【工装夹具类】多功能组合铣夹具设计【8张图纸】【优秀】
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【工装夹具类】多功能组合铣夹具设计【8张图纸】【优秀】,工装,夹具,多功能,组合,设计,图纸,优秀,优良
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毕业设计（论文）中期报告 题目： 多功能 组合 铣 夹具设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 3 月 20 日 文）进展状况 成了一篇外文文献的翻译 定了夹具的设计方案 经了解夹具的结构及国内外相关研究情况；已经了解了计算机辅助设计方面的基本知识；已经查阅了夹具设计方面的相关资料；掌握了 件的基本建模方法；已经完成了铣床组合夹具总体结构方案的设计；已经基本完成了零件的三维建模。 具设计方案 件的结构分析 零件的材料为 铸铁生产工艺简单，主要铣工件上 50槽，如图所示。 图 1 零件 三维 图 具装配草图 图 2 夹具装配草图 具设计 该夹具为铣工件上 50槽的组合夹具。工件以大平面及 40为定位基准，用支撑件限制工件的转动自由度。通过平板和圆形压板夹紧工件。夹具的定位、压紧装置均安装在由长方形基础板所组成的弯板上。该夹具结构简单，使用方便。 具三维建模 经过一段时间的工作，完成了夹具基本结构的三维建模。 图 3 三维建模图 先是 件不能很好的使用，因此对夹具不能进行仿真模拟，对夹具的质量，以及零件的材料选择等一系列问题不能解决。 解决措施：下功夫学习软件，并找寻相关夹具设计书籍进行学习，经常性的向导师和相关教师请教 。 次是在夹具的设 计过程中，对组合件不能正确进行选择，此环节感觉不是很理解。 解决措施：查阅相关书籍，经常练习设计软件，向导师请教学习。 成夹具及其附属零件的三维模型和 化夹具的整体设计 成说明书和毕业论文 指导教师签 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 题目： 多功能组合铣 夹具设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012 年 12 月 26 日 1 毕业设计（论文） 综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况 ） 题名称 多功能组合铣 夹具设计 题研究背景和意义 合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用，组合夹具分为槽系和孔系两个系列，随着科技不断发展，组合夹具的应用程度在机械行业得到了很大的提高，特别是近年来机械行业领域正朝着高精度、高质量、高效率、低 成本方向发展，因此为了适应现代制造技术的发展，组合夹具的发展也达到了更高的领域，其由原来的孔系组合夹具和槽系组合夹具发展到孔槽系组合夹具。孔槽系组合夹具是采用孔和槽结合的定位结构，克服了槽系夹具刚性差、不稳定，及孔系夹具不能连续调整的缺点，将孔、槽夹具的优势合二为一，其可用几小时的组装周期代替几个月的设计制造周期，从而缩短了生产周期；节省了工时和材料、保证加工精度，提高生产率、降低了生产成本，扩大了机床的工艺范围；还可减轻工人劳动强度，减少夹具库房面积，有利于管理。 合夹具是一种先进的工 艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用。组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换，元件精度一般为 。用组合夹具加工的工件，位置精度一般可达，若精心调整，可以达到 。由于组合夹具有很多优点，又特别适用于新产品试制和多品种小批量生产，所以近年来发展迅速应用较广。组合夹具的主要缺点是体积较大，刚度较差，一次投资多，成本高，这使组合夹具的推广应用受到一定限制。 随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统欲适应这种变化需具备较高的柔性。国外己把柔性制造系统 (为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，组合夹具是工装柔性化的重点。组合夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格、不同尺寸、具有完全互换性的标准元件和组合件，按工件的加工要求组装而成的夹具。它可以拆卸、清洗，并可重新组装 成新的夹具，其应用非常普遍，尤其适合于多品种、中小批量的生产。由于组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的 5%可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。 一个优良的组合夹具必须满足下列基本要求：（ 1）保证工件的加工精度，稳定加工质量 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还要进行定位误差分析，还要注意夹具中其它零部件的结构对加 工精度的影响，确保组合夹具能满足工件的加工精度要求。（ 2）提高生产效率，降低成本 组合夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种 快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。 （ 3）良好的强度、刚度和结构工艺性能 ， 组合夹具的结构应力简单、合理、 便于制造、装配、调整、检验、维修等，有利于提高组合夹具的制造精度。（ 4）操作性能好 组合夹具的操作方便、省力、安全可靠。在客观条件允许及又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。（ 5）经济性好 组合夹具应尽量采用标准件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低组合夹具的成本。因此，设计时应根据生产纲领对组合夹具方案进行必要的技术经济分 析，以提高组合夹具在生产中的经济效益。（ 6）扩大机床的使用范围 使用组合夹具可以改变原机床的用途和使用范围，实现一机多能 。（ 7）排屑顺畅 组合夹具中积集切削会影响到工件的定位精度，切削的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切削将曾加辅助时间，降低生产率。因此组合夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。 国国内的组合夹具始于 20 世纪 60 年代 , 当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂 , 和面向航空工业的保定向阳机械厂 , 和面向航空工业的保定向阳机械厂 , 以后又建立了数个生产组合夹具 元件的工厂。当时产品均为引进前苏联乌斯贝（ ） 槽系组合夹具系统。推广应用遍及机械航空、电子轻工、造船、纺织等各类制造业 , 取丰硕的社会经济效益。在使用过程中改进并修改了原系统 , 建立了适合我国国情有我国特色的槽系组合夹具系统。在当时曾达到全国年产组合夹具元件 800 万件的水平。至今天津保定二厂仍是我国组合夹具的主要生产基地。 20 世纪 80 年代以后 ,两厂又各自独立开发了适合 , 机床加工中心的孔系组合夹具系统 , 不仅满足了我国国内的需求 ,。还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少 , 而由国外配套孔系 夹具 , 价格非常昂贵 , 现大都由国内配套 , 节约了大量外汇。 从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。前苏联的 ( 槽系组合夹具系统非常著名 , 以后又开发了孔系组合夹具系统冲合冲模和焊接组合夹具系统 , 但主要在国内应用 , 出口交流较少。德国一直都重视工艺装备（包括夹具） 的设计制造及其标准化 ,组合夹具和各种机床附件都由专业化中小型企业生产。这些企业中具有代表性的有： 设计生产槽系组合夹具的著名公司； 享誉世界生产完整系列孔系组合夹具系统的供应商； 产中型和 大型孔系组合夹具； 司生产孔系组合检测夹具 , 是为三座标准测量机（ 配套的绝好的柔性检测夹具。目前在美国本土生产销售和出租组合夹具的工厂都是小型企业 ,分为三种类型： 一种是专门销售出租组合夹具的小型工厂 ! 二是工具制造厂 , 同时生产或销售组合夹具 # 三为某类机械厂 , 在生产某一产品的同时也生产销售组合夹具。在芝加哥附近的 司原为德国 司的销售代理商 , 现已独立生产、销售、租赁 , 16 、 12 、 10 三 个系列的公制孔系组合夹具。 一家工具公司 , 生产夹具通用零部件 , 历史悠久 , 20 世纪 82 年代后期开始生产销售英制孔系组合夹具。 司是一家生产标准件夹具通用件和检测仪表附件的工厂 , 也于 10 余年前生产商标为 “英制孔系组合夹具。西部亚利桑那州的 具公司早在 20 多年前开始制造组合夹具的基础件 , 然后用铝板为用户制造过渡板 , 以适应客户各种工件的要求。该公司目前生产有本公司特色的整套英制孔系组合夹具。别为当前国际当前国际上的夹具企业均为中小企业 , 专用夹具可调整夹具主要接受本地区和国内订货 , 而 通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料 , 但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，通常为机床价格 1/105，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势 , 随着我国加入 造业全球一体化的趋势 , 特别是电子商务的日益发展 , 其中蕴藏着很大的商机 , 具有进一步扩大出口良好前景。 究方法或措施 要内容： 绘制装配图、绘制全部非标零件图、主要零件工艺规程编制、说明书。 本设计的基本要求如下： 少于 3000 字的文献综述； 析并确定最佳设计方案； 定总体方案设计，绘制装配图； 用 工具 软件辅助设计完成组合夹具整体结构 ； 阅和专业相关的英文资料，并按要求翻译成中文； 照要求的毕业设计说明书内容、格式及要求，撰写毕业设计说明书。 采用的研究方案 ： 该夹具为铣工件上 50槽的组合夹具。工件以大平面及 40为定位基准，用支撑件限制工件的转动自由度。通 过平板和圆形压板夹紧工件。夹具的定位、压紧装置均安装在由长方形基础板所组成的弯板上，该夹具结构简单，使用方便。 究步骤、方法及措施 ： 组合夹具零件进行工艺 分析，包括零件的技术要求、表面尺寸、形状及位置精度、表面糙度等； 析课题中所涉及的机械原理、机械传动和机构； 图书馆查阅相关的书籍、文献、资料、论文等； 求导师的指导和帮助； 上搜索最新的期刊，了解相关的动态。 期已开展工作 点及难点 : 本课题所研究的重点在于如何经济、快速而又简单准确地完成组合夹具的组装和加工过程，并要求其结构设计合理 , 性能优良 , 满足工艺要求 , 通用性强 , 应用范围广。难点在于工件的装夹和固定，必须确保其各个自由度都能固定。 同时我们还需要 作图工具来配合完成夹具设计过程，而 为以 术为内核的辅助设计软件， 备了 术能够实现的基本功能。作为一个通用的工种设计平台， 拥有强大的人 机交互能力和简便的操作方法，十分方便广大普通用户 期工作： 阅了相关专业资料为设计做好准备； 成和分析最佳方案、文献综述； 成了总体零件图的测绘及其工艺性分析； 行了组合夹具结构的分析，拟订了备选结构方案。 周次填写） 1 2 周：熟悉课题，根据老师给的资料运用 软件绘制零件 图，翻译外文资料； 3 4 周：确定组合夹具类型及结构，绘制组合夹具 结构草图，准备开题答辩； 5 8 周：对夹具工作部分尺寸及公差进行设计计算，并运用 助设计完成部分夹 具零件，准备中期答辩； 9 14 周：运用 成夹具整体结构图，完成夹具零件的选材、工艺规程的编制、装配图及零件图的 绘制等工作； 15 17 周 ：对所有图纸进行校核，编写设计说明书，所有资料提请指导教师检。 参考文献 1 朱耀祥，融亦鸣 制造技术与机床， 2000 年第 8 期 2 杨 杰 夹具系统设计 J2004， (2):35 3 宋冬芳 术的研究进展。应用研究。太原科技 2004 年 10 月第 5 4 马贤智 M机械工业出版社， 1996. 5 许生蛟 上册 机械工业出版社， 1996， 12. 6 6 王光斗，王春福 第三版 上海科学技术出版社， 2005 7 李德信，任建亭，等 础篇 化学工业出版社， 2007 8 付永忠 件设计教程 北京希望电子出版社， 2002 9 林文焕，陈本通 . 机床夹具设计 国防工业出版社， 1987， 1. 10 孙玲玲，王秀伦，马自勤 J2005 11 刘守勇 北京：机械工业出版社， 2003 12 刘文剑主编 尔滨：黑龙江出版社， 200 13 李增志 Z 一研究所， 1997. 14 徐志刚 工程设计， 2000(1):31 一 36. 15 金天国，刘文剑 计系统 001 年第 10 期 16 柏合民，金天国，聂英华，刘文剑 组合机床与自动化技术， 2000 年第 2 期 17 Y J 2002，18: 33518 u . 2002， 18:365 19 C， Y. A J 课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 系主管领导： 年 月 日 本科 毕业设计 (论文 ) 题目： 多功能 组合 铣 夹具设计 系 别 ： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 04 月 I 多功能组合铣夹具设计 摘 要 夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助 产品检测、展示、运输等。轴类工件是常见的工程结构，提高轴类工件铣床夹具设计效率有实际工程意义。 目前，世界上许多国家在计算机辅助夹具设计方面，都做了大量工作。我国在该项领域中尚处于研究阶段。计算机辅助夹具设计是通过计算机软件程序来完成夹具结构设计、总装图和零件图的绘制，以及制定出夹具零件的制造工艺等主要工作的计算机辅助机械设计的一个分支。传统的机床夹具设计需要检索许多资料，并花费许多绘图时间，设计的效率低、成本高。机床夹具设计往往还需借助于设计者的经验。计算机辅助夹具设计的开发和应用，既可缩短设计周期，又能促进机床夹具的标准化和系列化。 在计算机辅助夹具设计中，主要分为组合夹具和专用夹具设计二类。而国际上主要研究的对象是采用标准元件的槽系和孔系的组合夹具。当前国外正向开发夹具柔性化系统领域努力。夹具柔性化主要表现在以下两方面：一是结构的柔性化，即广泛采用标准元件的槽系和孔系组合夹具。二是夹具设计过程柔性化，也就是利用计算机技术和人工智能，把工程师设计夹具的过程描述为一个软件系统。 关键词： 夹具； 件库；标准件；模型 is to to of to is a of of in a in by to u to in a of of to a of of of s to of In I. of is a of a of of in of in of is to is as a of 要符号表 M 弯矩 F 力 n 转速 背吃刀量 T 寿命 d 直径 v 速度 f 进给量 L 长度 P 功率 p 压力 t 时间 录 1 绪论 . 1 究的目的及意义 . 1 内外的发展及研究状况 . 2 外发展现状 . 2 内发展现状 . 3 课题研究的内容 . 3 究内容 . 3 究意义 . 4 2 中型组合夹具概念 . 6 具概念 . 6 床夹具的分类 . 6 系列组合夹具概念 . 7 合夹具元件的分类和编号 . 8 合夹具的组装 . 10 系列组合夹具元件与合件 . 11 3 计系统 . 1 介 . 16 面介绍 . 1 单简介 . 18 具栏简介 . 18 设计思路 . 19 维建模 . 19 维装配 . 21 4 铣直槽夹具设计 . 23 件的结构分析 . 23 艺规程设计 . 23 具设计 . 24 5 总结 . 29 参考文献 . 30 致 谢 . 32 绪论 究的目的及意义 夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。保证稳定可靠地达到各项加工精度要求，缩短加工工时，提高劳动生产率，降低生产成本，可由较低等级的工人进行加工，能扩大机床工艺范围。槽类工件是常见的工 程结构，提高槽类工件铣床夹具设计效率有实际工程意义。应用机床夹具，有利于保证机床的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产。 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求： a. 保证工件的加工精度 ， 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 b. 提高生产效率 ， 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证 操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。 c. 工艺性能好 ， 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。 专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。 d. 使用性能好 ， 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。 e. 经济性好 ， 专用夹具应 尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术毕业设计（论文） 2 经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 内外的发展及研究状况 外发展现状 由于计算机技术迅猛发展、 术和标准化技术的广泛应用 , 国外对零件库技术一直给予了充分的重视。早在 1971 年 , 德国标准化协会（ 建立标准件库而制定发布了标准件和通用件的 准 , 并逐渐得到了多个国家（包括中国）的采用。随着 术的发展和制造业的全球化 , 对零 部件供应商与企业之间 , 企业与企业之间数据交换和共享的要求也日益强烈。为了提供一个传输零件库数据的中性机制和独立于任何使用零件库数据系统的应用系统 , 制定了一个关于计算机可解释的零件库数据表达和交换的国际标准 零件库的基本原理、零件库的概念模型、表达式的逻辑模型、供应商库的逻辑模型、零件族构造方法学等进行了描述 , 为零件库的信息表达、数据交换、使用和更新提供了必要的机制和定义。这一标准的制定和实施为基于的零 件库建立与应用提供 必要条件在具体应用方面 , 目前国外已有多家极具规模的网络零件库。如 。各零件供应厂家提供的 型支持目前世界上较流行的 统如： 。 毕业设计（论文） 3 内发展现状 在理论研究方面 , 上海交大的杨东 , 张申生等对基于 零件库的零件的表达方法、体系结构和实现方案等进行了研究；浙江 大学苏宝华等人基于零件库国际标准（ , 对零件库建立的方法及基于零件库实现产品资源共享的原理进行了研究 , 分析了网上信息交互的类型 , 讨论了零件库在产品设计中的应用；中科院软件研究所对基于 零件库资源共享技术进行了研究；中国矿业大学的张宏林等对建立基于 符合国际标准（ 零件库总体开发方案进行了探讨。 随着各种 许多企业在 并基于 准实现零件信息在不同 统之间的数据交换。但是在国内还没有一个满足零部件供应商与企业之间 , 企业与企业之间数据交换和共享的、投人实际运行的在线零件库。 一提供了一个 3D 标准件的在线零件图库 , 可以通过网络浏览三维零件图 , 查看详细尺寸。但不提供下载功能 , 也没有供应商的信息 , 只相当于一个在线的电子设计手册。 课题研究的内容 究内容 我们目前常见的标准件库主要是基于不同 撑软件的通用零件标准件库，它的建立和使用提高了设计效率，使设计人员有更多的时间注重产品的 设计，充分体现了使用 统所带来的经济效益。 从目前的使用情况来看，主要有二维和三维标准件库两大类。二维标准件库一般是利用编程方式实现的，调用方便。但这种建库方式编程工作量相当大，增加和修改零件时都需修改程序，系统的应用范围窄，此外，二维图形不够直观，不便于设计的可用性评价，也很难进行干涉检验。与此相比，三维平台可以很方便地实现参数驱动功能装配图和零件图关联功能，而且其造型非常直观，进行 毕业设计（论文） 4 干涉检验也非常方便，所以随着三维设计的广泛使用，现在越来越多的标准件库基于三维平台建立。 三维标准件库的建立现 在常用的有三种 : 每一个标准件建立一个实体模型，然后将每个标准件都存储在标准零件库中，在需要时直接调用。这种方法工作量巨大不说，并且会出现存储量占用庞大，管理困难，调用速度慢等一系列问题。 于每一系列的标准件，采用一个独立的子程序来实现，通过预留的接口来实现参数化。这样的好处是不必建立三维实体模型库，标准件实例化是在程序运行时自动形成装配用的零件图形文件，大大节省了硬盘空间。缺点是编程工作量庞大，有些复杂零件建模困难，容易出 错。 于相同系列的标准件具有相间的拓扑结构和不同的尺寸参数，对同一系列的标准件就可以使用同一三维实体模型，不同的实际尺寸由存储在数据库中的参数表来提供。其特点一是现用现生成，执行速度快，占用空间小；二是只通过修改参数表就可以修改标准件，给标准件库的维护和扩充带来了极大的便利。它是一种非常可行的建库方法，因此，本文也正是采用这种方法建立了 境下的标准件库。 究意义 夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要 用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。保证稳定可靠地达到各项加工精度要求，缩短加工工时，提高劳动生产率，降低生产成本，可由较低等级的工人进行加工，能扩大机床工艺范围。槽类工件是常见的工程结构，提高槽类工件铣床夹具设计效率有实际工程意义。应用机床夹具，有利于保证机床的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产。 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求： a. 保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位 方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 b. 提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。 c. 工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。 专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应毕业设计（论文） 5 设置调整和修配结构。 d. 使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条 件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。 e. 经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 2 中型组合夹具概念 6 2 中型组合夹具概念 具概念 在机械制造工业中，为了达到保证产品质量，改 善劳动条件，提高劳动生产条件提高劳动生产率及降低劳动成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着各种工艺装备。它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此，广义的说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原则都不同。但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以 “机床夹具 ”为首。 所谓机床夹具，就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确的确定工件与刀具的准确位置，即将工件的定位及加紧，以完成加工所需的相对运动。所以机床夹具是用以使工件和夹 紧的机床附加装置。 床夹具的分类 夹具的形式很多，可以按照不同的特点进行分类，现主要按以下类型来进行分类： 用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化 ,而且具有一定通用性的夹具，如三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。这类夹具适应性强，可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化，且成为机床附件。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，一般适用于单件小批量生产中。 用夹具 这类夹具是专为零件的某一道 工序的加工而设计和制造的。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。 调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围比通毕业设计（论文） 7 用夹具更广；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一族相似的工件，故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。 合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸 ,清洗后留待组装新夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用 ,并具有减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件、中、小批量多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。组合夹具也已经商品化。 动线夹具 自动线夹具一般分为两种 :一种为固定式夹具 ,它与专用夹具相似 ;另一种为随行夹具 ,使用中夹具随着工件一起运动 ,并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。 夹具还可以按使用 机床可将其分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行以及其他机床夹具等。这是专用夹具设计所用的分类方法。设计专用夹具时 ,机床的组别、型别和主要参数均已确定。它们的不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也各不相同。 按夹紧的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具、真空夹具、离心夹具等。 系列组合夹具概念 组合夹具是在机床夹具零部件标准化的基础上，由一整套预先制造 好的，具有各种不同形状、不同规格的标准元件和合件，按照组合化的原理，针对工件的加工要求组装成各种专用夹具。夹具使用完毕后，可以拆卸，待留组装新夹具时使用。 组合夹具的应用范围十分的广泛。它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单件小批生产等场合，在批量生产也可以利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具，以满足生产要求。用组合夹具元件可以组装成各类机床夹具。数控机床和柔性制造单元的出现，更加推动了组合夹具技术的进步，扩大了组合夹具的应用范围。 使用组合夹具，工件轮廓尺寸在一定范围内不受形状的限制。我国的槽系列组合 夹具可以满足普通机械制造厂的大部分零件的加工，其中 68系毕业设计（论文） 8 列组合夹具主要适用于仪表制造行业的小型零件的加工。适用于各系列组合夹具的工件范围见表 表 各系列组合夹具的适用范围 组合夹具元件的系列 可加工工件的最大外轮廓尺寸（ 6列， 8列 500250250 12列 15001000500 16列 250025001000 应当指出，由于组合夹具有很大的机动性和灵活性，表 所介绍的可加工工件的最大轮廓尺寸，仅是一般情况下的参考数据，通过熟练的组合技术，可用小尺寸系列的元件组装成更大尺寸工件的组合夹具。此外，不同系列的组合夹具元件还可以通过过渡元件共同组装在一套组合夹具上，以达到缩小组合夹具尺寸和减轻组合夹具重量的目的。 组合夹具元件的精度一般在 ，因此在通常情况的组装技术水平下，采用组合夹具加工元件时，工件的位置精度一般在 ，通过精选元件和精心调整，也可达到 的精度。 组合夹具具有 以下特点： a. 元件可供多次使用，但其一旦组装成某个夹具后，该夹具结构仍属专用性，只能一次使用。当变换加工对象时，一般仍需要全部拆开，重新组装成新夹具结构，以满足新工件的加工要求。 b. 夹具不一样 ， 组合夹具的最终精度，是靠各组合元件的精度，直接组合来保证的，不允许进行任何的补充加工，否则无法保证元件的互换性。 c. 合夹具是由各标准件组合起来的，因此刚性较差，尤其是元件连接的接合面接触刚度，对加工精度影响较大。 e. 一般组合夹具的外形尺寸较大，不及专用夹具那样紧凑。 f . 这种夹具不受生产类型的限制 ，可随时组装，以适应生产之需。 合夹具元件的分类和编号 我国目前生产和使用的组合夹具多是槽系列的组合夹具，其元件间以键和键槽定位。用孔和圆销定位的组合夹具称为孔系列组合夹具，目前生产中亦有应用。下面主要介绍槽系列组合夹具元件。 根据连接螺栓直径、支承截面尺寸和定位键槽尺寸，槽系列组合夹具分为三毕业设计（论文） 9 种： 系列组合夹具，又称大型组合夹具，用 “D”表示。 系列组合夹具，又称中型组合夹具，用 “Z”表示。 6系列组合夹具，又称小型夹具，用 “X”表示。 组合夹具元件的 分类，主要根据元件的结构、形状和用途而划分的。按其用途不同，可分为八大类，参见表 有一类是组合夹具组装工具和辅具。分别用 示。 表 元件类别及用途 类别 名称 用途 1 基础件 夹具的基础元件 2 支承件 作夹具骨架的元件 3 定位件 元件间定位和工件定位用的元件 4 导向件 在夹具上确定刀具位置的元件 5 压紧件 作压紧元件或工件的元件 6 紧固件 作紧固元件或工件的元件 7 其他件 在夹具中起辅助作用的元件 8 合件 用于分度、导向、支承等的组合件 9 组装工具 和辅具 在夹具组装中起辅助作用的元件 组合夹具元件的每一类别中又包括对多个品种，每个品种中又有不同的规格。 组合夹具元件的分类编号用分数来表示。分子表示元件的型、类、组、品种，总分类代号。分母表示元件的规格特征尺寸，及规格。 分类标号示例（图 图 元件编号示例 在元件图纸指定的标记处一般标注元件的全部分类编号，但是常用的中型元件一律不标记型别。如上例，可标记为： 毕业设计（论文） 10 合夹具的组装 组合夹具的组装就是将组合夹具元件按照一定的步骤和要求，装配成加工所需要的夹具的全过程。其本质和 设计制造一套专用夹具完全相同，是一个复杂的思维设计和动手装配制造的全过程。但是，组合夹具又有自己的装配特点和装配规律。组装步骤如下： a. 组装前的准备 。 首先明确组装的要求，熟悉有关组装工作的原始资料，即了解工件的加工要求，工件的形状、尺寸、公差和其他技术要求，加工工艺以及使用的机床、刀具等情况。认真分析工件的定位、夹紧、装卸等问题。 b. 拟定组装方案。按工件的定位原理和夹紧的基本要求，确定工件的定位基准面及夹紧部件。选择定位元件、夹紧元件以及相适应的支承元件、基础板等，从而初步确定夹具的结构形式。与其 同时进行有关尺寸的计算和分析，其中包括工件工序尺寸，夹具结构尺寸，测量尺寸及精度分析等。在考虑组装方案时，应该注意矛盾的特殊性，如铣、刨夹具要求刚性好，磨夹具和镗孔夹具要求高的精度。 c. 试装。试装就是把前面设想的夹具结构方案先组装一下，摆出一个样子。对一些主要元件的精度，如等高度、平行度等需进行测量和挑选，但各元件之间暂不紧固。试装的目的就是要检验夹具的结构方案是否合理，发现问题及时解决，最后确定组装方案。 e. 连接。经过试装确定了夹具的结构方案后，即可进行元件的连接和调整工作。按照所要求的位置和数量 装上定位键，用螺栓和螺母连接成不同形式的组装单元，由组装单元装配成不同的结构，最后组装成完整的夹具。通常一套组合夹具顺序是基础部分 定位部分 导向部分 夹紧部分。装配时要求对各有关尺寸进行测量和调整，以达到精度要求。连接和调整要交替进行。调整工作是：正确选择测量基面，合理使用量具，准确测定元件间的相关尺寸。夹具上有关尺寸的公差通常取工件相应尺寸公差的 1/3 1/5。若工件相应的尺寸为自由公差，夹具尺寸公差可取 度公差可取 5。在调整精度要求较高的夹具时要注意积累误差的问题，一般可采取调整垫 片和挑选元件的方法解决。组合夹具的尺寸调整工作十分重要，调整后的夹具精度直接影响工件的加工精度。 f. 检验。检验是按零件的加工要求和其他要求，对组装后的夹具进行一次全面检查，必要时还应在机床上进行试切，以确定夹具达到使用要求。 毕业设计（论文） 11 检验夹具的总装配精度时，要注意测量基准的选择，以积累误差最小为原则，即测量基准尽可能与定位基准重合，测量同一方向上的几个尺寸时，要利用统一的测量基准。夹具总装后的检验项目，应根据工件的加工精度要求而定，除有关尺寸的精度外，一般为同轴度、平行度、垂直度等的相互位置精度。 系列组合夹具元件与合件 我国目前使用最广泛的就是中型槽系列组合夹具，先将各类元件的名称、结构和规格简要介绍如下。 基础件是组合夹具元件中的最大元件，用作组装夹具的基础，通过把其他元件连接起来成为一套夹具。按其形状特征可分为方形、长方形、角铁形、圆形等四个组别。其结构特征又分为简式方形板，二侧槽方形基础板和四侧槽方形基础板。其下边就是几种基础板的示例。 图 面槽正方形基础板 图 5圆形基础板 支承件包括各种垫片、垫板和支承、伸长板、加肋角铁和角度支承等。它在夹具中起上下连接的作用，把 定位件、导向件同基础板连接起来，是组合夹具中毕业设计（论文） 12 的骨架元件。如下所列了几种支承件的结构。 图 槽正方形支承 图 度支承 定位件包括各种键、定位销、定位盘、角度定位件、定位支承、定位板和 类元件主要用来保证元件与元件间的定位连结和元件间的正确安装与定位。如下所列了几种定位件的结构。 图 型键 毕业设计（论文） 13 图 形定位销 导向件包括各种钻模板、钻套和导向支承等，主要用来确定刀具与工件的相对位置，加共时正确引导刀具。如下所列了几种定位件的结构。 图 心钻 模板 图 面十字槽钻模板 压紧件包括这种压板，主要用于夹紧工件。如下所列了几种定位件的结构（ 图 压板 毕业设计（论文） 14 图 形压板 紧固件包括各种螺母、螺钉、螺母和垫圈等。主要用于把夹具上的各种元件连接紧固成一体，以及通过压板夹紧工件。如下所列了几种定位件（图 图 角螺母 图 头螺栓 这类元件，有的有比较明显的用途，有的常无固定的用途，若选用适当，能在组装中得到极为有利的 辅助作用。 图 接板 合件是指在组装过程中不拆散使用的独立部件。其特点是加快组装速度，简化夹具结构，提高组合夹具的万能性（图 毕业设计（论文） 15 图 合板 图 角套筒扳手 为便于组装和操作，结合组合夹具结构特点，电子工业部制定了组装用工具和辅具部颁标准。 3 计系统 16 3 计系统 介 用 面，使用下拉菜单与图标工具相结合的操作指令方式，根据设计内容的不同，可以添加或者隐藏不需要 的指令工具栏，绝大多数操作指令可通过图标指令执行，对于熟悉 用户特别易学易用，普遍的设计人员在很短的时间内就可以掌握 使用方法，并尽快运用到设计实践中。 从 1995 年问世以来，由于其实用性、方便性、创新性、界面的友好性、资源的丰富性、功能的强大性、兼容的多样性，得到了迅速的推广和应用，在全球已拥有超过 30 万用户。为了满足中国市场， 件包含了中国机械制图标准，扩大了使用范围，赢得了中国大量用户，而且每天都有新用户出现。 于 软件，但又与传统的 件不同。如 ，是名副其实的电子图板，只是提供了一种用于计算机代替手工进行绘图的工具和手段。 件是一种三维机械设计软件，零件模型、装配体和工程图三种图形模型相互链接，对任何一种模型的修改，其它两种模型都会产生相应的变化；而且，它具有尺寸驱动功能，通过尺寸标注，可以精确描述、确定模型的结构和尺寸。 面介绍 本课题选用 007 作为本次设计开发的平台。 当用户在 境下安装好 ，点击 开始 程序 2007 或者直接用鼠标直接双击 007 会进入 007 的主界面，如图 示。 进入此界面后，这时需要用户点击 文件 新建 ；或者直接在标题栏中直接点击 “新建 ”图标 ，就会弹出选择 “零件、装配体、工程图的对话框 ”界面，如图 示。在这个界面中选择要进行使用的类型，比如先建立毕业设计（论文） 17 模型，选择 “零件 ”图 标，然后确定即可进入零件设计模块工作主界面，如图 进入零件设计模块工作主界面，从中可以看出 件设计模块工作界面基本环境包括：标题栏、下拉菜单栏、工具栏、 计树、特定工作环境工具条、绘图区、参考坐标系以及状态提示栏。 图 007 的主界面图 择零件、装配体、工程图的对话框 毕业设计（论文） 18 图 件设计模块工作主界面 单简介 主菜单（下拉菜单）是使用者主要的运用工具，所以熟练掌握主菜单的使 用方法对使用者来说是非常重要的。主要包括 文件 、 编辑 、 视图 、 插入 、 格式 、 工具 、 标准件库 、 窗口 、 帮助 索这 10 个菜单，如图 示。 图 主菜单 其中还包含一些其他的下拉菜单，在这里就不在介绍了。通过下拉菜单，可以得到 所有命令。 具栏简介 工具栏是零件设计过程中最常用的手段，设计人员可以在各种工具栏上得到最常用的操作命令。 含的工具栏种类繁多，各有不同的用途。当设计对象、设计 阶段、设计目的的不同时，设计人员希望使用不同的工具栏，而且，工作窗口区域有限，不可能显示全部工具栏，因此，设计人员可根据文件类型（零件、装配体、工程图）来放置工具栏，并自定义、显示、或隐藏工具栏。常用的工具栏通常包括：文件处理、文件打印、视图处理、绘图工具、模型特征毕业设计（论文） 19 等。这些常用的工具栏可以自行的设置，添加你所需要用到的一些工具。在工具 栏空白的位置点击右键会出现一个下拉菜单，通过选择下拉菜单中的有关选项，便可定义不同的工具栏。 设计思路 a. 零件三维模型的建立 要建立 起零件的三维模型，首先要根据零件的具体结构勾画出零件的草图，一般来说这些草图是由点、线或者面组合而成的单一、封闭的图形。根据这些草图进行特征的设计如拉伸、旋转、放样、扫面、倒角、抽壳、拔模等，形成所需的零件的三维模型。 b. 装配造型的建立 装配零部件首先要有装配关系的零件嵌入到装配环境中，按照相切、同轴、重合、平行、垂直等装配关系将零部件之间添加装配约束关系，限制零部件的自由度。 c. 干涉检查 检查相互有接触的零部件之间是否会产生运动干涉，软件可自动进行检查，在系统提示了检查结果后，要对干涉的零件进 行尺寸或者位置的修改。 e. 生成爆炸视图 使装配后的零件再次分离，重新设定它们之间的相对位置，明确的显示零部件的结构和相互之间的装配关系。 f. 装配体的运动仿真 根据装配体实际的运动状态，设置有运动关系的零部件之间的相对运动状态，用来检查零部件之间的位置约束和相对运动关系的正确性，并简单明了的进行仿真运动，是运动件的运动轨迹在装配体中的显示。 g. 二维工程图的设计 可以由三维视图直接生成，在二维工程图上可以加注尺寸和技术要求生成工程图样，使三维实体转换成工程图纸。 维建模 所谓草 图设计就是指在二维草图环境中进行有关设计，是用于绘制零件的基本轮廓。草图设计是建模设计的根本，是生成零部件、装配件、钣金的前提条件。毕业设计（论文） 20 因此熟练准确的运用草图设计是三维设计的基础，也是重中之重。 用户在进入 “零件设计模块 ”界面后点击 “工具栏 ”中的 “草图绘制 ” (绘制新草图，或编辑现有草图 )，在绘图区出现三种视图基准面相互垂直，用户只需用鼠标在基准面上直接点击，选择前视基准面、右视基准面、上视基准面中需要的任一视图基准面作为本次绘制草图的基准面。 若要退出 “草图编辑 ”状态，在绘图区右上角选择 “完成退出 ”图标 ， 或 “取消退去 ”图标 ，如图 示。 图 草图设计环境 草图的绘制命令大都以图标的形式在工具栏中出现，用户也可以直接在显示常用子工具栏，隐藏不常用的子工具栏。常见的简单命令可在草图环境下直接点击进行绘制，比如直线的绘制，在进入到草图绘制环境后，选择草图子工具栏中的 “直线 ”按钮 ，然后就可以用鼠标直接在绘图区选择起点和终点单击，并按 “退出直线绘制命令，此时一条直线就会绘制成功，如图 示。 图 绘制直线 维模型的绘制 首先进入 “草图绘制 ”环境下，使用 （绘制圆。选择圆心然后拖动来设定其半径。
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