钻孔专用夹具课程设计[1]

目 录

1零件工艺技术分析 1.1 零件的生产类型 1.2分析图例零件结构 1.3确定毛坯尺寸 1.4零件的加工工艺路线 1.5划分工序 1.6确定各工序顺序 1.7热处理及其他工序的安排

2夹具设计总图 夹具零件图 工件零件图（图附设计书后） 3夹具设计分析 3.1夹具原理分析 3.2夹具定位原理分析 3.3定位误差分析 3.4夹紧力分析 4总结 5参考文献

1、零件工艺技术分析

1.1零件的生产类型

根据设计题目可知：Q = 2 000台/年，n = 1件/台；结合生产实际，备品率a和废品率b分别取为5%和2%。代入公式（4-1）得该零件的生产纲领： N = 2 000×1×（1 + 5%）×（1 + 2%）= 2 142件/年

零件是机床上的齿轮，质量为1.36 kg，查表4-2可知其属轻型零件，生产类型为中批量生产。

1.2分析图例零件结构

Φ68k7mm内孔 IT7 Ra0.8

Φ90mm外圆表面 IT13 Ra3.2 Φ106.5mm外圆表面 IT12 Ra6.3 Φ94内孔 IT13 Ra6.3 齿面 Ra1.6

键槽 IT13 R3.2 Φ5通孔及锥形沉头孔

Φ71内孔槽 IT13 Ra6.3 端面 IT13 Ra6.3 倒角，倒圆角

该零件的基本类型为轴类零件 主要表面：Φ68k7mm内孔 次要表面：其他表面 结构工艺分析：

该零件结构工艺性良好。 1.3确定毛坯尺寸

该毛坯采用模锻件，45钢

1.4零件的加工工艺路线

Φ68k7mm内孔 IT7 Ra0.8 粗镗-半精镗-精镗

Φ90mm外圆表面 IT13 Ra3.2 粗车-半精车 Φ106.5mm外圆表面 IT12 Ra6.3 粗车 Φ94内孔 IT13 Ra6.3 粗镗 齿面 Ra1.6 粗滚-精滚 键槽 IT13 R3.2 粗铣 Φ5通孔及锥形沉头孔 钻-锪 Φ71内孔槽 IT13 Ra6.3 车 端面 IT13 Ra6.3 粗车 倒角，倒圆角 车

1.5划分工序

该零件的加工属于中批量生产，采用工序及不过于分散，也不过于集中的原则，将能在一次安装中加工的加工内容作为一道工序。

将粗车一端外圆表面及其端面，粗镗一端的孔放在一道工序中。将粗车另一端外圆表面及其端面，粗镗另一端的孔放在一道工序中。将各外圆表面及其端面的半精加工和半精镗放在一道工序中。将精镗孔放在一道工序中。将滚齿放在一道工序。将铣键槽作为一道工序。将钻孔和锪孔作为一道工序。倒角作为一道工序。

1.6确定各工序顺序

1、以Φ106.5mm外圆及端面定位，粗车外圆Φ90mm，粗车外圆Φ117mm，粗镗Φ68mm孔

2、以粗车后Φ90mm外圆及端面定位，粗车外圆Φ106.5mm，车6mm×1.5mm沟槽，倒角 3、调质

4、以Φ106.5mm外圆及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆Φ90mm，半精车外圆Φ117mm，半精镗Φ68mm孔，倒角

5、以Φ90mm外圆及端面定位，精镗Φ68k7mm孔，镗Φ71mm的内孔沟槽，倒角

6、以Φ68k7mm孔及端面定位，滚齿，粗滚。 7、以Φ68k7mm孔及端面定位，滚齿，精滚。 8、以Φ68k7mm孔及端面定位，粗铣4个键槽

9、以Φ68k7mm孔、端面及一个键槽定位，钻4个Φ5小孔，锪沉头孔 10、检验 11、入库

1.7热处理及其他工序的安排

如前所述，在锻造后进行正火处理，在粗加工后进行调质处理。 调质处理后进行中检，加工完成后进行终检。

2 夹具设计总图 夹具零件图 工件零件图（图附设计书后）

3夹具设计分析

3.1夹具原理分析

夹紧机构：手动螺旋夹紧，通过拧紧左侧螺母使压板压紧共建，实现夹紧，结构简单，装夹方便。

对刀装置：采用钻套对刀。

夹具体：分度装置（销）固定在夹具体上，这样共建与夹具连接起来实现定位， 分度，夹紧，对刀功能。 使用说明

把工件装夹上去，用销与键槽配合，装上垫圈，拧紧螺母，达到夹紧力要求，钻Φ5孔，再松开螺母，拿开垫圈，旋转工件，再次用销与键槽配合，装上垫圈，拧紧再钻第二个Φ5孔，共钻4个Φ5孔，然后换刀锪Φ6的孔。 3.2夹具定位原理分析

该夹具是用来在Φ106.5 0 -0.4 外钻4×Φ5的空，再锪4×Φ6的孔。主要定位元件有Φ68h6的芯轴和16 的销。对于锪的误差主要z和y方向自由度，对于空的位置尺寸误差主要x方向自由度，对于角度误差主要x、y的自由度，共了5个自由度。 3.3定位误差分析

1、定位基准与设计基准重合，所以基准不重合误差为0 2、基准位置误差

①夹具体孔Φ50K6与芯轴Φ50h5

由于这两个尺寸采用过盈配合，而过盈配合主要用于孔、轴间的紧固连接，所以对工件加工误差影响不大。 ②工件Φ68K7与芯轴Φ68h6

采用间隙配合，所以对工件加工产生了位置误差。因为工件的轴向自由度被约束了，所以该方向误差可省略。

而径向方向可分为x与y方向的误差，x方向对45°角有影响，y方向对锪的深度有影响。

00.00968h668 -0.019 计算如下：工件尺寸：68K768  -0.021 芯轴尺寸：

最大间隙△=0.009-(-0.019)=0.028

∴y方向对锪的深度误差为0.028 X方向对45°角的误差为arctan r ，r为孔位置的最大半径，而r的最

大半径为53.05，所以

∴x方向对45°角的误差为0.030 ③衬套Φ12H7与钻套Φ12h6

采用间隙配合，所以存在两个方向的误差，分为轴向与径向的误差。轴向的误差对45°角有影响，径向的误差对孔的位置尺寸有影响。计算如下：

0.018衬套：12H7120 钻套：12h6120-0.011

最大间隙△=0.018-(-0.011)=0.029 ∴孔的位置尺寸误差为0.029

轴向对45°角的误差计算为=arctan 0.029/12=0.138

∴轴向对45°角的误差为0.138 ④钻模板Φ18H7与衬套Φ18h6

采用间隙配合，所以存在两个方向的误差，分为轴向与径向的误差。轴向的误差对45°角有影响，径向的误差对孔的位置尺寸有影响。计算如下：

0.018钻模板：18H7180 衬套：18h6180 -0.011最大间隙△=0.018-(-0.011)=0.029 ∴孔的位置尺寸误差为0.029 轴向对45°角的误差计算为

∴轴向对45°角的误差为0.138

0.280.25 ⑤键槽16 0 与销16 0.22采用间隙配合，围绕轴线旋转的移动对45°角有影响，计算如下： 最大间隙△=0.018-(-0.011)=0.029

，r为53.05，∴θ=arctan 0.06/53.05=0.065

∴对45°角的误差为0.065

总误差

角度总误差为0.065+0.030+0.138+0.138=0.371 对锪的深度总误差为0.028

对孔的位置尺寸总误差为0.029

0.390.371A 、45°角的精度等级为IT13，查表可得45  ，而总误差为45  ，在 0 0误差范围内，合格

0.140.028 ，合格 B 、锪的精度等级为IT13，查表可得1.5 ，而总误差为1.5  0 0尺寸链计算如下：

增环为A1= 封闭环为N，减环A2=3，A3=2.5，A4=12，A5=20，封闭环公差为δN=δA1+δA2+δA3+δA4+δA5，而A2+A3+A4+A5的公差为0，所以封闭环δN=δA

0.5∴N26.50 0.5C、由尺寸链可得孔的位置尺寸误差范围是N26.50 ，而总误差为

arc0.0290aa=arctan 0.029/12=0.138

=1.2

N26.5合格

3.4夹紧力分析

夹具采用螺旋夹紧机构，查表得： 钻头直径为5，即d=5，

CFf=320，

ZFf钻孔进给量：

fFf0.15mmr修正值： KF1.51

钻孔轴向力为：

FfCFfdZFffFfKF32050.151.5360N

取摩擦系数f=1.2 所以最小夹紧力为：

F(Ffmg)/f(36039.8)/1.2324.5N

加工性质系数K1=1.1 基本安全系数K2=1.1 断续切削系数K3=1.1 道具钝化系数K4=1.1 所以实际最小夹紧力为：

F324.5K1K2K3K4475N

总结

在郭老师的指导下，我完成了此次机械加工工艺与夹具课程设计，在这次设计过程当中，我初步了解了日常生产工艺规程的整个流程，也能初步的运用所学的相关知识解决一些在制定工艺过程中所遇的问题。为以后的学习，工作打下了一定的基础，最重要的是培养了我们实际问题的能力。

通过完成这次课设，我感觉到自己专业基础知识还比较薄弱，将理论知识运用到实际问题中的能力欠佳，在今后的学习中应该继续努力用知识充沛自己的头脑；同时，注意提高自己的动手能力以及将理论知识运用到实际中的能力。

参考文献

[1]机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社 李益民主编 [2]机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书 化学工业出版社 倪森寿主编

[3]机械制造工艺及设备设计指导手册 机械工业出版社 李云主编 [4]机械制造工艺学 机械工业出版社

王先逵主编