组合机床夹具设计

1、前 言组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多任务序、多面或多任务位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。机床夹具的作用可归纳为以下四个方面：1. 保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。2. 提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。3. 减少劳动强度 采用

2、机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。4. 扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于：1. 培养综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。2. 学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。3.具有运用标准、规范手册、图册和查询有关

3、设计资料的能力。目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 组合机床概述11.2 该课题研究的目的和意义11.3 组合机床夹具发展史11.4 现代机床夹具的发展方向12 零件分析32.1 零件结构特点32.2 技术要求32.3 结构方案分析和方案的选择32.4 选择定位基准的原则及应注意的问题32.5 确定夹压位置应注意的问题32.6 工艺分析43 工艺参数的确定53.1 切削用量的确定53.2 确定切削力、切削扭矩、切削功率53.3 选择刀具结构63.4 导向结构的选择73.5 工作进给长度的确定83.6 快进长度的确定84 夹具设计94.1 夹具概述94.1.1 夹具分类94.1.

4、2 机床夹具的现状94.2 夹具设计任务104.3 零件分析104.4 定位机构104.4.1 支撑板114.4.2 伸缩式定位销124.5 夹紧机构134.6 导向装置的选择154.7 机床夹具的总体形式164.7.1 确定工作台164.7.2 确定夹具体174.7.3 确定联接体174.7.4 夹具体的总体设计图174.8 绘制夹具装配图174.9 定位误差计算204.9.1 定位误差204.9.2 产生定位误差的原因204.9.3 定位误差的计算204.10 夹紧力计算214.11 夹具精度分析计算214.12 夹具的性能及优点23结论24谢 辞25参考文献26减速器箱盖钻孔组合机床的夹

5、具设计摘 要本课题设计任务是：减速器箱盖双面钻孔组合钻床的夹具设计。设计过程主要阐述了组合钻床的工作原理，设计过程，对夹具进行设计和计算，及夹具装配图以及主要零件的绘制。夹具分为通用夹具,专用夹具,组合夹具,模块化夹具和自动线夹具。机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置。夹具有四部分组成：夹具体，定位元件，导向元件及夹紧元件。关键词：夹具/组合机床/减速器Reducer gland drilling combination machine tools fixture designABSTRACTThis design tas

6、k is: reducer base double-sided drilling combination drilling and fixture design. Design process mainly expounds the working principle, combination drilling machine design process and compared the superiority of fixture design and calculation. This topic design basic task is to finish the design of

7、mechanical part, mainly has machine dimension print, contact the fixture and important parts assembly drawing.Fixture is divided into general fixtures, special jig, modular fixture, modular fixture and automatic line jig. The machine tools fixture in mechanical manufacturing process is to fix the pr

8、ocessing object, to accept the processing or detection and ensure the machine processing requirements additional device. Clip has four parts: clip specific, positioning components, to components and clamping components.KEY WORDS: Fixtures, combination machine tools, speed reducer1 绪论1.1 组合机床概述组合机床1是

9、以系列化、标准化的通用部件为基础，再配以少量专用部件而组成的专用机床，具有一般专用机床结构简单，生产率及自动化程度高，易保证加工精度的特点，又能适应工件的变化，具有一定的重新调整、重新组合的能力。组合机床可以对工件采用多刀、多面及多方位加工，特别适于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。组合机床可完成钻、扩、铰、镗孔、攻螺纹、车、铣、磨削以及滚压等工序。1.2 该课题研究的目的和意义传统机床只能对一种零件进行单刀，单工位，单轴，单面加工，成产效率低且加工精度不稳定，组合机床能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。而设计专用机床夹具，是机床结构简单，保

10、证加工表面的位置精度、提高生产效率和减轻工人的劳动强度的一项重要内容。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序，生产效率高，加工精度稳定，有利于提高大批量的生产效率，提高加工精度稳定性，节约社会资源。1.3 机床夹具发展史夹具2最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期，机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备

11、之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会。1.4 现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面：(1) 标准化：机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。(2) 精密化：随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m 。(3) 高效化：高效化夹

12、具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。(4) 柔性化：具有高度柔性的夹具，能实现多种工艺要求的、具有一定相似性的不同零件的定位夹紧，缩短零件加工的准备时间和辅助时间，稳定性好，可靠性强。2 零件分析2.1 零件结构特点箱体是各类机器的基础零件，它将机器和部件的轴套、齿轮等有关零件联接成一个整体，并使之保持正

13、确的位置以传递转矩或改变转速来完成规定的运动，因此，箱体的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。箱体零件的结构一般比较复杂，壁薄且壁厚不均匀，加工部位多，既有一个或多个基准面及一些支承面，又有一对或数对加工难度大的轴承支撑孔。2.2 技术要求钻减速器箱盖上12个孔，孔精度IT13级。2.3 结构方案分析和方案的选择本课题是针对减速器箱盖上12个孔钻削这一特定工序而设计的一台专用组合机床。正确选择加工用定位基准是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序，从而实现减少机床台数的效果。由于采用专用夹具，对其精度要求完全可以达到。2.4 选择定位基准的原则及应注意的问题a 应尽量选

14、择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准3。这样可以减少基准不符的误差，以保证加工精度，但在某些情况下，却必须选用其他作为定位基准。b 选择定位基准应确定工件定位稳定。尽量采用已加工较大平面作为定位基准，这对于加工尤为重要。c统一基准原则。即在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。2.5 确定夹压位置应注意的问题在选择定位基面时，要相应决定夹压位置。此时应注意的问题是：a保证零件夹压后定位稳定。为使工件在加工过程中不产生振动移动，夹压力要足够，夹压点布置加压合力落在定位平面内。b尽量减少避免零件夹压后得变形，消除其对加工精度的影响。2.6 工艺分析

15、工艺分析4是设计组合机床最重要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过程。深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，夹紧方式，工艺方法和加工过程所用的刀具，切削用量及生产率等。选择单工位，双面卧式组合机床，使机床结构简单，工件可靠，更符合多，快，好，省的要求。a 加工精度的要求由于加工孔相对于中心的位置度要求比较高，因此采用单工位方法一次定位，可以减少定位误差。b 被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求。这些特点在很大的程度上决定采用卧式机床。一般来说，孔中心线与定位基面平行宜采用卧式机床。故本加工工序采用卧式机床。该组合机床是钻1212，精度等级H13。本道工序的夹紧也非常方便，一面两

16、销定位，上端夹紧，定位可靠，夹紧方便，装卸方便，工艺装备简单。根据上述被加工零件的结构特点，加工要求，工艺过程及生产率，可以确定机床配置形式为卧式组合机床，这种配置形式可达到较高的加工精度，对于精加工机床的夹具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，对于粗加工机床采用固定式导向，能达到0.2mm。3 工艺参数的确定3.1 切削用量的确定因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30%左右多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具

17、的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和不同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足不同直径的加需要，即： = 式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于分度盘孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查组合机床设计简明手册P130表6-1高速钢钻头切削用量得：钻头直径=12mm,铸铁HB=157236Mpa，进给量=0.1mm/r、切削速度=12.6m/min。3.2 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量6（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动

18、力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查P134表6-20计算如下：切削力： （3-1）切削扭矩： （3-2）切削功率： （3-3）式中：布氏硬度F切削力（N）D钻头直径（mm）f每转进给量（mm/r）T切削扭矩()v切削速度（m/min）P切削功率(kW)3.3 选择刀具结构减速器箱盖的布氏硬度为210HBS，孔径D为12mm，刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准12的麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导

19、向套之间有3050mm的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。图3-1 麻花钻结构示意图3.4 导向结构的选择导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。1、选择导向类型 根据刀具导向部分直径d=12mm和刀具导向的线速度，选择固定式导向。2、导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图3-2所示： 图3-2 固定导向装置固定导向装置的标准尺寸见。固定装置的配合如下表：表3-1 固定装置的配合导向类别工艺方法dD

20、刀具导向部分外径固定导向钻孔G7(或F8)导向装置的布置如表3-2所示：表3-2 导向装置的参数(mm)尺寸项目l1l2l3与直径d的关系(12.5)d钻铸铁d0计算值2d=2412 图3-3 固定导向装置的布置3.5 工作进给长度的确定工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取=10mm，加工部位长度L=30mm，切出长度=0,则L工 +L+=10+30+0=40mm。3.6 快进长度的确定考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均

21、退至夹具导套内而不影响工件装卸。钻孔取快速退回行程为100mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度10040=60mm。4 夹具设计4.1 夹具概述4.1.1 夹具分类由机械制造工艺系统的组成机床、工件、刀具和夹具可以看出夹具在机械加工中占有很重要的地位，是制造系统的重要组成部分。无论是传统制造还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。尤其在成批生产时更是大量的采用机床夹具，它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对与机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范

22、围。机床夹具7按其通用特性划分可分为：通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具。按所使用的机床划分可分为：车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具等。机床夹具的组成元件一般包括：定位元件及定位装置，夹紧元件及夹紧装置，导向元件，对刀元件及定向元件，夹具体，其它元件及装置。4.1.2 机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面

23、，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：(1) 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； (2) 能装夹一组具有相似性特征的工件； (3) 能适用于精密加工的高精度机床夹具； (4) 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；(5) 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； (6) 提高机床夹具的标准化程度。 4.2 夹具设计任务为提高劳动生产率，保证加工质量

24、，降低劳动强度，故需设计专用夹具。根据设计任务书的要求为设计减速器箱盖钻12-12mm孔的专用夹具。所用机床为前面章节所设计的双面卧式组合机床，生产规模为大批生产，孔精度要求IT13。4.3 零件分析本设计是要为此图4-1中的减速器箱盖设计一个钻12-12孔的夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,本工件放置方法应如图4-1所示。装配图给出了零件本工序的定位、夹紧原理方案。工件的

25、工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。4.4 定位机构定位支承系统8主要由定位支承、辅助支承和一些限位元件组成。定位支承是指在加工过程中维持被加工零件有一定位置的元件，辅助支承是仅用作增加被加工零件在加工过程中刚度及稳定性的一种活动式支承元件。由于定位支承元件直接与被加工零件接触，因此其尺寸、结构、精度

26、和布置都直接影响被加工零件的精度。因此设计时应该注意以下几点：(1) 合理布置定位支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面。最好使夹压力的位置对准定位支承元件。(2) 提高刚性，减少定位支承系统的变形。(3) 提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度。(4) 可靠地排除定位支承部件的切屑。此外，选择工艺基面应该遵循下面的原则：1、应当尽量选用设计基面作为在组合机床上加工用的定位基面，这样能减少累积误差，有利于保证加工精度。但在某些情况下却必须改用其他面作为定位基面。2、选择的定位基面应确保工件稳定定位。定位的支撑面应该大一些，力求已加工面做为定位基面，在本次的加工中，

27、顶面是已经加工过的，而且满足一定的技术要求，面积也比较大，因此选择顶面做为定位基面符合要求。3、选择基面应该考虑夹紧方便，夹具结构简单。常见定位元件有支承钉、支承板、定位销、锥面定位销、V型块、定位套、锥度心轴等。在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工件定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。由于该零件的加工是钻12-12孔并以底面和底面上的两孔定位，为一面两销定位，因此本次设计采用的定位机构为定位支承板和伸缩式定位销定位。定位支承板限制三个自由度，圆柱销限制两个自由度，菱形销限

28、制一个自由度，实现六点定位，完全限制自由度。4.4.1 支撑板(1) 定位方案：由零件图知，选择减速器箱盖底面及两个孔，限制工件的六个自由度，其中，工件底面为主要定位基准面。(2) 定位元件的选取：根据箱体的尺寸等因素，上表面定位元件选择两个支承板，在夹具体安装时，保证两个支承板定位面等高，限制箱体的三个自由度。根据机械制造装备设计课程设计第151页 附表3.3 ，选择支承板为：支承板 B25220 JB/T8029.1-1999 ,其简图如图3-1，尺寸参数按零件所需选取：图4-1 支承板简图4.4.2 伸缩式定位销图4-2 伸缩式定位销在组合机床及其自动线上加工箱体零件时，多采用两个定位销

29、和一个平面的定位方法，消除工件在空间位置的六个自由度，实现工件在夹具中的准确定位。为了能以最简单的运动形式装卸工件（如单机夹具上的推进和拉出，流水线和自动线上从夹具一端送进及另一端推出的方法），定位销多采取伸缩式结构。常用的通用结构有手动和液压驱动伸缩式定位销两种。图3-2所示为手动伸缩式定位销，他有两种结构，一种不戴防护罩，用于支撑高度为30mm的定位系统，另一种是戴防护罩的，用于支撑板高度为60mm的定位系统。定位销采用组装结构，以便于更换，但增加了定位系统的误差环节，降低了定位精度。因为定位销对其推杆的径向跳动一般为0.020.04毫米，若定位销的连接螺纹做的较紧，定位销对推杆的支撑端面

30、不垂直，其径向跳动还要大一些。当定位精度要求很高时，宜采用整体的定位销，其缺点是更换不便，也不够经济。定位销的插入和拔出是转动手柄经一系列杠杆而实现的，其移动距离借助于手柄座上弹簧销的位置来保证，并利用挡销控制插销和拔销的极限位置。在确定插销后手柄的位置时，应保证共不应振动面脱落。设计时必须正确地安排圆柱销和菱形销的相对位置，使菱形销的两菱角在两个定位销的中心线上，可用修磨调整垫的方法来保证。为了在不拆卸整个夹具的情况下，能够拆卸和维修定位销的操纵机构，应在夹具体上开有能取出推杆杠的窗口。在设计定位系统时应很好解决各活动点的润滑问题，定位销推杆导套采用稀油润滑或锂基脂进行润滑。4.5 夹紧机构

31、1、夹紧力的方向的确定10：(1) 夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。(2) 夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。(3) 夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。2 、夹紧力的作用点的选择：(1) 夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。(2) 夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。(3) 夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。(4) 夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。3、夹紧机

32、构的基本要求(1) 在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位支承。(2) 夹紧力的大小要适当、可靠。既要使工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使工件产生不允许的变形和损伤。(3) 夹紧装置应操作安全、方便、省力。夹紧装置的自动化程度和复杂程度应与工件的产量和批量相适应。基本要求4、选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：(1) 夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。(2) 工件和夹具的变形必须在允许的范围内。(3) 夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构(4) 必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够

33、。(5) 夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。(6) 夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应5、其夹紧机构如图 3-3：图4-3 夹紧机构其中液压缸缸体三视图为：图4-4 缸体三视图4.6 导向装置的选择导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。这些装置均已标准化，可按标准选择。综上分析，本次设计采用可换导套加工工件，来提高其工作的经济性和其工作效率。选择导向装置：用于钻床零件加工的可换钻套装置。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺

34、口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。钻孔夹具中的钻套,除要求它引导钻头，钻出正确的孔外，还要求它能在装卸时快而准确。一般在工厂中使用较多的是快换钻套，虽然这种钻套具有快换的优点，但在制造上较复杂；由于采用螺钉来压紧,所以占面大，而又增加制造步骤。钻模板与支柱之间用开口销连接。图4-5 钻模板 4.7 机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定12。夹具的组成归纳为：(1) 定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。(2) 加紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。(3) 导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相

35、互位置的元件。(4) 动力装置 在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。(5) 夹具体 用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。(6) 其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。4.7.1 确定工作台工作台用途13：主要用于机床加工工作平面使用，上面有孔和T型槽，用来固定工件，和清理加工时产生的铁屑。按JB/T7974-99标准制造，产品制成筋板式和箱体式，工作面采用刮研工艺，工作面上可加工V形、T型、U型槽和圆孔、长孔。 工作台材质：高强度铸铁HT200-300工作面硬度为HB170-240，经过两次人工处理（人工退火600度-

36、700度和自然时效2-3年）使用该产品 的精度稳定，耐磨性能好。工作台的尺寸：4.7.2 确定夹具体夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。4.7.3 确定联接体联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接

37、体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。4.7.4 夹具体的总体设计图图4-6 夹具体总体设计图4.8 绘制夹具装配图1、装配图按1:2的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理14。2、视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3、按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。4、画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。5、标注必要的尺寸、配合、公差等16(1) 夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。(2) 夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车

38、床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。(3) 夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。(4) 夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。(5) 各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。6、夹具装备图上应标注的技术要求17(1) 定位元件的定位面间相互位置精度。(2) 定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。(3) 定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。(4) 各导向元件的工作面间的相互位置精度。(5) 夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度

39、。对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。7、对零件编号，填写标题栏和零件明细表18：每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。8、机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：(1) 保证加工精度 这是必须做到的最基本的要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，

40、夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。(2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。(3) 安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。(4) 排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹

41、具设计中要给予排屑问题充分的重视。(5) 机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。图4-7 夹具装配图4.9 定位误差计算4.9.1 定位误差工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：(1)工件在夹具中的定位、夹紧误差。(2)夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差19。(3)加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱

42、的加工误差。4.9.2 产生定位误差的原因1、基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2、间隙引起的定位误差 在使用销、削边销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3、与夹具有关的因素产生的定位误差(1) 定位基准面与定位元件表面的形状误差。(2) 导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。(3) 夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。(4) 夹紧力使工件与定位元件间的位置误差

43、，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。4.9.3 定位误差的计算定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差。基准不重合误差是定位基准与设计基准不重合引起的误差。基准位移误差是定位基准位移误差。基准位移误差又可分为由于工件定位表面不准确所引起的和由于夹具定位元件不准确所引起的两部份。工件定位表面不准确所引起的基准位移误差，对一批零件来说，就有一个尺寸分布带，其中有系统误差和随机误差。而夹具定位元件不准确所引起的基准位移误差，对于一个夹具来说是系统误差，但如果有几个夹具同时使用，则随机误差在一起，出现多峰状尺寸分布曲线20。则定位误差（D）=基准不重合误差（B）+基准位移误差（Y

44、） 在整个定位过程中，主要采用伸缩式定位销定位，即基准不重合误差为零（B=0）。至于零件基准位移误差，在以工件平面定位时，只有表面的平面度误差，而当以加工过的平面为定位时，一般都较小。定位销进行定位时， Td=0.011mm，TD=0.021mm,则基准位移误差为Y =(0.011+0.021)/2=0.016mm 工件在此夹具中的定位误差D =B +Y =0+0.016=0.016mm4.10 夹紧力计算查金属切削原理与刀具21表7-3可得：切削力公式： （4-1）式中 （4-2）代入公式得：钢与铸铁静摩擦因数 =0.3代入夹紧力计算公式得： （4-3）由液压缸提供的压力为0.8MPa,则液

45、压缸提供的夹紧力为3046.43N （4-4）由计算可知所需实际夹紧力小于液压缸所提供的夹紧力，所以夹紧力合格。4.11 夹具精度分析计算夹具精度计算23是一个非常重要的环节，它是检验夹具是否合乎零件加工要求。利用夹具在机床上加工工件时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统，它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系，从而保证工序尺寸的要求。这些联系环节中的任何误差，都将以加工误差的形式直接影响工件的加工精度，这些误差主要有：(1) 因工件在夹具中定位不准确，使工件的原始基准偏离规定位置而产生工件定位误差D。(2) 因夹具在机床上安装不准确，使夹具的安装面偏离规定位置而产

46、生夹具安装误差a。(3) 因刀具相对夹具位置不准确，或刀具与导向、对刀元件之间的配合间隙引起的导向或对刀误差t。(4) 因机床精度、刀具制造精度和磨损，加工调整、加工变形等因素引起的与加工方法有关的加工方法误差g。为了使夹具能加工出合格的工件，上述各项误差的总和应不超过工序尺寸（或位置要求）的公差k。即 D+a+t+gk 上式称为误差计算不等式，其中各项误差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸（包括位置精度要求）不止一个，则只有在每个工序尺寸的误差计算不等式都能满足要求时，所设计的夹具才能保证加工要求。对夹具而言，工件在夹具中的定位误差在前面已经分析。即D=0.016mm。(1) 夹具的安

47、装误差a，夹具的安装误差是夹具在机床上安装时，因夹具的安装面偏离了规定的位置，从而使原始基准发生移动而在工序尺寸产生的偏差，采用定位键进行定位，则安装误差a=0.005mm。(2) 刀具位置误差t的确定，刀具位置误差是刀具相对于夹具位置不准确引起的误差，或刀具与导向、对刀元件间的配合间隙引起的导向或对刀误差，这项误差又称刀具调整误差，则t=0.07mm。(3) 加工方法误差g，因为加工方法误差具有很大的偶然性，很难进行精确的计算，因此常取（1/31/2）k作为加工方法和精度储备之用，则g=0.3mm。所以，按概率法相加得 （4-5） 经过计算则这个定位方式是可行的，满足夹具精度要求，整个夹具设

48、计合理。4.12 该夹具的性能和优点（1）刚性好该夹具在高转速、大吃刀的情况下不会产生振动，自动定心效果优于三爪卡盘。套筒用铸铁件制造，无薄弱环节。整个机构不存在刚性不足、偏载和偏心现象。（2）应用范围广 此夹具更换不同直径的钻套，可以加工不同直径的同类产品，通用性好。（3）精度保证较高使用伸缩式定位销夹具，消除了工件的定位间隙，有效地保证了被加工零件的位置精度。经实验证明其定位精度可达0.01mm。结 论本课题设计的是单工位组合钻床，用于加工减速器箱盖上的12个孔。在研究设计过程中，针对加工过程中存在的难点进行了攻关。在钻床的设计上采取了一系列的措施，保证了被加工孔的加工精度。主要完成了以下

49、工作：1、对减速器箱盖上的孔和定位销孔的加工工艺进行了分析研究，明确了各个孔加工的技术要求和工艺要点。2、恰当地选择了机床的切削参数，动力头及液压滑台驱动机构的结构参数。3、采用液压滑台驱动动力头和多轴箱实现进给，实现了双面单工位钻孔。同时经分析证明该方案可以满足工艺要求。4、设计了稳定可靠的多轴箱和钻模板，从而保证了被加工孔的精度要求。5、根据通用、经济的原则，选择了刀具，满足了工艺的需要。6、整机采用双面同时钻孔，提高了工效，降低了操作强度，避免了操作过失引发的问题，对工人的劳动熟练程度和劳动强度都大大的降低了要求。设计的双面同步钻床，保证了加工孔的生产质量，提高工效3倍以上，加工成本大幅

50、下降。本项工作还有许多值得完善的地方，例如：夹具的设计不很理想；装夹、定位由人工完成，效率较低；自动化程度有待提高等问题。这些问题通过改进设计、完善工艺、现场的不断实践、总结，必将会得到进步的提高。谢 辞在这次毕业设计中，从刚开始的毫无头绪，到最后的顺利完工，一路走来颇为艰辛。在此，要十分感谢苗全生老师对我的教导，从开始的给课题，到后来的修改，找不足，再修改，再找不足等等。感谢苗老师给了我十分大的帮助，不但及时地发现我的不足之处，还给出正确的指导。通过这次的毕业设计，我能比较全面的综合运用机械加工工艺及机床夹具设计的理论和实践知识，能根据被加工零件的技术要求，运用零件制造的基本工艺路线和方法，

51、学会拟订机床床头箱的加工工艺路线，完成箱体的加工、夹具的结构设计，并且对有关手册、规范、图表等技术资料有了一定的熟悉，也重新巩固了识图、制图和编写技术文件等的基本技能。更加全面的复习了机械方面的专业知识，加强锻炼独立思考的能力和自己动手的能力。综合运用机械制造工艺学课程和其它相关课程的知识,分析和解决机械加工问题,进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。在这一过程中，我不仅学会了如何完整地设计出一个符合要求的机床和夹具，还学会了一种方法一种态度：一种独立分析和解决问题的方法，一种面对困难从容不迫的态度, 增强和提高从事机械加工工作的自信心。因此，还要感谢苗老师这一路上的谮谮教诲，使这大学里最后一次设

52、计能够顺利成功的完成， 这与苗老师的帮助与指导是分不开的。由于本人水平有限，经验不足，设计中难免存在错误疏忽之处，希望各位老师能予批评和指出。参考文献 1 谢家瀛. 组合机床设计简明手册M. 北京：机械工业出版社. 1992: 40-452 大连组合机床研究所编.组合机床设计手册M. 北京：机械工业出版社. 1991: 6-83 冯辛安，机械制造装备设计M，北京：机械工业出版社，1999：11-12 4 张建中，机械设计基础M，北京：高等教育出版社，2007：21-22 5 王启义，机械制造装备设计M，北京：冶金工业出版社，2002：150-1556 杨明忠，朱家诚. 机械设计M，武汉：武汉理工大学出版社，2001：68-707 王光斗，王春福.机床夹具设计手册M，上海科学技术出版社，1980： 100-146 8 黄鹤汀，金属切削机床设计M，北京：机械工业出版社，1999：82-869 顾维邦，金属切削机床概论M，北京：机械工业出版社，1991：90-95