1、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計題目：專用夾具設計學 院：機械工程學院班級：x x姓名：級機械制造與自動化x班xx指導教師：xx完成日期：2017年4月31日目錄第一章 前言 1第二章專用夾具設計32.1 夾具的簡介 32.1.1 夾具的概念 32.2 夾具設計前的準備工作 32.2.2 熟悉工件零件圖和工序圖 42.3 選擇夾緊機構(gòu) 4第三章夾具裝備分析 53.1 夾具的功用 53.1.1 機床夾具的主要功能53.1.2 機床夾具的特殊功能 53.1.3 夾具體主要技術(shù)條件及優(yōu)缺點的分析63.2 夾具的分類63.3 夾具的組成 7第四章 機床夾具的設計特點和設計要求 94.1 機床夾具的設計特點94

2、.2 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案 94.2.1 定位方案的確定 94.2.2 夾緊方案確定 104.3 夾具總圖設計114.4 夾具精度校核114.5 夾具的設計步驟124.6 總圖技術(shù)要求的定制 134.7 夾具設計中的幾個重要問題 144.8 精度分析 155.1 定位基準的選擇 165.2 加工精度分析175.3 擬定工藝路線 185.4 工藝方案的比較與分析 195.5 選擇加工設備與工藝裝備215.5.1 專用夾具的基本要求215.6 夾緊力的計算225.7 定位誤差分析 23第六章夾具裝配圖上應標注的尺寸和技術(shù)條件 246.1 夾具裝配圖上標注的尺寸 246.2 夾具裝配圖上應標注的技術(shù)要

3、求24第七章夾具體零件圖應標注的尺寸和技術(shù)要求257.1 夾具體零件圖上標注的尺寸 257.2 夾具體零件圖上標注的技術(shù)要求 26第八章對夾具設計的心得體會 27第九章 課程設計總結(jié) 28參考文獻 29附表1 機械加工工藝過程卡片 30第 一 章 前言機械制造裝備設計是機械設計制造及其自動化專業(yè)的一門主 要專業(yè)課，其任務是通過該課程的學習，掌握主要機械制造裝備的工作原理及其正確使用和選用方法、原則，并具備一定的機械制造裝備的總體設計、傳動設計、結(jié)構(gòu)設計等基本知識和主要工藝裝備的設計能 力 。而 課 程 設 計 是 機 械 制 造 裝 備 設 計 課 程 的 一 個 重 要 的 實 踐 性 教

4、學 環(huán)節(jié)，也是機械類專業(yè)學生較為全面的機械設計訓練。通過課程設計的實踐，綜合地運用裝備設計課程和其他先修課程的理論與實際知 識，進一步培養(yǎng)與提高學生分析和解決工程實際問題的機械設計能 力。其目的在于： 1 通 過 課 程 設 計 ，使 學 生 能 綜 合 運 用 夾 具 設 計 課 程 及 其 他 相 關(guān) 專 業(yè) 課 程 的 知 識 ，學 會 用 所 學 的 理 論 知 識 指 導 設 計 實 踐 ，樹 立 正 確 的 設計思想。 2通過課程設計，培養(yǎng)學生分析和解決工 程 實 際 問題 的 能 力 ，使 學 生 掌握機床夾具的一般設計方法和步驟，提 高 其 走 上工 作 崗 位 所需的專業(yè)技能

5、。 3通 過 課 程 設 計 ，使 學 生 學 習 運 用 標 準 、規(guī) 范 、手 冊 、圖 冊 和 查閱有關(guān)技術(shù)資料等。零件在工藝規(guī)程之后，就要按工藝規(guī)程順序進行加工。在加工 中 除 了 需 要 機 床 、刀 具 、量 具 之 外 ，成 批 生 產(chǎn) 時 還 要 用 機 床 夾 具 。他 們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床獲得正確的位 置 。機 床 夾 具 的 好 壞 將 直 接 影 響 工 件 加 工 表 面 的 位 置 精 度 、形 狀 精 度 和尺寸精度。通常把確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過 程 ，稱 為 定 位 。當 工 件 定 位 后 ，為 了 避 免 在 加

6、工 中 受 到 切 削 力 、重 力 等的作用而破壞定位，還應該用一定的機構(gòu)或裝置將工件加以固定。 使 工 件 在 加 工 過 程 中 保 持 定 位 位 置 不 變 的 操 作 ，稱 為 夾 緊 。將 工 件 定 位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠， 將 直 接 影 響 工 件 的 加 工 質(zhì) 量 、生 產(chǎn) 效 率 、制 造 成 本 和 操 作 安 全 。在 成批 、大 量 生 產(chǎn) 中 ，工 件 的 裝 夾 是 通 過 機 床 夾 具 來 實 現(xiàn) 的 。機 床 夾 具 在 生 產(chǎn) 中 應 用 十 分 廣 泛 ，夾 具 按 使 用 范 圍 分 為 通 用 夾 具 、專

7、用 夾 具 、可 調(diào) 夾 具 、組 合 夾 具 和 隨 行 夾 具 ， 按 使 用 機 床 分 為 車 床 夾 具 、銑 床 夾 具 、 鉆 床 夾 具 、鏜 床 夾 具 、磨 床 夾 具 、齒 輪 機 床 夾 具 、自 動 機 床 夾 具 、數(shù) 控機床夾具、自動線隨行夾具以及其他機床夾具等 ，按夾緊的動力源分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣-液增力 夾 具、電磁夾具及真空夾具等。根據(jù)所加工工件的要求，本次使用的 是 鉆床浮動夾緊專用夾具。由于能力有限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，希望各位 老師多加指教。第 二 章 專用夾具設計2.1 夾 具 的 簡 介夾 具 是 一 種 裝 夾 工

8、件 的 工 藝 裝 備 ，它 廣 泛 地 應 用 于 機 械 制 造 過 程 的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在 金 屬 切 削 機 床 上 使 用 的 夾 具 統(tǒng) 稱 為 機 床 夾 具 。在 現(xiàn) 代 生 產(chǎn) 中 ，機 床 夾 具 是 一 種 不 可 缺 少 的 工 藝 裝 備 ，它 直 接 影 響 著 加 工 的 精 度 、勞 動 生 產(chǎn) 率 和產(chǎn)品的制造成本等，故 機 床 夾 具設計 在企業(yè)的產(chǎn)品設計和制造以 及 生產(chǎn)技術(shù)準備中占有極其 重 要 的 地位。機床夾具設計是一項重要的技術(shù)工作。2.1.1 夾具的概念在機械制造廠的生產(chǎn)過程中用夾安裝工件使之固定在正確的位 置

9、上 ，完 成 其 切 削 加 工 、檢 驗 、裝 配 、焊 接 等 工 作 ，所 使 用 的 工 藝 裝 備稱為夾具。2.2 夾 具 設 計 前 的 準 備 工 作2.2.1 明 確 工 件 的 年 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng)確定毛坯類型為6000件/年，結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率a和廢品率 B分別取 和 ，代入N=Q(1+ a %+ 0 %),得年生產(chǎn)綱領(lǐng)() 件年劃分生產(chǎn)類型的參 考數(shù)據(jù)確定 為大 批，工作制度 8小 時 /班制。由 于 是大批量生產(chǎn)，所 以采用的是 流水 線生產(chǎn)方式，一 個 工 人 加工一個 工 序 ，以 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ，達 到 降 低 成 本 的 目 的 ，其 屬 輕 型 零

10、件 ，生 產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。2.2.2熟悉工件零件圖和工序圖零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等精度的總體要求，工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設計的直接依據(jù)。包括零件圖的分析、毛坯制造方法的選擇、基準的選擇、加工方法的選擇、加工順序的確定、工藝路線的制訂、余量與工序尺寸的確定、切削用量的選擇等。2.3 選 擇 夾 緊 機 構(gòu)在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應的夾緊機構(gòu)。 確定夾緊機構(gòu)要注意以下幾方面的問題：安全性 夾緊機構(gòu)應具備足夠的強度和夾緊力，以防止意外傷 及夾具操作人員。 手 動

11、 夾 具 夾 緊 機 構(gòu) 的 操 作 力 不 應 過 大 ，以 減 輕 操 作 人 員 的 勞 動 強度。夾緊機構(gòu)的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。手動夾緊機構(gòu)應操作靈活、方便。確定夾緊力的 方向 、作 用點，以 及夾緊元 件 或夾緊機 構(gòu)，要 選擇和 設 計動力源。夾 緊方 案也 需反復分 析比較，確 定后，正 式設計 時也可能在具體結(jié)構(gòu)上作一些修改。第 三 章 夾具裝備分析3.1 夾 具 的 功 用在 機床 上用 夾具裝夾 工件 時，其 主要 功能是使 工件 定位 和夾 緊。 然 而 ，由 于 各 類 機 床 加 工 方 式 的 不 同 ，有 些 機 床 夾 具 還 具 有 一 些 特

12、 殊 的功能。3.1.1 機 床 夾 具 的 主 要 功 能定 位 ：確 定 工 件 在 夾 具 中 占 有 正 確 的 過 程 。定 位 是 通 過 工 件 定 位 基 準 面 與 夾 具 定 位 元 件 的 定 位 面 接 觸 或 配 合 實 現(xiàn) 的 。正 確 的 定 位 可 以 保 證 工件加工面的尺寸和位置精度要求。夾 緊 ：工 件 定 位 后 將 其 固 定 ，使 其 在 加 工 過 程 中 保 持 定 位 位 置 不 變 的 操 作 。由 于 工 件 在 加 工 時 ，受 到 各 種 力 的 作 用 ，若 不 將 工 件 固 定 ，則 工 件 會 松 動 、脫 落 。因 此 ，夾

13、緊 為 工 件 提 供 了 安 全 、可 靠 的 加 工 條 件 。3.1.2 機 床 夾 具 的 特 殊 功 能（ 1 ） 對 刀 調(diào) 整 刀 鋸 切 削 刃 相 對 工 件 或 夾 具 的 正 確 位 置 。如 銑 床 夾 具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。（ 2 ） 導 向 如 鉆 床 夾 具 中 的 鉆 模 板 和 鉆 套 ，能 迅 速 地 確 定 鉆 頭 的 位 置 ，并 引 導 其 進 行 鉆 削 。導 向 元 件 制 成 模 板 形 式 ，故 鉆 床 夾 具 常 稱 為 鉆模。鏜床夾具也具有導向功能。機床夾具是在機床上用以準確，迅速地安裝工件或刀具，從而 保

14、證 工 件 與 刀 具 間 正 確 相 對 位 置 的 一 種 工 藝 裝 備 。使 用 夾 具 可 以 有 效 地 保 證 工 件 的 加 工 質(zhì) 量 ，提 高 勞 動 生 產(chǎn) 率 ，擴 大 機 床 的 工 藝 范 圍 和 減 輕勞動強度；因此，夾具在機械制造中占有重要的地位。3.1.3夾具體主要技術(shù)條件及優(yōu)缺點的分析夾具體的上平面與底面的平行度要求較高，主要是為了防 止裝夾后工件傾斜。（ 1） .保 證 加 工 質(zhì)量 ： 使用機床 夾具的首要任務是保證加工精 度 ，特 別是 保 證 被 加 工工 件 加 工面與定 位面之間以及被加工表面相互 之 間 的 位 置 精 度 。使 用 機 床 夾

15、 具 后 ，這 種 精 度 主 要 靠 夾 具 和 機 床 來 保證，不再依賴工人的技術(shù)水平。（ 2） . 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 降 低 生 產(chǎn) 成 本 ： 使 用 夾 具 后 可 減 少 劃 線 、 找正的輔助時間，且易實現(xiàn)多件、多工位加工。在現(xiàn)代機床加工中， 廣泛采用氣動、液動等機動加緊裝置，可是輔助時間進一步減少。（ 3） . 擴 大 機 床 工 藝 范 圍 ： 在 機 床 上 使 用 夾 具 可 使 加 工 變 得 方 便 ，并 可 擴 大 機 床 的 工 藝 范 圍 。例 如 ，在 機 床 或 鉆 床 上 使 用 鏜 模 ，可 以 代 替 鏜 床 鏜 孔 。又 如 ，使 用 靠

16、 模 夾 具 ，可 在 車 床 或 銑 床 上 進 行 仿 形 加工。（ 4） . 減 輕 工 人 勞動 強 度 ， 保證安全生產(chǎn)。優(yōu)點：V形塊和定位銷是可換的。在多次裝夾、拆裝后， 由 于 V 形塊 是 定 位 和 加緊 的 ，頻 繁使用會導致精度 降 低 ，當 加 工 出 的零件達不到要求時，換V形塊就行。缺 點 ：工 作 時 間 長 了 或 者 切 削 力 太 大 可 能 引 起 夾 具 體 整 體 變形，達不到要求。這是就需要重新設計。3.2 夾 具 的 分 類夾 具 有 多 種 分 類 方 法（ 如 車 床 、銑 床 、刨 床 、鉆 床 、鏜 床 、磨 床 、 齒 輪 加 工 機 床

17、 、拉 床 等 夾 具 。 ） ，機 床 夾 具 通 常 有 三 種 分 類 方 法 ，即 按 使用范圍和特點、夾緊動力源和使用機床來分類。1 、 .按 使 用 范 圍 和 特 點 可 分 為 ： 通 用 夾 具 、 通 用 可 調(diào) 整 夾 具 、 專 用夾具、組合夾具、成組夾具、拼拆式夾具。2 、按 夾 具 動 力 源 分 類 ：手 動 夾 具 、氣 動 夾 具 、液 壓 夾 具 、氣 液 增 壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具、離心力夾具、其他。3 、按 使用機床分類：車 床 夾 具 、銑 床 夾 具 、鉆 床 夾具、鏜 床 夾 具 、磨床夾具、齒輪機床夾具、其他機床夾具。通 用 夾具是

18、在普通機床 上 一 般 都 附 有 通 用 夾 具 ,如車床上 的 卡 盤 ,銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺, 分度 頭, 頂尖座等。它們都 一 標 準化 了,具有一定的通用性,可以用來安裝一 定形狀尺寸范 圍內(nèi) 的 各 種 工件 而不需要進行特殊的調(diào)整。通用可調(diào)整式夾具的 特點是夾具的部 分元 件 可 以 更換 ，部分裝置可以調(diào)整，以適應不同零件的加工。專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設 計制造的。組合 夾 具 是由一套 標準 化 的夾具元件 ，根 據(jù) 零件 的加工要求 拼 裝組 成 。不 同 元 件的不同 組合 和 聯(lián)接可構(gòu)成 不 同 結(jié) 構(gòu)和 用途的夾具 。夾具用完后，元件可以拆

19、卸重復使用。成組夾具是用于零件成組加 工 的 夾 具。它的加工對象較之可調(diào)整夾具更明確，適用范圍更廣一些。拼拆式夾具是將標準化的、可互換的零部件裝在基礎(chǔ)件上或直接裝在機床工作臺上，并利用調(diào)整件裝配而成。當某種零件加工完畢， 即把夾具拆開，將這些 標準零部件放入倉庫中，以便重復用于裝配成加工另一零件的夾具。這種夾具是通過調(diào)整其活動部分和更換定位元件的方式重新調(diào)整的。本課程設計研究了翻轉(zhuǎn)式夾具，闡述了翻轉(zhuǎn)式夾具的工作原理， 對 翻 轉(zhuǎn) 式 夾 具 的 各 零 部 件 做 了 較 為 詳 細 的 設 計 計 算 ，并 對 一 些 標 準 件 進行了選型，且進行了相關(guān)的強度校核。3.3 夾 具 的 組

20、 成通常夾具的組成部分如下：（ 1） 位 裝 置定 位 裝 置 包 括 定 位 元 件 及 其 組 合 ，其 作 用 是 確 定 工 件 在 夾 具 中 的位置。常用的定位元件有支承釘、定位銷、V型塊等。（ 2） 夾 緊 裝 置夾緊裝置 的作 用是 將工 件 壓緊 夾牢、保證 工件 在定 位是 所占據(jù) 的 位 置 ，在 加工過程中 不 因受 外 力（ 切 屑 力 、重 力 、慣 性 力 等 ）和 動力裝置（氣缸、液壓缸等）組成。（ 3） 對刀、引導 裝 置對 刀、引 導裝置 的 作用 是 確 定 刀 具 相 對 于 夾 具 的 位 置 ，或 引 導刀具進行加工。常用的對刀、引導元件有對刀塊、鉆

21、套等。（ 4） 其他 原件及 裝 置根據(jù)夾具特殊功能需要而設置一些元件或裝置。如分度裝置、 靠模裝置、連接件、操作建議及其他輔助元件等。第 四 章 機床夾具的設計特點和設計要求4.1 機 床 夾 具 的 設 計 特 點機 床 夾 具 設 計 與 其 它 裝 備 設 計 比 較 ，有 較 大 的 差 別 ，主 要 表 現(xiàn) 在 下 列五個方面：（1） 要 有 較 短 的 設 計 和 制 造 周 期 。 一 般 沒 有 條 件 對 夾 具 進 行 原 理 性試驗和復雜的計算工作。（2） 夾具的精度一般比工件的精度高23倍。（3） 夾具和操作工人的關(guān)系特別密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作習慣密切結(jié)合。（

22、4） 夾具在一般情況下是單件制造的，沒有重復制造的機會。通常要求夾具在投產(chǎn)時一次成功。（ 5） 夾 具 的 社 會 協(xié) 作 制 造 條 件 較 差 ， 特 別 是 商 品 化 的 元 件 較 少 。 設計者要熟悉夾具的制造方法，以滿足設計的工藝性要求。顯 然 ，這 些 問 題 是 很 重 要 的 。這 將 有 利 于 保 證 夾 具 的 設 計 、 制造質(zhì)量。4.2 擬 定 夾 具 的 結(jié) 構(gòu) 方 案夾具的結(jié)構(gòu)方案包括以下幾個方案。4.2.1 定 位 方 案 的 確 定根據(jù)工序的尺寸形狀和位置要求 ，工 件 定 位時 需 限 制5個自 由 度 。在 擬定定位夾緊方案時，仍需要對其 進行 分 析

23、和研 究 ，考察定 位 基 準的選擇能否滿足工件位置精度的要求，夾具的結(jié)構(gòu)能否實現(xiàn)。本設計用一面兩銷限制工件的5個自 由 度，芯軸中心和鉆套中心的位置由鉆模支架的兩個夾緊螺釘和其上 的定位孔相對芯軸中心的相對尺寸決定，可通過分度盤的T型槽微 調(diào)。滿足尺寸要求。(1) 定 位 元 件 的 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 及 在 夾 具 中 位 置 的 確 定由上可知，定位元件由 支撐板，芯軸的定位銷和鉆模支架的螺 釘孔組成。(2) 芯軸的定位銷和鉆模支架的螺釘 孔 距 離 的 確 定L+ 6 Ld/2=65(+0.02-0.02)(3) 支撐板芯軸的定位銷尺寸確定65h7/g6配 合誤差(+0.1-0 )(4)

24、 螺釘孔尺寸確定65h7/g6配 合誤差(+0.1-0 )1.1.1 夾 緊 方 案 確 定根 據(jù) 工 件 的 定 位 方 案 ，考 慮 加 緊 力 的 作 用 點 及 方 向 ，采 用 可 快 速 裝卸的開口墊圈方法來實現(xiàn)。它的夾緊力選在大端端面及加工端面， 增加了工件剛度，加工過程中不易產(chǎn)生震動，工件的夾緊變形也小， 夾緊可靠，并防止了鉆頭長度問題。(3) 夾 具 在 機 床 上 的 安 裝 方 式考 慮 本 工 序 工 件 的 加 工 精 度 一 般 ，因 此 夾 具 可 通 過 機 床 工 作 臺 T 型槽的方法固定在工作臺上。(4) 鉆模的設計根 據(jù)孔加工要求，本 設 計 選 用 回

25、 轉(zhuǎn) 式 鉆 模 ，比 起 固 定 式 鉆 木 雅 模 ，雖 然 誤 差 比 較 的 大 ，但 可 以 很 方 便 的 拆 裝 工 件 ，提 高 加 工 效 率 ，同 事 也滿足設計的誤差要求。綜合考慮，選用回轉(zhuǎn)式鉆模。(5) 鉆套的設計根 據(jù)加工的要求選 用 固 定 式 鉆 套 用 于 本 設 計 ，滿 足 加 工 要 求 ，符合 對 產(chǎn) 量 的 客 觀 要 求 ，加 工 中 其 磨 損 的 程 度 在 誤 差 范 圍 內(nèi) ，因 此 固 定 式鉆套比起其他設計經(jīng)濟性更高。(6) 夾 具 體 及 總 體 設 計夾 具 體 的 設 計 應 通 盤 考 慮 ，使 各 組 成 部 分 通 過 夾 具

26、 體 有 機 得 聯(lián) 系 起 來 ，形 成 一 個 完 整 的 夾 具 。從 夾 具 的 總 體 設 計 考 慮 ，由 于 鉆 床 加 工的 特 點 ，在 加 工 過 程 中 容 易 引 起 震 動 ，故 要 求 夾 具 體 及 其 上 各 組 成 部 分的所有元件的剛度和強度要足夠。4.3 夾 具 總 圖 設 計在 繪 制 夾 具 結(jié) 構(gòu) 草 圖 的 基 礎(chǔ) 上 ，繪 制 夾 具 總 裝 圖 并 標 注 有 關(guān) 尺 寸 公差配合和技術(shù)條件。4.4 夾 具 精 度 校 核1） 孔 中 心 位 （ 芯 軸 的 定 位 銷 和 鉆 模 支 架 的 螺 釘 孔 ） 校 核 影響其精度的主要因素如下。

27、（ 1） 定 位 誤 差基準不重合誤差：A B=0.02mm ,基準偏移誤差AY=0,所以， A D=0.02mm。（ 2） 夾 具 安 裝 誤 差由于夾具定位面和夾具底面的平行度誤差等，會引起工件傾斜， 是加工的工 序位置 尺 寸 產(chǎn) 生 誤 差 ， 技 術(shù) 要 求 規(guī) 定 不 大 于 0.003/100 ，故此工件的 影響在 0， 005以 內(nèi) 。（ 3） 與 加 工 方 法 有 關(guān) 的 誤 差根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，這方面誤差一般可控制在被加工工件公差 的1/3 范圍內(nèi)，這里 取0.03。以 上 三 項 合 計 為 0.055mm ，即 可 能 的 加 工 誤 差 為 0.055mm ，這 小

28、于加 工 工件要求保證 的公 差尺寸 0.1mm 。2） 角 度 尺 寸 校 驗（ 1） 定位誤差由于芯軸的定位銷和鉆模支架的螺釘孔之間配合間隙會造成基 準 位 移 誤 差 ，可 能 導 致 兩 定 位 孔 中 心 連 心 對 規(guī) 定 位 置 的 傾 斜 ，其 最 大 轉(zhuǎn)角誤差為A a =arctan （ 6 D1+ 6 d1+x1min + 6 D2+ 6 d2+x2min ） /2L=5.2 其 最 大 影 響 是 正 負 5.2 秒 。（ 2） 與加工方法有關(guān)的誤差夾具中心平面與T型槽的平行度誤差，查閱相關(guān)手冊，一般為 0.03/100 ，經(jīng)換算，相當角度誤差為 正 負 1。綜 合 這

29、兩 項 誤 差 ，其 最 大 角 度 誤 差 為 正 負 6.2，滿 足 本 工 件 加 工 的要求。結(jié)論：從計算來看，本設計的精度要求合格，可以應用。4.5 夾 具 的 設 計 步 驟1. 明 確 設 計 任 務 ， 收 集 研 究 原 始 材 料再接到夾具設計任務書后，首先要仔細閱讀加工件的零件圖和與之 有 關(guān) 的 部 件 裝 配 圖 ， 了 解 零 件 的 作 用 結(jié) 構(gòu) 特 點 和 技 術(shù) 要 求 ;其 次 ， 要認真研究加工件的工藝規(guī)程，充分了解本工序的加工內(nèi)容和加工要求，了解本工序使用的機床和刀具，研究分析夾具設計任務書上所選用的定位基準和工序尺寸。2. 擬 定 夾 具 結(jié) 構(gòu) 方

30、 案 ， 繪制 夾 具 草 圖擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案時，主要解決如下問題。（ 1） 確 定 工 件 的 定 位 方 式 ， 設 計 定 位 裝 置 。對定位元件的技術(shù)要求：足夠的精度。較好的耐磨性。足 夠的強度和剛度。較好的工藝性。便于清除切屑。（ 2） 確 定 工 件 的 夾 緊 方 案 ， 設 計 夾 緊 裝 置 。對夾緊裝置的技術(shù)要求：加緊過程可靠。夾緊力大小適當。結(jié)構(gòu)工藝性好。使用性好。（ 3） 確 定 對 刀 或 引 導 方 式 ， 選 擇 或 設 計 對 刀 裝 置 或 引 導 元 件 。 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成。對刀塊是用來確定夾具和刀具的 相對位置，使用塞尺是為了防止對刀時碰傷

31、刀刃和對刀塊工件表 面。（ 4） 確 定 其 它 元 件 或 裝 置 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ，如 定 位 鍵 ，分 度 裝 置 等 。（ 5） 確 定 夾 具 的 總 體 結(jié) 構(gòu) 及 夾 具 在 機 床 上 的 安 裝 方 式 。 在 確 定 夾 具 結(jié) 構(gòu) 方 案 的 過 程 中 ，應 提 出 幾 種 不 同 方 案 ，畫 出 草 圖 ，經(jīng) 比 較 分 析，選出最佳方案。3. 繪 制 夾 具 總 圖夾 具 總 圖 繪 制 比 例 除 特 殊 情 況 外 ， 一 般 按 1:1 繪 制 ， 以 使 所 設 計夾具有良好的直觀性。繪制夾具配置圖可按如下順序進行：用雙點化線畫出工件的外 形 輪 廓

32、和 定 位 面 加 工 面 ；畫 出 定 位 元 件 和 導 向 元 件 ；按 夾 緊 狀 態(tài) 畫 出 夾緊裝置；畫 出其 它元件或結(jié)構(gòu)；最后畫出夾具體，把上述各組成部分連接成一體 ，形 成完整的夾具。在夾具裝配圖上，被加工件視為透視體。4. 確 定 并 標 注 有 關(guān) 尺 寸 和 夾 具 技 術(shù) 要 求夾 具總 圖上 應標注輪 廓尺 寸，必要的 裝配 尺寸 檢驗 尺寸及公 差， 零 件 與 零 件 之 間 的 配 合 尺 寸 ，標 注 主 要 元 件 裝 配 之 間 的 相 互 位 置 精 確 要求等。當加工的技術(shù)要求較高時，并進行工序精度分析。5. 繪 制 夾 具 零 件 圖夾具中的國標零

33、件都必須繪制零件圖。在確定這些零件的尺寸 公差或技術(shù)要求時，應注意使其滿足夾具總圖的要求。4.6 總 圖 技 術(shù) 要 求 的 定 制1 .夾 具 總 圖 上 應 標 注 的 尺 寸 和 公 差在夾具總圖上標注尺寸和技術(shù)要求的目的是為了便于繪制零件 圖裝配和檢驗。應有選擇的標注以下內(nèi)容。（1） 夾 具 的 外 形 輪 廓 尺 寸 。（2） 與夾具定位元件引導元件以及夾具 安 裝 基 面 有 關(guān) 的 配 合 尺寸位置尺寸及公差，（3） 夾具定位元件與工件的配合尺寸。（4） 夾具引導元件與刀具的配合尺寸。（5） 夾具與機床的鏈接尺寸與配合尺寸 。（6） 其他主要配合尺寸。2. 形 狀 與 位 置 要

34、 求（1） 定 位 元 件 的 位 置 精 度 要 求（2） 定位元件與夾具安裝面之間的相對位置精度要求。（3） 定位元件與對刀引導元件之間的相對位置精度要求。（4） 引導元件之間的相對位置精度要求。（5） 定位元件或引導元件對夾具找正基面的位置精度要求 。（6） 與 保 證 夾 具 裝 配 精 度 有 關(guān) 的 或 與 檢 驗 方 式 有 關(guān) 的 特 殊 的 技 術(shù)要求。夾具的有關(guān)尺寸公差 的 形 位公差 通 常取 工 件相 應 公差 的1/5 到1/2。當工序尺寸未注公差 時 ， 夾 具公 差 取 為正 負0.1mm（或 正 負10），或 根 據(jù) 具 體 情 況 確 定 ；當 加 工 表 面

35、 未 提 出 位 置 精 度 要 求 時 ，夾 具 上 相 應 的公差一般不超過（0.020.05）/100 。在具體選用時，要結(jié)合生產(chǎn)類型工件的加工精度等因素綜合考 慮 。對 于 生 產(chǎn) 批 量 較 大 ，夾 具 結(jié) 構(gòu) 較 復 雜 ，而 加 工 精 度 要 求 較 高 的 情 況 ，夾 具 公 差 值 可 取 的 小 些 。這 樣 ，雖 然 夾 具 制 作 較 困 難 ，成 本 較 高 ， 但可以延長夾具的壽命，并可保證工件的加工精度，因此是經(jīng)濟合理的 ；對 于 批 量 不 大 的 生 產(chǎn) ，則 在 保 證 加 工 精 度 的 前 提 下 ，可 是 夾 具 的 公差取的大些，以便于制造。另

36、外，為便于保證工件的加工精度，在確定夾具的距離尺寸偏差時，一般應采用雙向?qū)ΨQ分布，基本尺寸應為工件相應尺寸的平均值。與工件的加工精度要求無直接聯(lián)系的夾具公差如定位元件與夾 具 體 導 向 元 件 與 襯 頭 ，鏜 套 和 鏜 桿 的 配 合 等 ，一 般 可 根 據(jù) 元 件 在 夾 具 中 的 功 能 憑 經(jīng) 驗 或 根 據(jù) 公 差 配 合 國 家 標 準 來 確 定 。設 計 時 ，具 體 可 參 閱機床夾具設計手冊等資料。4.7 夾 具 設 計 中 的 幾 個 重 要 問 題1） 清根問題在設計端面和內(nèi) 孔 定 位 的 夾 具 時 ，會 遇 到 夾 具 體 定 位 端 面 和 定 位外圓交

37、界處的清根問題。2） 讓刀問題在設計圓盤類刀具（如銑刀、砂輪等）加工的家具時，會存在 讓刀問題。3） 更 換 問 題4） 防 松 問 題4.8 精 度 分 析進行加工精度分析可以幫助我們了解所設計的夾具在加工過程 中 產(chǎn) 生 誤 差 的 原 因 ，以 便 探 索 各 項 誤 差 的 途 徑 ，為 制 定 ，驗 證 ，修 改 夾具技術(shù)要求提供依據(jù)。用 夾具裝夾 工件 進行 機械 加 工時 ，工藝系統(tǒng) 中影 響工 件加 工的因 素有：定位誤差AD,對刀(引導)誤差AT,夾具在機床上的安裝誤 差AA和加工素引起的加工誤差A G上述各項誤差均導致刀具相對工 件的位置不確定，而形成總的加工誤差AK。以上

38、各項誤差應滿足誤 差不等式：2 A =A D+A A+A T+ A K<=Tk。式中：Tk表示工件的工序尺 寸公差值。第 五 章 制定工藝路線5.1 定 位 基 準 的 選 擇精基準的選 擇：夾具體的結(jié)合既是 裝配基準，又是設計基準 ，用它們作精基準，能使加工遵循“基準重 合”的 原則，實現(xiàn)箱體零件“一面兩孔”的典型 定位方式；其余各面和 孔的加工也能用它定位，這樣使 工 藝 路 線 遵 循 了 “基準 統(tǒng) 一 ”的 原 則 。 此 外， 結(jié) 合 面 的 面 積較 大 ， 定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。粗 基 準 的 選 擇 ：按 照 有 關(guān) 粗 基 準 的 選 擇

39、原 則 ，當 零 件 有 不 同 加 工 表 面 時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面時， 則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準。 現(xiàn)選取兩個未鑄造孔12.5 mm孔的下表面，R12外圓的圓弧不加工外 輪廓表面作為基準，此 外還應能 保 證 定 位 準 確 、夾 緊 可 靠 。最 先 進 行機械加工的表面是精基 準面-結(jié) 合 面 。方案一：用兩支承釘支撐兩個未鑄造孔25頻孔的下表面，限制Z的移 動和X 的 旋 轉(zhuǎn)這 兩 個 自 由 度； 用 對 活 動 動 V型 塊 夾緊 R12.5 的外圓表面， 限 制 Y、 X的 移 動 Z、 Y的 旋 轉(zhuǎn) 這 四

40、 個自 由 度。用 粗 銑 的方式加工連桿體結(jié)合面。以上端面為基準，對25 nlm孔的加工是先鉆孔再 擴孔，然進行與連桿蓋配對加工其它孔和端面。方案二：用兩支承釘支撐連桿體的下表面，并預留出25 mm孔的位置，限 制Z 的移動和X的 旋 轉(zhuǎn) 這 兩個 自 由 度 ； 用對 活 動動V 型 塊 夾 緊 R12.5的外 圓表面，限 制 Y、 X 的移 動 ， Z、 Y的 旋 轉(zhuǎn)這四 個自 由 度 。 以 粗銃的方式加工連桿體結(jié)合面，以先鉆孔后擴孔的方式加工25 nlm的孔 和前后端面。對 于 方 案 二 ：這 樣 加 工 ，雖 然 減 少 了 幾 次 裝 夾 ，可 減 少 裝 夾 輔 助 時間。但

41、是以初基準面加工25 mm的孔和前后端面，會產(chǎn)生較大誤差,不能保證鉆孔時孔與結(jié)合面的垂直度。且裝夾時需預留25 nlm孔的位置 ，反 而 增 加 了 裝 夾 難 度 ，同 時 使 裝 夾 工 具 復 雜 化 ，降 低 了 工 作 效 率 。方案一：完 全克服了 方 案存在 的 缺點 ，減 小 了 加工誤差，降 低 了對 工 人技術(shù)的要 求和工人 的 勞動強 度 ，使 制造 夾 具 的成本降低了 。同時也大大提高了加工效率，提高了效益。5.2 加 工 精 度 分 析（ 1） 夾 具 制 造 誤 差1）鉆套中心線與定位面距離偏差取工件上相應偏差的1 / 5左右， 還應滿足兩個原則：偏差盡量小；機床

42、能夠加工出來。2）定位面與基準面（機床）的平行度應為0.03 / 1000 （平面磨 床 可 達 到 ）。3）鉆模板孔中心線與基面垂直度應為0.02 / 5000（2） 對刀誤差1） 鉆頭中心與鉆套中心不 重 合 （鉆頭與 鉆 套 內(nèi) 孔 配 合 間 隙 ）2） 鉆頭偏斜與鉆頭與鉆套 間 隙 、導套高 度 、 工 件 位 置 及 夾 具 制造垂直度，平行度等有關(guān)。（3） 工件定位誤差DW3.1 基準不符JB:JB二定位基準到設計基準的尺寸公差3.2 基 準 位 移 JW: 一 般 由 夾 具 與 工 件 配 合 間 隙 產(chǎn) 生 的 。3.3 DW= JB+ JW此公式為向量和。加 工 過 程

43、誤 差 ： 由 于 磨 損 ，熱 變 形 ，加 工 過 程 的 振 動 等 可 能 引 起 誤差。判 斷 依 據(jù) ：若 以 上 各 項 誤 差 之 和 小 于 等 于 工 件 上 相 應 公 差 則 該夾具合 格 。一 般取工件上的加工過程誤差為工件上相應公差的三分之一，即 只 有其 余幾項的公差之和小于等于工件上相應公差的三分之二，夾具合格5.3 擬定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及 位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。機械加工順序的安排一般 應：先粗后精，先面后孔，先主后次，基面先行，熱處理按段穿插， 檢驗按需安排。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考

44、慮采 用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除 此以外，還應當考慮經(jīng)濟效益，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案一工序I 粗銃結(jié)合面；工序n粗銃、半精銃、精銃凹槽面；工序出鉆、擴至圖樣尺寸并物25 mm的沉孔；工序IV粗銃夾具體前后兩端面，留足余量；工序V將夾具體與夾具蓋用螺栓鎖緊；工序VI粗鏈、半精鏈25 nlm的孔、并倒角；工序VH半精銃夾具體兩端面；工序VH精鏈25 nlm的孔；工序U 粗銃軸瓦鎖止口 ；工序IX檢查工藝路線方案二工序I 粗銃夾具體結(jié)合面；粗銃夾具體兩端面，留足余量； 鉆孔（不到尺寸）；擴孔至圖樣尺寸；工序H粗銃、半精銃、精銃夾具體凹槽面；工序田用螺栓

45、將夾具與夾具蓋鎖緊；工序V半精銃夾具體兩端，至圖上規(guī)定尺寸；工序VI粗銃軸瓦鎖止口；工序VH粗磨、精磨25 nlm的孔；工序U檢查。3.4 工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工夾具體結(jié)合面， 然后以此為基準面，加工凹槽面，然后進行鉆孔加工，接著與夾具蓋 配對鎖緊進行其它的加工。方案二與方案一加工結(jié)合面是相同的，但 是明顯不同的是鉆孔和銃前后端面的順序和定位方法。兩相對比，方 案一的設計優(yōu)于方案二，以精基準面加工12.5 mm孔，使在一定的加 工設備和加工條件下加工誤差降到最小，減少廢品。但是方案也二不 是完全沒有優(yōu)點，方案二的工序叩、工序Vffl就比方案一的優(yōu)越，將精

46、 加工安排在最后，可以避免因為粗加工對精度的影響。綜合考慮，保 留方案一的優(yōu)點，改進方案二的缺點。具體工藝如下：工序I粗銃結(jié)合面；工序H粗銃、半精銃、精銃凹槽面；工序出鉆、擴至圖樣尺寸并物25 nlm的沉孔；工序IV粗銃、半精銃前后兩端面，留足余量；工序V鉗，將夾具體與夾具蓋用螺栓鎖緊；工序VI用螺栓將夾具與夾具蓋鎖緊；工序VH粗鏈、半精鏈25 nlm的孔、并倒角；工序U銃軸瓦鎖止口 ；工序IX粗磨、精磨25nlm的孔；工序X檢查。以上加工方案大致看來還是合理的。但通過仔細考慮零件的技術(shù) 要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題。從上述工藝 過程來看，很多的地方?jīng)]有將粗、精加工分開，有

47、點顯得不太合理。 但是考慮本生產(chǎn)的實際條件，經(jīng)濟加工精度的要求，同時該生產(chǎn)是大 批量生產(chǎn)，要求叫高的生產(chǎn)率，工序IV的粗精就不分開。根據(jù)工序集 中原則，使每個工序中包含盡可能多的工步內(nèi)容，使總的工序數(shù)目減 少，夾具的數(shù)目和裝夾的次數(shù)減少。節(jié)省裝夾的時間，大大提高了生 產(chǎn)效率，也可以減少因裝夾不正確產(chǎn)生的裝夾誤差。因此工序II改為 粗銃凹槽、粗銃兩端面。同時將工序叩、工序X的粗精分開。 另外， 在上述方案中沒有任何熱處理方式，對于鑄件來說，這是不合理的。 因為鑄造出來的毛坯還存在一些殘余應力和缺陷，只有通過熱處理方 式才能消除。因而，添加調(diào)質(zhì)處理，改善上述存在的缺點。因止匕，最 后的加工路線確定

48、如下：工序I調(diào)質(zhì)工序R粗銃夾具體結(jié)合面工序田粗銃凹槽，粗銃夾具體兩端面工序IV半精銃、精銃凹槽工序V鉆并擴25的兩孔；物沉頭孔工序VI用螺栓將夾具與夾具蓋鎖緊工序VH用芯軸定位，粗鏈、半精鏈25的孔，并倒角工序U粗銃軸瓦鎖止口工序IX半精銃夾具體兩端面工序X粗磨25的大頭孔工序XI精磨25的大頭孔工序刈檢驗、入庫以上工藝過程見附說明書后的工藝卡片與圖紙部分3.5 選 擇 加 工 設 備 與 工 藝 裝 備3.5.1 專 用 夾 具 的 基 本 要 求（ 1） 保 證 加 工 精 度工件通過機床夾具進行安裝，包含了二層含義：一是工件通過夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱為定位；二是通過夾緊機構(gòu)使

49、工件 的 既 定 位 置 在 加 工 過 程 中 保 持 不 變 ，稱 為 夾 緊 。這 樣 ，就 可 以 準 確 確定工件與機床、刀具之間的相對位置，保證工件加工表面的位置精度 ，且 精 度 穩(wěn) 定 。這 是 必 須 做 到 的 最 基 本 要 求 ，其 關(guān) 鍵 是 正 確 的 定 位 、 夾緊和導向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗算。（ 2） 夾 具 的 總 體 方 案 應 與 年 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 相 適 應在 大 批 量 生 產(chǎn) 時 ，盡 量 采 用 快 速 與 高 效 的 定 位 、夾 緊 機 構(gòu) 和 動 力 裝置，提高自動化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。在中、小批量生產(chǎn)時， 夾

50、具應有一定的可調(diào)性，以適應多品種工件的加工。（ 3） 安 全 、 方 便 、 減 輕 勞 動 強 度機床夾具要有工作安 全 性 考 慮，必 要時加裝保護裝置 。要 符合工人 的 操作位置和習慣，有 合 適 的 工件 裝 卸位置和空間，使 工 人 操作方便。大批量生產(chǎn)和工件笨重時，盡可能減輕工人勞動強度。（ 4） 排 屑 順 暢機 床 夾 具 中 積 聚 切 屑 會 影 響 到 工 件 的 定 位 精 度 ，切 屑 的 熱 量 會 使 工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間、 降低生產(chǎn)率，因此夾具設計中要對排屑問題給予足夠的重視。（ 5） 機 床 夾 具 應 具 有 良 好

51、的 強 度 、 剛 度 和 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性機 床 夾 具 設 計 時 ，要 考 慮 方 便 制 造 、檢 測 、調(diào) 整 和 裝 配 ，有 利 于 提高夾具的制造精度。（ 6） 提 高 生 產(chǎn) 率使 用 夾 具 來 安 裝 工 件 ，可 以 免 去 工 件 逐 個 畫 線 、找 正 對 刀 等 輔 助 時間，且工件裝夾方便。如采用多件、多工位夾具，以及氣動、液壓 動力夾緊裝置，可以進一步減少輔助時間，提高生產(chǎn)率。(7)擴大機床的使用范圍有些機床上配備專用夾具實質(zhì)上是對機床進行了部分改造，擴大 了原機床的功能和使用范圍。如在車床床鞍上或在搖臂鉆床工作臺上 安放鍵模夾具，就可以進行箱體零件的孔系加工，使車床、鉆床具有 鏈床的功能。(8)保證生產(chǎn)安全可降低對工人技術(shù)水平的要求和減輕工人的勞動強度，保證生產(chǎn) 安全。3.6 夾緊力的計算火緊力Wk =W*K式中Wk：實際所需的夾緊力(N);W:在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力(N);K:安全系數(shù)。K