【工装夹具类】CA6140车床手柄座工艺规程及钻14孔夹具设计【全套CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】
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【工装夹具类】CA6140车床手柄座工艺规程及钻14孔夹具设计【全套CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】,工装,夹具,ca6140,车床,手柄,工艺,规程,14,设计,全套,cad,图纸,毕业论文,答辩,通过
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第一章 前言 毕业设计在我们大学的全部基础课、技术基础课之后进行的，这是我们在进行毕业设计对所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们 的 大学生活中占有重要的地位。 另外在做完这次毕业设计之后，我得到一次在毕业工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼： （ 1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 （ 2）提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得 根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 （ 3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望通过这次 毕业设计 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 发现问题、 分析问题 和解决问题 的能力，为今后参加祖国的 “四化 ”建设打一个良好的基础。 由于 个人 能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教 ，本人将表示真诚的感谢！ 机械、机器和机床等机械结构是由部件和零件装配成的，部件又是由组件和 零件装配而成的。由实体材料组成的机械零件的表面，又可分为加工表面和非加工表面两种。一般，加工表面是机械零件重要的工作表面，加工表面的精度和粗糙度是通过加工保证的。此外，在加工机械零件表面时，还要考虑制造工艺的可行性、加工生产率、加工成本等多方面问题。本设计通过对一轴套零件的机械加工工艺规程设计和铣槽用夹具设计，试图找出一种简单、实用的加工方法，以供生产同类零件的企业参考。 2 第二章 零件的分析 算生产纲领，确定生产类型 任务书上的题目内容 为 ：加工 一个 轴套 零件 ， 该 零件 年产量为 20000 台，设 其 备 品率为 10 %，机械加工废品率为 1 % ， 试进行该轴套零件的工艺规程设计。 现制定该齿轮零件的机械加工工艺规程。 N l + a %）（ 1 + b % ) = 20000 1 ( l +10 %)（ 1+ l %) = 22220（件年） 该 零件的年产量为 22220 件，根据 机械制造技术基础 教材 中 生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为 大 批生产。 件的作用 题目所给的零件是 床的手柄座。它位于车床操作机构中，可同时操纵离合器和制动器，即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程 如下：当手把控制手柄座向上扳动时，车床内部的拉杆往外移，则齿扇向顺时针方向转动，带动齿条轴往右移动，通过拨叉使滑套向右移，压下羊角形摆块的右角，从而使推拉杆向左移动，于是左离合器接合，主轴正转；同理，当手把控制手柄座向下扳动时，推拉杆右移，右离合器接合，主轴反转。当手把在中间位置时，推拉杆处于中间位置，左、右离合器均不接合，主轴的传动断开，此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端，制动带被拉紧，使主铀制动。 件的工艺分析 床手柄座有多处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1 以 825H 为中心的加工表面 这一组的加工表面有 825H 的孔，以及上下端面，下端面为 45 的圆柱端面；孔壁上有距下端面 11 825H 孔中心轴所在前视面呈 30 角的螺纹孔，尺寸为外还有一个尺寸为 6槽，孔与槽的总宽度为 3 2以 714H 为中心 的加工表面 该组的加工表面有 714H 的螺纹孔 (有位置要求 )，加工时测量深度为 25孔深度为 28孔壁有一个 5 配铰的锥销通孔，该通孔有位置要求。 3以 710H 为中心的加工表面 本组的加工表面有 710H 的孔 (两个 )，及其两个内端面 (对称 )，两端面均有位置要求，端面之间的距离为 孔除了有位置要 求以外还有平行度的形状公差要求(与 825H 孔壁之间的平行度公差为 ) 4以 为中心的加工表面 这组的加工表面有 的孔，该孔通至 825H 上的槽，并有位置要求。 由上面的分析可知，加工时应先加工完一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。 4 第三章 工艺规程设计 定毛坯的制造形式 零件材料为 柄座在使用过程中不经常的变动，它的只起支撑的作用，受到的冲击不是很大，只是在纵向上受到很大的压力。在加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一定的保证作用。 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 基准的选择 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工 件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取 825H 孔的下端面作为粗基准，利用一组共两块 V 形块分别支承 825H 和13R 作主要定位面，限制 5 个自由度，再以一个销钉限制最后 1 个自由度，达到完全定位 ,然后进行铣削。 基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不作介绍。 定工艺路线 制定工艺路线得出发点 ,应当是使零件的几何形状 、 尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证 ,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。 （ 1）工艺路线方案一 ： 5 工序一：备料 工序二：铸造毛坯 工序三：粗铣上、下表面，精铣下表面； 工序四：钻 825H 孔； 工序五：插键槽 6 工序六：铣槽 14 43 工序七：钻、拉孔 710H ； 工序八：钻孔 ； 工序九：钻、扩 714H 螺纹孔； 工序十：钻、钳 5 锥销通孔、 工序十一：终检。 （ 2）工艺路线方案二 ： 工序一：备料 工序二：铸造毛坯 工序三：钻 825H ； 工序四：粗铣上、下表面； 工序五：精铣下表面； 工序六：插键槽 6H9 工序七：铣槽 14 43 工序八：钻孔 ； 工序九：钻、拉孔 710H ； 工序十：钻、扩 714H ； 工序十一：钻、钳 5 锥销通孔、 工序十二：终检。 （ 3）、工艺方案的分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工上下表面为中心的一组工艺，然后6 加工 825H 的孔，再以 825H 的孔的孔为基准加工 710H 的孔。方案二则是先加孔825H 后再加工上下表面，再加工孔 710H ，此时方案二采用车床加工工序一，这样有利提高效率，节省成本。经比较可知，先加工上下表面，再以上下表面为基准加工825H 及插键槽，最后完成对 710H 的孔的定位。显然方 案一比方案二的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。 综上所述，零件的具体工艺过程如下： 工序一：备料 工序二：铸造毛坯 工序三：粗铣、半精铣 45 凸台端面，选用 式铣床； 工序四： 铣，半精铣大端面 ； 工序五： 钻，扩，铰 825H 内孔，选用 式钻床； 工序六：钻，粗铰，精铰 710H 孔，选用 式钻床； 工序七：铣槽 用 式铣床； 工序八：钻、粗铰、精铰 714H 螺纹孔，选用 式钻床； 工序九：钻底孔，攻螺纹孔 用 式钻床； 工序十：钻 5 锥销通孔，选用 式钻床； 工序十一：拉键槽 6 工序十二：钻槽底通孔钻 ，选用 式钻床； 工序十三：终检。 械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 “手柄座”零件材料为铸铁，硬度为 87，毛 坯的重量约为 2产类型为大批量生产，采用砂型铸模。相关数据参见零件图。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（ 825H 端面）。 7 查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表 端面长度余量均为 为双边加工） 铣削加工余量为： 粗铣 1铣 0内孔（ 825H 已铸成孔） 查工艺手册表 825H 已铸成孔长度余量为 3，即铸成孔半径为21 工序尺寸加工余量： 钻孔 2孔 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大 、 最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 立切削用量及基本工时 工序三 切削用量及基本工时的确定：铣 45 端面，选用机床： 式铣床 铣 45 端面： 选择铣刀半径为 25数 Z=6（见工艺手册表 27） 0 . 1 5 /f m m Z0d 180 （切削表 切削表 2 0 / m i （切削表 01000 1 0 0 0 2 0 1 2 7 . 4 ( / m i n )50 查查按机床选取 1 6 0 / m 实际切削速度： 1 6 0 5 0 2 5 . 1 2 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0nc 机机8 工作台每分钟进给量： 0 . 1 5 6 1 6 0 1 4 4 ( / m i n )fV f Z n m m Z 机铣床工作台进给量： 1 5 0 / m i m m横 向基本工时： 4 5 2 0 0 . 4 3 ( m i n )150t 半精铣 45 端面： 加工余量为 Z=1削速度为 2 0 / m 2 7 . 4 / m i 选用主轴为 1 6 0 / m 工作台进给量： 0 . 1 5 6 1 6 0 1 4 4 ( / m i n )f Z n m m 机基本工时： 4 5 2 0 0 . 6 5 ( m i n )100t 工序 四 切削用量及基本工时的确定：铣削大端面： 粗铣大端面： 进行两次铣削，第一次 Z=2二次 Z=1 0 / m i 01000 1 2 7 . 4 ( / m i n )查查选用主轴为 1 6 0 / m 实际切削速度： 0 2 5 . 1 2 ( / m i n )1000c 机查工作台进给量： 0 . 1 5 6 1 6 0 1 4 4 ( / m i n )f Z n m m 机基本工时： 5 0 1 5 1 3 2 0 0 . 6 5 ( m i n )150t 半精铣大端面： 切削速度： 2 0 / m 2 7 . 4 / m i 选用主轴为 1 6 0 / m 9 工作台进给量： 1 0 0 / m 基本工时： 6 5 1 5 1 3 2 0 0 . 9 8 ( m i n )100t 工序五 切削用量及基本工时的确定：钻扩粗铰精铰 25孔 ，选用机床：式钻床 钻孔 23 选择 23速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表 6） 0 . 4 3 /f m m r机（切削表 工艺表 16） 1 5 / m i （切削表 度 200 217 1000 1 0 0 0 1 5 2 0 8 ( / m i n )23 查查按机床选取 1 9 5 / m （工艺表 5） 实际切削速度： 2 3 1 9 5 1 4 . 0 8 ( / m i n ) 机机 0 0 1 0 0 0 基本工时：12 4 3 8 3 0 . 6 4 ( m i n )1 9 5 0 . 4 3l l lt 机 机（工艺表 5） 扩孔 选择 速钢锥柄扩孔钻（工艺表 8） 由切削表 扩孔钻扩 时的进给量 0 . 7 0 . 8 /f m m r ，并由工艺表 16 取 0 /f m m r机扩孔钻扩孔时的切削速度 11()23c 钻由切削表 1 4 / m ，故： 1 1 1 1( ) ( ) 1 4 7 4 . 7 ( / m i n )2 3 2 3 m 钻1000 1 0 0 0 ( 7 4 . 7 ) 8 9 6 0 ( / m i n )2 4 . 8 按机床选取 6 8 / m 2 4 . 8 6 8 5 . 2 9 ( / m i n )1000 机机 100010 基本工时：12 4 3 8 3 1 . 1 ( m i n )6 8 0 . 7 2l l lt 机 机铰 孔： 选择 25速钢锥柄机用铰刀（工艺表 17） 由切削表 1 . 0 1 . 5 /f m m r ， 0 . 1 5 0 . 2 5pa m m， 4 8 / m i 工艺表 16 得 1 /f m m r机1000 1 0 0 0 ( 4 8 ) 5 1 1 0 2 ( / m i n )25 按机床选取 6 8 / m 2 5 6 8 5 . 3 4 ( / m i n )1000机基本工时：12 4 3 8 3 0 . 6 5 ( m i n )6 8 1 . 2 2l l lt 机 机工序六 切削用量及基本工时的确定：钻粗铰精铰 10，选用机床： 式钻床 钻 10 孔： 选择 速钢锥柄麻花钻（工艺表 6） 由切削表 工艺表 16 查得 0 /f m m r机2 3 / m i （切削表 01000 1 0 0 0 2 3 7 4 7 . 4 ( / m i n )9 . 8 查查按机床选取 9 6 0 / m 0 9 . 8 9 6 0 2 9 . 5 4 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时：12 4 3 4 3 0 . 3 1 ( m i n )9 6 0 0 . 1 7l l lt 机 机粗铰 ： 选择 高速钢铰刀（工艺表 11 由切削表 工艺表 15 查得 1 f m m r机6 / m i m m查01000 1 0 0 0 6 1 9 1 . 8 5 ( / m i n )9 . 9 6 查查按机床选取 1 9 5 / m 0 9 . 9 6 1 9 56 . 1 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c m m 机机基本工时：12 4 3 2 3 0 . 1 9 ( m i n )1 9 5 1 . 3l l lt 机 机精铰 20： 选择 20铰刀 0 f m m r机6 / m i m m查01000 1 0 0 0 6 1 9 1 . 1 ( / m i n )10 查查按机床选取 1 9 5 / m 0 1 0 1 9 5 6 . 1 2 3 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c m m 机机基本工时：12 4 3 2 3 0 . 3 1 ( m i n )1 9 5 0 . 8l l lt 机 机工序七 切削用量及基本工时的确定：铣 槽，选用机床： 式铣床 选用高速钢圆柱形铣刀，齿数 Z=6 第一次走刀： 0 . 2 5 /Zf m m Z1 5 / m i 01000 1 0 0 0 1 5 3 6 7 . 5 ( / m i n )13 查查12 按机床选取 3 7 5 / m 0 3 7 5 1 3 1 5 . 3 1 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c m m 机机工作台进给量： 0 . 2 5 6 3 7 5 5 6 . 2 5 ( / m i n )f Z n m m 机基本工时： 4 3 1 0 0 . 9 4 ( m i n )5 6 . 2 5 第二次走刀： 1 5 / m i 01000 1 0 0 0 1 5 3 6 7 . 5 5 ( / m i n )13 查查按机床选取 3 7 5 / m 工作 台进给量： 0 . 2 5 6 3 7 5 5 6 . 2 5 ( / m i n )f Z n m m 机基本工时： 4 3 1 0 0 . 9 4 ( m i n )5 6 . 2 5 工序八 切削用量及基本工时的确定：选用机床： 式钻床 钻 13： 选择 13 高速钢锥柄麻花钻（工艺表 6） 由切削表 工艺表 16 查得 0 /f m m r机1 4 / m i （切削表 1000 1 0 0 0 1 4 3 4 3 ( / m i n )13 查查按机床选取 2 7 2 / m 1 3 2 7 2 1 1 . 1 0 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时：12 2 8 4 3 0 . 3 6 ( m i n )2 7 2 0 . 3 6l l lt 机 机粗铰 ： 13 选择 速钢锥柄机用铰刀（工艺表 17） 0 . 5 1 . 0 /f m m r ， 0 . 1 0 . 1 5pa m m， 4 8 / m i 000 1 0 0 0 ( 4 8 ) 9 1 1 8 2 ( / m i n )1 3 . 9 5 按机床选取 1 4 0 / m （工艺表 42 15） 1 3 . 9 5 1 4 09 1 1 8 2 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机0 . 8 1 /f m m r机（工艺表 16） 基本工时：12 2 8 4 3 0 . 3 1 ( m i n )1 4 0 0 . 8 1l l lt 机 机精铣 14： 选择 14 高速钢锥柄机用铰刀（工艺表 17） 由切削表 得 0 . 5 1 . 0 /f m m r ， 0 . 1 0 . 1 5pa m m， 4 8 / m i 000 1 0 0 0 ( 4 8 ) 9 1 1 8 2 ( / m i n )14 0 . 6 2 /f m m r机（工艺表 42 16） 按机床选取 1 4 0 / m 1 4 1 4 06 . 1 5 ( / m i n )1000c 机机 1000基本工时：12 2 8 4 3 0 . 4 0 ( m i n )1 4 0 0 . 6 2l l lt 机 机工序九 切削用量及基本工时的确定：钻 孔，攻螺纹 用机床： 钻 孔： 选用 速钢锥柄麻花钻（工艺表 6） 由切削表 工艺表 16 查得 0 /f m m r机1 6 / m i （切削表 14 1000 1 0 0 0 1 6 6 0 0 ( / m i n )8 . 5 查查按机床选取 5 4 5 / m 8 . 5 5 4 51 4 5 5 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时：12 1 0 3 3 0 . 1 0 ( m i n )5 4 5 0 . 2 8l l lt 机 机攻螺纹 选择 速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p，即 1 /f m m r 7 . 5 / m i 1000 1 0 0 0 7 . 5 2 9 8 ( / m i n )8 查按机床选取 2 7 2 / m 6 . 8 / m i 基本工时：12 1 0 3 3 0 . 0 5 ( m i n )2 7 2 1 . 2 5l l lt 机工序十 切削用 量及基本工时的确定：加工 5 的圆锥孔，选用机床： 式钻床 钻 5 的圆锥孔： 选择高速钢麻花钻 0 . 1 0 /f m m r机2 0 / m i 1 3 2 6 / m i 按机床选取 1 3 6 0 / m i 2 0 . 5 / m i 基本工时： 8 3 2 0 . 0 9 6 ( m i n )1 3 6 0 0 . 1t 铰 5 的孔： 15 选择 5 的铰刀 0 f m m r机01000 1 0 0 0 6 3 8 2 . 1 7 ( / m i n )5 机查按机床选取 3 9 2 / m 0 5 3 9 2 6 . 1 5 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时： 8 3 2 0 . 0 5 5 ( m i n )3 9 2 0 . 6t 工序十二 切削用量及基本工时的确定：加工 圆锥孔，选用机床： 式钻床 钻 ： 选择 高速钢锥柄麻花钻 0 /f m m r机 2 0 / m 01000 1 0 0 0 2 0 1 3 2 6 ( / m i n )0 . 8 查查按机床选取 1 3 6 0 / m i 0 0 . 8 1 3 6 0 2 0 . 5 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机 基本工时： 5 . 2 3 2 0 . 0 7 5 ( m i n )1 3 6 0 0 . 1t 铰 孔： 选择 的铰刀 0 f m m r机 m i n )/( 1 0 0 01 0 0 00c 查查 按机床选取 3 9 2 / m 16 m i n )/( 0 0 3 9 0 00 c 机机 基本工时： m 四 章 专用夹具设计 设计夹具的目的 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷、热工艺过程中，使用着大量的夹具。所谓夹具就是一切用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或者检测的装置。在机械制造中采用大量的夹具，机床夹具就是夹具中的一种。它 装在机床上，使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置，并能承受切削力的作用。机床夹具的作用主要有以下几个方面：较容易、较稳定地保证加工精度，因为用夹具装夹工件时，工件相对机床（刀具）的位置由夹具来保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度；提高劳动生产率，因为采用夹具后，工件不需要划线找正，装夹也方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率；扩大机床的使用范围，因为使用专用夹具可以改变机床的用途、扩大机床的使用范围，例如，在在车床或摇臂转床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系 进行镗削加工；改善劳动条件、保证生产安全，因为使用专用机床夹具可以减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，降低对工人操作技术水平的要求，保证安全。 夹具的分类 （ 1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如， 车床上的三爪卡盘和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头；铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已经标准化。由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。 （ 2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工 序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。 （ 3）组合夹具 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、不同规格尺寸的标准元件和合件，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，留待组装新夹具时使用。 18 组合夹具的应用范围十分广泛。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，在批量生产中也可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。 组合夹具具有以下特点：组合夹具元件可供多次使用，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。和专用夹具不一样，组合夹具的最终精度，是靠各组成元件的精度，直接组合来保证的，不允许进行任何补充加工，否则无法保证元件的互换性。由于组合夹具是由各标准元件组合起来的，因此刚 性较差，尤其是元件连接的结合面接触刚度，对加工精度影响较大。一般组合夹具的外形尺寸较大，不及专用夹具那样紧凑。这种夹具不受生产类型的限制，可以随时组装，以应生产之急。 （ 4）拼装夹具 拼装夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由标准化、系列化的夹具元件，直接按专用夹具的装配方法（销钉定位、螺栓紧固）装配成的专用夹具。采用拼装夹具大大缩短了专用夹具的设计与制造周期，而且当产品改型时原来夹具的大部分元件仍可拆下重新使用，适用于多品种、小批量生产中。 （ 5）通用可调夹具 通用可调夹具是指根据不同尺寸或种类的 工件，调整或更换个别定位元件或夹紧元件而形成的专用夹具。加工对象不很确定，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产中。 （ 6）成组夹具 成组夹具是指专为加工成组工艺中某一组零件而设计的可调夹具。加工对象明确，只需调整或更换个别定位元件或夹紧元件便可使用，调整范围只限于本零件组被的工件，适用于成组加工。 通用可调夹具和成组夹具都是一种比较先进的、继承性好的新型夹具。采用这两种夹具可大大减少专用夹具数量，缩短生产准备周期，降低生产成本，加快产品的更新换代，并可有效地促进并实现机床夹具标准化、系列化和通用化。 通用 可调夹具与成组夹具的区别在于：前者的加工对象不很确定，其更换调整部分的结构设计，往往具有较大的适应性，通用范围大；而成组夹具则是为成组加工工艺中一组零件而专门设计的，加工对象十分明确，可调范围也只限于本组内的零件，因19 此后者亦称为专用可调夹具。 专用夹具的组成 （ 1）定位装置 这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支撑钉、支撑板、 V 形块、定位销等。 （ 2）夹紧装置 它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据 的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。 （ 3）对刀 引导装置 它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。 （ 4）其他元件及装置 如定向件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。 （ 5）夹具体 用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件， 并与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。 典型的定位元件 工件以平面定位：工件以平面作为定位基面，是最常见的定位方式之一。如箱体、床身、机座、支架等类零件的加工中，较多采用了平面定位。工件以平面定位时常用的定位元件如下所述。 它主要用来限制工件的自由度，起定位作用。 1） 固定支承，有支承釘和支承板两种形式，在使用过程中他们都是固定不动的。当工件以粗糙不平的粗基准定位时，采用球头支承釘。齿纹头支承釘用在工件的侧面，它能增大摩擦因数，防止工件滑动。当工件以加工过的平面定位时， 可采用平头支承釘20 或支承板。 为保证各固定支承的定位表面严格共面，装配后，需将其工作表面一次磨平。支承钉与夹具体孔的配合采用 H7/支承需要经常更换时，应加衬套。衬套外径与夹具体孔的配合一般采用 H7/7/套内径与支承钉的配合选用 H7/ 可调支承，是指支承钉的高度可以调节。调整时要先松后调，调好后用防松螺母锁紧。 可调支承主要用于工件以粗基准面定位、或者定位基面的形状复杂（如成型面、台阶面等），以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时的情况。可调支承在一批工件加工前调整一次 。在同一批工件加工中，它的作用同固定支承相同。 自位支承（浮动支承） 在工件定位过程中，它能自动地调整位置，其特点是：支承点的位置能随着工件定位基面的不同而自动调节，定位基面压下其中一点，其余点便上升，甚至各点都与工件接触。接触点数的增加，提高了工件的装夹刚度和稳定性，但其作用仍相当于一个固定支承，只限制工件一个自由度。 B 辅助支承 辅助支承用来提高工件的刚度和稳定性，不起定位作用。辅助支承的工作特点是：待工件定位夹紧后，再调整支承钉的高度，使其与工件的有关表面接触并锁紧。每安装一个工件就调整一次辅助支承 。另外，辅助支承还可以起预定位的作用。常见的辅助支承有：螺旋式辅助支承、自位式辅助支承和推引式辅助支承。 工件以圆孔定位：工件以圆孔表面作为定位基面时，常用以下定位元件： 圆柱销（定位销）当工件孔径较小时（ D=3，为增加定位销刚度，避免销子因受撞击而折断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角。这时夹具体上应有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不会妨碍定位。大批大量生产时，可以采用带衬套的结构形式。为了便于工件装入，定位销的头部应有 15度的倒角。 定位销的工作部分直径可按 造， 定位销和夹具体的配合可用 H7/7/套与夹具体选用过渡配合 H7/内径和定位销为间隙配合 H7/H7/ 2） 圆柱心轴 其定位部分直径按 卸工件方便，但定心精度不高。为了减少因配合间隙而造成的工件的倾斜，工件常以孔和端面联合定位，因而要求工件定位孔和端面有较高的垂直度，最好能在一次 装夹中加工出来 。使用开口垫圈可实现快速装卸工件，开口垫圈的两端面应互相平行。当工件内孔和21 端面垂直度误差很大时，因采用球面垫圈。 3） 圆锥销 限制了 X、 Y、 4） 圆锥心轴（小锥度心轴）这种定位方式的定心精度较高，不用另设夹紧装置，但工件的轴向定位误差较大，传递的扭矩较小，适用于工件定位孔不低于 能加工端面。 工件以外圆柱面定位：工件以外圆柱面定位时，常用以下元件： 它有固定式和活动式两种。固定式 般用两个定位销和 2动式 兼有夹紧作用。它定位最大的优点就是对中性好，它可使一批工件的定位基准轴线对中在 不受定位基准直径误差的影响。 V 形 块定位的另一个特点是无论定位基准是否经过加工，是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用 V 形块定位。因此， 定位套 它用来限制沿轴向的自由度，常与端面联合定位。用端面作为主要定位面时，应控制套的长度，以免夹紧时工件产生不允许的变形。它结构简单，容易制造，但定心精度不高，一般适用于精基准定位。 半圆套 这种定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。定位基面的精度不低于 圆的最小内径取工件定位基面的最大直径。 夹具中的夹紧机构 夹具中的夹紧装置一般由动 力源和夹紧机构两个部分组成。动力源是产生原始作用力的部分，如用人的体力对工件进行夹紧，称为手动夹紧；若采用气动，液动，电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。夹紧机构是接受和传递原始作用力，使其变为夹紧力并执行夹紧任务的部分，包括中间传递力机构和夹紧元件。中间传递力机构把来自人力或者动力装置的力传给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件受压面接触，最终完成夹紧任务。 在夹紧的组成中可以看出，不论采用任何动力源（手动或者机动），外加的原始作用力要转化为夹紧力，都必须通过夹紧机构。夹具中常用的 夹紧机构有斜碶夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、定心对中夹紧机构以及联动夹紧机构等。 （ 1）斜碶夹紧机构：斜碶夹紧机构是夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机22 构，圆偏心夹紧机构，定心对中夹紧机构等均是斜碶夹紧机构的变形，由于手动的斜碶夹紧机构在夹紧工件时既费时又费力，效率很低，故实际上多在机动夹紧装置中采用。 （ 2）螺旋夹紧机构：利用螺杆直接夹紧工件，或者与其他元件组成复合夹紧机构夹紧工件，是应用较广泛的一种夹紧机构，由于螺旋夹紧机构具有结构简单，容易制造，夹紧可靠，扩力比较大和夹紧行 程不受限制等特点，所以在手动夹紧装置中被广泛使用，在夹具中除采用螺杆直接夹紧工件外，经常采用螺旋压板夹紧机构。 （ 3）圆偏心夹紧机构：由于偏心圆的夹紧力小，自锁性能又不是很好，故只使用于切削负荷不大而且无很大震动的场合，为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，用与夹紧行程较小的场合。 （ 4）铰链夹紧机构：因铰链夹紧机构的结构简单，扩力比较大，适用于多点或多件夹紧，在气动或者液动夹具中广泛应用。 （ 5）定心、对中夹紧机构：定心，对中夹紧机构是一种特殊的夹紧机构，工件在其上同时实现定位和夹紧。 （ 6）联动夹紧 机构：工件装夹所使用的夹具，有的需要同时有几个点对工作的工件进行夹紧，而有的则需要同时夹紧几个工件，为了提高效率，减少装夹时间，可采用联动夹紧机构。 夹具的发展趋势 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、经济方向发展。 1） 高精 度 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达 5m ，00行度高达 00国 美乐 )公司制造的 4等高误差为 精密平口钳的平行度和垂直度在 5m 以内；夹具重复安装的定位精度高达 5m ；瑞士 性夹具的重复定位精度高达 25m 。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 院 第 23 页 共 29 页 2） 高效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越 多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12秒，夹具结构简化，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 1分钟，即可完成线切割机床夹具 的安装与校正。采用美国 金斯 )公司的球锁装夹系统， 1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 3） 模块、组合 夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手 创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 4） 通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 美乐 )公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精 ，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络院 第 24 页 共 29 页 技术，与时俱 进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。 课题夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具。我被要求设计第道工序 4夹具将用于 式钻床。 务的提出 本夹具主要用来钻 14孔，同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在钻孔后还要进行拉孔，以保证其精度要求，为了使其误差减小，在工序工序一、工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。 位方案及定位装置的设计计算 工件以 25及端面和 10为定位基准； 夹紧时，首先由开口垫圈夹紧 25两端面，再用汽缸通过连杆机构夹紧。 用定位销、开口垫圈进 行完全定位。 本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向，且向下。 0 . 0 1 3 0 . 0 0 7 0 . 0 2 02 T d 式中 工件圆孔直径公差（ 定位销外圆直径公 差（ 刀或导引元件（装置）设计 院 第 25
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