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辽宁工大机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称十字轴共1页第1页材 料 牌 号20CrMoTi毛 坯 种 类模锻毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 序 内 容设 备工 艺 装 备工 时夹具刀具名称刀具规格量 具1车25外圆至25.50.0228确保两处108位置度要求普通车床CA6140四抓卡盘YW1 45.游标卡尺3min2 平端面，保证108至1090.03普通车床CA6140小弯板YW145游标卡尺3min3将109一端25.50.0228装入弯板，用压板压紧定位，车另一端面保证对称度车25至25.20.02长29.90.02倒钝普通车床CA6140小弯板YW145游标卡尺3min4车另一端面将25.20.0229.9装入压板孔内用压板压紧，车25至25.20.0229.9保轴颈形位公差的要求普通车床CA6140小弯板YW145游标卡尺3min5松开压板调头，将另一端装入25.2孔内压紧，车25至25.20.0229.9保108的要求松开压板车另外一端至尺寸25.20.02长29.90.02普通车床CA6140小弯板YW145游标卡尺3min6钻车M8丝孔， 2360深4，倒角60普通车床CA6140四爪夹盘钻头游标卡尺、千分尺5min7 钻46孔,钻48深26孔，倒角60台钻钻模钻头卡尺9min8热处理，淬火25四个轴颈上，硬度保证HRC58-631000件/30min9以双向60为基准磨削2530长至尺寸要求，保证四轴颈圆柱度要求1431外圆模砂轮千分尺、游标卡尺12min10按图纸要求检查附表1 机械加工工艺过程综合卡片辽宁工程技术大学零件号 材料20GrMoTi 编制 陈宏川2008.6.30机械加工工艺过程综合卡片零件名称 十字轴毛坯重量1.34kg 指导生产类型大批生产毛坯种类锻件审核工序安装（工位）工步工序说明工序简图机床夹具或辅助工具刀具 4 12 钻孔钻6孔，孔深54mm调头夹紧，钻6孔深至通孔 台钻专用夹具麻花钻头 6mm 辽宁工程技术大学零件号 材料 20GrMoTi编制陈宏川2008.6.30机械加工工艺过程综合卡片零件名称十字轴毛坯重量 1.34kg指导生产类型大批生产毛坯种类铸件审核工序安装（工位）工步工序说明工序简图机床夹具或辅助工具刀具 4 34 钻另一端6孔深54mm。调头夹紧，钻6孔深至通孔台钻专用夹具麻花钻头 6mm 3辽宁工程技术大学课程设计I辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计班级：机械工程及自动化 05-2 班姓名：陈宏川 指导教师：张连勇 完成日期：2008.6.30 辽宁工程技术大学课程设计II课程设计任务书课程设计任务书一、设计题目一、设计题目 十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计二、二、原始资料原始资料(1) 被加工零件的零件图 1 张(2) 生产类型 :大批生产三、上交材料三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1 张(2) 工件的毛坯图 1 张(3) 机械加工工艺过程卡片 1 张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张(5) 夹具装配图 1 张(6) 夹具体图 1 张(7) 课程设计说明书 (60008000 字) 1 份说说明明书书主主要要包包括括以以下下内内容容（章章节节）目录 摘要（中外文对照的，各占一页）零件工艺性分析机械加工工艺规程设计 指定工序的专用机床夹具设计 方案综合评价与结论体会与展望参考文献 列出参考文献 (包括书、期刊、报告等，10 条以上 )课程设计说明书一律用A4 纸、纵向打印 .四、进度安排四、进度安排( (参考参考) )(1) 熟悉零件 ,画零件图 2 天 (2) 选择工艺方案 ,确定工艺路线 ,填写工艺过程综合卡片 5 天辽宁工程技术大学课程设计III(3) 工艺装备设计 (画夹具装配图及夹具体图) 9 天(4) 编写说明书 3 天(5) 准备及答辩 2 天五、指导教师评语五、指导教师评语成成 绩：绩： 指导教师指导教师日日期期成绩评定成绩评定采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。优秀：设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；良好：设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；中等：设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显； 及格：设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中勤奋精神不够： 不及格：设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。辽宁工程技术大学课程设计IV摘摘要要这次设计的是十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件和了解其作用，它位于车床变速机构中，主要起换档作用。然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。最后拟定拨差的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。就我个人而言，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，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。辽宁工程技术大学课程设计VAbstractAbstractThis time I design the lathes of the shift forks CA6140(831005), including that the part pursuing , the blank pursues , assembling pursues , the machine work procedure card the working procedure card every sheet .We should know the part very well and know its effect first , it is worked in the organization which is used for change the speed in a lathe, and the mainly role of the part is alter the speed. Then, we design the dimension of the blank and instrument process a margin of the part according to part character and the harshness of each face .Finally, I design the handicrafts route picture of the shift forks, work out the fastening motion scheme being workpieces turn , draw up clamp assembling picture. As far as my individual be concerned, I want to knowing the general productive technology of machine part , consolidating and deepening the knowledge of basic course and specialized course what I have already learned , integrates theory with practice, and improve the ability to solve problems, whats more , striking the basis for the future work and the following courses studying .辽宁工程技术大学课程设计VI目录一、零件的工艺分析 .1二.机械加工工艺设计 .21、确定生产类型 .22、确定毛坯 .22.1、确定毛坯种类：.22.2、确定锻件加工余量及形状：.2三、工艺规程设计.43.1 选择定位基准：.43.2 制定工艺路线 : .43.3 表面加工方法的确定.53.4 加工阶段的划分.53.5 工序顺序的安排.53.6 确定工艺路线.6四.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定.74.1 钻铰8 丝孔 的工序尺寸 .74.1.1.钻 5 丝孔，以 25 轴线为基准。.74.2.2 钻孔工步 .74.3 时间定额的计算：.74.4 其它时间计算 .8五、夹具设计 .95.1 夹具选择.95.1.1 问题的提出.95.1.2 夹具设计.105.2、定位误差分析 .105.3、夹具设计及操作的简要说明.11六.参考文献 .12辽宁工程技术大学课程设计VII十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计十字轴机械加工工艺规程及工艺装备设计: :序言序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此 ,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，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大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。一、零件的工艺分析一、零件的工艺分析 零件的材料为 20GrMoTi， 需要模锻， 模锻 性能优良， 工艺较复杂 ，但尺寸精确，加工余量少，为此以下是 十字轴 需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、 四处 25 外圆及四个 8、4 的内孔、2、右端面 5060内孔及 M8 丝孔。3、25 外圆的同轴度为0.007，位置度为 0.02，两端的对称度均为 0.05.由上面分析可知，可以先上四爪卡盘粗车 ，然后 上弯板 采用专用夹具 压紧、找正 进行加工，并且保证 形位公差 精度要求。 并且此 零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。辽宁工程技术大学课程设计VIII二.机械加工工艺设计机械加工工艺设计1 1、确定生产类型、确定生产类型 已知此 十字轴 零件的生产纲领为5000 件/年，零件的质量是083Kg/个，查 机械制造工艺设计简明手册第 2 页表 1.1-2，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2、确定毛坯、确定毛坯2.12.1、确定毛坯种类：、确定毛坯种类：零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择锻模锻造 毛坯。查 机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5,选用铸 锻件尺寸公差等级为CT-10。2.22.2、确定锻件加工余量及形状：、确定锻件加工余量及形状：查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5，选用加工余量为 MA-H 级，并查表 2.2-4 确定各个加工面的 锻件机械加工余量， 如下表所示：简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明a25H2双侧加工b25H 双侧加工c25H5双侧加工d25H5双侧加工辽宁工程技术大学课程设计IX 三、工艺规程设计三、工艺规程设计3.13.1 选择定位基准：选择定位基准：1 粗基准的选择： 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。该工件选择25 外圆面和左端面作为粗基准。采用左端面作粗基准加工右端面，可以为后续工序准备好精基准辽宁工程技术大学课程设计X 2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据 “基准重合 ”原则和 “基准统一 ”原则，以粗加工后25 的轴线为主要的定位精基准，采用小弯板 为辅助的定位精基准。3.23.2 制定工艺路线制定工艺路线: :生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。 工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生 由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。毛坯依次通过这些工序而变成零件。 1. 工序 工序是一个或一组工人，在相同的工作地对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。 工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。一个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定3.3 表面加工方法的确定表面加工方法的确定根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造课程辽宁工程技术大学课程设计XI设计指导书 10 页表 1-6、1-7、1-8， 选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 十字轴零件加工方案十字轴零件加工方案加工项目尺寸公差等级粗糙度加工方案备注25 外圆 IT8 6.3粗车-半精车表 1-6左右端面 IT1012.5粗 车表 1-625 外圆 IT86.3粗车-半精车表 1-8上下端面IT1012.5粗 车表 1-7 23、孔IT93.2钻-铰表 1-7、内螺纹 M8 IT63.2攻螺纹表 1-10 4 孔 IT1212.5钻表 1-78 孔 IT1212.5钻 表 1-73.43.4 加工阶段的划分加工阶段的划分在粗加工阶段。首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；首先25 圆面作为粗基准粗车右端面及25，然后以此圆轴线及端面为精基准加工其他面和孔。在采用小弯板加工 另一部分，以保证其形位公差之要求。选用工序集中原则安排十字轴的加工工序。该零件的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。3.53.5 工序顺序的安排工序顺序的安排机械加工工序（1）遵循 “先基准后其他 ”原则，首先加工基准 25 外圆轴线及端面 。（2）遵循 “先粗后精 ”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循 “先主后次 ”原则，先加工主要表面（4）遵循 “先面后孔 ”原则，先加工外圆面、端面，再加工孔，确定工艺路辽宁工程技术大学课程设计XII3.63.6 确定工艺路线确定工艺路线工序号工序名称机床装备刀具量具1粗-半精车 25 两处 车床车刀游标卡尺2粗车左右端面车床车刀游标卡尺3粗-半精车 25 两处车床车刀游标卡尺4粗车上下端面车床车刀游标卡尺5钻铰 8 丝孔2360内孔，车床钻头铰刀塞规.卡尺6攻螺纹 M8车床丝锥塞规.卡尺7钻 4、8 孔钻床钻头锥度铰刀游标卡尺8中检 游标卡尺10热处理淬火机等12终检塞规、百分表、卡尺等加工设备和工艺设备1 机床的选择：采用CA6140 普通车床、钻床。磨床 2 选择夹具：该零件的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。3 选择量具：采用塞规 .双用游标卡尺。辽宁工程技术大学课程设计XIII四四.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定机械加工余量、工序尺寸及公差的确定4.14.1 钻铰钻铰 8 8 丝孔丝孔 的工序尺寸的工序尺寸由表 2-28 课查得，精铰余量Z=0.2mm，加工等级为IT8，公差为0.015 钻孔余量为 Z 钻=4.8mm，加工等级为IT12，公差为 0.15。钻铰 8 孔加工工序的加工余量项目内容精度等级工序尺寸粗糙度工序余量公差钻IT127.812.54.80.158 丝孔铰IT883.20.20.015主轴转速的确定主轴转速的确定4.1.1.4.1.1.钻钻 55 丝孔，以丝孔，以 2525 轴线轴线为基准。为基准。刀具： 钻头直径为 7.8mm 的高速钢钻头，丝锥直径为8mm 。机床： CA61404.2.24.2.2 钻孔工步钻孔工步背刀吃量 p 的选择粗加工时根据加工余量和工艺系统刚度确定p=7.8mm。进给量的确定 由表 5-22，选取该工步得进量f=0.1mm/r。切削速度的计算 由表 5-31，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度 v=20m/min 选取。由公式n=1000v/d 可求得该工序钻头钻速n=1326r/min,参照表 4-9所列 CA6140 得主轴转速，取转速n=1360r/min。再将此转速代入公式v=nd/1000=20.5m/min。4.34.3 时间定额的计算：时间定额的计算：工序 6：钻 8 丝孔 钻孔工步根据表 5-51，钻孔的基本时间可由公式 求12t= /()/L fnl llfn 得。,;f=0.1mm/r;n=1360r/min。110;cot/2(12)2.4rlmm lDk22l 则该工步的基本时间t=(22+2.4+2)/0.1mm/r x 1360r/min=10.8s 攻丝孔工步辽宁工程技术大学课程设计XIV 根据表 5-41，铰孔基本时间可由公式t=L*i/fn=(LP+l1)*i/fn, LP=(D-d)/2*tankr, kr=15，l1=1mm，f=1mm/r，n=195r/min 则该工步的基本时间t=20s。辅助时间的计算tf辅助时间 tf 基本时间 t 之间的关系为tf=（0.15-0.2）t钻孔辅助时间tf=0.210.8=2.2s铰孔辅助时间tf=0.220=4s4.44.4 其它时间计算其它时间计算除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于该设计的生产类型为大批量生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计。布置工作地时间tb 是作业时间的2%-7%，休息与生理时间tx 是作业时间的2%-4%，本设计均取 3%，则工序的其他时间（tb +tx）可按关系式（ 3%+3%）（tf+t）计算。工序 6 的其他时间： tb +tx=6%（10.8s+20s+4s）=2s单件计算时间td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s。 辽宁工程技术大学课程设计XV五、夹具设计五、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序 M8 孔的夹具。本夹具将用于 Z525 立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。问题的提出问题的提出夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。本夹具主要用来钻 M8 孔，没有技术要求，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。定位、夹紧方案的选择定位、夹紧方案的选择1、定位基准选择由零件图可知，M8 孔 ，没有技术要求，为使定位误差为零，应该选择轴线为定位基准保证该角度。选择固定 V 型块和支撑钉作为定位元件。 2、夹紧方案的选择由于零件的部位为轴类形状，为了提高加工效率，现决定采用手动压板的夹紧装置工件快换装置，位于零件的两边，使得夹紧力均衡，夹紧更加牢固。切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算刀具：麻花钻头 6。则轴向力：见工艺师手册表 28.4F=CdfkF0FzFyF式中： C=420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFF 1.3200()()1.07190190FnFHBk F=1.00.8420 80.351.072123()N转矩：T=C dfkT0TZTyT辽宁工程技术大学课程设计XVI式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTTT=2.00.80.206 13.50.351.0717.34()NM功率：017.34 16.95=0.7263030 8VmTPKWd在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数：1234KK K K K式中 K 基本安全系数，1.5;1 K 加工性质系数，1.1;2K刀具钝化系数, 1.1;3K 断续切削系数, 1.14则 F =KF=/1.5 1.1 1.1 1.1 21234239()N钻削时： T=17.34 NM切向方向所受力: 1317.3426765 10TFNL取1 . 0fF =4416f)(6 .4411 . 0NF Ff1所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：FKWK安全系数 K 可按下式计算有：6543210KKKKKKKK 辽宁工程技术大学课程设计XVII式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 60 KK121 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56CK 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36PK 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25fK 所以有： 1193.08()KCCWKFN 766.37()KPPWKFN 1359.90()KffWKFN该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力 F 夹与切削力之间的关系 F 夹KF轴向力：F 夹KF （N）扭距：Nm93.111033. 1234. 05 .1054.3331038 . 09 . 130MYFXFMKfdCM在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数321KKKK 由资料机床夹具设计手册查表可得：721切削力公式： PfKfDF75. 02 . 1412式中 5Dmmrmmf/3 . 0查表得：821 95. 0)190(6 . 0HBKp即：)(69.1980NFf实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得：1121 KFWfK安全系数 K 可按下式计算，由上式有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手60 KK册表 可得： 121 25. 20 . 10 . 13 . 12 . 10 . 12 . 12 . 1K辽宁工程技术大学课程设计XVIII所以 ： )(55.445625. 269.1980NFKWfK由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。误差分析与计算误差分析与计算该夹具以 V 型块和支撑钉定位，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。gwj与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：j MjjjWDADZWj由参考文献5可得：销的定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有：。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 辽宁工程技术大学课程设计XIX 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0850.3jwmmmm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。钻套、衬套、钻模板设计与选用钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 图 3-1 可换钻套表 3-1 钻套尺寸dDD1Ht基本极限偏差 F7基本极限偏差 D6013+0.010+0.004611.8471.82.65869-2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.00893.34710458118121656+0.022+0.01010+0.019+0.010131016200.008辽宁工程技术大学课程设计XX681215810+0.028+0.0131518101218+0.023+0.01222122025121522261518+0.034+0.0162630162836182230+0.028+0.01534222635392036HT2002630+0.041+0.0204246303548+0.033+0.0175225HT2005635425559424862660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.020743056670.040钻模板选用钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。确定夹具体结构