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铣床半轴夹具设计【4张CAD图纸+毕业说明书论文】

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关键词：: 铣床夹具设计全套 cad 图纸毕业说明书仿单论文

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摘要

夹具是现如今机械制造业应用的最广泛的加工工艺之一，因为它使得制造业的生产力有了显著地提升，科技的迅速向前发展使得夹具在现代机械制造业的地位愈发的重要，这其中铣床半轴夹具是在铣床上对轴进行操作时所使用的夹具。铣床半轴夹具的设计需要有很长的准备期。对于机械零件的精度，对轴的定位的影响很大。所以，这是一件重要并且麻烦的事，只有专业的技术人员才能熟练地操作。

在现代的产品生产流程过程当中，对于夹具的精度，强度，还有刚度的标准要求的高低，对夹具的使用得稳定性和可靠性大小，工作效率高低都会对产品的产生以及产品的加工质量有着很大的影响。所以，首先了解什么是夹具，夹具是用来干什么用的，明白了这些之后就应该开始着手于准备相应的夹具设计，经过一段周期的准备工作之后就得开始将工件装卡在所设计出的专用夹具之中开始检验定位，定位无误之后进行详细的误差具体分析，同时还得对加工精度做出保证，最后在计算出夹紧力的大小和夹紧位置和点数。现如今，机械制造工业已经从最初的一种品种、大量生产成功的转型到了今天很多品种、小批次、个性化制造，小批量多品种的生产，特别值得一提是在数控加工中得到了很好的应用，在成批生产中代替专用夹具率为35%左右，甚至是高达55%左右，所以传统夹具也已经不再适用现代的机械制造行业，但是夹具是任何工件的产生所不可或缺的一种加工工艺的设备，所以基于此发明了组合夹具这一种新型加工工艺设备，组合夹具设计是现代制造业夹具设计具有一定程度上的通用性，便于拆装，以应对不同工序，不同类型的机床，综上所述，组合夹具的设计是现代夹具制造业夹具设计的最佳选择。

与此同时，在现代的制造业当中夹具有着非常多的样式和类型以及它们都有着自己各自独特的应用的领域，所以现在要进行夹具的设计的话，大多数往往都是凭借有着长期而又丰富的工作经验的工作人员来当设计人员参与设计，所以不同的设计人员，不同的设计小组，因为有着不同的工作经验和阅历，往往设计出来的夹具也会有所不同，夹具的设计方案相比于之前在针对传统的夹具的设计当中所存在的一些问题与难题会一一的被现代制造业的技术的提升和工作人员素质与知识水平的提高所解决的。即便是万一出现报废的情况的话，也完全可以进行补救；技术层次薄弱的问题，提高企业的工艺装备的使用系数。

关键词：夹具设计；定位；夹紧力；组合夹具

Abstract

fixture design is one of the most widely used processing manufacturing now, and the science, technology development quickly make fixture in the status of modern mechanical manufacturing industry more and more important ,the time of the shaft to operate , clamp, milling machine axle shaft fixture looks be like simple, actually is not have so long time to prepare. For precision mechanical parts, is a great influence on axial positioning. So this is an important and troublesome, can only be skilled professional and technical personnel to operate.

in the modern production process, for the precision of the fixtures, intensity, and the standard requirements of high and low stiffness stability and reliability of the use of fixture, the low for the product and the product quality has impact .So, first to understand what is a fixture, it is used to do what, after I see these should start to prepare the corresponding fixture design, after in the design of special fixture on inspection location, locate and correct after

specific, while pledged to processing precision, finally calculate the clamping force and the clamping position and the size of the points. In the design , drilling is an important and troublesome thing, only skilled technicians can accurate hole drilling system. As a result, a large number of production or require parts must be interchangeable, the most effective drilling methods, is to make the recruitment mode, namely the drilling special fixture. Nowadays, mechanical manufacturing has from the original manufacturing , the success of mass production transformation by today, building modular fixture library by using Excel table-driven technology. Based on this, The virtual assembly of moduIar fixture was made for the typical process of one typicaI components.many varieties, small batch more varieties, especially in the machining got very good application, instead of special fixture in the batch production rate was about 35%, or even as high as 55%, so the traditional jig also is no longer applicable in modern manufacturing, any art artifacts produced by a kind of the processing equipment man , so than invented the modular fixture based on the this a new process ting technology equipment, so that what modular fixture design is a modern manufacturing fixture easy to tear open out fit, in reason response to tools about above all, the design of modular fixture is the best choice for modern fixture design.

Key word: grip design; fixed position; clamp force; built-up jig

引言 1

第一章铣床半轴夹具的目的、意义和要求 2

1.1 铣床半轴夹具的设计目的 2

1.2 铣床半轴夹具的设计意义 2

1.3 铣床半轴夹具的设计要求 3

1.4 铣床夹具的应用及发展状况 4

第二章铣床半轴夹具的定位 6

2.1 描述铣床半轴夹具的定位 6

2.2 铣床半轴夹具的定位误差分析 9

第三章夹紧力的计算 11

3.1 夹紧方式及夹紧装置的作用 11

3.2 确定夹紧力时应考虑的计算系数 13

3.3 夹紧力的数值计算 15

3.4 夹紧点的位置与数目 17

第四章铣床半轴夹具的设计图 18

4.1 铣床半轴夹具的装配图及其简单说明 18

4.2 铣床半轴夹具V型零件图及说明 19

4.3 铣床半轴夹具图及说明 22

第五章结论 23

参考文献 24

致谢 25

引言

在工件的机械制造流程之中，工件较刀具或者是机床有着明确的位置，这是保证工件可以有好的加工精度。而夹具就是完成这一加工过程所需要的工艺设备。让工件相较于机床或者有一个确切的位置，让工件在生产过程中保持原来装卡的位置未发生任何变化。

机床夹具现在已经是现代制造工艺过程中必有的公益装备了。大批次工件的生产，工件的精度是我们首先要考虑的问题，其次还要考虑到实用性和生产工件的效率问题，这就需要为某一种零件或是一道工序专门设计其专用的夹具。这样的话只要将工件放入夹具中不用划线就可确定工件和刀具、机床三者彼此之间的位置。

专门的夹具的产生是依赖某一工件或者是一道工序要求专门为其生产和制造出来的。优点是针对性强，但缺点是不具有通用性。在大批次生产中，能使用上专用夹具的情况会有很多，可获得比较理想的生产效率和加工的精度。而铣床的夹具又是比较常见而且常用的夹具，在花键的加工，平面的加工，还有键槽、缺口、成形面等都可以用到铣床夹具。铣削加工用的时间比较少，单个的工件加工的辅助用的时间会有些长，降低辅助的时间是铣床夹具应考虑到的问题，这是方便在大批次零件的生产上采用多工件加工工序提升工作的效率。

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内容简介：: 沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述 1 沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述铣床半轴夹具设计的文献综述姓名：李永帅班级：机制 1101 指导教师：邱国俊摘要铣床半轴夹具及机械制造工艺规程流程是我在毕业之前对所学的相关专业知识的进行综合运用和训练。机械制造业为整个国家的经济提供了相应的技术和装备，其发展水平是国家工业化水平程度主要的标志之一。先进的工艺流程还有着交流和推广先进的制造技术的作用。每个国家都在寻求、研发、利用它。它也被看做是现代国家经济上获得成功的关键因素。生产产品规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的手段和方法都要通过机械加工工艺来体现出来。机床夹具就是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用稳定保证工件的加工精度、减少辅助工时、提高劳动的生产效率、扩大机床的适用范围，从而达到一机多用的目的。针对本次设计我从网上查阅了相关的资料，还到图书馆查阅了大量与本次设计相关的资料如：戴陆武主编的机械夹具设计，陈磊主编的机械制造工艺学等等，尤其是机械夹具设计这本书，对夹具做了详细的讲解，内容丰富，特别是对于工件的定位、定位的方式、定位元件的设计还有定位误差的讲解很是精彩，使我受益良多。对于我的毕业设计有着很大的帮助。关键词 :夹具；设备；发展趋势；正文机械制造过程中用来固定加工对象，并且让它占有正确的位置。从广义上说，在工艺过程中的任何一道工序可以进行快速简便、有效安全地安装工件的装置，这些我们都可称之夹具。比如，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，为了保证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（使工件在沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述 2 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：万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模 (引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具 )、镗模 (引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具 )和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。夹具的发展历程，大约可分为三个阶段：第一阶段主要表现在夹具与人的结合上，这时夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，使得加工过程进一步提高效率和趋于完善 ;第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。 1 国内外发展趋势机械加工工艺及其夹具随着制造技术的发展也突飞猛进。现在的机械加工工程已经突破以往的死模式。夹具是机械加工不可缺少的部件 ,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下 ,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向道路上发展着。 1. 1 高精度机床夹具会直接影响到零件的加工精度，而伴随着机械产品精度的日益提升，势必会对夹具的精度要求也越来越高。随着机床加工精度的提高 ,为了降低定位的误差 ,提高加工精度对夹具的制造精度要求 ,更高精度夹具的定位孔距精度高达 5 m , 夹具支承面的垂直度达到 0. 0100平行度高达 0. 01500到目前为止，机床夹具的精度已经提高到了微米级。沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述 3 1. 2 高效率为了提高机床的生产效率 ,双面、四面以及多件装夹的夹具产品也越来越多。新型的电控永磁夹具 ,加紧和松开工件也只需要用 1 - 2 秒的时间 ,夹具结构的简化 ,为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间 ,瑞典 3R 夹具仅用时 1 分钟 ,即可完成线切割机床夹具的安装与校正。而采用美国公司的球锁装夹的系统 ,1 分钟之内就能将夹具的定位和锁紧在机床工作台上。 1. 3 柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有 :工序的特征、生产的批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要由：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等为适应现代机械加工业的多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构变为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 1. 4 标准化机床夹具的目的就在于提高生产效率，这样就必须使其具有标准化和通用化，而机床夹具的标准化与通用化是相互关联的两个方面。目前就我国已有的夹具的零件及部件的国家标准： 2148 夹具、组合的夹具标准等。机床夹具的标准化，会有利于夹具的商业化生产，又利于缩短生产的准备周期，降低生产的总成本。随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代化加工设备的广泛应用，使得传统的机械加工的制造方法发生了重大变革，由一次装夹多面加工，替代了传统的多次装夹和多次加工，由大批量生产转变为多品种小批量的生产。夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具，转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的扩大化，已经装夹具的引导刀具的功能完全替代，给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。当前社会的技术和经济的发展的很快，世界的竞争也已经成功转向为企业之间的竞争，这种竞争在机械工业中表现的尤为突出。表现为：沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述 4 （ 1）新产品开发研制速度加快、产品的品种与系列也越来越多样化。（ 2）生产周期要求越来越短，精度越来越高，这些特点直接就决定了生产过程必须向敏捷化、柔性化的制造技术的发展才能保证适应市场的需要。与此同时，产品全寿命周期的精度的质量也要得到相应保证。这也是现代高效加工理念下的并行工程、快速反应制造策略。具体到企业实际，在机床功能确定、工艺相对完善的情况下，工艺装备的快速设计制造就成为当今生产过程中缩短周期的有效途径。因此解决夹具的问题，特别是采用具，能够迅速提高生产各类产品和零部件的综合制造能力。机械制造业夹具应用现状经过全行业 60 多年的不懈努力，尤其是在改革开放之后这 30 多年的进一步的在原有较为薄弱的基础上迅猛的发展起来，机床的产品也己经具备了一定的市场竞争力，和生产的实力。现在中国制造也已经开始走出国门进入世界范围之内。如中国的动车，军用装备等，会在世界这个广阔的舞台占据一片江山的。参考文献 1 陈立德主编机械设计基础北京：高等教育出版社 ,2002:30168. 2 龚定安等 M，西安，西安交通大学出版社， 3 张进生 M，北京，机械工业出版社， 4 张志明等 M，北京，国防工业出版社， 5 王光斗，王春福主编 M，上海科学技术出版社， 6 孙玲玲 D学 11. 沈阳化工大学科亚学院本科毕业论文题目：铣床半轴夹具设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机制 1101 学生姓名：李永帅指导教师：邱国俊论文提交日期： 2015 年 6 月 1 日论文答辩日期： 2015 年 6 月 5 日毕业设计（论文）任务书专业：机械设计制造及其自动化 1101班学生：李永帅毕业设计（论文）题目：铣床半轴夹具设计毕业设计（论文）内容：利用者用三维设计将所设计的夹具按照已经计算好的数据完整的画出来。毕业设计（论文）专题部分：铣床夹具的定位、夹紧的方式、夹紧力的计算说明和铣床半轴夹具的设计图及其简单的说明。起止时间： 2015年 3 月 16日至 6 月 5 日。指导教师：签字年月日摘要夹具是现如今机械制造业应用的最广泛的加工工艺之一，因为它使得制造业的生产力有了显著地提升，科技的迅速向前发展使得夹具在现代机械制造业的地位愈发的重要，这其中铣床半轴夹具是在铣床上对轴进行操作时所使用的夹具。铣床半轴夹具的设计需要有很长的准备期。对于机械零件的精度，对轴的定位的影响很大。所以，这是一件重要并且麻烦的事，只有专业的技术人员才能熟练地操作。在现代的产品生产流程过程当中，对于夹具的精度，强度，还有刚度的标准要求的高低，对夹具的使用得稳定性和可靠性大小，工作效率高低都会对产品的产生以及产品的加工质量有着很大的影响。所以，首先了解什么是夹具，夹具是用来干什么用的，明白了这些之后就应该开始着手于准备相应的夹具设计，经过一段周期的准备工作之后就得开始将工件装卡在所设计出的专用夹具之中开始检验定位，定位无误之后进行详细的误差具体分析，同时还得对加工精度做出保证，最后在计算出夹紧力的大小和夹紧位置和点数。现如今，机械制造工业已经从最初的一种品种、大量生产成功的转型到了今天很多品种、小批次、个性化制造，小批量多品种的生产，特别值得一提是在数控加工中得到了很好的应用，在成批生产中代替专用夹具率为 35%左右，甚至是高达 55%左右，所以传统夹具也已经不再适用现代的机械制造行业，但是夹具是任何工件的产生所不可或缺的一种加工工艺的设备，所以基于此发明了组合夹具这一种新型加工工艺设备，组合夹具设计是现代制造业夹具设计具有一定程度上的通用性，便于拆装，以应对不同工序，不同类型的机床，综上所述，组合夹具的设计是现代夹具制造业夹具设计的最佳选择。与此同时，在现代的制造业当中夹具有着非常多的样式和类型以及它们都有着自己各自独特的应用的领域，所以现在要进行夹具的设计的话，大多数往往都是凭借有着长期而又丰富的工作经验的工作人员来当设计人员参与设计，所以不同的设计人员，不同的设计小组，因为有着不同的工作经验和阅历，往往设计出来的夹具也会有所不同，夹具的设计方案相比于之前在针对传统的夹具的设计当中所存在的一些问题与难题会一一的被现代制造业的技术的提升和工作人员素质与知识水平的提高所解决的。即便是万一出现报废的情况的话，也完全可以进行补救；技术层次薄弱的问题，提高企业的工艺装备的使用系数。关键词：夹具设计；定位；夹紧力；组合夹具 is of in of of to be is so to is a on So is an be to in of of of of to is a it is to do to in of on to of In is an As a a of or be is to of by by on of of in of in 5%, or as 5%, so is no in by a of so on a so is a to in to of is In of of so is of a in as to in so of of be be in of to do of to of of 目录引言 . 1 第一章铣床半轴夹具的目的、意义和要求 . 2 床半轴夹具的设计目的 . 2 床半轴夹具的设计意义 . 2 铣床半轴夹具的设计要求 . 3 床夹具的应用及发展状况 . 4 第二章铣床半轴夹具的定位 . 6 述铣床半轴夹具的定位 . 6 床半轴夹具的定位误差分析 . 9 第三章夹紧力的计算 . 11 紧方式及夹紧装置的作用 . 11 定夹紧力时应考虑的计算系数 . 13 紧力的数值计算 . 15 紧点的位置与数目 . 17 第四章铣床半轴夹具的设计图 . 18 床半轴夹具的装配图及其简单说明 . 18 床半轴夹具 V 型零件图及说明 . 19 床半轴夹具图及说明 . 22 第五章结论 . 23 参考文献 . 24 致谢 . 25 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文引言 1 引言在工件的机械制造流程之中，工件较刀具或者是机床有着明确的位置，这是保证工件可以有好的加工精度。而夹具就是完成这一加工过程所需要的工艺设备。让工件相较于机床或者有一个确切的位置，让工件在生产过程中保持原来装卡的位置未发生任何变化。机床夹具现在已经是现代制造工艺过程中必有的公益装备了。大批次工件的生产，工件的精度是我们首先要考虑的问题，其次还要考虑到实用性和生产工件的效率问题，这就需要为某一种零件或是一道工序专门设计其专用的夹具。这样的话只要将工件放入夹具中不用划线就可确定工件和刀具、机床三者彼此之间的位置。专门的夹具的产生是依赖某一工件或者是一道工序要求专门为其生产和制造出来的。优点是针对性强，但缺点是不具有通用性。在大批次生产中，能使用上专用夹具的情况会有很多，可获得比较理想的生产效率和加工的精度。而铣床的夹具又是比较常见而且常用的夹具，在花键的加工，平面的加工，还有键槽、缺口、成形面等都可以用到铣床夹具。铣削加工用的时间比较少，单个的工件加工的辅助用的时间会有些长，降低辅助的时间是铣床夹具应考虑到的问题，这是方便在大批次零件的生产上采用多工件加工工序提升工作的效率。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章铣床半轴夹具设计的目的、意义和要求 2 第一章铣床半轴夹具设计的目的、意义和要求床半轴夹具设计的设计目的夹具作为一种常用的加工工艺装备，在制造的流程中，应用到了大量的夹具，在这其中机床夹具就是其中比较典型的一种，将其装在机床上之后让工件与刀具和机床保持着正确的位置，能承受对它力的作用，例如虎口钳、分度头等，都是属于机床夹具的。在机械加工中，机床夹具的主要作用有以下六个方面：（ 1）确保加工的精度，用专用夹具进行安装，优势在于能够精准快速的定位，可以保证加工的精度既稳定有可靠。（ 2）提升劳动的生产效率，减少划线消耗的时间，提升加工工件的刚度，进一步提高产品的生产效率。（ 3）改良工作条件，采用夹具装卡工件的话既方便又省时还比较安全，可靠性比较高，采用液压气压夹紧装置降低疲劳强度，保证工人的人身安全。（ 4）控制生产的成本。批量生产的工件用夹具的话会提升生产的效率，相对而言降低了生产成本，生产的批次越大，生产的成本愈来愈低。（ 5）保证工艺纪律；（ 6）获得良好经济效率。但是，处在不同的生产环境中，着重区分不同的侧重点。在进行夹具设计之前应该想到加工的技术需求，产品的生产成本，工人是否可以熟练地进行操作等方面的问题，达到预期希望。床半轴夹具的设计意义：夹具设计作为整个生产过程的第一道工序，准备的周期长，有很重要的位置，夹具设计的成功还是失败对产品的质量有很大的关系。准备和设计所耗费的周期是整个沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章铣床半轴夹具设计的目的、意义和要求 3 生产过程当中最长的，是实际决定着整个生产准备周期的关键。通过我个人的实习经历我了解到： (1) 夹具设计中尽量釆用标准件和常用件：工作人员在准备夹具设计时，通常选择标准通用件进开始设计，如不这样做的话若每次工作人员重新对这些零件进行造型，务必会浪费大量的精力、时间、资金，劳动强度极大。 (2) 夹具设计是一个高度依赖经验的设计问题：工作人员在思考夹具具体的设计方案时，会依靠自己工作中所积累的经验把新工件的结构、特征和目前市面上有的工件进行比较，在原先就有的一些用途的基础上在进行研发新的作用还有用处。对夹具设计现在有的经验，将标准化的数据运用到设计当中去会使工装设计的周期进一步的缩短，设计周期的缩短会提升夹具设计的质量，用数据库的管理，用标准化的数据，将标准件、通用件和过往设计的经验进行夹具设计，降低劳动强度，减少了劳动时间。床半轴夹具的设计要求：夹具设计及操作简要说明：夹具的主要组成部分包括：夹具体、夹紧装置、定位元件。机床夹具的组成和各组成部分之间的关系如图所示。由上所述，夹具的设计着重考虑劳动生产力对其进行的干扰，夹具的结构便于操沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章铣床半轴夹具设计的目的、意义和要求 4 作，结构简单，降低成本，这样夹具会有高的性价比。床半轴夹具的应用及发展状况：夹具出现在 18 世纪左右，由于技术的发展和提升，夹具的作用已经从最初的用做一种辅助的工具发展到了现在是工艺装备门类齐全的一种工艺装备。 (1) 机床夹具的现状就目前为止在我学习和实习期间我所了解并且接触到的机床的夹具工件产品里，小批量，多层次的生产模式已经占据现代工种品类的 70%以上了，为了抢夺市场，现代产品的更新速度愈来愈快，快到我这个产品还没有完全弄明白时，新的夹具工件品种就已经问市，而现在所设计的专用夹具每隔几年就会更新一次左右，但是这些专用夹具中损耗率比传统的夹具降低了 20%右，在最近几年随着成组技术的成熟，柔性制造，多到工序一体机式加工，对于夹具又有了更高的要求： a、准确快速装配产品，降低成本，缩小生产周期； b、能装夹一组具有相似性特征的工件； c、能适用于精密加工的高精度机床夹具； d、能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； e、建立液压站作为动力源的夹紧装置，提升生产效率； f、提高机床夹具的标准化程度； (2) 现代机床夹具的发展方向技术的提升带来了更多的市场需求，产品的更新速度变得飞快，周期愈来愈短，产品的质量不断提升，生产成本愈发的降低，这些问题已经凸显出来，现代机床夹具如何来适应变化多端的市场需要，这是我们机械人都应该想想的问题，夹具发展的特点来看，机床夹具主要方面有：功能柔性化，今后的主要生产方式依然为多品种，小批次生产的方式，同时机床夹具在特定的范围之内适用于不同工种和生产产品的方式。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章铣床半轴夹具设计的目的、意义和要求 5 传动高效化、自动化，为了降低工人的劳动强度，减少装卡的时间，从而快速提升劳动效率，目前制造业开始采用机械自动化高效率的传动机制部件。制造的精密化，技术的提升带来的对产品更高的质量要求，产品的质量的提升与之匹配的夹具的精度要求也越来越高比如定心夹具的定心精度现在可以高达亚微米级。结构标准化、模块化，夹具的柔性化和专业化的生产是建立在夹具标准化的基础上的。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章铣床半轴夹具的定位选择 6 第二章定位的选择床半轴夹具设计的定位述利用夹具来加工工件有着许多加工标准，主要是满足工件的加工表面位置的精度和尺寸大小的要求，所以必须保证在加工过程当中工件相对于机床的进给运动有着明确的位置关系。（ 1）基准基准是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。根据作用不同，可将基准做如下分类 : 装配基准工序基准测量基准定位基准工艺基准设计基准基准（ 2）设计基准在零件图上用来确定其他点、线、面位置的基准，称为设计基准。（ 3）定位基准加工时工件定位所使用的基准，称为定位基准。（ 4）定位与夹紧。夹紧和定位是工件装夹是有联系的两道工序。在元件利用定位元件定好位置之后，使其在重力、切削力、轴向力等外力的作用之下保持自己的位置，加紧机构能够将定位和夹紧同时完成，比如三爪式自定心卡盘。制工件自由度与加工要求的关系（ 1）自由度的概念从刚体的运动学中知道，一个自由的物体在三维空间中共有 6 个自由度，物体在沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章铣床半轴夹具的定位选择 7 三维空间中有任意的位置。移动自由度就是刚体在 y,个坐标轴上移动。转动自由度就是从 y,示如图所示：图由度（ 2）六点定位原则。任何物体在三维空间中都会有它们的位置，要想准确定位的话，要限制它轴向的移动和周向的转动，分析工件的定位，一个支撑点限制一个自由度，工件的 6个自由度就要有 6个符合的支撑点来限制它，让工件进行完全定位，这就是六点定位原则。（ 1）完全定位完全定位是指不重复地限制了工件的六个自由度的定位。（ 2）不完全定位根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。（ 3）欠定位出现欠定位的现象就是原本应该限制住的自由度，但在实际中并没有限制，就是欠定位，在零件的生产中出现欠定位后会使零件的精度无法进行保证，不能够生产出来合格的产品。（ 4）过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。工件的外圆柱面的定位有两种形式支撑定位与定心定位。夹具设计中常用于外表面定位的定位元件有这么几种支撑板、位套是外圆表面定心定位，沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章铣床半轴夹具的定位选择 8 支撑板是外园表面支撑定位。工件的套筒类的元件，油槽和加工键槽，对对称性的要求极高，采用外圆柱面定位，由此选用中 0 , 90 , 120 。用的最多的就是 90 。此加工工序有两道工序，如图可知：。图位方案工位 1：键槽加工 6件的外圆和端面用 v 型块进行制动定位和销定位。限制工件的五个自由度 y, 工位 2：键槽加工 6工完毕油槽加工件的外圆和端面用 v 型块进行制动定位和销定位，限制工件的五个自由度，在间键槽处进行销定位，限制工件的3 个自由度即 y，样工件就被限制了 8 个自由度，这是过定位。工件加工过程中定位元件的尺寸、形状和位置，都符合要求，过定位对此影响不算太大，这是过定位所允许的，键槽用销定位来满足两槽间的位置要求即可。位误差分析所谓的六点定位原则就是处理工件在三维空间中如何定位的问题，工件在夹具体中是如何确定正确的位置的，但一批工件分别在夹具体中定位时，各工件要求的位置并不完全相同，这就出现了准与不准的问题，在加工过后加工尺寸都不一样，会造成沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章铣床半轴夹具的定位选择 9 一些误差上的问题。工件在生产加工过程当中，误差产生的原因有很多，定位误差是误差当中的一部分，限定定位的误差不得超过加工误差的 1/4 1/3。即 : D(1/ 4 1/3)T 式中： D 是定位误差，单位为 T 是工件的加工误差，单位为位误差的计算如图所示为定位误差D 架角度 D2=d/2d/2 D3=d/21/a/2 60 0 20 择标准的 90 的再不计制造误差采用外圆表面定位 ,定位基准面的制造误差会使工件的定位中心进行偏移 ,造成基准位移误差 ,但其方向不改变 . 由于工件受公差直径 d 的影响，工件的中心沿 Z 方向从移，其位移量为 d/2a/3 F=d/2a/3 式中 d 工件定位的直径公差（ a/2V 形块的半角。其沿沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章铣床半轴夹具的定位选择 10 工件在依次定位之后 , 基准的不重合会让各工件位置的发生一点变化 ,导致基准不重合是限位基准和定位基准的不重合。产生基准位移的误差。定位的基准与工序的基准不重合，造成误差基准不重合。对于定位元件而言，它的基准定位在外圆的轮廓，要想准确定位选择定位元件是长的需用 2个向和周向的全方位的定位，其中的一个长的要限制的是 y 轴的位移还有旋转，限制了这 4个自由度之后，保证了工件尺寸的加工的精度的大小，而另一块就是要选择滑块就是为了防止过定位用的。能造成误差的原因据我个人分析过后得出大致在两个方面上，其中一方面是其定位的基准和设计的基准的不重合造成的，另外就是定位基准与限制基准的不重合所造成的。根据零件图可知， T= a=90 。 T/2(1/的形状公差为据公式可知，其结果符合要求。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章夹紧力的计算说明 11 第三章 . 夹紧力的计算说明紧方式及夹紧装置的作用工件的定位之后将工件固定，并且在工艺流程当中保证原先夹紧定位保持不变的装置为夹紧装置。夹紧装置的组成由以下三部分组成。 1)、动力源装置：是夹紧力的产生装置。据我的了解，动力源装置分为手动、机动两种夹紧方式。手动夹紧需要人工进行操作，但是用人工夹紧用时比较费时费力。为了改变这样的现状，机动夹紧是目前在大批量生产中采用的方式，提升工作效率，降低劳动的强度，机动夹紧的力源大致主要有气液联动、电磁、真空气动、液压、等动力夹紧装置。 2)、传力机构：是夹紧元件和动力源传递动力用的一种机构。在改变作用力的方向上改变作用力的大小。同时，还有一定的自锁能力，防止夹紧力因为意外消失后，依然可以将夹紧系统处于一种稳定可靠的夹紧状态，在手动夹紧时用到这种情况较多。 3)、夹紧元件：直接与工件接触并且起到夹紧作用的执行元件。设计夹紧装置遵循以下几项原则： 1)、工件不动原则：在夹紧过程当中，工件定好位，占据好位置之后就不会进行移动。 2)、工件不变形原则：夹紧力在允许的范围之内，在保证夹紧的同时还要有稳定可靠的状态，在夹紧的状态下保持工件在工作时不发生任何形式的变形。 3)、工件不振动原则：刚性较差的工件并不适合用气缸直接压紧，加强夹紧元件的刚度和支撑件的强度，让夹紧的部位贴近工件的加工表面，避免工件和夹紧系统的振动。 4)、安全可靠原则：夹紧传力机构还要有夹紧的距离，还要有手动自锁夹紧装置，沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章夹紧力的计算说明 12 来确保的夹紧可靠性。 5)、经济实用原则：夹紧装置的结构简单为了方便制造、维修，操作简便、省时省力，可靠性稳定。夹紧机构是在夹紧工件选定夹紧点的完整的结构。工件与挡压板贴近接触，施力的机构是夹紧力的主要部分，夹紧机构说明如下： a、可以浮动：工件上各夹紧点会有误差的存在，为了可靠地夹紧工件，需要一个挡板靠近已经夹紧的工件，用球面垫圈、球面支承及间隙联接销不实现可以使挡板及支承件等产生浮动。 b、可以联动：在设计中广泛采用各种联动机构的目的在于实现多个方向上的夹紧力同时作用，并使操作简便。 c、可以增力：减小动力源的作用会在夹紧机构中采用增力机构。螺旋、杠杆、斜面、铰链及其组合是最常用的增力机构。 d、可以自锁：自锁就是去掉动力源后，仍能保持夹紧状态，就是夹紧机构的自锁。夹紧机构十分重要并且必要的特性就是其自锁能力。螺旋、斜面及偏心机构是比较常见的自锁机构。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章夹紧力的计算说明 13 定夹紧力时应考虑的计算系数算夹紧力的计算系数 f 很多情形下不是夹具定位支撑夹紧机构本身直接承受工件夹紧力的作用，而在工件的工作的状态之下，工件的支撑夹紧机构所产生的摩擦力为了防止工件发生平移或者是转动。而摩擦系数的大小的确立主要依靠工件、指压板、支撑架间的接触形式。件和支承件之间的摩擦系数； f 是工件和压板之间的摩擦系数；查表得 F= f=0.5 加工过程当中，由于工艺流程的不同，工件的预料和工件加工余量的不同，还得考虑刀具钝化的因素，因而要想确定夹紧力的大小是很困难的，为了夹紧的可靠，实际要的的夹紧力要计算所得结果和安全系数相乘。 K=2*4 式中，基本安全系数加工状态系数刀具钝化系数切削特点系数以 K=2*4=阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章夹紧力的计算说明 14 紧力的确定夹紧力的三要素（ 1）夹紧力的大小夹紧力的大小，可以用来确定工件是否已经夹紧，已经处在稳定可靠的状态下，一般来说，夹紧力的大小是作用在工件上的，和工件受到的其他的一些作用力保持一个平衡的状态。还有夹紧力的大小还和传力机构的传递效率成正比的关系，还有工艺的整个系统有关系。计算夹紧力的大小时，夹紧力的计算是很复杂的，不简单，为了简化计算夹紧力的大小，一般我们都会将工件及其夹具作为一个整体来看待的，根据工件所受到的夹紧力还有切削力的作用情况，根据平衡力的计算公式得出理论上的夹紧力的大小，再将结果和安全系数相乘得出实际上的夹紧力的大小。即式中 : 实际所需夹紧力，单位为 N；在特定条件下，计算出理论上的夹紧力，单位为 N； K 表示安全系数，初次计算后，粗加工取 K 加工取 K （ 2）紧力的方向夹紧力的方向和工件的基本配置，工件的外力作用方向的选择保持一致。选择时必须遵守以下准则： a、夹紧力的方向对定位的平衡有着很重要的作用，定位的基准面与主夹紧力的方向保持一致。 b、夹紧力方向可以减小夹紧力又可以减小工件的变形、降低疲劳强度。 c、刚性较好的位置是夹紧力所在的方向。但是在工件的表面的刚度大小并不相同，这就造成了不同的受力表面与其接触面的面积的大小而各不相同。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章夹紧力的计算说明 15 (3)夹紧力作用点夹紧件与工件接触面是其作用点的接触面。作用点的选择是在夹紧方向在确定之后从而确定夹紧数目和位置。最佳的夹紧状态是夹紧力首要索要考虑的因素。而选择适当夹紧力作用点有以下准则： a、夹紧作用力需定位元件能承受力的作用，应量让支撑点和夹紧力相吻合，让夹紧力作用在支承上。 b、夹紧力的作用点在工件刚性好的地方。有的零件刚度比较差的夹紧力作用点由中心一个点转换成双边两点夹紧，这样的话变形减小幅度会很大，同时夹紧更为可靠。 c、夹紧力的作用点贴近工件的加工表面，这样做的主要目的是为了防止工件在工作状态下发生振动，甚至是发生变形现象，为了防止这样的事情发生，提升工件的可靠性和稳定性。综上所诉，夹紧力的三要素的确立，必须去考虑工件结构上的特征，加工工艺的方法，定位元件的定位方式和如何去分配布置定位元件的结构，最终就可确立出具体设计符合猜想的夹紧装置。紧力的数值计算选择夹紧力的作用点和方向应注意： a) 夹紧力应朝向主要限位面； b) 夹紧力的作用点应落在定位组件支承范围内； c) 加紧力的作用点在工件刚性较好的部位； d) 夹紧力作用点应靠近工件的加工表面；夹紧力大小主要取决于切削力和重力的大小和方向。夹紧力的作用点和方向的判定与工件的定位基准的选择有着密不可分的联系，着两个参数的数值已经在机床工艺方案上确定下来，所以接下来得考虑夹紧力的大小问题了。 1）刀具：采用高速钢立铣刀 60 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章夹紧力的计算说明 16 机床：的功率表得其中： 60800正的系数为 1 & 为走刀量 =35， =6， D=75 代入上式，可得 p=计算这切削力时，得把修正的系数考虑进去。夹紧力的计算用压板和削力的计算工式为 W=2F*+们选用的标准 a=90 其中的为支撑面为平面，我们取为安全系数，粗加工时， K=这里取为工件直径， D=35 M=D/2*=2F*+远远小于 p,夹紧力满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章夹紧力的计算说明 17 紧点的数目及位置紧点的数目夹紧力作用点数目的确定所要要求的是：那些强度较差的工件，夹紧点的数目会增多，夹紧数目一旦增多就要避免夹紧力的集中作用，要想办法分散这些夹紧力，让它们作用到工件的不同部位，这样做会让工件夹紧变形的程度降低很大。但是夹紧点越多，夹紧机构就越复杂，从而夹紧的可靠性就会不稳定。这时应该用多点夹紧的方式，用应力公式将夹紧点的具体数目。紧点的位置工件的定位稳定是由夹紧力的作用点的位置保证的，这样做是为了防止工件在夹紧过程中发生位移或偏转。夹具的支撑定位的位置应该在夹紧力的作用点处。工件的结构还有工件的形状也比较简单。这样的话，工件在不同的部位上和不同的方向上得刚度和强度都不会太相同。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章铣床半轴夹具的设计图及简单说明 18 第四章铣床半轴夹具的设计图床半轴夹具装配图如下按照国际标准的技术要求将总装配图按 1： 1 的比例进行绘制，这样的图样有着较好的直观性。将必要的尺寸、配合和公差在总装配图中标注出来进一步直观整个装配图。而在这其中，在主视图中用两个夹具将轴的两端进行夹紧和定位， v 型块被装卡在半轴之中，而这些都是为了让半轴在轴向上进行轴向的固定，用销钉在轴端的一侧进行定位，而另一侧的销钉装卡在底座之中去，而这样做的主要目的在于为了使轴的周向进行定位。这样轴的轴向和周向就全部被固定，将轴进行了完全定位，符合设计的要求。俯视图是用于装卡轴，并使轴在轴向和周向在底盘上进行全方位的定位，有了俯视图清晰地显示出轴的装卡情况。而左视图的目的是为了更加直观地观察整个夹具体的夹具，观测是更为的简单方便。将外轮廓的尺寸在装配图中标注出来，让大家能够知道整个装配图的铣床夹具大小、尺寸的大小。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章铣床半轴夹具的设计图及简单说明 19 型零件块附图如下对于总装配图中的非标准零件图，视图应尽量与其在装配图中的位置保持一致。作为 v 型块的尺寸零件图在主装配图中的作用是为了让轴进行轴向上的定位装置。其主要的参数图上所显示的那样。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章铣床半轴夹具的设计图及简单说明 20 铣床半轴夹具零件图如下图所示：半轴夹具零件图的绘制是为了更好地、清晰地和主装配图进行配套观察及半轴的在主装配图上的轴的相关详细参数，在零件图中将详细的重要参数进行一一标注，以便于了解主装配图的设计参数的多少。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章铣床半轴夹具的设计图及简单说明 21 夹具零件图如下图所示：夹具精度分析如下：（ 1）确保尺寸精度来加工键槽，必须控制夹具与铣床工作台在垂直方向的安装误差和要注意垂直方向上的位移误差，由此可知，引起安装误差的原因是底座上接触平面与具体底座平面和机床工作台面的位置误差。（ 2）用于定位的导向键的平面中心和工件的平面轴向线保持平行。夹具体在铣床的工作台上将导向键的轴线平面度误差和中

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