夹具设计

夹具设计（精选十篇）

夹具设计 篇1

工件在夹具中的定位就是要确定工件与夹具定位元件的相对位置, 并通过导向元件或对刀装置来保证工件与刀具之间的相对位置, 从而满足加工精度的要求, 工件在夹具中的定位一定要通过定位元件, 并以六点定位原理分析所限制工件的自由度。本夹具采用了大平面、挡销、心轴定位, 其中大平面限制了三个自由度分别是X、Y、Z方向的移动;挡销限制了一个旋转自由度;心轴限制了两个自由度。

工件在切削过程中会受到切削力、惯性力等作用, 因此必须夹紧以保证定位, 典型的夹紧装置是由夹紧元件、中间传力机构和动力源装置所组成。夹紧元件是执行夹紧的最终元件, 是直接与零件接触来完成夹紧的。中间传力机构是传递动力源装置的力到夹紧元件来完成夹紧, 它可以改变夹紧力的大小、方向和使夹具有自锁性能。动力装置是产生夹紧力的动力源, 所产生的力称为原始力。

夹紧装置在夹紧过程中有一定的要求:夹紧装置应保证工件定位, 而不能破坏工件的定位。夹紧力的大小应能保证工件在加工时的位置不变, 同时又不能使工件产生变形, 方向应和切削力方向相应, 使其减小。夹紧装置的动作应迅速、方便、安全, 结构应简单、合理、制造方便。

夹具的性能及优点: (1) 刚性好; (2) 应用范围广; (3) 精度保证较高。

夹具体的设计是整个夹具的基础零件, 定位元件、夹紧装置、连接元件、导向元件或对刀装置等都要求装在它上面, 因此夹具体是一个复杂而又重要的零件, 而且必须满足一定的要求:夹具体要有足够的刚度, 承受夹紧力及加工时的切削力, 一般夹具体为铸件, 但也可是焊接件。夹具体一般应考虑搬运的吊装问题, 以方便夹具的安装。对于小规模当然可以不考虑吊装, 但也应该考虑搬运的问题。夹具体上应考虑排屑和清理切屑方便, 结构尺寸应考虑夹具体的稳定性, 夹具底面可以做的稍大些。由于夹具体一般都比较复杂, 故要考虑结构工艺性, 对加工和安装都应该合理、方便。

根据国家标准的规定, 由《互换性与技术测量》表可知:取中等级, 即尺寸偏差为由《机床夹具设计手册》可得:①定位误差 (两个垂直平面定位) ;②夹紧误差:其中接触变形位移值;③磨损造成的加工误差;④ 夹具相对刀具位置误差:取误差总和。

夹具精度计算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。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: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Δdw。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生夹具安装误差Δa。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Δt。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Δg。

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Δk, 即Δdw+Δa+Δt+Δg<Δk 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:

1) 工件在夹具中的定位误差在前面已经分析, 即Δdw=0.07 mm。

2) 夹具的安装误差Δa, 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Δa=0.005 mm。

3) 刀具位置误差Δt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Δt=0.07 mm。

4) 加工方法误差Δg, 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 (1/3～1/2) Δk作为加工方法和精度储备之用, 则g=0.3 m。

夹具设计论文 篇2

学

校：合肥财经学院

班 级：

机电一体化2012级

学 生： 刘浏

学号：201213250134

指导教师：王厚民老师

提交日期： 2014 年 10 月 7日

摘要

机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。

关键词：专用夹具；立式铣床；槽、斜度；

目录

绪论

1.1课题研究内容

1.2夹具发展现状及发展方向 1.3研究目的及意义 夹具的分类及设计原则

2.1夹具概念

2.3机床夹具的分类

2.3铣床专用夹具设计原则

3.定位方案

3.2加紧方案

3.3对刀方案

3.4夹具体与定位键

4铣槽组合夹具

4.1槽系列组合夹具概念

4.2 组合夹具原件的分类和编号 4.3夹具设计总结

参考文献

1绪 论

1.1本课题研究的内容

本课题主要是根据国内目前的机械制造行业的技术力量，结合现实工作中普通立式铣床在加工多样化的批量产品中所遇到的困难与不足，进行研究、分析，并寻找最优良的铣床专业夹具。

1.2夹具发展现状及发展方向 1.2.1夹具发展现状

夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。据有关部门统计表明，目前的中、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业夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数以千计的专用夹具；另一方面，在多品种生产企业中，每隔2-3年就要更新50%--80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10%--20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出新的要求：

1、能迅速、方便的促进新产品的投产，以缩短生产周期，降低生产成本；

2、能装夹一组具有相似特征的工件； 3、能适用于精密加工的高精密机床夹具； 1.2.2现代机床夹具发展方向

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：GB/T2148～T2259－91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5μm。

（3）高效化 高效化夹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。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。1.3研究的目的及意义

夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。优良的专用机床夹具在保证工件各项加工精度要求、改善工人劳动条件、提高劳动生产率、降低生产成本、扩大机床工艺范围、有效的安全生产、缩短新产品试制周期等方面有着显著的经济效益。槽类、孔类工件是常见的工程结构，提高槽类、孔类工件铣床夹具设计能力对加工行业具有重要的现实意义。

一个优良的机床专用夹具必须具备以下几个主要特征：（1）保证工件加工精度

对于专用夹具本身来讲，要确保工件的加工精度，首先要正确地选择定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行精度分析；另外还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高生产效率

专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作简单、方便，缩短加工辅助时间，有效的提高生产效率。（3）工艺性好

专用夹具的结构应力求简单、合理，便于加工、检验、装配及维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配来保证时，夹具应设计成可以调整或修配的结构。夹具的分类及设计原则 2.1夹具概念

在机械制造工业中，为了达到保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产条件提高劳动生产率及降低劳动成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着各种工艺装备。它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此，广义的说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原则都不同。但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以“机床夹具”为首。所谓机床夹具，就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确的确定工件与刀具的准确位置，即将工件的定位及加紧，以完成加工所需的相对运动。所以机床夹具是用以使工件准确定位和夹紧的机床附加装置。

2.2机床夹具的分类 2.2.1 机床夹具的分类

机床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。第一，按夹具的通用特性分类 按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。

（1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。

（2）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。

（3）可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。

（4）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹 具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

2.3铣床专用夹具的设计原则

（1）由于铣削过程不是连续切削，且加工余量较大，所以不但所需的切削力较大，而且切削力的大小及方向随时都可能在变化，致使在铣削过程中产生振动。因此铣床夹具要有足够的夹紧力，夹具结构要有足够的刚性。

（2）为了提高铣床夹具的刚性，工件待加工的表面应尽量不超出工作台，在确保夹具有足够排屑空间的前提下，尽最降低夹具的高度，一般夹具高与宽之比为 1：1.25。

（3）对于以铸、锻件毛坯面定位的铣夹具，应以毛坯图作为设计夹具的依据，以免对工件毛坯余量尺寸和形状误差、分型面或浇 冒口等问题因考虑不周而影响夹具的合理性和可靠性。拔叉部件铣直槽夹具设计

图3-1所示拔叉零件，要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程，在铣槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽宽14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm，槽侧面与E面的距离12 ±0.2mm，槽底面与B面平行。

3.1定位方案 3.1.1六点定位原理

当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图3-1拔叉零件图所示。用X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。

3.1.2应用定位原理几种情况

（1）完全定位

工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。（2）部分定位 工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。

（3）过定位（重复定位）

①一般情况下，应该避免使用过定位。通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。

②过定位亦可合理应用 虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

3.1.3确定要限制的自由度

按照加工要求，铣通槽时应限制五个自由度，即沿x轴移动的自由度不需要限制，但若在此方向设置一止推支撑，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。

3.1.4定位方案选择

有三中定位方案可供选择：

方案I：工件已E面作为主要定位面，用支承板1和短销2（与工件Ф26H7孔配合）限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承。方案II：工件以Ф26H7孔作为主要定位基面，用长销3和支承钉4限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一支承。

方案III：工件以Ф26H7孔为主要定位基面，用长销3和长条支承板5限制两个自由度，限制工件六个自由度，其中绕z轴转动的自由度被重复限制了，另设置一防挡销。在C处也加一辅助支承。

比较以上三种方案，方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制，定位基准与设计基准不重合，不利于保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度要求保证，但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用，而施加夹紧力P时，支承钉4的面积太小，工件极易歪斜变形，夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位，但若在工件加工工艺方案中，安排Ф26H7孔与E面在一次装夹中加工，使Ф26H7孔与E面有较高的垂直度，则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时，工件的变形也很小，且定位基准与设计基准重合。综上所述，方案III较好。

计算定位误差: 除槽宽14H11由铣刀保证外，本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度，其它要求未注公差，因此只需计算上述两项加工要求的定位误： 3.2夹紧方案

根据工件夹紧的原则，除施加夹紧力外，还应在靠近加工面处增加一夹紧力，用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面，而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板，使结构紧凑，操作方便。3.3对刀方案

加工槽的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。3.4夹具体与定位键

为保证工件在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。为了使夹具在机床工作台的位置准确及保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度要求，夹具体底面应设置定位键，定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。4 铣槽组合夹具 4.1槽系列组合夹具概念

组合夹具的应用范围十分的广泛。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，在批量生产也可以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。

使用组合夹具，工件轮廓尺寸在一定范围内不受形状的限制。我国的槽系列组合夹具可以满足普通机械制造厂的大部分零件的加工，其中6mm、8mm槽系列组合夹具主要适用于仪表制造行业的小型零件的加工。适用于各系列组合夹具的工件范围见表4.1。

表4-1 各系列组合夹具的适用范围

组合夹具元件的系列

可加工工件的最大外轮廓尺寸（mm）6mm系列，8mm系列

500×250×250 12mm系列

1500×1000×500 16mm系列

2500×2500×1000 应当指出，由于组合夹具有很大的机动性和灵活性，表4-1中所介绍的可加工工件的最大轮廓尺寸，仅是一般情况下的参考数据，通过熟练的组合技术，可用小尺寸系列的元件组装成更大尺寸工件的组合夹具。此外，不同系列的组合夹具元件还可以通过过渡 元件共同组装在一套组合夹具上，以达到缩小组合夹具尺寸和减轻组合夹具重量的目的。

4.2组合夹具元件的分类和编号

我国目前生产和使用的组合夹具多是槽系列的组合夹具，其元件间以键和键槽定位。用孔和圆销定位的组合夹具称为孔系列组合夹具，目前生产中亦有应用。下面主要介绍槽系列组合夹具元件。

根据连接螺栓直径、支承截面尺寸和定位键槽尺寸，槽系列组合夹具分为三种：

1.16mm槽系列组合夹具，又称大型组合夹具，用“D”表示。2.12mm槽系列组合夹具，又称中型组合夹具，用“Z”表示

3.8mm和6mm槽系列组合夹具，又称小型夹具，用“X”表示。

组合夹具元件的分类，主要根据元件的结构、形状和用途而划分的。按其用途不同，可分为八大类，参见表4.2。另有一类是组合夹具组装工具和辅具。分别用表4-2表示。4.3夹具设计

毛坯为铸造件，且对毛坯的结构工艺有一定的要求，其材料是HT200，生产类型为中批量生产，具体要求如下：

1).铸件的壁厚要均匀，不应有较大的截面变化。2).铸件的选材要合理，以便于铸造。3).要设计合理的起模斜度，便于起模。4).铸件要有圆角，不得出现尖角棱角等。

基面选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确与合理是加工质质量得到保证，生产率得以提高。6 总结

基于以上工作所建立的基于机床夹具的设计，可以给机床夹具设人员在对夹具进行设计时作为参考，避开繁琐的建模工作，从而大大提高设计人员的工作效率，减少设计人员的工作量和劳动强度，缩短夹具的设计和开发周期，减少夹具设计中的成本费用，加快产品的更新速度。同时应用人机交互方法可以避免不必要的疏忽和错误，能在短时间内寻求最优设计结果，从而加快了设计速度，提高到了设计质量。

由于设计时间有限，该设计中的疏忽和缺陷在所难免，夹具设计中依然存在许多漏洞和不足之处，因此，在以后还需对该设计进行必要的修补和完善工作，望广大同行多多批评、指正。参考文献

浅谈组合夹具设计应用 篇3

[关键词]组合夹具；特点分析；工作原理；应用设计

[中图分类号]TG75

[文献标识码]A

[文章编号]1672—5158（2013）05—0173—01

在我国，组合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用，目前已为众多制造行业所采用。就目前来说，组合夹具分为槽系和孔系两个系列。

在加工工件前，笔者认为，要酌情根据工件的工艺要求采用设备和夹具设计原则，选取夹具元件、确定元件间的位置关系、组装出机械加工使用的工装夹具。在现实使用中由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求，提高了企业的竞争力，所以日益受到企业的喜欢。

1组合夹具特点

根据笔者多年来的实际工作经验总结得知：组合夹具的基本特点要满足标准化、系列化、通用化三个特点，具有组合性、可调性、柔性、应急性和经济性，使用寿命长，能适应产品加工中的周期短、成本低等要求，比加工中心较适合加工中心应用机床配件。总体说来优点可以归纳为节约钢材和降低成本，能不断缩短生产准备周期，提高企业工艺装备系数等。

2基本结构

在这里笔者按在组合夹具中的作用，地位结构特点，把组合夹具的元件划分为夹具体，夹紧元件及定位装置（或者称夹紧机构），定位元件及定位装置及对刀，引导元件及装置，分度，对定装置等。但要注意，每个夹具不一定所有的各类元件都具备，如手动夹具就没有动力装置，一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之，按照加工等方面的要求，有些夹具上还需要设有其它装置及机构。

3定位原理

它的定位原理主要是6点定位，在这里面以6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案.一个物体在空间可以有6个独立的运动，即沿X、y、z轴的平移运动，分别记为。X1、Y1、z1；绕X、Y、Z轴的转动，记为X、y、z，习惯上，把上述6个独立运动称作6个自由度.如果采用一定的约束措施，消除物体的6个自由度，则物体被完全定位.例如讨论长方体工件时，可以在底面布置3个不共线的约束点，侧面布置2个约束点，端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制X2、Y2、Z2 3个自由度，侧面约束点限制X1、Z12个自由度，端面约束点限制_vc这个自由度，就完全限制了长方体工件6个自由度。

4组合夹具设计应用

在我国，组合夹具设计应用比较广泛，笔者现在根据工作性质对其做一论述，以便在今后的工作中借鉴参考。

5在数控机床中应用

目前，随着机械制造业发展，对于组合夹具数控机床有许多不同于普通机床的特殊要求，这就要求组合夹具元件能大、中融合一体，安装在同一块基础板上，以适应单件或多件同时加工等。孔系夹具靠销孔定位，这就要求坐标孔系一定，组装程度简单，无需测量调整就能确定工件在机床坐标中的位置。当使用多夹具基础板时，既可组装单个大零件夹具，又可组装多个中小零件夹具，工效高，柔性好。

5.1动态虚拟装配应用设计。在这里，加工工件在组合夹具上的定位夹紧和最终装配是该设计应用的关键部分。这通过使用软件在计算机上完成产品零部件的实体造型、虚拟装配、干涉分析等多次协调的设计过程，以杜绝由于零件设计的错误积累而导致产品的返工现象。

笔者认为，Inventor完成这项工作非常容易，只须定义出工件与各组合夹具组件之间的关系，系统就会根据给出的约束关系将工件和夹具组件自动安装到位，如果改变原有设计，与其相关的夹具组件位置也会自动改变。Inventor自适应的功能使得夹具组件的一些在零件设计阶段难以确定的尺寸可以在装配中加入关系或进行约束来自动改变，从而真正实现了设计的互动。

5.2加工特殊工件中的应用。在组合夹具使用过程中，针对一些形状复杂、尺寸较大、要求精度较高、定位压紧有困难的零件，单纯用组合夹具无法完成的，笔者建议可以采取以下方法：设计专用零件配合组合夹具元件使用。使用最多也最常用的是设计制造专用定位心轴和钻模板。因工件孔定位时，多数情况下不是最后工序，孔没有做到尺寸，都留有磨量。由于产品图样和工艺要求不一样，孔所留的磨量各异，组合夹具元件不能满足要求，为保证定位精度，设计制造专用定位心轴或者定位盘，下面与组合夹具元件一级精度配合，上面和零件孔配合，从而解决了定位精度问题。

结束语

不管怎么说，组合夹具的设计应用，决定着加工元件的技术和经济效果。为使组合夹具既能保证精度要求，又有高效率和低成本的性能，设计时应满足下列要求。

第一，应注意减少积累误差，保证有足够刚度。故应减少配合层次，做到结构紧凑合理，可按加工元件精度要求设置检验装置。

第二，应有良好的继承性，不因产品更新换代而报废，能适应于不断增加同类型新产品零件的加工。因此在设计组合夹具前，要求对同类型零件的结构要素、工艺特征、尺寸精度等做详细地调查、分析，了解产品功能及发展方向，从而使组合夹具的设计对现有产品有很高的适应性，对新产品的发展有良好的继承性。

第三，夹具上的可调节和可更换元件，应能保证装夹同一工件组内任何零件，在调节时操作简单、快速，组合整件与基体间的配合应注意采取措施避免靠摩擦力来承受作用力。

参考文献

曲轴夹具的设计 篇4

曲轴是发动机的重要组成部分, 它可将线性活塞运动的能量转化为旋转能量。具有精度高 (一般不低于IT7级精度) 、制造工艺复杂、涉及制造装备齐全、范围广等特点。尤其是汽车行业要求高效、高精、大批量生产, 因此决定了曲轴加工设备必须具有高切削速度、高精度及高可靠性。

某客户购买我公司生产的一台SMC50100型卧式加工中心, 用于加工该公司生产的典型零件曲轴。在交钥匙工程中, 应客户的要求, 我们为该卧式加工中心设计了一套工装夹具, 用来提高曲轴的加工效率。

2 加工工艺分析

曲轴零件如图1所示。该零件主要针对右端面孔系加工, 从零件形状结构特点以及加工精度要求分析, 依据生产纲领、生产效率和加工材质QT800-2, 选用了寿命较长的进口刀具保证工件加工精度和加工效率。

在切削加工中, 金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系, 即其中任一参数增大一倍, 都可使生产率提高一倍。然而由于受刀具寿命的制约, 当任一参数增大时, 其它二参数必须减小。因此, 在制订切削用量时, 三要素获得最佳组合时的高生产率才是合理的[1]。

综合来讲就是性价比要高, 企业质量、利润才能提升。同时还有相应的量、检具配套。表1是必要的工具以及刀具厂家提供的主要切削参数。

3 夹具定位设计原理

任何形状的工件在夹具未定位前, 均具有六自由度——即沿直角坐标系x、y、z方向的移动与绕轴向的转动。要使工件在机床夹具中正确定位, 必须限制或约束工件的这些自由度, 同时通过机构进行夹紧。如果某些方向的自由度与刀具运动轨迹无关, 这些自由度就可以不限制。

如图2, 通过上面的加工工艺分析, 以工件两端主轴颈及右侧主轴颈侧面为定位装置面, 加上连杆颈处圆周方向定位。符合六点定位原理, 完全定位。

4 夹具结构设计

鉴于此工序加工的主要内容是钻、攻、铰右端面孔系, 因此该曲轴加工夹具定位夹紧如图3所示。另外根据用户对夹具的经济性要求, 该夹具采用了手动夹紧的操作方式。工作台上同时放置4件曲轴, 大大提高了加工效率。

5 结论

钻床专用夹具设计 篇5

目录... 1序言... 2第一章专用夹具设计... 31.1 设计前的准备工作... 31.1.1 明确工件的年生产纲领... 31.1.2 熟悉工件零件图和工序图... 31.1.3. 加工方法... 41.2 总体方案的确定... 41.2.1 定位方案... 41.2.2 选择加紧机构... 41.2.3 选择导向装置... 51.2.4 夹具体... 61.3 绘制夹具装配图... 61.3.1 制图比例1：1. 61.3.2 夹紧、导向，夹具体... 7第二章配图上应标注的尺寸和技术条件... 82.1 夹具装配图上标注的尺寸... 82.2 夹具装配图上应标注的技术要求... 9第三章夹具零件图上应标注的尺寸和技术条件，

钻床专用夹具设计

。... 93.1 夹具零件图上标注的尺寸(夹具的底座)... 103.2 夹具零件图上应标注的技术要求... 10第四章方案设计论证... 10致谢... 12参考文献... 13序 言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，也是机械设计与制造专业学生应该学习的一门主要专业课。其目的在于：(1)培养学生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，通过课程设计可以巩固和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)使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度和加工精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而使工件的既有位置遭到破坏，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。关键词：装备、工艺、夹紧、安全第一章 专用夹具设计1.1 设计前的准备工作1.1.1 明确工件的年生产纲领工件是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如大批量生产时，一般选择机动、多工件同时加工，自动化程度高的方案，结构也随之复杂，成本也提高较多。1.1.2 熟悉工件零件图和工序图零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。如图1-1：

目 录

铣工夹具旋转中心的设计改进 篇6

【关键词】铣工夹具；旋转中心；设计改进

0.前言

在铣床的铣削加工中，通常会用到各种夹具随着工作台一起运作。铣工工件在铣床加工中，除了通过各种方式定位以外，还起着加紧、固定的作用。即使在工件工作中，它仍然保持在原位置不变，不会因为机床的机械振动而产生位置的偏离，以保证工件加工过程中的精确性和操作过程的安全性。一些典型的夹具有直线进给式夹具、圆周式夹具、靠模进给式、组合夹具等。它们在用法上会根据机床加工特点各有不同。

1.铣床夹具的特点

传统的铣床夹具具有以下几种特点：第一，铣床夹具的夹力要足够大，由于机床在加工中会产生震动，所以它的抗震性要非常好以起到良好的夹具作用。第二，铣床夹具的刚度和强度要求非常高。第三，夹具的安装要求严格，安装必须到位以便于铣床加工中的使用。

2.铣工夹具的设计改进方式

2.1直线进给式铣床夹具的设计与改进

直线进给式铣床夹具，这种夹具是通过其部件上的一组板块和支撑丁实现定位。然后通过移动手柄以及浮动盘的移动以及定位键的操作实现定位和加紧。若将夹具两端分为A和B，按习惯设计的夹具，先加工好A处，再旋转180。角度到铣B处。但在实际生产过程中，通常则加工好A处之后，必须将铣床的横向走刀移到另一个定位刻度加工B处.若稍一疏忽，则会生成加工不良甚至产品报废。为确保产品质量，方便操作，常常采取分批加工的办法，即加工一批零件时，第一道工序是将A处全部加工好，第二道工序是将夹具转一个180。再加工B处。这样做的结果就是使生产过程变得十分复杂。在设计中，需要对夹具的旋转中心做一定的位置调整，这样就可将以上两道工序合并成一道工序，节省了许多辅助工艺时间，实现定位的准确，并且能够确保生产质量。

2.2圆周式夹具旋转中心的设计

这种圆周式夹具由拉杆、定位销、开口、挡销、转台和液压缸组成。一般适用于多工位加工的铣床上使用。为了使夹具结构紧凑、使用方便，对于夹具旋转中心的设计上，需要通过分析计算，对夹具旋转中心的角度进行调整，对它的轴承盖进行改造，在夹具上同时安装10个工件，由电动机带动回转工作，以实现高效生产。

2.3靠模进给式夹具的改进方式

靠模进给式夹具主要通过定向键（即定位件）的设计和改造，来提高它的性能。通常定向键通过与铣床工作台上的形槽配合确定夹具在机床上的正确位置；还能承受部分切削扭矩，减轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性，因此平面夹具及有些专用钻镗床夹具也常使用。

2.4组合式夹具旋转中心的设计

为了适应不同的生产条件，用夹具零部件组合成了易于连接和调整的组合夹具。这种夹具的特点是可调整夹具包括通用可调整夹具和专用可调整夹具，并且夹具的柔性较高。一般采用工具钢和优质合金钢制造，有基础件、支撑件、定位件、压紧件、紧固件、辅助件和组合件等几大类。在件与件的连接中，要求件的总装精度、尺寸精度非常高。对于夹具旋转中心的设计，要求能够准确定位后，起到固定、夹紧的作用。

3.其它铣工手动夹具的改进方式

3.1夹紧器的设计改造

夹紧器由两部分组成，即夹头和捏手。传统的夹紧器都使用时将工件置于钳口中，调整压紧螺栓使头部压块轻轻压紧工件，然后通过两个捏手用力加紧东西。通常钳口的夹紧范围为0～40毫米，夹紧力为300公斤左右。工件便被夹紧后，向外拉两捏手，主夹紧力消失，松开压紧螺栓就可卸下工件。此夹紧器的结构特点是，通过上夹头与捏手的铆接点、两捏手的铆接点、下夹头与捏手的铆接点、三点共线来实现其自锁。

3.2对手用钢锯片修磨器的构造的设计改进

修磨器是铣工工具中一种非常重要的工具。它是对手用钢锯片的损坏进行修磨的一种器具。通常，锯片的损坏分为下面三种情况，第一，锯片正常磨损，一般都是由于使用时间过长，钢锯片的锯齿出现磨坏的现象。当锯齿严重磨损后，锯片在工件的锯缝中只能打滑，而不是切削，出现此类情况后，应及时将磨损后的锯片卸下来，否则，锯片易折断。第二，在使用中由于用力不当出现锯片被折断的现象。第三，使用方法不正确打齿的锯片，在锯削薄板、薄管时，由于锯片的齿距大于锯削件的厚度，或者起锯的角度不当，都会造成锯片锯齿的损坏。对于修磨器旋转中心，齿轮的设计要求非常高。已知凸轮的运动规律0～6°上升3mm，60°～250°停止运动，250°～266°下降了3mm，266°～360°停止不动。按照这个规律，对旋转中心部件进行调整，以提高修磨器工作效率。

3.3活动头开口扳手旋转中心的优化设计

在铣床加工中，拆卸、回装中会用到活动头开口扳手。有些情况下甚至会采用厂家配备的几十公斤重的开口固定扳手，会因为工作空间的限制是笨重的大扳手用起来十分不便，而每安放一次扳手最多只能将螺母旋转60°。因此，通过对开口固定扳手进行受力分析，当扳手顺时针旋转时，螺母受到顺时针方向的力偶矩作用；而扳手头部则受到逆时针方向的力偶矩作用；当扳手逆时针方向旋转时，螺母受到逆时针方向的力偶矩作用，而扳手头部则受到顺时针方向的力偶矩作用。通过研究，将开口固定扳手头部制作成活动的，即具有中心旋钮，然后制作上活动头及下活动头，活动头与母板配钻销钉孔和固定孔，然后组装即成。使用时可根据角度的需要，取下一固定螺栓，让，一活动头活动，另一活动头固定不动，即可达到与棘轮扳手一般的效果。

3.4夹钳旋转中心的优化

夹钳的部件有基座、右钳、转油缸套筒、油缸活塞销钉、起竖臂销钉等。在设计中，夹钳基座结构对称，左右夹钳尺寸相同，左右连杆长度相等，星形转子三转臂长度相等。通过对各部件平移自由度和旋转自由度以及连接类型的调整，是该铣工夹具能使用于不同生产场合。

3.5柱形多用丝锥铰杠旋转中心的优化

普通生产中所用的标准丝锥铰杠只有一个夹持位置，只能夹持一种丝锥，给工作带来麻烦。鉴于这种情况，通过研究设计了柱形多用丝锥铰杠，该结构为在铰杠上用销固定一个固定套筒，活动套简与铰杠了用平键连接，只能轴向移动。在固定套筒的右端和活动套筒的左端端面上都铣有四个大小不等的90OV形槽，以形成四个大小不等的夹持位置，用来夹持不同规格的方样。再生产使用中，既省力又省时，达到了提高生产效率的目的。

4.结语

铣工夹具在设计中要求其结构简单、便于制造和后期的维修，在机械加工过程中要求加紧的位置准确不变，并且操作省力、安全。因此在工件设计中，通过实践经验，对夹具精度、夹具规划、夹具可及性和装夹稳定性进行分析，以分析结果作为来验证夹具设计的性能的依据。然后对铣工夹具旋转中心和夹具夹紧机构的的不断优化和设计以达到省力、安全、可靠、提高工作效率的要求。 [科]

【参考文献】

[1]杨可桢，程光蕴.机械设计基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999.28（2）：89-96.

[2]郑天丕.军用继电器标准浅析（二）[J].机电元件，1994，14（2）：48）53.

“单腿式”支持夹具设计 篇7

夹具作为机械制造业中的一种重要的工艺装备, 直接影响产品的质量和研制周期。缩短夹具设计周期, 提高夹具的设计质量是提高企业快速反应能力的一个关键环节。夹具设计过程是一个基于经验的机械结构设计问题, 需要设计者具备关于设计问题的大量、全面的知识和经验。

某型飞机为了考核飞机机翼接头、起落架安装接头和机身刚架的强度, 要求采用单侧机身-机翼对接接头支持固定, 这就相当于一个人单腿站立, 简称为“单腿式”支持。

2 试验件的支持条件和夹具设计的有关问题

根据多年工程经验, 静力试验中试验件的支持方式的确定以及支持夹具的设计主要从以下四个方面来考虑。

2.1 支持形式

在实物试验中, 支持形式和真实的一样。

利用假件作为传力构件时, 假件与试验件的连接形式也要保持真实。传力时, 允许在确定的加载点加集中力, 以代替某个平面内力和力矩的作用, 例如用Py力代替力Py和力矩Mx的作用。但是, 互相垂直的两个力不建议合成一个斜力来加, 这是因为结构的变形会影响斜力的方向, 从而影响了它在两个方向上的分量。

2.2 支持刚度

要使夹具的刚度完全模拟真实结构的刚度是比较困难的。一般情况下, 夹具刚度要比飞机真实结构的刚度大。

a) 支持是静定的, 可以认为刚度对试验结果影响不大。b) 支持是静不定的, 尽量使夹具上几个支持点的刚度比大致与原结构各个支持点的刚度比相同, 这样对试验结果的影响就小些。c) 对于有特殊刚度要求的支持点, 或原结构中刚度相差十分悬殊的几个支持点, 在夹具设计与安装时必须考虑。例如, 把假发动机装在发动机架上时也相应的装上减震垫, 这固然体现了支持的“真实性”, 同时也为了模拟刚度。d) 夹具和试验件在连接处刚度相差很大是不合适的, 这时在连接处局部应力很大, 容易提前破坏。因此, 即使在支持形式上“真实”了还不够, 还必须考虑边界效应, 避免在连接处应力过分失真。

2.3 保证支反力相同

有时支持形式“真实”了, 也考虑了边界效应, 但也可能保证不了相同的支反力, 要特别注意成对出现或漏掉的内力和力矩。

2.4 夹具设计时安全系数的选取

由于在试验时必须保证夹具不应比试验件先破坏, 也不希望有较大的变形, 这就要求我们在夹具设计时进行强度校核, 并选取较大的安全系数。

a) 不进行破坏试验的、夹具结构简单、强度校核比较可靠的, 对刚度没有什么特殊要求的, 这种情况安全系数可取的小一些, 一般取2.5~3就够了:在相反的情况, 安全系数取得大一些, 一般取4就可以了。b) 当要求支持形式“真实”性和选取安全系数有矛盾时, 应首先满足支持“真实”性的要求。在这个基础上选取尽可能大的安全系数, 不能因安全系数不够而随意改变支持形式。c) 特别要注意夹具上的一些局部强度问题。d) 在夹具设计时, 还必须注意加工与安装的方便, 对于一般的底座、支架, 往往由普通型材和板材焊接制成, 也不一定要进行精加工。而那些连接处, 如和起落架相连的连接接头, 其结合面必须达到和飞机接头同等的精度, 有时为了提高强度, 还得用高强度合金钢制作接头。各接头间的相互位置也必须十分准确, 否则就可能装不上试验件或装上后试验件的初应力很大。

3“单腿式”支持

3.1“单腿式”支持的特点

a) 夹具设计和制造复杂, 选材要求高, 造价昂贵。“单腿式”支持夹具既要模拟机身-机翼对接机头, 又要保证夹具能有足够的强度与刚度承受飞机的不平衡载荷, 因此“单腿式”支持形式比较复杂, 机身-机翼对接区接头工艺要求高, 选材要求高, 夹具设计复杂, 制造难度较大, 精度要求高, 对加工设备的规模要求也较高, 造价昂贵。b) 试验现场支持难度比较大, 对试验安装人员的要求高。

现场试验时, 为了保证飞机能正确、安全的安装, 安装工人必须要有丰富的实践经验。对安装的程序应事先做好详尽分析、周密考虑及充分准备, 对现场可能遇到的问题应做好预案。

3.2“单腿式”支持夹具设计

夹具设计时, 首先要考虑如何使夹具与试验件上的机身-机翼接头对接。我们可以模拟各框机身-机翼对接接头的真实形式, 并通过一根横梁将各框接头按照真实的位置分布进行定位固定。横梁与两根立柱通过地脚螺栓对接, 固定在试验室的承力地轨上。如图1所示。

设计机身-机翼对接接头时, 应完全模拟机翼接头的真实形状与尺寸, 并要保证各接头的相对位置, 应根据试验任务书给出的载荷进行强度校核并确定接头材料。由于该支持是单腿式, 飞机机身、机翼、起落架接头受载后会产生一个巨大的附加弯矩、扭矩, 这些附加的弯矩、扭矩会对机身-机翼对接接头和横梁有一个非常严重的考验, 而机身-机翼对接接头又要模拟真实的形状和尺寸, 所以机身-机翼对接接头就必须选择高强度的合金钢。

横梁设计时, 一般将两根槽钢通过连接板面对面的焊接起来, 形成一个盒形构件, 这样可以保证横梁有足够的强度与刚度。但即使采用强度最高的合金钢, 横梁仍无法承受单腿支持带来的巨大的附加弯矩、扭矩, 而且合金钢的造价非常昂贵。为了平衡这一附加弯矩、扭矩, 节约试验成本、节省试验周期, 可以在此基础上利用试验室的通用设备进行改装。如图2所示, 利用试验室的通用设备立柱和压梁搭建一个龙门架, 龙门架通过多个地脚螺栓固定在试验室的承力地轨上。在横梁主要承力区域的两侧, 通过四个三角形的加强件将横梁与龙门架相连成一体。这样, 附加弯矩、扭矩就通过龙门架传递到了地轨上, 夹具由比较集中的对接接头、横梁受力转化成了多个地脚螺栓分散受力。

试验时, 为了防止立柱滑动, 每个立柱都要在其受力的反方向拉保险, 并用压梁顶住立柱底部。

4 结语

试验结果表明, “单腿式”支持方式可以满足飞机静力试验要求, 特别是利用试验室现有的通用设备达到了试验任务书的要求, 既节约了研制成本、又节省了研制周期, 具有较大的实际应用价值。

摘要：某型飞机为了考核飞机机翼接头、起落架安装接头和机身刚架的强度, 要求采用单侧机身-机翼对接接头支持固定, 即“单腿式”支持。本文介绍了飞机静力试验“单腿式”支持形式的特点及其设计的细节。

法郎旋钮专用夹具设计 篇8

关键词：法郎旋钮,专用夹具,设计,数控加工

0前言

随着工业水平的不断发展与提高,现代机械制造行业当中,特别是数控加工中,无论是形状还是精度都会有不同的要求。工件的装夹精度直接影响零件的加工精度。为了要加工出合格的工件,设计专用夹具就显得非常重要,而且,专用夹具能够缩短装夹时间,减少加工成本,从而提高生产效率。

(1)锯床——下料直径92mm,长56mm的圆棒料。

(2)数控车——粗车大沉孔端——所有沉孔(直径52.07mm的端面沉孔加工至直径51.46+0.05/0mm),各外径,槽径,最大径,端面直径为22.23mm的外径及内孔单边留0.3mm余量,深度到位,12.07mm×12.07mm的方槽粗加工至11.0,深12.7mm,总长53.34mm,加工至55mm。

技术要求:

1、工件所用材料是铝合金6061-T6;

2、侧面第一个螺纹孔加工时要保证跟方槽的一个面垂直。

3、去掉全部毛刺,未注倒角C0.5;

4、侧面均布6个孔的孔壁粗糙度为:

1法郎旋钮的工艺分析

法郎旋钮的零件图如图所示:

这个法郎旋钮是用在航空固定装置的一个旋钮,加工精度要求高。从图示可以看出:该工件所用的材料是铝合金6061-T6。铝合金6061-T6是铝板的一种型号,属特种铝。6061-T6叫又航空硬铝,轻,强度高。它具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性。

可见这种材料对加工是有利的,但是这个零件的尺寸有些精确到0.01mm,比如侧面6个螺纹孔的加工,垂直精度达到±0.01mm,孔壁的表面粗糙度要求达到0.8,而一般的铣床加工出来的粗糙度一般都是1.6。这六个孔要先加工到3.08mm之后才来攻丝,直径较小,刀具的刚度小,初步选择钨钢刀。

综上考虑分析之后,定下的工艺流程如下:

(3)数控车——粗车小径端——粗车右端直径18.88mm,单边留0.3mm余量,直径4.04mm的通孔用直径3.5mm的钻头钻通,平端面,总长53.34mm加工至53.94mm。

(4)立式加工中心——精铣大径端方槽——精铣12.07mm×12.07mm方形槽到位,4个直径2.36mm避空角精铣到位,12.7mm深度加工至13mm。

(5)四轴铣床加工中心——使用专用夹具装夹定位,精加工侧面螺纹孔到位,攻牙到位。

(6)数控车——精车大沉孔端——精车所有沉孔,各外径、槽径,最大径,端面沉台等所有尺寸到位,精车12.06mm×12.06mm方槽端面,至12.7mm深度到位,直径4.04mm的通孔不加工。

(7)数控车——精车小径端——精车右侧直径15.88mm,直径12.70mm×0.58mm,直径10.80mmX 1.02沉孔到位,直径4.04通孔精车到位,平端面,总长53.34到位。

1-加工中心第四轴的转盘2-专用夹具3-工件4-顶尖(前端可(51二件一起转动）5～想母6-取头续栓

1-加工中心第四軸的转盘2-专用夹具3-六角探钌4-压板5-工件6-双头螺栓7-螺母初次设计装夹方案

2夹具设计

根据零件的要求,我们把侧面六个螺纹孔安排装夹在加工中心的第四轴上,进行加工。这样安排的理由是:第一,侧面六个孔是均布的,利用数控定位比较精确;第二,这六个孔的内壁粗糙度要求比较高,要用到直径小的钨钢刀去精加工,要求的转速较高。

从零件的各个部分的尺寸精度要求来看,大端的方形槽精度要求是比较高的,故可以利用方形槽内壁去定位设计该夹具。在工艺安排上,就必须在进行侧面六个螺纹孔的加工之前,该工件要在立式加工中心,精铣12.07mm×12.07mm方形槽到位,4个直径2.36mm精铣到位,12.7mm深度加工至13mm。在该夹设计时考虑到在零件里的这个方槽,铣出避空角之后,最薄的地方只有2.17mm,所以在装夹的过程当中受力必须要均匀,要不然工件方槽会变形。为了让工件的方槽更容易地进入夹具的凸方台,特地给凸方台的四周倒C3的倒角。

经过研究分析后,我们设计的夹具就如下图二。

夹具中12.07mm的方形凸台尺寸的确定:因为夹具中的方台在不断的安装工件的情况下,是会有磨损的,为了保证工件的装夹精度,这里方台的尺寸为12.06上偏差0.01下偏差0。这样就能在间隙配合的前提下保证精度。

夹具设计出来之后,我们的装夹方案如图三。

工作原理:该夹具通过M12的双头螺柱6与第四轴的卡盘连接固定,安装时要保证第四轴转到零位位置,再用百分表打表,保证夹具外圆的两个平面和机床安装刀具的主轴的垂直度在±0.02mm。如图四所示,我们用两端的M12的沉头螺钉和压板4把工件逐渐压紧。然后就开始加工侧面的六个孔了。另外,从图四可看出,我们在径向的定位靠的是工件方槽内壁,轴向是利用压板和方槽端面与夹具的底面定位夹紧。

当把夹具投入生产之后,出现了问题:在装夹工件时,由于是用两边的螺钉去压紧,这个压紧力经过长时间的调试,还是很难达到平衡,在试验生产了几个产品之后,孔与直径4.04mm的通孔的垂直精度很难保证。而且生产出来的产品的误差跳动太大。实践证明,这个夹具在夹紧方式上达不到要求。

经过多次的研讨分析和多方面的请教和尝试,终于把这个难题攻破了。经过改良后的夹紧方式如图四。采用顶尖装夹代替两边两个螺栓,把夹紧力的提供由两个点变成一个点,作用点在工件的中心,这样就比较好控制力的平衡。这里所用的回转顶尖是A08系列的D411MS1。

3实际生产

改良过后的夹具,在工件装夹的时间大大缩减,保证了批量生产(本零件加工的总件数为750)中工件的精度,提高产品的合格率和生产效率。

4结束语

专用夹具的设计,可以很好地缩短工件的装夹时间,提高生产效率,而且投入设计的成本不高。所以专用夹具的产出效益是比较可观的。可见专用夹具在现代机械加工行业里的重要性。

参考文献

[1]刘继林编著.机械加工工艺基础[砌.湖南科学技术出版社.1995.

[2]孙德茂编著.数控机床铣削加工直接编程技术[M].机械工业出版社.2005.

组合夹具设计应用分析 篇9

在加工工件前, 笔者认为, 要酌情根据工件的工艺要求采用设备和夹具设计原则, 选取夹具元件、确定元件间的位置关系、组装出机械加工使用的工装夹具。在现实使用中由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求, 提高了企业的竞争力, 所以日益受到企业的喜欢。

1 组合夹具特点

根据笔者多年来的实际工作经验总结得知:组合夹具的基本特点要满足标准化、系列化、通用化三个特点, 具有组合性、可调性、柔性、应急性和经济性, 使用寿命长, 能适应产品加工中的周期短、成本低等要求, 比加工中心较适合加工中心应用机床配件。总体说来优点可以归纳为节约钢材和降低成本, 能不断缩短生产准备周期, 提高企业工艺装备系数等。

2 基本结构

在这里笔者按在组合夹具中的作用, 地位结构特点, 把组合夹具的元件划分为夹具体, 夹紧元件及定位装置 (或者称夹紧机构) , 定位元件及定位装置及对刀, 引导元件及装置, 分度, 对定装置等。但要注意, 每个夹具不一定所有的各类元件都具备, 如手动夹具就没有动力装置, 一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之, 按照加工等方面的要求, 有些夹具上还需要设有其它装置及机构。

3 定位原理

它的定位原理主要是6点定位, 在这里面以6个自由度的消除, 以便找出较合适的定位夹紧方案.一个物体在空间可以有6个独立的运动, 即沿X、y、Z轴的平移运动, 分别记为。X1、Y1、Z1;绕X、Y、Z轴的转动, 记为x、y、z, 习惯上, 把上述6个独立运动称作6个自由度.如果采用一定的约束措施, 消除物体的6个自由度, 则物体被完全定位.例如讨论长方体工件时, 可以在底面布置3个不共线的约束点, 侧面布置2个约束点, 端面布置一个约束点, 则底面约束点可以限制X2、Y2、Z23个自由度, 侧面约束点限制X1、Z12个自由度, 端面约束点限制y。这个自由度, 就完全限制了长方体工件6个自由度。

4 组合夹具设计应用

在我国, 组合夹具设计应用比较广泛, 笔者现在根据工作性质对其做一论述, 以便在今后的工作中借鉴参考。行文如下。

5 在数控机床中应用。

目前, 随着机械制造业发展, 对于组合夹具数控机床有许多不同于普通机床的特殊要求, 这就要求组合夹具元件能大、中融合一体, 安装在同一块基础板上, 以适应单件或多件同时加工等。孔系夹具靠销孔定位, 这就要求坐标孔系一定, 组装程度简单, 无需测量调整就能确定工件在机床坐标中的位置。当使用多夹具基础板时, 既可组装单个大零件夹具, 又可组装多个中小零件夹具, 工效高, 柔性好。

5.2 动态虚拟装配应用设计。

在这里, 加工工件在组合夹具上的定位夹紧和最终装配是该设计应用的关键部分。这通过使用软件在计算机上完成产品零部件的实体造型、虚拟装配、干涉分析等多次协调的设计过程, 以杜绝由于零件设计的错误积累而导致产品的返工现象。

笔者认为, Inventor完成这项工作非常容易, 只须定义出工件与各组合夹具组件之间的关系, 系统就会根据给出的约束关系将工件和夹具组件自动安装到位, 如果改变原有设计, 与其相关的夹具组件位置也会自动改变。Inventor自适应的功能使得夹具组件的一些在零件设计阶段难以确定的尺寸可以在装配中加入关系或进行约束来自动改变, 从而真正实现了设计的互动。

5.3 加工特殊工件中的应用。

在组合夹具使用过程中, 针对一些形状复杂、尺寸较大、要求精度较高、定位压紧有困难的零件, 单纯用组合夹具无法完成的, 笔者建议可以采取以下方法:设计专用零件配合组合夹具元件使用。使用最多也最常用的是设计制造专用定位心轴和钻模板。因工件孔定位时, 多数情况下不是最后工序, 孔没有做到尺寸, 都留有磨量。由于产品图样和工艺要求不一样, 孔所留的磨量各异, 组合夹具元件不能满足要求, 为保证定位精度, 设计制造专用定位心轴或者定位盘, 下面与组合夹具元件一级精度配合, 上面和零件孔配合, 从而解决了定位精度问题。

结语

不管怎么说, 组合夹具的设计应用, 决定着加工元件的技术和经济效果。为使组合夹具既能保证精度要求, 又有高效率和低成本的性能, 设计时应满足下列要求。

第一, 应注意减少积累误差, 保证有足够刚度。故应减少配合层次, 做到结构紧凑合理, 可按加工元件精度要求设置检验装置。

第二, 应有良好的继承性, 不因产品更新换代而报废, 能适应于不断增加同类型新产品零件的加工。因此在设计组合夹具前, 要求对同类型零件的结构要素、工艺特征、尺寸精度等做详细地调查、分析了解产品功能及发展方向, 从而使组合夹具的设计对现有产品有很高的适应性, 对新产品的发展有良好的继承性。

第三, 夹具上的可调节和可更换元件应能保证装夹同一工件组内任何零件在调节时操作简单、快速, 组合整件与基体间的配合应注意采取措施避免靠摩擦力来承受作用力。

摘要：组合夹具是机械制造业的核心, 也是为国民经济各部门提供装备的部门。在现实使用中由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求, 提高了企业的竞争力, 所以日益受到企业的喜欢。文章结合实际, 阐述了组合夹具特点, 工作原理, 应用设计, 供同行参考。

关键词：组合夹具,特点分析,工作原理,应用设计

参考文献

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[3]朱耀祥.组合夹具技术的现状与发展[J].机电国际市场, 2002 (05) .

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[5]康文利, 李娟, 刘洪伟, 张雄华.组合夹具计算机辅助设计系统元件管理模块的实现[J].现代机械, 2006 (05) .

铣槽联动夹具的设计 篇10

连杆、螺塞等零件是拖拉机、联合收割机等农用机械的常用零件。而铣连杆槽、螺塞一字槽的传统加工是用平口钳在铣床上单件装夹铣槽, 生产效率低, 精度不高。平口钳是铣、钳、数控、加工中心装夹工件的主要附件, 其构造简单, 夹紧牢固, 使用方便。加工一般零件的平面、台阶、斜面、沟槽、钻孔等, 都可以用平口钳装夹加工, 但若一次加工多个有位置尺寸要求的工件, 平口钳则显得“力不从心”。为此, 设计了高效联动的夹具。下面就铣螺塞一字槽, 对该夹具做个简单介绍。

图1是铣螺塞一字槽的直线进给式联动夹具结构示意图, 其三维效果如图2。工件以孔在定位销上定位, 拧紧螺母, 通过活节螺栓带动浮动杠杆, 使两副压板均匀地同时夹紧两个工件。该夹具可同时加工8个工件, 将夹具体底面上的两个定位键与铣床工作台上的T形槽相配合, 确定夹具在机床上的正确位置。两定位键间的距离越大, 定向精度越高。除定位之外, 定位键还能承受部分切削转矩, 减轻夹具固定螺栓的负荷, 增加夹具的稳定性。夹具体上的两个耳座方便了夹具在铣床工作台上的固定。如果零件的精度要求较高, 可在夹具体一端设置对刀块, 来确定刀具与夹具的相对位置。