鄂东职业技术学 院

毕业设计(论文)

题 目： 回转式

钻床夹具设计

系 别： 机械工程系

专业班级： 数控0512

学生姓名： 孟鹏翔

学 号： 41

指导教师：熊文学（机械工程师）

2007 年 12 月 10 日

诚 信 声 明

本人郑重声明：

本人所呈交的毕业设计 （论文）《回转式钻床夹具设计》 是在王存鑫教师的指导下，

根据任务书的要求，独立撰写的。

本设计（论文）中所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果，或为获得

教育机构的学位或证书所使用过的材料，均已明确注明。

凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助，本人在致谢中已经明确表达了谢意。

本人xx意识到本声明的法律结果。

毕业论文（设计）作者签名：孟鹏翔

2007年12 月10日

鄂东职业技术学院毕业设计（论文）任务书

学生姓名 孟鹏翔 专业班级 数控0512 学 号 41

课题名称 钻床夹具设计

指导教师及职称 熊文学 机械工程师

（以下内容指导教师可根据实际情况进行调整）

一、课题介绍

1、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。

2、任务

为一套筒零件孔加工设计一套钻床夹具。

3、拟重点解决的问题

1）确定夹具的类型 2）确定工件的定位

3）确定工件的夹紧方案 4）夹具的精度分析及计算

二、主要内容

1、主要技术指标

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

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

除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领

对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。

2、设计方案、设计方法、设计手段

（一）研究原始资料

在明确夹具设计任务后，应对以下几方面的原始资料进行研究。

1、研究加工工件图样

了解该工件的结构形状、尺寸、材料、热处理要求，主要表面的加工精度、表面

粗糙度及其它技术要求。

1、熟悉工艺文件，明确以下内容

（1）毛坯的种类、形状、加工余量及其精度。

（2）工件的加工工艺过程、工序图、本工序所处的地位，本工序前已加工表面的

精度及表面粗糙度，基准面的状况。

（3）本工序所使用的机床、刀具及其它辅具的规格。

（4）本工序所采用的切削量。

（二）拟订夹具的结构方案

拟订夹具的结构方案包括以下几个内容

1）确定夹具的类型

各类机床夹具均有多种不同的类型、钻床夹具有固定式、翻转式、盖板式和滑板

式等，应根据工件的型状、尺寸、加工要求及重量确定为回转式。

2）确定工件的定位方案，设计定位装置

根据六点定位原则，通过分析工序图确定工件以椎孔定位，定位元件为心轴。

3）确定工件的夹紧方式，设计夹紧装置

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。根据工件的结

构，加工方法其因素确定为螺旋夹紧。

4）确定引导元件（钻套的类型及结构尺寸）

钻套的类型有固定式钻套、可换式钻套、快换式钻套、特殊式钻套，根据工件加

工量确定为可换式钻套。

5）夹具精度分析与计算

6）绘制夹具总图

3、主要工作程序

1)零件本工序的加工要求分析

2)确定夹具类型

3)拟定定位方案和选择定位元件

4)确定夹紧方案

5)确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸)

6)夹具精度分析与计算

7)绘制夹具总图

8)绘制夹具零件图样

9）编写设计说明书

三、主要仪器设备

1、计算机一台（CAD绘图）

2、立式钻床Z535一台

3、φ6麻花钻一支

4、活动扳手一个

四、主要资料及参考文献

1、《机床夹具设计》

2、 《机械制造技术》

3、《公差配合与技术测量》

五、预期设计（论文）成果

1、提高运用计算机进行绘图、设计的能力。

2、所设计的夹具能满足工件的加工精度。

3、夹具的使用性好。

4、能提高生产效率。

任务下达时间 2007 年 05 月 20 日

毕业设计（论文）开始

与完成时间 2007 年 06 月 01 日

至

2007 年 12 月 10 日

预计毕业答辩时间 2007 年 12 月 15 日

毕 业 设 计 进 度 安 排

周 次 工 作 内 容 检 查 方 式

第 5 周 至 第 5 周 相关文献， 资料和参考书的准备阶段

第 6 周 至 第 6 周 研究原始资料阶段

第 7 周 至 第 8 周 夹具概要设计、计算阶段

第9 周 至 第10 周 拟订夹具的结构方案阶段

第11 周 至 第 13周 绘制夹具总图及零件图样阶段

第14 周 至 第 14 周 撰写毕业论文阶段

第15 周 至 第 15 周 论文修改及准备答辩阶段

12月14—15日 答辩日期

专业教研室

负责人意见 签名：

年 月 日 系审核意见

（系 公 章）

年 月 日

任务下达人

签 字 年 月 日 任务接受人

签 字 年 月 日

备 注：

1、此表由各专业教研室统一规格后打印。

2、本任务书一式三份，由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，系、指导

教师和学生各执一份。

3、本任务书须与学生的毕业设计（论文）一并按要求装订存档。

鄂东职业技术学院教务 处

目录

摘要…………………………………………………………………………………………1

1、钻床夹具设计过程……………………………………………………………………2

1.1 工件本工序的加工要求分析……………………………………………………2

1.2 确定夹具的类型…………………………………………………………………2

1.3 拟定夹具的定位方案和选择定位元件………………………………………2

1.4 确定夹具的夹紧方案…………………………………………………………3

1.5 确定夹具引导元件……………………………………………………………3

1.6 夹具的精度分析与计算………………………………………………………3

2、绘制夹具总图……………………………………………………………………………5

3、绘制夹具零件图…………………………………………………………………………6

4、小结…………………………………………………………………………………7

参考文献…………………………………………………………………………………8

致 谢……………………………………………………………………………………9

附 录……………………………………………………………………………………10

1、套筒（工件）加工图样………………………………………………………………10

2、套筒（工件）加工工艺过程图………………………………………………………11

3、夹具总装图……………………………………………………………………………12

4、夹具零件图……………………………………………………………………………13

4.1 钻套………………………………………………………………………………13

4.2 衬套………………………………………………………………………………14

4.3 中间衬套………………………………………………………………………15

4.4 定位心轴………………………………………………………………………16

4.5 圆柱销…………………………………………………………………………17

4.6 导套……………………………………………………………………………18

钻床夹具设计

摘要

本工序是为一套筒零件加工 3 个互成 120º的 φ6H9 的孔,所设计的一套钻床专用

夹具。主要技术指标能保证工件的加工精度、提高生产效率、工艺性好和使用性好。

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。由于是中批量生产，采用

了回转式钻床夹具，提高了生产效率。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。

关键词

套筒 钻套 衬套 定位心轴 圆柱削 导套

1、钻床夹具设计过程

附录图1所示为套筒类工件图样，附录图2为工件工序图，图2中序号15为本工序加

工要求。

1.1 零件本工序的加工要求分析

钻φ6H9孔

本工序前已加工的表面有：

(1)φ40H7孔及两端面；

(2) 外径φ90g6两端面。

本工序使用机床为 Z5125立钻。刀具为通用标准工具。

1.2 确定夹具类型

本工序所加工三个孔 (φ6H9)，均匀分布位于工件外径φ 90g6的圆周上，三个

孔互成 120°均匀分布，孔径不大，工件重量轻、轮廓尺寸以及生产量为中批量生产

等原因，采用回转式钻模。

1.3 拟定定位方案和选择定位元件

(1) 定位方案

根据工件结构特点，其定位方案有二：

①以 φ 40H7 孔及端面 B 为定位面，以开口垫圈一侧面与外缘毛坯面一侧为防转

定位面，限制六个自由度。这一定位方案，存在基准不重合误差，会引起较大的定位

误差。

②以孔φ40H7孔及端面 C为定位面，以开口垫圈一侧面与外缘毛坯面一侧为防

转定位面，限制工件六个自由度。这一定为方案设计基准与定位基准重合，所以

ΔB=0比较上述两种定位方案，初步确定选用第二种方案。

(2) 选择定位元件

选择带台阶面的定位心轴，作为以φ40H7孔及其端面的定位元件。定位副配合取

φ40H7/f6。

(3)定位误差计算

加工φ6H9孔时孔距尺寸 36±0.1mm的定位误差计算

由于基准重合，故ΔB=0；

不存在基准位移误差，故ΔD=0 。

由此可知此定位方案能满足尺寸36±0.1mm的定位要求。

1.4 确定夹紧方案

参考夹具资料，采用 M20螺母、圆柱销、开口垫圈和定位心轴在φ40H7孔两端

面夹紧工件。

1.5 确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 )

由于生产量为中批量生产故选用可换钻套。

主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准 GB/T2263 — 80 、 GB/T2265 — 80

选取。 钻孔时钻套内径为φ6 028 0

010 0 。

。 

 mm、 外径为φ12mm 018 0

007 0 。

。 

 ； 中间衬套内径为φ12 024 0

016 0 。

。 

 mm、

中间衬套外径为φ18 023 0

012 0 。

。 

 mm。钻套端面至加工面的距离取 8mm。

麻花钻选用φ6 0

012 0。  mm 。

引导元件至定位元件间的位置尺寸为36± 0.03 mm；钻套轴线对基面的垂直度允

差为 0.02mm。

1.6 夹具精度分析与计算

所设计夹具需保证的加工要求有：尺寸 36± 0.1mm；孔 φ6 轴线对 φ40 轴线间

垂直度公差0.1 mm等二项，精度分别验算如下：

(1)尺寸 36± 0.1mm的精度校核

A、定位误差ΔD，有前计算，已知ΔD=0；

B、钻套与中间衬套间的{zd0}配合间隙ΔT1= 0.027mm；

C、定位心轴的定位端面至衬套中心距离（36mm）其尺寸公差按工件相应尺寸公

差的三分之一取为ΔJ1=0.03 mm；

D、麻花钻与钻套内孔的间隙 X 2= 0.04mm；

E、钻套外径与中间衬套内径间的{zd0}配合间隙ΔI= 0.027mm；

F、钻头在钻套孔中的倾斜误差：

X1=（B+S+H/2）×X2 ÷H

由于B=5 mm，S=8 mm，H=15 mm。

所以X1=（5+8+9）×0.04÷18=0.059

G、钻套中间衬套内外表面轴度公差e1=e2=0.02 mm；

按概率法相加

ΔT=［（2ΔJ1）2+ e12+ e22+Δ12+ X12］

=0.124 mm

ΔD+ΔT=0.124 mm＜0.2 mm

因而该夹具能保证尺寸36± 0.1 mm的加工要求。

(2)孔φ6轴线对φ40轴线间垂直度公差0.1 mm精度校核

钻套孔轴线对夹具底座间垂直度误差ΔT=0.02 mm

因此此夹具能保证两孔轴线的垂直度要求。

4、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。

（附后 第12页）

5、绘制夹具零件图

（附后第13—18页）

4.结束语

1）目标完成情况：

经过几个月的努力，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， 设计此项目任务重工作量大物力条件有限以及经济上

的原因造成难以落实原材料加工出成品

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：

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{zh1}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。

参考文献

[1] 李华.机械制造技术.高等教育出版社,2007

[2] 薛彦成.公差配合与技术测量,1992

[3] 莫章金·周跃生.AutoCAD2002工程绘图与训练,2007

[4] 隋明阳.机械设计基础,2002