机床专用夹具

机床专用夹具（精选八篇）

机床专用夹具 篇1

机械工业的快速发展, 使得各类专用零件应用于各种特殊功能的机器上, 传统夹具已无法满足其定位精度要求, 因此, 能够提高机床表面位置精度的机床专用夹具开始广泛应用在机械生产领域。

机床专用夹具在设计和加工过程中普遍存在一些问题, 如设计不合理、不科学;加工精度低;过定位、欠定位和夹紧方式不合理等等。这些问题源自于对专用夹具的功用、设计基本要求与设计步骤不了解所致。因此, 本文从夹具功用、设计基本要求与设计步骤等方面展开分析研究, 以解决更多生产实际问题。

1 机床夹具的分类、组成

按照机床夹具的应用范围, 一般可分为通用夹具、专用夹具和可调整式夹具等。

机床夹具组成主要包括:定位元件、夹紧装置、对刀引导元件或装置、连接元件、夹具体。

2 机床专用夹具的功用

机床专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的, 其功用如下:

(1) 保证工件被加工表面的位置精度。

(2) 缩短工序时间, 提高劳动生产率。

(3) 扩大机床的工艺范围。

(4) 减轻劳动强度, 保障安全生产。

3 机床专用夹具基本要求

(1) 准确把控各部件的设计及加工精度; (2) 根据生产批量和加工难以程度合理调配加工工艺和生产进度, 提高生产效率; (3) 突出专用夹具的实用性和经济性。

4 机床专用夹具设计步骤

4.1 明确设计任务与收集设计资料

夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下, 研究工件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书, 对工件进行工艺分析。

4.2 拟订夹具结构方案, 绘制夹具草图

(1) 确定工件的定位方案和夹紧方案, 设计定位装置和夹紧装置。

(2) 确定对刀、导向装置等其它装置及元件的结构形式。

(3) 确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。

(4) 绘制夹具草图。

4.3 进行必要的分析计算

工件的加工精度较高时, 应进行工件加工精度分析, 且计算定位误差。有动力装置的夹具, 需计算夹紧力。

4.4 审查方案与改进设计

夹具草图画出后, 应征求有关人员的意见, 并送有关部门审查, 然后根据他们的意见, 对夹具方案作进一步修改。

4.5 绘制夹具装配总图

(1) 用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。

(2) 依次绘出定位装置、夹紧装置、其他装置及夹具体。

(3) 标准必要的尺寸、公差和技术要求。

(4) 编制夹具明细表及标题栏。

(5) 绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图, 并按夹具总图要求, 确定零件的尺寸公差及技术要求。

5 实例分析

5.1 工件分析

按照图1所示工序要求铣工件中间的一个通槽, 槽宽450+0.1mm, 深100+0.4mm, 表面粗糙度值Ra为6.3μm。先行工序以加工好的表面可作为本工序用的定位基准, 即厚度为160+0.1mm的两个端面和直径皆为准13H8的两个孔, 此两基准孔中心距为77±0.1mm, 槽宽由刀具直接保证, 槽深和位置要用夹具保证。本次设计要求一次性加工3个工件, 每次安装的基准都用两个孔和一个端面, 并在上端面上进行夹紧。

5.2 工件的定位方案

根据连杆铣槽的工序尺寸, 形状和位置精度要求, 工件定位时需限制六个自由度。在铣连杆槽时, 工件在槽深方向的工序基准是和槽相连的端面, 若以次端面为平面定位基准, 可以达到与工序基准相重合。但是由于要在此面上开槽, 那么夹具的定位面就势必要设计成朝下的, 这就会给工件的定位夹紧带来麻烦, 夹具的结构也较复杂。如果选择与所加工槽相对的另一端面为定位基准, 则会引起基准不重合误差, 起大小等于工件两端面间的尺寸公差0.1mm。考虑到槽深的公差较大 (为0.4mm) , 还可以保证精度要求的。而这样又可以使定位夹紧可靠, 操作方便, 所以应当选择工件底面为定位基准。采用平面为定位元件。

在保证角度方面, 以两孔为定位基准, 可以做到基准重合, 而且操作方便。为了避免发生不必要的过定位现象, 采用一个圆柱销和一个菱形销做定位元件。工件以一面两孔为定位基准。而定位元件采用一面两销, 分别限制了工件的六个自由度, 属于完全定位。如图2所示。

5.3 定位销尺寸计算

(1) 确定两定位销的中心距两定位销的中心距的基本尺寸应该等于工件两定位孔中心距的平均尺寸, 其公差一般取:

(2) 确定圆柱销直径圆柱销直径的基本尺寸取与之配合的工件孔的最小极限尺寸, 其公差一般取g6或h7。

因连杆两定位孔的尺寸为Φ13H8=Φ13mm, 取圆柱销的直径d=Φ13h7=Φ13mm。

(3) 确定菱形销的尺寸b。

菱形销尺寸如表1所示。

(4) 计算菱形销的最小间隙。

(5) 确定削边销基本尺寸d2及公差。

1) 按公式d2 max=D2 min-X2 min算出菱形销的最大直径

2) 确定菱形销的公差等级, 一般取IT7或IT6。

因此IT7=0.018mm

5.4 夹紧力的计算

计算夹紧力时, 通常是把夹具体和工件看成是一个刚性系统。根据工件所受的切削力、夹紧力 (大型工件应考虑工件重力、惯性力) 的作用状况, 找出加工中对夹紧最不利的状态, 按静力平衡原理计算出理论夹紧力, 再乘以安全系数作为实际夹紧力。即:

FK—实际所需夹紧力 (N)

F—理论夹紧力 (N)

K—安全系数

在精加工时, K取1.5。

在一面两孔定位中, 理论夹紧力的计算公式为:

夹紧元件和支承表面有齿纹, 并在较大相互作用力下工作0.7

为防止圆柱销受力而造成不必要的定位误差, 而令P0为0。则

选取铣床的背吃刀量, 每转进给量f=0.5mm/r。因待加工工件为钢材, 故单位切削力P=2000

则铣床的切削力为:

结论:本夹具所需实际夹紧力为30k N。

5.5 夹具加工误差的分析

使用夹具加工时产生的误差有下列四个方面:

(1) 与工件定位有关的误差定位误差△D;

(2) 与夹具在机床上安装有关的误差安装误差△A;

(3) 与刀具调整有关的误差△T;

(4) 与加工过程有关的误差△G;

上式即为定位误差不等式。

1) 定位误差。

基准重合:△B=0

2) 夹具在铣床上安装的不准确并不影响加工槽的位置尺寸, 所以A可不考虑。

3) 加工方法有关误差。

对刀块的制造与对刀调整误差铣刀的跳动, 机床工作台的倾斜等因素所引起的加工法误差, 可根据生产经验并参照经济加工精度进行确定。今取0.05mm。

综上所述:

此夹具满足加工要求。

(2) 对槽深精度的分析计算。

影响槽尺寸精度 (100+0.2mm) 的主要因素有:

1) 基准重合△B=0

2) 夹具安装误差。

由于夹具定位面N和夹具底面M间的平行度误差等, 会引起工件倾斜。

3) 加工方法有关的误差。

对刀块的制造和对刀调整误差, 铣刀的跳动, 机床工作台的倾斜等因素所引起的加工方法误差, 可根据生产经验并参照经济加工精度进行确定, 今取0.1mm。但是不同的人安装同样的夹具, 其安装的夹具误差都不一样。

6 夹具的安装

(1) 先以平衡的方式把支承板和夹具体以两个定位削 (其中一个为削边销) 定位, 接着依次上固定螺钉。

(2) 支承板留有0.2-0.3mm的加工余量, 在安装上去后, 等检验精度的时候再磨削部分余量至达到要求。按照磨损规则是尽量的初次磨削最少的余量, 可以使使用时间加长, 减少成本。

(3) 安装夹具体右侧的调节支撑和两侧的定位键。

(4) 安装杠杆板和螺栓, 因夹具体长度限制, 杠杆板和螺栓不能同时放入夹具体内腔, 应先将杠杆板由夹具体侧孔放入夹具体内的正确位置, 螺栓由底面直接插入对应的螺栓孔, 依次放入垫圈、压缩弹簧、垫圈、压紧板、弹簧垫圈, 后拧紧螺母。

(注意:螺母只要稍稍旋入螺栓即可, 否则杠杆板会绕铰链旋转, 导致另一侧的螺栓安装困难, 理论上应先安装长螺栓, 即靠近液压缸一侧的螺栓。)

(5) 安装液压缸, 将液压缸的安装板放入夹具体左侧凹槽中, 使缸底与夹具体底板接触, 在夹具体上配钻安装孔。然后绞孔、攻螺纹, 最后用螺钉将液压缸固定在夹具体左侧凹槽中。

(6) 安装T型槽快换螺栓, 将夹具体固定在铣床工作台上。

7 结论

本文系统介绍了机床专用夹具的功用、设计时的基本要求以及详细的设计步骤, 并以连杆铣槽时专用夹具的设计为例, 详细的阐述了整个设计过程, 达到了科学高效的设计目的, 提高了工作效率, 减少了劳动强度。

摘要：本文基于专用夹具的设计和加工要求, 举例分析其各部件尺寸、加工定位方案以及夹紧力计算过程, 旨在提高产品质量和生产效率。

关键词：机床专用夹具,设计步骤,工序

参考文献

[1]李洪主编.机械加工工艺手册[M].北京:北京出版社, 1990, 12.

[2]邓文英主编.金属工艺学[M].北京:高等教育出版社, 2000.

[3]黄茂林主编.机械原理[M].重庆:重庆大学出版社, 2002, 7.

专用夹具说明书 篇2

课程设计说明书

题目

后轮专用夹具设计

系

机械与运载学院

专业

机械设计制造及其自动化

班级

081412

姓名

顾育铭

学号

指导教师

赵 元

完成日期 2011 年 7 月 13 日

沈阳理工大学应用技术学院

沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

《机械制造装备设计》课程设计计划书

一、课程设计目的

1、本课程设计是《机械制造装备设计》课程的延续，通过设计实践，进一步掌握机械制造装备设计的一般方法。

2、培养学生综合运用机械制图、机械设计基础、金属材料及热处理、机械制造结构工艺等相关知识，培养工程设计的能力。

3、培养学生使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。

4、提高学生技术总结及编制技术文件的能力。

5、为毕业设计打下良好的基础。

二、课程设计题目

后轮专用夹具设计

三、课程设计的内容与基本要求

（一）内容

1、完成后轮工件的镗孔专用夹具总装配图。

2、完成镗孔专用夹具部分零件工作图。

3、编写设计计算说明书。

4、总工作量要求：总图量为：0#图纸1张；设计计算说明书15页。

（二）基本要求

1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成总工作量要求。

2、根据设计题目，完成规定的设计内容和工作量要求。

3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。

4、设计计算说明书力求用工程术语，简明扼要，计算合理、准确，表达清晰，文字通顺简练，字迹工整。

四、进度安排 1、1-2天分析零件草图，初定零件工作图，拟定夹具设计方案。2、3-5天完成夹具装配草图设计。3、6-10画零件工作图、夹具装配图、夹具零件图及设计计算说明书。

课程设计指导教师： 赵 元 2011 年 7 月 4 日

沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

教研室主任： 赵艳红

2011 年 7 月 4 日

摘 要

机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。

夹具种类按使用特点可分为：1）通用夹：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，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。

2）专用夹具：专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。3）通用可调夹具和成组夹具：其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。4）组合夹具：组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

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，在多品种生产的企业中，每隔3~4 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

年就要更新50~80％左右专用夹具，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、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用。

目 录

课程设计计划书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1.设计准备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

41.1年生产纲领„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.2零件工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.方案设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.定位元件及夹紧机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.1工件以平面定位 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.2工件以圆柱孔定位„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.3工件以外圆柱面定位„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.4工件以一面两孔定位„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.5 夹紧力的方向的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.6夹紧力的作用点的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.7选择夹紧机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

4.1后轮专用夹具的基本组成 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.2总体夹具装配图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 5.零件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

5.1定位元件及定位装置零件的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 5.2加紧元件及夹紧装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 5.3导向及对刀元件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 5.4对刀元件及定向元件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.定位误差设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.1.定位误差„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.2产生定位误差的原因„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.3定位误差的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 总 结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15

1.设计准备

1.1年生产纲领

工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。如大批量夹具复杂，用全自动化的设备，小批量生产用手动设备。零件的年生产纲领可按下式计算：

NQn(1a%b%)

式中： N ——零件的年生产纲领（件 / 年）；

Q——产品的年生产纲领（台 / 年）； n——每台产品中该零件的数量（件 / 台）； a%——备品的百分率； b%——废品的百分率。1.2零件工艺分析

了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。根据零件图1-1可知，本道工序的内容是镗Φ58孔，保证表面粗糙度值为1.6,并且保证相对于基准C的垂直度误差为0.04mm。

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图1-1 零件草图

2.方案设计

方案一：卧镗

采用一个V型块和一个浮动V型块用来定位，在零件后面加一个单板将其定位，把零件立起来用浮动V型块来夹紧，然后再前后两端加上支架，并在支架上安装镗套。

这种方法给加工带来很多的不变，有可能导致工件定位不准确，这样就不能保证垂直度误差，用浮动V型块夹紧容易使工件发生变形，所设计的专用夹具零件过多，提高了生产成本。方案二：立镗

把零件放在底板上限制3个自由度，一个移动，两个转动，再用一个V型块和一个浮动V型块来限制2个自由度，两个移动，总共是5个自由度。然后用两个U型压板来夹紧零件，防止零件在加工的过程中产生Z向的转动。最后在工件上方加一个支承板按上镗套。如图2-1所示。

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图2-1 方案设计图

3.定位元件及夹紧机构

3.1工件以平面定位

工件以平面为定位基准定位时，常用支承钉和支承板作为定位元件。

1）主要支承

主要支承是指能起限制工件自由度作用的支承

1.固定支承：定位支承点位置固定不变的定位元件，包括支承钉和支承板。

2.可调支承：在夹具中定位支承点的位置可调节的定位元件。可调支承的顶面位置可以在一定范围内调强，一旦凋定后，用螺母锁紧。溉整后它曲作用相当于一个固定支承。采用可凋支承，可以适应定位面的尺寸在一定范围内的变化。

3.自位支承：又称浮动支承，自位支承的位置可随定位基准面位置的变化而自动与之适应的；虽然它们与工件的定位基准面可能不止一点接触，但实质土只能起到一个定位支承点的作用。图 9－8所示是一种常见的自位支承结构。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

2）辅助支承

辅助支承是在夹具中不起限制自由度作用的支承。它主要是用于提高工件的支承刚度，防止工件因受力而产生变形。3.2工件以圆柱孔定位

1）定位心轴

定位心轴主要用于车、铣、磨、齿轮加工等机床上加工套筒类和空心盘类工件的定位，它包括圆柱心轴和小锥度心轴。二种圆柱刚牲心轴的典型结构。图9－10a所示为过盈配合心轴。心轴前端有导向部分。过盈心轴限制了 四个自由度。该心轴定心精度高，并可由过盈传递切削力矩。间隙配合心轴，当间隙较小时，它限制工件的 四个自由度；当间隙较大时，只限制贯X、Y两个移动自由度，此时工件定位还应和较大的端面配合使用，用来限制X、Y、Z、Y、Z 五个自由度。切削力矩靠端部螺旋夹紧产生的夹紧力传递。此种心轴定心精度不高，但装卸工件方便。

2）圆柱销

圆柱销有长、短两种。短定位销一般限制 XY二个移动自由庋。长定位销在配合较紧时，限制X移动、Y移动和X旋转、Y旋转四个自由度。图9-16为常用的定位销。定位销端部均有15°倒角以便引导工件套入。图9－lld所示的可换式定位销。

3）圆锥销

固定的圆锥销限制X移动、Y移动和Z移动三个自由度。3.3工件以外圆柱面定位

工件以外圆为定位基准时，可以在 v形块、圆定位套、半圆定位套、锥面定位套和支承扳上定位。其中，用V形块定位最常见。常用的v形块的结构型式，的型式适于小型零件定位，C适于中型以上零件的定位。V形块上两斜面间的夹角一般选60°、90°和120°，其中90°应用最多。

3.4工件以一面两孔定位

所谓一面两孔是指定位基谁采用一个大平面和该平面上与之垂直的两个孔来进行定位。如果该平面上没有合适的孔，常把连接用的螺钉孔的精度提高或专门做出两个工艺孔以备定位用。工件以一面两孔定位所采用的定位元件是“一面两销”，故亦称一面两销定位为了避免采用两短圆销所产生的过定位干涉，可以将一个圆销削边。这样，可以既保证没有过定位，又不增大定位时工件的转角误差。，夹具上的支承面限制 z移动、x旋转和 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

y旋转三个自由度，短圆销隈制 两个移动自由度，削边销限制Z旋转自由度，属完全定位。

3.5 夹紧力的方向的确定

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。

3.6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。

3.7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。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。

4.总体设计

4.1后轮专用夹具的基本组成

（1）定位元件及定位装置：采用一个V型块、一个浮动V型块、一个底板；

（2）夹紧元件及夹紧装置：采用两个U型压板； 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

（3）导向元件：选用镗套；

（4）对刀元件及定向元件：采用两个定向键；（5）夹具体：采用底板、三个支承板； 4.2总体夹具装配图

5.零件设计

5.1定位元件及定位装置零件的设计

用于确定工件正确位置的元件或装置。采用一个V型块、一个浮动V型块、一个底板。

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V型块

浮动V型块

5.2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。采用两个U型压板； 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

U型压板

5.3导向及对刀元件

用于确定工件与刀具相互位置的元件。选用镗套；

镗套

5.4对刀元件及定向元件

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 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

装置。采用两个定向键；

定向键

6.定位误差设计

6.1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。

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的加工误差。6.2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

在使用心轴、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。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

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，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。

6.3定位误差的计算

镗杆与镗套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出：

e=(H/2 + h + b)△max/H e----刀具引偏量（mm）H----镗套导向宽度（mm）

h----镗套端面与工件间的空间距离（mm）

△max----镗杆与镗套的最大间隙

镗杆与镗套的配合为φ58H7/r6，可知△max=0.052mm；将H=47mm, h=36, B=25mm代入，可求得e=0.05mm。

由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和：

0.02820.0320.02420.0520.024mm 该项误差大于中心距允差的2/3，可用。

总 结 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

在这次历时两个礼拜的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。

在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西。在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。课程设计是机械专业学习的一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。以前进工厂实习或参观的时候对夹具也有所了解，而这次课程设计的经历，使我对夹具有了更深刻的认识。

首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用镗床加工比较合理，因此加工方向式垂直与水平面的。然后工件主要定位部分为直径为φ76mm的外圆和一侧端面，用长V型块和一个定位销定五个自由度。虽然没有满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。因为被加工件需要镗一个孔不限制X向的旋转。最后是将镗套和V型块固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的夹紧在机床上，能更方便，准确的进行镗孔加工。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施。通过精度验算可知，此项机床夹具可施行。工件的定位、夹紧符合要求。

这次课程设计虽然不是属于实践的操作，但是从这次课程设计中能让我们学习到一些课本中不能引起我们注意的细节东西，因此，体验这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求，比如：夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，夹具体一般设计成平板式，保证具有足够的刚性，还有设计的装配图应按照1：1的比例画出，视图要完整清楚的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理，并视所有工件为透明体，用双点划线画出主要部分，并画出定位元件，夹紧机构和导向装置的位置。

我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

致

谢沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

在老师和同学的共同努力下，我们在两周的时间内完成了夹具课程设计。我们花费的时间很长，因为这是同学第一次进行这样的课程设计。虽然过程中我们遇到了遇到困难，但是在老师的指点下，同学们都的十分的努力。我们这次终于把我们所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同学学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。这些都是因为老师的帮助下，我们才能完成的。谢谢老师。

参考文献 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

机床专用夹具 篇3

关键词：机床夹具设计,虚拟装配,实例推理,Pro/E

0 引 言

机床专用夹具在机械加工中占有很重要的地位,它具有专有性,但是从机床专用夹具的结构上进行分析可以发现:机床夹具都是拼装结构,即机床专用夹具是由一些基本结构构成的,而这些基本结构都具有相对固定的结构形式,比如定位装置有定位销、V形块等;夹紧装置有螺旋夹紧机构、斜楔夹紧机构、定心夹紧机构等。把这些基本的零件、机构等信息建立在数据库中,根据加工零件的信息,选择设计该夹具所需基本零件和机构,通过设计计算来确定各部分的具体尺寸,由软件生成所需夹具零件图、装配图等技术资料,然后进行机床夹具零件的虚拟装配,从中找出设计中存在的问题,对机床夹具零件设计进行必要的修改,最终完成机床夹具的设计。在机床专用夹具设计过程中,同类问题在不同的时间或者地点往往会重复出现,所以以往的机床夹具设计实例值得保存,可用于新的机床专用夹具设计时借鉴,通过修改以完成机床夹具设计过程[1,2]。

机床专用夹具虚拟装配设计技术主要研究机床夹具设计的规律性和重现性,通过研究机床夹具专家在解决以往类似问题时使用的有效夹具设计方法,为以后遇到类似问题时提供参考,并在原来的基础上进行实例修改以完成机床专用夹具设计,减少机床夹具设计时间,提高机床夹具设计效率[3,4]。

本研究主要介绍基于实例推理的机床专用夹具虚拟装配技术。

1 实例推理原理

基于实例的推理(CBR)是人工智能发展过程中涌现出来的一种推理模式,区别于基于规则推理(RBR)和基于模型推理(MBR)。传统的推理观点是把推理理解为前因后果链演绎出结论的一个过程。基于实例的推理方法则与之有较大的差异,它是在基于事物的相似性和规律性上发展起来的一种全新的推理模式,其基本的思想是将求解具体问题的条件、方法和结果以实例的形式存储起来,在求解新问题时,从中找出最接近当前问题的实例,并对其进行调整,达到设计要求。它的推理流程如图1所示。

由图1可见,一个基于实例的推理系统一般由实例库、实例检索、实例修正和实例存储这4个主要模块组成,实例库中一般存放了过去求解成功的一组实例,根据问题的描述,实例检索从实例库中查找一个与当前问题相匹配的实例,如果该实例满足问题描述中的要求,则作为结果输出,否则,启动实例修正模块对检索出的实例进行修改,直到满足问题描述的要求,形成新实例(也可能失败),将新的实例存储到实例库中,以备将来使用。

2 基于实例推理的检索与推理机制

在基于实例的推理系统中实例检索是非常重要的环节,根据新的设计要求从已有实例中检索出最佳实例作为新设计方案的模板。检索需要达到两个目标:检索出的实例尽可能少;且与新的问题求解有最大的相似性。实例库的索引机制是组成基于实例的推理系统的核心模块之一,提供了一种对实例库中特定实例进行搜索的有效机制,以便在搜索算法中能够快速地找出符合需要的实例或者实例集。一个实例库的索引就是实例库中重要关键信息的索引集合,一个实例的索引可以在实例中将它与其他实例区别开来,以便为实例检索算法提供检索输入信息。

推理机制是指在获得检索的最相似实例后,如何根据输入条件和实例中的索引相比较,然后进行推理,达到快速调整搜索实例的机制。在推理过程中,对输入条件和检索实例进行互相比较,分析其相同点和不同点,然后决定对实例中的哪些部分进行修改,哪些部分保留,最后达到满足输入条件的要求,组装出合理的机床专用夹具。

3 基于典型实例的机床专用夹具设计原理

基于典型实例的机床专用夹具设计就是将基于实例推理的思想运用于机床专用夹具设计领域,产生一种新的机床专用夹具设计方法,它继承了基于实例推理的思想,又结合了机床专用夹具设计本身的特点。遵循实例推理的基本模型流程,包括设计信息输入、机床专用夹具实例检索、机床专用夹具实例修改推理、机床专用夹具实例存储等。

机床专用夹具实例库索引是进行基于实例推理的机床夹具设计的基础,机床专用夹具实例库的索引将问题的条件和解决方法联系起来,起到了纽带的作用,它将机床专用夹具实例的输入信息用计算机识别或者利用数据信息来表达。索引的数量和索引的内容关系到实例索引的复杂程度,从而影响到实例检索的质量和效率。机床专用夹具实例库索引是指表达加工零件定位和夹紧问题的关键信息集合。对于信息的量化描述,目前已经有很多学者在研究,其中成组技术(GT)是典型的代表。本研究借用成组技术的思想,根据机床夹具本身的特点,将机床专用夹具实例库索引分为3个部分:零件信息、工艺信息和装夹信息。

零件信息包括零件类别、材料、长度、宽度、高度、主加工表面形状及尺寸、定位表面形状及大小等内容。

工艺信息和装夹信息包括零件一次加工数量、零件生产批量、加工机床类型、机床主轴位置、热处理方式、工序性质、定位方式、夹紧方式,主加工表面去除量、主加工表面位置公差、形状公差、表面粗糙度,定位表面位置、表面形状公差和表面粗糙度等内容。

机床专用夹具实例库采用层次组织法,根据输入条件,确定在哪个层次下进行搜索机床夹具实例,这样可以大大减少搜索机床夹具的范围,从而也减少了相似性计算的计算量,提高了搜索的效率。层次组织实例库如图2所示。

4 机床专用夹具设计实例

加工套筒零件的径向孔如图3所示。零件外圆及端面均已加工过,本工序要求钻出零件上的径向台阶孔ϕ30H8,要求孔相对两端面和套筒轴心线的对称度误差不超过0.15 mm。工件的结构形状简单,壁薄刚

性差,加工孔ϕ30时精度要求高,表面光洁度也有较高的要求,故工艺规程中分钻、扩、铰3个工步进行加工,依靠自动定心夹紧钻床专用夹具来保证加工表面的位置精度。

在机床专用夹具零件和部件参数化造型完成以后,根据机床专用夹具设计意图将不同的零件或者部件组装在一起,形成符合工件定位和夹紧要求的装配结构以供夹具设计者分析评估。基于Pro/E的虚拟装配设计采用以交互式计算机辅助机床专用夹具设计方法为主,在自动装配功能,实例修改推理功能,自动生成机床专用夹具明细清单等方面,以一定的自动化设计功能为辅助,进行实例推理和修改,来提高机床专用夹具设计的效率,达到快速设计机床专用夹具的目的[5,6,7]。装配好的加工套筒径向孔自动定心钻床专用夹具如图4所示。

5 结束语

本研究讨论了基于实例推理的机床专用夹具设计方法,重点研究了专用夹具虚拟装配设计关键技术:实例的表示和检索,并给出了专用夹具设计的虚拟装配模型,包括夹具设计信息和结构特征信息,探讨了夹具实例库的组织和检索方法,根据机床专用夹具设计的特点和基于实例推理的思想,提出了符合机床专用夹具设计过程的检索机制、推理机制和实例存储策略,分析了实例修改推理机制,并进行实例虚拟装配。

参考文献

[1]王艳红,李国慧.UG的二次开发在机床专用夹具设计中的应用[J].机械工程师,2007(11):94-95.

[2]李月琴,何培英.基于Pro/E平台的计算机辅助夹具设计系统[J].机电工程,2005,22(4):12-15.

[3]向新平,蔡茂蓉.机床夹具虚拟设计系统研究[J].机电工程技术,2004,33(1):26-27.

[4]LI W,LI P G and RONG Y.Case-based agile fixture de-sign[J].Journal of Materials Processing Technology,2002,128(1):7-18.

[5]倪小丹,杨远程,刘建华.基于Solidworks软件的机床夹具设计方法[J].制造技术与机床,2007(7):71-73.

[6]徐名聪,沈景凤,居香成.机床夹具三维计算机辅助设计[J].现代制造工程,2004(9):101-102.

机床夹具的设计 篇4

1 机床夹具的作用

机床夹具的主要功能是完成工件的装夹工作, 工件装夹情况的好坏, 将直接影响工件的加工精度, 无论是对于传统制造, 或者现代制造, 机床夹具都是十分重要的。它对加工质量、生产率和产品成本都有直接影响, 其作用主要体现在:

(1) 保证加工精度, 控制产品质量。

采用机床夹具装夹工件, 可以准确地保证工件与机床、刀具之间的相互位置, 从而保证工件的位置精度, 使同批工件的加工精度基本一致, 而不受工人技术水平影响, 工件加工精度稳定。

(2) 提高生产率、降低成本, 同时节约加工时间。

用夹具装夹工件方便、快捷, 减少划线、拉表找正等工序, 工件可迅速地定位和夹紧, 显著地减少了加工时间, 并且能提高工件的刚性, 可加大切削用量, 如果使用气动、液压等夹紧装置, 可减轻工人的劳动强度。另外, 采用夹具后, 产品质量稳定, 废品率下降, 可以安排技术等级较低的工人操作, 降低生产成本。

(3) 加大机床的使用范围。

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。例如, 在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后, 就可以对箱体孔进行镗削加工;通过专用夹具可将台钻改成攻丝机、车床改为精研磨床或拉床使用等, 充分扩大通用机床的加工范围。

2 机床夹具的分类

(1) 根据夹具的通用性分类:通用夹具、专用夹具、通用可调夹具和成组夹具、组合夹具、随行夹具等。

(2) 按使用机床分类:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。

(3) 按夹紧分类:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。

3 机床夹具的组成

虽然加工工件的形状、技术要求不同, 所使用的机床种类也不同, 但机床夹具通常由以下五个部分组成:

(1) 定位装置 (定位元件) 。工件的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或配合, 确定工件在夹具中的正确位置, 保证同一批工件加工时, 工件相对于刀具和机床加工运动间的相对位置正确并基本一致。

(2) 夹紧装置。用于夹紧工件, 在切削时使工件在夹具中保持已确定位置, 并承受加工过程中各种力的作用而不发生任何变化。

(3) 对刀及引导元件。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引导元件, 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。

(4) 夹具体。在夹具中, 用于连接或固定上述各元件及装置, 或是夹具与机床相连接、对定的元件, 能保证机床与夹具之间的相互位置关系的统称为夹具体。

(5) 其它元件及装置:除上述各元件以外, 能根据工件的加工要求, 确定夹具在机床有关部位的方向或实现工件在夹具同一次装夹中的分度转位的元件及装置, 如分度转位装置、铣床夹具、定位键等。

4 机床夹具的设计

车床常用设备备件铜螺母1、2如图1所示, 材质为ZQSn6-6-3, 与车床横进刀丝杠配合, 为了便于调整消除间隙, 采用楔形双螺母结构, 当在丝杠上安装两螺母时, 中间有一定间隙。通常该零件加工梯形螺纹Tr22×5-6H后, 再切单件, 然后需成对放好, 否则装配时不能互换, 如利用夹具, 可解决该问题。

根据工艺规程, 在加工梯形螺纹之前, 工件的各面已加工好, 所以该工序的要求为:加工零件1和2, 使零件1和2的梯形螺纹与相配合的丝杠具有互换性。

根据加工要求, 设计车床夹具, 如图2所示。该夹具体是一个大圆盘, 由夹具体、法兰盘端盖、螺钉组成, 加工时通过车床卡盘夹紧夹具, 再将外形加工完毕的单个螺母放入夹具内, 左端靠紧夹具内孔左面, 交替紧固两个螺钉, 根据夹具外螺纹对刀, 车削铜螺母的梯形螺纹。设计原则:

(1) 定位装置:根据加工要求和基准重合原则, 应以下面及左端面定位。

(2) 夹紧装置:由于零件精度不高, 不必采用复杂的动力装置, 采用两螺钉手动夹紧即可。

(3) 对刀及引导元件:将夹具体上外螺纹, 设计成Tr100×5-6h, 作为对刀引导元件。

(4) 夹具的安装:通过三爪卡盘将夹具安装在该车床上。

(5) 工件质量:利用夹具进行加工后, 螺母与丝杠进行装配时, 互换性较好, 不存在卡死、过松等现象。

5 结语

法郎旋钮专用夹具设计 篇5

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.

转向箱多孔加工专用夹具设计 篇6

关键词：夹紧装置,夹紧力,夹紧机构

利用对现有设备摇臂钻床Z3040的改造加工转向箱零件。其中包括设计一套有四根轴的主轴箱使钻床出来的动力分为四个一次加工出转向箱零件的四个孔。一套钻模板用来保证钻头的导向及加工的精度。一套夹具用来保证阀体零件在加工时相对于机床和刀具占有固定的位置。这种设计能保证加工的精度。便于工件的装夹并且降低劳动强度。

1 研究分析零件图

典型的转向箱实体图

现以拖拉机上的转向操纵箱的夹具设计说明。转向操纵箱是拖拉机上的一个重要组成部分, 因此它加工的好坏直接影响到拖拉机的性能。设计可以利用摇臂钻床带动多轴头, 一次性加工N面上四个小于φ10的孔。

2 确定定位方案, 设计定位装置

在本夹具设计时, 在夹具中采用短圆柱销约束两个移动自由度--X方向的移动和Y方向的移动。圆柱销为固定定位圆柱销。定位圆柱销的有关参数可查“夹具标准”和“夹具手册”。其选用时按其尺寸D选取。长方形垫板约束两个旋转自由度———X方向的转动和Y方向的转动和一个移动自由度Z方向的移动。由于转向箱的一个面有一个3度倾角, 所以长方形垫板要做成有3度的斜面。现在已经约束了零件的5个自由度, 还要用一个定位销来约束Z方向的转动, 但是如果使用定位销又会限制两个自由度, 这样会产生过定位。过定位像前面所说的那样会影响工件的定位精度, 因此要避免过定位。可以选择齿条式对定位元件, 它可以约束Z方向的转动。如下图所示:使用时可以掰动手柄, 销在齿条的带动下沿销套上下移动, 使用时销子上移, 不用时销子下移, 十分方便。

3 确定定位方案, 设计夹紧装置

因为夹紧力主要来源于液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、气液连动装置和真空装置等动力装置。并且要使动力装置所产生的力或人力正确的作用在工件上, 需有适当的传递机构。

3.1 选择夹紧机构

夹紧机构的种类很多, 基本夹紧机构结构大都以斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础, 此外还有一种弹簧加紧机构。

斜楔夹紧机构:用斜楔直接夹紧工件, 夹紧力太小, 且操作费时, 所以实际生产中应用不多, 多数情况下是将斜楔与其他机构联合使用。

螺旋夹紧机构:结构简单, 容易制造, 自锁性能好, 夹紧力和夹紧行程都较大, 是手动夹紧中用得最多的一种夹紧机构。但是螺钉头直接与工件表面接触, 螺钉转动时可能会损伤表面。

螺旋压板夹紧机构:是结构形式变化最多的夹紧机构。结构紧凑, 使用方便。可采用自动回转钩形压板, 它避免了用手转动钩形压板。

偏心夹紧机构:操作方便, 夹紧迅速。但是夹紧力和夹紧行程都较小, 一般用于切削力不大, 震动小, 夹压面公差小的加工中。

弹簧夹紧机构:是运用被压缩时弹簧的弹性力来夹紧的。随着弹簧压缩量的加大, 夹紧力越来越大。

本夹具上采用的是弹簧加紧机构, 由于转向箱的高度不高, 在工件定好位时, 可用钻模板来压紧工件, 当钻模板靠近工件, 主轴箱沿导柱向下移动。在弹簧力的作用下自动将工件压紧, 起到加紧作用。随着切削力的加大, 弹簧的压缩力愈来愈大, 工件被加紧。

3.2 分析夹紧力的方向和作用点

按照切削力和其他外力作用的情况, 以及定位元件的结构和布置方式确定加进来的方向和作用点。

在本夹具设计时, 我们采用固定圆柱销约束两个移动自由度———XY方向的移动。长方形垫板约束两个旋转自由度———XY方向的转动和一个移动自由度———Z方向的移动。所以夹紧力的方向应朝主要限位面。这样做有利于保证加工精度。

本设计的夹具在选定夹紧力作用点时充分考虑夹紧力的点作用在定位元件的支承范围内, 保证位于刚性较好的方向。

工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转, 通过螺栓夹紧移动压板, 实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板, 通过精确的圆弧定位, 实现定心。此套移动压板制作简单, 便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动, 以达到压紧的目的。压紧的同时, 实现工件的定心, 使其定位基准的对称中心在规定位置上。

在这次夹具设计中, 定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向, 用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后, 用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位, 把压板压紧, 之后取出定位插销。

3.3 分析本夹具设计的优势

3.3.1在整个夹紧过程中, 一直保证工件定位后具有确定的位置。

3.3.2本套夹具保证了夹紧力的大小适当, 始终稳定不变。即保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变, 震动小, 还使工件不产生过大的夹紧变形。由于夹紧力稳定所以减小加紧误差。

3.3.3本套夹具具有工艺性好, 使用性好。结构简单, 便于制造和维修的优点。

总之利用此套设备可以一次性钻削转向箱N面上多个孔, 由于转向箱是批量生产的, 所以利用此设备加工该零件, 具有很强的实用性。该设备由于是一次性钻削四个孔, 使得该零件的生产效率大大提高。本设计的主轴箱上所使用的主轴和传动轴, 以及轴上的齿轮和轴承均经过校核, 所以该设备在使用过程中不会出现轴的断裂, 和齿轮的断裂问题。

参考文献

[1]长春汽车厂工人大学编.东北重型机械学院, 洛阳农业机械学院, 机床夹具设计手册.科学技术出版社.

浅述两种专用车削夹具 篇7

关键词：弹性涨套,单锥涨套

气缸套是发动机的核心零部件之一,它与活塞、缸盖共同组成的燃烧室是发动机的心脏部位。气缸套的机加工有多道工序,其中大部分为车削加工,如何能够保质保量地完成气缸套生产任务跟工装夹具的合理选用有很大关系,以下是气缸套车削加工的两种主要夹具。

1 弹性涨套

图1所示该夹具是由芯轴、弹性涨套、活塞、顶杆、螺栓、液性填料等组装而成。芯轴采用45钢分体焊接或者整体铸钢,在半精加工之后精加工之前要进行调质处理,芯轴法兰盘止口与机床连接并用螺栓紧固,芯轴自法兰盘一端加工出和活塞配合的φ25孔,孔与活塞的配合为H8/f7,孔深80,下边为φ16通孔,通孔末端为M18螺丝孔装螺栓后密封液压填料。弹性涨套材质一般采用45钢或者40Cr钢,在半精加工后精加工前调质处理,涨套腔壁厚度视涨紧力的大小在1.5-2.5毫米范围内选取。芯轴安装到机床法兰上的时候要校正芯轴上两个配合面的径向跳动,径向跳动校正到0.02毫米以内,校正后拧紧螺栓。弹性涨套留有余量,与芯轴过盈配合后在机床上自车。顶杆的一端与液压油缸连接,在液压油缸带动下向前顶起活塞,活塞上有三道密封圈以防液性填料泄漏,活塞压缩芯轴及涨套空腔中的液性填料产生的压力作用在弹性涨套上使涨套涨紧气缸套。

2 单锥涨套

图2所示单锥涨套由芯轴、涨套、拉杆、弹簧和并帽组装而成。芯轴采用45钢焊接或者整体铸钢,在半精加工之后精加工之前要进行调质处理,与涨套配合的锥面要求淬火处理。芯轴法兰盘止口安装在机床法兰盘并用6个螺栓紧固。涨套材质采用45钢或者40Cr钢,在半精加工后精加工前进行调质处理,与芯轴配合的圆锥面要求表面淬火处理,涨套车削加工后留余量待铣涨缩槽,槽留余量不铣通待外圆和锥面磨到图纸尺寸后再开通。拉杆的一端安装在油缸上,另一端通过并帽把涨套锁紧在芯轴上。拉杆在油缸的带动下拉动涨套,使涨套产生轴向运动,因涨套配合面和芯轴配合面是12°小锥度配合,所以涨套沿着轴向每前进1毫米,涨套外圆沿着径向向外涨大0.1毫米,直至涨套将气缸套涨紧为止。夹具松开后涨套通过弹簧复位。

3 弹性涨套和单锥涨套的比较

弹性涨套通过腔壁的弹性变形产生径向涨大,涨大量为0.1-0.12毫米;单锥涨套通过自身锥面沿着芯轴锥面的位移产生径向涨大,径向涨大量是轴向位移的十分之一,径向涨量能达到0.4-0.5毫米。为了保证腔壁厚度的均匀及涨套的径向跳动,弹性涨套安装到芯轴上后要留余量自车;单锥涨套在安装之前已磨到尺寸,无需自车。弹性涨套径向跳动可以达到0.01-0.02毫米;单锥涨套径向跳动只能达到0.05-0.06毫米。弹性涨套可保证工序尺寸精度为6-7级,单锥涨套只能保证工序尺寸精度为8-9级。弹性涨套为过盈配合,装卸比较麻烦,每次更换需要花费半小时以上;单锥涨套更换仅需两分钟。

专用组合式夹具的设计与开发 篇8

为此，笔者根据实际需要，总结在实训教学和加工中摸索的一些装夹找正经验，利用工程训练中心设备齐全的优势，自主设计、开发、研制出三套适用于激光打标机等多种设备的专用夹具。

1 二维度可调组合夹具

激光打标机能够用极短的时间在金属、塑料、木材等表面烧刻出永久性的图文标记，精度可达0.01 mm[1]，是先进制造工程训练中最受学生喜爱的实训项目之一。但由于其加工的特点，加工表面倾斜或起伏都会造成光束散射，使标记模糊不清，甚至产生局部已经熔化部分还没有痕迹的现象。另外，工作台平面内的旋转角度打标，多工件固定位置打标还需要专用的定位和角度调整夹具，目前的办法是用手工进行大概调整，很难保证一致性，对单件加工可能造成不可弥补的损失。为了使激光打标机能完成特殊要求或形状的表面打标，利用一些已有的零配件组合装配出一套二维可调组合式夹具 (如图1所示) 。

二维可调组合夹具是为了固定下表面凸凹不平的零件或物体，结构整体上分为基座、底板和上层辅助附件三部分。基座要求按照右手坐标系，在X和Y轴向可以进行一定范围的转动，用以调整被加工物上表面接近水平。为此利用一个闲置的CRT显示器底座，将其滑动弧形槽切割延长，并扩大原有限位块距离，获得Y轴向90°，X轴向—15°～+10°旋转角。底板采用3 mm铝合金板，上表面用数控机床钻出8×12个定位孔并攻M4螺纹，用以定位和固定装夹用的组合附件。

图1中底板上安装的是夹持手机或MP4的卡爪，附件3是能够三向摆动的支撑架，装在底板上可以大幅提升夹具整体的自由度，弥补基座调整范围局限。组合安装其他附件就可以适应不同的夹持要求。

2 小型万向台钳

在电火花成型和线切割实训与科研协作中，一些特殊形状或倾斜表面小余量加工也需要用到宽范围的专用夹持工具。放电加工主要依赖电火花腐蚀效应去除导体工件的材料[2]，进给过程中工件本身受到的机械力很小。但是，形成电火花的高频脉冲电流必须由夹具传导给被加工件，故此类夹具应当由金属构成。

由于实训演示教学的课时有限，一般加工的都是小型工件，加之本单位电加工设备工作台尺寸的限制，现有的钳工或机床用台钳都因体积和高度过大难以安装使用。笔者找寻到1台110 mm×35 mm×35 mm手工制作的小型台虎钳，通过多方搜集技术资料，参考了W.E.Podestra“可摆动特种台虎钳”的思路[3]，设计并试制成了摆动方向和角度自由度更高的“小型万向台钳”。结构和具体安装方法如图2所示。

1-小型台钳;2-强磁体底座;3-球支撑架;4-连接座

连接座4承担把球支撑架3与工作台固定的任务。图2中是水平安置，也可视需要通过其他连接座垂直安装在工作台上。台钳1将原来固定桌面的附架移除，以两枚螺钉紧固一个强磁性的弧面底座—图中2强磁体底座部分。台钳夹紧工件后，可按需要沿球面摆好角度，强磁体底座与球体近5 kg的吸引力足以应付小金属块或薄板放电加工的固定要求。

3 简易分度夹具

依照等分或指定角度对零件分度处理是AMT加工中经常遇到的课题。在没有合适的现成分度头的情况下，利用示教用的简易分度教具残留部件，组合改造成一台简易分度夹具，在多种先进制造机床上使用，效果很好，其结构如图3所示。

1-摇动手柄;2-分度盘;3-中心轴;4-钢圆盘;5-抱刹手柄;6-三爪卡盘

原分度头教具只剩下分度盘、分度叉、手柄和机座，1:40的涡轮蜗杆和一个1:1直齿轮及主轴等都不需要了。经过分析，决定把分度盘的中心轴更换成专门车制的长轴，轴末端直接装配一只小型三爪自定心卡盘。考虑到加工进给时零件受到的扭转力会集中到定位销与分度盘上的孔表面，借鉴了《机械加工工艺与窍门精选 (第5集) 》的经验[4]，将中心轴上留下的直齿轮拆掉，配装一只滚了直齿花纹的钢圆盘，在外加装刹车钢带和抱刹手柄。

使用时，完成分度旋转后，定位销插入盘孔，抽紧抱刹手柄即可锁死中心轴，抵消加工时的扭力。

4 结束语

专用工夹具能够显著减少辅助工时，提高加工精度，起到事半功倍的效果。针对实践教学加工并不要求高精尖的特点，本着低碳经济性原则，采用易于得到的散件和少量机加工配件，组合开发出了三套实用的组合式夹具，使用在工程训练教学和协作加工中取得了理想效果。

摘要：高校工程训练教学中先进制造项目涉及的设备类型特殊, 被加工物材质多样, 规格形状各异, 需要专用的夹具。依照低碳经济原则, 设计并开发出多角度可调整等三套专用夹具。

关键词：专用夹具,二维可调组合夹具,小型万向台钳,简易分度夹具

参考文献

[1]杜群.开展激光打标工程训练的探索与实践[J].广东工业大学学报:社科版, 2009, 6:223.

[2]张学政, 李家枢.金属工艺学实习教材:第三版[M].北京:高等教育出版社, 2003, 8:277.

[3]梁炳文.机械加工工艺与窍门精选:第4集[M].北京:机械工业出版社, 2005, 1:2.