四点联动夹紧机构设计含NX三维及5张CAD图
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四点
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四点联动夹紧机构设计含NX三维及5张CAD图,四点,联动,夹紧,机构,设计,NX,三维,CAD
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摘 要制造业中广泛应用的夹具，是产品制造各工艺阶段中十分重要的工艺装备之一，生产中所使用夹具的质量、工作效率，及夹具使用的可靠性，都对产品的加工质量及生产效率有着决定性的影响。首先对夹具的概念进行了解，再进行四点联动夹紧机构的设计，通过软件CAD，UG，来对夹具的外型确定，从定位到误差分析再到确保加工精度，然后计算出加紧力确定加紧点位数等细节计算。关键词: 四点联动、 CAD 、UG Abstract The fixture is widely used in manufacturing industry, is one of the process equipment is very important for each process stage in product manufacturing, the fixture used for production quality, efficiency, reliability and fixture used, have a decisive influence on the quality of products and production efficiency. Firstly, to understand the concept of fixture design, then the four point linkage clamping mechanism, through the CAD software, UG, to determine thejig shape, from positioning to error analysis to ensure the machining accuracy, and then calculated to determine the number and other details to point force calculation.Keywords: four, manual, CAD, UG, clamping 目 录摘 要1Abstract1第一章 前言21.1概述21.2四点联动夹紧机构的基本组成41.3四点联动夹紧机构的工作流程成5图1-651.4四点联动夹紧机构的设计应用简介5第二章机床夹具的定位与夹紧62.1概述62.1.1 机床夹具的概念62.1.2 机床夹具的组成62.1.3 机床夹具的分类72.1.4 机床夹具在机械加工中的作用82.2工件的装夹方式92.3 基准及其分类92.4工件的定位102.5 工件定位的基本原理11第三章 四点联动夹紧机构的设计123.1工件台的结构123.2夹紧装置123.3夹紧装置工作原理123.4 四点联动夹紧机构的零部件建模143.5四点联动夹紧机构的平面设计图纸16第四章 四点联动夹紧机构的整体装配184.1关于UG夹具装配184.2整机UG表达视图19小 结21 致谢23参考文献23第一章 前言1.1概述夹具是根据工件加工要求，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用夹具。四点联动夹紧机构的设计，有以下两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和专用夹具的经验，发现专用夹具不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业的在完成一定工艺范围的专用夹具，有可能设计为通用夹具，这种机床称为“组合夹具”。这种组合夹具就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。在四点夹具设计过程中，为了降低夹具的制造成本，应尽可能地使用通用件和标准件。目前，我国设计制造的夹具，其通用部件和标准件约占部件总数的7080%，其它20-30%是专用零部件。考虑到近年来，各种通用件和标准件都出台了新的标准及标注方法，为了方便以后组合机床的维修，整个组合机床的通用件和标准件配置，都采用了新标准。在对组合机床总体设计之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的要求进行分析，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。然后还必须深入基层进行实地观察，体会四点联动夹紧机构的优点。夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。首先确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。在老师的指导下，不断地对设计中的错误进行纠正，确定最好的定位夹紧方案；同时与同组同学进行探讨计算出准确的数据选择合理的通用部件。 一、工件装夹的方法在机床上对工件进行加工时，根据工件的加工精度要求和加工批量的不同，可采用如下两种装夹方法：、(1)找正装夹法即通过对工件上有关表面或划线的找正，最后确定工件加工时应具有准确位置的装夹方法。(2)夹具装夹法即通过安装在机床上的夹具对工件的定位和夹紧，最后确定工件加工时应具有准确位置的装夹方法。由于夹具装夹法的装夹效率高、操作简便和易于保证加工精度，故多在成批或大量生产中采用。二、用夹具装夹时保证工件加工精度的条件采用夹具装夹法对工件进行加工时，为了保证工件加工表面相对其它有关表面的尺寸和位置精度，必须满足下述三个条件：(1)工件在夹具中占据一定的位置(2)夹具在机床上保持一定的位置 （3)夹具相对刀具保持一定的位置 （4）夹具的组成虽然加工工件的形状、技术要求不同，所使用的机床不同，在加工时所使用的夹具大多由以下三个部分组成：(1)定位元件及定位装置在夹具中确定工件位置的一些元件称为定位元件，如压板、工件台及定位轴、键等。它们的作用是使一批工件在夹具中占有同一位置，只要将工件的定位基面与夹具上的定位元件相接触或相配合，就可以使工件定位。有些夹具还采用由一些零件组成的定位装置对工件进行定位。(2)夹紧装置在夹具中由动力装置螺纹传动副、斜楔、凸轮等)和夹紧元件（如卡爪、压扳、压块等)组成的装置称为夹紧装置。它们的作用是用以保持工件在夹具中已确定的位置，并承受加工过程中各种力的作用而不发生任何变化。 （3）对刀及导引元件三、在夹具中，用来确定加工时所使用刀具位置的元件称为对刀及导引元件，如钻套及对刀块等。它们的作用具用来确定夹具相对刀具(如铣刀、刨刀等)的位置，或引导刀具（如孔加工用的钻头、扩孔钻，铰刀及捏刀等)的方向。11.2四点联动夹紧机构的基本组成四点联动夹紧机构主要由四个压板（图1-1）、螺杆杆（1-2）、工件台图（1-3）、和连杆图（1-4）组成等。 图1-1 图1-2 图1-3 图1-4 四点联动夹紧机构的装配如图1-5 图1-5 71.3四点联动夹紧机构的工作流程成 该四点联动夹紧机构由手动旋转六角螺母使左边的压板向右移动通过夹到工件长螺栓带动压板夹紧左边的工件, 再经连杆的旋转带动压板旋转在第一个压板移动的同时连杆2使最右边的旋转和压板3同时夹紧右边工件如图1-6。 图1-61.4四点联动夹紧机构的设计应用简介l 零件建模用对机械零件建模。l 部件装配将已经完成建模的零件装配成形。l 生成工程图纸用CAD画出图纸。l 表达式图建立机械结构的表达视图，以便对整机的全部零件进行表达。l Studio用两点传动的机械模型进行渲染。 第二章机床夹具的定位与夹紧2.1概述此类夹具是以操作工人手臀之力作为动力源，通过夹紧机构夹紧工件。为了尽量减轻工人的操作强度和保证夹紧工件的可靠性此类夹具的夹紧机构必须具有增力和自锁作用。手动夹具一般采用结构简单的螺旋。2.1.1 机床夹具的概念 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。2.1.2 机床夹具的组成1. 机床夹具的基本组成部分（1）定位装置该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。（2）夹具装置该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。（3）夹具体夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。2. 机床夹具的其他特殊元件或装置（1）连接元件根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。（2）对刀元件常用在普通铣床夹具中，用对刀快调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。（3）导向元件常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。（4）其他元件或装置根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。2.1.3 机床夹具的分类根据机床夹具的通用化程度，可将夹具氛围以下几种：1. 通用夹具可加工一定范围内不同工价的夹具为通用夹具，如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘；铣床上的平口虎钳、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。这类夹具一般已标准化，由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。由于使用通用夹具夹紧工件比较费时，操作复杂，生产效率低，且较难装夹形状复杂的工件，故通用夹具主要用于单件小批生产，在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹具，而使用效率较高的专用夹具。2. 专用夹具专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。此外、专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。3. 成组夹具根据成组技术原来技术的用于成组加工的夹具。这种夹具的特点是，在通用的夹具体上，只需对夹具的部分元件稍加调整或更换，即可用于组内的不同工件的加工。4. 组合夹具组合夹具是由可循环使用的标准夹具零件部件组装成易于联结和拆卸的夹具。它在使用上具有专用夹具的优点，而当产品更换时，不存在夹具“报废”问题。因为它可以拆开，其元件可清洗入库，留待组装新的夹具。因此，组合夹具很适合于新产品试制和单件小批生产使用。由于组合夹具还具有缩短生产准备周期，减少专用夹具种类、数量和存放面积等优点，特别适用于新产品的试制和多品种小批量生产。5. 随行夹具随行夹具为自动线上使用的一种夹具。自动线夹具基本上分为两类：一类为固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类为随行夹具，她除了具有一般夹具所担负的装夹任务外，还担负自动线输送工件的任务。所以，它是跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移到下一个工位的，故称为随行夹具。除了上述分类外，夹具还可以按照动力来源不同分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等，按工种还可以分为车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、钻床夹具等。2.1.4 机床夹具在机械加工中的作用夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很大，所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用：1. 保证工件的加工精度由于采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互位置精度，使其不受或不受各种主观因素的影响，容易获得较高的加工精度，并使一批工件的精度稳定。2. 提高劳动生产率和降低加工成本采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找正对刀所花费的时间，因此可以缩短辅助时间。另外，采用夹具装夹或，产品质量稳定，对操作工人的技术水平的要求可以降低，有利于提高生产率和降低成本。3. 扩大机床工艺范围和改变机床用途使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。这是在生产条件有限的也器中常用的一种技术改造措施。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗摸夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工，一充分发挥通用机床的作用。4. 改善劳动条件和保证生产安全5.使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，保证安全生产。 2.2工件的装夹方式工件在机床上的装夹方式有以下三种方法：1. 直接找正法在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确位置的方法。直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一般多用于单件小批生产和精度要求特别高的场合。2. 划线找正法在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。3. 用夹具装夹即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。上述用装夹工件的方法有以下几个特点：工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与夹具上的定位元件相接触而实现的。由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。 2.3 基准及其分类机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。2.4工件的定位通过工件台的定位限制工件的5个自由度如图2-1。 图2-12.5 工件定位的基本原理工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置，它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。1. 六点定位原则定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位原则” 。2. 工件定位中可能出现的集中情况（1）完全定位六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。（2）不完全定位根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。（3）欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠定位。器定位无法保证加工要求，所以是决不允许的。（4）过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位中常会出现干涉现象。消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：一种是提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。一种是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。 第三章 四点联动夹紧机构的设计3.1工件台的结构图3.1工件台渲染图工件台由通孔12和通孔9螺纹孔M5的组成。如图3.1.所示为四点联动夹紧机构的底座。3.2夹紧装置 图3-2地刷盘渲染图 夹紧装置由压板和连杆及螺纹连杆等组成。如图3.2所示为夹紧装置。3.3夹紧装置工作原理 夹紧装置由六角螺母旋转提供动力转动达到夹紧目的，如图3.-3，3-4，3-5所示夹紧系统由压板与连杆，螺纹连杆。 图3-3 图3-4图3-53.4 四点联动夹紧机构的零部件建模首先，如图3-6所示创建出零件文件并开始绘制基本草图，图3-6所示的是地刷基座的草图，由于盘类的特性，可以采用【旋转】建模，在【创建草图】时，绘制截面形状以通过【旋转】后续建模。也可以采用【拉伸】建模，在【创建草图】时，绘制出盘得平面形状为【草图】通过【拉伸】来创建。 图3-6对草图进行【旋转】，生成连杆零件的基本块，然后对其它部分进行设计和创建，在传动中，还需要对刷丝组进行创建，首先在地刷基本块的底面创建【草图】，绘制出图3-7连杆的图，打孔（图3-8）完成草图开始通过。图3-7图3-8先，如图3-9所示创建出零件文件并开始绘制基本草图，图3.4所示的草图，由于盘类的特性，可以采用【拉伸】建模，在【创建草图】时，绘制截面形状以通过【拉伸】后续建模。也可以采用【拉伸】建模。图3-93.5四点联动夹紧机构的平面设计图纸四点联动夹紧机构的装配（如图3-10） 图3-10 单个零件图纸（如图3-11，3-12，3-13，3-14）图3-11图3-12 图3-13图3-14第四章 四点联动夹紧机构的整体装配 4.1关于UG夹具装配 图4-1总装图渲染效果 在传动系统在UG中的零部件建模与装配中，叙述了UG中零部件的建模与装配。在我们将四点联动夹紧机构的所有零件创建完成后，将夹紧系统、传动系统、以及底座等按照设计要求装配到一起，最后各个部分组装到完成构成了手动四点联动夹紧机构的三维模型（如图4-1）。部件之间的装配与零件装配基本一致，需要对其零部件之间进行约束，在前面章节已经说明在此不再做装配过程展示。通过UG的装配，可以对夹具整个部分进行运动分析，真实的反映出夹具在实际使用中的运动过程、可能出现的问题以及需要修正的地方。还可以从运动分析中导出零部件到应力仿真中，对设计材料进行修改从而得到满足要求的设计。4.2整机UG表达视图下图是为总体装配后的夹具创建的表达式图，可以更好地展示夹具的组成与结构（图4-2） 夹具零件爆炸图。图4-2 夹具零件爆炸图1- 连杆1; 2- 螺纹连杆;3-固定螺母1; 4- 六角螺母; 5- 轴套1;6压板1 ; 7压板2；8压板4，9- 轴套2; 10- 轴;11，12- 工件台;13压板3; 通过UG将表达式图创建，将手动夹具装配文件导入，通过调整零件位置（图4-3），来展示整个小车的组成或者来模拟对小车装配的表达。接下来可以通过照相机设定来创建多个观察视角，亦可以创建出装配视图和分解视图图4-3。 图4-3 小 结 两年半的学习生活转瞬即逝,让人有些措手不及的感觉,好象还没开始已经结束。时间的流逝过程中经历的坎坷使一个人慢慢成熟，因而我对过去的日子和给过我鼓励、帮助的人们总是心怀感激，并让我倍加珍惜未来的生活。随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习机械设计往往离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经验，自己没有一定的基础，要理解吸收真的是一件很不容易的事。对于此次完成的工艺设计，因缺乏实际经验，大多是依葫芦画瓢，根本称不上创新，有许多不足之处，还需要自己以后的多多积累，包括理论知识与实际经验的积累；比如，在确定切削参数时，许多地方需要实际生产经验总结的经验值，因为理论值只是一般情况下的参数，还得依据所加工的零件要求、机床性能以及环境因素等去把握。本次设计让我受益匪浅，它不仅让我能够运用所学知识对课程的工艺与结构进行分析，最重要的是，在设计的过程中，遇到许许多多的问题，能通过查阅资料、虚心请问等方式找到答案，把问题一一解决掉。正是这种精神，它让我如何使用手册和查阅相关资料，并掌握了与本设计相关的各种资料，提高了我的学习能力。在此要感谢我的指导老师张老师对我悉
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