拉紧螺杆，使拉紧螺杆穿过压紧横梁右端的槽，然后拧紧5螺母。从而使13压紧横梁压紧工件。 (6)加工操作

把夹具体放到钻床的工作台上，移动夹具体使7钻套上端口对准钻头。先用Φ14.8钻头钻通加工轴，换上Φ15的铰刀加工孔。 (7)把工件取下来加工另一个工件。 (8)一个工作日完后，清扫夹具体。

6.设计心得体会

1)目标完成情况：

经过几个星期的努力，设计达到了预想的成功，由于条件的限制没能加工出成品，但对于我自己来说已经学到了不少东西。 2)存在不足：

一是对钻床的不熟悉，二是在公差与配合方面的知识所学较少。 3)程序设计中遇到的问题及解决方法： 主要困难：学院图书馆相关资料有限。

解决方法：在互连网上收集相关资料与有关公司联系落实加工 4)总结和体会：

通过这次课程设计，我更加熟练的掌握了使用机械制图的方法，加深了对机械制造技术基础课程知识的理解。由于时间仓促，设计还有很多不足之处，如：夹具部分不够全面，效率不高等等，都是对工艺基础不熟练，对相关认识缺乏造成的。在实践过程中李老师给了我很大的帮助和鼓励，在今后的学习中我会加强理论与实践的结合，通过不断的摸索来弥补自己在机械制作方面的差距。

与同学讨论我们设计过程遇到的问题更是一件快乐的事情，只有彼此都付出，彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆! 首先从课程设计本身来说，是对我们平时所学的专业知识的巩固，回想课程设计刚开始时，全无思路，举步维艰。对于理论知识掌握不牢固的我来说，真是书到用时方恨少，所以我把这学期学过的专业课书籍又看了一遍，并且又请教了老师和同学，来了设计灵感。其次，课程设计也锻炼了我们大家的团结协作的精神，刚开始的时候，我们大家都是两眼发黑，什么思路都没有，但是大家却懂得团结协作，虽然每个人的设计内容都不同，但是思路都是大同小异，所以大家各自去 13 查阅资料，而且是分别查阅不同的资料，最后大家汇总，拟定出每一个人夹紧方案，和夹具形状，工作效率提高了几倍。第三，在课程设计的过程中能培养我们的创新能力，虽然我们的设计内容都是很简单，但是这其中也不乏创新能力的体现，比如我们有的同学的加工位置不再同一轴线上，是分布在圆周上，按照以前的经验就是利用分度装置，但是我们同学却设计了一个新颖的夹具，这是对我们创新能力的最好的锻炼方式的体现。

这次课程设计马上就要结束了，回想这一段设计路程，虽然我收获了许多，但同时发现了自己存在的很多不足，自己知识有很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高等。以后在这些方面我要重点改正。我很感谢这次课程设计，同时通过这次设计使我们对夹具设计的过程有了一个比较全面的了解，他把我们从枯燥的理论知识中解放了出来，是我们发现了这其中的乐趣，为我们以后的工作指明了道路。

7.参考文献

[1].兰建设.机械制造工艺与夹具[M].机械工业出版社,2008 [2].黄云清.公差配合与测量技术[M].机械工业出版社,2009 [3].刘晓年.机械制图[M].机械工业出版社,2007 [4].隋明阳.机械设计基础[M].高等教育出版社,2002 [5].王启平主编王振龙.狄士春副主编.机械制造工艺学(第5版)[M].哈尔滨工业大学出版社，2005 [6].王启平主编.机床夹具设计[M].哈尔滨工业大学出版社，2005 [7].李旦.邵向东.王杰等.机床专用夹具图册[M].哈尔滨工业大学出版社，1998

8.致 谢

在老师和同学的共同努力下，我在两周的时间内完成了夹具课程设计。我们花费的时间很长，因为这是同学第一次进行这样的课程设计。虽然过程中我们遇到了很多困难，但是在老师的指点下，同学们做的十分的努力。这次我们终于把所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同学学会了对于不同的待加工工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。这些都是因为老师的帮助下，我们才能完成的。谢谢老师。

第三篇：尾座体钻床夹具设计说明书

洛阳理工学院

课程设计说明书

课 程 名 称 机械制造装备设计

设 计 课 题 尾座体钻床夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 B120235 姓 名 王超

学 号 B12023517 2014年 01月1

日

03 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 王超 班级 B120235 学号 B12023517 课程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 尾座体钻床夹具设计 课程设计内容与要求： 内容：

加工尾座体上的孔，设计一套夹具，便于钻床加工。 设计要求：

1.在钻床上加工Φ17的孔。

2.要求绘制A1装配图一张，A3零件图一张，A4加工零件图一张，设计说明书一份。

3.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。

设计(论文)开始日期 2013年 12月23日 设计(论文)完成日期 2014年 01月03 日

指导老师：张洪涛

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 王超 班级 B120235 学号 B12023517 课程名称： 机械制造装备设计 设计题目： 尾座体钻床夹具设计

课程设计篇幅：

指导老师评语：

年 月 日 3

纸 共 3 张 说明书 共19页 指导老师：

图 目 录

序言···········································································································5 第1章 零件分析·······················································································6

1.1设计前的准备工作 ··········································································6

1.1.1明确工件的年生产纲领···························································6

1.1.2熟悉工件零件图 ·······································································6

1.1.3加工方法···················································································7 1.2零件的工艺分析················································································7 1.2.1定位方案···················································································7 1.2.2选择夹紧机构···········································································8 1.2.3 选择导向装置········································································10 1.2.4 夹具体 ··················································································11

1.3绘制夹具装配图··············································································12 1.3.1制图比例 ···············································································12 1.3.2 定位、夹紧、导向、夹具体·····················································13 第2章 夹具结构设计···········································································15

2.1 夹具装配图上标注的尺寸 ···················································15

2.2 夹具装配图上应标注的技术要求·········································15

2.3 零件编号、填写标题栏和零件明细表·································16 总结 ·······································································································17 致谢 ·······································································································18 参考文献 ·································································································19

序 言

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品。并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可直接供人们使用，也可为其他行业提供设备。社会上有着各种各样的机械设备或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础的有力支柱，从某种意义上讲，机械水平的制造高低是衡量一个国家国民经济的综合实力和科学技术水平的重要标志。

支架的夹具设计是在学完了机械制图，机械制造装备设计，机械设计，机械工程材料等进行的课程设计，正确的解决了一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线的安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次课程设计培养了我自学和查资料的能力，让我的知识面更广。对制造业有了一个新的认识。因此本次的设计的实践性强。所以在设计中既要注意基本概念，基本理论，又要注意生产实践需要。只有将各种理论与生产实践相结合，才能更好的完成本次的设计。

我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础 。

5 第1章 零件分析 1.1设计前的准备工作

(1)熟悉任务书，明确设计的内容与要求。 (2)熟悉设计指导书、有关资料、图纸等。 (3)观看实物，了解夹具的工作过程。 1.1.1 明确工件的年生产纲领

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，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。

经分析所加工工件属于轻型零件。结合实际生产类型属于大批生产。根据所加工工件可知，属于中批生产，经过经济性和实用性考虑,夹具设计成手动，即可满足要求。 1.1.2 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，工序图则给出了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。

图1-1 尾座体零件图

6 已知待加工工件如上图1-1所示，零件材料HT200，加工Φ17孔。 1.1.3加工方法

了解工艺规程中本工序的加工内容，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，加工的内容是钻一个Φ17的孔，所选用的是钻床，在手动的专用夹具中加工完成。 1.2零件的工艺分析 1.2.1 定位方案

此时应仔细分析本工序的工序内容及加工精度要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和定位元件。

要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。

根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。

因此根据本次夹具设计的零件，我采用一面两销定位，以A面定位限制三个自由度，即y的移动，x和z的转动，短圆柱销限制x和z的移动，短圆柱销和菱形销限制y的转动，六个自由度正好被限制，符合六点定位原理。所选用定位销类型及对比分析：

图1-2短形定位销 图1-3菱形定位销 图1-4长形定位销

7 如图1-2短形圆柱销能够使所设计的夹具体占用的空间小且能够满足夹紧要求。

如图1-3菱形定位销，本夹具定位方式为两短圆柱销和菱形销组合定位，选用一个菱形销，这样可以避免过定位，有利于很好的定位，所以选用菱形定位销。

如图1-4长型定位销，不能够满足定位方式同时其所占用的空间太大，不利于节省材料，不经济，也不利于夹具的设计，所以不选用长型的定位销。

综上所述我选用的定位方式为一面两销定位，采用短形销和菱形销。 1.2.2 选择夹紧机构

(1)夹紧力的方向

夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形。

(2)夹紧力的作用点

夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。确保工件定位准确、不变形。

(3)选择夹紧机构

在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：

①安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止以外伤及夹具操作人员。

②手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。 ③夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。 ④手动夹紧机构应操作灵活、方便。

确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。

8 方案一 使用气动斜锲夹紧机构

方案二 使用偏心夹紧机构

方案二的偏心夹紧机构夹紧力和夹紧行程都较小，自锁性能比较差，结构抗冲击性较差，在我的夹具设计中不合适用。因此我采用方案一单螺旋夹紧机构，它结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大。

9 方案三 使用螺旋压板夹紧机构

螺旋压板夹紧机构在螺母端面和压板之间设置有球面垫圈和锥面垫圈，可防止在压板倾斜时螺栓不致因受弯矩作用而损坏，而且通过锥面垫圈将夹紧力均匀地作用在薄壁工件上，可以减少夹紧变形。因此选用方案三较合理。

1.2.3 选择导向装置

导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择，常用的几种钻套如下图所示

图1-6可换钻套 图1-7快换钻套 图1-8固定钻套

10 根据本设计夹具类型，工件批量生产，为提高加工效率，所选快换钻套，如下图

图1-9 快换钻套

1.2.4 夹具体

用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。

夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。它的结构形状及尺寸大小，取决于加工工件的特点、尺寸大小，各种元件的结构和布局，夹具于机床的连接方式，切削力、重力等大小的影响。

夹具体应满足以下几点计算要求：

1、应有足够的强度和刚度;

2、力求结构简单及装卸工件方便;

3、结构工艺形好;

4、排屑切屑要方便;

5、在机床上安装稳定可靠;

6、具有适当的精度和尺寸稳定性;

根据要求夹具体选用铸件，这样既满足要求而且工艺性较锻造好，如下图所示：

夹具体 1.3绘制夹具装配图 1.3.1制图比例1：1 把工件视为透明体，用粗线划线画出轮廓，画出定位面、夹紧面和加工的孔，无关表面可以省略。

12 1.3.2 定位、夹紧、导向、夹具体

画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或机构，必要时可用双点划线画出松开位置时的夹紧元件的轮廓，画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配合和技术条件。对零件编号，填写标题栏和零件明细表。其中还要在定位，导向完成后进行定位精度验算，在夹紧机构完成后进行夹紧力的验算，以及重要的受力元件或机构的强度、刚度验算。

(1)装配图应按国家标准尽可能1：1地绘制，这样图样有良好的直观性。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结 构。

(2)视工件为透明体，用双点画线画出主要部分(如轮廓，定位面‘夹紧面和加工表面)。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。

(3)按照夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。

(4)画出夹具体及其他联接用的元件(联接体、螺钉等)，将夹具各组成元件联成一体。

(5)标注必要的尺寸、配合、公差等。

①夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。我本次设计中的长229mm，宽125mm，高106mm。

②夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位、国定尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。

③快换钻套与衬套之间采用间隙配合，其配合公差为φ42H7/g6，衬套与钻模板之间采用过盈配合，其配合公差为φ52H7/n6。

装配图

14 第2章 夹具结构设计 2.1 夹具装备图上标注的尺寸

装备图不是制造零件的直接依据。因此，装备图中不需注出零件的全部尺寸，只需标注出一些必要的尺寸，这些尺寸按其作用的不同，大致可以分为以下几类：

(1)性能(规格)尺寸

表示机器或部件性能(规格)的尺寸，在设计时就已确定，也是设计、了解和选用该机器或部件的依据。

(2)装配尺寸

包括保证有关零件间配合性质的尺寸、保证零件间相对位置的尺寸、装配时进行加工的有关尺寸等。

(3)安装尺寸

机器或部件安装时所需的尺寸。

(4)外形尺寸

表示机器或部件外形轮廓的大小，即总长、总宽和总高。它为包装、运输和安装过程所占的空间大小提供了数据。

(5)其它重要尺寸

它们是在设计中确定，又不属于上述几类尺寸的一些重要尺寸。如运动零件的极限尺寸、主体零件的重要尺寸等。

上述五类尺寸之间并不是孤立无关的。实际上有的尺寸往往同时具有多种作用。

2.2 夹具装配图上应标注的技术要求

(1)定位元件的定位面间相互位置精度。

(2)快换钻套中心线与定位面A的垂直度误差要求不大于0.05. (3)螺杆的中心线与定位面A的平行度误差要求不大于0.05。

夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求，主要目的是为了检验本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。

15

2.3零件编号、填写标题栏和零件明细表

每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。

完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。

完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。

总结

夹具课程设计即将结束,回顾整个过程，经过辅导老师张老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。课程设计作为机械制造与自动化专业的重点，使理论与实践结合，对理论知识加深了理解，使生产实习中的理解和认识也得到了强化。

本次课程设计主要是机械加工专用夹具设计。机械加工夹具设计运用了基准选择、工件定位、夹紧机构等知识。通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。本次设计还存在很多不足之处。由于对知识的掌握不够扎实，在设计过程中不能全面地考虑问题。仍需要进一步研究和实践。

在这段时间的不懈努力下，我了解了在课程设计中应注意的问题：

(1)注意与工艺规程的衔接，夹具设计应和工序设计统一

所需设计的夹具绝大多数用于零件加工的某一特定工序。在工艺设计环节中，对该工序的设计已要求设计其定位与夹紧方案;因此夹具设计的具体内容应与工序设计保持一致，不能相互冲突。

(2)设计时要有整体观念

夹具设计有其自身的特点：定位、夹紧等各种装置在设计前是分开考虑的，设计后期通过夹具体的设计将各种元件联系为一个整体。

(3)设计中应学习正确运用标准与规范

对于国家标准的规范要严格要求和执行。夹具设计过程中选择各种功能元件时应注意尽可能选用标准件，减少非标准件的设计制造工作量，降低夹具成本。

致 谢

两周的课程设计就要结束了，回顾这两周来的设计情景还历历在目。在课程设计的过程中遇到了很多的困难，在此我要感谢我的指导老师张洪涛老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，同时也感谢跟我同组的同学，在课程设计的过程中，他们也给了我很大的帮助。在老师和同学的帮助下，通过我不懈的努力，终于在规定的时间内完成了我的设计。

通过这次的课程设计让我把我所学的知识得到了充分的应用，同时也让我对夹具设计的过程有了新的认识，也提高了我查手册的能力。再一次感谢张老师和我同组的同学对我的帮助。

大学的学习时光我学到很多知识。母校洛阳理工给了我在大学深造的机会，让我能继续学习和提高。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲，同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的充满了感动。我要感谢我母校——洛阳理工学院，是母校给我们提供了优良的学习环境。另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢!

参考文献

[1] 王先逵.机械制造工艺学. 北京：机械工业出版设，1955. [2] 徐弘本.机床夹具设计手册. 辽宁：辽宁科学技术出版社，2001. [3] 赵长发.机械制造工艺学[M]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2002. [4] 李梦群.先进制造技术导论[M]. 北京：国防工业出版社，2005. [5] 于俊一.机械制造技术基础[M]. 北京：机械工业出版社，2000 . [6] 杨叔子.机械加工艺手册[M]. 北京：机械工业出版社，2000 . [7] 何永熹,武充沛.几何精度学[M].2版.北京:北京理工大学出版社，2006.8. [8] 王昆,何小柏，汪信远.机械设计基础课程设计[M].北京：高等教育出版社 [9] 赵雪松.机械制造装备设计。武汉：华中科技大学出版社，2006 [10] 浦林祥，金属切削机床夹具设计手册[M].2版。北京:机械工业出版社，1995 [11] 钱可强，往槐德。零部件测绘实训教程。北京：高等教育出版社，2007

第四篇：法兰盘零件钻床夹具设计说明书 (10)[大全]

机械制造加工工艺课程设计

机电及自动化学院

机械夹具课程设计

设计题目：法兰盘零件钻床夹具设计

专 业：08机械电子

学 号：0811116044 姓 名： 指导老师：

2011年12月19日至2012年1月8日

机械制造加工工艺课程设计

前 言

工装夹具就是用夹具将需要加工的零件准确定位和可靠夹紧，便于工序的快速顺利进行并且保证要加工零件的结构精度方面要求的工艺装备。工装夹具对提高产品质量，减轻工人的劳动强度，加速生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。

工装夹具的主要作用有以下几个方面：

(1)准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。 (2)有效的防止和减轻了零件变形。

(3)使工件处于最佳的加工部位，工艺缺陷明显降低，加工速度得以提高。 (4)以机械装置代替了手工装配零件部位时的定位、夹紧及工件翻转等繁重的工作，改善了工人的劳动条件。

工装夹具中用于钻孔、扩孔、锪孔及攻丝的钻床夹具，它习惯称为钻模。使用钻模加工时，是通过钻套引导刀具进行加工。钻模主要用于加工中等精度、尺寸较小的孔或孔系。使用钻模可以提高孔及孔系间的位置精度，又有利于提高空的形状和尺寸精度，同时还可以节省划线找正的辅助时间，其结构简单、制造方便，因此钻模在批量生产中得到广泛的应用。

机械制造加工工艺课程设计

目 录

前言 2

一、夹具设计任务及要求

1.1法兰盘零件图 4 1.2法兰盘的重点技术要求分析 4

二、法兰盘零件钻3xφ11mm通孔、锪3xφ16.5mm沉孔加工工序夹具设计方案的确定

1、基准面的选择(夹具体方式的确定) 5

2、定位原理及定位方案的选择及实现 5

3、夹紧方式及元器件的选择 6

4、夹具总装结构 7

三、定位误差及夹紧分析与计算 7

1、定位误差计算 8

2、钻削力及夹紧力的计算 9

四、夹具工作原理(操作)简介 10

五、参考文献 10

六、附件

机械制造加工工艺课程设计

法兰盘零件钻3xφ11mm通孔、锪3xφ16.5mm沉孔的夹具设计

一、夹具设计任务及要求

1.1 法兰盘零件图

由零件图可知，其材料为HT150，该材料为灰铸铁。加工通孔的直径为 φ11mm，选用麻花钻d1=φ11mm，材料为高速钢。加工锪孔的直径为φ16.5mm，深度为10mm，选用锪钻d2=φ16.5mm，材料为高速钢。所用机床为立式钻床Z525。法兰盘零件图如下：

1.2 法兰盘零件的重点技术要求分析

1.公差要求

(1)3xφ11mm通孔、3xφ16.5mm沉孔均布在中心孔轴线同心圆φ98mm上;

0.2(2)有一个φ11mm通孔正对与中心轴距离34.50.4mm的面。

2.精度及批量分析

(1)本工序有一定位置精度要求，属于批量生产，使用夹具加工是适当的。

机械制造加工工艺课程设计

(2)考虑到生产批量不是很大，因而夹具结构应尽可能的简单，以减少夹具的制造成本。

二、夹具设计方案的确定

2.1基准面的选择(夹具体方式的确定)

夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求。

① 具有足够的强度和刚度。

② 结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。 ③ 安装稳定牢靠。

④ 结构的工艺性好，便于制造、装配和检验 ⑤ 尺寸要稳定且具有一定精度。 ⑥ 清理方便。

2.2 定位原理及定位方案的选择及实现

1.工件的定位原理

自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿OX,OY,OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，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，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。 2.定位方案的选择

机械制造加工工艺课程设计

0.2方案一：以φ52g6外圆端面、φ3600.02的内孔和距中心轴34.50.4mm的面定位，限制六个自由度，为完全定位。

0.2 方案二：以φ52g6外圆端面、距中心轴34.50.4mm的面和距中心轴54mm的面定位，限制六个自由度，为完全定位。

比较两种方案，方案二装夹方便，但不符合基准重合原则，定位误差大。而方案一使通孔和沉孔的定位误差为零，且符合基准重合原则，夹紧力方向垂直主要定位面，也符合夹紧力确定原则。故方案一比方案二好。

2.3 夹具类型的选择

本工序钻通孔采用固定式钻模中的可翻转式钻模，并采用分度装置做到一次装夹，同时加工3个孔。

2.4 夹紧方式及元器件的选择

夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。

对夹紧机构的基本要求如下：

① 夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。

② 夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量 ③ 夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。 ④ 结构力求简单，便于制造和维修。 为简化结构，确定采用螺栓夹紧。

2.5 夹具总装结构

根据被加工零件的结构特征，选择定位基准，实现六点定位原理,即以工件

机械制造加工工艺课程设计

的φ52g6外圆端面为定位基准面，约束了Y向的移动;X向的转动;Z向的转动3个自由度。φ36短定位销约束了Z向的移动;X向的移动2个自由度。浮动支承板约束了Y向的转动1个自由度。这样工件的6个自由度被完全被消除也就得到了完全的定位。

夹具总装图

三、定位误差与夹紧分析及计算

机械制造加工工艺课程设计

3.1 定位误差计算

考察工件上与使用夹具有关的工序尺寸及工序要求(即工序位置尺寸和位置要求)有：通孔及沉孔孔轴距离中心轴为49mm; 分析定位误差：

49mm尺寸的定位误差：

定位误差由两部分组成：定位基准与设计基准不重合产生的定位误差jb和定位副制造不准确产生的基准位移误差jw。

因为工件是以一面一销一浮动支承板定位，使孔的设计基准和定位基准重合，故jb0

现选取工件上中心孔与短定位销的配合均为H7/f6，则圆柱销的直径尺寸为0.0250Φ36mm,中心孔经加工后的尺寸为Φ360.0410.02mm。

jwOO1maxOO1min11(Dd)(0.0660.02)mm0.043mm 22所以dwjbjw(00.043)mm0.043mm

由于加工的尺寸为11mm和16.5mm，不要求公差等级，按IT12级公差计算，

1查表得误差为0.18mm,只占公差的0.043/0.18=23.9%<。

3 由于加工面的公差都没有要求，均按IT12的公差标准算，因此完全可以保证加工精度的要求。

3.2 钻削力及夹紧力的计算

①钻孔切削力：查《现代机床夹具设计》，得钻削力计算公式：

Ff419Df0.8Kp

式中 Ff ——— 钻削力

f

─── 每转进给量, 0.2mm

D ─── 麻花钻直径, 11mm HBKp——— 修正系数，Kp190所以 Ff419Df0.8Kp

419110.20.80.95

0.60.95

机械制造加工工艺课程设计

419110.2760.951208.5N

钻孔的扭矩： T0.12D2f0.8Kp

式中 f

─── 每转进给量, 0.2mm

D ─── 麻花钻直径, 11mm HBKp——— 修正系数，Kp1900.60.95

T0.12D2f0.8Kp

0.121120.20.80.95 0.121210.2760.95

3.81Nm②锪孔切削力：查《现代机床夹具设计》，得钻削力计算公式：

Ff419Df0.8Kp

式中 Ff ——— 钻削力

f

─── 每转进给量, 0.15mm

D ─── 麻花钻直径, 16.5mm HBKp——— 修正系数，Kp190所以 Ff419Df0.8Kp

41916.50.150.80.95 41916.50.2190.951438.4N0.60.95

钻孔的扭矩： T0.12D2f0.8Kp

式中 f

─── 每转进给量, 0.15mm

D ─── 麻花钻直径, 16.5mm

机械制造加工工艺课程设计

HBKp——— 修正系数，Kp1900.60.95

T0.12D2f0.8Kp

0.1216.520.150.80.95 0.12272.250.2190.95

6.80Nm

③钻孔夹紧力：

实际所需夹紧力：WkFfK 安全系数：

KK0K1K2K3K4K5K6

1.51.21.01.21.31.01.0

2.808

WkFfK

1438.42.808

4039.03N

查《现代机床夹具设计》，用扳手的M12六角螺母，螺距为1.75mm，手柄长度140mm，作用力70N，所产生的夹紧力为5380N>Wk，故该夹具加工安全。

四、夹具工作原理(操作)简介：

对此夹具各个零件的装配关系见夹具总装图，下面我们来分析与说明它的工件原理：心轴上的短销通过锁紧螺母上的孔、本身的螺栓、螺母与夹具体紧紧连接。工件装夹时，只要把钻模板上的菱形螺母转过90°，即可翻转钻模板，然后把压紧螺母松开，把开口垫圈抽出，即可把工件套上去。利用二面一孔进行定位，当工件套上去后，先插入开口垫圈，再拧紧压紧螺母进行夹紧。钻模板转回来后，菱形螺母反方向转90°，这时钻头在钻模套的引导下对待加工工件进行加工，并且在钻模套的作用下完成钻床对法兰盘的钻孔、锪孔工序。当完成一个位置的加工后，松开锁紧螺母，拔出定位销，转动分度盘，使工件进入下一个加工位，以此来完成一次装夹，钻三个均布的孔。

本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需靠开口垫圈和紧定螺栓的松紧即可轻松实现。

机械制造加工工艺课程设计

五、参考文献

1、《机床夹具设计手册》 王光斗、王春福主编 上海科学技术出版社 1980年

2、《机床夹具设计》 林正焕、陈本通主编 国防工业出版社 1987年

3、《现代机床夹具设计》 吴拓主编 化学工业出版社 2009年

4、《机械制造技术基础》 卢秉恒主编 机械工业出版社 2009年

5、《互换性与测量技术基础》 李军主编 华中科技大学出版社 2007年

6、《机械制图》 大连理工大学工程画教研室编 高等教育出版社 2006年

机械制造加工工艺课程设计

六、附件

夹具总装图1张、零件图5张

第五篇：专用夹具说明书

机械制造装备设计

课程设计说明书

题目

后轮专用夹具设计

系

机械与运载学院

专业

机械设计制造及其自动化

班级

081412

姓名

顾育铭

学号

34

指导教师

赵 元

完成日期 2011 年 7 月 13 日

沈阳理工大学应用技术学院

沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

《机械制造装备设计》课程设计计划书

一、课程设计目的

1、本课程设计是《机械制造装备设计》课程的延续，通过设计实践，进一步掌握机械制造装备设计的一般方法。

2、培养学生综合运用机械制图、机械设计基础、金属材料及热处理、机械制造结构工艺等相关知识，培养工程设计的能力。

3、培养学生使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。

4、提高学生技术总结及编制技术文件的能力。

5、为毕业设计打下良好的基础。

二、课程设计题目

后轮专用夹具设计

三、课程设计的内容与基本要求

(一)内容

1、完成后轮工件的镗孔专用夹具总装配图。

2、完成镗孔专用夹具部分零件工作图。

3、编写设计计算说明书。

4、总工作量要求：总图量为：0#图纸1张;设计计算说明书15页。

(二)基本要求

1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成总工作量要求。

2、根据设计题目，完成规定的设计内容和工作量要求。

3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。

4、设计计算说明书力求用工程术语，简明扼要，计算合理、准确，表达清晰，文字通顺简练，字迹工整。

四、进度安排

1、1-2天分析零件草图，初定零件工作图，拟定夹具设计方案。

2、3-5天完成夹具装配草图设计。

3、6-10画零件工作图、夹具装配图、夹具零件图及设计计算说明书。

课程设计指导教师： 赵 元 2011 年 7 月 4 日

1 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

教研室主任： 赵艳红

2011 年 7 月 4 日

摘 要

机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好(定位)、夹牢(夹紧)。夹具通常由定位元件(确定工件在夹具中的正确位置)、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置(使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类)、连接元件以及夹具体(夹具底座)等组成。

夹具种类按使用特点可分为：1)通用夹：通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。

2)专用夹具：专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。3)通用可调夹具和成组夹具：其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。4)组合夹具：组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4

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年就要更新50~80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用。

目 录

课程设计计划书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1.设计准备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

41.1年生产纲领„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.2零件工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.方案设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.定位元件及夹紧机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.1工件以平面定位 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.2工件以圆柱孔定位„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.3工件以外圆柱面定位„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.4工件以一面两孔定位„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.5 夹紧力的方向的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.6夹紧力的作用点的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.7选择夹紧机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

4.1后轮专用夹具的基本组成 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.2总体夹具装配图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 5.零件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

5.1定位元件及定位装置零件的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 5.2加紧元件及夹紧装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 5.3导向及对刀元件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 5.4对刀元件及定向元件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.定位误差设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.1.定位误差„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.2产生定位误差的原因„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.3定位误差的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 总 结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13

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致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15

1.设计准备

1.1年生产纲领

工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高;如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。如大批量夹具复杂，用全自动化的设备，小批量生产用手动设备。零件的年生产纲领可按下式计算：

NQn(1a%b%)

式中： N ——零件的年生产纲领(件 / 年);

Q——产品的年生产纲领(台 / 年); n——每台产品中该零件的数量(件 / 台); a%——备品的百分率; b%——废品的百分率。 1.2零件工艺分析

了解工艺规程中本工序的加工内容，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1-1可知，本道工序的内容是镗Φ58孔，保证表面粗糙度值为1.6,并且保证相对于基准C的垂直度误差为0.04mm。

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图1-1 零件草图

2.方案设计

方案一：卧镗

采用一个V型块和一个浮动V型块用来定位，在零件后面加一个单板将其定位，把零件立起来用浮动V型块来夹紧，然后再前后两端加上支架，并在支架上安装镗套。

这种方法给加工带来很多的不变，有可能导致工件定位不准确，这样就不能保证垂直度误差，用浮动V型块夹紧容易使工件发生变形，所设计的专用夹具零件过多，提高了生产成本。 方案二：立镗

把零件放在底板上限制3个自由度，一个移动，两个转动，再用一个V型块和一个浮动V型块来限制2个自由度，两个移动，总共是5个自由度。然后用两个U型压板来夹紧零件，防止零件在加工的过程中产生Z向的转动。最后在工件上方加一个支承板按上镗套。如图2-1所示。

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图2-1 方案设计图

3.定位元件及夹紧机构

3.1工件以平面定位

工件以平面为定位基准定位时，常用支承钉和支承板作为定位元件。

1)主要支承

主要支承是指能起限制工件自由度作用的支承

1.固定支承：定位支承点位置固定不变的定位元件，包括支承钉和支承板。

2.可调支承：在夹具中定位支承点的位置可调节的定位元件。可调支承的顶面位置可以在一定范围内调强，一旦凋定后，用螺母锁紧。溉整后它曲作用相当于一个固定支承。采用可凋支承，可以适应定位面的尺寸在一定范围内的变化。

3.自位支承：又称浮动支承，自位支承的位置可随定位基准面位置的变化而自动与之适应的;虽然它们与工件的定位基准面可能不止一点接触，但实质土只能起到一个定位支承点的作用。图 9-8所示是一种常见的自位支承结构。

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2)辅助支承

辅助支承是在夹具中不起限制自由度作用的支承。它主要是用于提高工件的支承刚度，防止工件因受力而产生变形。 3.2工件以圆柱孔定位

1)定位心轴

定位心轴主要用于车、铣、磨、齿轮加工等机床上加工套筒类和空心盘类工件的定位，它包括圆柱心轴和小锥度心轴。二种圆柱刚牲心轴的典型结构。图9-10a所示为过盈配合心轴。心轴前端有导向部分。过盈心轴限制了 四个自由度。该心轴定心精度高，并可由过盈传递切削力矩。间隙配合心轴，当间隙较小时，它限制工件的 四个自由度;当间隙较大时，只限制贯X、Y两个移动自由度，此时工件定位还应和较大的端面配合使用，用来限制X、Y、Z、Y、Z 五个自由度。切削力矩靠端部螺旋夹紧产生的夹紧力传递。此种心轴定心精度不高，但装卸工件方便。

2)圆柱销

圆柱销有长、短两种。短定位销一般限制 XY二个移动自由庋。长定位销在配合较紧时，限制X移动、Y移动和X旋转、Y旋转四个自由度。图9-16为常用的定位销。定位销端部均有15°倒角以便引导工件套入。图9-lld所示的可换式定位销。

3)圆锥销

固定的圆锥销限制X移动、Y移动和Z移动三个自由度。 3.3工件以外圆柱面定位

工件以外圆为定位基准时，可以在 v形块、圆定位套、半圆定位套、锥面定位套和支承扳上定位。其中，用V形块定位最常见。常用的v形块的结构型式，的型式适于小型零件定位，C适于中型以上零件的定位。V形块上两斜面间的夹角一般选60°、90°和120°，其中90°应用最多。

3.4工件以一面两孔定位

所谓一面两孔是指定位基谁采用一个大平面和该平面上与之垂直的两个孔来进行定位。如果该平面上没有合适的孔，常把连接用的螺钉孔的精度提高或专门做出两个工艺孔以备定位用。工件以一面两孔定位所采用的定位元件是“一面两销”，故亦称一面两销定位为了避免采用两短圆销所产生的过定位干涉，可以将一个圆销削边。这样，可以既保证没有过定位，又不增大定位时工件的转角误差。，夹具上的支承面限制 z移动、 x旋转和

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y旋转三个自由度，短圆销隈制 两个移动自由度，削边销限制Z旋转自由度，属完全定位。

3.5 夹紧力的方向的确定

1)夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。

2)夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3)夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。

3.6夹紧力的作用点的选择

1)夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。

2)夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。

3)夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。

4)夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。

3.7选择夹紧机构

设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：

1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。

3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。

4.总体设计

4.1后轮专用夹具的基本组成

(1)定位元件及定位装置：采用一个V型块、一个浮动V型块、一个底板;

(2)夹紧元件及夹紧装置：采用两个U型压板;

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(3)导向元件：选用镗套;

(4)对刀元件及定向元件：采用两个定向键; (5)夹具体：采用底板、三个支承板; 4.2总体夹具装配图

5.零件设计

5.1定位元件及定位装置零件的设计

用于确定工件正确位置的元件或装置。采用一个V型块、一个浮动V型块、一个底板。

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V型块

浮动V型块

5.2加紧元件及夹紧装置

用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。采用两个U型压板;

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U型压板

5.3导向及对刀元件

用于确定工件与刀具相互位置的元件。选用镗套;

镗套

5.4对刀元件及定向元件

动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力

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装置。采用两个定向键;

定向键

6.定位误差设计

6.1定位误差

工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：

1)工件在夹具中的定位、夹紧误差。

2)夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴(或刀具)或运动导轨的位置误差，也称对定误差。

3)加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。

其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。 6.2产生定位误差的原因 1.基准不重合来带的定位误差：

夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。 2.间隙引起的定位误差

在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。

3.与夹具有关的因素产生的定位误差

1)定位基准面与定位元件表面的形状误差。

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2)导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。

3)夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。

4)夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。

6.3定位误差的计算

镗杆与镗套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出：

e=( H/2 + h + b )△max/H e----刀具引偏量(mm) H----镗套导向宽度(mm)

h----镗套端面与工件间的空间距离(mm)

△max----镗杆与镗套的最大间隙

镗杆与镗套的配合为φ58H7/r6，可知△max=0.052mm;将H=47mm, h=36, B=25mm代入，可求得e=0.05mm。

由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和：

0.02820.0320.02420.0520.024mm 该项误差大于中心距允差的2/3，可用。

总 结

13 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

在这次历时两个礼拜的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。

在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西。在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。课程设计是机械专业学习的一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。以前进工厂实习或参观的时候对夹具也有所了解，而这次课程设计的经历，使我对夹具有了更深刻的认识。

首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用镗床加工比较合理，因此加工方向式垂直与水平面的。然后工件主要定位部分为直径为φ76mm的外圆和一侧端面，用长V型块和一个定位销定五个自由度。虽然没有满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。因为被加工件需要镗一个孔不限制X向的旋转。最后是将镗套和V型块固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的夹紧在机床上，能更方便，准确的进行镗孔加工。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施。通过精度验算可知，此项机床夹具可施行。工件的定位、夹紧符合要求。

这次课程设计虽然不是属于实践的操作，但是从这次课程设计中能让我们学习到一些课本中不能引起我们注意的细节东西，因此，体验这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求，比如：夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，夹具体一般设计成平板式，保证具有足够的刚性，还有设计的装配图应按照1：1的比例画出，视图要完整清楚的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理，并视所有工件为透明体，用双点划线画出主要部分，并画出定位元件，夹紧机构和导向装置的位置。

我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!

致

谢

14 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

在老师和同学的共同努力下，我们在两周的时间内完成了夹具课程设计。我们花费的时间很长，因为这是同学第一次进行这样的课程设计。虽然过程中我们遇到了遇到困难，但是在老师的指点下，同学们都的十分的努力。我们这次终于把我们所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同学学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。这些都是因为老师的帮助下，我们才能完成的。谢谢老师。

参考文献

15 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

[1] 李庆余.机械制造装备设计[M].2版.北京：机械工业出版社，2008.7 [2] 白成轩.机床夹具设计新原理[M].北京：机械工业出版社，1997 [3] 宋殷.机床夹具设计[M].开封：河南科学技术出版社，1985 [4] 东北重型机械学院，等.机床夹具设计手册[M].上海：上海科学技术出版社，1980